CN112958861A - 一种电火花线切割变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电火花线切割变频器，其特征在于，该电火花线切割变频器，包括：变频器主体部分：用于控制丝筒电机的转动速度；变频器主体部分，包括：操作面板，用于通过按键操作，将改变丝筒电机转速的数据输出给主控板；主控板，用于接收数据，并根据数据来调节电源驱动板的输出电压；电源驱动板，用于输出电压控制丝筒电机转动；操作面板双向连接主控板的第一端，主控板的第二端双向连接高频器的第一端，主控板的第三端双向连接其他机械硬件的第一端，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案集合电气保护电路于一身，保证了变频器在使用时的安全，又能高效控制丝筒电机，使得保丝筒的控制灵活度高，同时极大地节省生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及变频器领域，具体是一种电火花线切割变频器。
背景技术
近几年来国内线切割机床制造行业开始探索提高线切割机床加工精度的新技术和新工艺。先后出现了快走丝多次切割、中走丝多档速多次切割、慢走丝多次切割、进三退二往复式运丝等新的工艺和技术。新的技术和工艺的实现对运丝电动机的控制提出了许多新的要求。如速度可调节、多档速运行、进三退二、电机频繁换向、电机快速制动等要求。
第一种方式：使用通用型变频器，线切割机床在使用通用型变频器外加额外的控制电路来实现高频通断控制左右传感器信号的转换和其他功能需求。
第二种方式：使用线切割专用变频器通过内部电路直接接入即可实现所有控制，安装使用更为简单方便，仅通过多功能端子便能控制丝筒电机运转。
第一种控制方式，因为采用市面常见的通用变频器进行控制。往往涉及非常复杂的参数更改，和配套的控制电路设计。更为复杂的电气设计，使得成本高昂。
而更为方便简洁的第二种控制方式，却因为目前的技术不够成熟。导致调试不方便，高速时快速切换达不到很好的效果，容易出现过流、过压等意外故障。对丝筒的控制灵活度也不高，而且需要添加额外的保护电路防止电气设备的损坏，对设备的使用环境要求过于苛刻，无形中大大增大了生产成本，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电火花线切割变频器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电火花线切割变频器，包括：
变频器主体部分：用于控制丝筒电机的转动速度；
变频器主体部分，包括：
操作面板，用于通过按键操作，将改变丝筒电机转速的数据输出给主控板；
主控板，用于接收数据，并根据数据来调节电源驱动板的输出电压；
电源驱动板，用于输出电压控制丝筒电机转动；
操作面板双向连接主控板的第一端，主控板的第二端双向连接高频器的第一端，主控板的第三端双向连接其他机械硬件的第一端，主控板的第四端连接电压驱动板的第一端，电压驱动板的第二端连接丝筒电机的第一端，丝筒电机的第二端连接其他机械硬件的第二端，其他机械硬件的第三端连接高频器的第二端。
作为本发明再进一步的方案：主控板包括主控板控制电路。接收和处理各个电路信息。
作为本发明再进一步的方案：主控板包括光耦隔绝电路，光耦隔绝电路的RUN_OFF端口连接主控板控制电路的32号端口，光耦隔绝电路的RUN_ON端口连接主控板控制电路的31号端口，光耦隔绝电路的SP1端口连接主控板控制电路的30号端口，光耦隔绝电路的SP0端口连接主控板控制电路的29号端口，光耦隔绝电路的SP2端口连接主控板控制电路的28号端口，光耦隔绝电路的RIGHT端口连接主控板控制电路的27号端口，光耦隔绝电路的OVER端口连接主控板控制电路的25号端口，光耦隔绝电路的WATER_ON端口连接主控板控制电路的22号端口，光耦隔绝电路的WATER_OFF端口连接主控板控制电路的21号端口，光耦隔绝电路的END端口连接主控板控制电路的2号端口，光耦隔绝电路的DEBUG端口连接主控板控制电路的9号端口，光耦隔绝电路的REVERSING端口连接主控板控制电路的11号端口。输入的信号都由光耦隔绝开来，这种电路相较于其他通过降压来实现的信号输入要更加稳定可靠。
作为本发明再进一步的方案：主控板包括高频器开关控制电路、断丝保护电路、转换电路，高频器开关控制电路的HIGH_F端口连接主控板控制电路的3号端口，断丝保护电路的BROKEN端口连接主控板控制电路的15号端口。转换电路的TX端口、RX端口分别连接主控板控制电路的7号端口、8号端口。高频器开关控制电路控制高频器的开关，断丝保护电路保护用电设备和元器件的安全，避免生产事故的发生，转换电路用于操作面板与主控板控制电路进行数据交换的转换电路。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括保护电路，保护电路的RELAY端口连接主控板控制电路的10号端口，保护电路包括水泥电阻PR1。通过一个水泥电阻PR1接入干路来起到限流承受负载的作用。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括掉电信号监测电路，掉电信号监测电路的POWER_OFF端口连接主控板控制电路的16号端口。监测外界施加给专用变频器的220V交流电有没有断开。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括电压测量电路，电压测量电路的VP端口连接主控板控制电路的13号端口。将310V的电压最终降低到5V以内传送给主控板，主控板根据接收的电压判断欠压高压等异常情况，及时有效的将电压异常状况反馈出去。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括驱动电路，驱动电路连接丝筒电机，驱动电路的IN_WL端口连接主控板控制电路的23号端口、17号端口，驱动电路的IN_VL端口连接主控板控制电路的24号端口、18号端口，驱动电路的IN_UL端口连接主控板控制电路的19号端口、20号端口。输出稳定可靠的变频交流电驱动控制外接的丝筒电机，使其能够按照所需的转速扭矩运转。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括电流监测电路，电流监测电路的V_FO端口连接电阻R68，电阻R68的另一端连接主控板控制电路的12号端口。用于监测电路的电流大小，并反馈给主控板控制电路。
作为本发明再进一步的方案：电源驱动板包括水泵控制电路，水泵控制电路的WAKER_PUMP_A端口、WAKER_PUMP_B端口连接水泵，水泵控制电路的WAKER_PUMP端口连接主控板控制电路的14号端口。WAKER_PUMP_A、WAKER_PUMP_B两端口将直接作为水泵的开关驱动水泵运作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案集合电气保护电路于一身，保证了变频器在使用时的安全，又能高效控制丝筒电机，使得保丝筒的控制灵活度高，同时极大地节省生产成本。
附图说明
图1为一种电火花线切割变频器的原理图。
图2为主控板的控制电路电路图。
图3为主控板的光耦隔绝电路电路图。
图4为主控板的高频器开关控制电路电路图。
图5为主控板的断丝保护电路电路图。
图6为主控板的转换电路电路图。
图7为主控板总体电路图。
图8为电源驱动板的保护电路电路图。
图9为电源驱动板的掉电信号监测电路电路图。
图10为电源驱动板的电压测量电路电路图。
图11为电源驱动板的驱动电路电路图。
图12为电源驱动板的电流监测电路电路图。
图13为电源驱动板的水泵控制电路电路图。
图14为电源驱动板的总体电路图。
图15为操作面板总体电路图。
图16为常见错误示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1、图7、图14、图15，一种电火花线切割变频器，包括：
变频器主体部分：用于控制丝筒电机的转动速度；
变频器主体部分，包括：
操作面板，用于通过按键操作，将改变丝筒电机转速的数据输出给主控板；
主控板，用于接收数据，并根据数据来调节电源驱动板的输出电压；
电源驱动板，用于输出电压控制丝筒电机转动；
操作面板双向连接主控板的第一端，主控板的第二端双向连接高频器的第一端，主控板的第三端双向连接其他机械硬件的第一端，主控板的第四端连接电压驱动板的第一端，电压驱动板的第二端连接丝筒电机的第一端，丝筒电机的第二端连接其他机械硬件的第二端，其他机械硬件的第三端连接高频器的第二端。
在本实施例中，请参阅图2，主控板包括主控板控制电路。接收和处理各个电路信息。
在本实施例中，请参阅图3，主控板包括光耦隔绝电路，光耦隔绝电路的RUN_OFF端口连接主控板控制电路的32号端口，光耦隔绝电路的RUN_ON端口连接主控板控制电路的31号端口，光耦隔绝电路的SP1端口连接主控板控制电路的30号端口，光耦隔绝电路的SP0端口连接主控板控制电路的29号端口，光耦隔绝电路的SP2端口连接主控板控制电路的28号端口，光耦隔绝电路的RIGHT端口连接主控板控制电路的27号端口，光耦隔绝电路的OVER端口连接主控板控制电路的25号端口，光耦隔绝电路的WATER_ON端口连接主控板控制电路的22号端口，光耦隔绝电路的WATER_OFF端口连接主控板控制电路的21号端口，光耦隔绝电路的END端口连接主控板控制电路的2号端口，光耦隔绝电路的DEBUG端口连接主控板控制电路的9号端口，光耦隔绝电路的REVERSING端口连接主控板控制电路的11号端口。绝大多数从电源驱动板或外界传来的信号都由光耦隔绝开来，这种电路相较于其他通过降压来实现的信号输入要更加稳定可靠一些，当外界出现强流冲击时，光耦能有效保护主控板控制电路芯片不受损害，更变频器主体加适应多变的恶劣工作环境。在本实施例中，请参阅图4-6，主控板包括高频器开关控制电路、断丝保护电路、转换电路，高频器开关控制电路的HIGH_F端口连接主控板控制电路的3号端口，断丝保护电路的BROKEN端口连接主控板控制电路的15号端口。转换电路的TX端口、RX端口分别连接主控板控制电路的7号端口、8号端口。
高频器开关控制电路控制高频器的开关，高频器是更为精确稳定的用电设备，不需要像水泵那样需要额外的铺铜接地等处理，即便放在主控板的电路中也不会对主控板造成有害的电流冲击，因此出于板框大小的考量，将这部分电路放置在主控板上。
断丝保护电路针对钼丝断裂时造成的短时碰触短路所额外添加的优化电路，该部分电路相较于其他专用变频器的优势在于，钼丝的正负两极并未直接与监测位点直接相连，而是以以光耦隔绝。且这个电路左侧与钼丝相连的部分即使在出现强流冲击的情况，也能在最大程度上将这部分电流导入主电源，从而有效的保护用电设备和元器件的安全，避免生产事故的发生。
转换电路用于远程芯片与操作面板与主控板控制电路进行数据交换，远程传输信息，由于有光耦三极管的加持，这样的通讯线路往往可以支持相当远距离的通讯控制。而当一方出现乱流冲击等问题时，另一方的芯片也不会因此而损坏。
在本实施例中，请参阅图8，电源驱动板包括保护电路，保护电路的RELAY端口连接主控板控制电路的10号端口，保护电路包括水泥电阻PR1。通过一个水泥电阻PR1接入干路来起到限流承受负载的作用。当专用变频器上电或者出现错误时，下方由主控板信号控制的继电器将会处于断开状态，直接将水泥电阻接在大电容与桥堆之间，较高的电流将直接被水泥电阻限制，超过水泥电阻最大负载的电流也最多烧毁水泥电阻，从而有效保护专用变频器内部其他电子元件。而当电路正常工作时，下方由主控板信号控制的继电器则会打开，将水泥电阻短路，从而节省水泥电阻带来的额外功耗。
在本实施例中，请参阅图9，电源驱动板包括掉电信号监测电路，掉电信号监测电路的POWER_OFF端口连接主控板控制电路的16号端口。通过与桥堆前方输入的交流电源并联的电源电路，也就是220L与220N那边传递的电源信号，通过部分限流电路后与光耦U3(型号LTV814)相连，转换电源通断信号。当外界施加给专用变频器的220V交流电消失，则光耦U3另一端的主控板芯片信号口将被R17这个上拉电阻拉高，这时主控板软件逻辑将判断电路掉电并传递掉电错误信号。而当220V交流电正常接入时，芯片引脚将被导通至三极管的GND脚位，而软件逻辑则判断此时电源正常接入。
在本实施例中，请参阅图10，电源驱动板包括电压测量电路，电压测量电路的VP端口连接主控板控制电路的13号端口。直接测量的是通过部分处理之后的大电容电压。通过RV1、RV2、RV3与RV4四个大阻值的电阻分压，原本大约310V左右的大电容电压被削减到芯片工作电压以内，且因为电阻阻值较大，这样的功率完全在电阻以及芯片的承受范围之内。而芯片的采样口则通过这个位置所测得的AD值通过运算方程大致估算出当前主干路上的电压情况，用作判断欠压高压等异常情况的依据，及时有效的将电压异常状况反馈出去。
在本实施例中，请参阅图11，电源驱动板包括驱动电路，驱动电路连接丝筒电机，驱动电路的IN_WL端口连接主控板控制电路的23号端口、17号端口，驱动电路的IN_VL端口连接主控板控制电路的24号端口、18号端口，驱动电路的IN_UL端口连接主控板控制电路的19号端口、20号端口。输出稳定可靠的变频交流电驱动控制外接的丝筒电机，使其能够按照所需的转速扭矩运转。
在本实施例中，请参阅图12，电源驱动板包括电流监测电路，电流监测电路的V_FO端口连接电阻R68，电阻R68的另一端连接主控板控制电路的12号端口。用于监测电路的电流大小，并反馈给主控板控制电路。
在本实施例中，请参阅图13，电源驱动板包括水泵控制电路，水泵控制电路的WAKER_PUMP_A端口、WAKER_PUMP_B端口连接水泵，水泵控制电路的WAKER_PUMP端口连接主控板控制电路的14号端口。WAKER_PUMP_A、WAKER_PUMP_B两端口将直接作为水泵的开关驱动水泵运作。是一个典型的继电器驱动电路。当主控板控制电路信号脚拉高时，继电器被打开，水泵正常运作，反之亦然。
请参阅图15，操作面板是现在市面上非常常见的数码管显示面板，其功能大多与专用变频器相辅相成。用于显示专用变频器中的数据、错误，以及参数修改，是非常普遍的人机交互手段。
本发明的工作原理是：通过操作面板来发出信息给主控板控制电路，主控板控制电路根据接收的信息来控制高频器开关电路来决定高频器的工作起止，控制驱动电路来驱动丝筒电机工作起止，控制水泵控制电路工作起止，电流监测电路监测电流是否过大，过大时保护电路保护电路安全，掉电监测电路监测220V交流电是否消失，电压测量电路将310V电压消减为5V以内输出给主控板控制电路，根据电输入的5V以内电压来判断电路实际电压，光耦隔绝电路减少信息传递过程中的环境影响，断丝保护电路在钼丝断裂时保护电路的安全，防止意外产生，转换电路用于远程芯片与操作面板与主控板控制电路进行数据交换，远程传输信息。
实施例2，在实施例1的基础上，图16为常见错误示意图，将常见的9种错误进行整合，在出现问题时出现相关的代码反馈在操作面板的显示屏上，这种整合在内部电路的保护可以更加直观有效的将错误信息传达给设备使用者。且在运行的整个过程中实时监控在发现错误苗头时及时中断设备运行，保障电气设备以及使用人员的安全，最大程度的设备损坏造成的额外成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种电火花线切割变频器，其特征在于：
该电火花线切割变频器，包括：
变频器主体部分：用于控制丝筒电机的转动速度；
变频器主体部分，包括：
操作面板，用于通过按键操作，将改变丝筒电机转速的数据输出给主控板；
主控板，用于接收数据，并根据数据来调节电源驱动板的输出电压；
电源驱动板，用于输出电压控制丝筒电机转动；
操作面板双向连接主控板的第一端，主控板的第二端双向连接高频器的第一端，主控板的第三端双向连接其他机械硬件的第一端，主控板的第四端连接电压驱动板的第一端，电压驱动板的第二端连接丝筒电机的第一端，丝筒电机的第二端连接其他机械硬件的第二端，其他机械硬件的第三端连接高频器的第二端。
2.根据权利要求1所述的电火花线切割变频器，其特征在于，主控板包括主控板控制电路。
3.根据权利要求2所述的电火花线切割变频器，其特征在于，主控板包括光耦隔绝电路，光耦隔绝电路的RUN_OFF端口连接主控板控制电路的32号端口，光耦隔绝电路的RUN_ON端口连接主控板控制电路的31号端口，光耦隔绝电路的SP1端口连接主控板控制电路的30号端口，光耦隔绝电路的SP0端口连接主控板控制电路的29号端口，光耦隔绝电路的SP2端口连接主控板控制电路的28号端口，光耦隔绝电路的RIGHT端口连接主控板控制电路的27号端口，光耦隔绝电路的OVER端口连接主控板控制电路的25号端口，光耦隔绝电路的WATER_ON端口连接主控板控制电路的22号端口，光耦隔绝电路的WATER_OFF端口连接主控板控制电路的21号端口，光耦隔绝电路的END端口连接主控板控制电路的2号端口，光耦隔绝电路的DEBUG端口连接主控板控制电路的9号端口，光耦隔绝电路的REVERSING端口连接主控板控制电路的11号端口。
4.根据权利要求3所述的电火花线切割变频器，其特征在于，主控板包括高频器开关控制电路、断丝保护电路、转换电路，高频器开关控制电路的HIGH_F端口连接主控板控制电路的3号端口，断丝保护电路的BROKEN端口连接主控板控制电路的15号端口。转换电路的TX端口、RX端口分别连接主控板控制电路的7号端口、8号端口。
5.根据权利要求1所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括保护电路，保护电路的RELAY端口连接主控板控制电路的10号端口，保护电路包括水泥电阻PR1。
6.根据权利要求5所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括掉电信号监测电路，掉电信号监测电路的POWER_OFF端口连接主控板控制电路的16号端口。
7.根据权利要求6所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括电压测量电路，电压测量电路的VP端口连接主控板控制电路的13号端口。
8.根据权利要求7所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括驱动电路，驱动电路连接丝筒电机，驱动电路的IN_WL端口连接主控板控制电路的23号端口、17号端口，驱动电路的IN_VL端口连接主控板控制电路的24号端口、18号端口，驱动电路的IN_UL端口连接主控板控制电路的19号端口、20号端口。
9.根据权利要求8所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括电流监测电路，电流监测电路的V_FO端口连接电阻R68，电阻R68的另一端连接主控板控制电路的12号端口。
10.根据权利要求9所述的电火花线切割变频器，其特征在于，电源驱动板包括水泵控制电路，水泵控制电路的WAKER_PUMP_A端口、WAKER_PUMP_B端口连接水泵，水泵控制电路的WAKER_PUMP端口连接主控板控制电路的14号端口。
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2021
- 2021-05-06 CN CN202110492278.5A patent/CN112958861A/zh active Pending
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