CN201812185U - 用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器 - Google Patents

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蔡向林
周启发
陈刚
邬振平
郝平
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Abstract

本实用新型涉及一种用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器。所述变频器包括DSP主控模块，包括多个独立的DSP控制单元，用于控制下述变频器模块进而控制钻床各主轴工作；变频器模块，包括多个独立的变频控制单元，分别受DSP主控模块中各DSP控制单元控制，分别与钻床各主轴连接，实现钻床各主轴独立控制；电源模块，其将输入的220V三相交流电源经三相整流电路、电容充电电路、变频器母线电源输出电路输出给变频器模块提供变频器模块所需的直流电压。所述数字变频器各变频控制单元均可独立控制，互不联系，对昂贵的主轴进行全面的监控和可靠的保护，减少客户的使用投入。

Description

用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器
技术领域
本实用新型涉及一种变频器，具体是指一种用于印刷电路板钻床用全数字高频变频器。
背景技术
目前，印刷线路板钻孔机床用的变频器，通常是由一个变频器同时驱动多个主轴，它只能对多个主轴的总电流和PTC进行监控，且没有将主轴速度反馈、水流检测等信号连入变频器参与监控，因此很难通过变频器检测和预防每一个主轴的故障。而一旦变频器出现故障，会直接影响多个主轴的使用，甚至使整台机床停止工作，严重影响生产效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种印刷电路板钻床用的使用方便、安全可靠的数字高频变频器。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：提供一种用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其包括以下模块：DSP主控模块，包括多个独立的DSP控制单元，用于控制下述变频器模块进而控制钻床各主轴工作；变频器模块，包括多个独立的变频控制单元，受DSP主控模块控制，分别与钻床各主轴连接，实现钻床各主轴独立控制；电源模块，其将输入的220V三相交流电源经三相整流电路、电容充电电路、变频器母线电源输出电路输出给变频器模块提供变频器模块所需的直流电压，该电压即一般为310V直流电压。
具体的，所述DSP控制单元包括DSP控制电路及与其连接的下述模块：通信电路，所述通讯电路连接变频器模块与DSP控制电路实现二者通讯；调频调压缓冲电路，输出端与变频器模块连接，缓冲DSP控制电路输出的调压、调频信号实现变频器控制；主轴速度检测电路，检测钻床各主轴速度信号处理后传输给DSP控制电路；主轴PTC检测电路，检测钻床各主轴温度信号处理后传输给DSP控制电路；
优选的，所述主轴速度检测电路、主轴PTC检测电路与DSP控制电路之间设隔离电路。
具体的，所述独立的变频控制单元包括：依次连接的调压电路、调频电路、滤波电路，三者组成主轴驱动电路，所述调压电路、调频电路根据DSP控制电路信号将输入的310V直流电压进行调压调频并滤波处理后输出用于控制主轴工作；另在DSP控制电路信号与调压电路、调频电路之间分别设调压隔离电路、调频隔离电路实现DSP信号的隔离输入；电压检测电路、电流检测电路，与主轴驱动电路连接，用于检测主轴驱动电路中的工作电压及电流，并将检测到的信号输出给DSP控制电路；输入输出隔离电路，用于DSP与外部信号间的电气隔离，防止强电进入弱电信号烧毁控制电路；多路隔离输出电源电路，其引入24V直流电源转化后为变频控制单元内各功能电路提供电源。
具体的，所述电源模块进一步包括单片机控制电路及与其连接的母线过压/欠压检测电路、电源故障报警电路；所述单片机电路与电容充电电路连接，母线过压/欠压检测电路、过压释放电路均与变频器母线电源输出电路连接。
所述电源模块进一步包括隔离输出电源电路，其将直流24V电源引入并转化后为单片机电路、电容充电电路、母线过压/欠压检测电路、过压释放电路提供工作电源。
与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：所述数字变频器能够对钻床上每一个主轴进行实时监控，变频器模块中一个变频控制单元驱动一个主轴，对各自驱动主轴的电压、电流、转速、PTC能够实时监控，各变频控制单元均可独立控制，互不联系，对昂贵的主轴进行全面的监控和可靠的保护，减少客户的使用投入。
附图说明
附图1是所述数字变频器中用于控制每个变频控制单元的DSP控制单元组成示意框图；
附图2是所述数字变频器中用于驱动单个钻床主轴的变频控制单元组成示意框图；
附图3是本实用新型所述数字变频器中电源模块组成示意框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。
一台印刷电路板钻床可配置多个主轴，这些主轴一般都采用价格非常昂贵的高速高精密气浮轴承主轴，运行过程中稍有不慎就会造成损坏。因此，本实用新型所述数字变频器采用多个变频模块分别对每个主轴进行控制，而针对每个变频模块配置一个DSP控制模块，通过变频器DSP优化算法的高精度控制和对主轴的电压、电流、温度等重要参数的实时采集监控，确保每一个钻床主轴的安全可靠运行。
参照图1，本实用新型所述全数字高频变频器中每个变频控制单元的DSP控制单元包括DSP控制电路及与其连接的通信电路、调频调压缓冲电路、主轴速度检测电路、主轴PTC检测电路等。所述调频调压缓冲电路输出端与变频器模块中每个变频控制单元连接，缓冲DSP控制电路输出的调压、调频信号实现主轴变频控制。所述通信电路实现DSP芯片与机床主控电脑的通信，DSP芯片在控制变频器的同时，将采集到的电压、电流、转速、PTC等信息返回机床主控电脑，使机床主控电脑能够对变频器实施监控和操作。
为保证信号传输的稳定，避免干扰，主轴速度检测电路、主轴PTC检测电路与DSP控制电路之间设有隔离电路。
DSP控制单元中各电路供电由电源模块中引入24V直流电压经过转换后输出5V、5.1V、3.3V为各电路供电。该模块中的电源电路与主轴速度检测电路之间还可设隔离电路。
参照图2，所述全数字高频变频器中各独立的变频控制单元包括：依次连接的调压电路、调频电路、滤波电路，三者组成主轴驱动电路，所述调压电路、调频电路根据DSP控制电路信号将输入的310V直流电压进行调压调频并滤波处理后输出用于控制主轴工作；另在DSP控制电路信号与调压电路、调频电路之间分别设调压隔离电路、调频隔离电路实现DSP信号的隔离输入；电压检测电路、电流检测电路，与主轴驱动电路连接，用于检测主轴驱动电路中的工作电压及电流，并将检测到的信号输出给DSP控制电路；输入输出隔离电路，用于DSP与外部信号间的电气隔离，防止强电进入弱电信号烧毁控制电路；多路隔离输出电源电路。该模块的电源提供是引入电源模块中24V直流电源转化后为变频控制单元内各功能电路提供电源。
参照图3，所述全数字高频变频器中电源模块包括三相整流电路、电容充电电路、变频器母线电源输出电路、隔离输出电源电路等。
电源模块一路将输入的220V三相交流电源经三相整流电路、电容充电电路、变频器母线电源输出电路输出给变频器模块提供变频器模块所需的直流电压。另一路将直流24V电源引入并转化后为单片机电路、电容充电电路、母线过压/欠压检测电路、过压释放电路提供工作电源。
所述电源模块还包括单片机控制电路及与其连接的母线过压/欠压检测电路、电源故障报警电路；所述单片机电路与电容充电电路连接，母线过压/欠压检测电路、过压释放电路均与变频器母线电源输出电路连接。
具体实施时，为了保证电压、电流等重要参数采样的准确性，所述电源模块中多次采用基准电压产生电路，采用专用芯片及其简洁的***电路，产生多种基准电压，为各个信号检测电路提供可靠依据。
整个变频器电路中，强电电路和弱电电路交错运行，强电电压很容易进入弱电电路中，将电路烧毁。因此，可以采用自激式开关电路为整个变频器提供多路隔离输出的直流电源。
具体实施时，电源模块、变频模块、DSP控制模块分别设置于一块板上，并采用一个转接板，变频器所有的输入/输出、模块间的连接都通过转接板完成。变频器所需的三相220V主电源、+24V控制电源、与机床的主控电脑通信信号以及主轴的PTC、转速、水流信号通过转接板送入电源模块板和变频模块板，经过处理再由转接板上每一个变频模块对应的接线端子输出主轴驱动电源。
对变频器的参数设定是通过对软件的操作进行的，在机床软件中填入主轴的参数和变频器相关的工作选项，并将这些参数通过RS485总线传送给各DSP芯片，完成对变频器参数的设定。
本实用新型中未具体描述的模块均为现有技术中的成熟模块，因此不对其具体实现方式赘述。
上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不局限于此，在任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：包括：
DSP主控模块，包括多个独立的DSP控制单元，用于控制下述变频器模块进而控制钻床各主轴工作；
变频器模块，包括多个独立的变频控制单元，分别受DSP主控模块中各DSP控制单元控制，分别与钻床各主轴连接，实现钻床各主轴独立控制；
电源模块，其将输入的220V三相交流电源经三相整流电路、电容充电电路、变频器母线电源输出电路输出给变频器模块提供变频器模块所需的直流电压。
2.根据权利要求1所述的用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：所述独立的变频控制单元包括：
依次连接的调压电路、调频电路、滤波电路，三者组成主轴驱动电路，所述调压电路、调频电路根据DSP控制单元信号将输入的310V直流电压进行调压调频并滤波处理后输出用于控制主轴工作；
调压隔离电路、调频隔离电路，用于DSP控制单元信号与调压电路、调频电路的隔离输入；
电压检测电路、电流检测电路，与主轴驱动电路连接，用于检测主轴驱动电路中的工作电压及电流，并将检测到的信号输出给DSP控制单元；
输入输出隔离电路，用于DSP控制单元与外部信号间的电气隔离，防止强电进入弱电信号烧毁控制电路；
多路隔离输出电源电路，其引入24V直流电源转化后为变频控制单元内各功能电路提供电源。
3.根据权利要求2所述的用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：所述DSP控制单元包括DSP控制电路及与其连接的通信电路，连接变频器模块与DSP控制电路实现二者通讯；
调频调压缓冲电路，输出端与变频器模块连接，缓冲DSP控制电路输出的调压、调频信号实现变频器控制；
主轴速度检测电路，检测钻床各主轴速度信号处理后传输给DSP控制电路；
主轴PTC检测电路，检测钻床各主轴温度信号处理后传输给DSP控制电路。
4.根据权利要求3所述的用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：所述主轴速度检测电路、主轴PTC检测电路与DSP控制电路之间设隔离电路。
5.根据权利要求4所述的用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：所述电源模块进一步包括单片机控制电路及与其连接的母线过压/欠压检测电路、电源故障报警电路；所述单片机电路与电容充电电路连接，母线过压/欠压检测电路、过压释放电路均与变频器母线电源输出电路连接。
6.根据权利要求5所述的用于印刷电路板钻床的全数字高频变频器，其特征在于：所述电源模块进一步包括隔离输出电源电路，其将直流24V电源引入并转化后为单片机电路、电容充电电路、母线过压/欠压检测电路、过压释放电路提供工作电源。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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