[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

说明书

本发明涉及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，所述的装置包括电机组件、齿轮组件、终端编码器、升降齿条、终端编码齿条、气动抱闸、转盘、电机同轴抱闸和伺服系统；所述的方法包括以下步骤：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。本发明采用的基于独立齿轮齿条获取终端实际位置的方式，可精确检测齿轮齿条传动机构运行时是否发生断齿情况。

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体涉及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。

背景技术

本方案所述的齿轮齿条提升机构应用于核反应堆压力容器无损检测设备上，因此对设备使用过程中的安全性要求非常高。

检测设备使用和维护过程中存在不可避免的运输和吊装问题，以及在长时间使用后的齿轮疲劳等问题，因此在长期运动过程中可能出现断齿坠落的情况。在核电无损检测中，很多被检测对象在整个核电站寿命期限内不可更换或者极其昂贵，因此对检测设备的安全性有很高的要求。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种大型齿轮齿条提升机构在运动过程中出现断齿坠落情况的检测与保护方法，该方法可大幅提高大型结构设备的应用安全性。

本发明的技术方案如下：一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置，包括电机组件、齿轮组件、终端编码器、升降齿条、终端编码齿条、气动抱闸、转盘、电机同轴抱闸和伺服系统；

其中，所述的电机组件、齿轮组件、气动抱闸和电机同轴抱闸安装于转盘的顶部；所述的终端编码齿条和升降齿条，平行安装于立柱上；所述的终端编码器安装在转盘上，其输出轴采用小齿轮与终端编码齿条的齿啮合来实现位置检测；

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

所述的电机组件，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，同轴安装于电机组件的输出轴端，用于在电机组件没有使能时提供制动力，以保持转盘在竖直方向上的位置；

所述的气动抱闸，在电机组件和电机同轴抱闸均无法提供制动力而导致转盘重力坠落时，通过压缩空气的压力压紧于立柱的轴向导轨上，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，用于采集电机组件的同轴编码器和终端编码器的信号，并通过I/O口控制电机组件、气动抱闸和电机同轴抱闸的动作；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。

进一步的，所述的终端编码器，安装在转盘的底部。

进一步的，定义电机组件上的同轴编码器位置输出值为P_同轴，终端编码器位置输出值为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。

进一步的，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。

进一步的，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，进而导致转盘坠落，此时电机组件的同轴编码器值P_同轴会远小于转盘的实际行程。