一台可以拆开、剖切和点选的伺服关节试验台。空心转子直接驱动滚柱螺母,中空丝杠作为推杆伸出,经连杆推动输出臂。右侧的滑块改变目标角、负载、速度与刚度;画面里的电流、编码器信号、丝杠转速和输出扭矩全部由同一个模型实时计算。
壳体让出一整面,滚柱螺母、六根滚柱和中空丝杠直接暴露在剖切窗口中。所有零件仍是实体,不是透视线框。
点“拆解”把壳体、电机、丝杠组、推杆、连杆、输出关节与驱动器沿真实方向分开,再点一次按相反顺序装回。
选中滚柱螺母、丝杠或输出臂,点“单独展示”,画面会自动收拢到该组件并放大;返回按钮恢复总览。
驱动器把 48 V 直流逆变成三相交流,定子 12 槽产生旋转磁场,拉动 8 极永磁转子。转子是空心的,编码器环直接贴在转子上,19 位位置反馈回到驱动器,形成位置闭环。
螺母与转子顶端法兰固连,六根行星滚柱在螺母和丝杠之间同时接触。螺母转一圈,滚柱既公转又自转,丝杠按 12 mm 导程前进。反向式结构让螺母在转子内旋转,中空丝杠只平移,所以推杆本身就是丝杠。
丝杠顶部的偏置杆端经销轴拉动 100 mm 连杆,连杆再推动 55 mm 曲柄。曲柄与 108 mm 输出臂同轴,输出臂端部是六孔工具法兰。制动鼓上的钢带提供可调负载,机械扭矩表显示阻力矩。
常规行星滚柱丝杠让丝杠旋转、螺母直线运动;这台关节反了过来:螺母在空心转子内旋转,丝杠只做直线运动。好处是电机、螺母和推杆可以同轴叠在一起,丝杠中空还能走线;推杆直接顶到连杆,不需要额外的导向杆。
代价是螺母必须由转子通过法兰驱动,而且轴向推力要经过两套角接触轴承。剖切窗口正对这组滚柱:六根滚柱沿圆周均布,两端齿轮与同步齿圈啮合,保证纯滚动。画面里螺母、保持架和滚柱的转速比来自真实的无滑动关系,不是随手转的。