一种用于试验机的安全控制装置及系统的制作方法

1.本发明涉及一种安全控制装置，特别是涉及一种用于试验机的安全控制装置，本发明还涉及一种安全控制系统，特别涉及一种用于试验机的安全控制系统，属于安全控制装置技术领域。


背景技术：

2.在机械、材料等行业中，机械构件和材料的疲劳寿命通常由试验机系统进行测试，试验机系统的主要部件有控制器、传感器、作动器、急停手控盒、机架、夹具等，根据作动器的能源不同，试验机又分为电液伺服疲劳试验机和电机伺服疲劳试验机等。
3.控制器根据被控对象的目标值和从传感器采集到的反馈值，在控制处理器中运行闭环控制算法程序，计算出控制信号并输出到作动器，经功率放大后，使得被控对象的物理量(如位移、负荷、变形等)能够迅速、准确的接近于目标值。控制器还将运行过程中的相关数据通过通讯接口实时发送给上位机，用于控制状态监测和试验数据处理，控制器主要功能有传感器数据采集、控制处理、作动器输出、数据上传等，手控盒急停按钮主要用于紧急状态下发送急停信号。
4.在传统的设计方案中，对于急停信号的处理，往往需要先经过控制器来检测急停信号，当检测到急停信号，控制器控制作动器执行急停动作，即当急停按钮按下，控制器需要先检测急停按钮按下的信号，然后通过相应的控制电路给作动器发送信号或者命令，使得作动器停止动作，并做相应的报警信号处理，在这种方案中，当控制器出现程序跑飞，死机，检测急停信号的电路出现故障，或者控制作动器的电路出现故障等各种意外故障的情况下，会出现急停按钮按下时，却检测不到急停信号，或者检测到急停信号，给作动器发送命令或者信号不成功的情况，不能及时让作动器停止动作，从而造成设备或者人身事故，另外现有技术中的安全控制装置，其外壳结构设计并不合理，无法实现便捷的拆卸安装以及对内部降温和灰尘处理，为此设计一种用于试验机的安全控制装置及系统来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是为了提供一种用于试验机的安全控制装置及系统，将电路板插入至侧u型条的内侧，然后可通过启动第二风机和第一风机使其风通过导温杆实现降温的功能，设计l型防护角和防护弹簧实现防撞的功能，采用拉动手柄打开顶盖并拉动t型卡杆使其顶盖脱离，然后则打开顶盖便于进行检修，通过将插杆插入至插槽内，使其t型卡杆与侧槽口相互配合实现对插杆的固定，并通过滑动板与卡位弹簧的相互配合实现对插杆的限位，进而实现便捷拆卸和安装的功能，启动气泵将内壳体内的灰尘通过出气管、导气管和吸气孔对灰尘进行吸附导出，进而实现吸尘的功能，急停状态下，急停开关直接通过安全继电器来控制作动器电源，同时，控制器通过检测安全继电器的开关状态来做作动器停止动作后的收尾工作，急停开关按下时，即使控制器出现意外故障，作动器也会因缺少动力源而
停止动作，从而保障人身和设备的安全。
6.本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
7.一种用于试验机的安全控制装置，包括壳体，所述壳体的内侧等间距安装有导温杆，且导温杆的内端安装有内壳体，所述内壳体的内部等间距安装有吸尘分隔板组件，所述壳体的两侧设有与所述壳体内部连通的导气散热风机组件，所述壳体的底部四角处安装有防撞角组件，所述壳体的内底中部处设有与所述吸尘分隔板组件连通的气泵组件，所述壳体的顶部插入有顶盖组件，且所述壳体的两侧上方设有与所述顶盖组件相互卡合的弹性卡位组件。
8.优选的，吸尘分隔板组件包括分隔板和吸气孔，所述内壳体的内底部等间距安装有分隔板，且所述分隔板的两侧等间距开设有吸气孔，所述分隔板与所述气泵组件连通；
9.导气散热风机组件包括第二风机、第二侧架、第一风机和第一侧架，所述壳体的一侧连通有第一侧架，且第一侧架的内中部处连通有第一风机，所述壳体的另一侧连通有第二侧架，且第二侧架的内中部连通有第二风机。
10.优选的，防撞角组件包括l型防护角和防护弹簧，所述壳体的底部四角处等间距安装有防护弹簧，且所述防护弹簧的外端部安装有l型防护角。
11.优选的，气泵组件包括出气管、气泵和导气管，所述吸气孔的内底部处铺设有导气管，所述导气管与所述分隔板连通，所述导气管的底中部连通有出气管，所述出气管的另一端贯穿壳体连通有气泵，所述气泵安装在所述壳体的底部处。
12.优选的，顶盖组件包括顶盖、插杆、防尘橡胶圈、插槽和侧槽口，所述壳体的顶部两侧开设有插槽，所述插槽的内部插入有插杆，所述插杆的顶部安装有顶盖，所述插杆的一侧中部处开设有侧槽口，所述顶盖的底边部处安装有防尘橡胶圈。
13.优选的，弹性卡位组件包括滑动板、卡位弹簧、滑动槽和t型卡杆，所述滑动槽开设在所述壳体的内侧顶部处，所述滑动槽的内部设有滑动板，且滑动板的内部安装有t型卡杆，所述t型卡杆的一端贯穿滑动槽位于壳体的外侧，所述t型卡杆的另一端插入至所述插槽内并与所述侧槽口相互配合，所述滑动板与所述滑动槽的内壁之间安装有卡位弹簧。
14.优选的，所述吸气孔和分隔板的内壁等间距安装有侧u型条，且所述侧u型条的内部插入有电路板。
15.一种用于试验机的安全控制系统，包括内置在内壳体内部的急停开关、安全继电器和控制器；
16.急停开关直接通过安全继电器来控制作动器电源；
17.控制器通过检测安全继电器的开关状态来做作动器停止动作后的收尾工作。
18.优选的，复位\重启控制电路包括npn三极管q1，do为处理器的io输出引脚，低电平为0v；rly1为继电器hf49fd005-1h11，2引脚输入5v电源；d1为续流二极管in4148；当do为低电平，q1的2引脚和3引脚不导通，继电器rly1的1引脚和2引脚不能形成闭合回路，导致3引脚和4引脚处于断开状态，即s12和s34不导通；当do为高电平，q1的2引脚和3引脚导通，继电器rly1的1引脚和2引脚形成闭合回路，导致3引脚和4引脚导通，即s12和s34导通。正常情况下，由于常闭急停开关的存在，s12和s11导通，s11和s12都为24v；当s12和s34不导通时，s34为0v；当s12和s34导通时，s34端子会出现24v的电压。
19.优选的，安全继电器状态检测电路包括u1，u1为光耦tlp185芯片，3引脚连接地信
号；根据安全继电器工作时序上升沿模式，在正常工作模式下，当输入回路闭合，给复位/重启电子开关上升沿脉冲信号时，s34端子出现上升沿脉冲信号，13端子和14端子导通，23端子和24端子导通，导通后，14端子电平为24v，24端子电平为0v，u1中1引脚和2引脚有电流流过，发光二极管发光，导致u1的3引脚和4引脚导通，4引脚也变为低电平；
20.当急停开关被按下，安全继电器13端子和14端子断开，23端子和24端子断开，14端子和24端子之间没有电压，u1内部发光二极管不发光，导致u1的3引脚和4引脚断开，4引脚由于vdd电压的存在被上拉为高电平；
21.当控制器检测到4引脚为高电平，则安全继电器没有输出电压，从而判断安全继电器处于断开状态；
22.当控制器检测到4引脚为低电平，意味着安全继电器有输出电压，没有触发急停信号；
23.vdd为控制器的io口电平电压，为3.3v。
24.本发明的有益技术效果：
25.本发明提供的一种用于试验机的安全控制装置及系统，将电路板插入至侧u型条的内侧，然后可通过启动第二风机和第一风机使其风通过导温杆实现降温的功能，设计l型防护角和防护弹簧实现防撞的功能，采用拉动手柄打开顶盖并拉动t型卡杆使其顶盖脱离，然后则打开顶盖便于进行检修，通过将插杆插入至插槽内，使其t型卡杆与侧槽口相互配合实现对插杆的固定，并通过滑动板与卡位弹簧的相互配合实现对插杆的限位，进而实现便捷拆卸和安装的功能，启动气泵将内壳体内的灰尘通过出气管、导气管和吸气孔对灰尘进行吸附导出，进而实现吸尘的功能，急停状态下，急停开关直接通过安全继电器来控制作动器电源，同时，控制器通过检测安全继电器的开关状态来做作动器停止动作后的收尾工作，急停开关按下时，即使控制器出现意外故障，作动器也会因缺少动力源而停止动作，从而保障人身和设备的安全。
附图说明
26.图1为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的装置整体结构示意图；
27.图2为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的c处结构放大图；
28.图3为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的b处结构放大图；
29.图4为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的a处结构放大图；
30.图5为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的系统图；
31.图6为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的安全继电器功能描述示意图；
32.图7为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的安全继电器不同工作模式时序图；
33.图8为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的复位\重启电子开关电路图；
34.图9为按照本发明的一种用于试验机的安全控制装置及系统的一优选实施例的安全继电器状态检测电路图。
35.图中：1-壳体，2-第一侧架，3-第一风机，4-顶盖，6-分隔板，7-导温杆，8-侧u型条，9-电路板，10-第二风机，11-第二侧架，12-l型防护角，13-防护弹簧，14-插杆，15-插槽，16-侧槽口，17-t型卡杆，18-滑动槽，19-滑动板，20-卡位弹簧，21-防尘橡胶圈，22-内壳体，23-气泵，24-导气管，25-吸气孔，26-出气管。
具体实施方式
36.为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
37.如图1-图4所示，本实施例提供的一种用于试验机的安全控制装置，包括壳体1，壳体1的内侧等间距安装有导温杆7，且导温杆7的内端安装有内壳体22，内壳体22的内部等间距安装有吸尘分隔板组件，壳体1的两侧设有与壳体1内部连通的导气散热风机组件，壳体1的底部四角处安装有防撞角组件，壳体1的内底中部处设有与吸尘分隔板组件连通的气泵组件，壳体1的顶部插入有顶盖组件，且壳体1的两侧上方设有与顶盖组件相互卡合的弹性卡位组件。
38.在本实施例中，吸尘分隔板组件包括分隔板6和吸气孔25，内壳体22的内底部等间距安装有分隔板6，且分隔板6的两侧等间距开设有吸气孔25，分隔板6与气泵组件连通；
39.导气散热风机组件包括第二风机10、第二侧架11、第一风机3和第一侧架2，壳体1的一侧连通有第一侧架2，且第一侧架2的内中部处连通有第一风机3，壳体1的另一侧连通有第二侧架11，且第二侧架11的内中部连通有第二风机10。
40.在本实施例中，防撞角组件包括l型防护角12和防护弹簧13，壳体1的底部四角处等间距安装有防护弹簧13，且防护弹簧13的外端部安装有l型防护角12。
41.在本实施例中，气泵组件包括出气管26、气泵23和导气管24，吸气孔25的内底部处铺设有导气管24，导气管24与分隔板6连通，导气管24的底中部连通有出气管26，出气管26的另一端贯穿壳体1连通有气泵23，气泵23安装在壳体1的底部处。
42.在本实施例中，顶盖组件包括顶盖4、插杆14、防尘橡胶圈21、插槽15和侧槽口16，壳体1的顶部两侧开设有插槽15，插槽15的内部插入有插杆14，插杆14的顶部安装有顶盖4，插杆14的一侧中部处开设有侧槽口16，顶盖4的底边部处安装有防尘橡胶圈21。
43.在本实施例中，弹性卡位组件包括滑动板19、卡位弹簧20、滑动槽18和t型卡杆17，滑动槽18开设在壳体1的内侧顶部处，滑动槽18的内部设有滑动板19，且滑动板19的内部安装有t型卡杆17，t型卡杆17的一端贯穿滑动槽18位于壳体1的外侧，t型卡杆17的另一端插入至插槽15内并与侧槽口16相互配合，滑动板19与滑动槽18的内壁之间安装有卡位弹簧20。
44.在本实施例中，内壳体22和分隔板6的内壁等间距安装有侧u型条8，且侧u型条8的内部插入有电路板9。
45.将电路板9插入至侧u型条8的内侧，然后可通过启动第二风机10和第一风机3使其
风通过导温杆7实现降温的功能，设计l型防护角12和防护弹簧13实现防撞的功能，采用拉动手柄打开顶盖4并拉动t型卡杆17使其顶盖4脱离，然后则打开顶盖4便于进行检修，通过将插杆14插入至插槽15内，使其t型卡杆17与侧槽口16相互配合实现对插杆14的固定，并通过滑动板19与卡位弹簧20的相互配合实现对插杆14的限位，进而实现便捷拆卸和安装的功能，启动气泵23将内壳体22内的灰尘通过出气管26、导气管24和吸气孔25对灰尘进行吸附导出，进而实现吸尘的功能。
46.如图5-9所示，一种用于试验机的安全控制系统，包括内置在内壳体22内部的急停开关、安全继电器和控制器；
47.急停开关直接通过安全继电器来控制作动器电源；
48.控制器通过检测安全继电器的开关状态来做作动器停止动作后的收尾工作。
49.在本实施例中，复位\重启控制电路包括npn三极管q1，do为处理器的io输出引脚，低电平为0v；rly1为继电器hf49fd005-1h11，2引脚输入5v电源；d1为续流二极管in4148；当do为低电平，q1的2引脚和3引脚不导通，继电器rly1的1引脚和2引脚不能形成闭合回路，导致3引脚和4引脚处于断开状态，即s12和s34不导通；当do为高电平，q1的2引脚和3引脚导通，继电器rly1的1引脚和2引脚形成闭合回路，导致3引脚和4引脚导通，即s12和s34导通。正常情况下，由于常闭急停开关的存在，s12和s11导通，s11和s12都为24v；当s12和s34不导通时，s34为0v；当s12和s34导通时，s34端子会出现24v的电压。
50.在本实施例中，安全继电器状态检测电路包括u1，u1为光耦tlp185芯片，3引脚连接地信号；根据安全继电器工作时序上升沿模式，在正常工作模式下，当输入回路闭合，给复位/重启电子开关上升沿脉冲信号时，s34端子出现上升沿脉冲信号，13端子和14端子导通，23端子和24端子导通，导通后，14端子电平为24v，24端子电平为0v，u1中1引脚和2引脚有电流流过，发光二极管发光，导致u1的3引脚和4引脚导通，4引脚也变为低电平；
51.当急停开关被按下，安全继电器13端子和14端子断开，23端子和24端子断开，14端子和24端子之间没有电压，u1内部发光二极管不发光，导致u1的3引脚和4引脚断开，4引脚由于vdd电压的存在被上拉为高电平；
52.当控制器检测到4引脚为高电平，则安全继电器没有输出电压，从而判断安全继电器处于断开状态；
53.当控制器检测到4引脚为低电平，意味着安全继电器有输出电压，没有触发急停信号；
54.vdd为控制器的io口电平电压，为3.3v。
55.如图6所示，a1和a2是安全继电器供电电源和地输入端，s11，s12和s21，s22是两组开关输入端，s34是复位/启动输入端，y32是半导体输出端，13,23和14,24是被控输入以及输出端。
56.如图7所示，在时序图中，power是a1和a2供电电源，当为低电平，意味着没有电源输入，当为高电平，意味着有24v电源输入；reset/start是s34复位/启动输入端；input是s11，s12和s21，s22开关输入端。
57.当input为高电平，意味着对应模式的输入回路处于闭合状态。
58.output safe是安全继电器输出端，当13和23端子作为输入时，14以及24端子便为安全输出端；out semi是y32半导体输出端。
59.以上，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。