气动机械手教学设计.docx

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气动机械手教学设计

包头职业技术学院教案首页

课程名称

自动化生产线的安装与调试

课号

授课班级

授课日期

基本课题

气动机械手的安装与调试

教

学

目

标

（一）知识目标

1．掌握磁传感器的工作原理。

2．掌握气动系统的结构与组成。

3．掌握PLC软件编程等方面的基本知识。

（二）能力目标

1．能够完成教学要求规定的实训项目。

2．能够根据要求，进行气路的连接。

3．能够根据工艺要求对气路进行捆扎。

4．能够根据要求调整磁性传感器的位置。

5．能够根据任务书的要求完成PLC程序的编写。

6．能够根据控制要求进行程序的编制与调试，并具备故障分析的能力。

（三）情感目标

1．能独立学习、工作，培养团队合作能力，具备相应的职业道德。

2．养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风。

3．在实际工作中能创造性地完成各项任务，了解电子信息产业的相关法律、法规常识。

4．熟悉文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容

教

学

内

容

摘

要

及

学

时

分

配

（一）气动机械手的安装（2学时）

（1）气动机械手系统连接。

（2）检查连接是否正确。

（3）气管的走线和捆扎。

（4）磁性传感器位置的确定。

（二）气动机械手的调试（2学时）

（1）根据机械手动作要求进行PLC编程。

（2）进行程序调试。

重点难点

1.气路连接与I/O地址分配

2.程序调试

课后作业

教学方法

引导式

教具

多媒体、实训装置

任课教师

编制时间

审核批准

审核时间

年月日

教案附页

教案内容

附记

一、教学设计

本次课程是采用多媒体教学、任务式教学和学做一体化教学相结合的方式展开的，其教学过程通过以下六个环节完成：

图1-2

第一环节：

资讯（获取信息）

此过程通过机械手视频图像展示出来。

并结合着视频介绍此过程在工厂中的应用场合。

通过视频引入工作任务可使学生直观了解整个控制过程。

本环节的设计意图：

通过播放一段机械手工作的视频来引入本次课程的任务。

因为该视频中的机械手的工作过程比较直观，因此比较容易引起学生的共鸣，并能激发学生对于学习本任务的兴趣。

第二环节：

任务分析与计划

通过此过程进行任务分析，并引出本任务的培养目标。

并引出该任务的重点和难点。

根据任务书分析制定流程进行小组分工，学生小组根据任务要求完成任务计划表。

本环节的设计意图：

学生借助于资料、材料和信息自己做一个工作任务；或由教师给出任务，由学生根据任务要求，查阅相关资料、信息。

在该过程中，教师起到引导作用。

第三环节：

决策

此过程需要老师参与，通过任务单将此工作任务进行详细讲解，通过实例的讲解把工作任务的难点给学生介绍，并提出一些问题。

本环节的设计意图：

因为学生在学习过程中，如果老师直接教学生怎样做，学生照做的话，就不能很好的理解老师提出的难点和问题，老师通过引导的方式让学生自己动手，并解决问题。

第四环节：

任务书实施

此过程即将让学生进行的工作任务引出，并结合此任务的控制工艺、设计难点和设计要点引出，并让学生根据任务书上的要求进行实训，这样能够让学生更加有目的性的进行思考和实训。

本环节设计意图：

因为实训任务书上对任务设计要求的描述比较抽象，很多学生在进行任务书的解读时会理解错误，因此通过教师的讲解将每个过程形象的展示出来，便于学生更加容易的理解任务的设计要求。

第五环节：

学生成果检查与展示

该环节让实训完成得较好的工作小组通过多媒体将自己工作小组的机械手安装及调试结果展示出来，然后老师对展示的过程进行总结，通过这种师生互动和生生互动的方式增强学习的积极性和兴趣。

本环节的设计意图：

该环节通过让学生展示自己设计成果的方式进行互动。

第六环节:

评价

该环节是对学生实训成果进行点评，指出学生设计中的存在优点和缺点。

然后通过此环节评出优秀小组。

本环节的设计意图：

学生展示完后老师再通过多媒体进行点评，能让学生更加深刻的理解自己设计中的不足和优点。

同时为了能够让学生更好的学习下一个工作任务，点评出优秀小组。

这六个教学环节的设计，都是围绕着多媒体技术进行的，这样设计能够更好的将任务驱动在教学中比较抽象的控制环节展示出来，能够使学生更加明确自己所要学习的内容和目标。

二、教学内容

（一）机械手安装

1.器件认识

空气压缩机气缸

气动两联件电磁阀组

磁传感器

2.气动系统组成及工作原理

气动系统简而言之就是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。

整个系统基本组成包括空气压缩机（气泵）、油水分离器（俗称二联件）、电磁阀、气缸、各种辅助元件等几大要素组成，最终气缸连接执行结构，产生所需的运动。

所有元件都需要快插接头，用以连接气管。

下面分别介绍各元件的特点：

①空气压缩机：

气泵工作原理是发动机通过两根三角带驱动气泵曲轴，从而驱动活塞进行打气，打出的气体通过管线导入储气筒。

另一方面储气筒又通过一根气管线将储气筒内的气体导入固定在气泵上的调压阀内，从而控制储气筒内的气压。

当储气简内的气压未达到调压阀调定的压力时，从储气筒内进入调压阀的气体不能项开调压阀阀门；当储气筒内的气压达到调压阀调定的压力时，从储气筒内进入调压阀的气体顶开调压阀阀门，进入气泵内与调压阀相通的气道，并通过气道控制气泵的进气口常开，空负荷运转，达到减少动力损耗，保护气泵的目的。

当储气筒内的气压因损耗而低于调压阀调定的压力时，调压阀内的阀门由回位弹簧将其回位，断开气泵的控制气路，气泵又重新开始打气。

②气泵本身不论运输还是放置，倾斜角度都不能大于45度，否则会发生漏油，造成气泵损坏。

气泵体上有油标观察处，无论什么时候油量都必须在中间之上。

用户使用一段时间后要经常观察，如果低于中间，需要自行购买气泵用20号机油，从气泵上方两个进气口处之一灌入即可。

③油水分离器：

顾名思义，就是过滤压缩空气中水、油还有空气杂质的元件，还有调节压缩空气压力值的功能，因为气泵本身一般全开为8个大气压，执行机构多数情况在3-5个大气压就足够使用，用油水分离器来控制，因此，油水分离器气管连接时就跟在气泵的后面。

气管连接时，油水分离器上有箭头指示，表示气路的走向，用户根据提示连接即可。

④电磁阀：

一般都是24V或220V控制，控制通断来调整气流的走向当末端为多个执行气缸机构时，为了节省空间还有资源，可以将

教案内容

附记

3.气路连接及气管捆扎

①按照气动原理图进行气路连接

②检查正确无误后进行捆扎

4.磁传感器安装

系统不通压缩空气，手动操作气缸动作时，传感器指示灯应亮，表示传感器定位合适。

（二）、气动机械手调试

1.控制要求：

①．将小圆柱工件放在回转物料台机械手取料位上，待装配的大圆柱工件放在装配工位；

②．机械手开始执行装配动作，机械手手爪气缸电磁阀松开，系统开始延时；

③．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀上电，机械手下降。

系统检测到机械手下降到位后，开始延时；

④．延时时间到，机械手手爪气缸电磁阀上电，手爪夹紧，开始延时；

⑤．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀失电，机械手夹着小圆柱工件上升。

系统检测到机械手上升到位后，开始延时；

⑥．延时时间到，机械手水平伸缩气缸电磁阀上电，机械手水平伸出。

系统检测到机械手伸出到位后，开始延时；

⑦．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀再次上电，机械手下降。

系统检测到机械手下降到位后，开始延时；

⑧．延时时间到，机械手手爪气缸电磁阀失电，手爪松开，将小圆柱工件放入到大圆柱工件中，同时开始延时；

⑨.延时时间到，机械手升降电磁阀再次失电，机械手上升。

系统检测到

这里要动手操作，操作时给学生重点强调：

连接时应注意电磁换向阀与气缸之间的连接.

检查气路要注意各个气缸的初始状态

教案内容

附记

机械手上升到位后，开始延时；

⑩.延时时间到，机械手水平伸缩气缸电磁阀失电，机械手水平缩回，回到初始状态；

2．I/0地址分配表

输入点

信号

说明

输入状态

ON

OFF

I0.0

SEN1

装配工位工件检测反射开关

有效

无效

I1.2

SQ7V+

抓取机械手水平伸缩气缸缩回位置磁性开关

有效

无效

I1.3

SQ8V+

抓取机械手水平伸缩气缸伸出位置磁性开关

有效

无效

I1.4

SQ9V+

抓取机械手垂直升降气缸上升位置磁性开关

有效

无效

I1.5

SQ10V+

抓取机械手垂直升降气缸下降位置磁性开关

有效

无效

输出点

信号

说明

输出状态

ON

OFF

Q0.0

YV1V+

抓取机械手水平伸缩气缸电磁阀

伸出

缩回

Q0.1

YV2V+

抓取机械手垂直升降气缸电磁阀

下降

上升

Q0.2

YV3V+

抓取机械手手爪气缸电磁阀

夹紧

放开

教案内容

附记

3.根据控制要求和I/0地址分配表进行程序编制梯形图如下所示：

教案内容

附记

教案内容

附记

附表：

（一）气动机械手的安装

工作任务单

工作任务

气动机械手的安装与调试

任务一

机械手的安装

实施时间

2学时

实施地点

机电一体化实验实训室

任务分组

每4人一组，共10组

任务要求

1.掌握气动系统的组成

2.根据机械手初始位置的要求进行气路安装

3.根据工艺要求进行气路的走线和捆扎

4.确定磁性传感器的位置

任务内容

姓名

分工内容

备注

1.任务分工

2.任务指引

（1）根据图1-1所示的机械手气动系统图连接气路

图1-1

（2）根据机械手的初始位置的要求检查气路。

气路检查记录表

机械手初始位置：

（是否在初始位置）

如不在初始位置问题出在什么地方如何解决

通气时是否有漏气

如有漏气在哪出现问题

（3）根据工艺要求进行气路的走线和对其进行捆扎

气路捆扎检查记录表

对气路的捆扎是否影响了机械手的正常动作

气路捆扎是否影响了气管正常通气

气路捆扎是否牢固美观

气路走线是否影响了气管正常通气

（4）磁性传感器位置的确定

安装磁性传感器记录表

机械手动作到位后，磁性传感器是否灯亮

（二）气动机械手的调试

工作任务单

工作

任务

气动机械手的安装与调试

任务二

机械手调试

实施

时间

2学时

实施地点

机电一体化实验实训室

任务

分组

每4人一组，共10组

任务

要求

1.按照机械手动作要求进行PLC编程

2.进行程序调试

任务内容

姓名

分工内容

备注

1.任务分工

2.任务指引

（1）根据机械手动作要求进行PLC编程。

程序编制记录表

1.根据气路连接具体连接情况

2.画出程序流程图

3.画出梯形图

（2）进行程序调试

程序调试记录表

PLC与计算机通讯是否正常

如不在正常问题出在什么地方如何解决

程序调试是否正常

如有问题请记录

工作任务考核表

班级

姓名

学号

组别

工作任务机械手的安装与调试

小组

自评

教师

评价

任务一：

机械手的安装

评分标准

配分

得分

得分

一、气路安装与捆扎

1．气路安装是否有漏气的地方

5

2．气路安装是否正确

10

3.气管捆扎是否牢固、美观

5

4.气管捆扎是否影响了机械手的正常工作

5

5.气管捆扎是否影响了气管的正常进气

3

6.工作台上是否有杂物、工具摆放是否整齐、到位

2

二、磁传感器的位置调整

机械手动作到位时，磁传感器的灯是否亮

10

任务二：

气动机械手的调试

三、根据气动机械手动作要求编程（15分）

1.I/O地址是否根据任务要求分配正确

5

2.PLC程序编制

5

3.PLC和计算机能否正常通讯

2

4.PLC程序的调试

8

四、协作精神（10分）

1．小组在接线调试过程中，团结协作，分工明确，完成任务

10

2．有个别同学不动手，不协作，扣5分

五、运行结果（10分）

对调试过程中出现的问题能够正确分析、总结

20

六、安全文明意识（10分）

1．不遵守操作规程扣4分

10

2．结束不清理现场扣4分

3．不讲文明礼貌扣2分

备注