機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制

王學(xué)明（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制

王學(xué)明
（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

在對(duì)國(guó)內(nèi)外同類教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)電一體化工程設(shè)計(jì)的方法，研制出了集多種教學(xué)內(nèi)容為依托的教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以很好地被用于機(jī)電類專業(yè)的多門(mén)教學(xué)實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，為機(jī)電一體化教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)，本文主要是針對(duì)機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)進(jìn)行分析和探討。

機(jī)電一體化；教學(xué)實(shí)訓(xùn)；設(shè)計(jì)；研制

1　創(chuàng)建機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的目的

之所以會(huì)常見(jiàn)機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，主要是為了能夠讓學(xué)生尋找到一條適合從學(xué)校到工廠環(huán)境轉(zhuǎn)換的有效路徑，也就是讓學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)逐漸轉(zhuǎn)換為實(shí)際的應(yīng)用，這樣一來(lái)就極大縮短了學(xué)生從學(xué)校到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的距離，也在很大程度上提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，而為了能夠讓學(xué)生更多地了解工業(yè)當(dāng)中的元器件，我們?cè)趧?chuàng)建機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的時(shí)候，所采用的元器件都是非常標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化材料，而且展示的類型也是最全面的，這樣就可以讓我們的學(xué)生在第一時(shí)間增強(qiáng)對(duì)這些元器件的認(rèn)識(shí)和理解。

2　機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的原理及其構(gòu)成

我國(guó)的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)主要是由兩大部分組成，分別是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分和電氣控制設(shè)計(jì)部分，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)總系統(tǒng)Fig.1 The teaching and training system of Mechatronics

2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1儲(chǔ)料、自動(dòng)上料單元

這一單元主要是運(yùn)用了一個(gè)相對(duì)垂直的儲(chǔ)料筒裝置，工業(yè)原料從儲(chǔ)料筒的上方放入，在儲(chǔ)料筒的下方還有一個(gè)出料口，工業(yè)原料就會(huì)依靠自身的質(zhì)量而自動(dòng)下落到出料口的下方，而在儲(chǔ)料筒的地步還設(shè)有一個(gè)光纖傳感器，如果此時(shí)工業(yè)原料用完了，那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止所有工作，在工業(yè)原料推出之后，在目標(biāo)位置還設(shè)有一個(gè)電容式的開(kāi)關(guān)，當(dāng)我們的工作人員檢測(cè)待工業(yè)原料的時(shí)候，就會(huì)由移載機(jī)械手將工業(yè)原料移動(dòng)到一個(gè)圓盤(pán)上進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。

2.1.2檢測(cè)工作單元

在檢測(cè)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上，分別設(shè)有四個(gè)用來(lái)定位圓盤(pán)的定位圈，并且在圓盤(pán)上設(shè)置了電磁式的傳感器，它的作用是用來(lái)檢測(cè)工業(yè)原料是否到位，當(dāng)檢測(cè)合格之后，再由移載機(jī)械手轉(zhuǎn)移到加工單元進(jìn)行加工。

2.1.3加工工作單元

這一單元的任務(wù)量較重，主要是對(duì)工業(yè)原料進(jìn)行鉆或銑加工，當(dāng)工作臺(tái)在對(duì)工業(yè)原料進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，夾具會(huì)把工業(yè)原料緊緊的夾住，夾住之后，鉆頭開(kāi)始下降工作，當(dāng)下降到加工位置的時(shí)候，對(duì)工業(yè)原料進(jìn)行加工，加工完成，鉆頭會(huì)自動(dòng)回到起始位置，再由移載機(jī)械手將加工過(guò)的工業(yè)原料轉(zhuǎn)移到皮帶輸送單元。

2.1.4皮帶輸送單元

這一單元在很多的工業(yè)生產(chǎn)中都會(huì)使用到，這一單元也是大部分生產(chǎn)企業(yè)最基本的物料輸送方式。一般的工業(yè)系統(tǒng)的皮帶輸送單元都是由微型的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)我們加工好的工業(yè)原料在進(jìn)行輸送的時(shí)候就會(huì)經(jīng)過(guò)這條輸送帶，從而轉(zhuǎn)移到需要的地方。

2.2電氣控制設(shè)計(jì)

電氣控制系統(tǒng)主要是由電源箱、可編程控制器、傳感器、光電開(kāi)關(guān)、電源指示燈、電氣源處理組件等部分構(gòu)成的，而且在電氣控制設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們?yōu)榱朔乐钩霈F(xiàn)失誤，還設(shè)立了自動(dòng)和手動(dòng)切換按鈕，也就是說(shuō)一旦設(shè)備自動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，那么我們就可以直接切換為手動(dòng)操作，不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

3　機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本意義

由于機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)，同時(shí)也是一條微型的自動(dòng)化生產(chǎn)加工系統(tǒng)，在機(jī)電一體化系統(tǒng)上我們可以進(jìn)行多種課程的實(shí)訓(xùn)和教學(xué)工作，通過(guò)對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，能夠讓學(xué)生親自動(dòng)手去調(diào)試裝置，學(xué)生也可以在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，最終達(dá)到理論教學(xué)沒(méi)有辦法達(dá)到的教學(xué)效果。由于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)是一門(mén)綜合性極強(qiáng)的制造技術(shù)，同時(shí)也是一門(mén)應(yīng)用技術(shù)，而機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)則涵蓋了物流傳輸技術(shù)、制造工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)，雖然我國(guó)從國(guó)外市場(chǎng)引進(jìn)了大量的自動(dòng)化設(shè)備，但是與國(guó)外先進(jìn)制造領(lǐng)域的發(fā)展還是有很大差距的。目前我國(guó)的機(jī)電一體化培養(yǎng)還是缺乏先進(jìn)的教學(xué)手段，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候沒(méi)有一個(gè)足夠的對(duì)機(jī)電一體化教學(xué)的感性認(rèn)識(shí)，實(shí)際的動(dòng)手操作能力也是與工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)有很大的差距，之所以要?jiǎng)?chuàng)建機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，主要是為了解決學(xué)生的動(dòng)手操作問(wèn)題和實(shí)訓(xùn)問(wèn)題，機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)操作系統(tǒng)在原有教材培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，最大程度上還原了自動(dòng)化的工程結(jié)構(gòu)，并結(jié)合機(jī)電一體化的理論教學(xué)，進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生自身對(duì)機(jī)電一體化教學(xué)的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的真實(shí)動(dòng)手能力，最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化技能教學(xué)的目的。

4　結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)的機(jī)電一體化進(jìn)程與發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)電一體化進(jìn)程還是有一定差距的，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更多的新技術(shù)融入到機(jī)電一體化的教學(xué)當(dāng)中，會(huì)進(jìn)一步的增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和感性認(rèn)知能力。

［1］ 呂振，王聯(lián).單片機(jī)電路接口巧設(shè)計(jì)［J］.企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2004，（10）：117-118.

［2］ 劉廣瑞.用可編程序控制器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的方法［J］.機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2005，（02）：94-95.

［3］ 彭商賢，趙臣，張啟先.試論國(guó)內(nèi)外機(jī)器人機(jī)械學(xué)的發(fā)展趨向［J］.機(jī)器人，1991，（03）：37-38.

Design and Preparation of the Teaching and Training System for Mechatronics

WANG Xue-ming
（Inner Mongolia Communication Professional and Technical College，Chifeng024000，China）

The research in the domestic and foreign similar teaching system based on，combined with the integration ofmechanical and electrical engineering design method，developed a set of various teaching contents for relying on the teaching and training system，the system can well be used for mechatronic specialty of multi teaching training，for mechanical and electrical integration teaching laid a good foundation，this paper is mainly makinganalysis and Discussion on design and development ofMechatronics teachingand trainingsystem.

Mechatronics；Teachingpractice；Design；Preparation

TH-4

A

1674-8646（2015）08-0153-01

2015-06-23