CN102064750A - 直线电机的断电刹车保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直线电机断电刹车保护装置，包括托架组件、动力源组件和刹车制动组件，所述托架组件包括托架，用以固定安装刹车制动组件和动力源组件。本发明的有益效果：本发明采用机械和液压结合的混合刹车装置，可以使进行倾斜、垂直和水平进给驱动的直线电机在突然断电的情况下，将其动子快速紧紧地固定在某一位置，起到断电刹车的作用，结构简单，安全方便。

Description

直线电机的断电刹车保护装置

技术领域

本发明属于机电技术领域，尤其涉及一种直线电机的刹车保护装置。

背景技术

直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能传动装置。由于直线电机采用直接驱动的方式，而不需要任何中间转换机构的传动环节，使其具有精度高、响应快、进给速度快、运行平稳、效率高、噪声低等优点，广泛应用于军事、交通、物流传送以及工业设备等需要直线运动的系统。尤其近年来，直线电机在数控机床为主的工业设备上的应用，极大地改进了机床的驱动结构，使机床的性能有了新的飞跃，已成为国内外数控行业发展的一个热点。直线电机主要由初级、次级和导轨等部分组成，初级相当于一般旋转电机的定子，次级则相当于旋转电机的转子。通电时，直线电机的初级和次级一方固定，另一方在产生的电磁推力作用下沿导轨做相对直线运动。但直线电机在断电的情况下，初级和次级之间不存在约束作用，这样的装置就会带来很大的安全隐患，因此对于采用直线电机驱动的机床进给系统，必须采取一定的断电保护措施。

断电刹车制动系统是由直线电机驱动的机床的重要部件之一。由于直线电机不具有自锁功能，当将直线电机用于机床进给系统时，在断电情况下，其动子部分由于惯性或者重力的作用而继续运动，给其使用带来一定的安全隐患。因此，对于使用直线电机进行进给的机床，断电后的刹车制动是必须要考虑的问题。通用的直线电机运动制动器不多见，用户多是自行设计制动装置，其部件的制造和装配也有诸多不便之处，且制动的性能也不易得到保证。目前有采用回转运动来实现垂直安装直线电机的刹车制动的，但对于高速运行的直线电机动子，由于其惯性较大，该刹车制动方式也不能够有效避免动子的惯性移动。

发明内容

本发明的目的是为了更好的避免因直线电机在工作过程中突然断电部件的惯性移动或滑落引发的事故，提供了一种直线电机断电刹车保护装置。

本发明的技术方案是：直线电机断电刹车保护装置，包括托架组件、动力源组件和刹车制动组件，所述托架组件包括托架，用以固定安装刹车制动组件和动力源组件，其特征在于：

所述动力源组件包括液压缸、液压缸推杆、碟形弹簧、碟形弹簧挡块和推块，所述液压缸和碟形弹簧挡块固定安装在托架上，所述液压缸推杆一端位于液压缸内和液压缸的活塞固定连接，另一端穿过碟形弹簧挡块和推块固定连接，碟形弹簧安装在推块和碟形弹簧挡块之间，当通电时使得碟形弹簧压缩变形，当断电时使得碟形弹簧恢复变形；

所述刹车制动组件包括楔形推块、楔形刹车块、刹车片、前置挡块、后置挡块和弹簧；所述前置挡块和后置挡块沿轴向位于楔形刹车块的两端并固定安装在托架上用以实现对楔形刹车块的限位；所述托架对应于刹车制动组件的位置具有一对沿轴向分布的凸起，所述凸起上活动安装有一对轴向对称的楔形刹车块，所述楔形刹车块的下部也具有一与托架上的凸起厚度相同的沿轴向分布的凸起，所述托架上的凸起和楔形刹车块上的凸起形成一对沿轴向分布的腔体，所述弹簧安装在腔体内用以使楔形刹车块可以沿垂直于轴向往复运动；所述楔形刹车块沿轴线方向的内侧逐渐向轴线靠拢形成了楔形腔体，所述楔形腔体内嵌入安装有楔形推块，楔形推块与动力源组件的推块接触并可在推块和楔形刹车块的作用下在楔形腔体内沿轴向往复运动；所述刹车片安装在楔形刹车块的外侧用以在断电时和装置外部的刹车轨道接触。

上述直线电机断电刹车保护装置的动力源组件的推块采用弧形，所述推块和刹车制动组件的楔形推块为点接触。

本发明的有益效果：本发明采用机械和液压结合的混合刹车装置，可以使进行倾斜、垂直和水平进给驱动的直线电机在突然断电的情况下，将其动子快速紧紧地固定在某一位置，起到断电刹车的作用，结构简单，安全方便。采用采用机械和液压结合的制动动力方式，结构简单，易于实现，也能够避免电磁制动器的剩磁、漏磁现象对直线电机可能造成的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为图1的A-A方向的剖视图。

附图标记说明：托架组件1、托架11、凸起111、动力源组件2、液压缸21、液压缸推杆22、碟形弹簧23、碟形弹簧挡块24、推块25、刹车制动组件3、楔形推块31、楔形刹车块32、凸起321、刹车片33、前置挡块34、后置挡块35、弹簧36、腔体37、楔形腔体38。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，直线电机断电刹车保护装置，包括托架组件1、动力源组件2和刹车制动组件3，所述托架组件1包括托架11，用以固定安装刹车制动组件3和动力源组件2。

动力源组件2包括液压缸21、液压缸推杆22、碟形弹簧23、碟形弹簧挡块24和推块，液压缸21和碟形弹簧挡块24固定安装在托架11上，所述液压缸推杆22一端位于液压缸21内和液压缸21的活塞固定连接，另一端穿过碟形弹簧挡块24和推块25固定连接，碟形弹簧23安装在推块25和碟形弹簧挡块24之间，当通电时使得碟形弹簧23压缩变形，当断电时使得碟形弹簧23恢复变形。

推块25采用弧形，推块25和刹车制动组件3的楔形推块31为点接触。推块25由于使用点接触，可以使叠形弹簧23的推力保持垂直向上，推动与其接触的楔形推块31，以使楔形推块31能够对楔形刹车块32施加均匀的推力。

刹车制动组件3包括楔形推块31、楔形刹车块32、刹车片33、前置挡块34、后置挡块35和弹簧36；所述前置挡块34和后置挡块35沿轴向位于楔形刹车块32的两端并固定安装在托架11上用以实现对楔形刹车块32的限位；托架11对应于刹车制动组件3的位置具有一对沿轴向分布的凸起111，所述凸起111上活动安装有一对轴向对称的楔形刹车块32，所述楔形刹车块32的下部也具有一与托架11上的凸起111厚度相同的沿轴向分布的凸起321，所述托架11上的凸起111和楔形刹车块32上的凸起321形成一对沿轴向分布的腔体37，所述弹簧36安装在腔体37内用以使楔形刹车块32可以沿垂直于轴向往复运动；所述楔形刹车块32沿轴线方向的内侧逐渐向轴线靠拢形成了楔形腔体38，所述楔形腔体38内嵌入安装有楔形推块31，楔形推块31与动力源组件2的推块接触并可在推块和楔形刹车块32的作用下在楔形腔体内沿轴向往复运动；所述刹车片33安装在楔形刹车块32的外侧用以在断电时和装置外部的刹车轨道接触，刹车片33采用特殊的刹车材料如铜，有较大的摩擦系数。

上述托架组件1、动力源组件2和刹车制动组件3组成的直线电机断电刹车保护装置使用时固定安装在直线电机的动子上面，通常将本发明的装置安装在动子的上部，并使得位于装置两侧的刹车片33与动子运行的轨道保持平行，在直线电机的定子或者与定子固定连接的直线电机机架上在刹车片33同一水平高度上平行于刹车片33的方向固定安装刹车轨道，所述刹车轨道位于刹车片33的外侧，当直线电机运行时，刹车片33与刹车轨道不接触，当直线电机中断时，刹车片33在楔形刹车块32的带动下与刹车轨道接触实现对装置的刹车。

本发明的直线电机断电刹车保护装置的原理：采用机械和液压结合的混合刹车装置，利用刹车片33与装置外部的刹车轨道接触产生摩擦力来实现对装置的刹车的功能。正常通电时，动力源组件2的液压缸21启动，液压压力使碟形弹簧被压缩，使得楔形推块31保持在一定位置，同时在刹车制动组件3的弹簧作用下使得装置的楔形刹车片33不和装置外部的刹车轨道上的刹车片33接触，以保证直线电机动子的运动。当突然发生断电时一切电路控制行为失效的情况下，液压缸的电磁阀失电释放，液压油回流出液压缸，液压压力释放，则被液压压力压缩的碟形弹簧得以在很短时间内恢复变形，将其上的推块快速顶出。小度数的楔形推块31可以使推力放大30～40倍，使得楔形刹车块32向两侧移动，进而刹车片33和装置外部的刹车轨道接触使高速运动的定子快速停止，起到对直线电机的保护作用。

为了便于本领域的技术人员进一步的理解本发明，下面结合具体实施例和附图1和图2对本发明的工作过程做详细说明：正常通电时，液压缸启动，液压缸推杆22向下移动，在液压缸推杆22上方的推块和后置挡块35的作用下，碟形弹簧被压缩，使推块保持在一定位置。刹车制动组件3的弹簧的拉伸作用使得直线电机在运动过程中楔形刹车块32上的刹车片33不和装置外部的刹车轨道接触，以保证直线电机转子的正常运动。

当突然发生断电时，在一切电路控制行为失效的情况下，液压缸的电磁阀失电释放，液压油回流出液压缸，液压压力释放，则被液压压力压缩的碟形弹簧迅速恢复变形，从而将推块快速顶出，推块推动楔形推块31向上移动，楔形刹车块32由于前置挡块34挡住向上的去路而只能向两侧移动，进而使得刹车片33与装置外部的刹车轨道平行接触使直线电机的动子快速平稳地停止，起到对系统的保护作用。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.直线电机断电刹车保护装置，包括托架组件、动力源组件和刹车制动组件，所述托架组件包括托架，用以固定安装刹车制动组件和动力源组件，其特征在于：

所述动力源组件包括液压缸、液压缸推杆、碟形弹簧、碟形弹簧挡块和推块，所述液压缸和碟形弹簧挡块固定安装在托架上，所述液压缸推杆一端位于液压缸内和液压缸的活塞固定连接，另一端穿过碟形弹簧挡块和推块固定连接，碟形弹簧安装在推块和碟形弹簧挡块之间，当通电时使得碟形弹簧压缩变形，当断电时使得碟形弹簧恢复变形；

所述刹车制动组件包括楔形推块、楔形刹车块、刹车片、前置挡块、后置挡块和弹簧；所述前置挡块和后置挡块沿轴向位于楔形刹车块的两端并固定安装在托架上用以实现对楔形刹车块的限位；所述托架对应于刹车制动组件的位置具有一对沿轴向分布的凸起，所述凸起上活动安装有一对轴向对称的楔形刹车块，所述楔形刹车块的下部也具有一与托架上的凸起厚度相同的沿轴向分布的凸起，所述托架上的凸起和楔形刹车块上的凸起形成一对沿轴向分布的腔体，所述弹簧安装在腔体内用以使楔形刹车块可以沿垂直于轴向往复运动；所述楔形刹车块沿轴线方向的内侧逐渐向轴线靠拢形成了楔形腔体，所述楔形腔体内嵌入安装有楔形推块，楔形推块与动力源组件的推块接触并可在推块和楔形刹车块的作用下在楔形腔体内沿轴向往复运动；所述刹车片安装在楔形刹车块的外侧用以在断电时和装置外部的刹车轨道接触。

2.根据权利要求1所述的直线电机断电刹车保护装置，其特征在于，所述直线电机断电刹车保护装置的动力源组件的推块采用弧形，所述推块和刹车制动组件的楔形推块为点接触。

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