一種多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，具體的涉及一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，伺服系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中的重要性越來(lái)越顯現(xiàn)，伺服驅(qū)動(dòng)器也得到了廣泛的應(yīng)用。伺服驅(qū)動(dòng)器是用于控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)化裝備如工業(yè)機(jī)器人，機(jī)床，自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)作為智能裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器提出了越來(lái)越多的要求:小型化，成套安裝，接線簡(jiǎn)單，成本低。
[0004]典型的伺服驅(qū)動(dòng)器包括:整流單元，逆變單元和控制單元?？刂茊卧邮丈衔豢刂破鞯闹噶钪岛蛠?lái)自電機(jī)和編碼器的反饋值，經(jīng)過運(yùn)算后控制逆變單元，將經(jīng)整流單元整流后的直流電逆變成交流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。這種典型的伺服驅(qū)動(dòng)器只能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電機(jī)的控制。當(dāng)被控對(duì)象是多臺(tái)電機(jī)時(shí)，即多軸控制時(shí)，有多少臺(tái)電機(jī)，就需要相應(yīng)配置相應(yīng)臺(tái)數(shù)的伺服驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)是完全獨(dú)立的。
[0005]該系統(tǒng)架構(gòu)的缺點(diǎn)是:成本高，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器都包含一個(gè)獨(dú)立的整流單元，控制電源單元，逆變單元，信號(hào)處理單元，控制單元。配線復(fù)雜:上位控制器通過一組傳統(tǒng)的配線與各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行連接。擴(kuò)展性差:每擴(kuò)展一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，就需要增加一組配線。而且可擴(kuò)展的軸數(shù)受限于上位控制器的CPU性能和硬件的通道數(shù)目。無(wú)法實(shí)現(xiàn)多軸同步協(xié)調(diào)控制:由于各伺服驅(qū)動(dòng)器之間的控制是完全獨(dú)立的，其中的一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器無(wú)法知道其它伺服驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)信息，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和多軸協(xié)調(diào)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于多軸的自動(dòng)化設(shè)備，可以適配多個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器即可完成對(duì)整個(gè)自動(dòng)化設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。
[0007]一種伺服驅(qū)動(dòng)器，包含整流單元，控制電源單元，多個(gè)逆變單元，信號(hào)處理單元，控制單元，所述伺服驅(qū)動(dòng)器集成一個(gè)整流單元和多個(gè)逆變單元。所述整流單元，控制電源單元，逆變單元，信號(hào)處理單元，控制單元依次連接。
[0008]優(yōu)選地，所述整流單元包含整流器，電源輸入繼電器，直流母線電容，以及檢測(cè)電路；所述電源輸入繼電器控制電源輸入的通斷，所述整流器將交流轉(zhuǎn)化為直流，所述檢測(cè)電路收集短路，缺相，過壓信息。
[0009]優(yōu)選地，所述控制電源單元由變壓器和輔助電路組成；所述變壓器將高壓轉(zhuǎn)換為24V，正負(fù)15V和5V，所述輔助電路與變壓器相連，給控制單元提供控制電。
[0010]優(yōu)選地，所述逆變單元包含IGBT模塊和PWM驅(qū)動(dòng)電路組成；所述PWM驅(qū)動(dòng)電路接收控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)伺服電機(jī)的控制。所述多個(gè)逆變單元集成在一塊電路板上。
[0011]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元由多個(gè)編碼器信號(hào)采集單元和多個(gè)信號(hào)處理器組成；所述編碼器信號(hào)采集單元接收來(lái)自多個(gè)編碼器的信號(hào)，實(shí)時(shí)反饋多個(gè)電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后上傳至所述信號(hào)處理器；所述信號(hào)處理器計(jì)算電機(jī)的位置和速度；所述信號(hào)處理器通過SPI總線與控制單元相連。
[0012]優(yōu)選地，所述控制單元由多個(gè)處理器和輔助電路組成；所述處理器一般為DSPjtPWM驅(qū)動(dòng)電路輸出控制變量，輔助電路包括周邊晶振，EEPROM，復(fù)位電路，與處理器相連。
[0013]優(yōu)選地，所述整流單元為多個(gè)逆變單元提供直流電，所述整流單元可以與多個(gè)逆變單元集成在一塊電路板上。
[0014]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元間通過高速工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；所述高速工業(yè)以太網(wǎng)采用分布時(shí)鐘，使控制單元和各個(gè)逆變單元使用相同的系統(tǒng)時(shí)間。
[0015]優(yōu)選地，所述控制單元的多個(gè)處理器與多個(gè)逆變單元一一對(duì)應(yīng)，一個(gè)處理器控制一個(gè)逆變單元；所述逆變單元與電機(jī)一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)都單獨(dú)給一個(gè)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)。
[0016]本實(shí)用新型提供的多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器在使用時(shí)可以直接控制一個(gè)多軸的自動(dòng)化設(shè)備，如5軸折彎?rùn)C(jī)，6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人等，可以降低使用成本。本多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部配線大幅簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器多軸控制的目的。
【附圖說明】
[0017]圖1本實(shí)用新型多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2本實(shí)用新型一種實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】進(jìn)行具體說明如下:
[0020]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器示意圖，在本實(shí)施例中伺服驅(qū)動(dòng)器為六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人所用的一體化伺服。包含一個(gè)整流單元1，一個(gè)控制電源單元2、六個(gè)逆變單元3、信號(hào)處理單元4、控制單元5。
[0021]其中，整流單元I由輸入繼電器11、整流器12、直流母線電容13、電壓指示電路14、短路檢測(cè)電路15和電流檢測(cè)電路16組成。輸入繼電器11接受來(lái)自外部的三相交流電源輸入，經(jīng)整流器12整流成直流，輸出至六個(gè)逆變單元3，其他輔助電路實(shí)現(xiàn)三相電源輸入缺相檢測(cè)，直流母線電壓隔離檢測(cè)與輸出，輸出電流Iu，Iv隔離檢測(cè)，短路檢測(cè)。
[0022]其中，控制電源單元2由變壓器21和輔助電路22組成，變壓器將高壓轉(zhuǎn)換為24V，正負(fù)15V和5V，所述輔助電路與變壓器相連，給其他部分提供控制電。
[0023]其中，六個(gè)逆變單元3包含IGBT模塊31-36和PWM驅(qū)動(dòng)電路311-361組成；所述PWM驅(qū)動(dòng)電路接收控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)伺服電機(jī)的控制。所述多個(gè)逆變單元集成在一塊電路板上。PWM驅(qū)動(dòng)電路311-361接收控制單元5的控制變量，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
[0024]其中，信號(hào)處理單元4包含F(xiàn)PGA，SIN, COS信號(hào)處理電路和RS485電路，實(shí)時(shí)采樣電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后上傳至控制單元5，
[0025]其中，控制單元5包含六個(gè)DSP芯片，一方面接收外部上位控制器指令值，一方面接收經(jīng)過信號(hào)處理單元4解析的六個(gè)逆變單元3的內(nèi)部狀態(tài)信息，然后經(jīng)過運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各逆變單元的控制變量。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制不僅參考自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還可參考其他電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了多軸之間的協(xié)調(diào)控制。
[0026]其中每個(gè)DSP芯片對(duì)應(yīng)一個(gè)逆變單元，每個(gè)逆變單元控制一臺(tái)伺服電機(jī)。
[0027]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。
[0028]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述伺服驅(qū)動(dòng)器集成多個(gè)逆變單元；所述逆變單元包含IGBT模塊和PWM驅(qū)動(dòng)電路；所述多個(gè)逆變單元集成在一塊電路板上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于: 還包括整流單元，所述整流單元包含整流器，電源輸入繼電器，直流母線電容，以及檢測(cè)電路；所述電源輸入繼電器控制電源輸入的通斷，所述整流器將交流轉(zhuǎn)化為直流，所述檢測(cè)電路收集短路，缺相，過壓信息；所述整流單元為多個(gè)逆變單元提供直流電，所述整流單元可以與多個(gè)逆變單元集成在所述一塊電路板上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:還包括控制電源單元，所述控制電源單元由變壓器和輔助電路組成；所述變壓器將高壓轉(zhuǎn)換為24V，正負(fù)15V和5V，所述輔助電路與變壓器相連，給控制單元提供控制電。
4.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:還包括信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元由多個(gè)編碼器信號(hào)采集單元和多個(gè)信號(hào)處理電路組成；所述編碼器信號(hào)采集單元接收來(lái)自多個(gè)編碼器的信號(hào)，實(shí)時(shí)反饋多個(gè)電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路信號(hào)調(diào)理后上傳至控制單元；所述信號(hào)處理電路通過SPI總線與控制單元相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:還包括控制單元，所述控制單元由多個(gè)處理器和輔助電路組成；所述處理器為DSP，對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)電路輸出控制變量，輔助電路包括周邊晶振，EEPROM，復(fù)位電路，與處理器相連。
6.如權(quán)利要求4所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述信號(hào)處理單元間通過高速工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；所述高速工業(yè)以太網(wǎng)采用分布時(shí)鐘，使控制單元和各個(gè)逆變單元使用相同的系統(tǒng)時(shí)間。
7.如權(quán)利要求5所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述控制單元的多個(gè)處理器與多個(gè)逆變單元--對(duì)應(yīng)，一個(gè)處理器控制一個(gè)逆變單元；所述逆變單元與電機(jī)--對(duì)應(yīng)，每個(gè)都單獨(dú)給一個(gè)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種多軸集成的伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器，包含整流單元，控制電源單元，多個(gè)逆變單元，信號(hào)處理單元，控制單元。所述整流單元由整流器和整流電路組成；所述控制電源單元由變壓器和輔助電路組成；所述逆變單元由IGBT模塊和PWM驅(qū)動(dòng)電路組成；所述信號(hào)處理單元由信號(hào)采集單元和處理器組成；所述控制單元由多個(gè)處理器和輔助電路組成。本實(shí)用新型所提供的伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了多軸集成于一個(gè)產(chǎn)品中，系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、成本較低、能量利用率高，由于使用內(nèi)部通訊，降低干擾和失效風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)實(shí)際產(chǎn)品驗(yàn)證，降低了多軸伺服驅(qū)動(dòng)器的復(fù)雜度，且減小了產(chǎn)品體積。
【IPC分類】G05B19-414
【公開號(hào)】CN204287906
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420821892
【發(fā)明人】樂建, 劉波, 湯小平
【申請(qǐng)人】清能德創(chuàng)電氣技術(shù)（北京）有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日