CN205139685U - 基于可控硅的分体模块式驱动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于可控硅的分体模块式驱动控制器，包括强电驱动模块和弱电集成控制模块，强电驱动模块连接至数控机床配套附件马达，弱电集成控制模块连接至外部CNC控制器，所述强电驱动模块上设有弱电板连接转接端口，弱电集成控制模块设有强电板通讯端口，强电板通讯端口与弱电板连接转接端口连接。本实用新型将强电驱动模块和弱电集成控制模块分离开来，强电驱动模块和弱电集成控制模块再通过继电器连接，降低数控机床驱动控制电路的维修成本和制造成本。

Description

基于可控硅的分体模块式驱动控制器

技术领域

本实用新型涉及一种自动化领域马达驱动控制器，具体涉及一种用于连接外部CNC控制器、机床操作面板以及动力装置的分体模块式驱动控制器，特别是一种用于连接外部CNC控制器、机床操作面板以及数控机床配套附件马达的分体模块式驱动控制器。

背景技术

数控机床主要由多轴及其联动装置构成的机械组件和控制系统组成，机械组件中的多轴及其联动装置依靠附件马达驱动。附件马达由控制系统驱动并控制，完成多轴的联动动作。

传统的数控机床控制系统采用机械模式控制，以交流接触器一般采用例如施耐德，三菱，正泰为主，运算速度慢，装配烦琐，人工成本高。

随着现代数控技术的发展，数控机床的控制系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统(ComouterNumericalControl)，简称CNC系统。附件马达配电方式为强电，而控制系统的控制电路采用弱电控制，强电驱动模块和弱电集成控制模块一般做成一块PCB板，但是这种电路设计成本高，并且如果强电驱动模块、弱电集成控制模块之中的某一模块出现故障，维修成本也很高。

所以急需设计一种分体模块式驱动控制器，将强电驱动模块和弱电集成控制模块分离开来，使强电驱动模块连接数控机床配套附件马达；弱电集成控制模块与外部CNC控制器及操作面板连接，强电驱动模块和弱电集成控制模块再通过强电板通讯端口和弱电板连接转接端口进行连接，降低数控机床驱动控制电路的维修成本和制造成本。如果出现故障，数控机床上完好的强电驱动模块和弱电集成控制模块仍然可以回收。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于可控硅的分体模块式驱动控制器，第一，将强电驱动模块和弱电集成控制模块分离开来，强电驱动模块和弱电集成控制模块再通过继电器连接，降低数控机床驱动控制电路的维修成本和制造成本。第二，强电驱动模块采用半导体材质的大功率可控硅模块将弱电集成模块的小电流控制信号放大至大功率的驱动电流，具有结构简单，成本低，触发可靠的优点。第三，增设可控硅模块保护电路，实现高温断电、过流断电，起到保护马达的作用。第四，强电驱动模块的强电输出端口采用面板式或垂直式，选用黑丝插件，绝缘性能好，接线稳定。第五，弱电集成控制模块的弱电信号输出端口采用面板式或垂直式插件，接触电阻小，接线稳定。第六，强电驱动模块与弱电集成控制模块分离，避免了因强电与弱电接错线产生的各种弱电烧坏的可能，极大地降低了生产风险。第七，弱电集成控制模块上增设场效应管保护电路和用以控制场效应管的散热装置，以保护场效应管不会出现过流和高温的情况。

为实现上述目的，本实用新型所提供的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，包括强电驱动模块和弱电集成控制模块，所述强电驱动模块连接至数控机床配套附件马达，所述弱电集成控制模块连接至外部CNC控制器及操作面板，所述强电驱动模块上设有弱电板连接转接端口，弱电集成控制模块设有强电板通讯端口，强电板通讯端口与弱电板连接转接端口连接。

进一步地，所述强电驱动模块包括单片机、控制回路、强电输入端口、强电输出端口、放大器、放大器驱动器、滤波器、驱动芯片、弱电板连接转接端口，所述强电输入端口通过滤波器连接到电流值调节模块，电流值调节模块连接到过流检测装置，过流检测装置连接放大器驱动器，放大器驱动器连接至放大器，放大器连接至强电输出端口，所述弱电板连接转接端口的电信号通过控制回路连接至放大器,所述强电输入端口、强电输出端口、弱电板连接转接端口均采用快插式接头的连接器。优选地，快插式接头的连接器的连接处外部可以设置防护罩。所述强电驱动模块上的快插式接头的连接器的接入端口的数量根据外部元件需求而定。进一步地，所述放大器为可控硅模块，所述放大器驱动器为可控硅驱动器。

进一步地，还包括温度检测装置，所述温度检测装置为热敏器件，热敏器件通过信号传输电路连接至可控硅驱动器，其自动切断可控硅驱动电压；热敏器件通过弱电连接转接口连接至弱电集成控制模块，并由弱电集成控制模块连接至外部CNC控制器。

进一步地，还包括过流检测装置和电流值调节模块，所述过流检测装置和电流值调节模块分别与单片机电连接。优选地，还包括保险丝，当电流过大时，保险丝熔断，可以保证可控硅模块的使用寿命。

进一步地，还包括附加功能端口，所述附加功能端口与数控机床附加断电报警装置、注油装置或者工作灯等连接。

进一步地，还包括散热片，所述散热片安装在可控硅模块外侧，散热片起到散除可控硅芯片在运行过程中产生的热量，保证可控硅模块的使用寿命与效率。

进一步地，所述弱电集成控制模块包括输入输出信号端口、ON/OFF继电器开关、面板信号通讯端口、面板信号输出端口、场效应管控制电路、弱电信号报警输出端口、强电板通讯端口，所述面板信号输出端口和面板信号通讯端口与机床控制面板电连接，所述输入输出信号端口与外部CNC控制器连接,所述输入输出信号端口、面板信号通讯端口、面板信号输出端口、弱电信号报警输出端口、强电板通讯端口均采用快插式接头的连接器。优选地，快插式接头的连接器的连接处外部可以设置防护罩。所述弱电集成控制模块上的快插式接头的连接器的接入端口的数量根据外部元件需求而定。

进一步地，所述场效应管控制电路外设有散热片。优选地，还包括场效应管保险丝。若使用电流超过场效应管的限定电流，保险丝会自动断电，此保护场效应管及电路板的正常使用。

进一步地，还包括备用继电器，备用控制机床不同功能的装置，所述备用继电器可以用可控硅控制器代替。优选地，还包括继电器保险丝。

进一步地，还包括第一电压切换端口和第二电压切换端口，所述第一电压切换端口和第二电压切换端口的设置原因是：因市场或机床设计要求不同，信号电压也会不一样，此二端口即为转换不同的电压而设置。

进一步地，还包括过流检测板，所述过流检测装置安装在过流检测板上，所述过流检测装置包括至少一个电流值记忆单元、过流检测芯片、程序输入端口和电流采集输入端口，所述强电驱动模块上还包括电流采集端口，电流采集输入端口与电流采集端口连接，所述每个电流值记忆单元均设有一个记忆开关。

本实用新型的优点是：第一，将强电驱动模块和弱电集成控制模块分离开来，强电驱动模块和弱电集成控制模块再通过继电器连接，降低数控机床驱动控制电路的维修成本和制造成本。第二，强电驱动模块采用半导体材质的大功率可控硅模块将弱电集成模块的小电流控制信号放大至大功率的驱动电流，具有结构简单，成本低，触发可靠的优点。第三，增设可控硅模块保护电路，实现高温断电、过流断电，起到保护马达的作用。第四，强电驱动模块的强电输出端口采用面板式或垂直式，选用黑丝插件，绝缘性能好，接线稳定。第五，弱电集成控制模块的弱电信号输出端口选用插件，接触电阻小，接线稳定。第六，强电驱动模块与弱电集成控制模块分离，避免了因强电与弱电接错线产生的各种弱电烧坏的可能，极大地降低了生产风险。第六，弱电集成控制模块上增设场效应管保护电路和用以控制场效应管的散热装置，以保护场效应管不会出现过流和高温的情况。第七，本设计运算速度快，材料成本降低，施工速度加快，节省成本。

附图说明

为能更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点，以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细描述，其中：

图1为本实用新型的模块连接关系框图；

图2为强电驱动模块的结构图；

图3为弱电集成控制模块的结构图；

图4为一实施例中过流检测装置的俯视结构图；

图5为图4中过流检测装置的仰视结构图。

在图中：1-弱电集成控制模块、2-强电驱动模块；3-过流检测板；

101-弱电板连接转接端口、102-单片机、103-控制回路、104-电流值调节模块、105-强电输入端口、106-可控硅驱动器、107-可控硅模块、108-温度检测装置、109-保险丝、110-强电输出端口、111-附加功能端口、112-驱动芯片、113-滤波器；114-散热片；

201-输入输出信号端口、202-ON/OFF继电器开关、203-面板信号通讯端口、204-面板信号输出端口、205-场效应管控制电路、206-弱电信号报警输出端口、207-强电板通讯端口、208-第一电压切换端口、209-第二电压切换端口、210-备用继电器、211-继电器保险丝；

301-记忆开关、302-过流检测芯片、303-程序输入端口、304-电流采集输入端口。

具体实施方式

参阅图1，本实施例的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，包括强电驱动模块2和弱电集成控制模块1，强电驱动模块2连接至数控机床配套附件马达，弱电集成控制模块1连接至外部CNC控制器及操作面板，所述强电驱动模块2上设有弱电板连接转接端口101，弱电集成控制模块1设有强电板通讯端口207，强电板通讯端口207与弱电板连接转接端口101连接。

参阅图2，在另一实施例中，所述强电驱动模块2包括单片机102、控制回路103、强电输入端口105、强电输出端口110、放大器、放大器驱动器、滤波器113、驱动芯片112、弱电板连接转接端口101，所述强电输入端口105通过滤波器113连接到电流值调节模块104，电流值调节模块104连接到过流检测装置，过流检测装置连接放大器驱动器，放大器驱动器连接至放大器，放大器连接至强电输出端口110，所述弱电板连接转接端口101的电信号通过控制回路103连接至放大器,所述强电输入端口105、强电输出端口110、弱电板连接转接端口101均采用快插式接头的连接器。优选地，快插式接头的连接器的连接处外部可以设置防护罩。所述强电驱动模块2上的快插式接头的连接器的接入端口的数量根据外部元件需求而定。

在另一实施例中，还包括温度检测装置108，所述温度检测装置108为热敏器件，热敏器件通过信号传输电路连接至可控硅驱动器106，其自动切断可控硅驱动电压；热敏器件通过弱电连接转接口101连接至弱电集成控制模块1，并由弱电集成控制模块1连接至外部CNC控制器。

热敏器件将过温信号通过弱电连接转接口101传输到弱电集成控制模块1的输入输出信号端口201，通过输入输出信号端口201输送到外部CNC控制器，CNC控制器接收信号后发出新的指令则通过输入输出信号端口201，再通过弱电连接转接口101传输到强电驱动模块2上的可控硅驱动器106，停止驱动电机马达装置，从而达到保护马达装置作用。

在另一实施例中，还包括过流检测装置和电流值调节模块104，所述过流检测装置和电流值调节模块104分别与单片机102电连接。优选地，还包括保险丝，当电流过大时，保险丝熔断，可以保证可控硅模块107的使用寿命。

单片机102采集比较过流检测装置的数据与电流值调节模块104设定的参数值，若过流检测装置检测到马达装置，超过电流值调节模块104电流额定值时，则CNC控制器发出指令数据通过弱电集成控制模块1传输到强电驱动模块2上的可控硅驱动器106，停止驱动马达装置，从而达到保护马达装置作用。

在另一实施例中，还包括附加功能端口111，所述附加功能端口111与数控机床附加断电报警装置、注油装置或者工作灯连接。

机床配置过程中会有不同的其他功能，自动断电、注油机、工作灯等均通过此端口连接。

在另一实施例中，还包括散热片114，所述散热片114安装在可控硅模块107外侧，散热片114起到散除驱动芯片112在运行过程中产生的热量，保证可控硅模块107的使用寿命与效率。

参阅图3，所述弱电集成控制模块1包括输入输出信号端口201、ON/OFF继电器开关202、面板信号通讯端口203、面板信号输出端口204、场效应管控制电路205、弱电信号报警输出端口206、强电板通讯端口207，所述面板信号输出端口204和面板信号通讯端口203与机床控制面板电连接，所述输入输出信号端口201与外部CNC控制器连接,所述输入输出信号端口201、面板信号通讯端口203、面板信号输出端口204、弱电信号报警输出端口206、强电板通讯端口207均采用快插式接头的连接器。优选地，快插式接头的连接器的连接处外部可以设置防护罩。所述弱电集成控制模块1上的快插式接头的连接器的接入端口的数量根据外部元件需求而定。

在另一实施例中，所述场效应管控制电路205外设有散热片。优选地，还包括场效应管保险丝。若使用电流超过场效应管的限定电流，保险丝会自动断电，此保护场效应管及电路板的正常使用。

在另一实施例中，还包括备用继电器210，备用控制机床不同功能的装置，所述备用继电器210可以用可控硅控制器代替。优选地，还包括继电器保险丝211。

在另一实施例中，还包括第一电压切换端口208和第二电压切换端口209，所述第一电压切换端口208和第二电压切换端口209的设置原因是：因市场或机床设计要求不同，信号电压也会不一样，此二端口即为转换不同的电压而设置。

参见图4～图5，还包括过流检测板3，所述过流检测装置安装在过流检测板3上，所述过流检测装置包括至少一个电流值记忆单元、过流检测芯片302、程序输入端口303和电流采集输入端口304，所述强电驱动模块2上还包括电流采集端口，电流采集输入端口304与电流采集端口连接，所述每个电流值记忆单元均设有一个记忆开关301。所述电流值记忆单元的作用是，当数控机床的各个马达工作时，马达的电流与功率成正比，将各个马达的电流值分别通过强电驱动模块2传输到过流检测装置的一个电流值记忆单元。开启电流值记忆单元对应的记忆开关301，即可以将该马达的正常工作电流值信息输入到电流值记忆单元，进而储存在过流检测芯片302中。在后续的工作过程中，过流检测芯片302会根据电流值记忆单元的记忆值来判定马达是否过载。所述程序输入端口303可以对接程序输入模块，对该过流检测装置进行编程。

Claims (10)

1.基于可控硅的分体模块式驱动控制器，包括强电驱动模块和弱电集成控制模块，所述强电驱动模块连接至数控机床配套附件马达，所述弱电集成控制模块连接至外部CNC控制器及操作面板，其特征在于，所述强电驱动模块上设有弱电板连接转接端口，所述弱电集成控制模块设有强电板通讯端口，强电板通讯端口与弱电板连接转接端口连接。

2.根据权利要求1所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：所述强电驱动模块包括单片机、控制回路、强电输入端口、强电输出端口、放大器、放大器驱动器、滤波器、驱动芯片、弱电板连接转接端口、过流检测装置、电流值调节模块，所述强电输入端口通过滤波器连接到电流值调节模块，电流值调节模块连接到过流检测装置，过流检测装置连接放大器驱动器，放大器驱动器连接至放大器，放大器连接至强电输出端口，所述弱电板连接转接端口的电信号通过控制回路连接至放大器,所述强电输入端口、强电输出端口、弱电板连接转接端口均采用快插式接头的连接器。

3.根据权利要求2所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：所述放大器为可控硅模块，所述放大器驱动器为可控硅驱动器。

4.根据权利要求3所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括温度检测装置，所述温度检测装置为热敏器件，热敏器件通过信号传输电路连接至可控硅驱动器，其自动切断可控硅驱动电压；热敏器件通过弱电连接转接口连接至弱电集成控制模块，并由弱电集成控制模块连接至外部CNC控制器。

5.根据权利要求2所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括过流检测板，所述过流检测装置安装在过流检测板上，所述过流检测装置包括至少一个电流值记忆单元、过流检测芯片、程序输入端口和电流采集输入端口，所述强电驱动模块上还包括电流采集端口，电流采集输入端口与电流采集端口连接，所述每个电流值记忆单元均设有一个记忆开关。

6.根据权利要求2所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括附加功能端口。

7.根据权利要求3所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括散热片，所述散热片安装在可控硅模块外侧。

8.根据权利要求1所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：所述弱电集成控制模块包括输入输出信号端口、ON/OFF继电器开关、面板信号通讯端口、面板信号输出端口、场效应管控制电路、弱电信号报警输出端口、强电板通讯端口，所述面板信号输出端口和面板信号通讯端口与机床控制面板电连接，所述输入输出信号端口与外部CNC控制器连接,所述输入输出信号端口、面板信号通讯端口、面板信号输出端口、弱电信号报警输出端口、强电板通讯端口均采用快插式接头的连接器。

9.根据权利要求8所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括备用继电器。

10.根据权利要求8所述的基于可控硅的分体模块式驱动控制器，其特征在于：还包括第一电压切换端口和第二电压切换端口。