CN210608896U - 一种应用在小五轴机床上的集成电器柜 - Google Patents

Abstract

一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，包括有集成功率模块和供电模块；所述的集成功率模块中包括有强电功率驱动板卡和弱电控制板卡，强电功率驱动板卡通过控制信号接口与弱电控制板卡连接；所述的强电功率驱动板卡中包括有断路器模块、保护模块电路、光电隔离模块和电能检测模块。所述的弱电控制板卡内部由可控硅模块电路、分线器模组和接线端子组成。通过上述结构，本实用新型解决了现有技术中由于接线复杂导致的技术问题，提供了一种集成程度高，使用寿命长，且电机柜内部结构简单的集成电器柜。

Description

一种应用在小五轴机床上的集成电器柜

技术领域

本实用新型涉及一种集成电器柜，尤其涉及一种应用在小五轴机床上的集成电器柜。

背景技术

当前，依托于信息技术以及软件技术的飞速发展，集成电路技术在当今信息技术领域得到了广泛的发展，逐渐成为信息技术的发展基石，也是未来人工智能技术以及计算机网络技术发展的主要方向。随之而来的集成电盘也在机床中逐渐广泛应用，集成电气模块代替了原有的电气散件，性能更加可靠，接线更加方便，更加节省电器柜空间。

近年来，我国集成电路设计、制造、封测、材料、装备等产业链各部分均取得了不俗的业绩。根据中国半导体行业协会的统计数据：2016年全年产业销售4.34万亿元，同比增长20.1%；其中设计业销售额为1.65万亿元，同比增长24.1%。制造业销售额为1.1万亿元，同比增长25.1%。在当前我国高速发展的经济模式之下，集成电盘技术在机床中的应用已经成为现代产业和科技发展中不可或缺的基本条件之一。

在传统的机床控制电路中，断路器、中间继电器、交流接触器、热继电器和灭弧器是控制电机不可缺少的电器件，尽管现在制造技术和结构不断更新换代，但是接触器主触头拉弧损坏问题仍然没有得到彻底解决；继电器在保护的过程中是根据内部的机械结构进行动作，时间不是太精确；交流接触器在易燃易爆场合还易引起火灾，触头闭合、断开时还伴有较大的噪声等等。因此现有电机控制器件存在接线复杂、使用寿命短、噪声大、故障率高、通用性差、对电机保护可靠性低、操作者在操作过程中接触的电压较高、人身不安全等不足因素。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，该集成电气柜的发明提高了机床电气柜的稳定性及电气柜的装配效率，其集成的模块节省了电气柜的空间。集成电盘的集成功率模块替换原有的断路器、交流接触器、热保护继电器、中间继电器和灭弧器等电气设备，有效克服了电机控制及其保护器件接线复杂、体积庞大安装麻烦、使用寿命短，噪声大、故障率高、通用性差、对电机保护可靠性低、操作者接触器件电压高等不足。供电部分的变压器，稳压电源集成为供电模块，有效解决了柜内变压器引起的电器柜过热的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，其特征在于：包括有集成功率模块和供电模块；所述的集成功率模块中包括有强电功率驱动板卡和弱电控制板卡，强电功率驱动板卡通过控制信号接口与弱电控制板卡连接；所述的强电功率驱动板卡中包括有断路器模块、保护模块电路、光电隔离模块和电能检测模块；所述的电能检测模块由电流传感器组成；一个电流传感器的信号输出端连接光电隔离模块，光电隔离模块的信号输出端连接冷却电机；各个通道上分别设有独立的电流传感器，每个电流传感器的信号输出端依次连接保护模块电路和断路器模块电路，断路器模块的信号输出端连接各路外围设备；所述的各路外围设备包括冷却电机、伺服刀库、电柜冷却、润滑端机和主轴风扇。

所述的弱电控制板卡内部由可控硅模块电路、分线器模组和接线端子组成；可控硅模块电路通过扁平电缆连接到了分线器模组和接线端子。根据机床电气原理图进行内部逻辑连接，减少继电器模组间布局走线。

所述的强电功率驱动板卡中包括有三相380V动力输出接口、单向220VAC动力输出接口、24VDC输出接口和数字量信号输入输出接口；三相380V动力输出接口连接外接的QF1总断路器，控制总线路通断。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型结构集成程度高，使用寿命长，且电机柜内部结构简单，也可减小电柜体积，减少人工配线，辅料使用明显减少，从而降低工时成本，人工成本也随之大大降低。

附图说明

图1为强电功率驱动板卡原理图。

图2为弱电控制板卡原理图。

图3为强电功率驱动板卡内部控制功能模块框图。

图4为集成电源模块原理图。

具体实施方式

一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，包括有集成功率模块1和供电模块2；所述的集成功率模块1如图1至图3所示，包括有强电功率驱动板卡1-1和弱电控制板卡1-2，强电功率驱动板卡1-1通过控制信号接口与弱电控制板卡1-2连接；所述的强电功率驱动板卡1-1中包括有断路器模块1-1-1、保护模块电路1-1-2、光电隔离模块1-1-3和电能检测模块1-1-4；所述的电能检测模块1-1-4由电流传感器组成；一个电流传感器的信号输出端连接光电隔离模块1-1-3，光电隔离模块的信号输出端连接冷却电机；各个通道上分别设有独立的电流传感器，每个电流传感器的信号输出端依次连接保护模块电路1-1-2和断路器模块电路，断路器模块的信号输出端连接各路外围设备；所述的各路外围设备包括冷却电机、伺服刀库、电柜冷却、润滑端机和主轴风扇。

所述的弱电控制板卡1-2内部由可控硅模块电路、分线器模组和接线端子组成；可控硅模块代替了传统的继电器，可控硅模块电路通过扁平电缆连接到了分线器模组和接线端子。根据机床电气原理图进行内部逻辑连接，减少继电器模组间布局走线。接线端子采用弹簧压接方式，且符合电气原理图接口定义，便于快速接线，提高生产效率。

所述的强电功率驱动板卡1-1中包括有三相380V动力输出接口、单向220VAC动力输出接口、24VDC输出接口和数字量信号输入输出接口；三相380V动力输出接口连接外接的QF1总断路器，控制总线路通断。

强弱电板间通过蓝色信号线和接线端子进行连接，便于信号控制检查及电路导通排查。

集成式功率模块具有PCBA模块化焊接组装，减少电气柜线槽及线材，减少人工成本，提高生产效率且避免弱电信号受到干扰等优点。

集成功率模块拥有丰富的端口资源，包括32路数字量信号输入IO端口、32路数字量信号输出IO端口、16路24VDC功率输出端口、5路三相380VAC驱动端口、5路单相220VAC驱动端口。所有的IO地址、描述与状态在系统界面实时显示。端口扩展非常方便，根据实际原理可以进行扩展。

集成电源模块代替了变压器和稳压电源。在同样的条件下，集成电源模块的散热性大大好于柜内的伺服变压器；集成电源模块更加节约用电；集成电源模块输出电压更加稳定；电盘配线更加简单，大大提升电装配盘效率。

实施例1

如图1所示,强电板包含三相380VAC 动力输出接口，单相220VAC 动力输出接口，24VDC 输出接口，数字量信号输入和输出接口。X3与X4 端口直接连接总进线3~380VACX1端口，此电气回路可通过外接QF1 总断路器进行通断控制。图中动力线路上设置电流传感器，用于各个通道中的过载及缺相保护。使用时，当电机发生相间短路时，电流值会超过设置电流，霍尔电流传感器输出短路信号，过流短路模块会控制光电隔离模块，及时关断电机运转信号，并点亮短路报警指示灯，整个过程全部采用硬件电路实现，在2微秒内即可切断电机电源，从而保护电机。动力线路上设置电流传感器，用于各个通道中的过载及缺相保护。当相电流超过相应通道保护阈值，并且持续一段时间后，电路会执行保护动作，切断半导体开关，同时通过相应状态字反馈相应状态。过载电流越大，持续的时间就越小，同样具备反延时性特性。此原理适用于X5（伺服刀架），X6（箱门风扇/空调），X7（润滑电机），X8（主轴风扇），X9端口（KM1接触器线圈）。

如图2所示，图片为集成功率模块弱电板卡拓扑图。弱电板根据机床电气原理图进行内部逻辑连接，由可控硅模块电路、分线器模组和接线端子排合并组成，代替传统的继电器、继电器模组、接线端子等弱电设备，减少继电器模组间布局走线。供电口处可以设置有高灵敏度保险丝，当用电回路发生短路事故时能够在微秒级的时间内迅速切断故障电源，确保机器和人员的安全。输出信号采用晶体管驱动，其驱动电流来自24伏输出端口，参考电平为设备电源负极，驱动电压为24V，驱动电流每通道最大可达2.5A，可直接驱动电磁阀、照明等执行器工作。输出接口采用光耦隔离输出，各个输出通道相互隔离。端口可实现高电平信号的输出功能，比如刀架信号的定位点输入、模式选择等信号的输出。

集成功率模块内部主要由图片1的强电板卡和图片2的弱电板卡组成。集成式功率模块具有PCBA模块化焊接组装，减少电气柜线槽及线材，减少人工成本，提高生产效率且避免弱电信号受到干扰等优点。集成电盘的集成功率模块替换原有的断路器、交流接触器、热保护继电器、中间继电器和灭弧器等电气设备，有效克服了电机控制及其保护器件接线复杂、体积庞大安装麻烦、使用寿命短，噪声大、故障率高、通用性差、对电机保护可靠性低、操作者接触器件电压高等不足。

如图4所示，集成电源模块集成了变压器和稳压电源，此原理实现了变压器380伏变成220伏，稳压电源220伏变成24伏的功能。集成电源模块更加节省电器柜空间，柜内的温度大大降低，电盘配线更加简单，大大提升电装配盘效率。

Claims (3)

1.一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，其特征在于：包括有集成功率模块（1）和供电模块（2）；所述的集成功率模块（1）中包括有强电功率驱动板卡（1-1）和弱电控制板卡（1-2），强电功率驱动板卡（1-1）通过控制信号接口与弱电控制板卡（1-2）连接；所述的强电功率驱动板卡（1-1）中包括有断路器模块（1-1-1）、保护模块电路（1-1-2）、光电隔离模块（1-1-3）和电能检测模块（1-1-4）；所述的电能检测模块（1-1-4）由电流传感器组成；一个电流传感器的信号输出端连接光电隔离模块（1-1-3），光电隔离模块的信号输出端连接冷却电机；各个通道上分别设有独立的电流传感器，每个电流传感器的信号输出端依次连接保护模块电路（1-1-2）和断路器模块电路，断路器模块的信号输出端连接各路外围设备；所述的各路外围设备包括冷却电机、伺服刀库、电柜冷却、润滑端机和主轴风扇。

2.根据权利要求1所述的一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，其特征在于：所述的弱电控制板卡（1-2）内部由可控硅模块电路、分线器模组和接线端子组成可控硅模块电路通过扁平电缆连接到了分线器模组和接线端子。

3.根据权利要求1所述的一种应用在小五轴机床上的集成电器柜，其特征在于：所述的强电功率驱动板卡（1-1）中包括有三相380V动力输出接口、单向220VAC动力输出接口、24VDC输出接口和数字量信号输入输出接口；三相380V动力输出接口连接外接的QF1总断路器，控制总线路通断。

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