CN104169606B - 一种用于控制夹紧力的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有脱扣机构(12，13，14，15，16，17)的夹具(10，11)，其中用于确保安全脱扣的力是通过一个复式杠杆机构(2，3，4，5，6，8)直接从提供夹紧力的储能元件(S)(如弹簧)获得的。

Description

一种用于控制夹紧力的装置
本发明涉及一种用于控制通过夹具向元件施加夹紧力的装置，该元件在未被夹紧时是相对于该夹具可自由移动的，该装置包括：至少一个提供该夹紧力的储能元件；一个用于打开该夹具的机构，该机构包括至少一个用作杠杆的元件，该杠杆具有一个短臂和一个长臂，其中长臂由一个楔件安排来致动，该楔件安排包括一个由螺杆移动的螺母；以及一个致使该夹紧力瞬间施加的脱扣安排。
与例如风力涡轮机上和电梯(或直梯)里的安全制动器相关，用于获得夹紧力瞬间施加的脱扣安排是已知的。DE 10206024023 A1描述了多种用于风力涡轮机内的制动器，这些制动器用于涡轮机本身的紧急制动并且用于将机舱固持在位以便将涡轮机固持在风中。然而，这个专利的技术贡献具体涉及机舱的制动、并且不适用于紧急制动器。
DE 102006003132 A1描述了一种快速释放式制动器，该制动器利用由一个偏心件在滚轮之间被驱动的多个楔件来获得释放。然而，并没有施加一个来自储能元件的夹紧力的指示。
DE 19825683 A1描述了一种用于车辆的盘式制动器，其中设置了一个用于另外一种液压致动式制动器的快速释放机构。出于紧急目的，提供了一个用于自锁式曲杆机构的拉线安排，该拉线安排拉动该曲杆经过其直线位置。然而，该机构依赖于外力。
这些问题在根据本发明的一种装置中得以避免，该装置具体在于，脱扣装置被偏置成借助一个力来脱扣，该力是通过用于打开该夹具的机构直接从储能元件得到的。这种偏置意味着，该装置完全独立于外力来瞬间建立起夹紧力。储能元件的力经依次的杠杆和楔件作用被转化为小到足以被一个允许快速作用的轻型元件所维持的一个力。换言之，该偏置力是通过该用于夹具的打开机构的组合杠杆作用可获得的弱力，并且这个弱力受到一个机械元件的抵抗，该机械元件在脱扣动作中一直受到支撑，直到支撑件被移除。在被称为制动器的特殊类型的夹具中，能量储存经常被提供为一个作用在液压流体上的蓄压器，该液压流体作用在一个具有活塞的液压缸上。然而，因为在活塞与气缸之间存在泄露，所以此类能量储存需要维护。为此原因，优选的是使用一种完全不依赖于密封的储能元件，如压缩弹簧。
本发明的一个有利实施例具体在于，螺母被适配成用于可释放地锁定到楔件安排上。这使得打开该夹具所需的元件与该储能元件的脱扣释放所需的元件能够分离开来。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，该螺母能够被锁定到一个可滑动的支撑件上，该支撑件作为该楔件安排的一部分被适配成用于承载至少一个滚轮，该滚轮用于与在该杠杆的长臂上的一个倾斜的侧面相协作。该楔件安排基本上由与滚轮相协作的该倾斜的侧面所构成。这是一个既能够可靠地承受参与打开夹具的力、也能够将允许快速脱扣的多个元件分离开来的实施例。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，该脱扣机构包括至少一个另外的楔件，该至少一个另外的楔件被适配成用于将楔件安排锁定到螺母上，所述至少一个另外的楔件由一个几乎拉直的曲杆机构来维持在其接合位置中，该曲杆机构构成了一个可折叠的柱、并且被适配成有待通过一个保持件被强制性地保持在其休止位置，该保持件要在施加夹紧力时被释放。这个实施例使用一种将螺母锁定到杠杆-楔件安排上的有利方式，并且因为是通过借助至少一个另外的楔件进行锁定，由于该倾斜的表面以及来自该储能元件的力，该至少一个另外的楔件将移开并且释放螺母。然而，该另外的楔件在其能够移动之前不会移动，并且只有在其曲杆形式的支撑结构已经折叠之后才能够移动。为了使除了从储能元件得到的力之外没有力确保这种折叠，该曲杆尚未经过被拉直位就以到达休止位置。经过被拉直位置有效地产生一种自锁机构，该机构是仅通过所储存的力不可释放的。必须通过一个力来强制地维持这一休止位置，并且这个力的消失构成了致使该曲杆发生折叠的脱扣作用以及随后的该用于打开夹具的机构的脱离作用。用来将屈曲部保持在休止位置中所需的力依赖于该曲杆的多个部分的相对角位置，换言之，其拉直的程度。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，用于曲杆机构的休止位置的该保持件是一个电磁体。在这个实施例中用于维持休止位置的力是由一个电磁体提供的，该电磁体作用于曲杆结构的一个有铁磁性的部分。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，用于休止位置的该保持件是一个条带，该条带将该曲杆的屈曲部连接到装置中的一个静止元件上、并且具有在一个孔中的一个可抽出的锁定销。在这个实施例中用于维持休止位置的力是由一个简单的条带提供的，该条带可以通过拉动一个锁定销而断开连接。该条带要承受的力不超过由相应的电磁性保持装置所提供的几十千牛顿。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，该夹具是一个制动钳，并且该可移动的元件是一个制动盘。在这个实施例中该夹具配备有所需的制动衬垫，并且该可移动的元件是一个相应的制动盘。
本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，该夹具是一个制动钳，并且该可移动的元件是一个直扁条。在这个实施例中该夹具配备有所需的制动衬垫，并且该可移动的元件是一个如电梯或直梯轨道等的相应条带。本发明的一个进一步有利的实施例具体在于，该储能元件是一个弹簧，该弹簧被预加应力以便在夹紧期间提供一个给定的制动力。当将根据本发明的装置用作制动器时，夹紧力必须满足某些指标，并且优秀的制动器设计者会懂得如何平衡摩擦系数、制动时间、制动力和温度上升。
具有根据本发明的元件的制动器的使用具体在于一系列步骤：在第一阶段中，使螺杆在第一方向上转动，这样使得通过所述至少一个另外的楔件，该螺母拉动承载着该至少一个滚轮的托架，其方向为使得杠杆的长臂通过该杠杆的短臂将该可移动的元件松开；在第二阶段中，使曲杆机构脱扣，这样使得该至少一个另外的楔件从螺母上脱离接合，这样使得该滚轮在一个方向上移动从而去除阻止该偏置的弹簧提供夹紧力的杠杆力；在第三阶段中，使螺母在相反的方向上转动，直到所述至少一个另外的楔件将该楔形安排锁定到螺母上，并且将该曲杆机构带入休止位置，它可由该保持件保持在该位置中，此时将该螺杆在所述第一方向上再次转动；并且在一个可选的第四阶段中，将螺杆在所述相反的方向上转动，以便通过不脱扣地施加由偏置的弹簧元件提供的力来缓慢地夹紧可移动的元件。
将会看出，该装置不仅能够脱扣以便快速制动、还能够为能量储存的下次释放进行“再充电”、而且还能缓慢地制动和释放。
以下将通过与制动器相关的一个实例进一步描述本发明。
图1示出了根据本发明的制动器的透视图
图2示出了当起到夹紧作用时所述制动器的侧视图
图3示出了当不在夹紧时所述制动器的侧视图
图4示出了在脱扣之前所述制动器的脱扣机构的俯视图，
图5示出了在脱扣以后所述脱扣机构的俯视图，并且
图6示出了脱扣机构的元件的局部分解视图。
所示的实施例是作用于制动盘的一个紧急制动器。该紧急制动器将一个预加应力的压缩弹簧用来储能，并且通过与两个平行杠杆的链接将制动衬垫抬离制动盘。这些杠杆支点位于一端，并且靠近这些支点的是与两个拉杆的链接件，这些拉杆抬起弹簧的底端以使其进一步压缩。这些是杠杆的短臂。通过在一个可滑动的支撑件上的滚轮抬起杠杆的长臂，因为这些杠杆端相对于经过该支点和与这些拉杆的链接件的这条线是倾斜的。滚轮越远离该支点，弹簧的压缩就越大。该可滑动的支撑件被一个托架承载，该托架具有与其成为一体的螺母或螺母插件。一个螺杆可以被转动并在远离支点的方向上移动该螺母从而增大该弹簧的压缩量、或者通过该螺杆在相反方向朝着支点的转动而缓慢释放该弹簧直到制动衬垫压靠在制动盘上。
然而，承载着滚轮的可滑动支撑件与托架的连接不是固定的，该连接是通过多个楔件获得的，这些楔件被压入该托架中的多个楔形的或斜的切口或“凹座”中。当这些楔件位于这些楔形切口内时，存在连接，并且当它们从切口中摆动出来时，该可滑动的支撑件和该托架断开连接。在进一步压缩该弹簧的步骤中，这些楔件通过一个包括曲杆结构的联动装置被维持在这些切口中。该曲杆并不是完全直的，这是因为它将对这些楔件的向内运动表现出一个柱状的阻力。在本安排中，由于楔件抵靠在托架上和切口中的倾斜表面上的压力而产生的这个来自楔件的向内的力，曲杆结构被偏置而折叠。这个向内的力从该预加应力的压缩弹簧获得。为了阻止这种折叠，通过如通电的电磁体等合适的装置来保持该屈曲部牢固。替代性地，该屈曲部可以由一个条带保持，并且该条带的另一端可以由一个孔中的一个可抽出的销进行固定。在两种情况下，当从该电磁体断电或是当抽出该销时，该屈曲部不再被保持在其位置中，曲杆发生折叠，并且这些楔件向内合拢以允许该可滑动的支撑件带着滚轮在杠杆的长臂下面向下滑，此时弹簧因为与其预加应力相对应的力而扩张并且制动该制动盘。
以上内容的详情在附图中示出。图1示出了夹具组件1的顶端以及延伸到末端4、4'的杠杆3、3'的支点2、2'。杠杆3、3'在支点2、2'处并且在拉杆或抽杆1a、1b的轴承5、5'处设有孔(只有这样才能抵抗弹簧压力来抬起夹具的可移动部分)。杠杆的有效臂由2、2'与(长臂)4、4'之间以及2、2'与(短臂)5、5'之间的不等距离表示出。当杠杆3、3'的末端4、4'被抬起，夹具1的可移动部分(未示出)被抬起，并且其弹簧被进一步压缩。末端4、4'通过放置在可以向外移动的可滑动支撑件7上的一个轴上的滚轮6、6'被抬起，由此与杠杆的长臂上的倾斜表面8、8'的相互作用引起这种提升。在脱扣之后该可滑动支撑件7快速向内移动时，滚轮用来减少摩擦、具体为静摩擦。通过合适的螺杆传动使承载着可滑动支撑件7的托架C(仅在图6中真实可见)在其两个方向上移动，夹具的慢操作是可能的；螺杆9被示意性示出。整个装置被制成一个结实紧凑的构造。夹紧作用发生在一个固定颚板10与一个可移动颚板11之间。
图2示出了根据本发明的装置处于一个主要操作位置时的示意性侧视图。杠杆3与支点2和用于拉杆1a的轴承5一起被示出，该拉杆协助压缩该弹簧S。因为夹具以其最大力(对应于弹簧的预拉紧)作用于要被夹紧的元件D上，颚板10和颚板11是尽可能的接近的。这对应于承载着滚轮6的可滑动支撑件7的最左位置。
图3示出了根据本发明的装置处于另一个主要操作位置时的示意性侧视图。通过与安装在托架C(作为可滑动支撑件7的支撑体)中的螺母相协作的螺杆9的转动，可滑动的支撑件7已经被拉到右边，这些详细内容未被示出，并且滚轮6已经接合了倾斜表面8以便抬起杠杆3的顶端4。由于在拉杆1a上的拉力，弹簧S与在图2中相比更多地被压缩，并且由于颚板11相对于颚板10已向上移动，被夹紧的元件D现在能自由移动。
图4从上方示出了脱扣机构，在此位置中脱扣将引起被夹紧元件D的夹紧。为了使视线不受阻，杠杆3、3'和滚轮6、6'未被示出。可滑动的支撑件7承载了两个可旋转的另外的楔件12、12'。在楔入作用中相互作用的这些表面是侧面13、13'，这些侧面与在托架C侧边中的凹座14、14'中形成的相应表面相互作用。当楔件表面13、13'位于凹座14、14'内部时，因为托架C被螺杆和螺母保持在其位置中，可滑动的支撑件7不能向左移动，并且这意味着该可滑动的支撑件所承载的滚轮6、6'同样不能移动。如果允许末端16、16'向内移动，楔件12、12'可以在轴颈15、15'上转动。当屈曲部17被保持在所示位置中时，曲杆结构17、17'、17"阻止楔件的转动，从而产生了一个几乎笔直的曲杆结构。由于在楔入表面界面13、13'和凹座14、14'处的力，这些另外的楔件12、12'被某个力向内推，并且曲杆结构17、17'、17"的角关系大大减小了这个力。在屈曲部17上的余力(即保持力)由一个到元件18的、电磁的或机械的链接件承接，该元件连接到该可滑动的支撑件7上。如果这个力被连接到该夹具装置的物理结构上的另一个元件所承接，在功能上并没有根本性变化。一旦不再提供保持力，该曲杆结构由于杠杆17'和17"上的向内的力而折叠，并且该机构已脱扣。可滑动的支撑件7已从托架C断开连接。
图5从上方示出了处于脱扣状态的脱扣机构。为了使视线不受阻，杠杆3、3'和滚轮6、6'未被示出。曲杆结构17、17'、17"的折叠允许这些另外的楔件12、12'向内移动或移出凹座14、14'中，并且可滑动的支撑件7在由滚轮6、6'上的倾斜表面8、8'提供的力的作用下已经向左移动。这种移动导致夹具部分11降低到被夹紧的元件D和支撑件10上，这都是通过储能元件S中的力实现的。托架C仍然在其最右边的位置中、并且必须通过转动螺杆9而移动到左边，直到另外的楔件12、12'可以再与凹座14、14'接合。
图6中示出了从不同于图1的另一侧看到的一个透视图。该图也被局部分解，并且为了提高清晰度已经多个元件移除。杠杆3与其支点2一起被示出，并且用于拉杆的轴承5以及弹簧S被标示出。表面8与滚轮6接合，但滚轮的轴未被示出。可滑动的支撑件7的位置是介于图1、图3和图4的位置与图2和图5的位置之间。楔件12、12'接合了凹座14、14'。螺杆9与连接到托架C上的螺母(未示出)相接合，该托架通常为U形。底部是平的，并且凹座14、14'被安置在这个U的竖直部分中。这个U的内部安置有可滑动的支撑件7。可滑动的支撑件7通过与滚轮6(在完整夹具中，以及滚轮6')相互作用的倾斜表面来承接杠杆的全部的力，并且由于这个原因，可能适宜的是独立于托架C来支撑该可滑动的支撑件7。然而，这并不干扰楔件与凹座的接合。
另外一个实施例并未示出，但是其不同之处不在于螺母与滚轮的作用而在于它们的相对布局。在所示出的实施例中，这些滚轮被固定到承载着脱扣机构的这个部分上，并且螺母被固定到承载着用于接纳锁定楔件的“凹座”的这个部分上。在不同的实施例(未示出)中，滚轮被托架承载，该托架具有用于接纳锁定楔件的“凹座”、并且从通过脱扣机构得到的定位中断开连接，并且螺母被固定到承载了这个脱扣机构的部分上。本领域的技术人员完全能够对“凹座”和楔件以及它们的相对成角的表面进行定向从而确保力以一种适合获得本发明的优势的方式被传输。
在本实施例中，滚轮被示出为是固定到一个轴上。然而，在一个不同的实施例中，滚轮可以是在杠杆上的倾斜表面与另一个、在下的表面之间自由旋转的，不需要任何轴。在这种情况下，引起杠杆抬起的运动是通过在向外的方向上拉动该下表面远离支点而发生。将滚轮构造为小齿轮、并且上下表面为齿条可能是有利的。脱扣是通过从托架上释放该下表面结构而发生。
总而言之，本发明涉及一种具有脱扣机构的夹具，其中用于确保安全脱扣的力是通过一个复式杠杆机构直接从提供夹紧力的储能元件(如弹簧)获得的。

Claims (8)

1.一种用于控制通过夹具(10，11)向可移动的元件(D)施加夹紧力的装置，该可移动的元件在未被夹紧时是相对于该夹具自由移动的，该装置包括：至少一个提供该夹紧力的储能元件(S)；一个用于打开该夹具的机构，该机构包括至少一个用作杠杆(3)的元件，该杠杆具有一个短臂(2，5)和一个长臂(2，4)，其中该长臂由一个楔件结构(6，6'，8，8'，7)来致动，该楔件结构包括由一个螺杆(9)移动的一个螺母；以及一个致使该夹紧力瞬间施加的脱扣结构(12，13，14，15，16，17，18；17'，17"；12'，13'，14'，15'，16')，
其特征在于，该脱扣结构被偏置成借助一个力来脱扣，该力是通过用于打开该夹具的所述机构直接从该储能元件(S)得到的；
该螺母被适配成用于可释放地锁定到该楔件结构(6，6'，8，8'，7)上；
该螺母能够被锁定到一个可滑动的支撑件(7)上，该支撑件作为该楔件结构(6，6'，8，8'，7)的一部分被适配成用于承载至少一个滚轮(6，6')，该滚轮用于与在该杠杆的长臂(2，4)上的一个倾斜的侧面(8)相协作；并且
该脱扣结构包括至少一个另外的楔件(13，13')，该至少一个另外的楔件被适配成用于将该楔件结构(6，6'，8，8'，7)锁定到该螺母上，所述至少一个另外的楔件(13，13')由一个几乎拉直的曲杆机构(17，17'，17")维持在其接合位置中，该曲杆机构构成了一个可折叠的柱并且被适配成有待通过一个保持件被强制性地保持在其休止位置，该保持件在要施加该夹紧力时被释放。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于该曲杆机构(17，17'，17")的休止位置的该保持件是一个电磁体。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于该休止位置的该保持件是一个条带，该条带将该曲杆机构的屈曲部(17)连接到该装置中的一个静止元件上并且具有在一个孔中的一个可抽出的锁定销。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该夹具是一个制动钳，并且该可移动的元件(D)是一个制动盘。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该夹具是一个制动钳，并且该可移动的元件(D)是一个直扁条。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该储能元件是一个弹簧(S)，该弹簧被预加应力以便在夹紧期间提供一个给定的制动力。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该储能元件是一个弹簧(S)，该弹簧被预加应力以便在夹紧期间提供一个给定的制动力。
8.根据权利要求6或7所述的装置的用途，其特征在于
-在一个第一阶段中，使该螺杆(9)在一个第一方向上转动，使得通过所述至少一个另外的楔件(13，14)，该螺母拉动承载着该至少一个滚轮(6，6')的一个托架(C)，其方向为使得该杠杆的长臂(2，4)通过该杠杆的短臂(2，5)将该可移动的元件(D)松开，
-在一个第二阶段中，使该曲杆机构(17，17'，17")脱扣从而使得该至少一个另外的楔件(13，13')从该螺母上脱离接合，使得该至少一个滚轮(6，6')在一个方向上移动从而去除阻止偏置的所述弹簧(S)提供该夹紧力的杠杆力，
-在一个第三阶段中，使该螺杆(9)在相反的方向上转动直到所述至少一个另外的楔件(13，13')将该楔件结构(6，6'，8，8'，7)锁定到该螺母上，并且使该曲杆机构(17，17'，17")进入一个休止位置，该曲杆机构能够由该保持件保持在该休止位置中，此时将该螺杆(9)在所述第一方向上再次转动，并且
-在一个可选的第四阶段中，将该螺杆(9)在所述相反的方向上转动以便通过不脱扣地施加由偏置的所述弹簧(S)提供的力来缓慢地夹紧该可移动的元件(D)。
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