一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备的制作方法

文档序号:2529793阅读:141来源:国知局
专利名称:一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备的制作方法
技术领域
本实用新型涉及教学辅助用具,特别涉及一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备。
背景技术
机械制造业是国民经济的物质基础和产业主体、是国民经济的支柱产业、是国家科技水平和综合实力的重要标志。我国是世界公认的“制造业大国”,而非“制造业强国”。产业和企业的核心竞争力极为薄弱,缺乏自主知识产权的核心技术。现代制造业的发展需要大量既掌握专业理论知识、又具有工程应用背景的应用型人才,这样的人才还必须具备有再学习和自我知识更新的能力,以适应应用技术的更新速度。人才的培养与发展是制造业发展的关键。目前,我国的工科类高等院校的教学实验设备基本不具备模拟真实生产现场的功能,多数的机械运动控制类实验,仅仅做到电动机级,无法实现真正意义上的机械运动控制,影响学生学习的积极性和学习效果。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种能够在相互垂直的三个方向上实现机械运动控制的三自由度伺服定位系统的教学实验设备。本实用新型是这样实现的,提供一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备,包括一个底座、多个立柱、两个第一运动机构、一个第一伺服电机、一个第二运动机构、一个第二伺服电机、一个第三运动机构、一个第三伺服电机和一个夹具;所述两个第一运动机构通过所述立柱设置在所述底座上;每个所述第一运动机构均包括一个第一壳体、一个第一导轨和一个位于所述第一壳体中的丝杠;所述第一壳体沿着第一方向延伸并安装在所述立柱上;所述第一导轨设置在所述第一壳体上;所述第一伺服电机安装在其中一个所述第一运动机构的所述第一壳体上,并与所述第一壳体中的所述丝杠连接;所述第二运动机构沿着第二方向横设在所述两个第一运动机构之间;所述第二运动机构包括一个第二壳体、一个第二导轨、一个第一滑块和一个位于所述第二壳体中的丝杠;所述第一滑块设置在所述第二壳体上并位于所述第一壳体与所述第二壳体之间,且所述第一导轨穿设在所述第一滑块中;所述第一滑块与所述第一壳体中的所述丝杠连接;所述第二导轨设置在所述第二壳体上;所述第二伺服电机安装在所述第二壳体上,并与所述第二壳体中的所述丝杠连接;所述第三运动机构沿着第三方向设置在所述第二运动机构上;所述第三运动机构包括一个第三壳体、一个第三导 轨、一个第二滑块和一个位于所述第三壳体中的丝杠;所述第二滑块设置在所述第三壳体上并位于所述第二壳体上,且所述第二导轨穿设在所述第二滑块中;所述第二滑块与所述第二壳体中的所述丝杠连接;所述第三导轨设置在所述第三壳体上;所述第三伺服电机安装在所述第三壳体上,并与所述第三壳体中的所述丝杠连接;所述夹具沿着所述第三方向设置在所述第三运动机构上;所述夹具包括一个第三滑块和一个夹手;所述第三导轨穿设在所述第三滑块中;所述第三滑块与所述第三壳体中的所述丝杠连接;所述夹手设置在所述第三滑块上。进一步地,所述第三方向、所述第二方向和所述第一方向相互垂直。进一步地,所述第一运动机构平行于所述底座。进一步地,所述底座呈平板状。进一步地,所述底座中设置橡胶磁条或磁铁。进一步地,所述三自由度伺服定位系统的教学实验设备还包括一个固定框;所述固定框通过磁吸方式设置在所述底座上。进一步地,所述多个立柱垂直地设置在所述底座的两侧。本实用新型的隔离开关中教学实验设备利用三个伺服电机通过丝杠与相应滑块之间的配合,即可令夹手在第一方向、第二方向和第三方向上运动至希望的位置,结构简单,并可模拟真实生产现场,实现真正意义上的机械运动控制,提高学生学习的积极性和学习效果。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图为本实用新型一实施例中三自由度伺服定位系统的教学实验设备的示意图。其中,附图标记包括:100三自由度伺服定位系统的教学实验设备110底座120立柱 130第一运动机构132第一壳体133第一导轨 140第一伺服电机150第二运动机构152第二壳体 153第二导轨155第一滑块160第二伺服电机 170第三运动机构172第三壳体173第三导轨 175第二滑块 180第三伺服电机190夹具 192第三滑块193夹手194画笔 200画板210固定框Dl第一方向 D2第二方向D3第三方向
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,
以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。图1所示为本实用新型一实施例中三自由度伺服定位系统的教学实验设备100(以下简称为“教学实验设备100”)的示意图。如图1中所示,教学实验设备100包括一个底座110、多个立柱120、两个第一运动机构130、一个第一伺服电机140、一个第二运动机构150、一个第二伺服电机160、一个第三运动机构170、一个第三伺服电机180和一个夹具190。其中,底座110主要用于承载教学实验设备100的其他元件。在一实施例中,底座110大致呈平板状。此外,底座110中可设置橡胶磁条或磁铁等磁性材料等用以通过磁吸等方式固定设置在底座110上的元件。例如,在当教学实验设备100用于绘图时,一个画板200可通过一个固定框210设置在底座110上。固定框210可米用橡胶磁条、磁铁或磁性材料等制成,并通过磁吸方式设置在底座110上。多个立柱120设置在底座110的两侧,分别用以安装两个第一运动机构130。在一实施例中,立柱120大致垂直地设置在底座110的两侧。两个第一运动机构130通过立柱120设置在底座110上并位于底座110的两侧。在一实施例中,第一运动机构130大致平行于底座110并大致沿着第一方向Dl伸。每个第一运动机构130均包括一个第一壳体132、一个第一导轨133和一个位于第一壳体132中的丝杠(图中未不)。第一壳体132安装在立柱120。第一导轨133设置在第一壳体132,并可穿设在第二运动机构150上。第一伺服电机140安装在其中一个第一运动机构130的第一壳体132上,并与第一壳体132中的丝杠连接。第一伺服电机140可驱动第一壳体132中的丝杠转动,进而驱动第二运动机构150在第一导轨133的导引下沿着第一方向Dl在第一运动机构130上运动。第二运动机构150滑动`地设置在第一运动机构130上。在一实施例中,第二运动机构150沿着第二方向D2横设在两个第一运动机构130之间。第二方向D2大致垂直于第一方向D1。第二运动机构150包括一个第二壳体152、一个第二导轨153、一个第一滑块155和一个位于第二壳体152中的丝杠(图中未不)。第一滑块155设置在第二壳体152的底侧并位于第一壳体132上,且第一导轨133穿设在第一滑块155中。第一滑块155的底部穿设在第一壳体132中并套设在位于第一壳体132中的丝杠上;这样,当第一伺服电机140驱动第一壳体132中的丝杠转动时,第一壳体132中的丝杠可驱动第一滑块155在第一导轨133的导引下沿着第一方向Dl在第一运动机构130上运动,进而使第二运动机构150沿着第一方向Dl在第一运动机构130上运动。第二导轨153设置在第二壳体152上,并可穿设在第三运动机构170上。第二伺服电机160安装在第二壳体152上,并与第二壳体152中的丝杠连接。第二伺服电机160可驱动第二壳体152中的丝杠转动,进而驱动第三运动机构170在第二导轨153的导引下沿着第二方向D2在第二运动机构150上运动。第三运动机构170滑动地设置在第二运动机构150上。在一实施例中,第三运动机构170沿着第三方向D3大致垂直地设置在第二运动机构150上。第三方向D3大致垂直于第二方向D2和第一方向D1。第三运动机构170包括一个第三壳体172、一个第三导轨173、一个第二滑块175和一个位于第三壳体172中的丝杠(图中未不)。[0042]第二滑块175设置在第三壳体172的一侧并位于第二壳体152上,且第二导轨153穿设在第二滑块175中。第二滑块175的底部穿设在第二壳体152中并套设在位于第二壳体152中的丝杠上;这样,当第二伺服电机160驱动第二壳体152中的丝杠转动时,第二壳体152中的丝杠可驱动第二滑块175在第二导轨153的导引下沿着第二方向D2在第二运动机构150上运动,进而使第三运动机构170沿着第二方向D2在第二运动机构150上运动。第三导轨173设置在第三壳体172上,并可穿设在夹具190中。第三伺服电机180安装在第三壳体172上,并与第三壳体172中的丝杠连接。第三伺服电机180可驱动第三壳体172中的丝杠转动,进而驱动夹具190在第三导轨173的导引下沿着第三方向D3在第三运动机构170上运动。夹具190滑动地设置在第三运动机构170上。在一实施例中,夹具190沿着第三方向D3设置在第三运动机构170上。夹具190包括一个第三滑块192和一个夹手193。第三滑块192滑动地安装在第三壳体172上,且第三导轨173穿设在第三滑块192中。第三滑块192上靠近第三壳体172的底部穿设在第三壳体172中并套设在位于第三壳体172中的丝杠上;这样,当第三伺服电机180驱动第三壳体172中的丝杠转动时,第三壳体172中的丝杠可驱动第三滑块192在第三导轨173的导引下沿着第三方向D3在第三运动机构170上运动,进而使夹具190沿着第三方向D3在第三运动机构170上运动。夹手193设置在第三滑块192上,并可随着第三滑块192 —起运动。夹手193可用于夹紧加工工具如画笔194等。夹手193可采用气动夹手结构。上述为本实用新型一实施例中教学实验设备100的具体结构,在使用过程中,例如,绘图时,根据希望绘制的图形控制第一伺服电机140、第二伺服电机160和第三伺服电机180的运行,通过丝杠与相应滑块之间的配合,使得画笔194随着夹手193 —起在相互垂直的第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3上运动,即可在画板200上绘制出希望绘制的图形。综上所述,实用新型一 实施例中教学实验设备100利用三个伺服电机140、160、180通过丝杠与相应滑块之间的配合,即可令夹手193在相互垂直的第一方向Dl、第二方向D2和第三方向D3上运动至希望的位置,结构简单,并可模拟真实生产现场,实现真正意义上的机械运动控制,提高学生学习的积极性和学习效果。如上所述,本实用新型公开了一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备,包括一个底座、多个立柱、两个第一运动机构、一个第一伺服电机、一个第二运动机构、一个第二伺服电机、一个第三运动机构、一个第三伺服电机和一个夹具;两个第一运动机构通过立柱设置在底座上;第一伺服电机安装在第一运动机构上并可驱动第二运动机构在第一运动机构上沿着第一方向运动;第二伺服电机安装在第二运动机构上并可驱动第三运动机构在第二运动机构上沿着第二方向运动;第三伺服电机安装在第三运动机构上并可驱动夹具在第三运动机构上沿着第三方向运动。本实用新型利用三个伺服电机控制夹具在第一方向、第二方向和第三方向上运动,结构简单,并可模拟真实生产现场。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100)包括一个底座(110)、多个立柱(120)、两个第一运动机构(130)、一个第一伺服电机(140)、一个第二运动机构(150)、一个第二伺服电机(160)、一个第三运动机构(170)、一个第三伺服电机(180)和一个夹具(190);所述两个第一运动机构(130)通过所述立柱(120)设置在所述底座(110)上; 每个所述第一运动机构(130)均包括一个第一壳体(132)、一个第一导轨(133)和一个位于所述第一壳体(132)中的丝杠;所述第一壳体(132)沿着第一方向(Dl)延伸并安装在所述立柱(120)上;所述第一导轨(133)设置在所述第一壳体(132)上; 所述第一伺服电机(140)安装在其中一个所述第一运动机构(130)的所述第一壳体(132)上,并与所述第一壳体(132)中的所述丝杠连接; 所述第二运动机构(150)沿着第二方向(D2)横设在所述两个第一运动机构(130)之间;所述第二运动机构(150)包括一个第二壳体(152)、一个第二导轨(153)、一个第一滑块(155)和一个位于所述第二壳体(152)中的丝杠;所述第一滑块(155)设置在所述第二壳体(152)上并位于所述第一壳体(132)与所述第二壳体(152)之间,且所述第一导轨(133)穿设在所述第一滑块(155)中;所述第一滑块(155)与所述第一壳体(132)中的所述丝杠连接;所述第二导轨(153)设置在所述第二壳体(152)上; 所述第二伺服电机(160)安装在所述第二壳体(152)上,并与所述第二壳体(152)中的所述丝杠连接; 所述第三运动机构(170)沿着第三方向(D3)设置在所述第二运动机构(150)上;所述第三运动机构(170)包括一个第三壳体(172 )、一个第三导轨(173 )、一个第二滑块(175)和一个位于所述第三壳体(172)中的丝杠;所述第二滑块(175)设置在所述第三壳体(172)上并位于所述第二壳体(152)上,且所述第二导轨(153)穿设在所述第二滑块(175)中;所述第二滑块(175 )与所述 第二壳体(152 )中的所述丝杠连接;所述第三导轨(173 )设置在所述第三壳体(172)上; 所述第三伺服电机(180 )安装在所述第三壳体(172 )上,并与所述第三壳体(172 )中的所述丝杠连接; 所述夹具(190)沿着所述第三方向(D3)设置在所述第三运动机构(170)上;所述夹具(190)包括一个第三滑块(192)和一个夹手(193);所述第三导轨(173)穿设在所述第三滑块(192)中;所述第三滑块(192)与所述第三壳体(172)中的所述丝杠连接;所述夹手(193)设置在所述第三滑块(192)上。
2.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述第三方向(D3)、所述第二方向(D2)和所述第一方向(Dl)相互垂直。
3.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述第一运动机构(130)平行于所述底座(110)。
4.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述底座(I 10)呈平板状。
5.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述底座(110)中设置橡胶磁条或磁铁。
6.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100)还包括一个固定框(210);所述固定框(210)通过磁吸方式设置在所述底座(I 10)上。
7.根据权利要求1所述的三自由度伺服定位系统的教学实验设备(100),其特征在于,所述多个立柱(120)垂直 地设置在所述底座(I 10)的两侧。
专利摘要本实用新型公开了一种三自由度伺服定位系统的教学实验设备,包括一个底座、多个立柱、两个第一运动机构、一个第一伺服电机、一个第二运动机构、一个第二伺服电机、一个第三运动机构、一个第三伺服电机和一个夹具;两个第一运动机构通过立柱设置在底座上;第一伺服电机安装在其中一个第一运动机构上并可驱动第二运动机构在第一运动机构上沿着第一方向运动;第二伺服电机安装在第二运动机构上并可驱动第三运动机构在第二运动机构上沿着第二方向运动;第三伺服电机安装在第三运动机构上并可驱动夹具在第三运动机构上沿着第三方向运动。本实用新型利用三个伺服电机控制夹具在第一方向、第二方向和第三方向上运动,结构简单,并可模拟真实生产现场。
文档编号G09B25/02GK203102734SQ20132006059
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者范骏, 陈朕 申请人:上海西门子工业自动化有限公司
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