专利名称：一种数控系统伺服实训工作站的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种教学教具，尤其是一种数控系统伺服教学装置，具体地说 是一种縱系统伺服实训工作站。 背景M
目前id^机床的应用己经非常广泛，但在I^TO的教学、维修、维护工作中， 遇到各种和数控机宋伺服系统相关领域的问题解决却相对比较困难，而目前的伺服 教学系统都为数字式伺服系统，不宜测量，而伺服原理本身相对也比较抽象、复杂， 且所旨激行的实验有限，功能单一，不能很好地反映实际工作现状，因此导致现有 的教学和实际产生严重的脱节，影响了教学质量的提高，使学员的学习难以致用。 发明内容
本实用新型的目的是针对现有的数控伺服系统功能单一，所能进行的实验有 限，与生产实际脱节严重的问题，提供一种能完成所有涉及伺服系统实验，每个单 元的实验内容均可通过简单拆装更换相近组件，并且观懂方便的数控系统伺服实训 工作站。
本实用新型的目的可以通过以下措施来实现-一种数控系统伺服实训工作站，包括数控系统， 操作面板，输入输出接口，
伺服系舰实训模i央，它们均安装在工作台是并且通过电气相连，其特征是实训模 块包括特性实验工作单元和反馈式实验工作单元，所述的特性实验工作单元包括立 支架9，伺服电机8和磁私、制动器1固定在立支架9的一侧，伺服电机8的转轴上 设有同步轮7，磁粉制动器1安装在转轴2,转轴2可转动地安装在立支架9上，转 轴2与伺服电机8转轴同侧的一端设有同步轮3，另一端安装有可拆卸的惯量盘6， 同步轮3与同步轮7之间通过同步带4连接；所述的反馈式实验工作单元包括安装 架10，伺服电机11固定安装在安装架10上，其转轴上设有同步轮12，安装架IO
3上安装有滚珠丝杆15，滚珠丝杆15与伺服电机11的转轴平行，其与伺服电机11 转轴同侧的一端设有同步轮14，另一端通过连轴节18与编码器19连接，同步轮12 与同步轮14之间il31同步带13连接；^丝杆15上安装有螺母17，螺母17的上 部固定有上拖板16，螺母17的下部安装在导轨22上并能沿其来回移动，上拖板16 连接有随动支架23，光栅尺21的动尺与支架23相连，光栅尺21的定尺固定在安 装架10的侧面上。
所述同步轮3与同步轮7之间设有张紧轮5，并且张紧轮5的外沿与同步带4 的内侧敬卜侧接触。
所述同步轮12与同步轮14之间设有张紧轮20，并且张紧轮20的外沿与同步 带13的内侧或外侧接触。
所述伺服电机11的输出轴上安装有编码器。
该伺服实训工作站将,IW所有涉及伺服系统的实验均可在工作站上完成， 并能最有效的将多种相关功能集成在一个工作单元上。每个单元上的实验内容均可 通过简单拆装更换相近组件，可得到相应数控机床的工作环境，最后可通过伺服调 整软件得到相应调试结果。
图1为本实用新型的立体结构示意图。 图2为特性实验工作单元的结构示意图。 图3为反馈式实验工作单元的结构示意图。 图4是图3的左视结构示意图。 具体实IK"式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 如图1-4所示。
—种数控系统伺服实训工作站，包括数控系统24、机床操作面板25、输入输 出接口 26、伺服系统27及实训模块28，它们均安装在工作台29上并且通过电气相 连，将各部分连接成一个整体的电气系统的电控柜32可安装在工作台29的下部、 侧面、正面或工作台上，实训模块28由特性实验工作单元30和反馈式实验工作单
4元31组成，如图1所示，其中的数控系统24、 TO操作面板25、输入输出接口26 和伺服系统27均与现有的实验装置相同或可采用教科书上所揭示的相同的装置、电 路等加以实5见。
其中特性实验工作单元30包括磁粉制动器1，转轴2，同步轮3，同步带4， 涨紧轮5，惯量盘6，同步轮7，伺服电机8，立支架9，如图2所示，伺服电机8、 磁縱恸器1固定在立支架9的同侧，转轴2可转动地安装在立支架9上，同步轮 7安装在伺服电机8的转轴上并且与同步轮3通过同步带4连接，同步轮3与同步 轮7之间设有张紧轮5，张紧轮5的外沿与同步带4的内侦蜮者外侧接触，可以用 来调节同步带4的张紧程度，伺服电机8带动同步轮7转动，同步轮7通过同步带 4带动同步轮3转动，转轴2穿过磁粉制动器1后一端安装有惯量盘6，另一端通过 涨紧轮与同步轮3相连,，磁教嘴恸器1酉己有直流恒流源，通过给予磁粉制动器1 不同的电流而使其产生不同数值的制动扭矩，同步轮3设在转轴2与伺服电机8的 转轴同侧的一端，通过同步轮3的转动来带动转轴2转动，另一端以可拆卸的方式 安装有惯量盘6,通过拆换不同规格的惯量盘来产生不同数值的转动惯量。
所述的反馈式实验工作单元包括安装架10，伺服电机ll，同步轮12，同步带 13，同步轮14，滚珠丝杆15，上拖板16，螺母17，连轴节18，编码器19，张紧轮 20，光栅尺21，导轨22，支架23，如图3所示。伺服电机11固定在安装架10上， 其转轴上设有同步轮12，安装架10上安装有滚珠丝杆15，滚珠丝杆15与伺服电机 ll的转轴平行，其与伺服电机11转轴同侧的一端设有同步轮14，另一端通过连轴 节18与编码器19 (可采用现有教学用的圆编码器)连接，同步轮12与同步轮14 之间通过同步带13连接，两者之间设有张紧轮20，张紧轮20外沿与同步带13内 侧或者外侧接触，起到调整同步带13张紧程度的作用，伺服电机11带动同步轮12 转动并且通过同步带13、同步轮14带动滚珠丝杆15转动，滚珠丝杆15通过连轴 节18带动编码器19转动，从而完成伺服电机的半闭环实验。滚珠丝杆15上安装有 螺母17，螺母17的上部固定有上拖板16，螺母17的下部安装在导轨22上并沿其 来回移动，上拖板16与随动支架23相连，如图4所示，光栅尺21的动尺与支架 23相连，光栅尺21的定尺固定在安装架10的侧面上，从而可以完成闭环实验，此 时应在伺服电机上安装一个编码器(图中未示出，也可采用教学上常用的圆编码器)。
5本实用新型可完成的实验主要有-
1、 扭矩特性实验；
磁教嘴恸器1工作运行，通过调整其电流大小可以调整伺服电机8负载大小, 从而完成伺服电机特性实验。
2、 伺服电机惯量特性实验
在磁彩淛动器1的转轴2的安装掼量盘6的一端配装不同大小规格的惯量盘, 可产生不同数值的转动惯量，从而完成伺服电机的转动惯量特性实验。
3、 电机圆编码器反馈实验
反馈式实验工作单元的伺服电机11半闭环，伺服电机11通过同步轮12，同 步带13，同步轮14带动,丝杆15转动，从而使安装在导轨22上的螺母17的上 方的上拖板16运行，上拖板16上可装载多种重量的砝码。数控系统的闭环反馈用 伺服电机11上所配编码^f寻到，最终运动精度可通过上拖板16所配光栅尺21带一 数显表得到。
4、 丝杆圆编码器半闭环实验
反馈式实验工作单元的滚珠丝杆15半闭环，伺服电机11通过同步轮12，同 步带13，同步轮14带动滚珠丝杆15转动，从而使安装在导轨22上的螺母17的上 方的上拖板16运行，上拖板16上可装载多种重量的砝码。数控系统的闭环反馈用 滚珠丝杆15上所配
5、 拖板光栅尺反馈实验
反馈式实验工作单元的上拖板16全闭环，伺服电机11通过同步轮12，同步 带13，同步轮14带动滚珠丝杆15转动，从而使安装在导轨22上的螺母17的上方 的上拖板16运行，上拖板16上可装载多种重量的砝码。数控系统的闭环反馈用上 拖板16上所配光栅尺21得到，最终运动精度可通过一些观懂仪器(如激光长度仪) 得到。
本实用新型涉及的部分如电控系统、电控柜的设计安装等均与现有技术 相同或采用现有技术加以实现。
权利要求1、一种数控系统伺服实训工作站，包括数控系统，机床操作面板，输入输出接口，伺服系统及实训模块，它们均安装在工作台是并且通过电气相连，其特征是实训模块包括特性实验工作单元和反馈式实验工作单元，所述的特性实验工作单元包括立支架(9)，伺服电机(8)和磁粉制动器(1)固定在立支架(9)的一侧，伺服电机(8)的转轴上设有同步轮(7)，磁粉制动器(1)安装在转轴(2)，转轴(2)可转动地安装在立支架(9)上，转轴(2)与伺服电机(8)转轴同侧的一端设有同步轮(3)，另一端安装有可拆卸的惯量盘(6)，同步轮(3)与同步轮(7)之间通过同步带(4)连接；所述的反馈式实验工作单元包括安装架(10)，伺服电机(11)固定安装在安装架(10)上，其转轴上设有同步轮(12)，安装架(10)上安装有滚珠丝杆(15)，滚珠丝杆(15)与伺服电机(11)的转轴平行，其与伺服电机(11)转轴同侧的一端设有同步轮(14)，另一端通过连轴节(18)与编码器(19)连接，同步轮(12)与同步轮(14)之间通过同步带(13)连接；滚珠丝杆(15)上安装有螺母(17)，螺母(17)的上部固定有上拖板(16)，螺母(17)的下部安装在导轨(22)上并能沿其来回移动，上拖板(16)连接有随动支架(23)，光栅尺(21)的动尺与支架(23)相连，光栅尺(21)的定尺固定在安装架(10)的侧面上。
2、 根据权利要求1所述一种数控系统伺服实训工作站，其特征在于所述同步轮(3) 与同步轮(7)之间设有张紧轮(5)，并且张紧轮(5)的外沿与同步带(4)的内 侧或夕卜彻J接触。
3、 根据权利要求1所述一种数控系统伺服实训工作站，其特征在于所述同步轮(12) 与同步轮(14)之间设有张紧轮(20)，并且张紧轮(20)的外沿与同步带(13) 的内侧敬卜侧接触。
4、 根据权利要求1所述一种数控系统伺服实训工作站，其特征在于所述伺服电机 (11)的输出轴上安装有编码器。
专利摘要一种数控系统伺服实训工作站，包括数控系统、伺服系统及实训模块，它们均安装在工作台是并且通过电气相连，其特征是实训模块包括特性实验工作单元和反馈式实验工作单元，特性实验工作单元包括立支架(9)，伺服电机(8)和磁粉制动器(1)固定在立支架(9)上，磁粉制动器(1)安装在转轴(2)上，转轴(2)安装在立支架(9)上，其上安装有可拆卸的惯量盘(6)；所述的反馈式实验工作单元包括安装架(10)，伺服电机(11)固定安装在安装架(10)上，安装架(10)上安装有滚珠丝杆(15)，其上设有编码器(19)；滚珠丝杆(15)上安装有螺母(17)及上拖板(16)，上拖板(16)连接有支架(23)，光栅尺(21)的动尺与支架(23)相连。本实用新型不仅功能齐全，而且有利于提高教学质量和学员解决实际问题的能力。
文档编号G09B25/00GK201294058SQ200820186809
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者张存亮, 祁连祥, 江 陆 申请人:南京日上自动化设备有限责任公司