CN215956297U - 多轴驱动器及多轴驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多轴驱动器及多轴驱动装置，多轴驱动器包括通信电路、主控芯片和多个输出接口。通信电路的第一通信端用于与上位机进行通信连接。主控芯片的通信端与通信电路的第二通信端连接。多个输出接口与主控芯片的多个输出端一一对应连接，多个输出接口用于与多个电机一一对应连接。通信电路用于将接收到的多个电机控制信号输出至主控芯片，主控芯片用于根据接收到多个电机控制信号输出相应的驱动控制信号至相应的电机。主控芯片还用于将多个电机的运行参数信号输出至通信电路，通信电路还用于将接收到的运行参数信号反馈至上位机。本实用新型将现有技术中的单轴驱动器扩展为多轴驱动器，输出多个电机控制信号，节省安装空间。

Description

多轴驱动器及多轴驱动装置

技术领域

本实用新型涉及自动化控制，具体涉及一种多轴驱动器及多轴驱动装置。

背景技术

伺服驱动器(servo drives)又称为"伺服控制器"、"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作用于普通交流马达，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马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

市场上现有产品均为单轴控制器，一个控制器只能控制一个电机。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种多轴驱动器及多轴驱动装置，旨在实现同时控制多个电机。

为实现上述目的，本实用新型提出一种多轴驱动器，所述多轴驱动器包括：

通信电路，所述通信电路具有第一通信端和第二通信端，所述通信电路的第一通信端用于与上位机进行通信连接；

主控芯片，所述主控芯片具有通信端和多个输出端，所述主控芯片的通信端与所述通信电路的第二通信端连接；

多个输出接口，多个所述输出接口与所述主控芯片的多个输出端的数量一致，多个所述输出接口与所述主控芯片的多个输出端一一对应连接，多个所述输出接口用于与多个电机一一对应连接；

所述通信电路用于接收上位机输出的多个电机控制信号，并将接收到的多个电机控制信号输出至所述主控芯片，所述主控芯片用于根据所述接收到多个电机控制信号输出相应的驱动控制信号至相应的电机；

所述主控芯片还用于接收多个电机内部采集的运行参数，并将多个电机的运行参数信号输出至所述通信电路，所述通信电路还用于将接收到的运行参数信号反馈至上位机。

在一实施例中，所述主控芯片为XMC4800芯片、TMS320F28388S芯片、TMS320F28388D芯片、RX72M芯片和RZ-T1芯片中的任意一个。

在一实施例中，所述通信电路采用Modbus总线、CANopen总线和EtherCAT总线中的任意一者进行通信。

在一实施例中，所述通信电路包括输入物理层通信电路、输出物理层通信电路和应用层通信电路；

所述输入物理层通信电路的输入端用于与上位机连接，所述应用层通信电路具有输入端、输出端和通信端，所述输入物理层通信电路的输出端与所述应用层通信电路的输入端连接，所述输入物理层通信电路用于将上位机输出的驱动控制信号输出至所述应用层通信电路；

所述输出物理层通信电路的输入端与所述应用层通信电路的输出端连接，所述输出物理层通信电路的输出端用于与上位机连接；

所述应用层通信电路的通信端与所述主控芯片连接，所述应用层通信电路用于将接收到的驱动控制信号输出至所述主控芯片；所述应用层通信电路还用于接收所述主控芯片输出的运行参数信号，并将接收到的运行参数信号输出至所述输出物理层通信电路；

所述输出物理层通信电路用于将接收到的运行参数信号输出至上位机；

所述输入物理层通信电路和输出物理层通信电路用于实现物理层的数据交换，所述应用层通信电路用于实现应用层的数据交换。

在一实施例中，所述多轴驱动器还包括通信输入接口和通信输出接口；

所述通信输入接口与所述输入物理层通信电路连接，所述通信输入接口用于与上位机进行通信连接；

所述通信输出接口与所述输出物理层通信电路连接，所述通信输出接口用于与上位机进行通信连接。

在一实施例中，所述通信输入接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

在一实施例中，所述通信输出接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

在一实施例中，所述多轴驱动器还包括供电检测电路；

所述供电检测电路的输入端用于接入供电电压，所述主控芯片还具有供电输入端，所述供电检测电路的输出端与所述主控芯片的供电输入端连接，所述供电检测电路用于检测供电电压，并在检测到供电电压时向所述主控芯片输出相应的上电信号，在未检测到供电电压时，向所述主控芯片输出断电信号；

所述主控芯片还用于在接收到断电信号时保存电机运行参数。

本实用新型还提供一种多轴驱动装置，所述多轴驱动装置包括多个电机和上述的多轴驱动器。

在一实施例中，所述电机包括电压检测电路、电流检测电路和编码器。

本实用新型将现有技术中的单轴驱动器扩展为多轴驱动器，通过通信电路和主控芯片输出多个电机控制信号，可以对每个电机进行独立控制。节省安装空间和接线复杂度，降低成本。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例通信电路的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例供电检测电路的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，本实用新型提出一种多轴驱动器，所述多轴驱动器包括通信电路10、主控芯片20和多个输出接口。

所述通信电路10具有第一通信端和第二通信端，所述通信电路10的第一通信端用于与上位机进行通信连接。

所述主控芯片20具有通信端和多个输出端，所述主控芯片的通信端与所述通信电路的第二通信端连接。通信电路10的第二通信端包括与主控芯片20进行数据交互的数据交互电路。

多个所述输出接口与所述主控芯片20的多个输出端的数量一致，多个所述输出接口与所述主控芯片20的多个输出端一一对应连接，多个所述输出接口用于与多个电机一一对应连接。

所述通信电路10用于接收上位机输出的多个电机控制信号，并将接收到的多个电机控制信号输出至所述主控芯片20，所述主控芯片20用于根据所述接收到多个电机控制信号输出相应的驱动控制信号至相应的电机。

所述主控芯片20还用于接收多个电机内部采集的运行参数，并将多个电机的运行参数信号输出至所述通信电路10，所述通信电路10还用于将接收到的运行参数信号反馈至上位机。

上位机的通信信号与主控芯片20的通信信号无法直接进行数据交互，上位机与主控芯片20需要通过通信电路10进行数据交互。上位机向通信电路10输出多个电机的控制信号，通信电路10将控制信号输出至主控芯片20，主控芯片20对控制信号进行解码后输出相应的驱动控制信号至相应的电机来以驱动电机。同时主控芯片20接收电机内部采集反馈的运行参数，输出运行参数信号至通信电路10，通信电路10将接收到的运行参数信号反馈至上位机。

本实用新型将现有技术中的单轴驱动器扩展为多轴驱动器，通过通信电路10和主控芯片20输出多个电机控制信号，可以对每个电机进行独立控制。节省安装空间和接线复杂度，降低成本。

在一实施例中，所述主控芯片20为XMC4800芯片、TMS320F28388S芯片、TMS320F28388D芯片、RX72M芯片和RZ-T1芯片中的任意一个。

在一实施例中，所述通信电路10采用Modbus总线、CANopen总线和EtherCAT总线中的任意一者进行通信。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。Modbus协议制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。

CANopen是一种架构在控制局域网路(Controller Area Network,CAN)上的高层通讯协定，包括通讯子协定及设备子协定常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。

EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的CAT为控制自动化技术(Control Automation Technology)字首的缩写。

在一实施例中，所述通信电路10包括输入物理层通信电路11、输出物理层通信电路12和应用层通信电路13。

所述输入物理层通信电路11的输入端用于与上位机连接，所述应用层通信电路13具有输入端、输出端和通信端，所述输入物理层通信电路11的输出端与所述应用层通信电路13的输入端连接，所述输入物理层通信电路11用于将上位机输出的驱动控制信号输出至所述应用层通信电路13。

所述输出物理层通信电路12的输入端与所述应用层通信电路13的输出端连接，所述输出物理层通信电路12的输出端用于与上位机连接。

所述应用层通信电路13的通信端与所述主控芯片20连接，所述应用层通信电路13用于将接收到的驱动控制信号输出至所述主控芯片20；所述应用层通信电路13还用于接收所述主控芯片20输出的运行参数信号，并将接收到的运行参数信号输出至所述输出物理层通信电路12。

所述输出物理层通信电路12用于将接收到的运行参数信号输出至上位机。

所述输入物理层通信电路11和输出物理层通信电路12用于实现物理层的数据交换，所述应用层通信电路13用于实现应用层的数据交换。

在上述实施例中，应用层通信电路13采用ESC通信电路。

本实施例中，通信电路10采用EtherCAT总线。EtherCAT总线通信为主从站结构，具有网络接口卡的计算机和具有以太网控制器的嵌入式设备都可以作为主站，从站使用从站控制器(ESC-EtherCAT Slave Controller)。在一个通讯周期内，主站发送以太网数据帧到各个从站，数据帧到达从站后，每个从站根据寻址提取数据帧内对应的数据，并把反馈数据写入到数据帧中。这种传输方式在一个周期内就可以实现数据通讯，还可以改善带宽利用率，最大有效数据利用率可以达到90％以上。本实施例将上位机作为主站，ESC通信电路作为从站。上位机的控制信号通过输入物理层通信电路11输出至ESC通信电路，ESC通信电路对控制信号进行处理后输出至主控芯片20。同时将接收主控芯片20输出的运行参数信号，并通过输出物理层通信电路12反馈给上位机。

本实施例通过ESC通信电路传输多个电机的控制信号和运行参数信号，节省主站结点，数据传输速度快，延时低。通过输入物理层通信电路11和输出物理层通信电路12分别处理输入的控制信号和输出的运行参数信号，速度更快。

在一实施例中，所述多轴驱动器还包括通信输入接口和通信输出接口。

所述通信输入接口与所述输入物理层通信电路11连接，所述通信输入接口用于与上位机进行通信连接。

所述通信输出接口与所述输出物理层通信电路12连接，所述通信输出接口用于与上位机进行通信连接。

在一实施例中，所述通信输入接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

在一实施例中，所述通信输出接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

在一实施例中，所述多轴驱动器还包括供电检测电路。

所述供电检测电路的输入端用于接入供电电压，所述主控芯片20还具有供电输入端，所述供电检测电路的输出端与所述主控芯片20的供电输入端连接，所述供电检测电路用于检测供电电压，并在检测到供电电压时向所述主控芯片20输出相应的上电信号，在未检测到供电电压时，向所述主控芯片20输出断电信号。

所述主控芯片20还用于在接收到断电信号时保存电机运行参数。

本实施例通过供电检测电路检测供电电压，在断电时及时保存电机运行参数，避免因为断电丢失电机运行参数。

本实用新型还提供一种多轴驱动装置，所述多轴驱动装置包括多个电机和上述的多轴驱动器。

在一实施例中，所述电机包括电压检测电路、电流检测电路和编码器。

本实施例将电压检测电路、电流检测电路和编码器集成在电机内，集成度高，节省多轴驱动装置的占用空间。方便用户直接使用，无需另外接入其他设备。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多轴驱动器，其特征在于，所述多轴驱动器包括：

通信电路，所述通信电路具有第一通信端和第二通信端，所述通信电路的第一通信端用于与上位机进行通信连接；

主控芯片，所述主控芯片具有通信端和多个输出端，所述主控芯片的通信端与所述通信电路的第二通信端连接；

多个输出接口，多个所述输出接口与所述主控芯片的多个输出端的数量一致，多个所述输出接口与所述主控芯片的多个输出端一一对应连接，多个所述输出接口用于与多个电机一一对应连接；

所述通信电路用于接收上位机输出的多个电机控制信号，并将接收到的多个电机控制信号输出至所述主控芯片，所述主控芯片用于根据所述接收到多个电机控制信号输出相应的驱动控制信号至相应的电机；

所述主控芯片还用于接收多个电机内部采集的运行参数，并将多个电机的运行参数信号输出至所述通信电路，所述通信电路还用于将接收到的运行参数信号反馈至上位机。

2.如权利要求1所述的多轴驱动器，其特征在于，所述主控芯片为XMC4800芯片、TMS320F28388S芯片、TMS320F28388D芯片、RX72M芯片和RZ-T1芯片中的任意一个。

3.如权利要求1所述的多轴驱动器，其特征在于，所述通信电路采用Modbus总线、CANopen总线和EtherCAT总线中的任意一者进行通信。

4.如权利要求1所述的多轴驱动器，其特征在于，所述通信电路包括输入物理层通信电路、输出物理层通信电路和应用层通信电路；

所述输入物理层通信电路的输入端用于与上位机连接，所述应用层通信电路具有输入端、输出端和通信端，所述输入物理层通信电路的输出端与所述应用层通信电路的输入端连接，所述输入物理层通信电路用于将上位机输出的驱动控制信号输出至所述应用层通信电路；

所述输出物理层通信电路的输入端与所述应用层通信电路的输出端连接，所述输出物理层通信电路的输出端用于与上位机连接；

所述应用层通信电路的通信端与所述主控芯片连接，所述应用层通信电路用于将接收到的驱动控制信号输出至所述主控芯片；所述应用层通信电路还用于接收所述主控芯片输出的运行参数信号，并将接收到的运行参数信号输出至所述输出物理层通信电路；

所述输出物理层通信电路用于将接收到的运行参数信号输出至上位机；

所述输入物理层通信电路和输出物理层通信电路用于实现物理层的数据交换，所述应用层通信电路用于实现应用层的数据交换。

5.如权利要求4所述的多轴驱动器，其特征在于，所述多轴驱动器还包括通信输入接口和通信输出接口；

所述通信输入接口与所述输入物理层通信电路连接，所述通信输入接口用于与上位机进行通信连接；

所述通信输出接口与所述输出物理层通信电路连接，所述通信输出接口用于与上位机进行通信连接。

6.如权利要求5所述的多轴驱动器，其特征在于，所述通信输入接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

7.如权利要求5所述的多轴驱动器，其特征在于，所述通信输出接口为RJ45网口或插拔式接线端子。

8.如权利要求5所述的多轴驱动器，其特征在于，所述多轴驱动器还包括供电检测电路；

所述供电检测电路的输入端用于接入供电电压，所述主控芯片还具有供电输入端，所述供电检测电路的输出端与所述主控芯片的供电输入端连接，所述供电检测电路用于检测供电电压，并在检测到供电电压时向所述主控芯片输出相应的上电信号，在未检测到供电电压时，向所述主控芯片输出断电信号；

所述主控芯片还用于在接收到断电信号时保存电机运行参数。

9.一种多轴驱动装置，其特征在于，所述多轴驱动装置包括多个电机和如权利要求1至8任一项所述的多轴驱动器。

10.如权利要求9所述的多轴驱动装置，其特征在于，所述电机包括电压检测电路、电流检测电路和编码器。

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