[發明專利]電磁電機的制動系統

有效

• 申請號: 201811003357.X
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109510385B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 安德魯·科比;格雷厄姆·愛德華·米德;奧黛麗·艾曼紐·布里歐多-林;詹姆斯·亞瑟·庫克;亞當·羅伯特·庫若歐
• 申請（專利權）人: 伊利諾斯工具制品有限公司
• 主分類號: H02K7/10
• 分類號: H02K7/10;H02K7/102
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎

一種用于監測線性電磁電機的機械制動器(400)的性能的方法，該線性電機具有可線性運動的輸出軸(401)，該方法包括在機械制動器(400)的致動持續時間內監測輸出軸(401)的行程并且將所述行程與預定行程閾值進行比較。

技術領域

本發明涉及緊急制動系統及其使用方法，其特別地涉及測試設備所使用的電磁電機。

背景技術

用于測試設備的電機——包括伺服液壓電機和電磁電機這兩種常見形式電機——包括具有大質量的輸出軸。如果在設備內發生故障，則大質量可能加速并對設備和附近的任何人造成損傷。因此，制動系統設計成防止輸出軸的不期望的運動。

伺服液壓系統可以包括機械制動器，由此通過夾緊或釋放輸出軸來控制輸出軸的運動和/或可以通過控制液壓缸中的油液流動來管理輸出軸的運動。

電磁電機的操作原理與伺服液壓電機不同。相反，包括磁性材料的輸出軸位于線圈組件內，或者，動圈式電磁電機將線圈組件安裝到輸出軸上并定位在包括磁性材料的殼體內。線圈組件包括多個單獨的線圈回路，通過線圈組件施加的電流信號感應出磁場，該磁場與磁性材料的磁場相互作用，因此取決于施加電流的大小和方向產生輸出軸上的力。該力可用于使運動的輸出軸加速或減速，另外，當測試設備處于垂直取向或除水平以外的任何取向時，它可用于抵消作用在輸出軸上的重力。在非水平取向中，應當理解，在沒有電力的情況下，輸出軸在重力作用下自由運動。因此，必須啟動機械制動器以諸如當電機切斷時防止輸出軸的不希望的運動。用于對電磁電機的運動中的輸出軸進行制動的附加手段是電磁感應，通過電磁感應，輸出軸在線圈組件內的運動在輸出軸中引起渦流，從而在輸出軸與線圈之間產生電磁制動力，另外稱為電子制動。

雖然目前沒有合規性標準規定具有不希望的運動的輸出軸必須被多快地止動，但是在輸出軸行進2mm或更短距離之前和/或在旋轉電機：360度的情況下，最好停止運動。由于輸出軸的大的組合質量，輸出軸可以僅在重力作用下在幾毫秒內行進其行程的長度。因此，在接合機械制動器或使施加到線圈組件的電流反轉或施加電子制動時，制動系統的響應時間需要非常短以防止2mm的行程。

用于控制不同制動方法的致動的幾種已知方法涉及監測輸出軸的速度。在理想情況下，使用完美的安全限速(SLS)機構來預先防止輸出軸達到大于預定閾值的速度-通常為10mm/s或對于旋轉運動為30°/s。不幸的是，當前的SLS機制無法執行這種所需的功能；它們通過監測速度并在超過閾值時提高故障條件來運行。因此，一旦故障條件已提高，輸出軸的速度已經超過閾值——SLS沒有預先限制速度以避免超過閾值，超過閾值才會作出反應。這相當于安全速度監測器(SSM)，它可以監測速度并在該速度低于或高于預定閾值時結合安全轉矩關斷(STO)機制產生安全和/或故障信號，該安全轉矩關斷機制使線圈組件上的繞組短路，由此產生磁制動效果。類似地，速度的監測可以擴展到監測輸出軸的加速度，其中當超過預定加速度閾值時STO被接合，所述加速度閾值通常為30mm/s²或對于旋轉運動為90度/s²。

關于上述制動系統存在若干問題，該制動系統使用SSM結合STO來防止不希望的運動。存在這樣的情況，其中可能超過速度或加速度的閾值但是沒有發生故障。這些被稱為誤觸發事件或誤跳閘。在這些情況下，制動系統工作并且認為設備是安全的，直到可以進行檢查為止。這些誤觸發事件發生的頻率導致相當測試設備的大比例的操作者切斷緊急制動系統；這種做法不僅會導致設備損壞，還會導致操作員受傷。

超過速度或加速度閾值但未發生故障的情況示例包括(但不限于)：

1.每次釋放機械制動器時，輸出軸都會經歷脈沖，導致較大的加速度和速度。

2.在測試設備的環境中工作，設備可能意外地受到撞擊，導致較大的加速度和速度。

3.用工具調整負載線可能會產生脈沖而產生較大的加速度和速度。

4.操作樣品保持夾具可能會導致脈沖而產生較大的加速度和速度。