专利名称：教学用伺服电机测试平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种教学设备，特别涉及的是一种用于教学使用的针对数控系统
的伺服电机的测试平台。
背景技术：
现在的一些职业技术院校，甚至是一些高等院校，都设有机械设计以及数控设计 这样的科目，长久以来数控机床的主要电气特性主要是由电机特性以及与之结合的机械结 构特性去体现的，因此对机械设计以及数控设计而言，如何明确电气特性和调整传动链的 误差，由于抽象性太高，给学生理解技术带来了很大的困难，为此现在的教仪生产商和开发 商一直在对这方面进行研究，以期待有所突破。 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和设计终于获得本创作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种教学用伺服电机测试平台，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种教学用伺服电机测试平 台，其包括一机架台，以及与所述机架台相连接的伺服电机，其中
在所述的机架台上还设置有 —惯量模块，其与所述的伺服电机的输出轴通过一第一传动机构相连接，用以模 拟惯量工作状态； 至少一测试模块，其通过一第二传动机构与所述的伺服电机的输出轴相连接，用 以测试伺服电机的工作性能； —显示模块或数控系统，用以显示操作结果数据和输入测试的指令参数。
较佳的，所述的惯量模块为一飞轮或是一大质量物块。
较佳的，所述的第一传动机构包括 —第一联轴器其与所述的伺服电机输出轴通过键连接； —轴套，其设置在机架台上，并通过轴承与所述的第一联轴器的长轴相结合； 所述的惯量模块固定在所述的长轴末端上。 较佳的，所述的测试模块为负载能力测试模块，其包括 —磁粉制动器，其设置在所述的机架台上； 所述的磁粉制动器输出轴通过所述的第二传动机构与所述的伺服电机的输出轴 相连接，用以测试所述伺服电机的负载能力。
较佳的，所述的测试模块为运转精度测试模块，其包括
—滚珠丝杠，其设置与所述的机架台上； —丝杠后盖，其设置在所述的机架台上，并通过轴承与一丝杠支承轴相结合；
—光栅尺，其设置在所述的滚珠丝杠负载台上，随所述的丝杠同步运动，用以测量 实际位移。
较佳的，所述的第二传动机构包括 —第二联轴器，其一端与所述的丝杠通过一钻夹头相连接，另一端与所述的丝杠 支承轴相连接； —第一皮带轮，其设置在所述的第一联轴器的长轴上；
—第二皮带轮，其设置在所述的丝杠支承轴上；
—第三皮带轮，其设置在所述的磁粉制动器输出轴上； 两组皮带，分别套置在所述的第一皮带轮和第二皮带轮上，以及第一皮带轮和第 三皮带轮上； 其中所述的钻夹头用以拒绝或是允许所述的伺服电机向所述丝杠传递动力。
较佳的，所述的机架台包括一框架底板，以及设置在所述框架底板上的电机安装 板、惯量件安装板以及磁粉安装调节板，在所述机架台的上部设置有丝杠安装板。
较佳的，还包括 —张紧轮，其设置在所述的惯量件安装板上，用以张紧所述的皮带。 较佳的，所述的第一传动机构和所述的第二传动机构位于所述的电机安装板和所
述的惯量件安装板之间。 较佳的，所述的显示模块分别与所述的伺服电机、光栅尺和/或磁粉制动器的控 制端相连接；用以显示伺服电机的运行参数、丝杠的实际位移、磁粉制动器的电流参数。
与现有技术比较本发明的有益效果在于，本发明可以实现模拟对惯量负载状态的 伺服电机性能进行校验，对伺服电机的电气特性以及传动链的误差进行直观的体现和调 节；为数控机床的机械设计打下基础，实现了对数控机床机械故障模拟模拟的效果。
图1为本发明教学用伺服电机测试平台的功能框图； 图2为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的剖视结构简图； 图3为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的传动链中带传动结构简图； 图4为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的传动链中齿轮传动结构简图。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明教学用伺服电机测试平台的功能框图，本发明的教 学用伺服电机测试平台是用于在教学中，对数控机床的运行中的几个方面进行模拟，实质 上就是对伺服电机的性能进行测试，通过模仿多种工作状况并进测试，而让学生直观了解 伺服电机在运作过程中电气特性；这些所述的工作状态测试包括在惯量负载作用下运 行，负载能力测试或者对其运转过程中与传动链形成的误差测试以及调整；
本发明教学用伺服电机测试平台包括一机架台O，用以承载相应的各组成结构； 一伺服电机2其为测试和调整的对象，其固定设置于所述的机架台0上，为了实现上述的测 试目标，本发明还包括一个测试模块4，其通过一第二传动机构与所述的伺服电机2的输出 轴相连接，用以提供多种工况实现测试所述伺服电机2的工作性能；最后为了将测试的结 果进行显示，还要设置有一显示模块5，其分别与所述的伺服电机2和测试模块4的控制端相连接，用以将测试结果进行显示，实际上所述的显示模块5可以是数控系统(图中未示)
本身，其能输入控制所述伺服电机2的指令参数和显示相应的测试结果。 其中，所述的测试模块4可以为惯量模块、负载能力测试模块或者运转精度测试
模块至少其中一种。所述的伺服电机2的输出轴通过一第一传动机构相连接，用以模拟惯
量工作状态。 请参阅图2所示，其为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的结构简图；在 本实施例中所述的测试模块4包括上述三种模块。其中所述的机架台0包括一框架底板 01、框架后板02，还包括与所述的框架后板02相平行的设置的惯量件安装板08、电机安装 板04以及磁粉制动器安装板06，并且在所述的机架台0上部设置有丝杠安装板03 ;其中， 所述的伺服电机2设置在所述的电机安装板04上，其输出轴通过一联轴器69与一惯量轴 61相连接，在所述的惯量件安装板08外侧固定设置有一轴套432，用以起到限位和承载作 用，所述的惯量轴61穿过所述的轴套432，并通过轴承(图中未示)可以实现与所述的轴 套432的相对转动。在所述的惯量轴61的末端设置有一惯量件431 (如飞轮或是大质量物 块)，用以为所述的伺服电机2提供一个惯量负载；在所述的惯量轴61上设置有皮带轮60、 62，所述的惯量轴61 、皮带轮60、62通过键与所述的联轴器69结合在一起，用以传递转速和 扭矩。 在所述的机架台0的丝杠安装板03上设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的丝杠轴 413与一钻夹头7相连接，所述的钻夹头7与联轴器68相连接，在所述的惯量件安装板08 上设置有丝杠后盖81 ，所述的丝杠后盖81通过轴承与一丝杠支承轴82相连接，所述的丝杠 支承轴82与所述的联轴器68相连接，在所述的丝杠支承轴82上还设有皮带轮64 ;在所述 的滚珠丝杠承载台03上设置有光栅尺414。 在位于所述的伺服电机2下部，所述的磁粉安装板06上通过一磁粉安装调节板07 固定设置有一磁粉制动器42;在所述的磁粉制动器42的输出轴上设置有皮带轮63，所述的 皮带轮63和皮带轮62之间设置有皮带67，在所述的皮带轮64和皮带轮60之间设置有皮 带66 ;从而分别形成了所述的伺服电机2对所述的惯量件431、滚珠丝杠以及磁粉制动器 42传递动力的结构设置。其中所述的伺服电机2、光栅尺414以及磁粉制动器42的控制端 都引出数据线与一显示模块5相连接，用以显示伺服电机的运行参数、丝杠的实际位移、磁 粉制动器的电流参数；所述的伺服电机2、光栅尺414以及磁粉制动器42的控制端都引出 数据线也可以与一数控系统相连接，从而不仅实现了显示还能向伺服电机2或是其他的测 试模块4发出控制指令。 结合图3所示，其为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的传动链结构简 图。本发明教学用伺服电机测试平台的动作过程在于伺服电机2直接带动惯量件431转动， 并且皮带轮60、62也随之一起进行转动，当需要测试所述的伺服电机2输出的转速和传动 链传动精度时，将所述的钻夹头7置于连接状态，即能够将联轴器68的转速和扭矩传递给 所述的滚珠丝杠的丝杠轴413，使所述的光栅尺414的移动，从而得出实际的输出位移；所 述的光栅尺414将对应的长度数据传输给所述的显示模块5或数控系统；同时所述的显示 模块5或数控系统上也显示出所述的伺服电机2输出的指令位移，将两者进行比对，从而获 得伺服电机2输出的转速和传动链传动累积误差，可以通过数控系统直接控制伺服电机2 的参数或者对传动链的调整来减少误差，这种调整的效果可以通过显示模块5或数控系统
6显示的数字比对获得，将人的因素加入进去形成了一个控制闭环。 当要对伺服电机2的负载能力进行测试时，将所述的钻夹头7置于断开状态，从而 使所述的联轴器68的转速和扭矩不能传递给所述的滚珠丝杠的丝杠轴413 ;此时所述的伺 服电机2转动通过皮带轮62和皮带轮63以及皮带67，将所述伺服电机2的转速和扭矩传 递给所述的磁粉制动器42，由于所述的磁粉制动器42是根据电磁原理制成的，它具有励磁 电流和转矩基本成线性关系的特性，结构上由励磁线圈和转动轴构成，在励磁线圈和转动 轴之间充有磁粉，转动轴在外力的带动下，进行无负载运行，当励磁线圈中通入电流时，会 产生磁通，把磁粉积聚起来，阻碍转动轴的转动，随着电流的上升，这种阻碍也会增加，所述 的磁粉制动器42的转动轴通过上述的传动子链和伺服电机2进行连接，对所述的伺服电机 2来说就产生了一个可调的机械负载；通过所述的伺服电机的电流输出可以折算成对应的 负载，从而与所述的磁粉制动器42的实际负载进行比，这可以在显示模块5或数控系统上 进行显示，从而达到测试所述伺服电机2带载能力的目的。 需要说明的本发明的丝杠支承轴82与所述的惯量轴61之间，以及所述的惯量轴 61和磁粉制动器42之间，不仅能够通过带传动实现传动过程，通过齿轮传动也可以实现； 请参阅图4所示，其为本发明教学用伺服电机测试平台实施例一的传动链中齿轮传动结构 简图，在所述的丝杠支承轴82上套设有齿轮一 64'，在所述的惯量轴61上套设有齿轮二 65'，在所述的磁粉制动器42的输出轴上设置有齿轮三63'，所述的齿轮二 65'分别与所述 的齿轮一 64'和齿轮三63'啮合，用以将伺服电机2的动力传输出去。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等 效，但都将落入本实用发明的保护范围内。
权利要求
一种教学用伺服电机测试平台，其特征在于其包括一机架台；一伺服电机，其设置在所述机架台上；至少一测试模块，其通过一第二传动机构与所述的伺服电机的输出轴相连接，用以测试伺服电机的工作性能；一显示模块或数控系统，用以显示操作结果数据和输入测试的指令参数。
2. 根据权利要求1所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的测试模块为 一惯量模块，其与所述的伺服电机的输出轴通过一第一传动机构相连接，用以模拟惯量工 作状态；其中，所述的惯量模块为一飞轮或是一大质量物块。
3. 根据权利要求2所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的第一传动机 构包括一第一联轴器其与所述的伺服电机输出轴通过键连接；一轴套，其设置在机架台上，并通过轴承与所述的第一联轴器的长轴相结合； 所述的惯量模块固定在所述的长轴末端上。
4. 根据权利要求1所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的测试模块为 负载能力测试模块，其包括一磁粉制动器，其设置在所述的机架台上；所述的磁粉制动器输出轴通过所述的第二传动机构与所述的伺服电机的输出轴相连 接，用以测试所述伺服电机的负载能力。
5. 根据权利要求1或4所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的测试模 块为运转精度测试模块，其包括一滚珠丝杠，其设置与所述的机架台上；一丝杠后盖，其设置在所述的机架台上，并通过轴承与一丝杠支承轴相结合； 一光栅尺，其设置在所述的滚珠丝杠负载台上，随所述的丝杠同步运动，用以测量实际 位移。
6. 根据权利要求5所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的第二传动机 构包括一第二联轴器，其一端与所述的丝杠通过一钻夹头相连接，另一端与所述的丝杠支承 轴相连接；一第一皮带轮，其设置在所述的第一联轴器的长轴上； 一第二皮带轮，其设置在所述的丝杠支承轴上； 一第三皮带轮，其设置在所述的磁粉制动器输出轴上；两组皮带，分别套置在所述的第一皮带轮和第二皮带轮上，以及第一皮带轮和第三皮 带轮上；其中所述的钻夹头用以拒绝或是允许所述的伺服电机向所述丝杠传递动力。
7. 根据权利要求6所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的伺服电机是 和一数控系统相连接，受所述的数控系统的控制。
8. 根据权利要求7所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于还包括 一张紧轮，其设置在所述的惯量件安装板上，用以张紧所述的皮带。
9. 根据权利要求7所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的第一传动机 构和所述的第二传动机构位于所述的电机安装板和所述的惯量件安装板之间。
10. 根据权利要求7所述的教学用伺服电机测试平台，其特征在于所述的显示模块分 别与所述的伺服电机、光栅尺和/或磁粉制动器的控制端相连接；用以显示伺服电机的运 行参数、丝杠的实际位移、磁粉制动器的电流参数。
全文摘要
本发明为一种教学用伺服电机测试平台，其包括一机架台；一伺服电机，其设置在所述机架台上；至少一测试模块，其通过一第二传动机构与所述的伺服电机的输出轴相连接，用以测试伺服电机的工作性能；一显示模块或数控系统，用以显示操作结果数据和输入测试的指令参数；本发明可以实现模拟对惯量负载状态的伺服电机性能进行校验，对伺服电机的电气特性以及传动链的误差进行直观的体现和调节；为数控机床的机械设计打下基础，实现了对数控机床机械故障的模拟效果。
文档编号G09B25/00GK101727768SQ200910129528
公开日2010年6月9日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者虞和养, 郑林松, 陈东红, 陈传周, 陈昌安 申请人:亚龙科技集团有限公司