專利名稱：一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及教學(xué)輔助用具，特別涉及一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備。
背景技術(shù)：
機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)主體、是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)、是國家科技水平和綜合實力的重要標(biāo)志。我國是世界公認(rèn)的“制造業(yè)大國”，而非“制造業(yè)強國”。產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的核心競爭力極為薄弱，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)?，F(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需要大量既掌握專業(yè)理論知識、又具有工程應(yīng)用背景的應(yīng)用型人才，這樣的人才還必須具備有再學(xué)習(xí)和自我知識更新的能力，以適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)的更新速度。人才的培養(yǎng)與發(fā)展是制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，我國的工科類高等院校的教學(xué)實驗設(shè)備基本不具備模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場的功能，多數(shù)的機(jī)械運動控制類實驗，僅僅做到電動機(jī)級，無法實現(xiàn)真正意義上的機(jī)械運動控制，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠在相互垂直的三個方向上實現(xiàn)機(jī)械運動控制的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，提供一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備，包括一個底座、多個立柱、兩個第一運動機(jī)構(gòu)、一個第一伺服電機(jī)、一個第二運動機(jī)構(gòu)、一個第二伺服電機(jī)、一個第三運動機(jī)構(gòu)、一個第三伺服電機(jī)和一個夾具；所述兩個第一運動機(jī)構(gòu)通過所述立柱設(shè)置在所述底座上；每個所述第一運動機(jī)構(gòu)均包括一個第一殼體、一個第一導(dǎo)軌和一個位于所述第一殼體中的絲杠；所述第一殼體沿著第一方向延伸并安裝在所述立柱上；所述第一導(dǎo)軌設(shè)置在所述第一殼體上；所述第一伺服電機(jī)安裝在其中一個所述第一運動機(jī)構(gòu)的所述第一殼體上，并與所述第一殼體中的所述絲杠連接；所述第二運動機(jī)構(gòu)沿著第二方向橫設(shè)在所述兩個第一運動機(jī)構(gòu)之間；所述第二運動機(jī)構(gòu)包括一個第二殼體、一個第二導(dǎo)軌、一個第一滑塊和一個位于所述第二殼體中的絲杠；所述第一滑塊設(shè)置在所述第二殼體上并位于所述第一殼體與所述第二殼體之間，且所述第一導(dǎo)軌穿設(shè)在所述第一滑塊中；所述第一滑塊與所述第一殼體中的所述絲杠連接；所述第二導(dǎo)軌設(shè)置在所述第二殼體上；所述第二伺服電機(jī)安裝在所述第二殼體上，并與所述第二殼體中的所述絲杠連接;所述第三運動機(jī)構(gòu)沿著第三方向設(shè)置在所述第二運動機(jī)構(gòu)上；所述第三運動機(jī)構(gòu)包括一個第三殼體、一個第三導(dǎo) 軌、一個第二滑塊和一個位于所述第三殼體中的絲杠；所述第二滑塊設(shè)置在所述第三殼體上并位于所述第二殼體上，且所述第二導(dǎo)軌穿設(shè)在所述第二滑塊中；所述第二滑塊與所述第二殼體中的所述絲杠連接；所述第三導(dǎo)軌設(shè)置在所述第三殼體上；所述第三伺服電機(jī)安裝在所述第三殼體上，并與所述第三殼體中的所述絲杠連接;所述夾具沿著所述第三方向設(shè)置在所述第三運動機(jī)構(gòu)上；所述夾具包括一個第三滑塊和一個夾手；所述第三導(dǎo)軌穿設(shè)在所述第三滑塊中；所述第三滑塊與所述第三殼體中的所述絲杠連接；所述夾手設(shè)置在所述第三滑塊上。進(jìn)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。進(jìn)一步地，所述第一運動機(jī)構(gòu)平行于所述底座。進(jìn)一步地，所述底座呈平板狀。進(jìn)一步地，所述底座中設(shè)置橡膠磁條或磁鐵。進(jìn)一步地，所述三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備還包括一個固定框；所述固定框通過磁吸方式設(shè)置在所述底座上。進(jìn)一步地，所述多個立柱垂直地設(shè)置在所述底座的兩側(cè)。本實用新型的隔離開關(guān)中教學(xué)實驗設(shè)備利用三個伺服電機(jī)通過絲杠與相應(yīng)滑塊之間的配合，即可令夾手在第一方向、第二方向和第三方向上運動至希望的位置，結(jié)構(gòu)簡單，并可模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)真正意義上的機(jī)械運動控制，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖為本實用新型一實施例中三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備的示意圖。其中，附圖標(biāo)記包括:100三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備110底座120立柱 130第一運動機(jī)構(gòu)132第一殼體133第一導(dǎo)軌 140第一伺服電機(jī)150第二運動機(jī)構(gòu)152第二殼體 153第二導(dǎo)軌155第一滑塊160第二伺服電機(jī) 170第三運動機(jī)構(gòu)172第三殼體173第三導(dǎo)軌 175第二滑塊 180第三伺服電機(jī)190夾具 192第三滑塊193夾手194畫筆 200畫板210固定框Dl第一方向 D2第二方向D3第三方向
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖1所示為本實用新型一實施例中三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備100(以下簡稱為“教學(xué)實驗設(shè)備100”)的示意圖。如圖1中所示，教學(xué)實驗設(shè)備100包括一個底座110、多個立柱120、兩個第一運動機(jī)構(gòu)130、一個第一伺服電機(jī)140、一個第二運動機(jī)構(gòu)150、一個第二伺服電機(jī)160、一個第三運動機(jī)構(gòu)170、一個第三伺服電機(jī)180和一個夾具190。其中，底座110主要用于承載教學(xué)實驗設(shè)備100的其他元件。在一實施例中，底座110大致呈平板狀。此外，底座110中可設(shè)置橡膠磁條或磁鐵等磁性材料等用以通過磁吸等方式固定設(shè)置在底座110上的元件。例如，在當(dāng)教學(xué)實驗設(shè)備100用于繪圖時，一個畫板200可通過一個固定框210設(shè)置在底座110上。固定框210可米用橡膠磁條、磁鐵或磁性材料等制成，并通過磁吸方式設(shè)置在底座110上。多個立柱120設(shè)置在底座110的兩側(cè)，分別用以安裝兩個第一運動機(jī)構(gòu)130。在一實施例中，立柱120大致垂直地設(shè)置在底座110的兩側(cè)。兩個第一運動機(jī)構(gòu)130通過立柱120設(shè)置在底座110上并位于底座110的兩側(cè)。在一實施例中，第一運動機(jī)構(gòu)130大致平行于底座110并大致沿著第一方向Dl伸。每個第一運動機(jī)構(gòu)130均包括一個第一殼體132、一個第一導(dǎo)軌133和一個位于第一殼體132中的絲杠(圖中未不)。第一殼體132安裝在立柱120。第一導(dǎo)軌133設(shè)置在第一殼體132,并可穿設(shè)在第二運動機(jī)構(gòu)150上。第一伺服電機(jī)140安裝在其中一個第一運動機(jī)構(gòu)130的第一殼體132上，并與第一殼體132中的絲杠連接。第一伺服電機(jī)140可驅(qū)動第一殼體132中的絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動第二運動機(jī)構(gòu)150在第一導(dǎo)軌133的導(dǎo)引下沿著第一方向Dl在第一運動機(jī)構(gòu)130上運動。第二運動機(jī)構(gòu)150滑動`地設(shè)置在第一運動機(jī)構(gòu)130上。在一實施例中，第二運動機(jī)構(gòu)150沿著第二方向D2橫設(shè)在兩個第一運動機(jī)構(gòu)130之間。第二方向D2大致垂直于第一方向D1。第二運動機(jī)構(gòu)150包括一個第二殼體152、一個第二導(dǎo)軌153、一個第一滑塊155和一個位于第二殼體152中的絲杠(圖中未不)。第一滑塊155設(shè)置在第二殼體152的底側(cè)并位于第一殼體132上，且第一導(dǎo)軌133穿設(shè)在第一滑塊155中。第一滑塊155的底部穿設(shè)在第一殼體132中并套設(shè)在位于第一殼體132中的絲杠上；這樣，當(dāng)?shù)谝凰欧姍C(jī)140驅(qū)動第一殼體132中的絲杠轉(zhuǎn)動時，第一殼體132中的絲杠可驅(qū)動第一滑塊155在第一導(dǎo)軌133的導(dǎo)引下沿著第一方向Dl在第一運動機(jī)構(gòu)130上運動，進(jìn)而使第二運動機(jī)構(gòu)150沿著第一方向Dl在第一運動機(jī)構(gòu)130上運動。第二導(dǎo)軌153設(shè)置在第二殼體152上，并可穿設(shè)在第三運動機(jī)構(gòu)170上。第二伺服電機(jī)160安裝在第二殼體152上，并與第二殼體152中的絲杠連接。第二伺服電機(jī)160可驅(qū)動第二殼體152中的絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動第三運動機(jī)構(gòu)170在第二導(dǎo)軌153的導(dǎo)引下沿著第二方向D2在第二運動機(jī)構(gòu)150上運動。第三運動機(jī)構(gòu)170滑動地設(shè)置在第二運動機(jī)構(gòu)150上。在一實施例中，第三運動機(jī)構(gòu)170沿著第三方向D3大致垂直地設(shè)置在第二運動機(jī)構(gòu)150上。第三方向D3大致垂直于第二方向D2和第一方向D1。第三運動機(jī)構(gòu)170包括一個第三殼體172、一個第三導(dǎo)軌173、一個第二滑塊175和一個位于第三殼體172中的絲杠(圖中未不)。[0042]第二滑塊175設(shè)置在第三殼體172的一側(cè)并位于第二殼體152上，且第二導(dǎo)軌153穿設(shè)在第二滑塊175中。第二滑塊175的底部穿設(shè)在第二殼體152中并套設(shè)在位于第二殼體152中的絲杠上；這樣，當(dāng)?shù)诙欧姍C(jī)160驅(qū)動第二殼體152中的絲杠轉(zhuǎn)動時，第二殼體152中的絲杠可驅(qū)動第二滑塊175在第二導(dǎo)軌153的導(dǎo)引下沿著第二方向D2在第二運動機(jī)構(gòu)150上運動，進(jìn)而使第三運動機(jī)構(gòu)170沿著第二方向D2在第二運動機(jī)構(gòu)150上運動。第三導(dǎo)軌173設(shè)置在第三殼體172上，并可穿設(shè)在夾具190中。第三伺服電機(jī)180安裝在第三殼體172上，并與第三殼體172中的絲杠連接。第三伺服電機(jī)180可驅(qū)動第三殼體172中的絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動夾具190在第三導(dǎo)軌173的導(dǎo)引下沿著第三方向D3在第三運動機(jī)構(gòu)170上運動。夾具190滑動地設(shè)置在第三運動機(jī)構(gòu)170上。在一實施例中，夾具190沿著第三方向D3設(shè)置在第三運動機(jī)構(gòu)170上。夾具190包括一個第三滑塊192和一個夾手193。第三滑塊192滑動地安裝在第三殼體172上，且第三導(dǎo)軌173穿設(shè)在第三滑塊192中。第三滑塊192上靠近第三殼體172的底部穿設(shè)在第三殼體172中并套設(shè)在位于第三殼體172中的絲杠上；這樣，當(dāng)?shù)谌欧姍C(jī)180驅(qū)動第三殼體172中的絲杠轉(zhuǎn)動時，第三殼體172中的絲杠可驅(qū)動第三滑塊192在第三導(dǎo)軌173的導(dǎo)引下沿著第三方向D3在第三運動機(jī)構(gòu)170上運動，進(jìn)而使夾具190沿著第三方向D3在第三運動機(jī)構(gòu)170上運動。夾手193設(shè)置在第三滑塊192上，并可隨著第三滑塊192 —起運動。夾手193可用于夾緊加工工具如畫筆194等。夾手193可采用氣動夾手結(jié)構(gòu)。上述為本實用新型一實施例中教學(xué)實驗設(shè)備100的具體結(jié)構(gòu)，在使用過程中，例如，繪圖時，根據(jù)希望繪制的圖形控制第一伺服電機(jī)140、第二伺服電機(jī)160和第三伺服電機(jī)180的運行，通過絲杠與相應(yīng)滑塊之間的配合，使得畫筆194隨著夾手193 —起在相互垂直的第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3上運動，即可在畫板200上繪制出希望繪制的圖形。綜上所述，實用新型一 實施例中教學(xué)實驗設(shè)備100利用三個伺服電機(jī)140、160、180通過絲杠與相應(yīng)滑塊之間的配合，即可令夾手193在相互垂直的第一方向Dl、第二方向D2和第三方向D3上運動至希望的位置，結(jié)構(gòu)簡單，并可模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)真正意義上的機(jī)械運動控制，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。如上所述，本實用新型公開了一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備，包括一個底座、多個立柱、兩個第一運動機(jī)構(gòu)、一個第一伺服電機(jī)、一個第二運動機(jī)構(gòu)、一個第二伺服電機(jī)、一個第三運動機(jī)構(gòu)、一個第三伺服電機(jī)和一個夾具；兩個第一運動機(jī)構(gòu)通過立柱設(shè)置在底座上；第一伺服電機(jī)安裝在第一運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動第二運動機(jī)構(gòu)在第一運動機(jī)構(gòu)上沿著第一方向運動；第二伺服電機(jī)安裝在第二運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動第三運動機(jī)構(gòu)在第二運動機(jī)構(gòu)上沿著第二方向運動；第三伺服電機(jī)安裝在第三運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動夾具在第三運動機(jī)構(gòu)上沿著第三方向運動。本實用新型利用三個伺服電機(jī)控制夾具在第一方向、第二方向和第三方向上運動，結(jié)構(gòu)簡單，并可模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)包括一個底座(110)、多個立柱(120)、兩個第一運動機(jī)構(gòu)(130)、一個第一伺服電機(jī)(140)、一個第二運動機(jī)構(gòu)(150)、一個第二伺服電機(jī)(160)、一個第三運動機(jī)構(gòu)(170)、一個第三伺服電機(jī)(180)和一個夾具(190);所述兩個第一運動機(jī)構(gòu)(130)通過所述立柱(120)設(shè)置在所述底座(110)上； 每個所述第一運動機(jī)構(gòu)(130)均包括一個第一殼體(132)、一個第一導(dǎo)軌(133)和一個位于所述第一殼體(132)中的絲杠；所述第一殼體(132)沿著第一方向(Dl)延伸并安裝在所述立柱(120)上；所述第一導(dǎo)軌(133)設(shè)置在所述第一殼體(132)上； 所述第一伺服電機(jī)(140)安裝在其中一個所述第一運動機(jī)構(gòu)(130)的所述第一殼體(132)上，并與所述第一殼體(132)中的所述絲杠連接； 所述第二運動機(jī)構(gòu)(150)沿著第二方向(D2)橫設(shè)在所述兩個第一運動機(jī)構(gòu)(130)之間；所述第二運動機(jī)構(gòu)(150)包括一個第二殼體(152)、一個第二導(dǎo)軌(153)、一個第一滑塊(155)和一個位于所述第二殼體(152)中的絲杠；所述第一滑塊(155)設(shè)置在所述第二殼體(152)上并位于所述第一殼體(132)與所述第二殼體(152)之間，且所述第一導(dǎo)軌(133)穿設(shè)在所述第一滑塊(155)中；所述第一滑塊(155)與所述第一殼體(132)中的所述絲杠連接；所述第二導(dǎo)軌(153)設(shè)置在所述第二殼體(152)上； 所述第二伺服電機(jī)(160)安裝在所述第二殼體(152)上，并與所述第二殼體(152)中的所述絲杠連接； 所述第三運動機(jī)構(gòu)(170)沿著第三方向(D3)設(shè)置在所述第二運動機(jī)構(gòu)(150)上；所述第三運動機(jī)構(gòu)(170)包括一個第三殼體(172 )、一個第三導(dǎo)軌(173 )、一個第二滑塊(175)和一個位于所述第三殼體(172)中的絲杠；所述第二滑塊(175)設(shè)置在所述第三殼體(172)上并位于所述第二殼體(152)上，且所述第二導(dǎo)軌(153)穿設(shè)在所述第二滑塊(175)中；所述第二滑塊(175 )與所述 第二殼體(152 )中的所述絲杠連接；所述第三導(dǎo)軌(173 )設(shè)置在所述第三殼體(172)上； 所述第三伺服電機(jī)(180 )安裝在所述第三殼體(172 )上，并與所述第三殼體(172 )中的所述絲杠連接； 所述夾具(190)沿著所述第三方向(D3)設(shè)置在所述第三運動機(jī)構(gòu)(170)上；所述夾具(190)包括一個第三滑塊(192)和一個夾手(193);所述第三導(dǎo)軌(173)穿設(shè)在所述第三滑塊(192)中；所述第三滑塊(192)與所述第三殼體(172)中的所述絲杠連接；所述夾手(193)設(shè)置在所述第三滑塊(192)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述第一運動機(jī)構(gòu)(130)平行于所述底座(110)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述底座(I 10)呈平板狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述底座(110)中設(shè)置橡膠磁條或磁鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)還包括一個固定框(210);所述固定框(210)通過磁吸方式設(shè)置在所述底座(I 10)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備(100)，其特征在于，所述多個立柱(120)垂直 地設(shè)置在所述底座(I 10)的兩側(cè)。
專利摘要本實用新型公開了一種三自由度伺服定位系統(tǒng)的教學(xué)實驗設(shè)備，包括一個底座、多個立柱、兩個第一運動機(jī)構(gòu)、一個第一伺服電機(jī)、一個第二運動機(jī)構(gòu)、一個第二伺服電機(jī)、一個第三運動機(jī)構(gòu)、一個第三伺服電機(jī)和一個夾具；兩個第一運動機(jī)構(gòu)通過立柱設(shè)置在底座上；第一伺服電機(jī)安裝在其中一個第一運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動第二運動機(jī)構(gòu)在第一運動機(jī)構(gòu)上沿著第一方向運動；第二伺服電機(jī)安裝在第二運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動第三運動機(jī)構(gòu)在第二運動機(jī)構(gòu)上沿著第二方向運動；第三伺服電機(jī)安裝在第三運動機(jī)構(gòu)上并可驅(qū)動夾具在第三運動機(jī)構(gòu)上沿著第三方向運動。本實用新型利用三個伺服電機(jī)控制夾具在第一方向、第二方向和第三方向上運動，結(jié)構(gòu)簡單，并可模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場。
文檔編號G09B25/02GK203102734SQ20132006059
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者范駿, 陳朕 申請人:上海西門子工業(yè)自動化有限公司