一种多轴工业机器人驱动电路的制作方法

本实用新型属于伺服驱动技术领域，涉及工业机器人，为一种多轴工业机器人驱动电路。

背景技术：

伺服驱动器是一种伺服电机的驱动装置，能够驱动伺服电机使伺服电机精准的转动到给定的位置，在运动控制领域得到了广泛的应用。传统的伺服驱动器结构如图1所示，包括控制单元、整流单元、逆变单元、泄放单元和母线支撑单元，上电防浪涌单元等。控制单元接收来自上位控制器的指令值和电机及编码器的反馈值，经过计算，控制逆变单元将经整流单元整流后的直流电逆变成交流电，实现对电机的位置、速度控制。同时控制单元还实时监控母线支撑单元、电机的电流状态，通过控制泄放单元确保系统安全可靠的工作。

这种传统伺服驱动器只能实现单台伺服电机的控制。传统的工业机器人驱动电气柜包括开关、伺服驱动器、机器人控制器、开关电源和输入输出模块等。其中机器人有多少关节就需要多少电机，相应的就要在电气柜里配置同样数量的伺服驱动器。这造成了电气柜内的物理配线复杂，集成度低，成本较高。

为了解决上述问题，近年来有学者提出了一种集成式多轴的伺服驱动器，如图3所示，将传统伺服驱动器拆开重组，将其中的控制单元、整流单元、泄放单元和母线支撑单元和上电防浪涌合并起来，该种集成式的多轴伺服驱动器共用上述单元，根据驱动的伺服电机数量配置相应数量的逆变单元即可。应用此种集成伺服驱动器的多轴控制系统与传统的多轴控制系统比较，具备了集成度高、体积小、配线简单、成本低等优势。但上述伺服驱动器需要将上述功率部分集成在一块底板上，随着总功率和轴数量的增加，将会导致底板的面积非常大，这给电路板的制作、工艺、维护等都来带一定的困难。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是：现有对多轴机器人的控制驱动电路随着总功率和轴数量的增加，将会导致底板的面积非常大，需要精简电路结构。

本实用新型的技术方案为：一种多轴工业机器人驱动电路，将用于控制母线电容C 充电的开关K1置于泄放电阻Rb和二极管D之间，上电之前开关K1打开，电源经整流桥以后通过泄放电阻和二极管D给母线电容C充电，待电容C充满电以后，闭合开关 K1，完成母线的上电。

进一步的，将驱动电路用于电柜内时，将多轴工业机器人驱动电路中的动态制动开关电路合并在电柜中已有的输入输出模块电路板上。

本实用新型的优点在于：

1，与现有技术方案相比，本实用新型的驱动电路减少了一个上电限流电阻，而不需要任何其他的改动，仍然保持驱动器的正常工作。

2，将驱动底板的动态制动用电阻、继电器放置在电柜内继电器模组板上，不仅大幅度降低驱动底板的面积，避免因驱动底板过大而带来的诸多不利因素，还可以有效地利用电柜里的立体空间，有利于电柜的小型化。

3，由于电路精简，整体上降低了电柜的成本。

附图说明

图1为传统伺服驱动器结构示意图。

图2为本实用新型无需限流电阻的伺服驱动器结构示意图。

图3为传统方式下，将本实用新型驱动器结构设置在电柜内集成示意图。

图4为本实用新型下电柜内集成式伺服驱动器结构示意图。

具体实施方式

本实用新型专利的目的是提供一种工业机器人伺服驱动与电气控制一体化装置。在优化伺服驱动单元的基础之上，将伺服驱动的结构设计和和电气柜结构设计作为一个整体来考虑，优化整体布局以从全局上实现工业机器人驱动电柜的紧凑化，以降低其体积和成本。

首先传统伺服驱动器上电部分有一个限流电阻，如图1中Rs，该电阻一般放置在驱动板上，由于要承受瞬间的电容充电冲击电流，该电阻的体积功率较大，占据了一定的 PCB电路板面积，待电容充满电以后，控制开关K1闭合，将该电阻短路。本实用新型提出一种方式如图2所示，将开关K1置于泄放电阻Rb和二极管D之间，上电之前开关 K1打开，电源经整流桥以后通过泄放电阻和二极管D给母线电容C充电，待C充满电以后，闭合开关K1，完成母线的上电过程。本实用新型的电路结构可以在无需限流电阻的情况下避免上电的浪涌电流。

其次，图1的传统驱动电路中，所示的K2开关为动态制动开关，当系统发生报警需要立即停止机器人时，将关闭开关使得电机的三相绕组经过Ru,Rv,Rw短路，实现电机的快速制动，由于该开关K2和电阻的容量较大，占据了驱动底板较大的PCB面积，带来了诸多问题。而对于多轴系统，需要多个驱动电路，如图3所示，这个问题更加明显。本实用新型从电柜整体设计的角度出发，利用电柜中已有的输入输出的模组板上充足的空间，将多轴系统中的动态制动电路电路合并在电柜中已有的输入输出模块电路板上，这样可以使得底板进一步缩小，电柜内伺服相关的结构示意图如图4所示。其中控制板保持不变，驱动模块中的动态制动部分电路放置到电柜内的输入输出模组版模块，组成一个新的模块，即“输入输出+动态制动”模块，这样驱动板的面积会比原来小30％。

本实用新型利用泄放电阻二极管完成上电，省去上电防止浪涌电流的限流电阻。特别是在集成式多轴伺服驱动器，该电阻较大，集成伺服驱动底板较大，省去该电阻具备较好的实用价值。

另外，本实用新型将集成式伺服驱动器放在电柜设计中通盘考虑，将再生制动的开关和电阻放置在输入输出模组板上，以降低集成式伺服驱动器的底板面积。可以方便电柜的布局设计，使电柜小型化。