[发明专利]一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置及方法

权利要求书

1.一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：包括电机组件(2)、齿轮组件(3)、终端编码器(4)、升降齿条(5)、终端编码齿条(6)、气动抱闸(7)、转盘(8)、电机同轴抱闸(9)和伺服系统；

其中，所述的电机组件(2)、齿轮组件(3)、气动抱闸(7)和电机同轴抱闸(9)安装于转盘(8)的顶部；所述的终端编码齿条(6)和升降齿条(5)，平行安装于立柱(1)上；所述的终端编码器(4)安装在转盘(8)上，其输出轴采用小齿轮与终端编码齿条(6)的齿啮合来实现位置检测；

所述的齿轮组件(3)，为电机组件(2)和升降齿条(5)的中间传动部件，用于将电机的旋转运动转换为转盘(8)在立柱(1)轴线方向上的直线运动；

所述的电机组件(2)，包括电机和电机尾部安装的同轴编码器；

所述的电机同轴抱闸(9)，同轴安装于电机组件(2)的输出轴端，用于在电机组件(2)没有使能时提供制动力，以保持转盘(8)在竖直方向上的位置；

所述的气动抱闸(7)，在电机组件(2)和电机同轴抱闸(9)均无法提供制动力而导致转盘(8)重力坠落时，通过压缩空气的压力压紧于立柱(1)的轴向导轨上，以减缓下降速度。

所述的伺服系统，包括驱动器和控制器；驱动器，用于采集电机组件(2)的同轴编码器和终端编码器(4)的信号，并通过I/O口控制电机组件(2)、气动抱闸(7)和电机同轴抱闸(9)的动作；控制器，用于接收驱动器采集的信息，并进行分析比较，以做出控制决策并下发给驱动器。

2.如权利要求1所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：所述的终端编码器(4)，安装在转盘(8)的底部。

3.如权利要求1所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：定义电机组件(2)上的同轴编码器位置输出值为P_同轴，终端编码器(4)位置输出值为P_终端，两编码器的差值绝对值为E_p＝|P_同轴-P_终端|，齿轮间隙误差最大值为E_e。

4.如权利要求3所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：在正常运行工况下，同轴编码器位置输出值P_同轴和终端编码器位置输出值P_终端的误差E_p不超过E_e。

5.如权利要求3所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：若在运行过程中齿轮或者齿条的部分齿由于疲劳或者冲击而断裂，导致齿无法啮合，进而导致转盘(8)坠落，此时电机组件(2)的同轴编码器值P_同轴会远小于转盘(8)的实际行程。

6.如权利要求5所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：所述的终端编码器(4)，通过终端编码齿条(6)来检测位置，其输出值即为转盘(8)的实际行程。

7.如权利要求5所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：若编码器误差绝对值E_p远远大于齿轮间隙误差最大值E_e，则说明齿轮齿条发生了断齿。

8.如权利要求5所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：一旦伺服系统检测到转盘(8)发生坠落，立即控制气动抱闸(7)作用来减缓转盘(8)的坠落速度。

9.如权利要求8所述的一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，其特征在于：当通过终端编码器(4)检测的坠落速度低于同轴抱闸制动安全值时，电机同轴抱闸(9)开启，实现转盘(8)整体的制动。

10.一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护方法，其特征在于，使用权利要求1所述的装置，包括以下步骤：

步骤1、连接电机同轴编码器信号至伺服系统驱动器反馈接口，终端编码器信号连接至驱动器辅助反馈接口，并设定E_e；

步骤2、伺服系统驱动电机运转，通过齿轮传动带动转盘沿齿条方向直线运动；

步骤3、电机同轴编码器信号检测电机实时运转位置P_同轴，终端编码器信号检测齿轮在齿条上实际运动距离P_终端；

步骤4、驱动器将采集到的信息传输至控制器，控制器实时检测是否E_p＞E_e；

步骤5、一旦检测到E_p＞E_e，控制器发出指令，驱动器开启气动抱闸压紧立柱导轨，转盘坠落速度下降；

步骤6、控制器实时检测P_终端是否减小至满足开启同轴制动要求；

步骤7、控制器检测到P终端满足开启同轴制动要求，控制发出指令，驱动器开启同轴抱闸，通过传动结构对转盘实施制动。