专利名称：双手同步控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关装置，尤其涉及一种用于机床的安全开关装置。
背景技术：
现在我国拥有大量的小型机械加工厂，这些加工厂使用的都是低成本的简易机床，这些机床使用了简单的开关来进行控制，由于操作工人的安全意识不足，或者少部分工厂的超时加班导致的工人疲劳时的误操作而导致大量的工伤，甚至死亡事件。
目前除了一般的加强公认的安全意识和减少工人的工作疲劳外，并无其他办法来解决减少工厂事故。虽然现在市场上也有销售很好的能够提供安全保障的机床，但是成本太高而且也不能解决已存在的廉价机床在安全问题上的隐患。
发明内容本实用新型就是为了解决机床安全生产的问题，提出了一种用于机床的安全开关装置。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种双手同步控制器，用于电连接在交流电源和机床之间，包括整流稳压模块、信号输入模块、信号控制模块和继电器，所述整流稳压模块的输入端接交流电，进行整流稳压后输出直流电，信号输入模块用于接收输入的信号，其中信号输入模块包括双开关单元，所述双开关单元包括第一开关、第一光藕、第二开关和第二光藕，所述第一开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第一光藕，所述第二开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第二光藕，所述第一光藕串联第二光藕后耦合到信号控制模块的输入端，信号控制模块用于响应输入的信号输出控制信号以控制继电器导通，所述继电器的输出端用于连接机床的电源输入端。
信号输入模块还包括脚踏开关单元，所述脚踏开关单元包括第三开关，所述第三开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第六三极管的基极，第六三极管的集电极耦合到信号控制模块的输入端，发射极耦合到整流稳压模块的输出端。
信号输入模块还包括磁感应开关单元，磁感应开关单元包括用于感应磁性元件的磁感应端子和第七三极管，磁感应端子的第二、三输出端耦合到第七三极管的基极，第七三极管的发射极耦合到磁感应端子的第一输出端，集电极耦合到信号控制模块的输入端。
信号输入模块还包括光电感应开关单元，所述光电感应开关单元的输出端耦合到第二三极管的基极。
信号控制模块包括第四三极管、第三三极管、第八三极管、第一功放、第二功放、第九电容、第十电容、第三二极管和第五二极管，所述第二三极管的集电极耦合到第四三极管的基极；所述第四三极管的基极响应信号输入模块的输出信号，集电极耦合到第三三极管的基极，发射极接地；所述第三三极管的集电极耦合到第一功放的正输入端，发射极接整流稳压模块的输出端；所述第一功放的负输入端接地，输出端耦合到第八三极管的基极，第八三极管的发射极耦合到整流稳压模块的输出端，集电极耦合到继电器的输入负端，所述继电器的输入正端耦合到整流稳压模块的输出端；所述第九电容连接在第一功放的正输入端和输出端之间，所述第十电容连接在第一功放的输出端和地之间；所述第二功放的正输入端响应第一功放的输出，负输出端耦合到整流稳压模块的输出端，输出端连接第五二极管的阳极；所述第五二极管的阴极耦合到第二三极管的基极；所述第三二极管的阳极连接第一功放的输出端，阴极耦合到第二三极管的基极。
还包括用于选择开关控制模式的启动模式选择开关。
还包括外壳，所述整流稳压模块、信号输入模块、信号控制模块和继电器设置在外壳中。
信号输入模块输出的是单脉冲信号。
用于控制继电器导通时间的时间设定模块；用于保护控制器的故障保护锁死模块；用于当输入电压低于最小工作电压时、使系统停止工作的欠压保护模块；用于当继电器导通时间过长、使控制器停止工作的超时保护模块。
外壳还包括故障指示灯，光电指示灯，计时/锁机状态指示灯，双按钮功能指示灯，磁感应功能指示灯，调模功能指示灯，双按钮/磁感应调节开关，光电电源开关，电箱电源开关。
本实用新型的有益效果是1)本实用新型所提供的双手同步控制器，由于必须采用两手同时分别按下两个开关才能启动机床，避免了误操作将手伸入机床操作位，避免了意外事故的发生。
2)本实用新型还提供了磁感应模式、脚踏开关模式和激光感应模式，丰富了安全保护的方法，可以根据工作中的具体需要选择安全模式。
3)本实用新型所提供的双手同步控制器，包括时间设定模块、整流稳压模块、欠压保护模块、故障保护锁死模块和超时保护模块，时间设定模块利用电容的充放电来控制继电器模块连通的时间；整流稳压模块将输入的交流电压转换为直流电压；当输入电压低于最小工作电压时，欠压保护模块使系统停止工作，避免出现故障；当出现故障信号时，故障保护锁死模块锁死系统；超时保护模块，当继电器模块连通时间过长时，模块监测到故障即可停止工作，保护系统。
4)本实用新型所提供的双手同步控制器，触动双开关或脚踏开关时，信号输入模块发出的是单脉冲信号，防止按下开关不松开时的多次信号输入。
5)本实用新型所提供的双手同步控制器还包括模式信号灯和模式开关，方便了工人的操作。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1为本实用新型实施例的功能方块图。
图2为本实用新型实施例的电路图。
图3为本实用新型实施例磁感应开关的电路图。
图4为本实用新型实施例脚踏开关的电路图。
图5为本实用新型实施例的外壳图。
具体实施方式实施例一，如图1所示，电连接在交流电源和机床之间的双手同步控制器包括整流稳压模块22、信号输入模块21、信号控制模块24、时间设定模块26、故障保护锁死模块27、欠压保护模块25、超时保护模块23和继电器28。整流稳压模块22的输入端接交流电，进行整流稳压后输出直流电；信号输入模块21用于接收输入的信号；信号控制模块24用于响应输入的信号输出控制信号以控制继电器导通；时间设定模块26用于控制继电器导通时间；故障保护锁死模块27用于保护机床使用安全；欠压保护模块25用于当输入电压低于最小工作电压时使系统停止工作；超时保护模块23用于当继电器28导通时间过长时使控制器停止工作；所述继电器28的输出端用于连接机床的电源输入端。其中整流稳压模块22、时间设定模块26、故障保护锁死模块27、欠压保护模块25、超时保护模块23和继电器28均为现有常用技术。
这里主要介绍一下信号输入模块21和信号控制模块24。
信号输入模块21包括双开关单元、脚踏开关单元、磁感应开关单元和光电感应开关单元。
双开关单元包括第一开关、第一光藕PC1、第二开关和第二光藕PC2，第一开关一端CON-5耦合到整流稳压模块22的输出端，另一端CON-6耦合到第一光藕，第二开关一端CON-7耦合到整流稳压模块22的输出端，另一端CON-8耦合到第二光藕，第一光藕PC1串联第二光藕PC2后耦合到信号控制模块24的输入端。
脚踏开关单元包括第三开关，第三开关一端CON-15耦合到整流稳压模块22的输出端，另一端CON-17耦合到第六三极管Q6的基极，第六三极管Q6的集电极耦合到信号控制模块22的输入端，发射极耦合到整流稳压模块22的输出端。
磁感应开关单元包括用于感应磁性元件的磁感应端子和第七三极管Q7，所述磁感应端子的第二、三输出端CON-12和CON-13耦合到第七三极管Q7的基极，第七三极管Q7的发射极耦合到磁感应端子CON-11的第一输出端，集电极耦合到信号控制模块24的输入端。
光电感应开关单元的输出端耦合到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极耦合到信号控制模块24的输入端，发射极接地。
信号控制模块包括第四三极管Q4、第三三极管Q3、第八三极管Q8、第一功放U3A、第二功放U3B、第九电容C9、第十电容C10、第三二极管D3和第五二极管D5，第四三极管Q4的基极响应信号输入模块21的输出信号，集电极耦合到第三三极管Q3的基极，发射极接地；第三三极管Q3的集电极耦合到第一功放U3A的正输入端，发射极接整流稳压模块22的输出端；第一功放U3A的负输入端接地，输出端耦合到第八三极管Q8的基极，第八三极管Q8的发射极耦合到整流稳压模块22的输出端，集电极耦合到继电器28的输入负端，继电器28的输入正端耦合到整流稳压模块22的输出端；第九电容C9连接在第一功放U3A的正输入端和输出端之间，第十电容C10连接在第一功放U3A的输出端和地之间；第二功放U3B的正输入端响应第一功放U3A的输出，负输出端耦合到整流稳压模块22的输出端，输出端连接第五二极管D5的阳极；第五二极管D5的阴极耦合到第二三极管的基极Q2；所述第三二极管D3的阳极连接第一功放U3A的输出端，阴极耦合到第二三极管Q2的基极。
双手同步控制器的具体工作过程如下双手同步控制器一端与被控机床相连，另一端与电源相连，电源输入220V，50Hz的交流电压后经过变压器转换为12V交流电压，再经过双手同步控制器的整流电路BG1整流成直流电压，直流电压经过稳压器U1进行稳压，稳压成12V直流电压供电给双手同步控制器。
在双按钮模式下，端子CON-1和端子CON-2被短路，则端子CON-2的电压为12V，按下按钮1后第一开关的两端CON-5和CON-6短路，第四电容C4进行充电，电流通过第二电阻R2使第一光藕PC1导通；按下按钮2后第二开关两端CON-7和CON-8短路，第五电容C5进行充电，电阻R4通过电流使第二光藕PC2导通；如果只按下单一按钮，则只导通一个光藕，无法构成通路，则不会驱动第四三极管Q4导通，则机床不能被启动。同时按下按钮1和按钮2后，第一光藕PC1和第二光藕PC2同时导通，然后串联的电阻R18、电阻R33和电阻R7进行分压，驱动第四三极管Q4导通。当第四三极管Q4被驱动导通后，拉低电阻R8和电阻R9的电位，驱动第三三极管Q3导通，因此启动第一功放U3A。第一功放U3A与第九电容C9、电阻R10、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24和数位开关SW1组成一个电容放电电路。第一功放U3A的1脚变高，电流通过二极管Z1、电阻R36、电阻R54、电阻R43驱动第八三极管Q8导通，来驱动继电器RELAY1，从而使机床通电，机床启动进入冲程阶段。同时电流通过第四二极管D4和电阻R1 3给第十电容C10充电。当第九电容C9放电完毕，第一功放U3A的1脚变低，则第八三极管Q8为高阻，继电器RELAY1不导通，机床进入回程阶段。此时第十电容C10通过电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R12、第三二极管D3构成的回路放电，第二功放U3B的7脚变高电，放电结束后，第二功放U3B的7脚变低电，机床的回程阶段结束。第一功放U3A的1脚变高电时，通过第三二极管D3来驱动第二三极管Q2，第二功放U3B的7脚变高电时，通过第五二极管D5来驱动第二三极管Q2，使外围控制信号不能控制系统，当整个过程结束后，外部信号才能重新控制系统。电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24为串联，可调节数位开关SW1来控制第九电容C9放电时间，来控制冲程时间，电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28为串联，可调节数位开关SW2来控制第十电容C10放电时间，来控制回程时间。松开按钮后，由电阻R1、第四电容C4和第十六二极管D16组成的放电电路进行放电将第四电容C4的电压归为零，由电阻R3、第五电容C5和第十七二极管D17组成的放电电路进行放电将第五电容C5中的电压归为零。
在磁感应模式下，端子CON-1和CON-4被短路，首先磁感应端子的第三输出端CON-13的电压为12V，第七三极管Q7被驱动导通，拉低电阻R19和第六二极管D6连接处的电压，则第四三极管Q4不导通，机床不能被启动。如图3所示，当霍尔器件Q5被磁铁影响后磁感应端子CON-12和CON-13之间变为低电阻，则第七三极管Q7的CE结就变为高电阻，第六三极管Q6导通，电流通过电阻R19、第六二极管D6、电阻R18和电阻R33来驱动第四三极管Q4导通，启动机床进入冲程阶段，此后过程与双按钮模式相同。
在脚踏开关模式下，端子CON-1和CON-3被短路，未踩下脚踏开关时，第三开关一端CON-17为高电平，第六三极管Q6的EB结为低电压，第六三极管Q6不导通，电阻R18和电阻R33没有电流通过，则第四三极管Q4不导通，机床不能被启动。当踩下脚踏开关时，如图4所示，遮光光藕MOC7OT3导通，第三开关一端CON-17为低电平，第六三极管Q6的EB结为高电压，第六三极管Q6导通，所以电流通过电阻R19、第六二极管D6、电阻R18和电阻R33来驱动第四三极管Q4导通，启动机床进入冲程阶段，此后过程与双按钮模式相同。
激光感应开关为可选装，不安装时，激光感应端CON2-1为低电平，不影响系统工作。当被安装后，如果接受到激光信号，激光感应端CON2-1为低电平，不影响系统。当激光被操作工遮挡住，激光感应端CON2-1为高电平，电流通过电阻R46、第十三二极管D13驱动第二三极管Q2导通，使第二三极管Q2的CE结为低电阻，此时电阻R7两端的电压为近似为零，任何开关也不能驱动第四三极管Q4导通，则机床不能被启动进入冲程阶段。
双手同步控制器的超时保护功能当进入冲程阶段时，超时保护模块23中的第十三电容C13通过电阻R35、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、第十一二极管D11、第八三极管Q8充电，电阻R48、电阻R49、电阻R5O、电阻R51为串联，可调节数位开关SW3来控制第八电容C8放电时间。如果机床的冲程时间超过数位开关SW3设定时间，则第八电容C8被充满电，导致第三功放U3C的8脚变高电，电流通过第二二极管D2和电阻R38驱动故障保护锁死模块27中的第十二三极管Q12和第十一三极管Q11互相锁死，使第十二三极管Q12CE结总是低电阻，来通过第十二极管D10和电阻R56拉低第八三极管Q8驱动电压，使系统停止工作，并且在关掉电源之前，系统不能工作。输入电压通过电阻R58和电阻R59进行分压，当电压低于指定值时，第四功放U3D的14脚抬高，电流通过第八二极管D8驱动第二三极管Q2导通，则第四三极管Q4不能被导通，使得在输入电压偏低时系统不工作，保护系统。
如图5所示，双手同步控制器还包括故障指示灯3，光电指示灯1，计时/锁机状态指示灯6，双按钮功能指示灯4，磁感应功能指示灯2，调模功能指示灯7，双按钮/磁感应调节开关5，光电电源开关8，电箱电源开关9。
本实施例中所提供的双手同步控制器，可以根据用的实际需要删减一些不用的工作模式及相对应的电路。
本实施例中所提供的双手同步控制器，安装方便，结构简单，用较低的成本就能减少机床安全事故的发生。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求1.一种双手同步控制器，用于电连接在交流电源和机床之间，其特征在于包括整流稳压模块、信号输入模块、信号控制模块和继电器，所述整流稳压模块的输入端接交流电，进行整流稳压后输出直流电，信号输入模块用于接收输入的信号，其中信号输入模块包括双开关单元，所述双开关单元包括第一开关、第一光藕、第二开关和第二光藕，所述第一开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第一光藕，所述第二开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第二光藕，所述第一光藕串联第二光藕后耦合到信号控制模块的输入端，信号控制模块用于响应输入的信号输出控制信号以控制继电器导通，所述继电器的输出端用于连接机床的电源输入端。
2.如权利要求1所述的双手同步控制器，其特征在于所述信号输入模块还包括脚踏开关单元，所述脚踏开关单元包括第三开关，所述第三开关一端耦合到整流稳压模块的输出端，另一端耦合到第六三极管的基极，第六三极管的集电极耦合到信号控制模块的输入端，发射极耦合到整流稳压模块的输出端。
3.如权利要求2所述的双手同步控制器，其特征在于所述信号输入模块还包括磁感应开关单元，所述磁感应开关单元包括用于感应磁性元件的磁感应端子和第七三极管，所述磁感应端子的第二、三输出端耦合到第七三极管的基极，第七三极管的发射极耦合到磁感应端子的第一输出端，集电极耦合到信号控制模块的输入端。
4.如权利要求3所述的双手同步控制器，其特征在于信号输入模块还包括光电感应开关单元和第二三极管，所述光电感应开关单元的输出端耦合到第二三极管的基极。
5.如权利要求4所述的双手同步控制器，其特征在于所述信号控制模块包括第四三极管、第三三极管、第八三极管、第一功放、第二功放、第九电容、第十电容、第三二极管和第五二极管，所述第二三极管的集电极耦合到第四三极管的基极；所述第四三极管的基极响应信号输入模块的输出信号，集电极耦合到第三三极管的基极，发射极接地；所述第三三极管的集电极耦合到第一功放的正输入端，发射极接整流稳压模块的输出端；所述第一功放的负输入端接地，输出端耦合到第八三极管的基极，第八三极管的发射极耦合到整流稳压模块的输出端，集电极耦合到继电器的输入负端，所述继电器的输入正端耦合到整流稳压模块的输出端；所述第九电容连接在第一功放的正输入端和输出端之间，所述第十电容连接在第一功放的输出端和地之间；所述第二功放的正输入端响应第一功放的输出，负输出端耦合到整流稳压模块的输出端，输出端连接第五二极管的阳极；所述第五二极管的阴极耦合到第二三极管的基极；所述第三二极管的阳极连接第一功放的输出端，阴极耦合到第二三极管的基极。
6.如权利要求5所述的双手同步控制器，其特征在于还包括用于选择开关控制模式的启动模式选择开关。
7.如权利要求6所述的双手同步控制器，其特征在于还包括外壳，所述整流稳压模块、信号输入模块、信号控制模块和继电器设置在外壳中。
8.如权利要求1所述的双手同步控制器，其特征在于所述信号输入模块输出的是单脉冲信号。
9.如权利要求1至8中任一项所述的双手同步控制器，其特征在于还包括用于控制继电器导通时间的时间设定模块；用于保护机床使用安全的故障保护锁死模块；用于当输入电压低于最小工作电压时、使系统停止工作的欠压保护模块；用于当继电器导通时间过长、使控制器停止工作的超时保护模块。
10.如权利要求7所述的双手同步控制器，其特征在于外壳还包括故障指示灯，光电指示灯，计时/锁机状态指示灯，双按钮功能指示灯，磁感应功能指示灯，调模功能指示灯，双按钮/磁感应调节开关，光电电源开关，电箱电源开关。
专利摘要本实用新型提出了一种双手同步控制器，电连接在交流电源和机床之间，包括整流稳压模块、信号输入模块、信号控制模块和继电器，整流稳压模块的输入端接交流电，进行整流稳压后输出直流电，信号输入模块用于接收输入的信号，其中信号输入模块包括双开关单元，双开关单元包括第一开关、第一光藕、第二开关和第二光藕，第一开关一端耦合到第一光藕，第二开关一端耦合到第二光藕，第一光藕串联第二光藕后耦合到信号控制模块的输入端，信号控制模块用于响应输入的信号输出控制信号以控制继电器导通，继电器的输出端用于连接机床的电源输入端。本实用新型提供了一种多种开关控制方式相结合的控制器，来达到增加机床安全性的目的。
文档编号F16P3/18GK2926747SQ200620034738
公开日2007年7月25日 申请日期2006年6月21日 优先权日2006年6月21日
发明者薛黎明 申请人:薛黎明