一种用于数控机床的USB通讯装置的制作方法

一种用于数控机床的usb通讯装置
技术领域
1.本实用新型属于机床数控系统领域，尤其涉及一种数控机床的usb通讯装置。


背景技术：

2.目前大分数控系统厂商对国内数控机床均只开放了三轴（通常为x、y、z三正交的直线坐标轴）加工功能，如需增加更多轴向的加工功能，则需要额外进行扩展。扩展的加工功能中“旋转轴”加工较为常见，即绕x轴或y轴进行旋转加工，其中，绕x轴旋转的旋转轴称为第四轴绕y轴旋转的旋转轴称为第五轴，控制方式主要采用数控系统自有的总线通讯方式或者是基于硬件接口的i/o来实现沿x轴或y轴的旋转。
3.然而增加第四轴和第五轴加工功能需要找原数控系统厂商开放对应权限及购买与之匹配的驱动器和电机才可实现，原因在于不同数控系统厂商之间的驱动器、电机等往往也无法共用，通用性较差。若使用总线模式，需要严格按照机床使用的数控系统生产商给出的通讯格式或api与机床进行通讯，在现实情况下，有一些数控机床生产商使用的数控系统并没有提供通讯格式或者api，有的部分机床则强制用户使用机床系统生产商本厂定制的外部辅助设备，让用户进一步提高了使用成本和维护成本。若使用硬件接口的i/o模式，在硬件接口有限的情况下，无法完成基础数据交互，只能完成基础的点位输出，仅用于简单工况，不适合大规模使用。在上述情况下，如果机床需要和外部通用型设备或辅助设备通讯，传统的总线模式和i/o模式和方法难以实现。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种通用性较强、成本较低、体积较小的适于便捷布署的用于数控机床的usb通讯装置。
5.一种用于数控机床的usb通讯装置，包括电路板，电路板的一端安装有一用于与数控机床上的usb接口插接并通讯的usb接口，电路板的另一端安装有包括多个通讯接口的接口模组，在usb接口和接口模组之间的电路板上布设有与usb接口连接的主控芯片、与主控芯片连接的usb-rom、通讯接口隔离电路以及用于在接口模组的多个通讯接口之间切换的拨码开关，接口模组经通讯接口隔离电路连接至主控芯片。
6.进一步地，接口模组的多个通讯接口包括成品字形排列的第一通讯接口、第二通讯接口和第三通讯接口，第三通讯接口设于电路板的与usb接口相对一侧的最远端，第一通讯接口和第二通讯接口纵向排列于第三通讯接口内侧。
7.进一步地，第一通讯接口为rs232c接口，第二通讯接口为rs485接口，第三接口为以太网接口。
8.进一步地，拨码开关与通讯接口隔离电路间隔一定距离设置，拨码开关与通讯接口隔离电路之间的距离大于主控制芯片与通讯接口隔离电路之间的距离。
9.进一步地，usb通讯装置还包括安装于电路板上的并与拨码开关分设于电路板纵向两端的led/模式指示器。
10.进一步地，usb通讯装置还包括包覆电路板的套筒，套筒对应拨码开关的上方开设有供拨码开关露出于套筒的开孔，套筒上对应所述led/模式指示器的上方设有供led光线透出的视窗。
11.进一步地，套筒相对的两内壁面上各设有滑槽，滑槽上与电路板的边缘缺口对应位置设置有弹性凸起，电路板的纵向的边缘可滑动地插于滑槽内并且弹性凸起可卡止于边缘缺口内。
12.本实用新型的实施例的usb通讯装置利用数控机床上自带的usb接口连接交互数据，突破了数控机床厂商对总线模式和i/o模式数据通讯的限制，而且usb接口通讯在应对复杂工况的能力显著优于i/o模式。通过拨码开关可以选择不同的通讯接口，由主控芯片据此解析并输出数据到相应的通讯接口，使多种外部设备能够方便快速地与数控机床建立通讯连接，拓展和提升了用户现有数控机床的性能。此外，所有电子元器件集成设于一条小电路板上，使得usb通讯装置体积小巧，只需占用数控机床usb接口周围很小的空间，有利于在若干数控机床上进行规模化的、便捷的移动化布署，有利于后期的更换维护，提高了效率、降低了成本。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例的usb通讯装置的示意图；
14.图2为图1的usb通讯装置的结构示意图；
15.图3为图2的usb通讯装置的结构框图。
具体实施方式
16.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
17.请参阅图1，其为本实用新型一实施例的一种用于数控机床的usb通讯装置100，包括电路板10、电路板10的一端安装一usb接口12、电路板10的相对的另一端安装接口模组14，在usb接口12和接口模组14之间的电路板10上布设有主控芯片16、usb-rom 18、通讯接口隔离电路20以及拨码开关22。本实施例中，usb通讯装置100还可以包括套筒30，套筒30套设于电路板10外围，可以使usb通讯装置100得到较好保护，当然也可以不套设套筒30以进一步降低成本。
18.请一并参阅图2，usb接口12用于插接在数控机床200的usb接口（图未示）里，数控机床200的usb接口为自带，无需配置，即插即用。usb接口12的末端121与电路板10硬连接，即焊接于电路板10上，在数控机床200上插接空间不足以容纳usb通讯装置100的情况下，也可以用软带连接电路板10和usb接口12。
19.接口模组14包括第一通讯接口140、第二通讯接口142和第三通讯接口144。本实施例中，第一通讯接口140为rs-232c接口，第二通讯接口142为rs-485接口，第三通讯接口144为以太网接口。rs-232c接口140、rs-485接口142和以太网接口144三者成品字形布局，以太网接口144位于电路板10的最远端，rs-232c接口140和rs-485接口142则纵向排列的布置在以太网接口144的内侧并与以太网接口144相邻。rs-232c接口140是串行接口，其接口定义：
rxd
‑‑
txd
‑‑
gnd，使用232c电平和自由口协议与外部通用设备进行通讯。rs-485接口142也是串行接口，其接口定义：data+、data-、gnd，使用485电平和自由口协议与外部通用设备进行通讯。以太网接口144接口定义：rx+、rx-、tx+、tx-，使用tcp/ip协议。由于以太网接口144的抗干扰能力弱于rs-232c接口140和rs-485接口142，品字形布局可以将抗干扰能力最弱的以太网接口144置于电路板10的最外侧，以远离电路板10中心的主控芯片16等其他电路，改善抗干扰性能，并且由上下纵向排列的rs-232c接口140和rs-485接口142可将以太网接口144与主控芯片16等其他电路隔离开来，进一步降低了各电路之间的干扰，提升了usb通讯装置100整体的抗干扰能力。
20.主控芯片16用于数据终端的数据交互，其与通讯接口隔离电路20纵向排列，usb-rom 18 邻近usb接口12设置，拨码开关22与通讯接口隔离电路20间隔一段距离，拨码开关22与通讯接口隔离电路20之间的距离大于主控制芯片16与通讯接口隔离电路20之间的距离，如此设置可以在拨码开关22输入信号、通讯隔离电路20输出信号的时候，彼此不会干扰。主控芯片16对usb-rom 18进行数据储存，通讯隔离电路20包括usb输入输出隔离电路、rs-232c输出隔离电路、rs-485输出隔离电路以及以太网输出隔离电路，用于各接口电平之间的转换和隔离，防止共地产生干扰与电压差损坏。由于电路板10上有拨码开关22的存在，用户根据数控系统可自由选择输出的接口形式或协议。在本实施例中，用户根据数控系统可选择rs-232c接口140、rs-485接口142和以太网接口144三种接口中的其中一种。
21.本实施例中，内侧指靠近电路板10的中心的位置，外侧指远离电路板10的中心的位置，横向是指电路板10的长度方向，纵向是指电路板10的宽度方向。
22.进一步地，本实施例中，usb通讯装置100还包括与拨码开关22分设于电路板10纵向两端的led/模式指示器24，用于指示工作状态，即在不同的模式下，led执行不同的闪烁。usb通讯装置100的套筒30包覆电路板10，套筒30的对应拨码开关22的上方开设有供拨码开关22露出于套筒30的开孔（未标号），套筒30上对应led/模式指示器24的上方设有供led光线透出的视窗（未标号）。在套筒30相对的两内壁面上各设有滑槽302，电路板10的纵向的边缘可滑动地插于滑槽302内，滑槽302上与电路板10的边缘缺口102对应位置设置有弹性凸起（图未示），当电路板10插入滑槽302后，弹性凸起卡在缺口102处定位，从而形成快拆结构设计，同时满足用户使用时由套筒30保护电路板10及其上的各元器件、故障时可快速拆除套筒30进行维修的需要。
23.请一并参阅图3，在本实施例中，usb通讯装置100插入到数控机床的usb接口之后等待3秒，数控机床系统识别usb通讯装置100后，利用数控机床系统的g代码编辑功能将数据写入到usb-rom 18，主控芯片16根据拨码开关22的不同状态解析usb-rom 18里面的数据，根据数据的特征存放至不同的发送区域，然后根据拨码开关22的不同状态发送不同发送区域的数据给外部通用设备，外部通用设备接收到不同结构数据后依照数据指令执行相应动作，完成后返回执行完成代码，usb通讯装置100接收不同完成代码确定是否完成执行，等待下一步操作指示，譬如是否循环等等。
24.本实用新型的实施例的usb通讯装置利用数控机床上自带的usb接口连接交互数据，突破了数控机床厂商对总线模式和i/o模式数据通讯的限制，而且usb接口通讯在应对复杂工况的能力显著优于i/o通讯模式，拨码开关选择不同的通讯接口，由主控芯片据此解析并输出数据到相应的通讯接口，使多种外部设备能够方便快速地与数控机床建立通讯连
接，拓展和提升了用户现有数控机床的性能。此外，所有电子元器件集成设于一条小电路板上，使得usb通讯装置体积小巧，只需占用数控机床usb接口周围很小的空间，有利于在车间的若干数控机床上进行大量的、便捷的移动化布署，有利于后期的更换维护，提高了效率、降低了成本。快拆式结构设计使小巧的电路板滑动地收容于套筒内，既满足了对电路板上元器件的保护，又便利了后期快速拆卸套筒维修电路板的需要。
25.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。