伺服电机教学演示装置的制作方法

本实用新型涉及教学仪器技术领域，尤其提供一种伺服电机教学演示装置。

背景技术：

随着国家教育水平的不断提高，为了提高学生的实践操作能力，各大院校通常会配备各类教学仪器，其中，伺服电机教学演示装置的应用尤为广泛。

然而，传统的伺服电机教学演示装置的教学演示功能较为单一，为了保证学生对电机控制知识的全面掌握，需要配置多台不同的伺服电机教学演示装置，以对不同的电机运行物理量进行教学演示，但这无疑需要占用大量的教学场地，导致教学场地无法合理分配利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种伺服电机教学演示装置，旨在解决现有的伺服电机教学演示装置的教学演示功能单一的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：一种伺服电机教学演示装置，包括：

支架；

电机本体，固定地安装于所述支架；

控制器，固定地安装于所述支架，所述电机本体与所述控制器电性连接；

转矩演示机构，包括与所述电机本体的动力输出端相连接的偏心轮和安装于所述支架上的弹性组件，所述偏心轮用于带动所述弹性组件做往复运动；

速度演示机构，包括与所述电机本体的动力输出端相连接的旋转显示屏。

本实用新型实施例提供的伺服电机教学演示装置至少具有以下有益效果：上述伺服电机教学演示装置具有电机转矩控制演示功能和电机速度控制演示功能；在电机转矩控制模式下，学生向控制器输入转矩数据，控制器根据该转矩数据控制电机本体运转，电机本体驱动偏心轮转动，偏心轮带动弹性组件运动，使弹性组件产生弹性力，从而阻碍电机本体转动，从而改变电机本体的运转转矩大小，学生通过观察弹性组件的运动速度，可以直观地观测到电机本体的运转转矩变化；在速度控制模式下，学生向控制器输入速度数据，控制器根据该速度数据控制电机本体运转，电机本体驱动旋转显示屏旋转，当电机本体以平稳速度运转时，旋转显示屏可稳定地显示出规则图案，以供学生进行观察；可见，上述伺服电机教学演示装置同时具备电机转矩控制演示功能和电机速度控制演示功能，学生可根据实际教学需要对不同的演示功能进行选择，有效达到一机多用的目的。

在其中一实施例中，所述弹性组件包括安装于所述支架的安装座，可活动地安装于所述安装座的活动杆，以及抵接于所述活动杆与所述安装座之间的弹性件，所述活动杆在所述偏心轮的带动下在所述安装座上做直线往复运动。

在其中一实施例中，所述转矩演示机构还包括第一连杆，所述第一连杆的一端与所述偏心轮可转动地连接且另一端与所述活动杆可转动地连接。

在其中一实施例中，所述速度演示机构还包括可转动地安装于所述支架并且与所述电机本体的动力输出端相连接的转轴，一端用于与所述转轴接合并且另一端用于连接所述旋转显示片的离合轴，以及用于驱动所述离合轴与所述转轴接合或分离的离合组件。

在其中一实施例中，所述速度演示机构还包括固定地安装于所述支架的转座和可活动地安装于所述转座的离合座，所述转轴可转动地安装于所述转座上，所述离合轴可转动地安装于所述离合座上。

在其中一实施例中，所述离合组件包固定安装于所述转座上并且与所述转轴平行设置的拉杆，固定安装于所述离合座上的导向座，设有第一转动部和第二转动部的握柄，以及可转动地连接于所述第一转动部和所述导向座之间的第二连杆，所述导向座上开设有第一导向孔，所述拉杆穿过所述第一导向孔后与所述第二转动部可转动地连接。

在其中一实施例中，所述转座上固定地设有与所述转轴平行设置的导杆，所述离合座上设有用于供所述导杆穿过的第二导向孔；

或，所述离合座上固定地设有与所述转轴平行设置的所述导杆，所述转座上设有用于供所述导杆穿过的所述第二导向孔。

在其中一实施例中，所述伺服电机教学演示装置还包括定位演示机构，所述定位演示机构包括与所述电机本体的动力输出端相连接的刻度转盘和固定地安装于所述支架上并且与所述控制器电性连接的定位组件，所述刻度转盘的边缘设有多个定位口，所述定位组件用于与任一所述定位口相配合。

在其中一实施例中，所述定位组件包括与所述控制器电性连接的继电器和与所述继电器的活动端相连接的插销，所述插销用于插入任一所述定位口内。

在其中一实施例中，所述伺服电机教学演示装置还包括不规则盘和柔性件，所述不规则盘和所述柔性件中的一个与所述电机本体的动力输出端可拆卸地连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的伺服电机教学演示装置的结构示意图；

图2为图1所示伺服电机教学演示装置中的转矩演示机构的爆炸图；

图3为图1所示伺服电机教学演示装置中的速度演示机构的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的伺服电机教学演示装置的结构示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的伺服电机教学演示装置的结构示意图；

图6为本实用新型再一实施例提供的伺服电机教学演示装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、支架，11、握把，20、电机本体，30、控制器，31、数据接口，40、转矩演示机构，41、偏心轮，42、弹性组件，421、安装座，4211、导槽，422、活动杆，423、弹性件，424、导轨，425、紧固件，43、第一连杆，50、速度演示机构，51、旋转显示屏，52、转轴，53、离合轴，54、离合组件，541、拉杆，542、导向座，543、握柄，5431、第一转动部，5432、第二转动部，544、第二连杆，55、转座，551、导杆，56、离合座，561、第二导向孔，57、同步带，60、定位演示机构，61、刻度转盘，611、定位口，62、定位组件，621、继电器，622、插销，70、不规则盘，80、柔性件，90、电位器，91、旋钮，92、显示屏。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

请结合图1至图4所示，一种伺服电机教学演示装置，包括支架10、电机本体20、控制器30、转矩演示机构40和速度演示机构50，电机本体20和控制器30均固定地安装于支架10，电机本体20与控制器30电性连接，转矩演示机构40包括与电机本体20的动力输出端相连接的偏心轮41和安装于支架10上的弹性组件42，偏心轮41用于带动弹性组件42做往复运动，速度演示机构50包括与电机本体20的动力输出端相连接的旋转显示屏51。

上述伺服电机教学演示装置具有电机转矩控制演示功能和电机速度控制演示功能；在电机转矩控制模式下，学生向控制器30输入转矩数据，控制器30根据该转矩数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动偏心轮41转动，偏心轮41带动弹性组件42运动，使弹性组件42产生弹性力，从而阻碍电机本体20转动，从而改变电机本体20的运转转矩大小，学生通过观察弹性组件42的运动速度，可以直观地观测到电机本体20的运转转矩变化；在速度控制模式下，学生向控制器30输入速度数据，控制器30根据该速度数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动旋转显示屏51旋转，当电机本体20以平稳速度运转时，旋转显示屏51可稳定地显示出规则图案，以供学生进行观察；可见，上述伺服电机教学演示装置同时具备电机转矩控制演示功能和电机速度控制演示功能，学生可根据实际教学需要对不同的演示功能进行选择，有效达到一机多用的目的。

具体地，请结合图1所示，控制器30上设有数据接口31，学生可通过该数据接口31将上位机与控制器30电性连接，以通过上位机向控制器30输入转矩控制数据、速度控制数据以及其它控制数据。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，弹性组件42包括安装于支架10的安装座421，可活动地安装于安装座421的活动杆422，以及抵接于活动杆422与安装座421之间的弹性件423，活动杆422在偏心轮41的带动下在安装座421上做直线往复运动。在电机转矩控制模式下，学生向控制器30输入转矩数据，控制器30根据该转矩数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动偏心轮41转动，偏心轮41带动活动杆422做直线往复运动，当活动杆422挤压弹性件423时，弹性件423产生弹性力，从而阻碍电机本体20转动，从而改变电机本体20的运转转矩大小，学生通过观察弹性组件42的运动速度，可以直观地观测到电机本体20的运转转矩变化，达到学生学习了解伺服电机的转矩控制的目的。

具体地，弹性件423为弹簧。

具体地，请继续参阅图1和图2，转矩演示机构40还包括第一连杆43，第一连杆43的一端与偏心轮41可转动地连接且另一端与活动杆422可转动地连接。通过采用上述技术方案，电机本体20驱动偏心轮41转动时，通过第一连杆43带动活动杆422做直线往复运动。

具体地，转矩演示机构40还包括固定安装于支架10的导轨424，安装座421上设有紧固件425，并且，安装座421可滑动地安装于导轨424上，将安装座421沿导轨424的导向滑动至合适位置后，通过紧固件425将安装座421锁定在导轨424上，实现安装座421的位置调节。

具体地，请结合图1和图2所示，导轨424有两个，安装座的相对两侧均设有导槽4211，两导轨424与两导槽4211对应配合，实现安装座在两导轨424上进行滑动调节。

在本实施例中，请结合图1和图3所示，速度演示机构50还包括可转动地安装于支架10并且与电机本体20的动力输出端相连接的转轴52，一端用于与转轴52接合并且另一端用于连接旋转显示片的离合轴53，以及用于驱动离合轴53与转轴52接合或分离的离合组件54。当上述伺服电机教学演示机构工作在除电机速度控制模式外的其它控制模式时，可通过离合组件54驱动离合轴53与转轴52分离，避免增加电机本体20在除电机速度控制模式外的其它控制模式下的负载，提高上述伺服电机教学演示装置在除电机速度控制模式外的其它控制模式的控制精度。

具体地，请结合图1和图3所示，转轴52通过同步带57与电机本体的动力输出端相连接。

具体地，请继续参阅图1和图3，速度演示机构50还包括固定地安装于支架10的转座55和可活动地安装于转座55的离合座56，转轴52可转动地安装于转座55上，离合轴53可转动地安装于离合座56上。通过采用上述技术方案，有效提高速度演示机构50的工作稳定性。

具体地，请继续参阅图1和图3，离合组件54包固定安装于转座55上并且与转轴52平行设置的拉杆541，固定安装于离合座56上的导向座542，设有第一转动部5431和第二转动部5432的握柄543，以及可转动地连接于第一转动部5431和导向座542之间的第二连杆544，导向座542上开设有第一导向孔，拉杆541穿过第一导向孔后与第二转动部5432可转动地连接。当学生朝一方向拉动握柄543时，离合座56朝远离转座55方向移动，以使离合轴53与转轴52分离，当学生朝另一方向拉动握柄543时，离合座56朝靠近转座55方向移动，以使离合轴53与转轴52接合，从而实现离合轴53与转轴52的分离或接合操作，操作简单便捷，有效提高学生的学习效率。

具体地，请继续参阅图1和图3，转座55上固定地设有与转轴52平行设置的导杆551，离合座56上设有用于供导杆551穿过的第二导向孔561；或，离合座56上固定地设有与转轴52平行设置的导杆551，转座55上设有用于供导杆551穿过的第二导向孔561。通过采用上述技术方案，可更有效地提高速度演示机构50的工作稳定性。

在本实施例中，请结合图1所示，伺服电机教学演示装置还包括与控制器30电性连接的电位器90，电位器90上设有旋钮91和显示屏92，学生可通过转动旋钮91，向控制器30提供0v-24v的模拟电压信号，以完成各类控制操作，并通过显示屏92实时显示调节电压、脉冲数等参数，供学生直观地观察各项控制参数的实时变化，且操作方便，有效提高学生的学习效率。

在本实施例中，请结合图1所示，伺服电机教学演示装置还包括保护开关，保护开关与控制器30电性连接。当上述伺服电机教学演示装置出现短路故障时，保护开关能够及时对上述电池教学演示装置进行断电，有效防止安全事故发生。

在本实施例中，请结合图1所示，支架10上还设有握把11，用户可握住握把11以对伺服电机教学演示装置进行搬运，提高伺服电机教学演示装置使用便捷度。

在本实施例中，请结合图1所示，伺服电机教学演示装置还包括按键组，按键组至少包括急停按键、上电按键、使能按键等，方便用户对上述伺服电机教学演示装置进行快速控制操作。

实施例二

在本实施例中，请结合图4所示，伺服电机教学演示装置还包括定位演示机构60，定位演示机构60包括与电机本体20的动力输出端相连接的刻度转盘61和固定地安装于支架10上并且与控制器30电性连接的定位组件62，刻度转盘61的边缘设有多个定位口611，定位组件62用于与任一定位口611相配合。上述伺服电机教学演示装置还具有电机位置控制模式，在电机位置控制模式下，学生向控制器30输入位置数据，控制器30根据该位置数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动刻度转盘61转动，当到达设定转动位置时，控制器30控制电机本体20停止运转，同时控制定位组件62工作，若定位组件62能够与刻度转盘61上预定刻度相对应的定位口611相配合，则学生对电机位置控制操作无误，以此实现对电机本体20的位置控制操作。

具体地，偏心轮41和刻度转盘61均与电机本体20的动力输出端可拆卸地连接，当上述伺服电机教学演示装置工作在电机转矩控制模式时，将偏心轮41安装在电机本体20的动力输出端，当上述伺服电机教学演示装置工作在电机位置控制模式时，则将刻度转盘61安装在电机本体20的动力输出端，以避免上述伺服电机教学演示装置工作各控制模式时电机本体20的负载过大，进而对控制精度造成不良影响。

具体地，请继续参阅图4，定位组件62包括与控制器30电性连接的继电器621和与继电器621的活动端相连接的插销622，插销622用于插入任一定位口611内。当电机本体20驱动刻度转盘61转动至设定转动位置时，控制器30控制电机本体20停止运转，同时控制继电器621得电(失电)，使继电器621释放插销622，插销622插入任一定位口611内，若插销622插入的定位口611为刻度转盘61上预定刻度相对应的定位口611，则学生对电机位置控制操作无误，以此实现对电机本体20的位置控制操作。

实施例三

在本实施例中，请结合图5和图6所示，伺服电机教学演示装置还包括不规则盘70和柔性件80，不规则盘70和柔性件80中的一个与电机本体20的动力输出端可拆卸地连接。上述伺服电机教学演示装置还可通过将不规则盘70或柔性件80连接到电机本体20的动力输出端，以供学生对电机本体20在不同负载下进行负载惯性辨识和增益参数设置与调整操作，在此控制模式下，学生将不规则盘70或柔性件80连接到电机本体20的动力输出端后，在向控制器30输入不同的惯性辨识参数和增益参数，控制器30根据惯性辨识参数和增益参数控制电机本体20运转，学生通过观察电机本体20驱动不规则盘70或柔性件80转动的稳定性，以判断电机本体20驱动不同负载运转时，各惯性辨识参数和增益参数的设置是否合适，实现对学生进行教学的目的。

以上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。

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