“機電系統教學實驗臺”是北京科技大學機電工程研究所研制出的一種用于各層次機電專業或機械工程及自動化專業教學的實驗設備。設備造價相當于國外同類設備的1/3~1/2。該實驗設備為一臺模擬的自動生產線，集機械、氣動、PLC控制、交流調速和傳感器等技術為一體，是一臺典型的機電一體化產品。

系統概述

設備設四個加工工位，工件為35×35×8mm的方形鋁件，料庫中可存放15個工件。自動循環過程是：

卸料阻擋定位塊升起；2.機械手爪抓取已加工工件、提升、旋轉至卸料位，松開工件，工件由坡形滑道滑入工件箱內；3.卸料阻擋定位塊下降；4.機械手爪轉至取料位、下降、抓取工件、上升并旋轉至工作臺的上料位、下降、放入待加工工件；5.刀具旋轉、快進；6.刀具工進；7.刀具延時停留；8.刀具快退、停轉；9.旋轉工作臺定位銷松開；10.工作臺旋轉90°；11．工作臺定位銷定位鎖緊；12．推料缸送出一個工件至取料位。

除刀具旋轉和工作臺旋轉兩個運動外，其余動作均由氣缸驅動，使用可編程控制器控制，通過編制難易不同的軟件，即可做不同實驗內容的實驗。

本體裝置占地750×600mm，高700mm,重量約50Kg，可以放置在一個1500×700mm的普通寫字臺面上，其余空間可放置一臺用于編程的計算機。

機械系統

機械系統分為四個主要部件：

1．刀具進給部件：刀具旋轉由一臺220V、6W的交流電機驅動。轉軸前端裝有鉆夾頭，安裝一把鉆頭做為刀具。刀具主軸由一個導桿氣缸帶動完成進給運動。導桿氣缸上裝有三個磁性開關，檢測原位、快工進轉換位及延時停留位。

2．工作臺部件：工作臺面上設有四個工位，其中一個為上下料位，與之成180°的工位是加工位，另外兩個工位可增設其他加工刀具。工作臺有兩種形式，一種形式是電機驅動型，采用一臺220V、6W的交流電機，通過i=50的減速器帶動臺面旋轉，該電機有調速系統，調整范圍是0～350轉/分；另一種形式為氣缸驅動型，氣缸推動裝有鏈條的推板運動，鏈傳動帶動工作臺旋轉。工作臺由定位氣缸實現工作臺的定位夾緊。氣缸上裝有兩個磁性開關，檢測定位和松開兩個位置。臺面下端還裝有三個傳感器，一個接近開關檢測臺面的90°換位，另兩個光電開關檢測上下料位和加工位的工件有無。

3．運料機械手部件：該機械手屬四自由度機器人。旋轉氣缸使大臂可在上料位、卸料位和取料位三個位置間旋轉、停留。因此，旋轉氣缸上分別裝有三個檢測開關，升降氣缸使機械手升降，實現提起和放下工件的動作，并有兩個開關檢測；機械手爪采用指形氣缸并裝有相應夾爪，實現夾緊和松開工件的運動，也由兩個開關檢測。為使大臂在卸料處停轉，還設置了卸料阻擋氣缸。當需要卸料時，則擋塊升起，檔住大臂；落下時，可允許大臂轉至料庫的取料位。因此，這兩個動作位置也由兩個磁性開關檢測。

4．料庫：料庫可存放15個工件。出料時，推料氣缸通過推桿將最下一層的工件推出，沿著出料導槽送到取料位，擋塊使工件準確定位。當推桿在氣缸牽引下縮回后，料庫中的工件下降一層，以備下次推料。除推料氣缸裝有兩個位置檢測開關外，在料庫的存料位置和取料位置分別裝了兩個接近開關，以檢測料庫和取料位處是否有料。

氣動控制系統

氣動控制元件均選用日本SMC的產品，并在設計中盡可能多的選擇了各種不同形式的氣缸。主要有導桿氣缸、普通氣缸、旋轉氣缸、薄形氣缸和手指缸。意圖是使學生認識不同類型的氣缸，以及氣動元件的選擇與機械設計間的密切關系。控制閥使用匯流板安裝，選擇了兩位五通電磁閥、三位五通電磁閥和兩位三通電磁閥。氣源選用普通的空氣壓縮機，經三聯件向系統供給壓力空氣。各氣缸的調速元件選用機構緊湊、安裝方便的軟管快插式管接頭型單向節流閥。管路均使用軟管連接，接頭為快插式管接頭，這樣便于學生在實驗中自己動手配管，多次插拔管路。

電氣控制系統

電器控制系統的核心是可編程控制器。選用西門子S7系列224型產品，并配兩塊8入和一塊16入/16出擴展模塊。PLC由專用電源供電。整個系統共有41個輸入點及18個輸出點。用實驗臺上的個人電腦編出梯形圖程序，由傳輸線將程序送入PLC中。傳感器均選用日本OMRON產品.

保護開關、調速盒、端子排以及全部電氣元件均安裝在與實驗臺面垂直的立板上，所有的元件面向操作者開放，以便學生一目了然地學習電氣控制原理和動手接線配線。

操作箱裝在實驗臺面的前端，共裝有顯示燈及開關16個。即總開關、電源顯示、手自動選擇、報警顯示、復位、鉆頭升降、定位伸縮、手指松夾、出料、轉臺旋轉、手指升降、手指旋轉、手指阻擋、鉆頭旋轉、啟動和急停按鈕。