[發明專利]基于伺服電動缸大負載高速度精密運動控制的試驗機

有效

• 申請號: 201710435856.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107421726B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 丁國清;馬晨曦
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M7/02
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭國中<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種基于伺服電動缸大負載高速度精密運動控制的試驗機，電動缸的一側由上至下分別設有電缸上極限保護位、電缸原位和電缸下極限保護位；導向桿為兩根，分別設置于電動缸的兩側；感應塊固定在一側的導向桿上；水箱放置在機架底座上；下夾具固定在水箱底部，用于夾持試件下端；上夾具固定在電動缸的活塞桿外端部；氣動缸設置于水箱的一側壁上；位移傳感器設置于電動缸的另一側；磁性塊固定在另一側的導向桿上；伺服電機帶動電動缸；控制器與伺服電機驅動連接。本發明對一個或多個試件進行在線檢測或者疲勞試驗，實現更好的靈活性和更高的效率。具有結構簡單、運動控制精密，適合高端材料、零部件和總成的性能測試和耐久性試驗等優點。

技術領域

本發明屬于軟硬結合機電試驗裝備技術領域，具體是，是一種用于測試汽車、船舶等零部件的基于伺服電動缸大負載高速度精密運動控制的試驗機，適用于簡諧波及其合成波、不同占空比的方波、三角波、路譜等精密運動控制的大負載長行程高速高頻激振驅動。

背景技術

以汽車裝備為例，隨著汽車需求的快速增長，對諸如減震器等的汽車零部件的供應商提出了更高的要求。減震器為汽車上的關鍵零部件，其壽命關乎汽車的整體質量。現有設備普遍采用電液伺服驅動工作的試驗機或采用上下獨立電機和偏心驅動的雙動試驗機，此兩種試驗機體積龐大、結構復雜、可靠性差、能耗很高。

現代機電一體化市場對產品的精度要求隨著工業自動化的快速發展越來越高，隨之對伺服系統的要求也越來越嚴格。伺服電機因其具有工作平穩，響應迅速，及過載能力等優點在自動化行業得到重視，其廣泛應用于噴繪機、寫真機、醫療儀器及設備及計算機外設及精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域。傳統的基于單片機的伺服系統受MCU計算速度及內部結構的限制，在面對越來越高要求伺服控制系統時遇到困難，FPGA為實現高要求的電機控制提供了新思路。但是，將兩者(伺服電機及FPGA技術)結合通常存在如下技術困難：

由于伺服電機的齒輪間隙誤差及大負載長行程高速高頻的條件下FPGA的時延誤差等，應用FPGA進行伺服電機控制，在高精度實現多種波形的運動上存在困難。

上述困難目前還無法解決。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種基于伺服電動缸大負載高速度精密運動控制的試驗機，該種試驗機采用伺服電動缸作為其動力源，解決了現有試驗機體積大、結構復雜、生產成本高和能耗高等技術缺陷，并且該試驗機控制器將FPGA應用于復雜運動例如疊加簡諧運動的產生，致力于將上下獨立驅動的雙動試驗機，簡化為一端單驅動，由電子合成的相對運動實現相同的運動和功能，大幅節省能耗。由于取消了下驅動，依附于試件外層的溫控水套、調溫水管和測溫傳感器不再運動，加強了系統的靈活性、操作的便利性和控溫的可靠性。

本發明通過以下技術解決實現的：

一種基于伺服電動缸大負載高速度精密運動控制的試驗機，其特征在于：包括控制器、伺服電機1、電動缸2、感應塊6、水箱9、下夾具10、氣動缸11、上夾具13、導向桿14、位移傳感器15和磁性塊16，其中：

所述電動缸2為一個或多個；

每一個電動缸2的一側均由上至下設置電缸上極限保護位3、電缸原位4和電缸下極限保護位17；

每一個電動缸2的另一側均設有位移傳感器15，用于獲得電動缸2活塞桿的實時位移，并發送至控制器；

每一個電動缸2的兩側均分別設有一根導向桿14；

每一個電動缸2的一側導向桿14上均固定有感應塊6，用于感應試件12運動行程范圍的上限位5和下限位7，并發送至控制器；

每一個電動缸2的另一側導向桿14上均固定有磁性塊16，用作位移傳感器15的敏感元件；

所述水箱9放置在電動缸2的下方，用于保證測試環境恒溫；