伺服电机电磁制动器

技术领域

本发明属于高速电机制动技术领域，具体涉及一种伺服电机电磁制动器。

背景技术

目前，伺服电机的制动一般采用摩擦片减速制动，这种制动方式在不同惯性和转速下，指令下达到完成制动行程不一致，这对于高速动态响应的舵机伺服不是很合理。随着机器人、航空航天、智能控制的发展，高速伺服用途愈加广泛，对伺服的定位精确性提出很高的要求，为了快速的响应位置伺服的需求，亟需对现有电磁制动器进行改进。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种制动响应快、可靠性强、确保高速伺服定位精度的伺服电机电磁制动器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：伺服电机电磁制动器，包括自左向右依次同轴向设置的外盖、制动片、制动盘和电磁铁座，电磁铁座内部设有用于吸附制动盘的电磁线圈，外盖与电磁铁座之间通过周向布置的至少三个螺栓紧固连接，螺栓上套设有导向柱，在螺栓的紧固作用下，导向柱左端和右端分别与外盖和电磁铁座压接，制动盘套在导向柱外圆，制动片同轴向安装在伺服电机的主轴上，电磁铁座与制动盘之间沿圆周方向均匀设有若干个复位弹簧，制动盘左侧面与制动片之间设有快速制动结构；在电磁线圈通电时，制动盘被电磁力吸附，克服复位弹簧的弹力，制动盘与制动片分离，当电磁线圈断电时，制动盘在复位弹簧弹力的作用下，向左移动与制动片通过快速制动结构对伺服电机的主轴制动。

快速制动结构包括四块制动块和两片制动扇叶，四块制动块固定设在制动盘左侧面，四块制动块沿制动盘圆周方向均匀布置两片制动扇叶一体设在制动片的外圆，两片制动扇叶与制动片位于同一平面上且关于制动片中心对称设置，制动扇叶的圆心角为30-45°。

电磁铁座包括具有第一中心孔的底盘，底盘左侧面在第一中心孔处固定设有内定位套，底盘左侧面在外圆环向固定设有外连接套，电磁线圈设置在内定位套与外连接套之间的圆环腔内，与三个螺栓螺纹连接的螺纹孔开设在外连接套上，外连接套内开设有与复位弹簧对应数量且左侧敞口的定位槽，复位弹簧右侧部设置在定位槽内。

外连接套外圆沿圆周方向均匀设置有若干个安装槽，底盘上开设有与安装槽对应通透的安装孔。

制动盘为具有第二中心孔的圆盘结构，制动片中心同轴向设有轴套，轴套内圆与伺服电机的主轴外圆键连接。

采用上述技术方案，底盘上的安装孔用于穿入连接螺栓，固定安装整个电磁制动器，伺服电机在正常工作时，电磁线圈通电，产生的电磁力吸附制动盘（衔铁），制动盘被吸附到电磁铁座上，使得制动片与制动盘处于脱离状态，这时伺服电机主轴可以自由转动。当需要对伺服电机制动时，将电磁线圈断电，制动盘在复位弹簧作用下向左移动，制动盘与制动片接触，同时制动片外圆的两个制动扇叶与制动盘左侧面上的制动块相接触，制动片被制动块限制阻挡其转动，从而将伺服电机主轴锁定在一定范围内。

本发明中的螺栓用于连接外盖与电磁铁座，同时为导向柱提供支撑，导向柱起到导向制动盘轴向移动的作用。

制动扇叶移动到邻近的两块制动块之间，受到制动块的阻挡而使制动片快速制动，制动扇叶圆心角小于相邻两块制动块之间的圆心角，这样方便制动扇叶移动到相邻两块扇叶之间。

电磁铁座的各部件可采用一体结构，内定位套与外连接套之间的圆环腔用于安装电磁线圈，外连接套侧部可设置与电磁线圈连接的导线穿孔，定位槽内安装复位弹簧，限定复位弹簧位置，确保复位弹簧可反复伸缩。

通过调节电磁线圈的电流大小和复位弹簧的强度，可以调整制动盘的回复速度，制动盘上的制动块数量，可以限制最大制动位移角度。伺服电机主轴连接高变比的传动机构，整个伺服系统可以在很小范围内制动，大大提高了伺服的精度。

本发明通过试装在14000r/min高速舵机驱动电机，连上涡轮蜗杆传动，动态响应达到30HZ，舵片驱动精度达到2度。

本发明利用电磁吸附制动盘的轴向移动+制动块与制动扇叶之间的卡扣定位有效的减少了机构的惰走长度，配合伺服机构的变比，可以在高动态响应下达到很高的位置精度。根据磁路、电磁线圈、复位弹簧的设计，制动器的调整参数非常灵活，适用于多种工作场景。

现在的伺服控制，朝着高速、高效领域进发，本发明可靠的制动器作为伺服控制的辅助，有效的解决了高速运转与及时制动之间的矛盾，可以在高速包装机、高速舵机等领域得到广泛应用，预计市场前景极佳。

附图说明

图1是本发明的外形立体结构示意图；

图2是本发明的轴向剖视图；

图3是本发明中制动盘和制动片之间的快速制动结构的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的伺服电机电磁制动器，包括自左向右依次同轴向设置的外盖1、制动片2、制动盘3和电磁铁座，电磁铁座内部设有用于吸附制动盘3的电磁线圈5，外盖1与电磁铁座之间通过周向布置的至少三个螺栓6紧固连接，螺栓6上套设有导向柱7，在螺栓6的紧固作用下，导向柱7左端和右端分别与外盖1和电磁铁座压接，制动盘3套在导向柱7外圆，制动片2同轴向安装在伺服电机的主轴上，电磁铁座与制动盘3之间沿圆周方向均匀设有若干个复位弹簧8，制动盘3左侧面与制动片2之间设有快速制动结构；在电磁线圈5通电时，制动盘3被电磁力吸附，克服复位弹簧8的弹力，制动盘3与制动片2分离，当电磁线圈5断电时，制动盘3在复位弹簧8弹力的作用下，向左移动与制动片2通过快速制动结构对伺服电机的主轴制动。

快速制动结构包括四块制动块9和两片制动扇叶10，四块制动块9固定设在制动盘3左侧面，四块制动块9沿制动盘3圆周方向均匀布置两片制动扇叶10一体设在制动片2的外圆，两片制动扇叶10与制动片2位于同一平面上且关于制动片2中心对称设置，制动扇叶10的圆心角为30-45°。

电磁铁座包括具有第一中心孔的底盘11，底盘11左侧面在第一中心孔处固定设有内定位套12，底盘11左侧面在外圆环向固定设有外连接套13，电磁线圈5设置在内定位套12与外连接套13之间的圆环腔内，与三个螺栓6螺纹连接的螺纹孔开设在外连接套13上，外连接套13内开设有与复位弹簧8对应数量且左侧敞口的定位槽，复位弹簧8右侧部设置在定位槽内。

外连接套13外圆沿圆周方向均匀设置有若干个安装槽14，底盘11上开设有与安装槽14对应通透的安装孔15。

制动盘3为具有第二中心孔的圆盘结构，制动片2中心同轴向设有轴套4，轴套4内圆与伺服电机的主轴外圆键连接。

底盘11上的安装孔15用于穿入连接螺栓，固定安装整个电磁制动器，伺服电机在正常工作时，电磁线圈5通电，产生的电磁力吸附制动盘3（衔铁），制动盘3被吸附到电磁铁座上，使得制动片2与制动盘3处于脱离状态，这时伺服电机主轴可以自由转动。当需要对伺服电机制动时，将电磁线圈5断电，制动盘3在复位弹簧8作用下向左移动，制动盘3与制动片2接触，同时制动片2外圆的两个制动扇叶10与制动盘3左侧面上的制动块9相接触，制动片2被制动块9限制阻挡其转动，从而将伺服电机主轴锁定在一定范围内。

本发明中的螺栓6用于连接外盖1与电磁铁座，同时为导向柱7提供支撑，导向柱7起到导向制动盘3轴向移动的作用。

制动扇叶10移动到邻近的两块制动块9之间，受到制动块9的阻挡而使制动片2快速制动，制动扇叶10圆心角小于相邻两块制动块9之间的圆心角，这样方便制动扇叶10移动到相邻两块扇叶之间。

电磁铁座的各部件可采用一体结构，内定位套12与外连接套13之间的圆环腔用于安装电磁线圈5，外连接套13侧部可设置与电磁线圈5连接的导线穿孔，定位槽内安装复位弹簧8，限定复位弹簧8位置，确保复位弹簧8可反复伸缩。

通过调节电磁线圈5的电流大小和复位弹簧8的强度，可以调整制动盘3的回复速度，制动盘3上的制动块9数量，可以限制最大制动位移角度。伺服电机主轴连接高变比的传动机构，整个伺服系统可以在很小范围内制动，大大提高了伺服的精度。

本发明通过试装在14000r/min高速舵机驱动电机，连上涡轮蜗杆传动，动态响应达到30HZ，舵片驱动精度达到2度。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。