CN110824900A - 一种外接急停装置的自动切换电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉机器人的控制电路，尤其涉及一种外接急停装置的自动切换电路。本发明实现了当外接负载接入到自动切换电路中时，不需要人为操作切换来生效急停装置，电路自动生效急停装置，从而避免因忘记切换生效急停装置而导致急停装置失效的情况，保证外接急停的可靠性，提高系统的安全水平。当外接负载断开与电路的连接时，不需要人为操作切换急停装置的失效，可自动失效急停装置，从而降低系统的故障率，提高生产效率。把现有技术需要生效或失效急停装置的切换，以及断开或连接急停装置的两个操作步骤，化简为只需进行断开或连接外接负载这一个操作步骤。而生效或失效急停装置在断开或连接外接负载的步骤中自动实现，简化操作，从而降低操作门槛。

Description

一种外接急停装置的自动切换电路

【技术领域】

本发明涉机器人的控制电路，尤其涉及一种外接急停装置的自动切换电路。

【背景技术】

常规机器人控制系统，由于现场调试或组装，都需要外接控制装置。该控制装置一般都包含一个重要安全按钮——急停按钮。急停按钮一般是一组常闭开关，当急停按钮松开时，该常闭开关闭合，用于连接控制器的内部安全电路，为安全电路提供正常信号，当急停按钮按下时，该常闭开关断开，从而断开安全电路的信号，使得控制系统进入报警状态。

由于该急停按钮是在外接控制装置上，而该外接控制装置不是机器人控制系统的必要组成部分，因此该外接控制装置会因操作需要而经常与控制系统连接或断开。如果对外接急停没有适当处理，则当断开外接控制装置与机器人控制系统的连接时，安全电路相当于断开状态，此时会误导控制系统进入报警状态。

为解决上述问题，传统方法会在机器人控制系统上设置一个人为切换装置，当连接外部控制装置时，通过切换装置切换为生效外接急停模式，则外部控制装置的急停按钮生效，实现正常急停功能；当需要断开外接控制装置时，把切换装置切换为失效外接急停模式，则外部控制装置的急停按钮失效，从而在断开外部控制装置时，不会误触发控制系统报警而进入报警状态。

但上述方法并不能完全解决问题，因为人为切换装置，对于操作不熟悉的人员会容易出现因为忘记切换，而导致控制系统报警；更严重的是，在连接外部控制装置后，因忘记切换而使得外接急停仍处于失效状态，在出现危险时，外接急停因不能作用而形同虚设。

因此，为解决上述问题，本发明提出一种外接急停装置的自动切换电路。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题而提供一种外接急停装置的自动切换电路。该自动切换电路可通过判断外接负载是否连接到电路，进而自动生效或失效急停装置，实现稳定急停控制系统的目的。避免因忘记切换急停装置而产生的急停信号输入有误，导致急停控制系统报警的问题。

为实现上述目的，本发明的一种外接急停装置的自动切换电路，用以连接一急停控制系统和一可拆卸的外接急停装置，外接急停装置包括外接负载和急停装置，急停控制系统给自动切换电路及外接急停装置供电，包括

一电流检测装置，与所述外接负载串联，并检测自身和外接负载串联的通路是否有电流通过，并反馈有电流信号或无电流信号给

一急停控制器，急停控制器耦接急停装置，并与急停控制系统连接，当急停控制器接收到电流检测装置反馈的有电流信号时，生效急停装置对急停控制系统的控制；当急停控制器接收到电流检测装置反馈的无电流信号时，失效急停装置对急停控制系统的控制。

进一步的，所述的急停控制系统包括一供电电源和一急停执行输入端口，所述的供电电源与电流检测装置连接，供电电源为自动切换电路及外接负载供电，急停控制器连接在急停执行输入端口上。

进一步的，所述的电流检测装置包括一采样元件和一信号切换器，所述的采样元件与供电电源连接后与外接负载串联，所述的信号切换器与采样元件并联且耦接急停控制器，信号切换器反馈有电流信号或无电流信号给急停控制器。

进一步的，所述的急停控制器包括一信号接收控制装置和一关断装置，信号接收控制装置与信号切换器连接，信号切换器反馈有电流或无电流信号给信号接收控制装置，所述的信号接收控制装置控制关断装置的断开或者闭合，所述的关断装置与急停装置并联。

进一步的，急停执行输入端口包括第一端口和第二端口，当且仅当第一端口与供电电源的其中一极连通、第二端口与供电电源的另一极连通时，急停控制系统进入正常状态，否则急停控制系统进入报警状态。

进一步的，急停装置与关断装置并联在供电电源的其中一极与第一端口之间，第二端口与供电电源的另一极之间还设置有内部急停装置；

内部急停装置断开，急停控制系统进入报警状态；

内部急停装置闭合，当信号接收控制装置接收到信号切换器反馈的有电流信号时，信号接收控制装置控制关断装置断开，使第一端口仅通过急停装置与供电电源的其中一极连通，急停装置闭合，急停控制系统进入正常状态；急停装置断开，急停控制系统进入报警状态；

内部急停装置闭合，当信号接收控制装置接收到信号切换器反馈的无电流信号时，信号接收控制装置控制关断装置闭合，使第一端口通过关断装置与供电电源的其中一极连通，无论急停装置闭合或者断开，急停控制系统均进入正常状态。

进一步的，还包括连接器，所述的连接器包括负载连接器和急停装置连接器，外接负载通过负载连接器与电流检测装置连接，所述的急停装置连接器设置于急停装置两端。

本发明的贡献在于提供了一种外接急停装置的自动切换电路，与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、相比于现有技术，当外接负载接入到电路中时，不需要人为操作切换来生效急停装置，电路自动生效急停装置，从而避免因忘记切换生效急停装置而导致急停装置失效的情况，保证急停的可靠性，提高急停控制系统的安全水平。

2、相比于现有技术，当外接负载断开与电路的连接时，不需要人为操作切换急停装置的失效，可自动失效急停装置，转而由内部急停装置对急停进行控制，避免急停控制系统报警，从而降低急停控制系统的故障率，提高生产效率。

3、相比于现有技术，把现有技术需要生效或失效急停装置的切换，以及断开或连接急停装置的两个操作步骤，化简为只需进行断开或连接外接负载这一个操作步骤。而生效或失效急停装置在断开或连接外接负载的步骤中自动实现，进一步简化人为操作，从而降低操作门槛。

【附图说明】

图1为本发明自动切换电路的方块示意图。

图2为本发明自动切换电路的可能实施例。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

实施例1

如图1、2所示，本实施例包括一种外接急停装置的自动切换电路，用以连接一急停控制系统100和一可拆卸的外接急停装置200，外接急停装置200包括外接负载210和急停装置220，急停控制系统100给自动切换电路及外接急停装置200供电，包括

一电流检测装置300，与所述外接负载210串联，并检测自身和外接负载210串联的通路是否有电流通过，并反馈有电流信号或无电流信号给

一急停控制器400，急停控制器400耦接急停装置220，并与急停控制系统100连接，当急停控制器400接收到电流检测装置300反馈的有电流信号时，生效急停装置220对急停控制系统100的控制；当急停控制器400接收到电流检测装置300反馈的无电流信号时，失效急停装置220对急停控制系统100的控制。

由于外接急停装置200是可拆卸的与自动切换电路连接的，当外接急停装置200连接到电路中时，急停控制系统100供电给外接负载210，使得外接负载210与电流检测装置300串联的通路有电流通过，电流检测装置300反馈有电流信号给急停控制器400，急停控制器400生效急停装置220，使得急停装置220可直接对急停控制系统100进行控制。急停装置220断开，急停控制系统100进入报警状态；急停装置220闭合，急停控制系统100进入正常状态。

也就实现了这一目的，只要外接负载210接入到自动切换电路，就会自动生效急停装置220。一旦外接负载210断开与自动切换电路的连接，就会失效急停装置220。

实施例2

如图1、2所示，本实施例完善了急停控制系统100，急停控制系统100包括一供电电源110和一急停执行输入端口120，所述的供电电源110与电流检测装置300连接，供电电源110为自动切换电路及外接负载210供电，急停控制器400连接在急停执行输入端口120上。

当外接负载210接入到自动切换电路时，供电电源110给外接负载210和电流检测装置300串联的通路供电，使电流检测装置300可反馈有电流信号给急停控制器300。当外接负载210断开与自动切换电路的连接时，外接负载210和电流检测装置300串联的通路无法形成电流，使电流检测装置300反馈无电流信号给急停控制器300。急停执行输入端口120的设置可实现急停装置210与急停控制系统100之间的连通，从而实现生效或者失效急停装置210对急停控制系统100的控制。

实施例3

如图1、2所示，本实施例完善了电流检测装置300所述的电流检测装置300包括一采样元件310和一信号切换器320，所述的采样元件310与供电电源110连接后与外接负载210串联，所述的信号切换器320与采样元件310并联且耦接急停控制器400，信号切换器320反馈有电流信号或无电流信号给急停控制器400。

由于采样元件310与外接负载210是串联的，所以电流检测装置300检测的电流实际上是检测流经采样元件310和外接负载210串联通路的电流，当有电流流经采样元件310和外接负载210时，信号切换器320即反馈有电流信号给急停控制器400；当无电流流经采样元件310和外接负载210时，信号切换器320即反馈无电流信号给急停控制器400。

本实施例中，信号切换器320可以为一三极管Q1，三极管Q1的集电极C与急停控制器400连接，三极管Q1的基极B和发射极E与采样元件310两端并联，当有电流流经采样元件310时，会在采样元件310两端产生一个电压差，该电压差使得三极管Q1的集电极C与发射极E导通，从而通过集电极C反馈有电流信号给急停控制器400。当无电流流经采样元件310时，采样元件310两端无法产生电压差，三极管Q1的集电极C和发射极E无法导通，从而通过集电极C反馈无电流信号给急停控制器400，实现电流检测装置300检测电流和反馈信号的功能。

在实际电路中还可以在三极管Q1的基极B串联一电阻R1，达到限流作用，避免信号切换器320受影响。利用三极管Q1作为本发明的信号切换器320只是本发明的其中一个实施方案，本领域技术人员可联想到的类似功能的电气元件和电路也属于本发明保护的范围。

实施例4

如图1、2所示，本实施例完善了急停控制器400的结构，所述的急停控制器400包括一信号接收控制装置410和一关断装置420，信号接收控制装置410与信号切换器320连接，信号切换器320反馈有电流或无电流信号给信号接收控制装置410，所述的信号接收控制装置410控制关断装置420的断开或者闭合，所述的关断装置420与急停装置220并联。

当外接负载210连接到自动切换电路时，电流检测装置300的信号切换器320反馈有电流信号给信号接收控制装置410，信号接收控制装置410控制关断装置420断开，而关断装置420是与急停装置220并联的，一旦关断装置420断开，急停执行输入端口120与电源之间的连接就得依靠急停装置220来连通。这时急停装置220闭合就可使得急停控制系统100进入正常状态，急停装置220断开，即可使得急停控制系统100进入报警状态。

实施例5

如图1、2所示，本实施例中，急停执行输入端口120包括第一端口121和第二端口122，当且仅当第一端口121与供电电源110的其中一极连通、第二端口122与供电电源110的另一极连通时，急停控制系统100进入正常状态，否则急停控制系统100进入报警状态。这是公知常识，不再详细阐述。急停装置220与关断装置420并联在供电电源110的其中一极与第一端口121之间，第二端口122与供电电源110的另一极之间还设置有内部急停装置500；内部急停装置500和急停装置220均可为常用开关。

内部急停装置500断开，急停控制系统100进入报警状态；

内部急停装置500闭合，当信号接收控制装置410接收到信号切换器320反馈的有电流信号时，信号接收控制装410置控制关断装置420断开，使第一端口121仅通过急停装置220与供电电源110的其中一极连通，急停装置220闭合，急停控制系统100进入正常状态；急停装置220断开，急停控制系统100进入报警状态；

内部急停装置500闭合，当信号接收控制装置410接收到信号切换器320反馈的无电流信号时，信号接收控制装置410控制关断装置420闭合，使第一端口121通过关断装置220与供电电源110的其中一极连通，无论急停装置220闭合或者断开，急停控制系统100均进入正常状态。

从以上可得如下逻辑，内部急停装置500断开，则不论急停装置220闭合或者断开，急停控制系统100均进入报警状态；

内部急停装置500闭合，且外接负载210接入到自动切换电路，则由急停装置220控制急停控制系统100。如果这时急停装置220闭合，急停控制系统100进入正常状态；如果这时急停装置220断开，急停控制系统100进入报警状态。

内部急停装置500闭合，且外接负载210断开与自动切换电路的连接，则无论急停装置220闭合或者断开，均无法实现对急停控制系统100的控制。也就是说一旦外接负载210断开连接，电路自动失效急停装置220对控制系统的控制。

本实施例中，急停控制器400可以为一继电器，继电器内的线圈充当信号接收控制装置410，继电器内的常闭开关充当关断装置420，结合实施例3，可实现如下功能：

为方便说明，本实施例将第一端口121与供电电源110的正极通过急停装置220和继电器的常闭开关并联后连通，将第二端口122通过内部急停装置500与供电电源110的负极连通。当然在实际操作中，供电电源110的正极和负极位置可互换。

当内部急停装置500断开，急停控制系统100始终处于报警状态。

当内部急停装置500闭合，且外接负载210接入到自动切换电路中，使采样元件310两端产生电压差，该电压差使得三极管Q1的集电极C和发射极E导通，从而使得供电电源110正极、继电器线圈、集电极C、发射极E、供电电源110负极之间构成电流回路形成电流I，电流I使得继电器导通，继电器导通之后控制继电器的常闭开关断开，第一端口121与供电电源110正极之间则只由急停装置220进行控制，急停装置220闭合，急停控制系统100进入正常状态；急停装置220断开，急停控制系统100进入报警状态。也就是说，自动切换电路会自动判断外接负载210是否接入，一旦接入，则生效急停装置220对急停控制系统100的控制。

当内部急停装置500闭合，且外接负载210断开与自动切换电路的连接，采样元件310两端无法产生电压差，三极管Q1无法实现集电极C和发射极E的导通，使得供电电源110正极、继电器线圈、集电极C、发射极E、供电电源110负极之间构成电流回路断开，电流I消失。这时继电器线圈控制继电器的常闭开关闭合，那么第一端口121与供电电源110正极之间则由继电器常闭开关420始终连通，不论急停装置220闭合或者断开，都会使急停装置220无法对急停控制系统100进行控制。也就是说，自动切换电路会自动判断外接负载210是否接入，一旦断开，则自动失效急停装置220对急停控制系统100的控制。

利用继电器作为本实施例的急停控制器400也只是本发明的其中一个实施方案，本领域技术人员可联想到的类似功能的电气元件和电路也属于本发明保护的范围。

通过上述元件连接，其实现的功能逻辑为：

1、急停控制系统100的第一端口121和第二端口122，通过与供电电源110连接，实现急停控制系统100正常与报警状态的切换。当第一端口121接通供电电源110正极，且第二端口122接通供电电源110负极时，急停控制系统100进入正常状态；当第一端口121断开与供电电源110正极和/或第二端口122断开与供电电源110负极时，急停控制系统100进入报警状态。

2、当内部急停装置500断开，第二端口122失电，急停控制系统进入报警状态；当继电器常闭开关与急停装置220同时断开，第一端口121失电，急停控制系统100进入报警状态；否则急停控制系统100进入正常状态。而事实上，继电器常闭开关用于实现对急停装置220的生效和失效控制，当继电器常闭开关闭合时，无论急停装置220是否闭合，第一端口121始终得电；当继电器常闭开关断开时，急停装置220的闭合与断开，将控制第一端口121的得电与失电。

3、当外接负载210连接自动切换电路时，在供电电源110正极、外接负载210、采样元件310、供电电源负极110之间构成电流回路而形成电流。当电流通过采样元件310时，使得采样元件310上形成一个电压差，使得三极管Q1的基极B和发射极E产生电流，从而实现三极管Q1的集电极C与发射极E导通，进而使得供电电源110正极、继电器线圈、集电极C、发射极E和供电电源110负极之间构成电流回路形成电流I，电流I使得继电器的线圈导通，进而触发机继电器的常闭开关断开。此时，第一端口121的得电与失电只由急停装置220控制。当急停装置220常闭时，第一端口121得电；当急停装置220断开时，第一端口121失电。

4、当外接负载210断开与自动切换电路的时，在供电电源110正极、外接负载210、采样元件310、供电电源110负极之间的电流回路断开，电流I消失，加载在采样元件310上的电压差为0，三极管Q1截止，继电器的线圈没有电流通过，继电器的常闭开关恢复为常闭状态，从而实现第一端口121与供电电源110正极通过继电器的的常闭开关连接。

5、通过以上逻辑，当外接负载210接入到自动切换电路时，继电器的常闭开关断开，急停装置220可控制第一端口121否通电；当外接负载210断开与自动切换电路的连接时，继电器的常闭开关恢复闭合，始终为第一端口121供电，使得急停控制系统100的不受外接负载210断开的影响。

实施例6

如图1、2所示，还包括连接器600，所述的连接器600包括负载连接器和急停装置连接器，外接负载210通过负载连接器与电流检测装置300连接，所述的急停装置连接器设置于急停装置220两端。本实施例中负载连接器为VP和VN，急停装置连接器为SB1和SB2，VP设置于供电电源110正极与外接负载210之间，VN设置于外接负载210与采样元件310之间。SB1设置在信号接收控制装置410和急停装置220之间，SB2设置在急停装置220和第一端口121之间。连接器600的设置可方便的实现外接负载210和急停装置220接入到自动切换电路中。当外接负载210连接自动切换电路时，在供电电源110正极、VP、外接负载210、VN、采样元件310、供电电源负极110之间构成电流回路而形成电流。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于，用以连接一急停控制系统和一可拆卸的外接急停装置，外接急停装置包括外接负载和急停装置，急停控制系统给自动切换电路及外接急停装置供电，包括

一电流检测装置，与所述外接负载串联，并检测自身和外接负载串联的通路是否有电流通过，并反馈有电流信号或无电流信号给

一急停控制器，急停控制器耦接急停装置，并与急停控制系统连接，当急停控制器接收到电流检测装置反馈的有电流信号时，生效急停装置对急停控制系统的控制；当急停控制器接收到电流检测装置反馈的无电流信号时，失效急停装置对急停控制系统的控制。

2.如权利要求1所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：所述的急停控制系统包括一供电电源和一急停执行输入端口，所述的供电电源与电流检测装置连接，供电电源为自动切换电路及外接负载供电，急停控制器连接在急停执行输入端口上。

3.如权利要求2所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：所述的电流检测装置包括一采样元件和一信号切换器，所述的采样元件与供电电源连接后与外接负载串联，所述的信号切换器与采样元件并联且耦接急停控制器，信号切换器反馈有电流信号或无电流信号给急停控制器。

4.如权利要求3所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：所述的急停控制器包括一信号接收控制装置和一关断装置，信号接收控制装置与信号切换器连接，信号切换器反馈有电流或无电流信号给信号接收控制装置，所述的信号接收控制装置控制关断装置的断开或者闭合，所述的关断装置与急停装置并联。

5.如权利要求4所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：急停执行输入端口包括第一端口和第二端口，当且仅当第一端口与供电电源的其中一极连通、第二端口与供电电源的另一极连通时，急停控制系统进入正常状态，否则急停控制系统进入报警状态。

6.如权利要求5所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：

急停装置与关断装置并联在供电电源的其中一极与第一端口之间，第二端口与供电电源的另一极之间还设置有内部急停装置；

内部急停装置断开，急停控制系统进入报警状态；

内部急停装置闭合，当信号接收控制装置接收到信号切换器反馈的有电流信号时，信号接收控制装置控制关断装置断开，使第一端口仅通过急停装置与供电电源的其中一极连通，急停装置闭合，急停控制系统进入正常状态；急停装置断开，急停控制系统进入报警状态；

内部急停装置闭合，当信号接收控制装置接收到信号切换器反馈的无电流信号时，信号接收控制装置控制关断装置闭合，使第一端口通过关断装置与供电电源的其中一极连通，无论急停装置闭合或者断开，急停控制系统均进入正常状态。

7.如权利要求6所述的一种外接急停装置的自动切换电路，其特征在于：还包括连接器，所述的连接器包括负载连接器和急停装置连接器，外接负载通过负载连接器与电流检测装置连接，所述的急停装置连接器设置于急停装置两端。

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