CN108898935A - 组合式单轴运动控制实训装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式单轴运动控制实训装置，包括工作台、三相交流异步电机、电机支架、左支架、右支架、联轴器、独立编码器、单轴组合运动机构、传感器支架、限位传感器，位置传感器、电气接口板、伺服电机、齿轮机构，单轴组合运动机构包括光轴、丝杠滑台、丝杠、滑块和丝杠螺母，光轴与丝杠平行安装，丝杠滑台分别通过滑块和丝杠螺母横架于光轴与丝杠之上，光轴与丝杠通过设置在其两端的左支架、右支架固定在工作台上，齿轮机构包括前锥齿轮、侧锥齿轮、后锥齿轮，前锥齿轮、后锥齿轮分别与侧锥齿轮啮合。本发明的组合式单轴运动控制实训装置可以就伺服运动及变频调速运动开展多项应用开发方面的训练，模拟生产现场的各种实际作业。

Description

组合式单轴运动控制实训装置
技术领域
本发明属于机电类专业实训教学装备，具体地说，是一种组合式单轴运动控制实训装置。
背景技术
现代工业生产装备中伺服运动控制、变频调速系统的应用非常广泛，伺服驱动系统、变频调速系统的安装、调试及配合应用等方面的内容是运动控制技术及应用的重点与难点。为高等院校相关专业师生提供一种组合式单轴运动控制实训教学装置，不仅可以帮助师生形象地理解伺服运动及变频调速系统的相关知识，掌握相关设备的开发应用方法，更能激发学生的学习和研究兴趣。
国内在单轴运动控制实训教学平台的研究方面也做了很多工作，但总体来说结构简单、功能单一、集成度及功能有待提升。这些研究可分为两大类：一类是单轴伺服运动控制实训装置，单轴的伺服运动控制实训装置仅仅能够完成单轴直线运动及相关的开发训练；另一类是独立的单轴变频调速系统实验平台，这一类平台主要用于变频调速系统的多种调速方式，如外部端子调速、模拟量调速等功能。目前国内的运动控制实践教学领域缺少一种伺服运动与变频调速运动相结合的单轴运动控制训练系统，对于学习者系统性地掌握伺服驱动系统及变频调速系统的开发应用不利。
发明内容
发明目的：本发明主要解决了背景技术中所提及的问题，该组合式单轴运动控制实训装置主体采用钣金结构搭建，需同时配置一套伺服驱动系统和一套变频调速系统，能够同时实现单轴伺服运动控制训练和单轴变频调速训练。通过与滚珠丝杠、编码器、感应传感器等器件的结合，构成一套功能强大的运动控制实训装置，该装置对于高等院校机电一体化等相关专业而言是具有典型意义的训练平台，同时也将有力地推动国内运动控制系统的更加广泛应用，具有较好的应用前景和推广价值。
技术方案：
一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，包括工作台、三相交流异步电机、电机支架、左支架、右支架、联轴器、独立编码器、单轴组合运动机构、传感器支架、限位传感器，位置传感器、电气接口板、伺服电机、齿轮机构，单轴组合运动机构包括光轴、丝杠滑台、丝杠、滑块和丝杠螺母，光轴与丝杠平行安装，丝杠滑台分别通过滑块和丝杠螺母横架于光轴与丝杠之上，光轴与丝杠通过设置在其两端的左支架、右支架固定在工作台上，齿轮机构包括前锥齿轮、侧锥齿轮、后锥齿轮，前锥齿轮、后锥齿轮分别与侧锥齿轮啮合，丝杠左端与侧锥齿轮连接，丝杠右端通过联轴器与独立编码器连接，前锥齿轮与伺服电机连接，后锥齿轮与三相异步电机连接，三相异步电机和伺服电机通过电机支架固定在工作台上，三个位置传感器等距对称安装在传感器支架上，限位传感器安装在传感器支架的两端，位置传感器和限位传感器靠近丝杠滑台，使其能够感应到丝杠滑台上设置的突出的螺栓，左支架、右支架、电机支架、传感器支架都通过各自底部孔用螺栓与工作台固定，三相交流异步电机和伺服电机可以驱动丝杠转动，使得丝杠滑台左右移动，丝杠转动过程中，独立编码器检测转速信号并转化成数字信号，丝杠滑台左右移动，其位置由位置传感器感应，当丝杠滑台移动到左右端极限位置时，触发限位传感器开关，使丝杠停止转动或反向转动，所述电气接口板分别与三相交流异步电机、编码器、限位传感器、位置传感器、伺服电机连接。
进一步地，工作台尺寸长550mm，宽356mm，高180mm。
进一步地，整机功率为150W，包括三相交流异步电机、伺服电机以及所有传感器的功率。
进一步地，还包括0-10V可调直流电压源，以进行模拟量变频调速，所述直流电压源设置在电气接口板的中间位置。
进一步地，所述电气接口板上设置有三相交流异步电机电源线接口、编码器电源和信号接口、限位传感器电源及信号接口、位置传感器电源及信号接口、伺服电机14电源线接口。
进一步地，所述前锥齿轮通过顶丝固定于伺服电机的出轴，侧锥齿轮通过顶丝固定于丝杠的顶端，后锥齿轮通过顶丝固定于三相异步电机的出轴，后锥齿轮和侧锥齿轮的通过齿牙相互啮合，前锥齿轮和侧锥齿轮通过齿牙相互啮合。
有益效果：
本发明的组合式单轴运动控制实训装置可以就伺服运动及变频调速运动开展多项应用开发方面的训练，模拟生产现场的各种实际作业，更能激发学生的学习和研究兴趣。本实训教学平台设计的实训内容对伺服运动及变频运动控制的应用研究具有一定的意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
其中，1-三相交流异步电机，2-电机支架，3-左支架，4-光轴，5-丝杠滑台，6-丝杠，7-右支架，8-联轴器，9-独立编码器，10-传感器支架，11-限位传感器，12-位置传感器，13-电气接口板，14-伺服电机，15-前锥齿轮，16-侧锥齿轮，17-后锥齿轮，18-工作台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
实施例：如图1和图2所示，一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，包括工作台18、三相交流异步电机1、电机支架2、左支架3、右支架7、联轴器8、独立编码器9、单轴组合运动机构、传感器支架10、限位传感器11，位置传感器12、电气接口板13、伺服电机14、齿轮机构，单轴组合运动机构包括光轴4、丝杠滑台5、丝杠6、滑块和丝杠螺母，光轴4与丝杠6平行安装，丝杠滑台5分别通过滑块和丝杠螺母横架于光轴4与丝杠6之上，光轴4与丝杠6通过设置在其两端的左支架3、右支架7固定在工作台上，齿轮机构包括前锥齿轮15、侧锥齿轮16、后锥齿轮17，前锥齿轮15、后锥齿轮17分别与侧锥齿轮16啮合，丝杠左端与侧锥齿轮16连接，丝杠右端通过联轴器8与独立编码器9连接，前锥齿轮15与伺服电机14连接，后锥齿轮17与三相异步电机1连接，三相异步电机1和伺服电机14通过电机支架2固定在工作台上，三个位置传感器12等距对称安装在传感器支架10上，限位传感器11安装在传感器支架10的两端，位置传感器和限位传感器靠近丝杠滑台，使其能够感应到丝杠滑台5上设置的突出的螺栓，左支架3、右支架7、电机支架2、传感器支架10都通过各自底部孔用螺栓与工作台18固定，三相交流异步电机1和伺服电机14可以驱动丝杠6转动，使得丝杠滑台5左右移动，丝杠6转动过程中，独立编码器9检测转速信号并转化成数字信号，丝杠滑台5左右移动，其位置由位置传感器12感应，当丝杠滑台5移动到左右端极限位置时，触发限位传感器11开关，使丝杠停止转动或反向转动，所述电气接口板分别与三相交流异步电机1、编码器9、限位传感器11、位置传感器12、伺服电机14连接，工作台尺寸长550mm，宽356mm，高180mm。整机功率为150W，包括三相交流异步电机、伺服电机以及所有传感器的功率。一种组合式单轴运动控制实训装置，还包括0-10V可调直流电压源，以进行模拟量变频调速，所述直流电压源设置在电气接口板13的中间位置。所述电气接口板上设置有三相交流异步电机1电源线接口、编码器9电源和信号接口、限位传感器11电源及信号接口、位置传感器12电源及信号接口、伺服电机14电源线接口。左支架4、右支架7、电机支架2、传感器支架10都通过其底部孔用螺栓与工作台18固定。
三相交流异步电机1和伺服电机14分别通过后锥齿轮17和前锥齿轮15与侧锥齿轮16相啮合，侧锥齿轮16固定于丝杠6顶端，三相交流异步电机1和伺服电机14均可以驱动丝杠6转动，使得丝杠滑台5左右移动。丝杠6转动过程中，转动参数由独立编码器9收集转化成数字信号。丝杠滑台5左右移动，其位置由位置传感器12感应，当丝杠滑台5移动到左右端极限位置时，触发限位传感器11开关，使丝杠停止转动或反向转动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，包括工作台(18)、三相交流异步电机(1)、电机支架(2)、左支架(3)、右支架(7)、联轴器(8)、独立编码器(9)、单轴组合运动机构、传感器支架(10)、限位传感器(11)，位置传感器(12)、电气接口板(13)、伺服电机(14)、齿轮机构，单轴组合运动机构包括光轴(4)、丝杠滑台(5)、丝杠(6)、滑块和丝杠螺母，光轴(4)与丝杠(6)平行安装，丝杠滑台(5)分别通过滑块和丝杠螺母横架于光轴(4)与丝杠(6)之上，光轴(4)与丝杠(6)通过设置在其两端的左支架(3)、右支架(7)固定在工作台上，齿轮机构包括前锥齿轮(15)、侧锥齿轮(16)、后锥齿轮(17)，前锥齿轮(15)、后锥齿轮(17)分别与侧锥齿轮(16)啮合，丝杠左端与侧锥齿轮(16)连接，丝杠右端通过联轴器(8)与独立编码器(9)连接，前锥齿轮(15)与伺服电机(14)连接，后锥齿轮(17)与三相异步电机(1)连接，三相异步电机(1)和伺服电机(14)通过电机支架(2)固定在工作台上，三个位置传感器(12)等距对称安装在传感器支架(10)上，限位传感器(11)安装在传感器支架(10)的两端，位置传感器和限位传感器靠近丝杠滑台，使其能够感应到丝杠滑台(5)上设置的突出的螺栓，左支架(3)、右支架(7)、电机支架(2)、传感器支架(10)都通过各自底部孔用螺栓与工作台(18)固定，三相交流异步电机(1)和伺服电机(14)可以驱动丝杠(6)转动，使得丝杠滑台(5)左右移动，丝杠(6)转动过程中，独立编码器(9)检测转速信号并转化成数字信号，丝杠滑台(5)左右移动，其位置由位置传感器(12)感应，当丝杠滑台(5)移动到左右端极限位置时，触发限位传感器(11)开关，使丝杠停止转动或反向转动，所述电气接口板分别与三相交流异步电机(1)、编码器(9)、限位传感器(11)、位置传感器(12)、伺服电机(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，工作台尺寸长550mm，宽356mm，高180mm。
3.根据权利要求1所述的一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，整机功率为150W，包括三相交流异步电机、伺服电机以及所有传感器的功率。
4.根据权利要求1所述的一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，还包括0-10V可调直流电压源，以进行模拟量变频调速，所述直流电压源设置在电气接口板(13)的中间位置。
5.根据权利要求1所述的一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，所述电气接口板上设置有三相交流异步电机(1)电源线接口、编码器(9)电源和信号接口、限位传感器(11)电源及信号接口、位置传感器(12)电源及信号接口、伺服电机(14)电源线接口。
6.根据权利要求1所述的一种组合式单轴运动控制实训装置，其特征在于，所述前锥齿轮(15)通过顶丝固定于伺服电机(14)的出轴，侧锥齿轮(16)通过顶丝固定于丝杠(6)的顶端，后锥齿轮(17)通过顶丝固定于三相异步电机(1)的出轴，后锥齿轮(17)和侧锥齿轮(16)的通过齿牙相互啮合，前锥齿轮(15)和侧锥齿轮(16)通过齿牙相互啮合。
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