CN109949687A - 一种多轴同步控制单元 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多轴同步控制单元，包括底座、运动控制单元和电气控制柜，运动控制单元设置在底座上，还包括：电子齿轮运动单元,电子齿轮运动单元设置在底座上，电子齿轮运动单元独立使用时用于完成电子齿轮运动控制实验，电子齿轮运动单元与运动控制单元配合时完成插补或者同步运动控制实验；张力控制单元，张力控制单元设置在底座上，张力控制单元位于两条支撑导轨之间，张力控制单元独立使用时完成张力控制实验，张力控制单元与运动控制单元配合时完成布带的追剪运动控制实验。本申请提供的多轴同步控制单元可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目的。

Description

一种多轴同步控制单元

技术领域

本发明涉及实训教学设备技术领域，特别是涉及一种多轴同步控制单元。

背景技术

目前，各院校在教学中，多采用实训教学和理论教学相结合的教学方式，实训教学通过模拟实际工作环境，采用来自真实工作项目的实际案例，将理论与实践结合起来，以使在最短的时间内提高学生的专业技能、实践经验和团队合作的意识。但目前市场上的可进行运动控制实训的教学设备功能比较简单，一般仅能实现一种实训内容，进而，学校常常需要购买配备多种教学设备，以丰富实训教学，不仅花费高，而且占用空间较大。

综上所述，如何改善现有实训教学设备的教学功能单一，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多轴同步控制单元，解决了现有实训教学设备的教学功能单一的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种多轴同步控制单元，包括底座、运动控制单元和电气控制柜，所述运动控制单元设置在所述底座上，还包括：电子齿轮运动单元,所述电子齿轮运动单元设置在所述底座上，所述电子齿轮运动单元位于所述运动控制单元的下方，所述电子齿轮运动单元独立使用时用于完成电子齿轮运动控制实验，所述电子齿轮运动单元与所述运动控制单元配合时完成插补或者同步运动控制实验，其中，所述电子齿轮运动单元包括两条平行的支撑导轨、两个侧夹持组件和一第四驱动机构，所述第四驱动机构用于驱动侧夹持组件沿对应的支撑导轨往复移动；张力控制单元，所述张力控制单元设置在所述底座上，所述张力控制单元位于两条支撑导轨之间，所述张力控制单元独立使用时完成张力控制实验，所述张力控制单元与所述运动控制单元配合时完成布带的追剪运动控制实验，其中，所述张力控制单元包括第二支架、设置在第二支架上的若干个支撑导辊、皮带和一对收放卷组件，所述皮带的两端分别与对应的收放卷组件相连，且若干个支撑导辊抵压在皮带的底面上。

进一步地，所述张力控制单元还包括两组张紧组件，所述张紧组件设置在所述收放卷组件的一侧，所述张紧组件包括三个张紧辊和张力传感器，所述张力传感器设置在位于中间位置的张紧辊上，位于两侧的张紧辊作用在皮带的一侧面上，位于中间位置的张紧辊作用在皮带的另一侧面上。

更进一步地，所述收放卷组件包括卷辊和用于驱动所述卷辊转动的第四驱动电机。

更进一步地，所述张力控制单元还包括传送辊、垫辊和第五驱动电机，所述传送辊和所述垫辊分别设置在所述皮带的两侧，所述第五驱动电机用于驱动所述传送辊转动。

进一步地，所述支撑导轨包括固定在所述底座上的第三支架和固定在所述第三支架上的第二X轴直线模组。

更进一步地，两个对称设置的侧夹持组件分别设置在相应的第二X轴直线模组上，所述侧夹持组件包括固定在所述第二X轴直线模组的X轴滑块上的第六驱动电机和连接在所述第六驱动电机的输出轴上的夹持板。

进一步地，所述运动控制单元包括两个平行的第一支架、设置在两个第一支架上的两个第一X轴直线模组、架设在两个第一X轴直线模组之间的Y轴直线模组、设置在所述Y轴直线模组上的垂直移动机构、第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述Y轴直线模组沿所述第一X轴直线模组往复运动，所述第二驱动机构用于驱动所述垂直移动机构沿所述Y轴直线模组往复运动。

更进一步地，所述第一X轴直线模组包括X轴滑轨、滑动设置在所述X轴滑轨上的X轴滑台和设置在所述X轴滑轨上的X轴带传动机构，所述X轴带传动机构的X轴同步带与所述X轴滑台相连，所述第一驱动机构带动一对X轴滑台同步移动。

更进一步地，所述垂直移动机构包括滑架和设置在所述滑架上的第三驱动机构，位于所述滑架上的丝杆与所述Y轴直线模组的Y轴滑台螺纹连接，第三驱动机构通过带动所述丝杆旋转来带动所述滑架升降运动。

更进一步地，所述滑架的底部设有激光笔。

由上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明中，电子齿轮运动单元独立使用时用于完成电子齿轮运动控制实验，电子齿轮运动单元与运动控制单元配合时完成插补或者同步运动控制实验，张力控制单元独立使用时完成张力控制实验，张力控制单元与运动控制单元配合时完成布带的追剪运动控制实验，各工作单元是相对独立又可以相互结合，在使用时，可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目的，适合教学实训以外,也适于企业的专业培训。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图3为本发明的运动控制单元的立体结构示意图。

图4为本发明的运动控制单元的结构示意图。

图5为本发明的张力控制单元的结构示意图。

图6为本发明的张力控制单元的立体结构示意图。

图7位本发明的电子齿轮运动单元的立体结构示意图。

附图标记说明：底座1、运动控制单元2、第一支架21、第一X轴直线模组22、Y轴直线模组23、第一梁架231、垂直移动机构24、滑架241、丝杆242、丝杆螺母243、滑杆244、第一驱动机构25、第一驱动电机251、第一传动轴252、第二驱动机构26、第二驱动电机261、第三驱动机构27、第三驱动电机271、激光笔28、张力控制单元3、第二支架31、支撑导辊32、收放卷组件33、第四驱动电机331、卷辊332、张紧组件34、张紧辊341、张力传感器342、第五驱动电机35、传送辊36、垫辊37、皮带38、电子齿轮运动单元4、支撑导轨41、第三支架411、第二X轴直线模组412、侧夹持组件42、第六驱动电机421、夹持板422、卡槽4221、机架423、第四驱动机构43、第七驱动电机431、第二传动轴432、图板44、第二梁架45、电气控制柜5、实训台6。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面参考图1至图7对本发明作进一步说明，如图1所示的一种多轴同步控制单元，包括底座1、运动控制单元2、张力控制单元3、电子齿轮运动单元4和电气控制柜5，运动控制单元2、张力控制单元3和电子齿轮运动单元4均设置在底座1上，电子齿轮运动单元4位于运动控制单元2的下方，张力控制单元3位于电子齿轮运动单元4的两条平行设置的支撑导轨41之间，电气控制柜5用于控制运动控制单元2、张力控制单元3和电子齿轮运动单元4分别单独工作或配合工作完成对应的功能展示，在使用时，本多轴同步控制单元放置在实训台6上。

本实施例中，如图3、图4所示，运动控制单元2包括两个平行的第一支架21、设置在两个第一支架21上的两个第一X轴直线模组22、架设在两个第一X轴直线模组22之间的Y轴直线模组23、设置在Y轴直线模组23上的垂直移动机构24、第一驱动机构25、和第二驱动机构26，第一驱动机构25用于驱动Y轴直线模组23沿第一X轴直线模组22往复运动，第二驱动机构26用于驱动垂直移动机构24沿Y轴直线模组23往复运动。

本实施例中，如图3、图4所示，第一X轴直线模组22包括X轴滑轨、滑动设置在X轴滑轨上的X轴滑台和设置在X轴滑轨上的X轴带传动机构，X轴滑轨固定在第一支架21的顶部，X轴带传动机构包括设置在X轴滑轨一端的X轴主动带轮、X轴同步带和设置在X轴滑轨另一端的X轴从动带轮，X轴同步带设置在X轴主动带轮和X轴从动带轮之间，并且X轴同步带与X轴滑台相连，第一驱动机构25包括第一驱动电机251和第一传动轴252，第一传动轴252的两端分别与两个X轴主动带轮连接，第一驱动电机251与第一传动轴252的一端固定连接，并且两个X轴滑台之间连接有第一梁架231，进而第一驱动机构25带动一对X轴滑台同步移动，第一驱动电机251采用伺服电机。

本实施例中，如图3、图4所示，Y轴直线模组23包括Y轴滑轨、滑动设置在Y轴滑轨上的Y轴滑台和设置在Y轴滑轨上的Y轴带传动机构，Y轴滑轨的两端分别固定在两个X轴滑台上，Y轴带传动机构包括设置在Y轴滑轨一端的Y轴主动带轮、Y轴同步带和设置在Y轴滑轨另一端的Y轴从动带轮，Y轴同步带设置在Y轴主动带轮和Y轴从动带轮之间，并且Y轴同步带与Y轴滑台相连，第二驱动机构26包括第二驱动电机261，第二驱动电机261的输出轴与Y轴主动带轮连接，第二驱动电机261采用伺服电机。

本实施例中，如图3、图4，垂直移动机构24包括滑架241和设置在滑架241上的第三驱动机构27，位于滑架241上的丝杆242与设置在Y轴滑台上的丝杆螺母243螺纹连接，位于滑架241上的一对滑杆244与丝杆螺母243上的滑孔滑动配合，第三驱动机构27的第三驱动电机271安装在滑架241的顶部并与丝杆242传动连接，第三驱动电机271通过带动丝杆242旋转来带动滑架241升降运动，滑架241的底部设有激光笔28，第三驱动电机271采用步进电机。

本实施例中，如图5、图6所示，张力控制单元3包括第二支架31、设置在第二支架31上的三个支撑导辊32、皮带38、一对收放卷组件33、两组张紧组件34、传送辊36、垫辊37、第五驱动电机35和编码器，第二支架31固定在底座1上，皮带38的两端分别与对应的收放卷组件33相连，一个支撑导辊32设置在第二支架31顶部的中部，剩余两个支撑导辊32分别设置在第二支架31顶部的两端，三个支撑导辊32位于同一水平位置上，且三个支撑导辊32抵压在皮带的底面上，此外，支撑导辊32的个数还可设为四个、五个，收放卷组件33包括卷辊332和用于驱动卷辊332转动的第四驱动电机331，第四驱动电机331采用减速电机，第四驱动电机331的轴端安装有编码器，工作时，一个卷辊332收卷，一个卷辊332放卷，张紧组件34设置在对应收放卷组件33的一侧，张紧组件34包括三个张紧辊341和张力传感器342，张力传感器342设置在位于中间位置的张紧辊341上，位于两侧的张紧辊作用在皮带的一侧面上，位于中间位置的张紧辊341作用在皮带的另一侧面上，传送辊36和垫辊37均设置在第二支架31顶部的一端，且传送辊36和垫辊37分别设置在皮带的两侧，第五驱动电机35用于驱动传送辊36转动，通过传送辊36和垫辊37辅助实现张力控制。

本实施例中，如图1、图2、图5、图6所示，张力控制单元3可以通过减速电机进行张力的PID控制，独立完成张力控制实验；减速电机通过模拟量进行力矩控制，从而实现正反转，运动控制单元2与张力控制单元3配合工作时，激光笔28可以实现追踪物料到达同步后剪切布带，从而张力控制单元3与运动控制单元2配合完成布带的追剪运动控制实验，实现多单元结合的运动控制需求。

本实施例中，如图7所示，电子齿轮运动单元4还包括两个侧夹持组件42和一第四驱动机构43，支撑导轨41包括固定在底座1上的第三支架411和固定在第三支架411上的第二X轴直线模组412，第二X轴直线模组412的结构与第一X轴直线模组22的结构相同，第四驱动机构43用于驱动侧夹持组件42沿对应的支撑导轨41往复移动，第四驱动机构43包括第七驱动电机431和第二传动轴432，第二传动轴432的两端分别与两个第二X轴直线模组412的主动带轮连接，第七驱动电机431通过传动结构与第二传动轴432的一端连接，此处的传动结构可为齿轮传动结构和带传动结构，第七驱动电机431采用伺服电机，两个第二X轴直线模组412的X轴滑台之间固定连接有一第二梁架45，两个对称设置的侧夹持组件42分别设置在相应的第二X轴直线模组412的X轴滑台上。

本实施例中，如图7所示，侧夹持组件42包括第六驱动电机421和连接在第六驱动电机421的输出轴上的夹持板422，第六驱动电机421通过机架423固定在第二X轴直线模组412的X轴滑块上，夹持板422上设有卡槽4221，图板44的端部可卡合在卡槽4221内，进而使得图板44连接在一对夹持板422之间，第六驱动电机421采用步进电机。

本实施例中，如图1、图2、图7所示，电子齿轮运动单元4可以完成模拟的电子齿轮控制，将电子齿轮比与脉冲相结合，从而实现精度运动控制，独立完成电子齿轮运动控制实验；电子齿轮运动单元4与运动控制单元2配合时完成插补或者同步运动控制实验，在二维平面内可以二轴实现直线插补、圆弧插补，在三轴中可以实现三轴直线插补运动。

本实施例中，如图1所示，电气控制柜5集成了伺服驱动系统、步进驱动系统、总线从站、NJ控制器等重要元器件，电气控制柜5与机械部分为组合式设计，可单独分开，也可与单一模块组合完成相应的实训任务。

由上述可知，多轴同步控制单元既可用于运动控制系统静态控制的实训，更着重于动态控制技术的训练，采用单元组合式的结构，各工作单元是相对独立又可以相互结合，在使用时，可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目的，适合教学实训以外,也适于企业的专业培训。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多轴同步控制单元，包括底座(1)、运动控制单元(2)和电气控制柜(5)，所述运动控制单元(2)设置在所述底座(1)上，其特征在于，还包括：

电子齿轮运动单元(4),所述电子齿轮运动单元(4)设置在所述底座(1)上，所述电子齿轮运动单元(4)位于所述运动控制单元(2)的下方，所述电子齿轮运动单元(4)独立使用时用于完成电子齿轮运动控制实验，所述电子齿轮运动单元(4)与所述运动控制单元(2)配合时完成插补或者同步运动控制实验，其中，所述电子齿轮运动单元(4)包括两条平行的支撑导轨(41)、两个侧夹持组件(42)和一第四驱动机构(43)，所述第四驱动机构(43)用于驱动侧夹持组件(42)沿对应的支撑导轨(41)往复移动；

张力控制单元(3)，所述张力控制单元(3)设置在所述底座(1)上，所述张力控制单元(3)位于两条支撑导轨(41)之间，所述张力控制单元(3)独立使用时完成张力控制实验，所述张力控制单元(3)与所述运动控制单元(2)配合时完成布带的追剪运动控制实验，其中，所述张力控制单元(3)包括第二支架(31)、设置在第二支架(31)上的若干个支撑导辊(32)、皮带(38)和一对收放卷组件(33)，所述皮带(38)的两端分别与对应的收放卷组件(33)相连，且若干个支撑导辊(32)抵压在皮带的底面上。

2.根据权利要求1所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述张力控制单元(3)还包括两组张紧组件(34)，所述张紧组件(34)设置在所述收放卷组件(33)的一侧，所述张紧组件(34)包括三个张紧辊(341)和张力传感器(342)，所述张力传感器(342)设置在位于中间位置的张紧辊(341)上，位于两侧的张紧辊作用在皮带的一侧面上，位于中间位置的张紧辊(341)作用在皮带的另一侧面上。

3.根据权利要求2所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述收放卷组件(33)包括卷辊(332)和用于驱动所述卷辊(332)转动的第四驱动电机(331)。

4.根据权利要求3所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述张力控制单元(3)还包括传送辊(36)、垫辊(37)和第五驱动电机(35)，所述传送辊(36)和所述垫辊(37)分别设置在所述皮带的两侧，所述第五驱动电机(35)用于驱动所述传送辊(36)转动。

5.根据权利要求1所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述支撑导轨(41)包括固定在所述底座(1)上的第三支架(411)和固定在所述第三支架(411)上的第二X轴直线模组(412)。

6.根据权利要求5所述的多轴同步控制单元，其特征在于，两个对称设置的侧夹持组件(42)分别设置在相应的第二X轴直线模组(412)上，所述侧夹持组件(42)包括固定在所述第二X轴直线模组(412)的X轴滑块上的第六驱动电机(421)和连接在所述第六驱动电机(421)的输出轴上的夹持板(422)。

7.根据权利要求1所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述运动控制单元(2)包括两个平行的第一支架(21)、设置在两个第一支架(21)上的两个第一X轴直线模组(22)、架设在两个第一X轴直线模组(22)之间的Y轴直线模组(23)、设置在所述Y轴直线模组(23)上的垂直移动机构(24)、第一驱动机构(25)和第二驱动机构(26)，所述第一驱动机构(25)用于驱动所述Y轴直线模组(23)沿所述第一X轴直线模组(22)往复运动，所述第二驱动机构(26)用于驱动所述垂直移动机构(24)沿所述Y轴直线模组(23)往复运动。

8.根据权利要求7所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述第一X轴直线模组(22)包括X轴滑轨、滑动设置在所述X轴滑轨上的X轴滑台和设置在所述X轴滑轨上的X轴带传动机构，所述X轴带传动机构的X轴同步带与所述X轴滑台相连，所述第一驱动机构(25)带动一对X轴滑台同步移动。

9.根据权利要求7所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述垂直移动机构(24)包括滑架(241)和设置在所述滑架(241)上的第三驱动机构(27)，位于所述滑架(241)上的丝杆(242)与所述Y轴直线模组(23)的Y轴滑台螺纹连接，第三驱动机构(27)通过带动所述丝杆(242)旋转来带动所述滑架(241)升降运动。

10.根据权利要求9所述的多轴同步控制单元，其特征在于，所述滑架(241)的底部设有激光笔(28)。