一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，包括微控制器、正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路、電機(jī)以及IGBT驅(qū)動電路，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路與微控制器相連，微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作。本實用新型通過微控制器控制，可以實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，并且可以在工作過程的任意時刻去切換電機(jī)正反轉(zhuǎn)；通過檢測按鍵切換狀態(tài)檢測，對電機(jī)正反轉(zhuǎn)起到防護(hù)控制，有效的防止了人員誤操作，提高操作安全性，不僅降低了成本，延長木工車使用壽命，還有效保障木工車床工作穩(wěn)定性，提高工作效率。
【專利說明】
一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及木工車床控制領(lǐng)域，尤其涉及一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]臺式木工車床是一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的家用和工業(yè)實用車床。車床主軸由電機(jī)帶動皮帶傳動驅(qū)動，該電機(jī)分為直流電機(jī)、交流異步電機(jī)以及伺服電機(jī)。木工車床的工作原理為:由電機(jī)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)，帶動車床主軸旋轉(zhuǎn)，主軸又通過頂尖或者卡盤帶動被加工零件旋轉(zhuǎn)，然后用刀具對工件進(jìn)行切削，從而加工出不同形狀的回轉(zhuǎn)體。由于工件的形狀和大小不同以及人們對木工車的切削力、安全性能、操作便利性能和加工表面的光潔度要求越來越高，就需要木工機(jī)床在加工工作能中提供盡量大的輸出扭矩、主軸不同的轉(zhuǎn)向和不同的轉(zhuǎn)速，因此市場上對于擁有恒轉(zhuǎn)矩、正反轉(zhuǎn)以及無級調(diào)速功能的木工車需求量日益增多。
[0003]目前市場上絕大多數(shù)的木工車都是交流異步電動機(jī)的木工車，只能提供3檔或者6檔的固定速度，不能實現(xiàn)無級調(diào)速的功能，也沒有正反轉(zhuǎn)功能。雖然有些JET/DELTA小木工車可以實現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，但仍然解決不了以下技術(shù)問題:一是不具有電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能;二是正反轉(zhuǎn)功能不能防止操作者誤操作，一旦誤操作正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動系統(tǒng)或者電機(jī)很容易損壞，甚至操作者被突然換向旋轉(zhuǎn)的工件或者主軸傷害到，威脅人身安全。
[0004]有部分工業(yè)級的木工車通過變頻器來實現(xiàn)調(diào)速或者正反轉(zhuǎn)功能，但是，存在以下幾方面缺點:一是成本昂貴，普通木工愛好者無力購買，另一方面是變頻器的變頻變速的原理決定了這類木工車不能實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出，最高速和最低速力矩都很小。還有一小部分木工車是用伺服電機(jī)加CAM軟件來驅(qū)動的，顯然成本高的離譜，只有工廠才會用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為解決現(xiàn)有木工車床成本高，無正反轉(zhuǎn)功能、及正反轉(zhuǎn)切換誤操作防護(hù)功能，導(dǎo)致木工車床切削效率低、存在安全隱患等技術(shù)問題，提出了一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速、恒轉(zhuǎn)矩輸出、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，并且操作便利、價格便宜、使用壽命長;可以在工作過程中任意時刻切換電機(jī)正反轉(zhuǎn)，防止客戶在工作過程中誤操作電機(jī)正反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的電機(jī)燒毀和人員受傷現(xiàn)象出現(xiàn)，有力的保證了木工車驅(qū)動系統(tǒng)和電機(jī)的使用壽命以及操作者的人身安全，提高了木工車床操作安全與加工效率。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用下列技術(shù)方案:一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，包括微控制器、正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路、電機(jī)以及IGBT驅(qū)動電路，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路與微控制器相連，微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作，不僅可以實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，并且若出現(xiàn)誤操作，可以通過微控制器檢測按鍵狀態(tài)，并做出相應(yīng)控制，有效防止電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換誤操作，保證車床運行安全。
[0007]優(yōu)選的，所述電機(jī)的兩端連接有續(xù)流二極管；
[0008]進(jìn)一步的，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路包括按鍵接口，以及與按鍵接口串聯(lián)連接組成回路的第一電容Cl和第二電阻R2;第一電容Cl與第二電阻R2的連接端通過第一電阻Rl與電源相連，且連接端為I/O端;第一電容Cl的另一端接地，通過設(shè)計按鍵檢測電路，操作簡單，使用方便，提高安全性能。
[0009]進(jìn)一步的，還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊，微控制器檢測電位器電壓大小，從而由無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊調(diào)整電機(jī)驅(qū)動信號(P麗信號的脈沖寬度)來調(diào)整電機(jī)電壓，實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料。
[0010]進(jìn)一步的，還包括與微控制器相連，用以檢測電機(jī)電流的電流采樣模塊，所述電流采樣模塊優(yōu)選采用電流采樣電阻。
[0011]進(jìn)一步的，所述微控制器還包括無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊，由于直流電機(jī)的扭矩與電流成正比，通過對電流采樣，反饋、補(bǔ)償?shù)姆绞?，實時由微控制器的無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制電機(jī)電流，以實現(xiàn)對扭矩調(diào)節(jié)的控制。
[0012]優(yōu)選的，所述電流采樣電阻與微控制器之間還連接有電流濾波電路，通過濾波濾除電流噪聲，由于采集的電流較小，然后通過電壓比較器和運算放大器將電流放大傳輸?shù)轿⒖刂破鳌?br>[0013]進(jìn)一步的，所述微控制器還連接有數(shù)碼管，通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0015]1、本實用新型通過微控制器控制，可以實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，方便切削不同形狀和大小的工件，并且通過微控制器檢測按鍵切換狀態(tài)，實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)誤操作防護(hù)控制。切削過程中，可以在任意時刻去切換電機(jī)正反轉(zhuǎn)，有效的提高操作安全性、防止了人員誤操作，不僅降低成本，且保障車床穩(wěn)定工作，延長車床使用壽命。
[0016]2、通過電位器檢測模塊和電流采樣模塊，由微控制器控制及無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制，實現(xiàn)低速大扭矩，保障電機(jī)的工作性能;通過微控制器實現(xiàn)驅(qū)動信號脈寬調(diào)整，改變電機(jī)電壓，實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速，保證電機(jī)轉(zhuǎn)速平滑連續(xù)變化，而且可以在整個轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任意一點穩(wěn)定運行，保障木工車床的安全穩(wěn)定運作，提高切削效率與切削精度。
【附圖說明】
[0017]圖1本實用新型實施例中電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1中正反轉(zhuǎn)切換按鍵檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例中電機(jī)換向原理框圖；
[0020]圖4為本實用新型實施例中電機(jī)無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)控制原理框圖。
【具體實施方式】
[0021]為了能夠更清楚的理解本實用新型的上述目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細(xì)地描述:
[0022]如圖1所示，為本實施例提出的一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，包括微控制器、正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路、電機(jī)以及IGBT驅(qū)動電路，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路與微控制器相連，微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作，不僅可以實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，并且若出現(xiàn)誤操作，可以通過微控制器檢測按鍵狀態(tài)，并做出相應(yīng)控制，有效防止電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換誤操作，保證車床運行安全，本實施例中微控制器采用STM8S系列單片機(jī)。
[0023]參考圖2，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路包括按鍵接口，以及與按鍵接口(換向開關(guān))串聯(lián)連接組成回路的第一電容Cl和第二電阻R2;第一電容Cl與第二電阻R2的連接端通過第一電阻Rl與電源相連，且連接端為I/O端;第一電容Cl的另一端接地，通過設(shè)計按鍵檢測電路，操作簡單，使用方便，提高安全性能。
[0024]為了方便操作人員操作，所述微控制器還連接有數(shù)碼管(圖中未示意)，通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。
[0025]實施例中，為了進(jìn)一步說明電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的原理，參考圖3進(jìn)一步說明:對于本實施例控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)換向功能可以采用以下兩種方式:
[0026]1、若要對電機(jī)換向，可以先將電機(jī)停機(jī)，然后切換電機(jī)方向，再重新啟動達(dá)到換向的目的；
[0027]2、還可以在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的任意時刻去按換向開關(guān)，這時候單片機(jī)檢測到按鍵切換，控制電機(jī)自動停機(jī)，通過數(shù)碼管顯示提示符，如06，提示操作人員電機(jī)已換向，然后重啟電源，電機(jī)換向正常運轉(zhuǎn)，保證木工車床切削效率。
[0028]并且，電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，若工作人員誤操作，本實施例還可以通過單片機(jī)檢測到按鍵狀態(tài)，控制IGBT驅(qū)動電路(IGBT為絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，驅(qū)動功率小而飽和壓降低)關(guān)閉IGBT，使電機(jī)停機(jī)，起到安全防護(hù)作用，保障操作人員人身安全。
[0029]同時，為了實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速和恒轉(zhuǎn)矩功能，方便用戶切削不同的材料，提高操作便利性，本實施例還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊，用以檢測電機(jī)電流的電流采樣模塊，所述電流采樣模塊優(yōu)選采用電流采樣電阻，當(dāng)然也可以采用電流傳感器和電流互感器進(jìn)行電機(jī)電流采樣，所述電流采樣電阻與微控制器之間還連接有電流濾波電路，通過濾波濾除電流噪聲，由于采集的電流較小，然后通過電壓比較器和運算放大器將電流放大傳輸?shù)轿⒖刂破鳌?br>[0030]由于直流電機(jī)的扭矩與電流成正比，參考圖4，為無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)控制原理框圖，通過單片機(jī)對電流采樣，反饋、補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢崟r由微控制器的無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制電機(jī)電流，以實現(xiàn)對扭矩調(diào)節(jié)的控制;無極調(diào)速的實現(xiàn)通過電位器檢測電壓大小，從而控制調(diào)整電機(jī)驅(qū)動信號(pmi信號的脈沖寬度)來調(diào)整電機(jī)電壓，并且在電機(jī)低速運行時通過微控制器對電機(jī)電流進(jìn)行控制，使電機(jī)輸出較大的扭矩，其效果明顯優(yōu)于簡單控制的異步電機(jī)和變頻器。
[0031]本實施例所述的方案，在木工車床領(lǐng)域設(shè)計新思路，不僅可以實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，還有效的防止了電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換誤操作，實現(xiàn)無極調(diào)速與恒轉(zhuǎn)矩輸出，降低成本，方便木工車床的切削操作，提高工作效率與精度，具有廣泛的推廣意義。
[0032]以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制;盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括微控制器、正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路、電機(jī)以及IGBT驅(qū)動電路，所述微控制器包括無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊;所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路與微控制器相連，微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作;還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述正反轉(zhuǎn)按鍵檢測電路包括按鍵接口，以及與按鍵接口串聯(lián)連接組成回路的第一電容Cl和第二電阻R2;第一電容Cl與第二電阻R2的連接端通過第一電阻Rl接高電平，且連接端為I/O端;第一電容Cl的另一端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微控制器相連，用以檢測電機(jī)電流的電流采樣模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣模塊采用電流采樣電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣電阻與微控制器之間還連接有電流濾波電路、電壓比較器和運算放大器。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微控制器相連的數(shù)碼管。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的木工車床電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)的兩端連接有續(xù)流二極管。
【文檔編號】H02P6/08GK205681356SQ201620505040
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620505040.6, CN 201620505040, CN 205681356 U, CN 205681356U, CN-U-205681356, CN201620505040, CN201620505040.6, CN205681356 U, CN205681356U
【發(fā)明人】趙立亭, 段武政, 孫立斌
【申請人】青島金嶺電器有限公司