一种智能制造单元系统集成设计教学设备技术方案

本发明专利技术属于智能制造设备技术领域，尤其涉及一种智能制造单元系统集成设计教学设备。设备包括多个相互独立设置的功能单元，实现对工件的仓储、加工、检测或分拣工艺过程；多个相互独立设置的单元包括执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元和总控单元；各单元能够按需通过连接进行布局组合；总控单元为其它功能单元提供电源和气源，利用快接线缆实现连接；执行单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元均通过工业以太网实现由总控单元的控制器控制动作流程。设备在使用过程中，能够体现智能控制技术的优势，增加设备的使用柔性，具备教学过程中多样性的优点，能够满足个性化、特殊性的教学需求。

【技术实现步骤摘要】
一种智能制造单元系统集成设计教学设备
本专利技术属于智能制造设备
，尤其涉及一种智能制造单元系统集成设计教学设备。
技术介绍
随着《中国制造2025》战略规划的推进，加快智能制造技术应用，是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的重要措施，实现制造业转型升级的关键所在。各中高职院校承担着输送和培养智能制造相关专业人才的重要责任，对于精准对接装备制造业、培养掌握制造单元智能化改造与集成技术的复合型人才的需求也越来越强烈。但目前相关的教学设备十分匮乏，并且功能比较单一，远不能满足教学需求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种智能制造单元系统集成设计教学设备，能够解决现有技术中的教学设备匮乏、功能单一的问题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种智能制造单元系统集成设计教学设备，其包括多个相互独立设置的单元，实现对工件的仓储、加工、检测或分拣工艺过程；所述多个相互独立设置的单元包括执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元和总控单元；各单元能够按需通过连接进行布局组合；所述执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元的供电、供气均由总控单元提供，并利用快接线缆实现连接；所述执行单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元均通过工业以太网实现与总控单元的控制器通讯从而控制各单元的动作流程，通过快接线缆实现通讯的连接。优选的，所有单元均为工作台式设计，功能零件布置在工作台台面上或工作台台柜内；所有单元的工作台同高，工作台各边的边长均是设定长度的整数倍。优选的，所述执行单元包括执行单元的工作台、工业机器人、平移滑台、快换模块法兰连接端和第一远程IO模块；所述工业机器人包括工业机器人本体和工业机器人控制器，所述工业机器人本体在工业机器人控制器的控制下运行；所述平移滑台设置在执行单元的工作台台面上，所述工业机器人本体设置在平移滑台上，所述工业机器人控制器和第一远程IO模块设置在执行单元的工作台台柜内；所述快换模块法兰连接端设置在工业机器人本体的第六轴法兰上，可与工具单元中的不同工具上设置的快换模块工具连接端匹配，在工业机器人控制器的控制下实现连接和分离；所述平移滑台设置在执行单元的工作台台面上，由滑台控制器控制伺服电机旋转，通过减速机减速后，同步带驱动滚珠丝杠实现旋转运动转变为直线运动，使安装平台沿着直线导轨滑动；所述滑台控制器与工业机器人控制器连接，工业机器人控制器将运动参数传递给滑台控制器，使工业机器人控制器控制安装平台运动从而改变工业机器人本体的位置；所述工业机器人控制器与第一远程IO模块连接，并通过第一远程IO模块与总控单元的控制器通讯连接，实现执行单元与总控单元之间的控制信号的交互。优选的，所述工具单元包括工具单元的工作台、快换模块工具连接端、工具和工具库；所述工具通过快换模块工具连接端与快换模块法兰连接端匹配，进而装载到工业机器人本体上；所述工具包括轮辐夹爪、轮毂夹爪、轮辋内圈夹爪、轮辋外圈夹爪、吸盘工具、端面打磨工具和侧面打磨工具，快换模块工具连接端与工具为一体式结构；所述工具库设置在工具单元的工作台台面上，所述工具库包括多个工具放置位，工具放置在工具放置位上。优选的，所述仓储单元包含仓储单元的工作台、立体仓库和第二远程IO模块；所述立体仓库和第二远程IO模块设置在仓储单元的工作台台面上；所述立体仓库通过仓库支架分隔出多个独立料仓，所述料仓内设置有料仓指示灯、料仓传感器、托盘和托盘推杆气缸；所述托盘设置在料仓的底部，并能够沿着托盘直线导轨相对于仓库支架滑动；所述托盘推杆气缸与托盘连接并用于将托盘推出或收回料仓；所述料仓传感器设置在托盘的下部，用于检测托盘上有无工件；所述料仓指示灯设置在料仓的上侧或下侧，通过指示灯不同的颜色指示料仓内有无工件；所述第二远程IO模块与总控单元的控制器通讯连接，由总控单元的控制器实现仓储单元的动作控制并通过第二远程IO模块将信号状态反馈和控制信号输出。优选的，所述加工单元包含加工单元的工作台、安全护罩、数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和第三远程IO模块；所述安全护罩、数控机床和数控系统操作面板设置在加工单元的工作台台面上；所述模拟刀库和加工状态指示灯设置在安全护罩上；所述第三远程IO模块设置在加工单元的工作台台柜内；所述安全护罩为框架型结构并设置在数控机床的四周，在数控机床的正面和背面各设置有机床安全门，所述机床安全门包括门板、门板导轨、安全门气缸和安全门位置传感器，门板通过安全门气缸驱动沿门板导轨开闭，安全门位置传感器可反馈机床安全门的打开或关闭状态，安全门气缸的工作控制信号由数控系统操作面板提供；所述数控机床包括X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置、主轴、刀具、气动夹具和加工平台；其中，所述X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置均为伺服电机驱动滚珠丝杠使其安装平台沿直线导轨运动的结构；所述Y轴传动装置设置在加工单元的工作台台面上，所述X轴传动装置设置在Y轴传动装置上，所述Z轴传动装置设置在Y轴传送装置上，所述主轴设置在Z轴传动装置上；所述主轴终端与刀具连接；所述加工平台设置在加工单元的工作台台面上并位于主轴的下侧，所述气动夹具设置在加工平台上位于主轴下侧；所述模拟刀库可显示当前刀库状态和刀具信息，模拟刀库与数控系统操作面板通讯连接，由数控系统控制面板输出控制信号实现刀库状态切换和换刀动作；所述数控机床由数控系统操作面板实现动作控制，数控系统操作面板与第三远程IO模块信号连接，实现加工单元与总控单元的控制信号的交互，数控系统操作面板通过工业以太网与MES系统实现状态信息交互。优选的，所述打磨单元包含打磨单元的工作台、安全护栏、打磨工位、旋转工位、翻转工装、吹屑工位和第四远程IO模块；所述安全护栏、打磨工位、旋转工位、翻转工装、吹屑工位和第四远程IO模块设置在打磨工作台台面上；安全护栏为框架型结构并设置在旋转工位、打磨工位、翻转工装、吹屑工位和第四远程IO模块的外侧；所述打磨工位包括打磨工位加工平台、打磨工位定位销、打磨工位气动夹爪和打磨工位传感器，通过打磨工位气动夹爪的夹持，可将工件固定在打磨工位加工平台上，通过打磨工位加工平台上的打磨工位定位销实现待加工工件的定位，打磨工位传感器可检测当前打磨工位加工平台上是否有工件；所述旋转工位包括旋转工位加工平台、旋转工位定位销、旋转工位气动夹爪、旋转工位传感器和旋转工位旋转气缸，通过旋转工位气动夹爪的夹持，可将工件固定在旋转工位加工平台上，通过旋转工位加工平台上的旋转工位定位销实现工件的定位，旋转工位传感器可检测当前旋转工位加工平台上是否有工件，所述旋转工位加工平台设置在旋转工位旋转气缸上实现整体旋转从而带动工件旋转；所述翻转工装包括翻转工装升降气缸、翻转工装旋转气缸和翻转工装夹爪，所述翻转工装升降气缸固定在打磨单元的工作台台面上，所述翻转工装旋转气缸安装在翻转工装升降气缸的输出端，所述翻转工装夹爪与翻转工装旋转气缸的输出端连接，所述翻转工装用于工件在旋转工位和打磨工位之间的搬运并实现工件的翻转；所述吹屑工位包括吹屑箱体和设置在吹屑箱体内的吹屑装置；所述第四远程IO模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：包括多个相互独立设置的单元，实现对工件的仓储、加工、检测或分拣工艺过程；所述多个相互独立设置的单元包括执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元和总控单元；各单元能够按需通过连接进行布局组合；所述执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元的供电、供气均由总控单元提供，利用快接线缆实现连接；所述执行单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元均通过工业以太网实现与总控单元的控制器通讯从而控制各单元的动作流程，通过快接线缆实现通讯的连接。

【技术特征摘要】
1.一种智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：包括多个相互独立设置的单元，实现对工件的仓储、加工、检测或分拣工艺过程；所述多个相互独立设置的单元包括执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元和总控单元；各单元能够按需通过连接进行布局组合；所述执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元的供电、供气均由总控单元提供，利用快接线缆实现连接；所述执行单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元和分拣单元均通过工业以太网实现与总控单元的控制器通讯从而控制各单元的动作流程，通过快接线缆实现通讯的连接。2.根据权利要求1所述的智能制造单元集成设计教学设备，其特征在于：所有单元均为工作台式设计，功能零件布置在工作台台面上或工作台台柜内；所有单元的工作台同高，工作台各边的边长均是设定长度的整数倍。3.根据权利要求1所述的智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：所述执行单元包括执行单元的工作台、工业机器人、平移滑台、快换模块法兰连接端和第一远程IO模块；所述工业机器人包括工业机器人本体和工业机器人控制器，所述工业机器人本体在工业机器人控制器的控制下运行；所述平移滑台设置在执行单元的工作台台面上，所述工业机器人本体设置在平移滑台的安装平台上，所述工业机器人控制器和第一远程IO模块设置在执行单元的工作台台柜内；所述快换模块法兰连接端设置在工业机器人本体的第六轴法兰上，可与工具单元中的工具上设置的快换模块工具连接端匹配，在工业机器人控制器的控制下实现连接和分离；所述平移滑台设置在执行单元的工作台台面上，由滑台控制器控制伺服电机旋转，通过减速机减速后，同步带驱动滚珠丝杠实现旋转运动转变为直线运动，使安装平台沿着直线导轨滑动；所述滑台控制器与工业机器人控制器连接，工业机器人控制器将运动参数传递给滑台控制器，使工业机器人控制器控制安装平台直线往返运动从而改变工业机器人本体的位置；所述工业机器人控制器与第一远程IO模块连接，并通过第一远程IO模块与总控单元的控制器通讯连接，实现执行单元与总控单元之间的控制信号的交互。4.根据权利要求3所述的智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：所述工具单元包括工具单元的工作台、快换模块工具连接端、工具和工具库；所述工具通过快换模块工具连接端与快换模块法兰连接端匹配，进而装载到工业机器人本体上；所述工具包括轮辐夹爪、轮毂夹爪、轮辋内圈夹爪、轮辋外圈夹爪、吸盘工具、端面打磨工具和侧面打磨工具，快换模块工具连接端与工具为一体式结构；所述工具库设置在工具单元的工作台台面上，所述工具库包括多个工具放置位，工具放置在工具放置位上。5.根据权利要求1所述的智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：所述仓储单元包含仓储单元的工作台、立体仓库和第二远程IO模块；所述立体仓库和第二远程IO模块设置在仓储单元的工作台台面上；所述立体仓库通过仓库支架分隔出多个独立料仓，所述料仓内设置有料仓指示灯、料仓传感器、托盘和托盘推杆气缸；所述托盘设置在料仓的底部，并能够沿着托盘直线导轨相对于仓库支架滑动；所述托盘推杆气缸与托盘连接并用于将托盘推出或收回料仓；所述料仓传感器设置在托盘的下部，用于检测托盘上有无工件；所述料仓指示灯设置在料仓的上侧或下侧，通过指示灯不同的颜色指示料仓内有无工件；所述第二远程IO模块与总控单元的控制器通讯连接，由总控单元的控制器实现仓储单元的动作控制并通过第二远程IO模块将信号状态反馈和控制信号输出。6.根据权利要求1所述的智能制造单元系统集成设计教学设备，其特征在于：所述加工单元包含加工单元的工作台、安全护罩、数控机床、模拟刀库、加工状态指示灯、数控系统操作面板和第三远程IO模块；所述安全护罩、数控机床和数控系统操作面板设置在加工单元的工作台台面上；所述模拟刀库和加工状态指示灯设置在安全护罩上；所述第三远程IO模块设置在加工单元的工作台台柜内；所述安全护罩为框架型结构并设置在数控机床的四周，在数控机床的正面和背面各设置有机床安全门，所述机床安全门包括门板、门板导轨、安全门气缸和安全门位置传感器，门板通过安全门气缸驱动沿门板导轨开闭，安全门位置传感器可反馈机床安全门的打开或关闭状态，安全门气缸的工作控制信号由数控系统操作面板提供；所述数控机床包括X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置、主轴、刀具、气动夹具和加工平台；其中，所述X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置均为伺服电机驱动滚珠丝杠使其安装平台沿直线导轨运动的结构；所述Y轴传动装置设置在加工单元的工作台台面上，所述X轴传动装置设置在Y轴传动装置上，所述Z轴传动装置设置在Y轴传送装置上，所述主轴设置在Z轴传动装置上；所述主轴终端与刀具连接；所述加工平台设置在加工单元的工作台台面上并位于主轴的下侧，所述气动夹具设置在加工平台上位于主轴下侧；所述模拟刀库可显示当前刀库状态和刀具信息，模拟刀库与数控系统操作面板通讯连接，由数控系统控制面板输出控制信号实现刀库状态切换和换刀动作；所述数控机床由数控系统操作面板实现动作控制，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭龙庆，金垚贤，许妍妩，张大维，许金金，沈晶，魏留军，李慧，迟澄，王举刚，龙涛，徐伟伟，陈志文，
申请(专利权)人：北京华航唯实机器人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11