CN109087574A - 一种饼干智能装配教学实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种饼干智能装配教学实训装置，包括控制机构、转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块，所述控制机构分别与所述转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述转盘落料模块、视觉模块和工业机器人的下部或侧部。与现有技术相比，本发明结构简单紧凑、占地面积小、易于操作、安装调试方便，成本低及可根据需要进行模块自由组装。

Description

一种饼干智能装配教学实训装置

技术领域

本发明属教学实训设备制造领域，具体涉及一种饼干智能装配教学实训装置。

背景技术

德国政府“工业4.0”战略的提出，在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛，而“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟***—信息物理***（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

互联网+制造就是“工业4.0”，它的一个核心就是智能制造。“工业4.0”项目分为三大主题：一是智能工厂、二是智能生产、三是智能物流。很显然，要真正实现“工业4.0”，这一整套***的设备是非常庞大的，现有设备多存在着以下缺点：1、专机专用，灵活性低，可拓展性小；2、结构复杂、体积庞大、安装运输调试困难、成本高等缺点，这不但不利于设备的批量生产，而且也难以在教学领域推广使用。

为此，如何提供一种符合工业4.0要求、占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装的饼干智能装配教学实训装置，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种饼干智能装配教学实训装置，能够解决现有技术当中存在的缺陷，提供一种符合工业4.0要求、占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装的智能装配教学实训装置，而该装置则属于微型“工业4.0”***，涵盖“工业4.0”三大主题各方面的技术与应用点，可以为学校及企业展现一条工业4.0示范线及实训操作。

为解决现有技术当中存在的问题，本发明提供的一种饼干智能装配教学实训装置具体方案为：

一种饼干智能装配教学实训装置，包括控制机构、转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块，所述控制机构分别与所述转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述转盘落料模块、视觉模块和所述工业机器人的下部或侧部。

优选地，所述控制机构、转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块分别设置在桌体上。

优选地，所述桌体上还设置有快换平行夹具、夹具座和仓库。

优选地，所述输送带机构设有第一输送带、第二输送带和第三输送带，所述定位模块设置在所述第三输送带上，所述第一输送带的主动轴上设置有用于对物料进行编码的编码器，所述第三输送带上设有传感器。

优选地，所述转盘落料模块设有安装底座、落料滑道、转盘围板、伺服电机、联轴器、精密电控旋转台、过渡板、转盘和导向板；安装底座由底板、侧板、顶板连接而成；落料滑道与转盘围板设在安装底座的顶板上；伺服电机通过联轴器与精密电控旋转台的输入轴连接；精密电控旋转台固定在安装底座的顶板上；过渡板与精密电控旋转台的输出轴连接，转盘连接在过渡板上；导向板固定在转盘围板上。

优选地，所述上盖出料机构设有物料检测装置和物料推出装置，所述物料检测装置和物料推出装置分别与所述控制机构连接，所述物料推出装置设有电机、托板、推料板、定位台顶板，所述物料检测装置设有第一传感器和第二传感器，所述电机通过同步轮和同步带带动托板运动；所述推料板通过双轴气缸带动将物料推送至所述定位台顶板上，所述第二传感器用于检测推料板推送的物料是否到达定位台顶板。

优选地，所述喷码模块设有支架底座、支架立柱、支柱固定夹、支架横梁、喷码机、传感器架、传感器、喷码机固定夹和锁紧旋钮；支架立柱的一端有螺纹孔，从支架底座的底部通过螺钉连接；支柱固定夹设有通孔，支架横梁一端设有过孔，穿过支柱固定夹上的孔与所述支柱固定夹连接；喷码机固定夹通过锁紧旋钮固定在支架横梁有过孔的一端且与喷码机固定；传感器架固定在喷码机固定夹上，传感器固定在传感器架上。

优选地，所述视觉模块设有视觉支架底座、视觉支架立柱、理线架、滑块、锁紧旋钮、视觉支架横梁、相机安装板、视觉相机、立柱封板、横梁封板、光源支架底座、光源支架立柱、支柱固定夹、光源支架横梁、光源安装件和条形光源。

优选地，所述工业机器人包括四轴工业机器人和六轴工业机器人。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：通过在一个很小的空间内设置转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块，并由控制机构控制前述各机构的运行，形成物料的落料、包装底盒上料、装料、上盖上料、包装、喷码、入仓的整个流程。本发明中的***占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装，为教学提供充足空间，能更好地在教室、实验室开展演示、教学与实训的目的。

附图说明

图1为本发明一种饼干智能装配教学实训装置的一个实施例结构俯视示意图；

图2为本发明一种饼干智能装配教学实训装置的一个实施例结构正视示意图；

图3为本发明一种饼干智能装配教学实训装置的一个实施例结构左视示意图；

图4为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中转盘落料模块的一个实施例结构俯视示意图；

图5为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中转盘落料模块的一个实施例结构主视示意图；

图6为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中转盘落料模块的一个实施例结构左视示意图；

图7为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中转盘落料模块的一个实施例结构立体示意图；

图8为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中喷码模块的一个实施例结构立体示意图；

图9为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中喷码模块的一个实施例结构主视示意图；

图10为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中喷码模块的一个实施例结构俯视示意图；

图11为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中视觉模块的其中一个部件的一个实施例结构左视示意图；

图12为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中视觉模块的另一部件的一个实施例结构左视示意图；

图13为本发明一种饼干智能装配教学实训装置中视觉模块的一个实施例结构立体示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种饼干智能装配教学实训装置，解决现有技术中的不足，提供一种占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装，能更好地在教室、实验室开展演示、教学与实训的智能教学实训装置。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图13，分别为本发明中一种饼干智能装配教学实训装置整体或局部的实施例结构示意图，本实施例所提供的一种饼干智能装配教学实训装置，包括控制机构（图示未标示）、桌体1、转盘落料模块2、视觉模块3、输送带机构4、四轴工业机器人5、底盒上料机构6、上盖出料机构7、喷码模块8、快换平行夹具9、夹具座10、六轴工业机器人11、仓库12、定位模块13；其中，为了增加利用空间，本实施例中选取立体仓库作为储料的仓库12；为了便于操作，本实施例中，分别选取一个四轴工业机器人5和六轴工业机器人11作为工业机器人，以便在物料抓取转移和物料喷码等程序中使用。转盘落料模块2、视觉模块3、输送带机构4、四轴工业机器人5、底盒上料机构6、上盖出料机构7、喷码模块8、夹具座10、六轴工业机器人11、立体仓库、视觉模块3通过圆柱头内六角螺钉与T型螺母连接在桌体1上，控制机构可设置在桌体1上，亦可单独设置，为节省空间，本实施例中控制机构设在桌体1上；快换平行夹具9放置于夹具固定座上。根据设计要求可以有不同的组合方式来实现装配生产流程，例如“U型组合”，“L型组合”，“一字型组合”。

为了物料的检测和接料输送物料方便，输送带机构4设置在转盘落料模块2、视觉模块3和工业机器人中的四轴工业机器人5的下部或侧部。

输送带机构4设有第一输送带、第二输送带和第三输送带，定位模块13设置在第三输送带上，第一输送带的主动轴上设置有用于对物料进行编码的编码器，第三输送带上设有传感器。

转盘落料模块2设有安装底座F1、落料滑道F2、转盘围板F3、伺服电机F4、联轴器F5、精密电控旋转台F6、过渡板F7、转盘F8和导向板F9；安装底座F1由底板、侧板、顶板连接而成；落料滑道F2与转盘围板F3设在安装底座F1的顶板上；伺服电机F4通过联轴器F5与精密电控旋转台F6的输入轴连接；精密电控旋转台F6固定在安装底座F1的顶板上；过渡板F7与精密电控旋转台F6的输出轴连接，转盘F8连接在过渡板F7上；导向板F9固定在转盘围板F3上。为了便于落料，本实施例中，安装底座F1由底板、侧板、顶板通过螺钉连接而成的一个方形安装底座，其中有两侧板设计有“D”型孔，方便搬运；落料滑道F2与转盘围板F3由不锈钢板运用钣金工艺制作而成，通过螺钉固定在安装底座F1的顶板上；伺服电机4通过联轴器F5与精密电控旋转台F6的输入轴连接；精密电控旋转台F6固定在安装底座F1的顶板上；过渡板F7通过螺钉与精密电控旋转台F6的输出轴连接，转盘F8连接在过渡板F7上，这样转盘F8就在伺服电机F4的驱动下随精密电控旋转台F6一起转动；导向板F9固定在转盘围板F3上，根据物品大小适当调整高度与角度来控制出料。

上盖出料机构7设有物料检测装置和物料推出装置，物料检测装置和物料推出装置分别与控制机构连接，物料推出装置设有电机、托板、推料板、定位台顶板，物料检测装置设有第一传感器和第二传感器，电机通过同步轮和同步带带动托板运动；推料板通过双轴气缸带动将物料推送至定位台顶板上，第二传感器用于检测推料板推送的物料是否到达定位台顶板。

喷码模块8设有支架底座G1、支架立柱G2、支柱固定夹G3、支架横梁G4、喷码机G5、传感器架G6、传感器G7、喷码机固定夹G8和锁紧旋钮G9；支架立柱G2的一端有螺纹孔，从支架底座G1的底部通过螺钉连接；支柱固定夹G3设有通孔，支架横梁G4一端设有过孔，穿过支柱固定夹G3上的孔与支柱固定夹G3连接；喷码机固定夹G8通过锁紧旋钮G9固定在支架横梁G4有过孔的一端且与喷码机G5固定；传感器架G6固定在喷码机固定夹G8上，传感器G7固定在传感器架G6上。本实施例中，支架立柱G2是不锈钢棒，一端设计有螺纹孔，从支架底座G1的底部通过螺钉连接；支柱固定夹G3设计有两个平行的通孔，中间有一通孔且与另外两孔垂直不相交，这三个孔设计有槽可以用螺钉锁紧；支架横梁G4一端设计有过孔，它穿过支柱固定夹G3中间的孔；喷码机固定夹G8通过锁紧旋钮G9固定在支架横梁G4有过孔的一端且把喷码机G5固定；传感器架G6是万向金属软管，固定在喷码机固定夹G8上，传感器G7固定在传感器架G6上，传感器G7可以任意调节角度方向；这样设计的喷码模块8调节灵活，适用多种场合。

视觉模块3设有视觉支架底座E1、视觉支架立柱E2、理线架E3、滑块、锁紧旋钮E5、视觉支架横梁E6、相机安装板E8、视觉相机E9、立柱封板E10、横梁封板E11、光源支架底座E12、光源支架立柱E13、支柱固定夹E14、光源支架横梁E15、光源安装件E16和条形光源E17。本实施例中，视觉模块3设有视觉支架底座E1、视觉支架立柱E2、理线架E3、滑块1 E4、锁紧旋钮E5、视觉支架横梁E6、滑块2 E7、相机安装板E8、视觉相机E9、立柱封板E10、横梁封板E11、光源支架底座E12、光源支架立柱E13、支柱固定夹E14、光源支架横梁E15、光源安装件E16、条形光源E17。视觉支架立柱E2是不锈钢棒，两端设计有螺纹孔，从视觉支架底座E1的底部通过螺钉连接；理线架E3是黑色POM料加工而成，穿过2根视觉支架立柱E2，可以用来固定整理视觉线材；滑块1E4设计“十字”通孔，内嵌压紧块且穿过2根视觉支架立柱E2，可以沿着视觉支架立柱E2上下滑动，通过锁紧旋钮E5来锁定高度位置；视觉支架横梁E6固定在滑块1 E4上，滑块2 E7同样设计有“十字”通孔，内嵌压紧块且穿过视觉支架横梁E6，可以沿着视觉支架横梁E6做横向滑动，通过锁紧旋钮E5来锁定横向位置；相机安装板E8安装在滑块2E7上，视觉相机E9安装在相机安装板E8上，这样相机就可以做上下、左右调节位置；立柱封板E10用来固定视觉支架立柱E2的上端，从而形成整体更加牢固；横梁封板E11用来固定视觉支架横梁E6的一端；光源支架立柱E13是不锈钢棒，两端设计有螺纹孔，从光源支架底座E12通过螺钉来连接固定；支柱固定夹E14设计有“十字”方向且不相交的孔，分别固定光源支架立柱E13与光源支架横梁E15；光源安装件E16固定在光源支架横梁E15上，可以绕光源支架横梁E15轴心旋转调整；条形光源E17固定在光源安装件E16上，这样条形光源E17就可以万向调节。

下面以饼干的具体包装为例，说明本发明中的智能装配过程：

饼干生产线的工作流程如下：设备上电，按桌体1上的控制机构的复位按钮，所有模块回复初始状态；然后人工手动把饼干随意摆放转盘落料模块2内；把饼干包装底盒摆放于底盒上料机构6的料槽内；把饼干包装上盖摆放于上盖出料机构7的托板上；准备工作完成后按启动按钮，底盒上料机构6的无杆气缸开始动作，气缸滑块带动推板把饼干包装底盒从料槽底部推一个到第二输送带上，并使用推板作为定位；同时转盘落料模块2的伺服电机启动，使得转盘顺时针转动；在离心力与导向板的作用下，饼干得以从落料滑道流到第一输送带上；第一输送带的主动轴连接有编码器，通过视觉模块3的检测，可以追踪到饼干的位置，把该位置信息通过控制机构传送到四轴工业机器人5；四轴工业机器人5开始动作，利用吸盘夹具把饼干从第一输送带上吸取到定位在第二输送带上的饼干包装底盒上，重复此按键装配动作直至饼干装满饼干包装底盒；然后底盒上料机构6的无杆气缸开始动作回到初始状态准备推出下一个底盒，接着第二输送带动作把装满饼干的饼干包装底盒送到下一个工序，直至第三输送带上的传感器检测到有物料流过，第二与第三输送带停止工作，装在第三输送带上的定位模块13动作，定位模块13的定位夹爪把饼干底盒固定；同时上盖出料机构7的步进电机启动，使得同步轮与同步带动作带着托板向上，当定位台顶板上的第一传感器检测到有物料，步进电机停止，然后双轴气缸动作带动推料板把最顶端的饼干包装上盖推出到定位台顶板上，定位台顶板上的第二传感器检测到有物料到位；然后六轴工业机器人11开始动作，吸取快换平行夹具9并夹取饼干包装上盖装配到定位在第三输送带上的饼干底盒，然后夹取整个包装好的饼干盒子到喷码模块8上，对准喷码机的喷墨口进行喷码动作，喷码完成后把饼干盒搬运到立体仓库的仓位上；这样就形成了饼干落料、饼干包装底盒上料、装饼干、饼干包装上盖上料、包装、喷码、入仓的整个流程。

本发明实施例提供的智能装配***，结构简单、体积小、安装运输调试容易、成本低；模块化处理，组装灵活，可拓展性强；结构灵活，根据实际应用实现不同布局；用途广泛：因其具有“模块化”的特点和“结构灵活性”的优点，使之扩大了命题范围，更有利于作为教学设备中的“实训”、“考核”、“鉴定”、“大赛”；使之在工业应用中更加广泛和灵活。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，包括控制机构、转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块，所述控制机构分别与所述转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述转盘落料模块、视觉模块和工业机器人的下部或侧部。

2.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述控制机构、转盘落料模块、视觉模块、输送带机构、工业机器人、底盒上料机构、上盖出料机构、喷码模块和定位模块分别设置在桌体上。

3.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述桌体上还设置有快换平行夹具、夹具座和仓库。

4.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述输送带机构设有第一输送带、第二输送带和第三输送带，所述定位模块设置在所述第三输送带上，所述第一输送带的主动轴上设置有用于对物料进行编码的编码器，所述第三输送带上设有传感器。

5.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述转盘落料模块设有安装底座、落料滑道、转盘围板、伺服电机、联轴器、精密电控旋转台、过渡板、转盘和导向板；所述安装底座由底板、侧板、顶板连接而成；所述落料滑道与所述转盘围板设在所述安装底座的顶板上；所述伺服电机通过所述联轴器与所述精密电控旋转台的输入轴连接；所述精密电控旋转台固定在所述安装底座的顶板上；所述过渡板与所述精密电控旋转台的输出轴连接，所述转盘连接在所述过渡板上；所述导向板固定在所述转盘围板上。

6.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述上盖出料机构设有物料检测装置和物料推出装置，所述物料检测装置和物料推出装置分别与所述控制机构连接，所述物料推出装置设有电机、托板、推料板、定位台顶板，所述物料检测装置设有第一传感器和第二传感器，所述电机通过同步轮和同步带带动托板运动；所述推料板通过双轴气缸带动将物料推送至所述定位台顶板上，所述第二传感器用于检测推料板推送的物料是否到达定位台顶板。

7.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述喷码模块设有支架底座、支架立柱、支柱固定夹、支架横梁、喷码机、传感器架、传感器、喷码机固定夹和锁紧旋钮；所述支架立柱与所述支架底座连接；所述支柱固定夹通过通孔与所述支架横梁连接；所述喷码机固定夹通过所述锁紧旋钮固定在所述支架横梁上，且与所述喷码机固定；所述传感器架固定在所述喷码机固定夹上，所述传感器固定在所述传感器架上。

8.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述视觉模块设有视觉支架底座、视觉支架立柱、理线架、滑块、锁紧旋钮、视觉支架横梁、相机安装板、视觉相机、立柱封板、横梁封板、光源支架底座、光源支架立柱、支柱固定夹、光源支架横梁、光源安装件和条形光源。

9.根据权利要求1所述的饼干智能装配教学实训装置，其特征在于，所述工业机器人包括四轴工业机器人和六轴工业机器人。