专利名称：一种马达过流保护装置及pcb制版设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于马达控制电路设计技术领域，尤其涉及一种马达过流保护装置及 PCB制版设备。
背景技术：
高速马达以其高速度、高精度等优点，被广泛应用于加工板材的设备(如印制 PCB制版设备)中。其由变频控制器提供电源，进而带动钻头对板材进行加工，是设备中最 主要的执行部件之一。目前的高速马达当通过其定子线圈的电流超过最大允许电流时，若不及时切断高 速马达的电源，就会烧毁线圈。例如如下的一些情况下1)高速马达的电源缺相或是短路， 容易引起其定子线圈上的电流的上升；2)高速马达内部某些部件传动失去平衡，使得高速 旋转的转轴和静态支撑部件发生碰撞摩擦，有时甚至因此产生高温而粘合在一起，导致转 轴卡住不动，负载变大，使得变频控制器不断加大输出电流；3)变频控制器本身出现异常 等。在这些情况下均可能造成高速马达定子线圈的过流，从而烧毁线圈，而线圈一旦烧毁， 高速马达将无法运行，继而影响机器的正常工作。因此，有必要对高速马达进行过流保护。现有技术提供的马达过流保护装置是通过过流保护继电器来检测高速马达的过 流信号，并根据该过流信号通过电气控制直接切断该高速马达的动力电源，同时，该过流信 号被传送至上位机，由上位机显示报警并控制包括与高速马达连接的Z轴向马达在内的所 有马达停止运行。由于该马达过流保护装置在将高速马达的动力电源切断后，过流保护继 电器检测到的过流信号即消失，即是说，过流信号的存在时间很短，使得上位机经常检测不 到该过流信号，而不能控制包括与高速马达连接的Z轴向马达在内的所有马达停止运行， 进而使得该高速马达工作于无动力状态下，容易引起该高速马达内部静态部件由于碰撞摩 擦而造成内部部件的损坏。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种马达过流保护装置，旨在解决现有技术提供的马 达过流保护装置通过电气控制将高速马达的动力电源切断后，过流信号的存在时间很短， 使得上位机检测不到该过流信号，来不及停止其它马达工作，容易造成该高速马达内部部 件的损坏的问题。本实用新型实施例是这样实现的，一种马达过流保护装置，所述装置包括连接在变频控制器电流输出端和马达单元之间的马达电源开关单元，所述马达电 源开关单元还与控制端连接；和分别与所述变频控制器和所述控制端连接的过流检测部，所述过流检测部检测所 述变频控制器通过所述电流输出端向所述马达单元输出的电流，并当检测到所述电流超过 预设值时，向所述控制端发出过流信号，所述控制端根据所述过流信号，通过控制所述马达电源开关单元，进而控制切断所述变频控制器向所述马达单元输出电流的通路。其中的控制端是计算机，或所述控制端内置于所述马达过流保护装置。其中，所述马达单元包括至少一个马达，所述马达电源开关单元包括与所述至少 一个马达分别一一对应连接的至少一个直流接触器，所述至少一个直流接触器分别包括一 线圈以及由所述线圈的通电与否带动吸合或断开的三联开关；所述至少一个直流接触器的线圈的一端分别作为轴选信号输入端子连接所述控 制端，所述至少一个直流接触器的线圈另一端接高电平或低电平；所述至少一个直流接触 器的三联开关的一端分别与所述至少一个马达一一对应连接，所述至少一个直流接触器的 三联开关的另一端分别连接所述变频控制器的三相电流输出端。进一步地，所述过流检测部包括第一过流检测单元，所述第一过流检测单元进一 步包括分别感应所述变频控制器与所述至少一个马达之间形成的至少一个电流通路上 电流有无的至少一个过流感应单元，所述至少一个过流感应单元的两个电源输入端分别连 接至所述控制端的电源输出端，所述控制端通过所述电源输出端向所述至少一个过流感应 单元供电；以及与所述至少一个过流感应单元分别一一对应的、由相应的过流感应单元的感应结 果控制动作的至少一个单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的一个静触点作为常闭触点，所 述单刀双掷开关的另一个静触点作为常开触点。进一步地，当所述第一过流检测单元包括一个单刀双掷开关时，所述单刀双掷开 关的动触点作为参考信号输入端子连接所述控制端，所述单刀双掷开关的常开触点作为过 流信号输出端子连接所述控制端；当所述第一过流检测单元包括多个单刀双掷开关时，后一单刀双掷开关的动触点 与前一单刀双掷开关的常闭触点连接，且首个单刀双掷开关的动触点作为参考信号输入端 子连接所述控制端，所述多个单刀双掷开关的常开触点分别作为过流信号输出端子连接所 述控制端；所述控制端通过所述参考信号输入端子恒定输出一参考电平信号。此外，所述过流检测部还包括第二过流检测单元，所述第二过流检测单元进一步 包括检测所述单刀双掷开关的常闭触点和常开触点电平状态的电平检测单元；以及输入端与所述电平检测单元输出端连接的、根据所述电平检测单元检测到的常闭 触点和常开触点的所述电平状态延时向所述线圈的另一端发出高电平信号或低电平信号 的延时控制单元。该延时控制单元是时间继电器或单片机芯片或其他具有延时功能的模块。其中，当所述第一过流检测单元包括一个单刀双掷开关时，所述电平检测单元的 输入端连接所述单刀双掷开关的常闭触点和常开触点，所述延时控制单元的输出端连接所 述线圈的另一端。其中，当所述第一过流检测单元包括多个单刀双掷开关时，所述电平检测单元的 输入端连接最后一个单刀双掷开关的常闭触点和常开触点，所述延时控制单元的输出端连 接所述线圈的另一端。本实用新型实施例的另一目的在于提供一种PCB制版设备，所述PCB制版设备包括驱动其工作的至少一个马达，以及一马达过流保护装置，所述马达过流保护装置采用如 上所述的马达过流保护装置。由于该马达过流保护装置是通过控制端接收过流信号，控制端根据过流检测部发 出的过流信号，通过控制马达电源开关单元，进而控制切断变频控制器向马达单元输出电 流的通路，以切断马达单元动力电源，控制马达单元中包括Z轴马达在内的所有马达停止 工作，避免了在通过电气控制切断出现过流现象的高速马达的动力电源，而由上位机控制 马达单元中包括Z轴马达在内的所有马达停止工作时，高速马达内部部件容易损坏的问 题。
图1是本实用新型实施例提供的马达过流保护装置的原理框图；图2是图1的电路图。
具体实施方式
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。本实用新型实施例提供的马达过流保护装置是通过控制端接收过流信号，并根据 该过流信号通过控制马达电源开关单元，进而控制切断变频控制器向马达单元中的包括Z 轴马达在内的所有马达输出电流的通路，以切断包括Z轴马达在内的所有马达的动力电 源，控制马达单元中的包括Z轴马达在内的所有马达停止工作。图1是本实用新型实施例提供的马达过流保护装置的原理框图，为了便于说明， 仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。本实用新型实施例提供的马达过流保护装置包括连接在变频控制器电流输出端 和马达单元之间的马达电源开关单元12，马达电源开关单元12还与控制端连接，该控制端 为一计算机，或置于该马达过流保护装置内；分别与变频控制器和控制端连接的过流检测 部11，过流检测部11检测变频控制器通过电流输出端向马达单元输出的电流，并当检测到 变频控制器向马达单元输出的电流超过预设值时，向控制端发出过流信号；控制端根据过 流检测部11发出的过流信号，通过控制马达电源开关单元12，进而控制切断变频控制器向 马达单元中包括Z轴马达在内的所有马达输出电流的通路，以切断马达单元动力电源，控 制马达单元中的马达停止工作。其中的马达单元至少包括Z轴马达，还可以包括高速马达 等其它马达。由于该马达过流保护装置是通过控制端接收过流信号的，控制端根据过流检测部 11发出的过流信号，通过控制马达电源开关单元12，进而控制切断变频控制器向马达单元 中包括Z轴马达在内的所有马达输出电流的通路，以切断马达单元中包括Z轴马达在内的 所有马达的动力电源，控制马达单元中中包括Z轴马达在内的所有马达停止工作，避免了 在通过电气控制切断出现过流现象的高速马达的动力电源，而由上位机控制马达单元中包 括Z轴马达在内的所有马达停止工作时，高速马达内部部件容易损坏的问题。再有，控制端还可以连接变频控制器，控制端还可以根据过流检测部11发出的过流信号，直接控制变频控制器停止向马达单元以及高速马达输出电流，以达到双重过流保 护的目的。另外，控制端还可以具有过流报警的功能，即根据过流检测部11发出的过流信 号，控制外部提示单元(图中未示出)发出过流提示报警。图2示出了图1的电路。其中，马达电源开关单元12包括与包括Z轴马达在内的所有马达分别一一对应 连接的至少一个直流接触器，该至少一个直流接触器分别包括一线圈以及由该线的通电与 否带动吸合或断开的三联开关；该至少一个直流接触器的线圈的一端分别作为轴选信号输 入端子连接控制端，该至少一个直流接触器的线圈另一端接高电平或低电平；该至少一个 直流接触器的三联开关的一端分别与包括Z轴马达在内的所有马达一一对应连接，该至少 一个直流接触器的三联开关的另一端分别连接变频控制器的三相电流输出端。在三联开 关闭合的情况下，变频控制器的三相电流输出端输出的电流通过三联开关传送给相应的马 达，以提供包括Z轴马达在内的所有马达运行时的电能；在三联开关断开的情况下，相应马 达的供电电源被切断。以图2中与马达1连接的直流接触器为例，该直流接触器包括线圈Ll以及由线 圈Ll的通电与否带动吸合或断开的三联开关T21，线圈Ll的一端作为轴选信号输入端子 SPlEN连接控制端，线圈L2的另一端接低电平或高电平，三联开关T21的一端的三个端子分 别连接马达1，三联开关T21的另一端的三个端子分别连接变频控制器的三相电流输出端。其中，过流检测部11包括第一过流检测单元111，第一过流检测单元111进一步包 括分别感应变频控制器与包括Z轴马达在内的所有马达之间形成的至少一个电流通路上 电流有无的至少一个过流感应单元，该至少一个过流感应单元的两个电源输入端分别连接 至控制端的电源输出端，控制端通过其电源输出端向至少一个过流感应单元供电；以及与 至少一个过流感应单元分别一一对应的、由相应的过流感应单元的感应结果控制动作的至 少一个单刀双掷开关，该单刀双掷开关的一个静触点作为常闭触点，该单刀双掷开关的另 一个静触点作为常开触点。该单刀双掷开关优选为时间继电器的开关。当第一过流检测单元111包括一个单刀双掷开关时，该单刀双掷开关的动触点作 为参考信号输入端子连接控制端，该单刀双掷开关的常开触点作为过流信号输出端子连接 控制端。当第一过流检测单元11包括多个单刀双掷开关时，后一单刀双掷开关的动触点与 前一单刀双掷开关的常闭触点连接，且首个单刀双掷开关的动触点作为参考信号输入端子 连接控制端。该多个单刀双掷开关的常开触点分别作为过流信号输出端子连接控制端，或 者多个常开触点相互连接后，共同作为过流信号输出端子连接控制端。将多个单刀双掷开 关的常开触点分别作为过流信号输出端子连接控制端时，控制端可以根据接收过流信号的 端子，识别出发生过流故障的马达。其中，控制端通过参考信号输入端子恒定输出一参考电 平信号。以图2中的第一过流检测单元111为例，其示出了多个过流感应单元以及与多个 过流感应单元分别一一对应的单刀双掷开关T11、T12至Tin，其中，多个过流感应单元的电 源输入端GMPL和-N连接至控制端的电源输出端。单刀双掷开关Tll的动触点作为参考信 号输入端子signal连接控制端，单刀双掷开关Tll的常闭触点A连接单刀双掷开关T12的 动触点，以此类推，单刀双掷开关Tln的动触点连接单刀双掷开关Tl (n-1)的常闭触点；单刀双掷开关Tll的常开触点B与T12至Tln的常开触点相互连接后，共同作为过流信号输 出端子SPOC连接控制端。下面详细说明上述图2中的第一过流检测单元111结合控制端和马达电源开关单 元12实现对马达过流保护的过程下述均以与包括Z轴马达在内的所有马达连接的相应直流接触器的线圈的另一 端接低电平为例，在马达正常运行状态下，控制端通过轴选信号输入端子SP1EN、SP2EN至 SpnEN输出高电平信号，线圈Li、L2至Ln得电后，使得三联开关T21、T22至T2n吸合，从 而变频控制器的三相电流输出端与马达1、马达2至马达η之间形成供电通路，变频控制器 向马达1、马达2至马达η分别供电，使其运转。此时，控制端同时通过参考信号输入端子 signal恒定输出一参考电平信号，而与控制端连接的过流信号输出端子SPOC此时无电平 信号输出，单刀双掷开关T11、T12至Tln的动触点均与常闭触点接触。当变频控制器与任一马达之间的供电通路出现过流时，检测相应通路电流状态的 过流感应单元检测到该过流状态，并控制相应的单刀双掷开关的动触点断开与常闭触点的 连接，而与常开触点接触，此时，相应单刀双掷开关将控制端通过参考信号输入端子signal 输出的参考电平信号作为过流信号，通过过流信号输出端子SPOC发送给控制端，控制端在 接收到该过流信号时，停止通过轴选信号输入端子SP1EN、SP2EN至SpnEN输出高电平信号， 线圈L1、L2至Ln失电，进而使得三联开关T21、T22至Τ2η断开，使得变频控制器的三相电 流输出端与马达1、马达2至马达η之间形成供电通路断路，即切断包括Z轴马达在内的所 有马达的动力电源。本领域技术人员应当了解，上述控制过程中，当马达连接的直流接触器 的线圈的另一端接高电平时，控制端通过轴选信号输入端子SP1EN、SP2EN至SpnEN输出的 为低电平信号。上述的该电路结构的马达过流保护装置在解决了现有技术存在的问题的同时，仍 旧存在一定的弊端，表现在，如果控制端与过流检测部11之间的过流信号输出端子SPOC由 于各种原因没能或没能及时接收到过流信号时，或者当第一过流检测单元111中单刀双掷 开关出现故障，使得单刀双掷开关不能根据过流信号而动作时，第一过流检测单元111的 过流检测功能失效，高速马达的定子线圈同样会由于过流的持续而烧毁。为此，本实用新型 实施例中，过流检测部11还包括第二过流检测单元112，包括检测单刀双掷开关的常闭触 点和常开触点电平状态的电平检测单元1121，以及输入端与电平检测单元1121输出端连 接的、根据电平检测单元1121检测到的常闭触点和常开触点的电平状态延时向线圈的另 一端发出高电平信号或低电平信号的延时控制单元1122，延时控制单元1122可以为一时 间继电器或一单片机芯片或其他具有延时功能的模块。具体地，当变频控制器通过电流输 出端向马达单元输出的电流没有产生过流时，电平检测单元1121检测到常闭触点有电压 而常开触点无电压；当变频控制器通过电流输出端向马达单元输出的电流产生过流时，电 平检测单元1121检测到常闭触点无电压而常开触点有电压；当第一过流检测单元111中 的单刀双掷开关出现故障时，电平检测单元1121检测到常闭触点无电压且常开触点无电 压。当第一过流检测单元111包括一个单刀双掷开关时，电平检测单元1121的两个输入端 分别连接该单刀双掷开关的常闭触点和常开触点，延时控制单元1122的输出端连接线圈 的另一端；当第一过流检测单元111包括多个单刀双掷开关时，电平检测单元1121的两个 输入端分别连接最后连接的一个单刀双掷开关的常闭触点和常开触点，延时控制单元1122的输出端连接线圈的另一端。另外，电平检测单元1121还可以通过反馈输出端RLY_ALM连 接控制端，电平检测单元1121将检测结果通过反馈输出端RLY_ALM发送给控制端并显示。 其中，延时控制单元1122被预先设定了延时时间，该延时时间的优选范围为小于或等于10 秒，当延时控制单元1122为单片机芯片时，该延时时间的长短可以通过控制端进行设置， 也可以通过用户对单片机芯片编程实现，也可以通过其它方式实现。在马达正常运行状态下，电平检测单元1121接收控制端通过参考信号输入端子 signal输出的参考电平信号而不动作；当变频控制器与任一马达之间的供电通路出现过 流时，由于单刀双掷开关的动触点与常开触点接触，使得电平检测单元1121检测常开触点 及常闭触点的电平变化，电平检测单元1121此时向延时控制单元1122发出信号，延时控制 单元1122在接收到电平检测单元1121发出的信号后，经过预设的延时时间，向与其连接的 线圈的另一端发出一高电平信号或低电平信号，如果此时第一过流检测单元111的过流检 测功能失效，然而对于线圈来说，由于轴选信号输入端子SP1EN、SP2EN至SpnEN输出高电平 信号信号不会消失，即线圈一端的高电平信号不会消失，而线圈另一端同时存在一高电平 信号，使得线圈中的电流消失，从而三联开关断开，实现了对马达过流的双重保护功能。当 然，在第一过流检测单元111的过流检测功能并未失效的情况下，第二过流检测单元112的 上述功能仍旧执行。本实用新型实施例还提供了一种PCB制版设备，该PCB制版设备包括驱动其工作 的至少一个马达，以及一如上所述的马达过流保护装置。由于该马达过流保护装置是通过控制端接收过流信号的，控制端根据过流检测部 发出的过流信号，通过控制马达电源开关单元，进而控制切断变频控制器向马达单元输出 电流的通路，以切断马达单元动力电源，控制马达单元中包括Z轴马达在内的所有马达停 止工作，避免了在通过电气控制切断出现过流现象的高速马达的动力电源，而由上位机控 制马达单元中包括Z轴马达在内的所有马达停止工作时，高速马达内部部件容易损坏的问 题；另外，为了解决第一过流检测单元的过流检测功能失效时，高速马达定子线圈由于持续 过流而烧毁的问题，本实用新型实施例提供的该马达过流保护装置还包括第二过流检测单 元，以提供马达过流的双重保护。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。
权利要求一种马达过流保护装置，其特征在于，所述装置包括连接在变频控制器电流输出端和马达单元之间的马达电源开关单元，所述马达电源开关单元还与控制端连接；和分别与所述变频控制器和所述控制端连接的过流检测部，所述过流检测部检测所述变频控制器通过所述电流输出端向所述马达单元输出的电流，并当检测到所述电流超过预设值时，向所述控制端发出过流信号，所述控制端根据所述过流信号，通过控制所述马达电源开关单元，进而控制切断所述变频控制器向所述马达单元输出电流的通路。
2.如权利要求1所述的马达过流保护装置，其特征在于，所述控制端是计算机，或所述 控制端内置于所述马达过流保护装置。
3.如权利要求1所述的马达过流保护装置，其特征在于，所述马达单元包括至少一个 马达，所述马达电源开关单元包括与所述至少一个马达分别一一对应连接的至少一个直流 接触器，所述至少一个直流接触器分别包括一线圈以及由所述线圈的通电与否带动吸合或 断开的三联开关；所述至少一个直流接触器的线圈的一端分别作为轴选信号输入端子连接所述控制端， 所述至少一个直流接触器的线圈另一端接高电平或低电平；所述至少一个直流接触器的三 联开关的一端分别与所述至少一个马达一一对应连接，所述至少一个直流接触器的三联开 关的另一端分别连接所述变频控制器的三相电流输出端。
4.如权利要求3所述的马达过流保护装置，其特征在于，所述过流检测部包括第一过 流检测单元，所述第一过流检测单元进一步包括分别感应所述变频控制器与所述至少一个马达之间形成的至少一个电流通路上电流 有无的至少一个过流感应单元，所述至少一个过流感应单元的两个电源输入端分别连接至 所述控制端的电源输出端，所述控制端通过所述电源输出端向所述至少一个过流感应单元 供电；以及与所述至少一个过流感应单元分别一一对应的、由相应的过流感应单元的感应结果控 制动作的至少一个单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的一个静触点作为常闭触点，所述单 刀双掷开关的另一个静触点作为常开触点。
5.如权利要求4所述的马达过流保护装置，其特征在于，当所述第一过流检测单元包 括一个单刀双掷开关时，所述单刀双掷开关的动触点作为参考信号输入端子连接所述控制 端，所述单刀双掷开关的常开触点作为过流信号输出端子连接所述控制端；当所述第一过流检测单元包括多个单刀双掷开关时，后一单刀双掷开关的动触点与前 一单刀双掷开关的常闭触点连接，且首个单刀双掷开关的动触点作为参考信号输入端子连 接所述控制端，所述多个单刀双掷开关的常开触点分别作为过流信号输出端子连接所述控 制端；所述控制端通过所述参考信号输入端子恒定输出一参考电平信号。
6.如权利要求4所述的马达过流保护装置，其特征在于，所述过流检测部还包括第二 过流检测单元，所述第二过流检测单元进一步包括检测所述单刀双掷开关的常闭触点和常开触点电平状态的电平检测单元；以及输入端与所述电平检测单元输出端连接的、根据所述电平检测单元检测到的常闭触点 和常开触点的所述电平状态延时向所述线圈的另一端发出高电平信号或低电平信号的延时控制单元。
7.如权利要求6所述的马达过流保护装置，其特征在于，所述延时控制单元是时间继 电器或单片机芯片。
8.如权利要求6所述的马达过流保护装置，其特征在于，当所述第一过流检测单元包 括一个单刀双掷开关时，所述电平检测单元的输入端连接所述单刀双掷开关的常闭触点和 常开触点，所述延时控制单元的输出端连接所述线圈的另一端。
9.如权利要求6所述的马达过流保护装置，其特征在于，当所述第一过流检测单元包 括多个单刀双掷开关时，所述电平检测单元的输入端连接最后一个单刀双掷开关的常闭触 点和常开触点，所述延时控制单元的输出端连接所述线圈的另一端。
10.一种PCB制版设备，所述PCB制版设备包括驱动其工作的至少一个马达，以及一马 达过流保护装置，其特征在于，所述马达过流保护装置采用如权利要求1至9任一项所述的 马达过流保护装置。
专利摘要本实用新型适用于马达控制电路设计技术领域，提供了一种马达过流保护装置及PCB制版设备。其中的装置包括连接在变频控制器电流输出端和马达单元之间的马达电源开关单元；检测变频控制器向马达单元输出的电流，并当检测到电流超过预设值时，发出过流信号的过流检测部；控制端根据过流信号，通过控制马达电源开关单元，进而控制切断变频控制器向马达单元输出电流的通路，并控制包括Z轴马达在内的所有马达单元停止工作。由于控制端在根据该过流信号控制变频控制器停止向马达输出电流的同时，还根据过流信号控制马达停止转动，避免了在通过电气控制切断马达的动力电源，而由上位机控制马达停止运行时，马达内部部件容易损坏的问题。
文档编号H02H7/085GK201656444SQ20102015097
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者刘定昱, 杨立伟, 蔡小丽, 雷群, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族数控科技有限公司