[发明专利]基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机

说明书

本发明公开了一种基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，电动缸的一侧由上至下分别设有电缸上极限保护位、电缸原位和电缸下极限保护位；导向杆为两根，分别设置于电动缸的两侧；感应块固定在一侧的导向杆上；水箱放置在机架底座上；下夹具固定在水箱底部，用于夹持试件下端；上夹具固定在电动缸的活塞杆外端部；气动缸设置于水箱的一侧壁上；位移传感器设置于电动缸的另一侧；磁性块固定在另一侧的导向杆上；伺服电机带动电动缸；控制器与伺服电机驱动连接。本发明对一个或多个试件进行在线检测或者疲劳试验，实现更好的灵活性和更高的效率。具有结构简单、运动控制精密，适合高端材料、零部件和总成的性能测试和耐久性试验等优点。

技术领域

本发明属于软硬结合机电试验装备技术领域，具体是，是一种用于测试汽车、船舶等零部件的基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，适用于简谐波及其合成波、不同占空比的方波、三角波、路谱等精密运动控制的大负载长行程高速高频激振驱动。

背景技术

以汽车装备为例，随着汽车需求的快速增长，对诸如减震器等的汽车零部件的供应商提出了更高的要求。减震器为汽车上的关键零部件，其寿命关乎汽车的整体质量。现有设备普遍采用电液伺服驱动工作的试验机或采用上下独立电机和偏心驱动的双动试验机，此两种试验机体积庞大、结构复杂、可靠性差、能耗很高。

现代机电一体化市场对产品的精度要求随着工业自动化的快速发展越来越高，随之对伺服系统的要求也越来越严格。伺服电机因其具有工作平稳，响应迅速，及过载能力等优点在自动化行业得到重视，其广泛应用于喷绘机、写真机、医疗仪器及设备及计算机外设及精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。传统的基于单片机的伺服系统受MCU计算速度及内部结构的限制，在面对越来越高要求伺服控制系统时遇到困难，FPGA为实现高要求的电机控制提供了新思路。但是，将两者(伺服电机及FPGA技术)结合通常存在如下技术困难：

由于伺服电机的齿轮间隙误差及大负载长行程高速高频的条件下FPGA的时延误差等，应用FPGA进行伺服电机控制，在高精度实现多种波形的运动上存在困难。

上述困难目前还无法解决。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，该种试验机采用伺服电动缸作为其动力源，解决了现有试验机体积大、结构复杂、生产成本高和能耗高等技术缺陷，并且该试验机控制器将FPGA应用于复杂运动例如叠加简谐运动的产生，致力于将上下独立驱动的双动试验机，简化为一端单驱动，由电子合成的相对运动实现相同的运动和功能，大幅节省能耗。由于取消了下驱动，依附于试件外层的温控水套、调温水管和测温传感器不再运动，加强了系统的灵活性、操作的便利性和控温的可靠性。

本发明通过以下技术解决实现的：

一种基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，其特征在于：包括控制器、伺服电机1、电动缸2、感应块6、水箱9、下夹具10、气动缸11、上夹具13、导向杆14、位移传感器15和磁性块16，其中：

所述电动缸2为一个或多个；

每一个电动缸2的一侧均由上至下设置电缸上极限保护位3、电缸原位4和电缸下极限保护位17；

每一个电动缸2的另一侧均设有位移传感器15，用于获得电动缸2活塞杆的实时位移，并发送至控制器；

每一个电动缸2的两侧均分别设有一根导向杆14；

每一个电动缸2的一侧导向杆14上均固定有感应块6，用于感应试件12运动行程范围的上限位5和下限位7，并发送至控制器；

每一个电动缸2的另一侧导向杆14上均固定有磁性块16，用作位移传感器15的敏感元件；

所述水箱9放置在电动缸2的下方，用于保证测试环境恒温；