CN211787845U - 一种多工件操作训练教学平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多工件操作训练教学平台包括：工作台以及安装在工作台上的机械手、多工艺单元、工具切换单元以及仓储单元，仓储单元内能够放置多个工件；仓储单元包括物料板和固定架，物料板上设置有用于放置多个工件的多个工位以及与工位一一对应的光电传感器，在模拟机械手拾取特定工位的工件时，光电传感器还能够提供是否成功拾取工件的反馈；多工艺单元包括焊接单元、去毛刺单元和抛光单元，第一安装板固定安装在工作台上；工具切换单元包括安装在工作台上的工具夹板和加工工具，利用机械手与加工工具相连对特定工位的工件进行夹取，并在多工艺单元上进行加工，能够完成全套自动化加工的模拟。

Description

一种多工件操作训练教学平台

技术领域

本实用新型涉及教学设备领域，尤其涉及一种多工件操作训练教学平台。

背景技术

目前，工业机械手在自动化的生产过程中扮演了重要的角色，工业机械手的操作编程人员的需求急剧增加，因此对从事机械手行业的人员进行技能培训十分重要，但在现有技术中相关的教学设备较为匮乏，且现有的教学设备往往是针对单一工件的一项工艺进行操作模拟，自动化程度低，对从事机械手的人员的技能提升不高。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种多工件操作训练教学平台，旨在解决现有技术中教学设备自动化程度低，且只能满足单一工艺的模拟的问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多工件操作训练教学平台，包括：工作台以及安装在所述工作台上的机械手、多工艺单元、工具切换单元以及仓储单元，所述仓储单元内能够放置多个工件；

所述仓储单元包括物料板和固定架，所述物料板的两端安装在所述固定架上，所述固定架安装在所述工作台上，所述物料板上设置有用于放置多个工件的多个工位以及与所述工位一一对应的光电传感器，所述光电传感器能够检测对应所述工位上是否放置有工件；

所述多工艺单元包括第一安装板以及安装在所述第一安装板上的焊接单元、去毛刺单元和抛光单元，所述第一安装板固定安装在所述工作台上；

所述工具切换单元包括安装在所述工作台上的工具夹板和加工工具，所述工具夹板上设置有用于放置所述加工工具的通孔，所述加工工具的一端设置有与所述机械手相连的第一快换工具；

所述加工工具包括焊接工具、夹爪工具和抛光工具；

所述机械手的底端安装在所述工作台上，所述机械手的末端安装有与所述第一快换工具相连的第二快换工具。

优选地，所述物料板包括第一物料板以及与所述第一物料板平行的第二物料板，所述工位包括设置在所述第一物料板上多个第一凹槽以及设置在所述第二物料板上的多个第二凹槽。

优选地，所述工件包括待加工工件和堆垛工件，所述待加工工件设置在所述第一凹槽内，且所述待加工工件与所述第一凹槽一一对应；所述堆垛工件设置在所述第二凹槽内，且所述堆垛工件与所述第二凹槽一一对应；多个所述光电传感器均设置在所述第一物料板上，且均位于所述待加工工件的同一侧。

优选地，所述待加工工件为铁轨，所述铁轨的截面为工字型。

优选地，所述焊接单元包括减速器、与所述减速器的输入轴相连的伺服电机以及与所述减速器的输出轴相连的第一夹具，所述减速器安装在所述第一安装板上。

优选地，所述去毛刺单元包括护罩、安装在所述护罩上的去毛刺电机以及安装在去毛刺电机的输出轴上的磨头，所述护罩安装在所述第一安装板上。

优选地，所述抛光单元包括抛光平台和安装在所述抛光平台上的第二夹具，所述抛光平台安装在所述第一安装板上。

优选地，所述抛光单元还包括压力传感器和压力数显仪，所述压力传感器和所述压力数显仪安装在所述抛光平台上。

(三)有益效果

本实用新型将机械手、多工艺单元、工具切换单元和仓储单元集成在工作台上，在仓储单元的第一物料板上设置有待加工工件，并对应设置有检测待加工工件是否被机械手拾取离开工位的光电传感器，在模拟机械手拾取特定工位的工件时，光电传感器还能够提供是否成功拾取工件的反馈；针对多工艺单元中的焊接单元、去毛刺单元和抛光单元，工具切换单元上对应设置有焊接工具、夹爪工具和抛光工具，利用机械手的末端分别与焊接工具、夹爪工具和抛光工具相连并分别在焊接单元、去毛刺单元和抛光单元完成相应加工模拟，实现了加工的全自动化的模拟。

附图说明

图1为本实用新型多工件操作训练教学平台的整体结构示意图；

图2为本实用新型中仓储单元的结构示意图；

图3为本实用新型中机械手末端的放大图；

图4为本实用新型中多工艺单元的结构示意图；

图5为本实用新型中焊接单元的结构示意图；

图6为本实用新型中焊接单元另一视角的结构示意图；

图7为本实用新型中去毛刺单元的结构示意图；

图8为本实用新型中抛光单元的结构示意图；

图9为本实用新型中工具切换单元的结构示意图；

图10为本实用新型中第一快换工具的结构示意图。

【附图标记说明】

1：工作台；2：机械手；20：第二快换工具；21：第二进气口；22：第二出气口；23：第一电源接口；3：多工艺单元；31：第一安装板；32：焊接单元；321：减速器；322：第一夹具；323：焊接对象；324：伺服电机；325：压紧块；326：移动压紧块；327：第一气缸；33：去毛刺单元；331：护罩；332：去毛刺电机；333：磨头；34：抛光单元；341：抛光平台；342：第二夹具；343：待抛光工件；344：压力传感器；345：压力数显仪；4：工具切换单元；41：工具夹板；42：加工工具；421：焊接工具；422：夹爪工具；423：抛光工具；43：第一快换工具；431：电源接头；432：第一进气口；5：仓储单元；51：物料板；511：第一物料板；5110：第一凹槽；5111：待加工工件；5112：光电传感器；512：第二物料板；5120：第二凹槽；5121：堆垛工件；52：固定架。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种多工件操作训练教学平台包括：工作台1以及安装在工作台1上的机械手2、多工艺单元3、工具切换单元4以及仓储单元5，仓储单元5内能够放置多个工件。

如图1和图2所示，仓储单元5包括物料板51和固定架52，物料板的两端安装在固定架52上，在优选的实施方案中，在物料板51的两端开设有用于固定的螺纹孔，且在固定架52设置有与物料板51的两端开设的螺纹孔相配合的通孔，通过螺钉或螺栓穿过通孔拧入螺纹孔即可将物料板51安装在固定架52。固定架52安装在工作台1上，物料板51上设置有用于放置多个工件的多个工位以及与工位一一对应的光电传感器5112，光电传感器5112能够检测对应工位上是否放置有工件。

在优选的实施方案中，如图2所示，物料板51包括第一物料板511以及与第一物料板511平行的第二物料板512，工位包括设置在第一物料板511上多个第一凹槽5110以及设置在第二物料板512上的多个第二凹槽5120。其中，第一物料板511和第二物料板512均为弧形的平板，第一凹槽5110和第二凹槽5120均设置在弧形平面上。

进一步地，如图2所示，工件包括待加工工件5111和堆垛工件5121，待加工工件5111设置在第一凹槽5110内，且待加工工件5111与第一凹槽5110一一对应；堆垛工件5121设置在第二凹槽5120内，且堆垛工件5121与第二凹槽5120一一对应；将待加工工件5111和堆垛工件5121分别设置在第一凹槽5110和第二凹槽5120内，能够防止待加工工件5111和堆垛工件5121在物料板51上发生滑动的产生，多个光电传感器5112均设置在第一物料板511上，且均位于待加工工件5111的同一侧，将放置在第一凹槽5110内的待加工工件5111的一侧都对应设置有光电传感器5112。利用光电传感器5112可以感知第一凹槽5110内的待加工工件5111是否被拾取，能够让学生模拟夹取工件，利用机械手2完成对特定位置的工件拾取，在自动化的加工过程中，机械手2对特定位置的工件的夹取是非常重要的一环，在本申请中，通过设置仓储单元5存储工件，并在待加工工件5111的存放处设置光电传感器5112来检测待加工工件5111是否被拾取离开工位，为机械手2拾取待加工工件5111的成功与否提供反馈，模拟了在现实生产中，机械手2对特定工位的工件进行拾取的操作。

更进一步地，待加工工件5111为铁轨，铁轨的截面为工字型，第一凹槽5110的形状与铁轨的底面贴合，使得铁轨存放更加稳定。

如图4所示，多工艺单元3包括第一安装板31以及安装在第一安装板31上的焊接单元32、去毛刺单元33和抛光单元34，第一安装板31固定安装在工作台1上。

如图5所示，焊接单元32包括减速器321、与减速器321的输入轴相连的伺服电机324以及与减速器321的输出轴相连的第一夹具322，减速器321安装在第一安装板31上；

焊接单元32还包括焊接对象323，焊接对象323安装在第一夹具322上，第一夹具322为钢板，减速器321的输出轴的端面开设有与钢板相配合的凹槽，第一夹具322通过紧固件固定安装在凹槽内。实现了第一夹具322与减速器321的输出轴同步旋转，同时将焊接对象323安装在第一夹具322上，使得在模拟焊接时，对焊接对象323多角度，无死角的焊接，在模拟焊接的同时，还控制伺服电机324的旋转角度，使得学员能够在多种工况模拟焊接。

在优选的实施方案中，如图5和图6所示，焊接对象323为待加工工件5111，且待加工工件5111为铁轨。第一夹具322上设置有压紧块325，压紧块325呈长方体结构，且在压紧块325设置有用于压紧铁轨的底面的缺口，缺口与铁轨的底面的接触面均具有一定的斜度，缺口贯穿压紧块325的两个相对面。具体地，铁轨安装在第一夹具322的铁轨安装面上，第一夹具322上还设置有移动压紧块326，第一夹具322的第一侧面上开设有供移动压紧块326移动的导向槽，第一夹具322的第一气缸327安装面上安装有与移动压紧块326相连的第一气缸327，其中第一侧面与铁轨安装面相垂直且相交，第一气缸327安装面与铁轨安装面为第一夹具322的两个相对的面；移动压紧块326设置有与压紧铁轨底面的移动缺口，移动缺口的表面上具有一定的斜度；在实际的焊接模拟过程中，压紧块325固定在第一夹具322上，机械手2将铁轨放置在第一夹具322上，且铁轨的底面位于压紧块325下，铁轨的大致定位后，移动压紧块326在第一气缸327的作用下推动铁轨朝着压紧块325的缺口的底部运动，铁轨的底面在压紧块325的缺口下受力逐渐增大，从而将铁轨固定安装在第一夹具322上，运用简单的机械结构实现了自动安装，使得整个教学平台的自动化水平更高。

进一步地，如图7所示，去毛刺单元33包括护罩331、安装在护罩331上的去毛刺电机332、以及安装在去毛刺电机332的输出轴上的磨头333，护罩331安装在第一安装板31上；磨头333在去毛刺电机332的作用下高速旋转，去掉工件上的毛刺。

进一步地，如图8所示，抛光单元34包括抛光平台341、安装在抛光平台341上的第二夹具342，抛光平台341安装在第一安装板31上；抛光单元34还包括待抛光工件343、压力传感器344和压力数显仪345，在本申请中，待抛光工件343可以为待加工工件5111、堆垛工件5121或者是经过模拟焊接后的待加工工件5111。压力传感器344安装在抛光平台341上，待抛光工件343安装在第二夹具342上，压力传感器344用于检测待抛光工件343所承受的压力，并在压力数显仪345上显示压力的值。用压力传感器344检测待抛光工件343所承受的压力，可以用于模拟精密抛光。使得本实用新型提供的教学平台能够模拟同种加工工艺下的不同工序，更加的贴合实际生产过程。

另一方面，如图9所示，工具切换单元4包括安装在工作台1上的工具夹板41、加工工具42、工具夹板41上设置有用于放置加工工具42的通孔，加工工具42的一端设置有与机械手2相连的第一快换工具43；加工工具42包括焊接工具421、夹爪工具422和抛光工具423；

如图1和图3所示，机械手2的底端安装在工作台1上，机械手2的末端安装有与第一快换工具43相连的第二快换工具20，第一快换工具43与第二快换工具20的可拆卸连接，使得机械手2能够根据不同的加工工艺选取不同的加工工具42，满足了对多工件不同加工工艺的模拟。

在优选的实施方案中，如图1和图10所示，第二快换工具20上设置有通过控制阀与气泵相连多个第二进气口21、与第二进气口21对应相连通的第二出气口22，第一快换工具43上设置有多个第一进气口432，当第一快换工具43安装在第二快换工具20上时，第二出气口22与第一进气口432对应相连通。

如图10所示，第一快换工具43上设置有电源接头431，第二快换工具20上设置有第一电源接口23，第一电源接口23与电源通过控制电路相连。当第一快换工具43安装在第二快换工具20上时，电源接头431与第一电源接口23连接。

在优选的实施方案中，如图9所示，焊接工具421中安装有激光笔，通过激光笔来模拟焊接，激光笔的电源接口通过导线与焊接工具421上的第一快换工具43上的电源接头431相连

夹爪工具422包括有一对可以做相互靠近或远离运动的夹爪，以及控制夹爪运动的夹爪气缸，夹爪气缸的进气口和出气口分别与夹爪工具422上的第一快换工具43上的单个第一进气口432相连通。

抛光工具423包括抛光电机以及安装在抛光电机的输出轴上的抛光头，且抛光电机的接口通过导线与抛光工具423上的第一快换工具43上的电源接头431相连

具体地，多工艺工业机器人教学平台还包括有PLC控制单元。

下面通过模拟焊接，来对本实用新型多工艺工业机器人教学平台的工作流程做简要的说明。

模拟去毛刺时，通过编程实现如下动作：

S1：机械手2运动至夹爪工具422所在的工位，并通过第二快换工具20与夹爪工具422进行安装。

S2：机械手2运动至待加工工件5111所在的工位，并通过夹爪夹紧焊接对象323后，运动至磨头333附近。

S3：电机332启动。

S4：机械手2夹取待加工工件5111贴紧磨头333运动，使得磨头333沿着待加工工件5111上待去毛刺的边缘运动

S5：完成去毛刺后，机械手2夹取待加工工件5111运动至对应的第一凹槽5110上后，并松开待加工工件5111。

需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述多工件操作训练教学平台包括：工作台以及安装在所述工作台上的机械手、多工艺单元、工具切换单元以及仓储单元，所述仓储单元内能够放置多个工件；

所述仓储单元包括物料板和固定架，所述物料板的两端安装在所述固定架上，所述固定架安装在所述工作台上，所述物料板上设置有用于放置多个工件的多个工位以及与所述工位一一对应的光电传感器，所述光电传感器能够检测对应所述工位上是否放置有工件；

所述多工艺单元包括第一安装板以及安装在所述第一安装板上的焊接单元、去毛刺单元和抛光单元，所述第一安装板固定安装在所述工作台上；

所述工具切换单元包括安装在所述工作台上的工具夹板和加工工具，所述工具夹板上设置有用于放置所述加工工具的通孔，所述加工工具的一端设置有与所述机械手相连的第一快换工具；

所述加工工具包括焊接工具、夹爪工具和抛光工具；

所述机械手的底端安装在所述工作台上，所述机械手的末端安装有与所述第一快换工具相连的第二快换工具。

2.如权利要求1所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述物料板包括第一物料板以及与所述第一物料板平行的第二物料板，所述工位包括设置在所述第一物料板上多个第一凹槽以及设置在所述第二物料板上的多个第二凹槽。

3.如权利要求2所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述工件包括待加工工件和堆垛工件，所述待加工工件设置在所述第一凹槽内，且所述待加工工件与所述第一凹槽一一对应；所述堆垛工件设置在所述第二凹槽内，且所述堆垛工件与所述第二凹槽一一对应；多个所述光电传感器均设置在所述第一物料板上，且均位于所述待加工工件的同一侧。

4.如权利要求3所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述待加工工件为铁轨，所述铁轨的截面为工字型。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述焊接单元包括减速器、与所述减速器的输入轴相连的伺服电机以及与所述减速器的输出轴相连的第一夹具，所述减速器安装在所述第一安装板上。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述去毛刺单元包括护罩、安装在所述护罩上的去毛刺电机以及安装在去毛刺电机的输出轴上的磨头，所述护罩安装在所述第一安装板上。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述抛光单元包括抛光平台和安装在所述抛光平台上的第二夹具，所述抛光平台安装在所述第一安装板上。

8.如权利要求7所述的多工件操作训练教学平台，其特征在于，所述抛光单元还包括压力传感器和压力数显仪，所述压力传感器和所述压力数显仪安装在所述抛光平台上。

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