[发明专利]一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路

说明书

本发明公开了一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路，包括：控制器和制动器，所述控制器发出控制信号以控制制动器进行释放或抱紧动作；高侧开关单元，用于接收并执行控制器发出的控制信号，同时对制动器的制动系统进行过载、短路、过热和开路故障检测，并将故障信号传输给控制器；低侧开关单元，用于接收并执行控制器发出的控制信号，同时对制动器输出电压进行检测反馈并调整输出电压；数字隔离器，设于控制器与高侧开关单元以及控制器与低侧开关单元之间并提供高压电隔离；输出缓冲器单元，设于制动器两端并为制动线圈提供续流回路。本发明利用双开关控制模式保证了伺服驱动器与机器人制动器控制的可靠运行，提高了制动系统的安全性能。

技术领域

本发明涉及制动器控制技术领域，尤其涉及一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路。

背景技术

随着工业自动化的快速发展，伺服系统在工业自动化领域的应用越来越广。以机器人为例，伺服系统作为机器人的核心部件，当伺服电机接通电源，通过伺服驱动器带动机器人各部分相互运动配合，以实现机器人整体运行。当机器人停止运行时，通常需要通过制动器来抱住电机轴，保证机器人在停止时不会因为重力或惯性的原因而随机甩动。另外在发生紧急情况时，例如机器人打到操作人员时，需要人工干涉将机器人手臂推开来解救被困人员，此时需要将制动器释放以实现施救动作。

当前绝大多数伺服电机与机器人采用弹簧加压制动器，给制动线圈加直流电流时制动器释放。目前常用的控制方式有：1、直接给制动线圈加直流电压，维持制动器释放电流从而保证制动器释放状态。该方法缺点为长时间导电会导致线圈发热，且能耗较高；2、可控硅控制方式。通过调节可控硅导通角来调节制动器释放电流从而对制动器进行控制。该方法缺点是制动器为电感性负载，使用可控硅控制方式产生的电流为脉动的直流电流，难以保证可控硅快速截止，因此在制动信号发出后，制动器从释放状态到抱紧状态时间通常不小于50ms，不能够满足精密机床、机器人等行业电机控制要求。3、继电器触点控制方式。该方式主要缺点在于触点动作次数是有限的，且不能满足快速频繁动作要求。

鉴于此，研究一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路，且能保证制动器的释放与抱紧快速性以及系统运行的安全性和可靠性是本技术领域人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路，所述控制电路通过利用集成度高双开关控制模式，一方面保证了伺服驱动器与机器人制动器控制的可靠运行，另一方面也集成了故障的自诊断功能，提高了制动系统的安全性能，同时通过采用全隔离控制方式消除了离散元件的影响，极大提高了制动系统的可靠性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于伺服驱动器与机器人的制动器控制电路，包括：

控制器和制动器，所述控制器发出控制信号以控制制动器进行释放或抱紧动作；

高侧开关单元，用于接收并执行控制器发出的控制信号，同时对制动器的制动系统进行过载、短路、过热和开路故障检测，并将故障信号输出给控制器；

低侧开关单元，用于接收并执行控制器发出的控制信号，同时对制动器输出电压进行检测反馈，并根据检测结果调整施加于制动器上的输出电压；

数字隔离器，设于控制器与高侧开关单元以及控制器与低侧开关单元之间并提供高压电隔离；

输出缓冲器单元，设于制动器两端并为制动线圈提供续流回路。

优选地，所述数字隔离器采用Silicon Labs的SI8442芯片。

优选地，所述高侧开关单元采用TI公司的集成高侧开关芯片TPS27S100A。

优选地，所述低侧开关单元采用ULN2003A芯片。

优选地，所述低侧开关单元通过PWM控制调整施加于制动器上的输出电压。