伺服驱动器及伺服系统的制作方法

本发明涉及数控技术领域，具体而言，涉及一种伺服驱动器及伺服系统。

背景技术：

数控机床是数字控制机床(computernumericalcontrolmachinetools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

现有的数控机床一般为3轴机床，即x，y，z轴，只能沿3个轴移动，但现在的加工制造过程中经常需要在同一机床上对工件的多个面进行加工，所以需要工作台不但可以前后左右移动，还需要沿x轴或y轴旋转，以实现多面加工，进一步提升加工精度和减少加工时间。

目前机床扩展伺服轴的方法主要有以下2种：

1、数控系统直接支持扩展伺服轴控制

由于一些数控系统直接支持扩展伺服轴，所在只需要设置机床上的相关参数，然后将数控系统中的一些控制线连接到电机或电机驱动机上即可完成扩展。

2、通过数控系统plc编程扩展伺服轴

通过数控机床内置的plc控制电机驱动器(i/o信号控制)，然后再由plc与数控系统通讯，完成电机控制。

但是，现有的数控机床扩展伺服轴的方式，在实践中具有如下的几项缺点：

1、大部分数控系统不支持扩展伺服轴，无法直接扩展。

2、一些支持扩展轴的数控系统，在扩展时需要另外再购买功能选项，而且只能使用数控系统兼容的驱动器与电机，所以成本高昂。

3、通过plc扩展的伺服轴的成本虽然有所下降，但安装调试复杂，且需要占用多个i/o位，而一般出机床出厂时不会预留太多i/o位，并且plc扩展的伺服轴无法通过数控系统编程控制(比如轴位置只能使用预先设定的几个位置)。

4、plc扩展线路连接复杂。

5、对数控机床内置的plc进行修改，风险大，大部分数控机床厂商保修条款中都禁止修改plc。

综上所述，现有的几种常见的数控机床扩展伺服轴方案的适用性弱，无法在多种数控系统安装。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种伺服驱动器及伺服系统，其能够有效改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种伺服驱动器，其包括控制模块、通信模块以及驱动模块，所述控制模块和所述通信模块连接，所述驱动模块和所述控制模块连接，

所述通信模块用于和数控机床连接，并接收由所述数控机床发送的运转指令信号，

所述控制模块用于根据由所述通信模块接收的所述运转指令信号，生成控制指令，

所述驱动模块用于将由所述控制模块生成的所述控制指令发送给电机，以对所述电机进行控制。

在本发明较佳的实施例中，所述通信模块包括至少一种输入输出接口。

在本发明较佳的实施例中，所述输入输出接口包括普通i/o接口，和/或以太网接口，和/或rs232接口。

在本发明较佳的实施例中，所述控制模块包括至少一种可编程控制单元。

在本发明较佳的实施例中，所述控制单元包括dsp控制芯片和/或fpga芯片。

在本发明较佳的实施例中，所述驱动模块为驱动板卡。

在本发明较佳的实施例中，所述伺服驱动器还包括伺服通讯模块，所述伺服通讯模块和所述控制模块连接，

所述伺服通讯模块用于使多个所述伺服驱动器之间通过所述伺服通讯模块进行通信连接。

在本发明较佳的实施例中，所述伺服通讯模块包括rs485接口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种伺服系统，其包括如上所述的伺服驱动器、数控机床以及电机，所述伺服驱动器通过通信模块与所述数控机床的通讯接口连接，所述伺服驱动器通过驱动模块与所述电机的通讯接口连接，

由所述数控机床通过数控编程生成的运转指令信号，经所述数控机床的通讯接口输出至所述伺服驱动器，

经所述通信模块进入所述伺服驱动器的所述运转指令信号，通过所述伺服驱动器中的控制模块进行处理，生成控制指令，

所述控制指令经所述驱动模块输出至所述电机，并使所述电机根据所述控制指令进行相应的动作。

在本发明较佳的实施例中，所述伺服系统还包括多个所述伺服驱动器，多个所述伺服驱动器之间通过每个所述伺服驱动器上的rs485接口进行级联。

本发明实施例提供的伺服驱动器及伺服系统，通过在伺服驱动器中设置控制模块、通信模块和驱动模块，并将通信模块和数控机床连接，使得通信模块可以接收由所述数控机床发送的运转指令信号；再将控制模块和所述通信模块连接，可使所述控制模块根据由所述通信模块接收的所述运转指令信号，生成控制指令；最后将驱动模块和所述控制模块连接，可通过所述驱动模块将由所述控制模块生成的所述控制指令发送给电机，以对所述电机进行控制。和现有技术相比，本发明提供的方案能够通过伺服驱动器控制电机旋转、定位，而不需要修改数控机床的plc、不占用i/o通道，其对数控系统没有特定要求，对电机驱动器或电机也没有特定要求，适用性强，且实现成本低，线路连接简单、安全，反应速度较快，而且还能够通过数控系统使用数控指令对伺服驱动器进行编程，实现对包括转速、方向、位置等数字量的控制，可以灵活控制电机扩展轴的运转。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的伺服驱动器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种优选伺服驱动器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种优选伺服驱动器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第三种优选伺服驱动器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的伺服驱动系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的包含有多个伺服驱动器的伺服系统的结构示意图。

图标：100-控制模块；110-dsp控制芯片；120-fpga芯片；200-通信模块；210-普通i/o接口；220-以太网接口；230-rs232接口；300-驱动模块；400-伺服通讯模块；500-伺服驱动器；600-数控机床；700-电机；1000-伺服系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，“输入”、“输出”、“反馈”、“形成”等术语应理解为是描述一种光学、电学变化或光学、电学处理。如“形成”仅仅是指光信号或电信号通过该元件、仪器或装置之后发生了光学上或电学上的变化，使得所述光信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。

在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述该伺服驱动器及伺服系统中各元件的工作原理，表现所述伺服驱动器及伺服系统中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的光路方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。

实施例

请参照图1，本实施例提供了一种伺服驱动器500，其包括控制模块100、通信模块200以及驱动模块300，所述控制模块100和所述通信模块200连接，所述驱动模块300和所述控制模块100连接。

本实施例中，所述通信模块200用于和数控机床600连接，并接收由所述数控机床600发送的运转指令信号；所述控制模块100用于根据由所述通信模块200接收的所述运转指令信号，生成控制指令；所述驱动模块300用于将由所述控制模块100生成的所述控制指令发送给电机700，以对所述电机700进行控制。

特别的，本实施例中，所述通信模块200还能够将电机700的指令执行情况反馈给所述数控机床600。

本实施例中，所述伺服驱动器500通过所述通信模块200直接与所述数控机床600对接，并可通过对数控机床600使用数控系统指令(g代码)对控制模块100进行任意编程，能够在不修改数控机床600plc(programmablelogiccontroller)的情况下，灵活的实现电机700扩展轴的运转控制。

本实施例中，所述通信模块200可以包括至少一种输入输出接口。所述输入输出接口可以和数控机床600上的通讯接口进行连接，以实现数控机床600与伺服驱动器500之间的数据传输。

请参照图2，作为一种优选的实施方案，本实施例中，所述输入输出接口可以包括普通i/o接口210，和/或以太网接口220，和/或rs232接口230。可以理解的是，所述伺服驱动器500既可以通过普通的i/o接口与数控机床600之间进行数据传输，也可以通过以太网接口220与所述数控机床600进行网络通信，还可以选择通过rs232接口230与所述数控机床600进行串行通信。通过扩展伺服驱动器500上的通信接口(输入输出接口)的类型，可使伺服驱动器500能够支持更多种类、型号的数控系统和电机700，拓宽伺服驱动器500的适用范围。

本实施例中，所述控制模块100包括至少一种可编程控制单元。所述可编程控制单元能够接收由数控机床600发送的数控系统指令，并根据所述数控系统指令进行数字逻辑编程，以实现对电机700进行任意位置、任意速度、任意方向的灵活控制。

请参照图3，作为一种优选的实施方案，本实施例中，所述控制单元可以包括dsp控制芯片110和/或fpga芯片120。所述dsp控制芯片110(digitalsignalprocessor)是由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成某种信号处理任务的处理器，其能够适应高速实时信号处理任务的需要。所述fpga芯片120(field－programmablegatearray)是一块逻辑门电路阵列，通过改变其内部逻辑单元的连接，能够实现各种各样的组合数字电路，目前一些高规格的fpga芯片120上已经能够实现dsp处理器(或者单片机arm的软核)的功能，通过植入dsp处理器的软核，在fpga上能够实现灵活的设计，最终节约开发设计周期和成本。

本实施例中，所述驱动模块300可以是驱动板卡，其上设置有控制电机700用的驱动电路。所述驱动板卡可与电机700进行连接，其可接收由控制模块100发送的控制指令，进而对电机700的运作进行控制。

请参照图4，作为一种优选的实施方案，本实施例中，所述伺服驱动器500还包括伺服通讯模块400，所述伺服通讯模块400和所述控制模块100连接。

本实施例中，所述伺服通讯模块400用于使多个所述伺服驱动器500之间，能够通过每个伺服驱动器500上的伺服通讯模块400进行通信连接。

优选的，所述伺服通讯模块400可以是rs485接口。此时，多个伺服器之间可以直接通过rs485接口进行手拉手级联，而数控机床600则能够通过连接某一个伺服驱动器500，与多个伺服驱动器500之间通讯，从而能够实现对多个电机700的控制，且接线更加简单、安全。

请参照图5，本实施例还提供了一种伺服系统1000，其包括如上所述的伺服驱动器500、数控机床600以及电机700。所述伺服驱动器500通过通信模块200与所述数控机床600的通讯接口连接，所述伺服驱动器500通过驱动模块300与所述电机700的通讯接口连接。

本实施例中，由所述数控机床600通过数控编程生成的运转指令信号，经所述数控机床600的通讯接口输出至所述伺服驱动器500；经所述通信模块200进入所述伺服驱动器500的所述运转指令信号，再通过所述伺服驱动器500中的控制模块100进行处理，生成控制指令；最后，所述控制指令经所述驱动模块300输出至所述电机700，并使所述电机700根据所述控制指令进行相应的动作，实现对电机700的控制。

本实施例中，所述数控机床600以及电机700上的通讯接口可以是其本身具有的通讯接口，其能够在不占用i/o通道的情况下实现数控机床600与伺服驱动器500、电机700与伺服驱动器500之间的连接，连线方便、安全，且不会妨碍数控系统的其他功能。

请参照图6，作为一种优选的实施方案，本实施例中，所述伺服系统1000还包括多个所述伺服驱动器500，多个所述伺服驱动器500之间通过每个所述伺服驱动器500上的rs485接口进行级联。其中，每个伺服驱动器500都连接有一个电机700，即可实现通过同一数控机床600同时对复数的电机700进行控制。

本实施例提供的伺服驱动器500及伺服系统1000，不需要数控机床600开通选项功能，且对电机没有特殊要求，其实现成本低。另外，本方案不需要修改机床plc、不占用机床的i/o通道，仅需要连接机床的通讯接口与伺服驱动器500的通讯接口，其安装简单、安全，而且数控机床600可使用数控系统指令对伺服驱动器500进行编程，因此可以非常灵活的控制电机700扩展轴的运转，对市场上的各种数控系统具有广泛的适应性。

综上所述，本发明实施例提供的伺服驱动器及伺服系统，通过在伺服驱动器中设置控制模块、通信模块和驱动模块，并将通信模块和数控机床连接，使得通信模块可以接收由所述数控机床发送的运转指令信号；再将控制模块和所述通信模块连接，可使所述控制模块根据由所述通信模块接收的所述运转指令信号，生成控制指令；最后将驱动模块和所述控制模块连接，可通过所述驱动模块将由所述控制模块生成的所述控制指令发送给电机，以对所述电机进行控制。和现有技术相比，本发明提供的方案能够通过伺服驱动器控制电机旋转、定位，而不需要修改数控机床的plc、不占用i/o通道，其对数控系统没有特定要求，对电机驱动器或电机也没有特定要求，适用性强，且实现成本低，线路连接简单、安全，反应速度较快，而且还能够通过数控系统使用数控指令对伺服驱动器进行编程，实现对包括转速、方向、位置等数字量的控制，可以灵活控制电机扩展轴的运转。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。