CN208092485U - 一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，通过利用通信器件的通信功能，实现只要其中两通信器件分别通过两网口连接器与上位机和外部伺服驱动器的通信连接，而使其余通信器件依次串接于该两通信器件之间，即可使得所有通信器件之间形成通信线路，而不需要利用到更多的网口连接器。因此，本实用新型实现了在工业以太网通信的过程中，无论多轴伺服驱动器的驱动轴数量N为多少，应用到的网口连接器的数量都能维持2个不变，也即，只需应用到一个上位机网口连接器和一个外接用网口连接器，从而有效地节省了电路基板的布线空间，减小电路基板的布线难度和多轴伺服驱动器的体积，并降低生产成本和提高生产效率。

Description

一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器。

背景技术

伺服驱动器又称为伺服控制器或伺服放大器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。

为使得伺服驱动器能够进行工业以太网通信，也即利用EtherCAT或RTEX等以太网控制自动化技术实现的以太网通信，如图1所示，现有单轴伺服驱动器一般包括电路基板x1、及电连接安装于所述电路基板的控制器x2、通信器件x3和两RJ45连接器(x4和x5)、以及其它电路部分(如电源电路、驱动电路等；在图中未示出)。其中一RJ45连接器x4用于接收由上位机A输出的通信信号，另一RJ45连接器x5用于将通信信号输出至其他伺服驱动器B。所述通信器件x3接收由所述用于接收由上位机A输出的通信信号的RJ45连接器x4输出的通信信号，并将通信信号转换成能被控制器x2识别的信号后输出至控制器x2，由控制器x2生成相应的控制信号，并通过驱动电路输出至电机，实现对电机的控制。

但是，在设备内对伺服驱动器的安装空间以及接线空间有限制的情况下，需要对多台(两台或两台以上)电机进行控制时，此时需要应用到多轴(两轴或两轴以上)伺服驱动器。例如，请参阅图2，为对两台电机进行控制并实现工业以太网通信时，现有两轴伺服驱动器包括电路基板、以及电连接安装于电路基板两组通信控制部分、以及其它电路部分。每组通信控制部分和单轴伺服驱动器的通信控制部分相同，也即，都包括一控制器、一通信器件、一与上位机通信连接的上位机RJ45连接器和一与其它伺服驱动器通信连接的外接用RJ45连接器。因此，两轴伺服驱动器需要2×2个RJ45连接器。同理，四轴伺服驱动器需要用到2×4个RJ45连接器，如图3所示。也即，N轴伺服驱动器需要用到2×N个RJ45连接器。则当N大于3时，由于伺服驱动器的电路基板或体积受限，没有足够的位置安放2×N个RJ45连接器，同时由于各个连接器之间必须存在一定的间隔，即使有足够的位置安放，也会导致伺服驱动器的体积增大，浪费电路基板的布线空间，不利于安装空间较小时的使用，且提高了生产成本。

实用新型内容

为解决上述现有技术的缺点和不足，本实用新型提供了一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，在实现工业以太网通信的过程中，无论多轴伺服驱动器的驱动轴数量N(N≥2，且N为整数)为多少，应用到的网口连接器的数量都能维持2个不变，也即，只需应用到一个上位机网口连接器和一个外接用网口连接器，从而有效地节省了电路基板的布线空间，减小电路基板的布线难度和多轴伺服驱动器的体积，并降低生产成本和提高生产效率。

一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，所述多轴伺服驱动器为N轴伺服驱动器，N≥2，且N为整数；且所述多轴伺服驱动器包括电路基板、以及电连接安装于电路基板的N个通信器件、N个控制器、一上位机网口连接器和一外接用网口连接器；所述N个通信器件分别与N个控制器一一对应，且每对应的一通信器件和一控制器件通信连接；

N＝2时，两通信器件分别通过上位机网口连接器和外接用网口连接器与上位机和外部伺服驱动器通信连接，且两通信器件之间通信连接；

N＞2时，其中两通信器件分别通过上位机网口连接器和外接用网口连接器与上位机和外部伺服驱动器通信连接，其余通信器件依次串接于所述两通信器件之间，形成通信线路。

由此，本实用新型通过利用通信器件的通信功能，实现只要其中两通信器件分别通过两网口连接器与上位机和外部伺服驱动器的通信连接，而使其余通信器件依次串接于该两通信器件之间，即可使得所有通信器件之间形成通信线路，而不需要利用到更多的网口连接器。因此，本实用新型实现了在工业以太网通信的过程中，无论多轴伺服驱动器的驱动轴数量N为多少，应用到的网口连接器的数量都能维持2个不变，也即，只需应用到一个上位机网口连接器和一个外接用网口连接器，从而有效地节省了电路基板的布线空间，减小电路基板的布线难度和多轴伺服驱动器的体积，并降低生产成本和提高生产效率。

进一步，N＝4；4个通信器件分别为依次串接形成通信线路的第一通信器件、第二通信器件、第三通信器件和第四通信器件；所述第一通信器件和所述第四通信器件分别与上位机网口连接器和外接用网口连接器通信连接；且所述第一通信器件、第二通信器件、第三通信器件和第四通信器件依次设置于所述电路基板。通过此处限定，利用此处的四轴伺服驱动器，能够提高对四轴伺服驱动器的电路布局的合理性和电路配置的稳定性，有利于增强四轴伺服驱动器的性能，同时也更方便四轴伺服驱动器的生产制造。

进一步，所述N个通信器件均匀设置于所述电路基板。通过此处限定，有利于美观电路基板的布线结构，同时也避免通信器件之间因交杂设置而相互产生干扰，进一步提高伺服驱动器的性能。

进一步，所述N个通信器件相互平行设置。通过此处限定，有利于进一步改善通信器件之间的干扰情况。

进一步，所述N个控制器均匀设置于所述电路基板。通过此处限定，有利于美观电路基板的布线结构，同时也避免控制器之间因交杂设置而相互产生干扰，进一步提高伺服驱动器的性能。

进一步，所述N个控制器相互平行设置。通过此处限定，有利于进一步改善控制器之间的干扰情况。

所述上位机网口连接器和所述外接用网口连接器相互平行设置。通过此处限定，有利于改善网络连接器之间的干扰情况。

进一步，每个通信器件都为以太网PHY芯片。

进一步，每个控制器都为具有网络通信功能的微处理器。

进一步，所述上位机网口连接器为一RJ45连接器，以及，所述外接用网口连接器为一RJ45连接器。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为现有带工业以太网通信的单轴伺服驱动器的局部结构示意图；

图2为现有带工业以太网通信的两轴伺服驱动器的局部结构示意图；

图3为现有带工业以太网通信的四轴伺服驱动器的局部结构示意图；

图4为本实用新型带工业以太网通信的多轴伺服驱动器的局部结构示意图；

图5为N＝2时，本实用新型带工业以太网通信的多轴伺服驱动器与上位机和外部伺服驱动器通信连接时的局部结构示意图；

图6为N＝4时，本实用新型带工业以太网通信的多轴伺服驱动器与上位机和外部伺服驱动器通信连接时的局部结构示意图。

具体实施方式

请参阅图4，本实用新型提供了一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，所述多轴伺服驱动器为N轴伺服驱动器，N≥2，且N为整数。所述多轴伺服驱动器包括电路基板1、电连接安装于电路基板1的N个通信器件、N个控制器、一上位机网口连接器2和一外接用网口连接器3、以及其它电路部分(未示出)。所述N个通信器件分别与N个控制器一一对应，且每对应的一通信器件和一控制器件通信连接。N＝2时，请参阅图5，两通信器件41和42分别通过上位机网口连接器2和外接用网口连接器3与上位机A和外部伺服驱动器B通信连接，且两通信器件41和42之间通信连接。N＞2时，请参阅图4，其中两通信器件和分别通过上位机网口连接器2和外接用网口连接器3与上位机和外部伺服驱动器通信连接，其余通信器件依次串接于所述两通信器件之间，形成通信线路。

以上，说明一下本实用新型带工业以太网通信的多轴伺服驱动器的通信原理：

首先，将上位机网口连接器2与上位机相应的网口接口相接，而将外接用网口连接器3与当前所需要通信的外部伺服驱动器相应的网口接口相接。并将多轴伺服驱动器的电机信号输出端分别接入需要控制的多台电机。完成所有接线后，开启电源，上位机网口连接器2将上位机发送的通信信号输出至与其连接的通信器件，并由该通信器件将通信信号输出至与其连接的通信器件，由此通信信号沿着通信线路依次输送，直至输送至外接用网口连接器3；由于通信器件本身是有物理层地址的，因此在信号传输后，上位机可以依次识别出各个伺服轴。在此过程中，各个通信器件也同时将其接收到的通信信号转换成控制器能够识别的信号，并将转换后的信号输出至相应的控制器，由控制器处理得到并输出控制信号，即能实现对多台电机的控制。电机受控动作后，控制器能够读取电机的转速和转矩等电机信号，并通过通信器件将电机信号反馈回上位机，此时，通过上位机即可确认每部电机的工作情况。在本实施例中，通信是实时双向的，即使电机不动作时，电机除转速和转矩外的其它相关参数发生变化时，控制器也能够读取出来并通过通信器件反馈至上位机。

本实施例中，所述其它电路部分与现有技术中的多轴伺服驱动器相应的部分相同，且由于所述其它电路部分不是本实用新型的改进对象，故在此不进行赘述。并且，本实施例中的电路基板1是已经通过完整的电路布线操作后形成的电路基板1，上述各个器件只要电贴装于电路基板1相应的位置，即可利用电路基板1上的布线实现相关器件之间的电性连接。

为美观电路基板1的布线结构，同时也避免通信器件之间因交杂设置而相互产生干扰，进一步提高伺服驱动器的性能，作为一种更优的技术方案，所述N个通信器件均匀设置于所述电路基板1，且/或，所述N个通信器件相互平行设置。

为进一步美观电路基板1的布线结构，同时也避免通信器件之间因交杂设置而相互产生干扰，进一步提高伺服驱动器的性能，作为一种更优的技术方案，所述N个控制器均匀设置于所述电路基板1，且/或，所述N个控制器相互平行设置。

为改善网络连接器之间的干扰情况，优选地，所述上位机网口连接器2和所述外接用网口连接器3相互平行设置。

本实施例中，每个通信器件都为以太网PHY芯片；每个控制器都为具有网络通信功能的微处理器；上位机网口连接器2和外接用网口连接器3都为RJ45连接器。

以下，简单说明一下当N＝4时，本实用新型所提供的带工业以太网通信的四轴伺服驱动器的结构。此时，请参阅图6，四轴伺服驱动器的控制器数量为4个、通信器件的数量为4个、而网口连接器的数量还是两个，也还是一个上位机网口连接器2和一个外接用网口连接器3。此时，4个通信器件分别为依次串接形成通信线路的第一通信器件4a、第二通信器件4b、第三通信器件4c和第四通信器件4d。所述第一通信器件4a和所述第四通信器件4d分别与上位机网口连接器2和外接用网口连接器3通信连接。且所述第一通信器件4a、第二通信器件4b、第三通信器件4c和第四通信器件4d依次设置于所述电路基板1中具有相应布线的一面的相对两侧。

相对于现有技术，本实用新型带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，通过利用通信器件的通信功能，实现只要其中两通信器件分别通过两网口连接器与上位机和外部伺服驱动器的通信连接，而使其余通信器件依次串接于该两通信器件之间，即可使得所有通信器件之间形成通信线路，而不需要利用到更多的网口连接器。因此，本实用新型实现了在工业以太网通信的过程中，无论多轴伺服驱动器的驱动轴数量N为多少，应用到的网口连接器的数量都能维持2个不变，也即，只需应用到一个上位机网口连接器和一个外接用网口连接器，从而有效地节省了电路基板的布线空间，减小电路基板的布线难度和多轴伺服驱动器的体积，并降低生产成本和提高生产效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述多轴伺服驱动器为N轴伺服驱动器，N≥2，且N为整数；且所述多轴伺服驱动器包括电路基板、以及电连接安装于电路基板的N个通信器件、N个控制器、一上位机网口连接器和一外接用网口连接器；所述N个通信器件分别与N个控制器一一对应，且每对应的一通信器件和一控制器件通信连接；

N＝2时，两通信器件分别通过上位机网口连接器和外接用网口连接器与上位机和外部伺服驱动器通信连接，且两通信器件之间通信连接；

N＞2时，其中两通信器件分别通过上位机网口连接器和外接用网口连接器与上位机和外部伺服驱动器通信连接，其余通信器件依次串接于所述两通信器件之间，形成通信线路。

2.根据权利要求1所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：N＝4；4个通信器件分别为依次串接形成通信线路的第一通信器件、第二通信器件、第三通信器件和第四通信器件；所述第一通信器件和所述第四通信器件分别与上位机网口连接器和外接用网口连接器通信连接；且所述第一通信器件、第二通信器件、第三通信器件和第四通信器件依次设置于所述电路基板。

3.根据权利要求1所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述N个通信器件均匀设置于所述电路基板。

4.根据权利要求2所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述N个通信器件相互平行设置。

5.根据权利要求1、3～4任一项所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述N个控制器均匀设置于所述电路基板。

6.根据权利要求5所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述N个控制器相互平行设置。

7.根据权利要求1所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述上位机网口连接器和所述外接用网口连接器相互平行设置。

8.根据权利要求1所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：每个通信器件都为以太网PHY芯片。

9.根据权利要求1或8所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：每个控制器都为具有网络通信功能的微处理器。

10.根据权利要求1或8所述的带工业以太网通信的多轴伺服驱动器，其特征在于：所述上位机网口连接器为一RJ45连接器，以及，所述外接用网口连接器为一RJ45连接器。