具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

为了解决在遇到突然断电的时候，数控机床的A轴力矩电机突然下使能与失去动力，A轴掉落容易造成数控机床和工件物理损伤，为了预防断电造成物理损伤，使用大功率UPS又极大的增加成本的技术问题，如图1、2、3所示，提供以下优选技术方案：

一种用于数控机床力矩电机的断电自保持装置，数控机床力矩电机上设置有电磁阀，电磁阀控制夹钳，所述断电自保持装置包括控制回路模块和系统电源模块，控制回路模块为数控机床力矩电机的电磁阀提供动力，系统电源模块为数控机床力矩电机提供动力，控制回路模块的输入端和系统电源模块的输入端采用的是同一路供电，控制回路模块的输出端和系统电源模块的输出端所输出的都是直流电，

所述系统电源模块的直流输出端的两根导线之间电性连接有电容。

具体的，从背景技术中可以了解到，遇到突然断电的情况，电磁阀失电A轴夹钳夹紧，A轴不会产生任何位移。但是实际上电磁阀失电到A轴夹钳夹紧这个过程需要0.5s的时间。就是在这0.5s内，力矩电机下使能，同时失去动力，A轴会落下，对工件或者设备造成物理损伤。

如果可以满足这0.5s内力矩电机不下使能，同时不失去动力，A轴不落下，那么等0.5s之后A轴夹钳夹紧，力矩电机此时再下使能，再失去动力，这时A轴已经被夹钳夹紧，就不会落下，就不会造成物理损害。

所以以此为思路，所述的断电自保持装置的设计目标就是在这0.5s内保持力矩电机不失去动力，在电源切断之后，电磁阀失电A轴夹钳夹紧之前的这0.5s内，保证力矩电机能够持续上使能并提供动力。

为此，力矩电机上使能和提供动力的电源，需要与电磁阀的电源分开供电，保证在断电的时候，力矩电机上使能和提供动力的电源至少要滞后0.5s于电磁阀断电。

所述的断电自保持装置为力矩电机和电磁阀提供了两路电源：控制回路模块和系统电源模块，控制回路模块为数控机床A轴的力矩电机的电磁阀提供动力，系统电源模块为数控机床A轴的力矩电机的控制提供动力。实现突然断电的时候，系统电源模块至少滞后0.5s于控制回路模块断电。

为了系统电源模块和控制回路模块的同步性，所以系统电源模块与控制回路模块采用同一路输入电源：输入电源断电时，控制回路模块的输出及时断电，系统电源模块的输出延后0.5s再断电。

为了使系统电源模块延后0.5s再断电，需要加入可以短暂储能的元件，保证0.5s的系统电源模块的能源供应。储能元件选择电容器。

电容器只有在直流电路中具有储能的作用，电容器在交流电路中是导电的。而力矩电机的控制与电磁阀的控制，其输入都需要直流电。所以为了力矩电机的需要，和储能的需要，都需要向力矩电机及电磁阀输入直流电，所以系统电源模块和控制回路模块输出的都是直流电。

通过将电容器电性连接在系统电源模块的直流输出端的两根导线之间，当突然断电的时候，电容器会将储能释放，短暂的起到蓄电池的作用，虽然只能短暂的释放能量，但可以满足所需求的0.5s，就实现了系统电源模块的延时断电。

相对于使用大功率UPS供电，电容价格十分低廉，且电路简单，具有极佳的可靠性。

如图3所示，图3左半边的是控制回路模块，图中标注为控制回路模块DC24V；图3右半边的是系统电源模块，图中标注为系统电源模块。

进一步的，为了解决电源的直流输出端接入几个多大的电容的技术问题，如图3所示，提供以下优选技术方案：

系统电源模块的直流输出端的两根线之间并联有四个10000uF的电容。

具体的，10000uF的电容已经是极大的电容，并联四个10000uF的电容足够满足储能的需求。

进一步的，为了解决如何将控制回路模块和系统电源模块连接到工厂电源中的技术问题，如图3所示，提供以下优选技术方案：

控制回路模块和系统电源模块的输入端都接交流电源，控制回路模块和系统电源模块都分别设有交流/直流转换单元。

具体的，交流电源是工厂使用的380V交流电源。为了电容的蓄能和力矩电机的正常使用，控制回路模块和系统电源模块都需要将该380V的交流电源转换为直流电。交流/直流转换单元已经有成熟的解决方案，对此不作进一步的赘述。

如图3所示，控制回路模块的交流/直流转换单元为电源供应器1(PS1)，系统电源模块的交流/直流转换单元为电源供应器2(PS2)。

进一步的，为了解决交流/直流转换单元需要接地保护的技术问题，如图3所示，提供以下优选技术方案：

控制回路模块和系统电源模块的交流/直流转换单元都接地。

进一步的，为了解决A轴力矩电机的控制由控制回路模块提供电能，A轴力矩电机的电磁阀由系统电源模块提供电能，当关机的时候，如何做到系统电源模块至少延后于控制回路模块0.5s切断输出的技术问题，如图4所示，提供以下优选技术方案：

还包括开关机电路和时间继电器KT1，开关机电路与控制回路模块的输出端连接，开关机电路用于切换导通与断开这两种控制回路模块的电源输出状态；

系统电源模块的输出端连接时间继电器KT1，时间继电器KT1用于控制系统电源模块输出端的导通与断开这两种电源输出状态，时间继电器KT1与开关机电路连接，当开关机电路断开时，时间继电器KT1控制系统电源模块的输出端延时断开。

具体的，时间继电器KT1为断电延时型时间继电器，当操作开关机电路断电的时候，时间继电器KT1开始计时，并延时断电，保证系统电源模块滞后于控制回路模块断电，以保证电磁阀失电，夹钳夹紧之后，力矩电机才失去动力并下使能。

进一步的，为了解决时间继电器怎么样与开关机电路相连接的技术问题，如图4所示，提供以下优选技术方案：

开关机电路上设置有继电器KA3和作为开关机按钮的常开按钮SB2，继电器KA3的线圈与常开按钮SB2串联，时间继电器KT1上设置有复位脚，时间继电器KT1的复位脚与继电器KA3的常开触点串联；

时间继电器KT1还设置有延时断开的动合触点，所述延时断开的动合触点串联在控制电源的输出端上。

具体的，用于开关机的常开按钮SB2，按下时相当于导通，此时开机，且继电器KA3的线圈得电；未按下时相当于断开，此时关机，且继电器KA3的线圈失电。

时间继电器KT1为有复位脚的断电延时型时间继电器。延时断开的动合触点，在未得电前常开，得电后立即闭合，之后延时断开。当时间继电器KT1的复位脚导通的时候，时间继电器KT1不工作；当时间继电器KT1的复位脚未导通或者停止导通的时候，时间继电器KT1开始正常工作。在复位脚导通的时候延时断开的动合触点常闭；复位脚断开的时候，延时断开的动合触点正常工作。

所以当开机时，按下常开按钮SB2，常开按钮SB2闭合，继电器KA3的线圈得电，继电器KA3的常开触点闭合；当关机时，再次按下常开按钮SB2，常开按钮SB2断开，继电器KA3的线圈失电，继电器KA3的常开触点断开，与继电器KA3的常开触点串联的时间继电器KT1的复位脚失电，时间继电器停止复位开始计时，到预定时间后，延时断开的动合触点断开，时间继电器断开系统电源模块的输出。

这样就可以实现系统电源模块后于控制回路模块断电。

进一步的，为了解决开关机电路具体是怎么样控制时间继电器KT1，时间继电器KT1又是如何连接在系统电源模块的输出端上的技术问题，如图3、4所示，提供以下优选技术方案：

系统电源模块输出端的两条线分别命名为314线和302线，控制回路模块输出端的一条线命名为300线，时间继电器KT1上还设置有断电延时线圈；

时间继电器KA3的线圈一端连接300线，另一端连接常开按钮SB2；

继电器KA3的常开触点的一端连接302线，另一端串联时间继电器KT1的复位脚，时间继电器KT1的复位脚未连接继电器KA3的一端连接314线；

314线连接时间继电器KT1延时断开的动合触点的一端。

具体的，所述时间继电器KT1延时断开的动合触点另一端作为系统电源模块的输出，接力矩电机的控制负载。

时间继电器KT1的延时断电线圈串联在302线和314线之间，保证时间继电器KT1的延时断电线圈永远有电流通过。继电器KA3的常开触点和时间继电器KT1的复位脚串联在302线和314线之间，保证时间继电器KT1的复位脚的电源供应。

而时间继电器KT1的延时断电线圈与时间继电器KT1的复位脚共用一个引脚(图4中标示为时间继电器KT1线圈的2脚)，所以时间继电器KT1的复位脚通过时间继电器KT1的线圈连接314线。

常开按钮SB2作为开关机键，常开按钮SB2未按下的时候，为关机状态；常开按钮SB2按下的时候，为开机状态。

当常开按钮SB2按下的时候，常开按钮SB2处导通，与常开按钮SB2串联的继电器KA3的线圈得电，继电器KA3的常开触点处于导通状态，与继电器KA3的常开触点串联的时间继电器KT1的复位脚得电，时间继电器KT1就一直复位，不处于工作状态。所以此时时间继电器KT1的延时断开的动合触点就一直处于导通状态，此时系统电源模块保持正常的输出，而控制回路模块也保持正常的输出。

当常开按钮SB2未按下的时候，常开按钮SB2相当于断路，与常开按钮SB2串联的继电器KA3的线圈未得电，继电器KA3的常开触点处于断开状态，与继电器KA3的常开触点串联的时间继电器KT1的复位脚未得电，时间继电器KT1就处于工作状态：通电时延时断开。而由于时间继电器KT1的延时断电线圈是一直得电的，所以此时直接时间继电器KT1直接计时，并于计时时间结束后断开时间继电器KT1延时断开的动合触点。也就是说在关机的瞬间，控制回路模块瞬间被开关机电路切断输出，而系统电源模块的输出在时间继电器KT1计时结束后再切断，实现了系统电源模块延时断电的功能。

进一步的，为了解决开关机电路如何设置，可以显示开关机状态，并实现紧急断电的技术问题，如图3、4所示，提供以下优选技术方案：

控制回路模块输出端的另一条线命名为312线，开关机电路还包括继电器KA2、绿灯、红灯，继电器KA2上设置有第一常开触点和第二常开触点和常闭触点；

312线接继电器KA2第二常开触点的一端；

继电器KA2的线圈并联在继电器KA3的线圈的两端；

常开按钮SB2连接继电器KA3的线圈的一端的连接线命名为72线，常开按钮SB2另一端的连接线命名为73线，73线接312线；

绿灯的一端电性连接300线，绿灯未连接300线的一端电性连接继电器KA2第一常开触点的一端，继电器KA2第一常开触点的另一端与73线电性连接，绿灯未连接300线的一端还与72线电性连接；

红灯的一端电性连接300线，红灯的另一端电性连接继电器KA2常闭触点的一端，继电器KA2常闭触点的另一端与73线电性连接。

具体的，图4中继电器KA2的8、12引脚之间为继电器KA2的第一常开触点，继电器KA2的5、9引脚之间为继电器KA2的第二常开触点。312线通过继电器KA2的第二常开触点接301线，301线是开关机电路的输出线。

73线和312线之间串联有常闭按钮SB1，常闭按钮SB1为紧急停止按钮。绿灯为开机指示灯，红灯为关机指示灯。

当常开按钮SB2未按下的时候，常开按钮SB2处相当于断路，继电器KA2的线圈未有电流通过，继电器KA2所有的常开触点断开，继电器KA2的常闭触点闭合，此时绿灯被断路，红灯串联在300线和312线之间，红灯亮，证明此时关机。且312线连接301线之间也被断路，控制回路模块的输出无法形成一个回路，符合关机状态。

当常开按钮SB2按下的时候，常开按钮SB2处相当于通路，继电器KA2的线圈有电流通过，继电器KA2所有的常开触点闭合，继电器KA2的常闭触点断开，此时红灯被断路，绿灯宏观上串联在300线和312线之间，绿灯亮，证明此时开机。

当按下常闭按钮SB1时，常闭按钮SB1断开，此时无论如何继电器KA2和继电器KA3的线圈都没有电流通过，紧急停机。也可用于长时间不适用设备时，完全对设备停机。

进一步的，为了解决时间继电器KT1设定时间为多长的技术问题，提供以下优选技术方案：

时间继电器设定的时间是0.6s。

具体的，电磁阀的控制的夹钳从断电到夹紧需要0.5s，如果把时间继电器KT1的时间也设置为0.5s，也就是系统电源模块在控制回路模块断电的0.5s之后断电，那么此时夹钳可能尚未夹紧，或者夹钳刚刚夹紧，尚未达到最大摩擦力。此时力矩电机下使能，丢失动力，仍可能造成A轴掉落，造成物理损伤。

所以需要再延时0.1s，确保夹钳完全夹紧。所以时间继电器设定的时候是0.6s。

进一步的，为了解决电磁阀控制的夹钳未夹紧的时候，力矩电机的使能就可能断开的技术问题，提供以下优选技术方案：

用于力矩电机控制的PLC的程序需要做以下处理：

当力矩电机的电磁阀控制的夹钳完全夹紧时，力矩电机的使能才能断开。

具体的，PLC为实现上述功能的控制程序为：

所述的断电自保持装置通过在系统电源模块的直流输出端上连接电容，用以执行短暂的储能功能，实现了突然断电的时候，力矩电机晚于电磁阀断电，以防止A轴掉落造成物理损坏的目的，具有成本低廉，具有极佳的可靠性的优点。通过在系统电源模块的直流输出端的两根线之间并联四个10000uF的电容，具有成本低廉的达到储能目的作用。通过在控制回路模块和系统电源模块都分别设有交流/直流转换单元，使得工厂用的市电转化为直流电，以方便设备使用，同时给电容直流电的环境，以实现电容的储能作用。通过控制回路模块和系统电源模块的交流/直流转换单元都接地的设计，实现了控制回路模块和系统电源模块的接地保护，保障装置的安全。

通过开关机电路和时间继电器KT1的设置，在开关机电路断开的时候时间继电器KT1将系统电源模块延时断开，解决了关机时系统电源模块需要延时于控制回路模块断开的需求。通过开关机电路中继电器KA3的设置，继电器KA3的常开触点与时间继电器KT1的复位脚串联，实现开关机电路断开的时候，时间继电器KT1开始计时并延时断开的功能。通过继电器KA2、绿灯、红灯的设置，实现了开关电路中，开关机的状态显示功能，方便工作人员辨识工作状态。通过时间继电器0.6s的时间设置，保证电磁阀控制的夹钳完全夹紧之后，力矩电机再下使能与失去动力。通过PLC的程序：当力矩电机的电磁阀控制的夹钳完全夹紧时，力矩电机的使能才能断开的设置，确保力矩电机的使能不会提前断开，为防止A轴掉落加上程序控制的保险。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。