电磁电机的制动系统技术方案

一种用于控制电磁电机的制动系统的方法，该电磁电机具有可运动的输出轴(401)，所述方法包括以下步骤：基于输出轴的运动接收速度信号和/或加速度信号，所述速度信号和/或加速度信号具有相应的频谱；使用相应的频谱从速度和/或加速度信号中识别事件，其中所述事件对应于输出轴(401)的不受控制的运动并且具有特征频谱。

Braking System of Electromagnetic Motor

A method for controlling the braking system of an electromagnetic motor with a movable output shaft (401) includes the following steps: receiving a speed signal and/or acceleration signal based on the movement of the output shaft, the speed signal and/or acceleration signal having a corresponding spectrum; identifying events from the speed and/or acceleration signal using the corresponding spectrum, wherein The event corresponds to the uncontrolled motion of the output axis (401) and has a characteristic spectrum.

【技术实现步骤摘要】
电磁电机的制动系统
本专利技术涉及紧急制动系统及其使用方法，其特别地涉及测试设备所使用的电磁电机。
技术介绍
用于测试设备的电机——包括伺服液压电机和电磁电机这两种常见形式电机——包括具有大质量的输出轴。如果在设备内发生故障，则大质量可能加速并对设备和附近的任何人造成损伤。因此，制动系统设计成防止输出轴的不期望的运动。伺服液压系统可以包括机械制动器，由此通过夹紧或释放输出轴来控制输出轴的运动和/或可以通过控制液压缸中的油液流动来管理输出轴的运动。电磁电机的操作原理与伺服液压电机不同。相反，包括磁性材料的输出轴位于线圈组件内，或者，动圈式电磁电机将线圈组件安装到输出轴上并定位在包括磁性材料的壳体内。线圈组件包括多个单独的线圈回路，通过线圈组件施加的电流信号感应出磁场，该磁场与磁性材料的磁场相互作用，因此取决于施加电流的大小和方向产生输出轴上的力。该力可用于使运动的输出轴加速或减速，另外，当测试设备处于垂直取向或除水平以外的任何取向时，它可用于抵消作用在输出轴上的重力。在非水平取向中，应当理解，在没有电力的情况下，输出轴在重力作用下自由运动。因此，必须启动机械制动器以诸如当电机切断时防止输出轴的不希望的运动。用于对电磁电机的运动中的输出轴进行制动的附加手段是电磁感应，通过电磁感应，输出轴在线圈组件内的运动在输出轴中引起涡流，从而在输出轴与线圈之间产生电磁制动力，另外称为电子制动。虽然目前没有合规性标准规定具有不希望的运动的输出轴必须被多快地止动，但是在输出轴行进2mm或更短距离之前和/或在旋转电机：360度的情况下，最好停止运动。由于输出轴的大的组合质量，输出轴可以仅在重力作用下在几毫秒内行进其行程的长度。因此，在接合机械制动器或使施加到线圈组件的电流反转或施加电子制动时，制动系统的响应时间需要非常短以防止2mm的行程。用于控制不同制动方法的致动的几种已知方法涉及监测输出轴的速度。在理想情况下，使用完美的安全限速(SLS)机构来预先防止输出轴达到大于预定阈值的速度-通常为10mm/s或对于旋转运动为30°/s。不幸的是，当前的SLS机制无法执行这种所需的功能；它们通过监测速度并在超过阈值时提高故障条件来运行。因此，一旦故障条件已提高，输出轴的速度已经超过阈值——SLS没有预先限制速度以避免超过阈值，超过阈值才会作出反应。这相当于安全速度监测器(SSM)，它可以监测速度并在该速度低于或高于预定阈值时结合安全转矩关断(STO)机制产生安全和/或故障信号，该安全转矩关断机制使线圈组件上的绕组短路，由此产生磁制动效果。类似地，速度的监测可以扩展到监测输出轴的加速度，其中当超过预定加速度阈值时STO被接合，所述加速度阈值通常为30mm/s2或对于旋转运动为90度/s2。关于上述制动系统存在若干问题，该制动系统使用SSM结合STO来防止不希望的运动。存在这样的情况，其中可能超过速度或加速度的阈值但是没有发生故障。这些被称为误触发事件或误跳闸。在这些情况下，制动系统工作并且认为设备是安全的，直到可以进行检查为止。这些误触发事件发生的频率导致相当测试设备的大比例的操作者切断紧急制动系统；这种做法不仅会导致设备损坏，还会导致操作员受伤。超过速度或加速度阈值但未发生故障的情况示例包括(但不限于)：1.每次释放机械制动器时，输出轴都会经历脉冲，导致较大的加速度和速度。2.在测试设备的环境中工作，设备可能意外地受到撞击，导致较大的加速度和速度。3.用工具调整负载线可能会产生脉冲而产生较大的加速度和速度。4.操作样品保持夹具可能会导致脉冲而产生较大的加速度和速度。5.当在其中施加到电机的电流受到严格限制的设置模式下操作时，‘电机齿槽效应’可导致超过速度和加速度阈值。因此，需要开发一种紧急系统，其具有高精度以将误触发事件与实际上不希望的输出轴运动区别开来。用于停止不受控制的输出轴的运动的传统手段是使用电制动：通过将线圈组件的多个单独的线圈回路中的每一个彼此连接。为此，使用机械装置；在施加电子制动的指令与启动制动器的机械装置之间的延迟导致识别故障事件与输出轴被停止之间的时间为约10毫秒。该持续时间的延迟不足以使输出轴在2mm行程内停留，因此需要新装置来通过减少延迟时间而减小行程距离。测试设备必须遵守某些安全标准，一个这样的标准涉及每个机械制动器中使用的机械制动片的寿命。因此，希望生产一种用于监测安装在机械制动器上的制动片寿命的装置。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种用于控制电磁电机的制动系统的方法，该电磁电机具有可运动的输出轴，包括以下步骤：基于输出轴的运动接收速度信号和/或加速度信号，所述速度信号和/或加速度信号具有相应的频谱；使用相应的频谱从速度和/或加速度信号识别事件，其中所述事件对应于输出轴的不受控制的运动并且具有特征频谱。识别事件包括对速度和/或加速度信号进行滤波以衰减频谱的一个或多个频率分量；由滤波器衰减的一个或多个频率分量可以代表输出轴不会给操作者带来风险的不受控制运动的频率分布的一部分或全部。因此，申请人给出了一种在先前无法区分的事件之间作出区分的方法。为了减少触发电制动器的致动与实际致动之间的延迟，本专利技术的第二方面提出了一种装置，包括：线圈组件电路，其包括多个单独的线圈回路，其被配置成在施加电力时引起电机的输出轴的运动；开关装置，其被配置成在线圈组件电路的多个单独的线圈回路之间形成电连接，使得输出轴的运动停止；以及用于致动开关装置的光隔离器。所述装置还具有将高电压电路与低电压电路电隔离的优点，因此提供了用于保护组件免受损坏的装置。作用在输出轴上的力以及因此输出轴相对于线圈组件的运动取决于施加到线圈组件中的线圈的电流的大小和方向。当测试机关闭时，输出轴可以处于任何位置，因为当电源关闭时机械制动器与输出轴接合。在测试机的初始启动期间，即当测试机接通时，在机械制动器从输出轴脱离，即制动蹄从输出轴脱离时，会存在突然的振动。这种突然的振动可以被认为是上面关于本专利技术的第一方面讨论的故障事件，并且被检测为将触发故障状况的脉冲。为了在机械制动器与输出轴解除接合时减少输出轴的运动，例如，在测试机的初始启动期间，本专利技术的第三方面提出了一种方法，该方法将输出轴的位置与施加到线圈组件的为了抵抗输出轴的运动所需的电流相关联。优选地，该方法包括以下步骤：确定输出轴的位置；基于输出轴的位置确定电流，当在线圈组件中施加该电流时，在机械制动器被释放时在输出轴上产生力以防止输出轴的运动；并且将该电流施加到线圈组件。所述方法还可以包括使用查找表来基于输出轴的位置确定施加到线圈组件的电流。为了产生所述查找表，线圈组件中的电流在输出轴的轴向位移的固定间隔上被采样。优选地，申请人还提出了以下方法：确定将输出轴保持在第一位置所需的第一电流；确定将输出轴保持在第二位置所需的第二电流；将第一和第二位置与第一和第二电流一起存储在查找表中。在本专利技术的第四方面中，本专利技术提供一种机械制动器设计，其增加制动器与输出轴的接合速度。所述制动器包括：枢转地安装的板，该板具有用于接收电机的输出轴的空间；电操作的保持装置，其接触板的自由端并设置成将板保持在允许输出轴运动并允许板枢转到卡住位置的状态；其中电操作的保持装置包括螺线管以控制板的移动。本专利技术的机械制动器的制动作用是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制电磁电机的制动系统的方法，所述电磁电机具有可运动的输出轴(401)，所述方法包括以下步骤：基于所述输出轴的运动接收速度信号和/或加速度信号，所述速度信号和/或加速度信号具有相应的频谱；使用所述相应的频谱从所述速度和/或加速度信号中识别事件，其中所述事件对应于所述输出轴(401)的不受控制的运动并且具有特征频谱。

【技术特征摘要】
2018.07.20 EP 18184855.7;2017.09.15 GB 1714884.21.一种用于控制电磁电机的制动系统的方法，所述电磁电机具有可运动的输出轴(401)，所述方法包括以下步骤：基于所述输出轴的运动接收速度信号和/或加速度信号，所述速度信号和/或加速度信号具有相应的频谱；使用所述相应的频谱从所述速度和/或加速度信号中识别事件，其中所述事件对应于所述输出轴(401)的不受控制的运动并且具有特征频谱。2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述事件包括对所述速度和/或加速度信号进行滤波以衰减所述频谱的一个或多个频率分量。3.根据权利要求2所述的方法，其中由所述滤波器衰减的所述一个或多个频率分量代表所述输出轴(401)的不会给操作者带来风险的不受控制的运动的频率分布的一部分或全部。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述输出轴(401)低于预定运动阈值的不受控制的运动对应于所述输出轴(401)的不会给操作者带来风险的不受控制的运动。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定运动阈值在0mm至200mm或0mm至60mm的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对应于所述输出轴(401)的运动的所述速度信号和/或加速度信号由以下中的至少一个确定：i)位移检测器，ii)速度检测器，或iii)加速度检测器。7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中对所述频谱进行滤波包括将所述速度信号和/或加速度信号引导通过有限脉冲响应低通滤波器。8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中识别所述事件包括：将经滤波的速度信号和/或经滤波的加速度信号与预定速度阈值和/或加速度阈值进行比较。9.根据权利要求8所述的方法，其中对于线性运动，所述预定速度阈值在0mm/s至100mm/s的范围内和/或对于旋转运动，所述预定速度阈值在0°/s至360°/秒的范围内。10.根据权利要求9所述的方法，其中对于线性运动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·科比，格雷厄姆·爱德华·米德，奥黛丽·艾曼纽·布里欧多林，詹姆斯·亚瑟·库克，亚当·罗伯特·库若欧，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US