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桁架机械手作为工业自动化领域的核心设备，其Z轴（垂直升降轴）的安全设计直接关系到设备稳定性、操作人员安全及生产效率。本文从机械结构、电气控制三个维度，系统梳理桁架机械手Z轴的关键安全措施。
Z轴驱动系统需配备双重制动模块：电机内置电磁抱闸与外部机械制动器协同工作。电磁抱闸在断电瞬间自动锁止，机械制动器提供持续夹持力。
通过防坠制动器与电缸直连设计，实现运动控制与安全制动的物理隔离。防坠器采用常闭式结构，内置加速度传感器实时监测下坠速度，当检测值超过设定阈值时，制动器在短时间内锁死传动轴。
在Z轴传动链中嵌入扭矩传感器，实时采集电机输出力矩数据。控制系统通过算法对比理论负载与实际值，当超载达到额定值时，自动触发急停程序并锁定所有轴向运动。该功能可有效预防因工件超重导致的结构变形或传动件断裂。
采用三级电源保护架构：主电源回路配置漏电保护开关，控制回路设置过压/欠压监测模块，伺服驱动器集成短路保护功能。
遵循IEC 60204-1标准构建双通道安全回路，关键安全信号（如急停、安全门）采用强制导向继电器实现硬件互锁。安全PLC每扫描一次输入信号状态，任一通道异常即触发安全停机，确保制动响应时间短。
Z轴伺服电机配置双编码器系统，主编码器用于位置闭环控制，副编码器实时校验运动数据。当两编码器位置偏差大时，系统判定为传动故障并执行保护性停机，防止因编码器失效导致的定位失控。
在Z轴运动范围内设置光栅安全传感器，形成垂直方向的光幕防护区。当人体或障碍物侵入检测区域时，光栅信号通过安全总线直接切断伺服电源，响应时间短。防护栏高度不低于1.8米，底部设置防翻越踢脚板，开口处配置联锁安全门。
气动驱动的Z轴系统需配置储气罐与单向阀，确保断气后5次完整制动循环。气压传感器实时监测供气压力，当压力低于0.4MPa时，系统自动切换至备用气源并发出三级报警（预警→限速→停机）。
在粉尘浓度大的工况下，Z轴导轨采用全封闭式防护罩。润滑系统配置自动补油装置，通过油位传感器控制补油周期，避免因润滑不足导致的传动卡滞。
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