CN206170056U - 一种核工业用电随动主从臂电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核工业用电随动主从臂电控装置,主臂包括：抱闸、磁滞制动器、绝对编码器、传动机构和关节，所述传动机构、绝对编码器和制动器均固定连接传动轴，传动轴依次穿过传动机构、绝对编码器和制动器，力矩控制器两端分别连接制动器和运动控制器，传动机构和关节连接，本实用新型主臂去除减速机，通过制动力作为反馈力，操作阻力小，灵活性好，同时可实现一比一的力反馈。

Description

一种核工业用电随动主从臂电控装置

技术领域

本实用新型属于机电工程领域，特别是一种核工业用电随动主从臂电控装置。

背景技术

现在，核能作为一种新兴能源，越来越受到各个国家的重视，核工业由于核辐射的影响，一般情况下，装置都处于密闭的环境内，对粉尘、温度、湿度和压力的要求较高，由此出现了核工业电随动主从机械手，传统的电随动主从机械手以运动控制器作为主控制器，主臂和从臂组成和构造相同，均包含伺服驱动器、伺服电机、减速机、传动机构和各关节。人工操作主臂运动时，带动各关节伺服电机转动。运动控制器根据主臂各关节伺服电机和驱动器的速度、位置反馈信号控制从臂各关节伺服驱动器驱动对应伺服电机，使其与主臂各关节伺服电机做同步运动，从而实现从臂与主臂的跟随运动。运动控制器根据从臂各关节伺服电机和驱动器反馈的力矩信号控制主臂各关节伺服驱动器以力矩控制模式驱动对应伺服电机输出相应的力矩，提供一定的阻力，从而实现主臂的力反馈。但是主臂带有减速机，操作阻力大、灵活性差。为此，希望主臂各关节伺服电机能起助力作用，即电控系统需要能预判人工操作的方向和速度，以便控制主臂伺服驱动器驱动对应伺服电机跟随人工操作动作。主臂伺服电机既要提供力反馈的阻力，又要起到操作助力作用，两者是相互矛盾的，而且控制系统是正反馈过程，控制算法复杂，开发难度很大。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过将主臂的减速机和伺服电机更换为力矩控制器和磁滞制动器，通过磁滞制动器输出反馈力解决操作阻力大、灵活性差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种核工业用电随动主从臂电控装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种核工业用电随动主从臂电控装置，包括主臂、运动控制器和从臂，主臂包括：绝对编码器、力矩控制器、传动轴、制动器、传动机构和关节，所述传动机构、绝对编码器和制动器均固定连接传动轴，传动轴依次穿过传动机构、绝对编码器和制动器，力矩控制器两端分别连接制动器和运动控制器，传动机构和关节连接。

进一步地，所述绝对编码器、制动器和传动机构沿同一轴线排布，制动器位于绝对编码器上方，绝对编码器位于传动机构上方，绝对编码器、制动器和传动机构同轴转动保证转速一致，即转动时的扭矩一致，绝对编码器采集的数据为真实的主臂转速，制动器反馈力同样真实地传给主臂操作者。

进一步地，还包括抱闸装置，所述抱闸装置与传动轴连接，位于制动器上方，制动器为磁滞制动器，磁滞制动器包括转子，磁滞制动器的转子与传动轴连接，系统失电时，抱闸抱死，得电时，抱闸才能松开；磁滞制动器的力矩仅与激磁电流有关，与转速无关，且力矩与电流为线性关系，无极可调，系统运行时，运动控制器根据从臂各关节伺服电机和驱动器反馈的力矩信号控制主臂各关节的力矩控制器，成比例的输出相应的电流，控制对应的磁滞制动器输出相应的力矩作为力反馈，保证反馈力一比一的反馈给主臂操作者。

一种核工业用电随动主从臂电控装置，包括主臂、运动控制器和从臂，主臂包括：伺服驱动器、丝杠、制动片、制动盘、绝对编码器、传动机构和关节，所述传动机构、绝对编码器和制动盘依次轴套地连接传动轴，制动盘与制动片配合，制动片连接丝杠，丝杠连接伺服驱动器，传动机构和关节连接。

进一步地，所述丝杠、制动片、制动盘、绝对编码器和传动机构沿同一轴线排布，丝杠位于制动片上方，制动片位于制动盘上方，制动盘位于绝对编码器上方，绝对编码器位于传动机构上方，同轴转动保证转速一致，即转动时的扭矩一致，绝对编码器采集的数据为真实的主臂转速，伺服驱动器通过丝杠驱动制动片运动，通过调节制动片和制动盘的压紧程度改变摩擦力，从而改变传动轴的转动阻力，制动盘反馈力同样真实地传给主臂操作者。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型主臂去除减速机，主臂操作者在操作时无需克服减速机的阻力，减轻操作者的工作强度，同时主臂的反馈力也无需考虑减速机的阻力，能保证一比一反馈从臂的力。

2、本实用新型主臂运用摩擦力提供主臂的反馈力，只需要根据从臂的输出电流即可模拟出需要的力，算法简单，模拟结果真实。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

标号说明：

抱闸1；传动轴2；磁滞制动器3；力矩控制器4；绝对编码器5；

传动机构6；关节7；运动控制器8；从臂9；伺服电机10；

丝杠11；制动片12；制动盘13。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示，一种核工业用电随动主从臂电控装置，由主臂、运动控制器8、从臂9和支架组成，主臂、运动控制器8和从臂9均固定连接支架，运动控制器8连接从臂9和主臂，运动控制器8实现主臂和从臂9之间参数的传输，从臂9包括电机、减速机、传动机构6和关节7，主臂包括：

抱闸1、传动轴2、磁滞制动器3、力矩控制器4、绝对编码器5、传动机构6和关节7，抱闸1位于最上方，通过联轴器与传动轴2连接，磁滞制动器3、绝对编码器5和传动机构6均同轴线套装在传动轴2，抱闸1之下为磁滞制动器3，磁滞制动器3结构类似电机，由转子和定子磁极两部分组成，转子由磁滞材料制成，而定子磁极中有绕组线圈，当定子线圈中通电产生磁场时，转子产生磁滞效应，转子需要在外力作用下克服磁滞力才能转动，磁滞制动器3之下为绝对编码器5，绝对编码器5之下为传动机构6，传动机构6下端连接锥齿轮，锥齿轮与关节7连接；力矩控制器4通过线束与磁滞制动器3和运动控制器8连接。

使用时，从臂9位于密闭环境内，主臂位于外部，人工操作主臂运动时，带动关节绝对编码器5转动。运动控制器8根据主臂关节绝对编码器5的速度、位置反馈信号控制从臂9关节对应电机与主臂关节做同步运动，从而实现从臂9与主臂跟随运动，从臂9跟随运动过程中，运动控制器8根据从臂9关节伺服电机和驱动器反馈的力矩信号控制主臂关节的力矩控制器4，成比例的输出相应的电流，控制对应的磁滞制动器3输出相应的力矩作为力反馈。系统选用的磁滞制动器3的最大输出力矩与从臂9减速机的输出力矩相当，即可实现0-1比例范围内无极可调的力反馈，其比例值可在控制面板上设定。系统失电时，抱闸1抱死，得电时，抱闸1才能松开。

实施例2：如图2所示，一种核工业用电随动主从臂电控装置，由主臂、运动控制器8、从臂9和支架组成，主臂、运动控制器8和从臂9均固定连接支架，运动控制器8连接从臂9和主臂，运动控制器8实现主臂和从臂9之间参数的传输，从臂9包括电机、减速机、传动机构6和关节7，主臂包括：

伺服电机10、丝杠11、制动片12、制动盘13、绝对编码器5、传动机构6和关节7，伺服电机10位于最上方，通过联轴器与丝杠11连接，丝杠下端连接制动片12，制动片12与制动盘13采用刹车片和刹车盘的配合方式进行配合，制动盘13下部套装传动轴2，绝对编码器5和传动机构6也套装传动轴2，绝对编码器5位于制动盘13和传动机构6两者之间，传动机构6下端连接锥齿轮，锥齿轮与关节7连接。

使用时，从臂9位于密闭环境内，主臂位于外部，人工操作主臂运动时，带动关节绝对编码器5转动。运动控制器8根据主臂关节绝对编码器5的速度、位置反馈信号控制从臂9关节对应电机与主臂关节做同步运动，从而实现从臂9与主臂跟随运动，从臂9跟随运动过程中，运动控制器8根据从臂9伺服电机和驱动器反馈的力矩信号控制主臂伺服电机10运动，通过丝杠11带动制动片12，调节制动片12与制动盘13的接触高度，改变制动阻力作为力反馈。系统失电时，制动片12在弹簧或磁力作用下，与制动盘13压紧，伺服电机10抱死；系统得电时，伺服电机10带动制动片12离开制动盘13，主臂才能动作

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种核工业用电随动主从臂电控装置，包括主臂、运动控制器和从臂，其特征在于，主臂包括：绝对编码器、力矩控制器、传动轴、制动器、传动机构和关节，所述传动机构、绝对编码器和制动器均固定连接传动轴，传动轴依次穿过传动机构、绝对编码器和制动器，力矩控制器两端分别连接制动器和运动控制器，传动机构和关节连接。

2.根据权利要求1所述的核工业用电随动主从臂电控装置，其特征在于，所述绝对编码器、制动器和传动机构沿同一轴线排布，制动器位于绝对编码器上方，绝对编码器位于传动机构上方。

3.根据权利要求2所述的核工业用电随动主从臂电控装置，其特征在于，还包括抱闸装置，所述抱闸装置与传动轴连接，位于制动器上方，制动器为磁滞制动器，磁滞制动器包括转子，磁滞制动器的转子与传动轴连接。

4.一种核工业用电随动主从臂电控装置，包括主臂、运动控制器和从臂，其特征在于，主臂包括：伺服驱动器、丝杠、制动片、制动盘、绝对编码器、传动机构和关节，所述传动机构、绝对编码器和制动盘依次轴套地连接传动轴，制动盘与制动片配合，制动片连接丝杠，丝杠连接伺服驱动器，传动机构和关节连接。

5.根据权利要求4所述的核工业用电随动主从臂电控装置，其特征在于，所述丝杠、制动片、制动盘、绝对编码器和传动机构沿同一轴线排布，丝杠位于制动片上方，制动片位于制动盘上方，制动盘位于绝对编码器上方，绝对编码器位于传动机构上方。