电源板和电源板系统的制作方法

本发明涉及电火花机床技术领域，尤其是涉及一种电源板和电源板系统。

背景技术：

电火花机床是利用电火花加工原理加工导电材料的特种加工机床，又称电蚀加工机床。电火花机床主要用于加工各种高硬度的材料(如硬质合金和淬火钢等)和复杂形状的模具、零件，以及切割、开槽和去除折断在工件孔内的工具(如钻头和丝锥)等。电火花机床控制系统一般由输入/输出装置、计算机数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、以及多种配件组成。这些不同的装置，需要不同类型的直流电源为其供电。

现有的相关机床控制系统中，其直流电源的设置大多零散地分布在各个装置或配件周围，当系统内各个直流电源需要进行参数调节或者统一维护时，工作人员需要注意查看并找寻各个装置的对应的直流电源；直流电源散乱地分布，既不利于系统电路板的合理分布，也不利于直流电源后期的维护。

针对上述直流电源集成性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源板和电源板系统，以提高系统中电源组的集成性。

第一方面，本发明实施例提供了一种电源板，用于电火花机床控制系统中，该电源板的一端设置有与控制系统的主板的插槽匹配的插接部，以将电源板固定在主板上；电源板包括绝缘底板和固定在绝缘底板上的多个电源组；电源组与绝缘底板可拆卸连接；电源组的一端与外部电源连接；电源组的另一端与供电终端连接；电源组的工作参数与供电终端的类型相匹配；工作参数包括工作电压、工作电流和工作功率；电源板上的多个电源组将外部电源转换成与供电终端的类型相匹配的直流电，为供电终端供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述电源板的绝缘底板上设置有多个绝缘壳体；相邻的绝缘壳体之间预留有设定的安全距离；每个绝缘壳体上设置有供电接口；绝缘壳体与绝缘底板卡扣连接；电源组设置于绝缘壳体内；电源组通过供电接口为供电终端供电。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述电源板的绝缘底板上还设置有放电二极管；放电二极管的数量与电源组的数量对应；放电二极管的阳极与供电接口连接；放电二极管的阴极与外部电源连接；放电二极管固定在绝缘壳体的两端之间；当电源组产生静电时，静电通过放电二极管的导通释放。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述电源组包括依次连接的外部电源接口、三相整流滤波电路、高频逆变电路和整流滤波电路；整流滤波电路与供电终端连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述电源板还包括电源稳定性监控电路；电源稳定性监控电路与电源组的供电接口连接；电源稳定性监控电路还与外部控制器连接；电源稳定性监控电路用于实时监控电源组的供电接口处的工作参数，根据工作参数的波动频率向外部控制器发送故障预警信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述电源稳定性监控电路包括探测器、比较器、计数器和信号发送单元；探测器包括电压传感器、电流传感器和功率传感器；探测器用于实时获取供电接口处的工作参数；比较器用于比较实时获取的供电接口处的工作参数是否超出预设的范围；计数器用于当供电接口处的工作参数超出预设的范围时，工作参数对应的计数加一；信号发送单元用于当工作参数对应的计数超过预设值时，向外部控制器发送故障预警信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述电源板还包括接口电路；该接口电路设置于电源稳定性监控电路与电源组之间；电源稳定性监控电路通过接口电路与多个电源组连接；接口电路上设置有地址标识，根据地址标识识别电源组的位置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述电源组与外部电源之间设置有保险丝；当通过保险丝的电流大于电源组的额定电流时，保险丝熔断，与保险丝连接的电源组断电；和/或；电源组与供电终端之间设置有保险丝；当通过保险丝的电流大于供电终端的额定电流时，保险丝熔断，与保险丝连接的供电终端断电。

第二方面，本发明实施例提供了一种电源板系统，该系统包括上述电源板，还包括外部控制器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括外部电源。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种电源板和电源板系统，通过插接部固定在电火花机床控制系统的主板上；该电源板将与不同供电终端的类型相匹配的多个电源组可拆卸地集成在一个绝缘底板上，避免了各个电源组散乱地分布在控制系统的各个位置所造成的系统结构散乱且电源组维护繁琐的缺陷，该方式提高了系统中电源组的集成性，可以实现系统中电源的统一配置和维护，进而使电火花机床控制系统的运行更加稳定。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电源板的结构示意图；

图2(a)为本发明实施例提供的第一种电源板的具体结构示意图的正面图；

图2(b)为本发明实施例提供的第一种电源板的具体结构示意图的背面图；

图3为本发明实施例提供的第二种电源板的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的三相整流滤波电路的电路图；

图5为本发明实施例提供的第三种电源板的具体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电源板系统的结构示意图。

图标：

100-插接部；101-绝缘底板；102-电源组；200-绝缘壳体；201-供电接口；202-放电二极管；203-卡扣部件；300-外部电源接口；301-三相整流滤波电路；302-高频逆变电路；303-整流滤波电路；31-电源稳定性监控电路；311-探测器；312-比较器；313-计数器；314-信号发送单元；311a-电压传感器；311b-电流传感器；311c-功率传感器；500-接口电路；501-保险丝；600-电源板；601-外部控制器。

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，下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

考虑到现有的直流电源集成性较差的问题，本发明实施例提供了一种电源板和电源板系统，该技术可以应用于电火花机床控制系统中，也可以应用于其他相关的控制系统中，该技术可以采用相关的软件和硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的一种电源板的结构示意图；该电源板用于电火花机床控制系统中，该电源板的一端设置有与控制系统的主板的插槽匹配的插接部100，以将电源板固定在主板上；

上述电源板包括绝缘底板101和固定在绝缘底板上的多个电源组102；该电源组102与绝缘底板101可拆卸连接；该电源组102的一端与外部电源连接；该电源组102的另一端与供电终端连接(在实际实现时，一个电源组可以连接一个保护终端，也可以一个电源组可以连接两个或多个保护终端)；该电源组102的工作参数与供电终端的类型相匹配；该工作参数包括工作电压、工作电流和工作功率；

上述电源板上的多个电源组102将外部电源转换成与供电终端的类型相匹配的直流电，为供电终端供电。

在电火花机床控制系统中，有多种工作部件(即上述供电终端)需要不同工作参数的直流电源进行供电；例如，具有驱动功能的部分电机需要12V直流电进行供电，单片机等用于处理控制的芯片需要5V直流电进行供电，用于除尘杀菌的静电生成装置以及LED指示灯等需要24V直流电进行供电等等；而且，不同的工作部件不仅对直流供电电源的工作电压有要求，还对其工作电流或工作功率有具体的限定或波动范围的要求，因而，上述电源组和与该电源组连接的供电终端，在工作电压、工作电流和工作功率上均需要相互匹配。

本发明实施例提供的一种电源板，通过插接部固定在电火花机床控制系统的主板上；该电源板将与不同供电终端的类型相匹配的多个电源组可拆卸地集成在一个绝缘底板上，避免了各个电源组散乱地分布在控制系统的各个位置所造成的系统结构散乱且电源组维护繁琐的缺陷，该方式提高了系统中电源组的集成性，可以实现系统中电源的统一配置和维护，进而使电火花机床控制系统的运行更加稳定。

实施例二：

参见图2(a)所示的第一种电源板的具体结构示意图的正面图；该电源板的绝缘底板上设置有多个绝缘壳体200；相邻的绝缘壳体200之间预留有设定的安全距离；每个绝缘壳体200上设置有供电接口201；该绝缘壳体200与绝缘底板卡扣连接(在实际实现时，每个绝缘壳体外侧可以设置多个卡扣部件203，图2(a)中以每个绝缘壳体外侧设置三个卡扣部件203为例)；上述电源组设置于绝缘壳体200内；该电源组通过供电接口201为供电终端供电。

在实际实现时，每个绝缘壳体内设置一个电源组；为了保证每个电源组的能够独立工作且保证电源组的安全性，相邻的绝缘壳体之间预留有设定的安全距离，该安全距离可以根据实际系统中各个供电终端达到额定电流时，电源组所需要的绝缘程度设定，该安全距离内由绝缘底板相同的绝缘材料填充，也可以由其他绝缘性更佳的绝缘材料填充，以避免相邻电源组之间在通电时发生异常的磁电效应，影响正常的供电，或者，一个电源组发生故障后影响其他电源组的正常工作，进而造成更严重的用电事故。

在上述电源板正常工作时，上述绝缘壳体与绝缘底板卡扣连接，该绝缘壳体具有一定的密封性，防水防尘，以保证电源组的工作环境处于良好状态。当电源组需要维修或定期巡检时，上述绝缘壳体可以从绝缘底板拆卸下来。

上述方式可以提高电源板的安全性和供电稳定性。

进一步地，参见图2(b)所示的第一种电源板的具体结构示意图的背面图；上述电源板的绝缘底板上还设置有放电二极管202；该放电二极管202的数量与电源组的数量对应(具体地，当电源组具有两个或多个供电接口时，该放电二极管202的数量与供电接口的数量相同)；该放电二极管202的阳极与供电接口连接；该放电二极管202的阴极与外部电源连接；该放电二极管202固定在绝缘壳体的两端之间；当电源组产生静电时，静电通过放电二极管202的导通释放。

在上述电源组正常工作时，上述放电二极管出于不导通的状态，当电源组上产生静电时，该静电可以通过放电二极管的阳极流向放电二极管的阴极，将静电释放。

上述方式可以消除电源组的静电现象，进一步提高电源组的安全性和供电稳定性。

实施例三：

参见图3所示的第二种电源板的具体结构示意图；该电源板在上述实施例一或实施例二所提供的电源板的基础上，该电源板上的电源组包括依次连接的外部电源接口300、三相整流滤波电路301、高频逆变电路302和整流滤波电路303；该整流滤波电路303与供电终端连接。图3中以绝缘板上设置有一个电源组为例，在实际实现时，绝缘地板上设置有多个电源组，本发明对此不做限定。

具体地，参见图4所示的三相整流滤波电路的电路图；该三相整流滤波电路对共阴极组和共阳极组同时进行控制，其工作原理如下：为二极管的触发顺序是D1-D2-D3-D4-D5-D6，其中，二极管D1和D4接a相，二极管D3和D6接b相，二极管D5和D2接c相。二极管D1、D3、D5组成共阴极组，而二极管D2、D4、D6组成共阳极组。

如图4可知，在第(1)段期间，a相电压最高，共阴极二极管D1被触发导通，b相位最低，所以共阳极组D6被触发导通。这时电流由a相经D1流出，经D6流入b相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。整流电压为Ud＝Ua-Ub＝Uab；经过60°后进入第(2)段时期，这时a相电位仍然最高，二极管D1继续导通，但是c相位变成最低，这时D2被触发导通，电流即从b相换到c相，D6承受反向电压而关断，这时电流由a相经D1流出，由D2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。整流后的电压为Ud＝Ua-Uc＝Uac；再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电压最高，触发导通二极管D3，电流即从a相换到b相，c相二极管D2因电位仍然最低而继续导通，此时变压器b、c两相工作。整流电压为Ud＝Ub-Uc＝Ubc。

高频逆变电路通过高频DC/AC变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频逆变电路升压后，再经过高频整流滤波电路整流成通常均在300V以上的高压直流电，最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。高频逆变电路采用的是体积小，重量轻的高频磁芯材料，从而大大提高了电路的功率密度，使得逆变电源的空载损耗很小，逆变效率得到了提高，通常高频逆变器峰值转换效率达到90％以上。

高频逆变电路主要分为方波逆变电路和阶梯波逆变电路；其中，该方波逆变电路交流电压波形为方波。方波逆变电路线路比较简单，使用的功率开关管数量很少，设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变电路的优点是线路简单、价格便宜、维修方便。阶梯波逆变电路输出的交流电压波形为阶梯波优点是输出波形比方波有明显改善，高次谐波含量减少，当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时，整机效率很高。

进一步地，上述电源板还包括电源稳定性监控电路31；该电源稳定性监控电路31与电源组的供电接口连接(图4中以一个电源稳定性监控电路与一个电源组连接为例)；该电源稳定性监控电路31还与外部控制器连接；该电源稳定性监控电路31用于实时监控电源组的供电接口处的工作参数，根据工作参数的波动频率向外部控制器发送故障预警信号。

在实际实现时，上述电源稳定性监控电路主要用于在电源组正常工作过程中，根据获取的工作参数实时监控电源组的输出状态，根据该电源组的输出状态可以判断该电源组的工作状态。

具体地，上述电源稳定性监控电路包括探测器311、比较器312、计数器313和信号发送单元314；该探测器311包括电压传感器311a、电流传感器311b和功率传感器311c；该探测器311用于实时获取供电接口处的工作参数；上述比较器312用于比较实时获取的供电接口处的工作参数是否超出预设的范围；上述计数器313用于当供电接口处的工作参数超出预设的范围时，工作参数对应的计数加一；上述信号发送单元314用于当工作参数对应的计数超过预设值时，向外部控制器发送故障预警信号。

通常，在电源组发生故障之前，其供电接口处的工作参数可能会发生波动，但该波动可能是外部电源产生的正常性波动，也可能是电源组内部元器件发生老化引起的电路不稳定而导致的波动；如果是外部电源产生的正常性波动，其频率较低，可能仅发生一次；如果是电源组内部元器件发生老化引起的电路不稳定而导致的波动，其发生频率可能会较高；基于该原因，上述电源稳定性监控电路中设置计数器，当同一工作参数在设定时间范围内发生波动的次数到达一定的数值，则可以判定该波动为电源组内部元器件发生老化引起的电路不稳定而导致的波动，需要进行进一步的维护和查看，以提前预知故障。

上述方式可以提高电源板的智能性，进一步保证供电终端的安全性。

实施例四：

对应于上述实施例三中提供的电源板，参见图5所示的第三种电源板的具体结构示意图；上述电源板还包括接口电路500；该接口电路500设置于电源稳定性监控电路与电源组之间；该电源稳定性监控电路通过接口电路500与多个电源组连接；该接口电路500上设置有地址标识，根据地址标识识别电源组的位置。

考虑到上述电源稳定性监控电路可能会同时或顺序地监控多个电源组，甚至多个电源板(图5中以一个电源稳定性监控电路通过接口电路与一个电源板上的多个电源组连接为例)，为了避免用户反复更换监控对象，造成电路多次拆装，进而导致监控工作效率降低，在电源稳定性监控电路与电源组之间设置接口电路，进一步地，还可以在电源稳定性监控电路与不同电源板之间设置接口电路，即一个电源稳定性监控电路可对应多个电源组或多个电源板；通过地址标识识别电源组的位置，以监控特定电源组的工作状态。

上述方式可以提高电源稳定性监控电路的监控效率，进而提高电源板的工作稳定性。

为了进一步保障电源组本身的供电安全性，上述电源组与外部电源之间设置有保险丝501；当通过保险丝501的电流大于电源组的额定电流时，保险丝熔断，与保险丝连接的电源组断电。为了进一步保障供电终端的供电安全性，上述电源组与供电终端之间设置有保险丝；当通过保险丝的电流大于供电终端的额定电流时，保险丝熔断，与保险丝连接的供电终端断电。在实际实现时，可以根据电源板或者电火花机床控制系统的实际需要，上述电源组与外部电源之间的保险丝和电源组与供电终端之间的保险丝可以择一设置，也可以同时设置(图5中以电源组与外部电源之间设置有保险丝为例)。

实施例五：

对应于上述电源板的实施例，参见图6所示的一种电源板系统的结构示意图；该系统包括上述电源板600，还包括外部控制器601。

进一步地，上述系统还包括外部电源，该外部电源可以为220V交流电，也可以为其他工作参数的专用供电电源。

本发明实施例提供的电源板系统，与上述实施例提供的电源板具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。