CN205404756U - 一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，属于龙门轴电机控制的技术领域。检测电路包括：高精度采样电阻、比较器、下拉电阻、MOS管。本实用新型旨在克服数控系统未设计抱闸检测功能的缺陷，通过比较抱闸输出电流在高精度采样电阻上反映出的电压值和参考值，控制与数控系统连接的MOS管的导通与关断，实时监控抱闸电流并在抱闸故障的第一时间将故障信息反馈至数控系统，进一步提高系统排除故障的效率，从而很好地保护电机，避免电机因抱闸未打开而产生损坏。该电路成本低廉，结构简明，使用寿命长，可靠性好，可频繁使用，在3D打印机床中有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于激光金属3D打印领域，应用于检测3D打印机的龙门轴电机抱闸是否出现故障。
背景技术
科技进步推动着激光产业的迅猛发展，激光加工产业中的金属3D打印领域越来越多被各界人士所熟知和关注，而在激光金属3D打印机床中，龙门轴设计是很常见的，所谓龙门轴是两个同步轴，它们是垂直于水平的X,Y轴安装的，两个电机分别装在龙门两侧，而这两个电机要选择带抱闸的电机来防止电机向下掉落。
然而带抱闸的电机也有弊端，这种电机可能会出现因抱闸异常而导致一系列问题产生，在龙门轴运动过程中以发格数控系统为例，当系统出现报警时没有办法指示是否是抱闸出现异常，一旦出现问题，只能一一排查包括抱闸在内的各方面因素，为调试和使用带来了很多麻烦，抱闸检测如果不及时会造成电机烧坏的严重后果。所以亟待一种能在抱闸出现问题的第一时间就能反馈到控制系统并及时排查抱闸故障的抱闸故障检测电路，减少电机的损伤，提高系统的稳定性和可靠性。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是电机抱闸故障无法及时反馈到系统中，提出来的一种龙门轴电机抱闸故障的检测电路，实现了龙门轴电机抱闸故障的及时反馈，成本低。
本实用新型的技术方案为：
核心思想是通过比较电压值的办法来判断抱闸是否出现问题。首先，抱闸线输出电流经过一个采样电阻，然后得到相应的电压值；接下来经过比较器的判断，将采样电阻输出的电压值与参考值（可根据不同电机来设定）进行比较；比较器输出的高/低电平会送至大功率MOS管，MOS管的导通和截止由比较器的输出来决定，形成一个“开关”，当抱闸正常工作时,“开关”闭合，反之,“开关”断开，MOS管的漏极接24V电源，MOS管的源极与数字控制系统的输入点相连，从而可以通过数控系统的CNC面板来监控抱闸是否出现异常。
一种龙门轴电机抱闸故障的检测电路，包括：采样电阻、比较器、下拉电阻、MOS管，所述采样电阻的一端接地，采样电阻的另一端与抱闸的负端子以及比较器正相输入端连接，抱闸的正端子接24V电压源，比较器的反相输入端接参考电压，比较器的正电源端接5V电压源，比较器的负电源端接地，比较器的输出端与下拉电阻一端以及MOS管栅极连接，下拉电阻的另一端接地，MOS管的漏极接24V电压源，MOS管的源极接数控系统的输入点。
进一步的，所述龙门轴电机抱闸故障的检测电路中，参考电压由一固定端子与5V电压源连接、另一固定端子与比较器反相输入端连接的电位器产生。
作为所述龙门轴电机抱闸故障的检测电路的进一步优化方案，采样电阻为BWL-5W，BWL-5W是一种精度为0.1%的军工级取样电阻，坚固耐用，采样精密。
作为所述龙门轴电机抱闸故障的检测电路的进一步优化方案，比较器为TLC352CD，TLC352CD是一种双路的低成本比较器。
作为所述龙门轴电机抱闸故障的检测电路的进一步优化方案，MOS管为IRF640，IRF640是一种工作频率高、漏极电流大、功耗较低且坚固耐用的MOSEFET。
本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：旨在克服数控系统未设计抱闸检测功能的缺陷，通过比较抱闸输出电流在采样电阻上反映出的电压值和参考值，控制与数控系统连接的MOS管的导通与关断，实时监控抱闸电流并在抱闸故障的第一时间将故障信息反馈至数控系统，进一步提高系统排除故障的效率，从而很好地保护电机，避免电机因抱闸未打开而产生损坏。该电路成本低廉，结构简明，使用寿命长，可靠性好，可频繁使用，在3D打印机床中有良好的应用前景。
附图说明
图1为龙门轴电机抱闸故障的检测电路图。
图中标号说明：R1、采样电阻，R2、下拉电阻，RP1、电位器，IC1、比较器，M、带抱闸的龙门轴电机。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型的技术方案进行详细说明。
M为带抱闸的龙门轴电机，以发格电机为例，抱闸的正端子“-”接24V电压源，抱闸的负端子“-”输出电流约为450mA，经过阻值为5Ω的采样电阻R1，进行I/V变换，将得到电压值加在比较器IC1(TLC325CD)的IN+端（正相输入端），做为其中一个比较输入，而比较器IC1的IN-端（反相输入端）输入参考电压Vref，Vref由5V电压源提供，可以通过电位器RP1来调节Vref的大小，也就是人为设定检测抱闸是否异常的阈值，具体情况要根据实际的电机情况来调整，若IN+端的电压超过这一阈值，比较器IC1的OUT1端（输出端）输出高电平，即抱闸正常工作；若低于这一阈值，比较器IC1的OUT1端输出低电平，即抱闸出现故障；接下来，R2为保证MOS管栅极初始状态的下拉电阻，取10KΩ，MOS管的栅极与比较器IC1的OUT1端相连，MOS管的漏极接24V电压源，MOS管的源极接入数控系统的输入点I1.0,因此，OUT1端的输出为高还是为低，直接关系到MOS管是导通还是截止，通过判断输入点I1.0的状态，就可以说明抱闸是否出现问题，且输入点I1.0要关联到报警信息，在数控系统PLC程序已编写相关功能的前提下，一旦出现问题，可以在第一时间反映在CNC中，从而实现了对抱闸状态的监控。
其中，采样电阻为具备高精度，高可靠，高稳定，零温漂特点的BWL-5W，是采样电阻中性能较好的一种；比较器为具有输入阻抗高，电源电压范围宽、成本低廉优点的TLC352CD；而MOS管为IRF640，其漏极电流可达18A，源极与漏极的电压可达200V，满足系统要求且方便耐用。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：旨在克服数控系统未设计抱闸检测功能的缺陷，通过比较抱闸输出电流在采样电阻上反映出的电压值和参考值，控制与数控系统连接的MOS管的导通与关断，实时监控抱闸电流并在抱闸故障的第一时间将故障信息反馈至数控系统，进一步提高系统排除故障的效率，从而很好地保护电机，避免电机因抱闸未打开而产生损坏。该电路成本低廉，结构简明，使用寿命长，可靠性好，可频繁使用，在3D打印机床中有良好的应用前景。
Claims (5)
1.一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，其特征在于，包括：高精度采样电阻、比较器、下拉电阻、MOS管，所述高精度采样电阻的一端接地，高精度采样电阻的另一端与抱闸的负端子以及比较器正相输入端连接，抱闸的正端子接24V电压源，比较器的反相输入端接参考电压，比较器的正电源端接5V电压源，比较器的负电源端接地，比较器的输出端与下拉电阻一端以及MOS管栅极连接，下拉电阻的另一端接地，MOS管的漏极接24V电压源，MOS管的源极接数控系统的输入点。
2.根据权利要求1所述的一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，其特征在于，所述参考电压由一固定端子与5V电压源连接、另一固定端子与比较器反相输入端连接的电位器产生。
3.根据权利要求1或2所述的一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，其特征在于，所述高精度采样电阻为BWL-5W。
4.根据权利要求1或2所述的一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，其特征在于，所述比较器为TLC352CD。
5.根据权利要求1或2所述的一种低成本的龙门轴电机抱闸故障检测与控制电路，其特征在于，所述MOS管为IRF640。
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