TC-JXS型機械手實訓裝置

一、系統概述：

機械手實訓裝置是一套綜合了機械裝配與連接、PLC控制、 觸摸屏控制、伺服電機控制、步進電機控制、位置傳感器控制、位移傳感器控制、氣動控制、計算機信息處理等現代化生產控制技術的機電一體化控制對象；專為職業技術院校、技工學校、職業教育培訓機構等而設計的典型機電一體化培訓產品。適合于機械制造及其自動化、機電一體化、機械電子工程、電氣工程及自動化、自動化工程、計算機控制技術等教學與培訓。它提高學生動手能力和實踐技能而設計的實用性強的實驗設備，是機電一體化專業教育培訓的很好設備。

在系統方面，機械手實訓裝置的執行機構以電機執行機構為主，以實現工件吸、放的氣動機械裝置為輔助器件；機械手實訓裝置的整體運動則采取電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統具有長行程、多定位點的特點，是典型的二維控制平面。

機械手實訓裝置應用了不同類型的傳感器，分別用于判斷電機的運動位置、氣缸伸縮到位檢測等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業實現高度自動化的前提之一。位置控制技術與傳感器技術是現代工業企業應用較為廣泛的電氣控制技術。機械手實訓裝置的特點及其優越性：

1、專業性：該裝置均采用當前工業系統常用的現代化控制器件、連接設備以及專業的設計理念；

2、全面性：覆蓋了傳感器技術、氣動技術、PLC技術、電機驅動技術、計算機組態技術、機械系統精密傳動技術等多項技術實訓；

3、綜合性：不但能提升學生的專業技能，同時可以培養學生的動手能力、團隊協助能力、綜合問題的分析和解決能力；

4、開放型：該實驗裝置所有電器控制端口均通過安全插座接與接線盒之上，方便學員根據學習需要自己接線、編程和調試，機械裝備上亦從方便學員動手拆裝出發，設計出適合于學員進行拆卸和組裝的相關練習；

5、安全性：具有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，安全性符合相關的國家標準，同時備急停保護、限位保護等各種保護功能，可確保人身與設備安全。

二、技術參數：

輸入電壓：AC 220V；

控制電壓：DC 24V ；

額定電流：3 A ；

環境溫度：-15℃～45℃(工作) -20℃～50℃(保存) ；

相對濕度: 35-85%(無冷凝)；

具有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，安全性符合相關的國家標準。

三、實訓項目：

1．氣動系統的安裝與調試項目：

1）氣動機械手裝置的安裝；

2）氣動方向控制回路的安裝；

3）氣動速度控制回路的安裝；

4）了解氣動元件的使用及氣動控制回路。

2．PLC接線與編程軟件的學習項目：

1）系統接線的實訓項目，電機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；

2）電機調速控制電路的連接與控制程序編寫；

3）氣動方向控制程序編寫；

4）氣動順序動作控制程序編寫；

5）氣動機械手控制程序編寫；

6）機械手實訓裝置設備控制程序編寫。

3．伺服電機驅動器的使用項目：

1）學習電機驅動器的用途；

2）熟悉驅動器主要參數的功能；

3）了解驅動器控制端（CN1）的多功能帶驅動、方向、限位等功能；

4）掌握電機驅動器與電機的接線。

4．步進電機及驅動器的使用項目：

1）學習步進電機及驅動器的用途；

2）熟悉使用功能；掌握電機及驅動器連接控制。

5、觸摸屏的使用項目：

1）學習觸摸屏編程及控制。

6.位置傳感器及位移傳感器的使用項目：

學習傳感器的不同應用類型及場合、傳感器的原理及特點、監測范圍、測試過程、工業傳感器技術參數的實際意義及傳感器電氣連接、安裝、標定及調整，傳感器特性曲線的獲取、補償技術、實際測試過程的練習、測試裝置的構成、測試電路圖的理解、影響測量變化的各種因素、模擬量的處理、弱電信號的方式與處理、抗干擾、傳感器與可編程控制器的連接與計算機連接進行數據的采集與分析、儲存。

7．電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目：

1）PLC基本指令的學習、編寫與調試；電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；

2）電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫；

3）實驗平臺順序動作控制程序編寫；

4）氣動方向控制程序編寫；

5）氣動機械手控制程序編寫；

6）綜合實驗板的控制程序編寫。

8．綜合實驗板的安裝與調試項目：

1）控制板的整體元件分布與模塊的放置設計；

2）控制板元件的安裝與調試；

3）電機傳動裝置同軸度的調整；

4）實驗平臺元件的簡單安裝與調試。

9．機械構件的裝配與調整能力：

1）機電設備的安裝與調試能力；

2）電路安裝能力；

3）氣動系統的安裝與調試能力；

4） 熟悉電機運動過程中，限位開關的保護作用；

5）機電一體化設備的控制程序的編寫能力；

6） 自動控制系統的安裝與調試能力。

四、裝置結構：

機械手實訓裝置大體可分為三個部分：實訓臺、實訓裝置控制單元、機械手實訓裝置機構等組成。

1.實訓臺：

由定制專用鋁型材拼裝，安裝帶有四個萬向輪，可方便實訓裝置的移動。

2.實訓裝置控制單元：

主要由電源控制、信號轉接、PLC及觸摸屏組成。

1）電源控制：由漏電保護開關、按鈕控制盒、繼電器及安全保險裝置構成；

2）信號轉接：由由接線端子排組成，運動機構中所涉及的各類端子引至接線端子排，提供老師及學生進行動手操作和接線的開放式教學的需要；

3）PLC及觸摸屏：采用西門子CPU200系列，控制整個裝置的運動，觸摸屏采用步科系列7寸，便于操作及編程。

3.機械手實訓裝置機構：

主要由X軸運動機構、Y軸運動機構、Z向氣動機械裝置、搬運平臺等組成；

1）X軸運動機構：滾珠絲桿、直線導軌、鋁材滑臺、聯軸器、位置傳感器、原點開關、位移傳感器等，絲桿行程不低于300mm；采用森創40CB010C高精度交流伺服電機（200W）、MS0010E伺服驅動器控制軸的正反定位；

2）Y軸運動機構：滾珠型絲桿、組合式直線導軌、鋁材滑臺、聯軸器、原點開關、限位保護開關等，絲桿行程不低于200mm；采用安科特步進電機17HS4417、DM542步進電機驅動器控制軸的正反定位；

3）Z向氣動機械裝置：采用雙桿直線氣缸和真空吸盤構成垂直升降搬運裝置，上升位及下降位定位傳感器各一個，氣缸行程不低于75mm。由氣動三聯件一個，真空發生器一個，電磁閥兩組構成；

4）搬運平臺：鋁合金支柱，矩形雙層有機玻璃搭建而成。

五、機械手實訓裝置的基本功能：

復位工作：系統上電，先執行復位操作；按復位按鈕，X/Y軸電機開始以第一速度反向復位運行，上下缸縮回，真空吸盤不工作，復位傳感器檢測到運動塊并發出信號，原點復位完成；PLC啟動電機驅動器驅動電動機復位至工作原點，此時系統復位完成；

吸取工作：按下啟動按扭，PLC驅動上下缸下降伸出（真空吸盤靠近工件），真空吸盤工作——吸住工件，上下缸縮回，完成工件吸取工作；

放置工作：PLC啟動電機驅動器驅動電動機正向旋轉，通過絲桿帶動運動塊向前運行至下一工件位，由位移傳感器來驅動電機運動位置，PLC驅動上下缸下降伸出（真空吸盤靠近工件位），真空吸盤不工作——將工件放下，上下缸縮回，完成工件放置工作；

實訓裝置上有多個工件位，PLC帶動各執行元件（電機、、位移傳感器、氣缸、真空吸盤）完成平臺上工件位的吸取、放置工作。最后X/Y運動塊返回原位重新開始下一個流程。