[发明专利]电磁电机的制动系统

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。