CN211591454U - 一种具有安全功能的伺服压力机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有安全功能的伺服压力机驱动器，属于伺服压力机安全控制领域。本实用新型包括控制电路、驱动电路和安全电路；安全电路包括用于与外部安全设备连接的输入接口以及用于与伺服压力机控制系统连接的安全信号输出接口；安全电路还包括使能输出接口一、使能输出接口二、使能输出接口三和编程接口；使能输出接口一连接控制电路的使能输入接口；使能输出接口二连接驱动电路的使能输入接口；使能输出接口三连接驱动器外部设备的使能输入接口。安全电路位于伺服驱动器内部，其产生的内部使能信号直接进入伺服驱动器内部的控制电路和驱动电路，消除了中间环节，能在异常情况下迅速而可靠地停止伺服电机的运行，提高设备的安全性能。

Description

一种具有安全功能的伺服压力机驱动器

技术领域

本实用新型涉及伺服压力机领域，特别涉及一种具有安全功能的伺服压力机驱动器。

背景技术

伺服压力机采用电机产生动力，经过齿轮、曲柄、连杆或螺纹螺杆等一系列减速增力机构推动滑块上下移动，进而带动模具产生巨大压力，对材料进行挤压成型加工。若发生电路故障、紧急按钮失灵、或人为操作错误，伺服压力机很容易压伤人体或其它设备，发生重大事故。

为了保护人身和设备安全，伺服压力机采用机械或电气方法，在异常情况下停止滑块移动。现有技术多采用电气检测方法，判断异常状态，发出紧急制动指令，命令伺服电机紧急断电或制动，从而迫使滑块停止移动。

现有技术中伺服压力机安全控制的专利技术包括：

专利技术1：一种安全型伺服压力机控制系统，授权公告号CN 206794594 U。该技术通过对压力机PLC和伺服驱动器的输入输出信号进行互锁的方法实现安全控制功能。

专利技术2：一种伺服压力机安全控制系统，授权公告号CN 106696342 B。该技术采用一个额外的PLC和多个附加设备对压力机状态进行监视，在异常情况下命令制动模块动作，强迫伺服电机停止运转。

现有技术采用复杂的额外硬件设备监视压力机运行状态。安全控制零部件分散在整个压力机控制电路中，设计和实施复杂，控制系统成本高，电路故障率高，不易推广。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术采用复杂的额外硬件设备监视压力机运行状态，安全控制零部件分散在整个压力机控制电路中，设计和实施复杂，控制系统成本高，电路故障率高，不易推广的问题，本实用新型提供了一种具有安全功能的伺服压力机驱动器。

本实用新型的技术方案为：

一种具有安全功能的伺服压力机驱动器，包括用于从驱动器外部接收控制命令、从伺服电机接收反馈信号，对伺服电机的扭矩、转速和角度进行控制的控制电路和用于根据控制电路发出的驱动信号向外部的伺服电机提供电流，驱动伺服电机运行的驱动电路；其特征在于：还包括设置于伺服驱动器内部的安全电路；所述安全电路包括用于与外部安全设备连接的安全信号输入接口以及用于与伺服压力机控制系统连接的安全信号输出接口；所述安全电路还包括使能输出接口一、使能输出接口二、使能输出接口三和编程接口；所述使能输出接口一连接伺服压力机驱动器内部控制电路的使能输入接口；所述使能输出接口二连接伺服压力机驱动器内部驱动电路的使能输入接口；所述使能输出接口三连接伺服压力机驱动器外部设备的使能输入接口。

作为优选方案，所述外部安全设备包括滑块运行命令单元、双手按钮、启动按钮、急停按钮、安全门开关、光幕、运行模式选择单元或故障复位信号单元中的一个或多个。可通过编程接口进行设置。

作为优选方案，所述安全电路的安全信号输出接口包括滑块运行安全信号输出接口、双手按钮安全信号输出接口、启动按钮安全信号输出接口、急停按钮安全信号输出接口、安全门开关安全信号输出接口、光幕安全信号输出接口、运行模式选择安全信号输出接口或故障复位安全信号输出接口中的一个或多个。 可通过编程接口进行设置。

作为优选方案，所述使能输出接口三连接能迫使电机停止旋转的电气设备。

作为优选方案，所述使能输出接口三连接伺服电机输出轴上的抱闸或伺服电机的电源开关。

作为优选方案，所述编程接口通过数据总线与外部编程设备相连。外部编程设备由用户操作，对安全电路的功能进行配置。

本实用新型的伺服驱动器内部包含控制电路、驱动电路和安全电路。控制电路从驱动器外部接收控制命令，并从伺服电机接收反馈信号，用来对伺服电机的扭矩、转速和角度进行控制。驱动电路与控制电路连接，根据控制电路发出的驱动信号向外部的伺服电机提供电流，驱动电机运行。

安全电路从外部接收安全信号，包括滑块运行命令（启动、停止）、运行模式选择（待机、换模、手动、单次运行、连续运行等）、双手按钮、急停按钮、安全门、光幕、双手按钮、故障复位信号、以及其它预留输入，经处理后产生若干内部信号（使能1和使能2）和外部输出（安全信号输出和使能3）。安全电路从输入到输出之间到逻辑关系可通过编程接口进行设置。使能1、使能2、使能3的输出分别对应使能输出接口一、使能输出接口二、使能输出接口三。

使能1用来通知控制电路是否允许电机运行；使能2用来通知驱动电路是否切断电机电流。使能1和使能2可以同时发出，也可不同时发出。例如，使能1可首先发出，从而命令控制电路产生紧急制动命令；延迟一定时间后使能2发出，从而切断电机电流，保证安全。延迟时间可通过编程接口进行设置。使能3输出到驱动器外部，用来控制抱闸或电源开关等设备，以便促使电机快速停止。使能3可进一步比使能2延迟一段时间输出，从而使得在电机停止旋转后再执行抱闸动作。若电机制动过程缓慢，使能3也可与使能1或使能2同时发出，命令抱闸动作，加快制动过程。

安全信号输出通常与控制系统的中央控制器连接，如PLC或工控机。安全信号输出包括经安全处理后的滑块运行命令，如滑块手动升降、双手按钮命令、运行模式、以及滑块运行使能信号等。

编程接口用来与外部编程设备相连，通常是一种数据总线，如RS232，RS485，CAN等，用来对安全电路的逻辑功能进行设置。

本实用新型的有益效果为：

1、由于安全电路位于伺服驱动器产品内部，其产生的内部使能信号可直接进入伺服驱动器内部的控制电路和驱动电路，消除了中间环节，能在异常情况下迅速而可靠地停止伺服压力机中伺服电机的运行，所以能够提高设备的安全性能。

2、由于安全电路位于伺服驱动器产品内部，压力机控制系统电路简化，减少了电气设备的数量，因而能够减少设备出现故障的概率，提高了可靠性，延长无故障运行时间。由于所需零部件减少，因而能够降低成本；同时，电路简化，使得设备便于安装和维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具有安全功能的伺服压力机驱动器的内部结构与对外接口框图；

图2为本实用新型一个具体实施例中安全电路的结构框图；

图3为本实用新型具有安全功能的伺服压力机驱动器在伺服压力机控制系统中使用的一个具体实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1、图2所示，一种具有安全功能的伺服压力机驱动器，包括设置于伺服驱动器内的控制电路、驱动电路和安全电路。控制电路从驱动器外部接收控制命令，并从伺服电机接收反馈信号，用来对伺服电机的扭矩、转速和角度进行控制。驱动电路与控制电路连接，根据控制电路发出的驱动信号向外部的伺服电机提供电流，驱动电机运行。安全电路的安全信号输出接口与伺服压力机的控制系统连接。

需要说明的是：伺服驱动器内的控制电路和驱动电路采用现有伺服驱动器中的控制电路和驱动电路，其电路结构不再赘述。安全电路采用现有的安全控制器的电路结构，如申请公布号为CN109407610A 的中国发明专利“安全控制器和安全控制器的编程方法”中安全控制器的逻辑控制电路。本实用新型的创新点在于将安全电路置于伺服驱动器箱体内，直接与伺服驱动器内的控制电路和驱动电路连接，并输出安全信号与伺服压力机控制系统连接。消除了中间环节，能在异常情况下迅速而可靠地停止伺服压力机中伺服电机的运行，所以能够提高设备的安全性能。由于安全电路位于伺服驱动器产品内部，压力机控制系统电路简化，减少了电气设备的数量，因而能够减少设备出现故障的概率，提高了可靠性，延长无故障运行时间。由于所需零部件减少，因而能够降低成本。

如图1、图2所示，安全电路包括若干个安全信号输入接口、若干个安全信号输出接口、使能输出接口一（图1中所示的使能1）、使能输出接口二（图1中所示的使能2）、使能输出接口三（图1中所示的使能3接口）和编程接口。

其中，安全信号输入接口与伺服驱动器外部的外部安全设备连接；在本实施例中，外部安全设备包括双手按钮、启动按钮、急停按钮、安全门开关、光幕、运行模式选择单元和故障复位信号单元；安全电路中的安全信号输入接口中，双手按钮输入接口一101、双手按钮输入接口二102与双手按钮连接；启动按钮输入接口103与启动按钮连接；急停按钮输入接口104与急停按钮连接；安全门开关输入接口一105、安全门开关输入接口二10 6与安全开关连接；光幕输入接口一107、光幕输入接口二108与光幕连接；模式选择输入接口一109、模式选择输入接口二110、模式选择输入接口三111、模式选择输入接口四112与运行模式选择单元连接；故障复位输入接口115与故障复位信号单元连接。安全信号输入接口还包括预留输入接口一113和预留输入接口二114，用于接其他外部安全设备。

安全电路的安全信号输出接口与伺服压力机的控制系统连接。如图2所示，在本实施例中，安全信号输出接口包括双手按钮安全信号输出接口201、启动按钮安全信号输出接口202、急停按钮安全信号输出接口203、安全门开关安全信号输出接口204、光幕安全信号输出接口205、运行模式选择安全信号输出接口一206、运行模式选择安全信号输出接口二207、运行模式选择安全信号输出接口三208。

使能输出接口一连接伺服压力机驱动器内部控制电路的使能输入接口；使能输出接口二连接伺服压力机驱动器内部驱动电路的使能输入接口；使能输出接口三连接伺服电机输出轴上的抱闸。

安全电路从外部接收安全信号，包括双手按钮、启动按钮、急停按钮、安全门开关、光幕、运行模式选择（待机、换模、手动、单次运行、连续运行等）、故障复位信号以及其它预留输入，经处理后产生若干内部信号（使能1和使能2）和外部输出（安全信号输出和使能3）。安全电路从输入到输出之间到逻辑关系可通过编程接口进行设置。使能1（211）、使能2（212）、使能3（213）的输出分别对应使能输出接口一、使能输出接口二、使能输出接口三。

使能1用来通知控制电路是否允许电机运行；使能2用来通知驱动电路是否切断电机电流。使能1和使能2可以同时发出，也可不同时发出。例如，使能1可首先发出，从而命令控制电路产生紧急制动命令；使能1延迟一定时间后使能2发出，从而切断电机电流，保证安全。延迟时间可通过编程接口进行设置。使能3输出到驱动器外部，用来控制抱闸或电源开关等设备，以便促使电机快速停止。使能3可进一步比使能2延迟一段时间输出，从而使得在电机停止后再执行抱闸动作。若电机制动过程缓慢，使能3也可与使能1或使能2同时发出，命令抱闸动作，加快制动过程。

编程接口用来与外部编程设备相连，通常是一种数据总线，如RS232，RS485，CAN等，用来对安全电路的逻辑功能进行设置。

如图3所示，使用本实用新型产品实现的一个伺服压力机控制系统的具体实施方式。在进行伺服压力机生产操作前，用户需根据生产工艺和所要求的压力机电气设备特性，利用计算机通过编程接口对伺服驱动器内部的安全电路进行配置。

控制系统采用PLC（可编程逻辑控制器）为中央控制器，对伺服压力机整机进行控制。除了进行与本实用新型相关伺服驱动控制外，还与其它设备相连，例如继电器、电磁阀、滑块调整电机、送料机构等。

PLC根据来自其它设备和来自安全电路的安全信号输出，进行综合处理，并向伺服驱动器发送符合生产工艺的伺服控制命令；伺服驱动器内部的安全电路接收来自用户接口、急停按钮和安全设备的信号，并根据所设置的逻辑功能对输入信号进行处理。若伺服压力机正常运行，则通过安全信号输出接口将操作命令发送给PLC，并产生相应的使能1、使能2和使能3信号，命令设备正常运行。

控制电路根据伺服驱动器内部的使能1信号决定是否执行控制命令。若执行，则根据来自伺服电机的反馈信号向驱动电路发送驱动命令。驱动电路根据伺服驱动器内部的使能2信号决定是否执行驱动命令。若执行，则根据驱动命令向伺服电机发出所要求的电流，驱动电机旋转。安装在伺服电机输出轴上的抱闸根据安全电路发出的使能3信号决定是否执行抱闸动作。若一切正常，则使抱闸松开，电机可正常旋转。

若安全电路检测到任何异常状态，则产生对应的安全信号输出、使能1、使能2和使能3信号，通知PLC、控制电路、驱动电路和抱闸产生相应的操作，停止电机运行，从而使得滑块尽快静止，避免出现安全事故。

Claims (6)

1.一种具有安全功能的伺服压力机驱动器，包括用于从驱动器外部接收控制命令、从伺服电机接收反馈信号，对伺服电机的扭矩、转速和角度进行控制的控制电路和用于根据控制电路发出的驱动信号向外部的伺服电机提供电流，驱动伺服电机运行的驱动电路；其特征在于：还包括设置于伺服驱动器内部的安全电路；所述安全电路包括用于与外部安全设备连接的安全信号输入接口以及用于与伺服压力机控制系统连接的安全信号输出接口；所述安全电路还包括使能输出接口一、使能输出接口二、使能输出接口三和编程接口；所述使能输出接口一连接伺服压力机驱动器内部控制电路的使能输入接口；所述使能输出接口二连接伺服压力机驱动器内部驱动电路的使能输入接口；所述使能输出接口三连接伺服压力机驱动器外部设备的使能输入接口。

2.如权利要求1所述具有安全功能的伺服压力机驱动器，其特征在于：所述外部安全设备包括滑块运行命令单元、双手按钮、启动按钮、急停按钮、安全门开关、光幕、运行模式选择单元或故障复位信号单元中的一个或多个。

3.如权利要求1或2所述具有安全功能的伺服压力机驱动器，其特征在于：所述安全电路的安全信号输出接口包括滑块运行安全信号输出接口、双手按钮安全信号输出接口、启动按钮安全信号输出接口、急停按钮安全信号输出接口、安全门开关安全信号输出接口、光幕安全信号输出接口、运行模式选择安全信号输出接口或故障复位安全信号输出接口中的一个或多个。

4.如权利要求1所述具有安全功能的伺服压力机驱动器，其特征在于：所述使能输出接口三连接能迫使电机停止旋转的电气设备。

5.如权利要求1或4所述具有安全功能的伺服压力机驱动器，其特征在于：所述使能输出接口三连接伺服电机输出轴上的抱闸或伺服电机的电源开关。

6.如权利要求1所述具有安全功能的伺服压力机驱动器，其特征在于：所述编程接口通过数据总线与外部编程设备相连。

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