CN105469692B - 一种伺服电机位置控制的教学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伺服电机位置控制的教学实验装置，包括电机机构、联轴机构、传动机构、滚珠丝杠副、工作台、导轨。电机机构驱动联轴机构旋转，联轴机构通过传动机构传动，传动机构使滚珠丝杠副的丝杠转动，进而使得安装于滚珠丝杠副的螺母上的工作台沿导轨滑动。该装置还包括检测机构，所述检测机构用以当所述工作台行至特定位置时，反馈触发信号至所述伺服驱动器，所述伺服驱动器响应所述触发信号，驱动所述伺服电机运转，从而使工作台停止运动或反向运动。本发明结构紧凑，易于展示，容易操作，适用于教师教学和学生实践。
Description
一种伺服电机位置控制的教学实验装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种教学实验装置，尤其涉及一种伺服电机位置控制的教学实验装 置。
背景技术
[0002] 伺服电机非常普遍地应用于精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领 域。伺服电机有控制定位精度高，控制转速准确等优点，但前期要对一些参数进行必要的设 置。一般对控制精度的要求要优先于进给的速度控制要求，当精度要求达到后再考虑速度 问题，因此优先考虑解析度进行电子齿轮比设定。以往在职业教育的教学中，一般都是举一 个例题，给一些电机转速、滚珠螺杆导程、脉冲输出最高频率、减速比等条件，讲解电子齿轮 比的设定方法，没有实践演示或者学生操作试验，学生理解困难。
发明内容
[0003] 本发明为了克服现有教学设备的不足，提供一种伺服电机位置控制的教学实验装 置。
[0004] 本发明提供的技术方案如下：
[0005] —种伺服电机位置控制的教学实验装置，应用于伺服电机的原理及应用的教学， 包括电机机构、联轴机构、传动机构、滚珠丝杠副、工作台、导轨；
[0006] 所述电机机构驱动所述联轴机构旋转，所述联轴机构通过所述传动机构传动，所 述传动机构使所述滚珠丝杠副的丝杠转动，进而使得安装于所述滚珠丝杠副螺母上的所述 工作台沿所述导轨滑动。
[0007] 优选的，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨分别位于 所述滚珠螺杆的两侧，所述工作台分别沿所述第一导轨和第二导轨滑动。
[0008] 优选的，所述传动机构包括齿形皮带、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮在所述 联轴机构上，所述第二齿轮在所述滚珠螺杆上，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过所述齿 形皮带啮合传动。
[0009] 优选的，所述联轴机构包括两个联轴器和一个磁粉离合器，所述磁粉离合器的输 入端通过一个所述联轴器连接至所述电机机构，所述磁粉离合器的输出端通过一个所述联 轴器连接至所述传动机构。
[0010] 优选的，所述电机机构包括伺服电机、编码器、伺服驱动器和控制器；
[0011] 所述控制器用以输出脉冲信号至所述伺服驱动器，所述伺服驱动器与所述伺服电 机和所述编码器连接，所述编码器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述编码器同步 运转，所述伺服驱动器响应所述控制器的脉冲信号和所述编码器的反馈信号，进而驱动所 述伺服电机运转。
[0012] 优选的，还包括检测机构，所述检测机构与所述伺服驱动器连接，所述检测机构用 以当所述工作台行至特定位置时反馈触发信号至所述伺服驱动器，所述伺服驱动器响应所 述触发信号，驱动所述伺服电机运转，从而使工作台停止运动或反向运动。
[0013] 优选的，所述检测机构采用微动开关，所述微动开关设于所述导轨的两端。
[0014] 优选的，所述导轨上带有刻度，可以根据所述工作台位置读出所述工作台移动的 距离。
[0015] 优选的，通过设定所述控制器输出脉冲信号的数量，对所述伺服电机实现准确的 位置控制。
[0016] 本发明的有益技术效果在于：
[0017] 本发明提供了一种伺服电机位置控制的教学实验装置，能够方便学生理解与实践 伺服电机原理及应用的教学内容；
[0018] 本发明结构紧凑，容易操作，适用于教师教学和学生实践；
[0019] 本发明具有响应速度快、无污染、无噪音、无冲击振动、节约能源等优点；
[0020] 本发明实现旋转运动向直线运动的转化，并且传动效率高。
附图说明
[0021] 图1为本发明实施例的结构示意图。
[0022] 图2为本发明实施例的左视图。
[0023] 其中，1-固定件，2-轴承，3-齿形皮带，4-第一齿轮，5-伺服电机，6-工作台，7-第一 导轨、8-滚珠丝杠副，9-编码器，10-左微动开关，11-右微动开关，12-右固定件，13-固定件， 14-联轴器，15-磁粉离合器，16-固定件，17-电机固定件，18-伺服驱动器，19-控制器，20-第 二齿轮，21-第二导轨。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步的解释说明。
[0025] 一种伺服电机位置控制的教学实验装置，应用于伺服电机的原理及应用的教学， 包括电机机构、联轴机构、传动机构、滚珠丝杠副8、工作台6、导轨；
[0026]电机机构驱动联轴机构旋转，联轴机构通过传动机构传动，传动机构使滚珠丝杠 畐IJ8的丝杠转动，进而使得安装于滚珠丝杠副8螺母上的工作台6沿导轨滑动。
[0027] 导轨包括第一导轨7和第二导轨21，第一导轨7和第二导轨21分别位于滚珠丝杠副 8的两侧，工作台6分别沿第一导轨7和第二导轨21滑动。
[0028] 传动机构包括齿形皮带3、第一齿轮4和第二齿轮20，第一齿轮4在联轴机构上，第 二齿轮20在滚珠丝杠副8上，第一齿轮4和第二齿轮20通过齿形皮带3啮合传动。
[0029]联轴机构包括两个联轴器14和一个磁粉离合器15,磁粉离合器15的输入端通过一 个联轴器14连接至电机机构，磁粉离合器15的输出端通过一个联轴器14连接至传动机构。 [0030]电机机构包括伺服电机5、编码器9、伺服驱动器18和控制器19;
[0031]控制器19用以输出脉冲信号至伺服驱动器18,伺服驱动器18与伺服电机5和编码 器9连接，编码器9与伺服电机5连接，伺服电机5与编码器9同步运转，伺服驱动器18响应控 制器19的脉冲信号和编码器9的反馈信号，进而驱动伺服电机5运转。
[0032]还包括检测机构，检测机构与伺服驱动器18连接，检测机构用以当工作台6行至特 定位置时反馈触发信号至伺服驱动器I8,伺服驱动器18响应触发信号，驱动伺服电机5运 转，从而使工作台6停止运动或反向运动。
[0033]较佳的，检测机构采用微动开关，微动开关设于导轨的两端。
[0034]本发明的具体实施方式如下：
[0035]如图1所示，控制器19用以输出脉冲信号至伺服驱动器18,伺服电机5与编码器9同 步运转，伺服驱动器18根据控制器19的脉冲信号和编码器9的反馈信号判断伺服电机5的转 向、速度和位置是否正确，进而修正参数，驱动伺服电机5运转，磁粉离合器15的输入端通过 一个联轴器14连接至伺服电机5,磁粉离合器15的输出端通过一个联轴器14连接至第一齿 轮4,第一齿轮4和第二齿轮20通过齿形皮带3啮合传动，第二齿轮20带动滚珠丝杠副8的丝 杠转动，进而使得安装于滚珠丝杠副8螺母上的工作台6沿第一导轨7和第二导轨21方向滑 动。此外，固定件1、右固定件2、固定件13、固定件16以及电机固定件17是对本发明实施例起 固定连接作用。第一导轨7两端分别设有左微动开关10和右微动开关11，左微动开关10和右 微动开关11与伺服驱动器18连接，可以实现工作台6定位检测功能。
[0036]如图2所示，轴承2是连接第一齿轮4、第二齿轮20、固定件1以及固定件13,第一齿 轮4和第二齿轮20通过齿形皮带3啮合传动。
[0037]教学中，对于理论上有电机转速、滚珠螺杆导程、脉冲输出最高频率、减速比等条 件，计算电子齿轮比的设定方法，有很好的实践演示作用，能够让学生有直观的理解。同时 第一导轨7和第二导轨21上带有刻度，可以根据工作台6位置，读出工作台6移动的距离。学 生通过设定控制器19输出脉冲数量，对伺服电机5实现准确的位置控制。
[0038]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
Claims (4)
1. 一种伺服电机位置控制的教学实验装置，应用于伺服电机的原理及应用的教学，其 特征在于:包括电机机构、联轴机构、传动机构、滚珠丝杠副、工作台、导轨； 所述电机机构驱动所述联轴机构旋转，所述联轴机构通过所述传动机构传动所述滚珠 丝杠副，使所述滚珠丝杠副的丝杠转动，进而使得安装于所述滚珠丝杠副的螺母上的所述 工作台沿所述导轨滑动； 所述联轴机构和所述滚珠丝杠副平行设置； 所述传动机构包括齿形皮带、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮在所述联轴机构上， 所述第二齿轮在所述滚珠螺杆上，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过所述齿形皮带嗤合传 动； 所述联轴机构包括两个联轴器和一个磁粉离合器，所述磁粉离合器的输入端通过一个 所述联轴器连接至所述电机机构，所述磁粉离合器的输出端通过一个所述联轴器连接至所 述传动机构； 所述电机机构包括伺服电机、编码器、伺服驱动器和控制器； 所述控制器用以输出脉冲信号至所述伺服驱动器，所述伺服驱动器与所述伺服电机和 所述编码器连接，所述编码器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述编码器同步运转， 所述伺服驱动器响应所述控制器的脉冲信号和所述编码器的反馈信号，进而驱动所述伺服 电机运转。
2. 根据权利要求1所述一种伺服电机位置控制的教学实验装置，其特征在于:所述导轨 包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨分别位于所述滚珠螺杆的两侧，所述 工作台分别沿所述第一导轨和第二导轨滑动。
3. 根据权利要求1所述一种伺服电机位置控制的教学实验装置，其特征在于:还包括检 测机构，所述检测机构与所述伺服驱动器连接，所述检测机构用以当所述工作台行至特定 位置时反馈触发信号至所述伺服驱动器，所述伺服驱动器响应所述触发信号，驱动所述伺 服电机运转，从而使工作台停止运动或反向运动。 、
4. 根据权利要求3所述一种伺服电机位置控制的教学实验装置，其特征在于:所述检测 机构采用微动开关，所述微动开关设于所述导轨的两端。
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