CN109849416A - 螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，包括长杠杆组件、长杠杆滑端单元及制动单元，所述长杠杆组件为半圆形结构，对称设于所述铰链座(1)和滑支座(23)之间，其一端通过铰端单元与铰链座(1)固定连接，并通过所述铰端单元实现与铰链座(1)的固定连接，并以该铰端单元作为其转动的支点，另一端与所述滑支座(23)固定连接，所述长杠杆滑端单元设于该滑支座(23)上。本发明的气控碟簧抱刹机构，长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮，制动单元对称设于飞轮两侧，并可与长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对飞轮的瞬间制动。

Description

螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构

技术领域

本发明的螺旋压力机技术领域，更具体地，涉及一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，在任何意外情况发生(如断电、断气)时或机床不工作时，飞轮永远处于可靠的抱刹状态。

背景技术

作为模锻设备，同模锻锤和热模锻压力机等相比较，螺旋压力机具有结构简单，使用维修方便，工艺应用范围宽等优点，而电动螺旋压力机与摩擦压力机、液压螺旋压力机等其他形式的螺旋压力机相比，具有运行时噪声小、打击次数更高，并能够准确控制器打击能量等特点，因此在汽车、高速铁路机车和航空航天等制造行业得到了广泛应用。

无论是数控直驱式电动螺旋压力机，还是数控电动螺旋压力机，还是摩擦压力机，都存在飞轮制动的问题。当电机停止转动时，飞轮由于传动系统惯性，制动后飞轮会保持继续运转一定的转角，再完全静止。目前市场上飞轮制动装置，普遍采用的是气动或液压刹车，制动面为飞轮端面或外圆面两个小区域。

其中，气动直刹车缺点是受限于供气压力的低值及波动，气缸面积也不可能足够大，飞轮制动面积小，因此制动摩擦力常常不足，导致飞轮制动不稳，滑块在制动后继续滑行，有安全隐患；液压直刹车缺点是油缸密封圈易损，导致漏油，引起油缸泄压或制动面打滑；飞轮制动面积小，同样有安全隐患。另外，不管是气动或刹车，都存在一个严重的缺点：滑块高速冲顶是螺旋压力机偶尔发生的意外事故，现有设计的机床无法在最短的时间内发出信号，无法强行制动飞轮，从而导致机床主螺杆、主螺母的损毁。目前市场上常用的刹车结构，没有一种机械式反馈机构，能瞬间反馈给制动装置，使其瞬间制动，避免冲顶发生。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其目的在于，长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮，制动单元对称设于飞轮两侧，并可与长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对的刹车，保证当电机停止转动时，瞬间将飞轮制动。

为了实现上述目的，本发明提供一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，包括对称设于机身上横梁两侧的铰链座和滑支座，其特征在于，该抱刹机构还包括长杠杆组件、长杠杆滑端单元及制动单元；

所述长杠杆组件为半圆形结构，对称设于所述铰链座和滑支座之间，其一端通过铰端单元与铰链座固定连接，并通过所述铰端单元实现与铰链座的固定连接，并以该铰端单元作为其转动的支点，另一端与所述滑支座固定连接；

所述长杠杆滑端单元设于该滑支座上，所述长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮；

所述制动单元对称设于飞轮两侧，并可与所述长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对飞轮的刹车。

进一步地，所述长杠杆组件包括杠杆上板、杠杆下板和连接座，所述杠杆上板和杠杆下板均为半圆形结构，且相互配合共同构成长杠杆组件的主主体结构，其通过所述连接座实现固定连接。

进一步地，所述铰端单元设于所述铰链座的一端，包括上下圆贴板、铰端螺钉及铰端小销，所述铰端螺钉和铰端小销贯穿所述上下圆贴板，把所述杠杆上板、杠杆下板连接起来。

进一步地，所述铰端单元包括铰销，该铰销从下腔过盈插入所述铰链座的销孔，间隙配合贯穿于所述铰端单元的主孔内，所述铰销上端设有铰销固定端盖，并通过铰销固定螺钉压紧。

进一步地，所述铰销上端面与铰端单元上端面的轴向间隙为1.0～1.5mm，且该铰销上端设有铜套，以保证定轴转动的径向精度。

进一步地，所述滑支座上端中间设有气缸，外侧设有定块，二者之间构成所述长杠杆组件的滑端区域；

所述气缸为双柱塞缸，其下母线端设有进气接头，该进气接头通过键块定位、气缸安装螺钉紧固于所述滑支座上端；

所述气缸两端对称装有气缸柱塞，该气缸柱塞外端设有受撞螺钉，所述气缸出力时，所述受撞螺钉撞击长杠杆组件的滑端单元，使其绕所述铰销沿着所述滑支座上端面滑动。

进一步地，所述长杠杆滑端单元包括滑端定位销、滑端中间块和滑端联接螺钉，三者将所述杠杆上板和杠杆下板固定连接；

所述滑端中间块上与气缸主孔准同轴线位置设有水平深孔，该水平深孔内设有多片对叠的碟簧；

所述碟簧的内孔和所述定块之间准同轴装有推蝶芯轴，该推蝶芯轴以所述定块的孔为推蝶导向，以该定块上的调节螺钉施加推蝶力并调整碟簧的出力。

进一步地，所述制动单元包括刹车片、自贴合刹车座、锥沉头螺钉以及自贴合座铰销；

所述刹车片为圆弧状结构，其通过所述锥沉头螺钉贴合飞轮的外圆周，并与所述自贴合刹车座配合，且，

所述自贴合刹车座通过自贴合座铰销与长杠杆组件固定连接。

进一步地，所述制动单元包括闸阀、气动三联件、常闭型二位三通电磁换向阀、常开型二位三通机械切换阀、单向阀及自制单作用双柱塞气缸；

所述气动三联件的输入端与闸阀连接，其输出端分为两条支路，其中一条支路通过所述常闭型二位三通电磁换向阀与自制单作用双柱塞气缸连接，另一条支路依次通过常开型二位三通机械切换阀、单向阀与自制单作用双柱塞气缸连接。

进一步地，所述制动单元包括柔性撞杆、常闭型行程开关及PLC；

所述常闭型行程开关的输入端与所述常闭型二位三通电磁换向阀输出端连接，其输出端与所述PLC连接；

所述柔性撞杆一端与所述常开型二位三通机械切换阀，另一端与所述常闭型行程开关连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的气控碟簧抱刹机构，长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮，制动单元对称设于飞轮两侧，并可与长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对的刹车，保证当电机停止转动时，瞬间将飞轮制动。

2.本发明的气控碟簧抱刹机构，碟簧的出力被杠杆放大传递到制动区域，成为制动力，碟簧也是以定块为支点，推动长杠杆组件向气缸方向滑动从而带动制动区域绕铰销微转，制动飞轮。

3.本发明的气控碟簧抱刹机构，长杠杆组件动作，迫使自贴合刹车座与刹车片紧密贴合，实现对飞轮的制动。

4.本发明的气控碟簧抱刹机构，长杠杆组件的一端通过铰端单元实现与铰链座的固定连接，并以该铰端单元作为其转动的支点，因此其动力臂较长，需要很小的滑动行程即可使得该长杠杆组件转动一定角度，松开飞轮。

5.本发明的气控碟簧抱刹机构，铰销上端面与铰端单元上端面的轴向间隙为1.0～1.5mm，铰销上端装铜套，以保证定轴转动的径向精度，长杠杆组件可绕铰销定轴转动的。

6.本发明的气控碟簧抱刹机构，气缸两端对称装有气缸柱塞，气缸柱塞外端设计有受撞螺钉，气缸出力时，受撞螺钉撞击长杠杆的滑端区域，使其绕铰销在滑支座上端面滑动。

7.本发明的气控碟簧抱刹机构，由于长杠杆的滑端区域是对称于气缸两端设计，所以制动力对称地以圆弧面方式加载在飞轮圆弧面上，形成抱刹

8.本发明的气控碟簧抱刹机构，制动状态的靠碟簧形变力维持，与电信号、气信号的无关，安全可靠

附图说明

图1为本发明实施例一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构的俯视图；

图2为本发明实施例一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构的主视图；

图3为本发明实施例一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构的抱刹原理图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-铰链座、2-铰销、3-杠杆上板、4-连接座、5-飞轮、6-刹车片、7-自贴合刹车座、8-自贴合座铰销、9-主螺杆、10-定块螺钉、11-定块、12-调节螺钉、13-定块键、14-推蝶芯轴、15-碟簧、16-滑端定位销、17-滑端中间块、18-滑端联接螺钉、19-受撞螺钉、20-气缸柱塞、21-气缸安装螺钉、22-气缸、23-滑支座、24-进气接头、25-杠杆下板、26-铰销固定螺钉、27-上下圆贴板、28-铰端螺钉、29-铰端小销、30-铰销固定端盖、31-键块、32-锥沉头螺钉、33-铜套、101-进气闸阀、102-气动三联件、103-常闭型二位三通电磁换向阀、104-敞开型二位三通机械切换阀、105-单向阀、106-自制单作用双柱塞气缸、107-柔性撞杆、108-常闭型行程开关、109-PLC。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，包括铰链座1、滑支座23、长杠杆组件、铰端单元、长杠杆滑端单元、制动单元及控制单元。其中，铰链座1和滑支座23对称设于自己机身上横梁4的两侧，长杠杆组件为半圆形结构，对称设于该铰链座1和滑支座23之间，其一端通过铰端单元与铰链座1固定连接，另一端与滑支座23固定连接，长杠杆滑端单元设于该滑支座23上，长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮。此外，制动单元对称设于飞轮两侧，并可与长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对的刹车，保证当电机停止转动时，瞬间将飞轮制动。

如图1所示，长杠杆组件包括杠杆上板3、杠杆下板25和连接座4，其中，杠杆上板3和杠杆下板25均为半圆形结构，且相互配合共同构成长杠杆组件的主主体结构，同时其通过连接座4实现固定连接。该长杠杆组件的一端通过铰端单元实现与铰链座1的固定连接，并以该铰端单元作为其转动的支点，因此其动力臂较长，需要很小的滑动行程即可使得该长杠杆组件转动一定角度，松开飞轮。

进一步地，如图1所示，铰端单元设于铰链座1的一端，包括上下圆贴板27、铰端螺钉28及铰端小销29。其中，铰端螺钉28和铰端小销29贯穿上下圆贴板27，把杠杆上板3、杠杆下板25连接起来。该铰端单元作为长杠杆组件的支点，便于长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度。此外，铰销2从下腔过盈装入铰链座1销孔，间隙配合贯穿上述铰端单元主孔。铰销2上端装铰销固定端盖30，铰销固定螺钉26压紧。铰销2上端面与铰端单元上端面的轴向间隙为1.0～1.5mm，铰销2上端装铜套34，以保证定轴转动的径向精度，长杠杆组件可绕铰销2定轴转动的。

如图1所示，滑支座23上端，中间设计有气缸22，外侧设计有定块11，两者之间就是长杠杆组件的滑端区域。气缸22是双柱塞缸，其下母线端有进气接头24，通过键块31定位、气缸安装螺钉21紧固于滑支座23上端。气缸22两端对称装有气缸柱塞20，气缸柱塞20外端设计有受撞螺钉19，气缸22出力时，受撞螺钉19撞击长杠杆组件的滑端单元，使其绕铰销2在滑支座23上端面滑动。

如图1所示，长杠杆滑端单元包括滑端定位销16、滑端中间块17、滑端联接螺钉18，三者将杠杆上板3、和杠杆下板25连接起来。滑端中间块17上与气缸主孔准同轴线位置，设计有水平深孔，孔内装有28片书名号方式对叠安装的碟簧15，碟簧15的内孔和定块11之间准同轴装有推蝶芯轴14，推蝶芯轴14以定块11的孔为推蝶导向，以定块11上的调节螺钉12施加推蝶力并调整碟簧15的出力。碟簧15的出力被杠杆放大传递到制动区域，成为制动力，碟簧15也是以定块11为支点，推动长杠杆组件向气缸22方向滑动从而带动制动区域绕铰销2微转，制动飞轮。

此外，由于长杠杆的滑端区域是对称于气缸22两端设计，所以制动力对称地以圆弧面方式加载在飞轮圆弧面上，形成抱刹。制动的动力臂是受撞螺钉19轴线与其端面交点，到铰销2轴线的距离；制动的阻力臂是自贴合座铰销8到铰销2轴线的距离，可以根据杠杆原理计算制动力。

如图1所示，上述制动单元包括长杠杆中部的刹车片6、自贴合刹车座7、锥沉头螺钉32以及自贴合座铰销8。其中，刹车片6为圆弧状结构，其通过锥沉头螺钉32贴合飞轮5的外圆周固定连接，并与自贴合刹车座7配合，同时，自贴合刹车座7通过自贴合座铰销8与长杠杆组件固定连接。长杠杆组件动作，迫使自贴合刹车座7与刹车片6紧密贴合，实现对飞轮的制动。

如图3所示为发明实施例一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构的抱刹原理图。本发明实施例的飞轮气控碟簧制动装置，当电机停止转动时，瞬间将飞轮制动。其制动力来自于碟簧的形变力，气路仅用于制动状态的切换；在没有收到切换电信号或气信号之前，飞轮永远保持制动状态。制动状态的靠碟簧形变力维持，与电信号、气信号的无关，安全可靠。因此，抱刹动作的工况，取决于PLC对工况的控制，以及意外冲顶的发生。单作用气缸的动作，受控于两个换向阀：一个二位三通常闭型电磁换向阀，一个二位三通常闭型机械换向阀，两者均连接气路，可单独控制气缸，互不影响。

如图3所示，压缩空气经过闸阀101和气动三联件102，同时进入常闭型二位三通电磁换向阀103和常开型二位三通机械切换阀104，两阀是并联连接。

滑块在上下运动时，PLC发出电信号指令，常闭型二位三通电磁换向阀103的电磁铁得电导通，自制单作用双柱塞气缸106内腔会进气，并瞬间伸出柱塞，克服碟簧抗力推开抱刹。滑块静止时，当PLC109发出不得电信号，常闭型二位三通电磁换向阀103会切断进气，自制单作用双柱塞气缸106在碟簧形变力的作用瞬间排气并复位，恢复抱刹状态。机床意外停电时，常闭型二位三通电磁换向阀103由于它是常闭型的，进气被切断处排气状态，也会迅速恢复抱刹状态。

上述状态进行的同时，在常开型二位三通机械切换阀104的入口，气路进入后在单向阀进口截止。常开型二位三通机械切换阀104的状态切换，必须依靠柔性撞杆107的撞击才能实现。

滑块上端有一个装有弹簧的柔性碰杆107，滑块上行超过上死点到一定位置(冲顶，行程超上死点较多)时，柔性碰杆107会碰撞到常开型二位三通机械切换阀104的手柄，使其迅速切换状态，即进气口截止，排气口打开以便气缸余气迅速经过单向阀排出。

另外，本发明设计的电气控制系统，PLC109控制线经过SQ常闭型行程开关108控制，再进入常闭型二位三通电磁换向阀103的电磁铁；结构设计使柔性碰杆107在冲顶发生时，能碰撞常闭型行程开关108使其断开；常闭型二位三通电磁换向阀103也迅速切换工位，并关闭进气，打开排气。与此同时，碟簧迅速形变恢复抱刹。这就是意外冲顶时的紧急安全抱刹双重保险，避免损坏价值不菲的主螺杆、主螺母。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，包括对称设于机身上横梁(4)两侧的铰链座(1)和滑支座(23)，所述铰链座(1)和滑支座(23)的上端面完全共面，其特征在于，该抱刹机构还包括长杠杆组件、长杠杆滑端单元及制动单元；

所述长杠杆组件为半圆形结构，对称设于所述铰链座(1)和滑支座(23)之间，其一端通过铰端单元与铰链座(1)固定连接，并通过所述铰端单元实现与铰链座(1)的固定连接，并以该铰端单元作为其转动的支点，另一端与所述滑支座(23)固定连接；

所述长杠杆滑端单元设于该滑支座(23)上，所述长杠杆组件在控制单元的控制作用下可沿着该长杠杆滑端单元运动，使得长杠杆组件绕着铰端单元转动一定角度，从而松开飞轮；

所述制动单元对称设于飞轮两侧，并可与所述长杠杆组件配合作用，从而牢牢抱紧飞轮，实现对飞轮的刹车。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述长杠杆组件包括杠杆上板(3)、杠杆下板(25)和连接座(4)，所述杠杆上板(3)和杠杆下板(25)均为半圆形结构，且相互配合共同构成长杠杆组件的主主体结构，其通过所述连接座(4)实现固定连接；且，

所述杠杆下板(25)下端面与滑支座(23)、铰链座(1)贴合的部分表面设有若干浅孔，以便存放黄油对其进行润滑。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述铰端单元设于所述铰链座(1)的一端，包括上下圆贴板(27)、铰端螺钉(28)及铰端小销(29)，所述铰端螺钉(28)和铰端小销(29)贯穿所述上下圆贴板(27)，把所述杠杆上板(3)、杠杆下板(25)连接起来。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述铰端单元包括铰销(2)，该铰销(2)从下腔过盈插入所述铰链座(1)的销孔，间隙配合贯穿于所述铰端单元的主孔内，所述铰销(2)上端设有铰销固定端盖(30)，并通过铰销固定螺钉(26)压紧。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述铰销(2)上端面与铰端单元上端面的轴向间隙为1.0～1.5mm，且该铰销(2)上端设有铜套(33)，以保证定轴转动的径向精度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述滑支座(23)上端中间设有气缸(22)，外侧设有定块(11)，二者之间构成所述长杠杆组件的滑端区域；

所述气缸(22)为双柱塞缸，其下母线端设有进气接头(24)，该进气接头(24)通过键块(31)定位、气缸安装螺钉(21)紧固于所述滑支座(23)上端；

所述气缸(22)两端对称装有气缸柱塞(20)，该气缸柱塞(20)外端设有受撞螺钉(19)，所述气缸(22)出力时，所述受撞螺钉(19)撞击长杠杆组件的滑端单元，使其绕所述铰销(2)沿着所述滑支座(23)上端面滑动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述长杠杆滑端单元包括滑端定位销(16)、滑端中间块(17)和滑端联接螺钉(18)，三者将所述杠杆上板(3)和杠杆下板(25)固定连接；

所述滑端中间块(17)上与气缸主孔准同轴线位置设有水平深孔，该水平深孔内设有多片对叠的碟簧(15)；

所述碟簧(15)的内孔和所述定块(11)之间准同轴装有推蝶芯轴(14)，该推蝶芯轴(14)以所述定块(11)的孔为推蝶导向，以该定块(11)上的调节螺钉(12)施加推蝶力并调整碟簧(15)的出力。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述制动单元包括刹车片(6)、自贴合刹车座(7)、锥沉头螺钉(32)以及自贴合座铰销(8)；

所述刹车片(6)为圆弧状结构，其通过所述锥沉头螺钉(32)贴合飞轮(5)的外圆周，并与所述自贴合刹车座(7)配合，且，

所述自贴合刹车座(7)通过自贴合座铰销(8)与长杠杆组件固定连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述制动单元包括闸阀(101)、气动三联件(102)、常闭型二位三通电磁换向阀(103)、常开型二位三通机械切换阀(104)、单向阀(105)及自制单作用双柱塞气缸(106)；

所述气动三联件(102)的输入端与闸阀(101)连接，其输出端分为两条支路，其中一条支路通过所述常闭型二位三通电磁换向阀(103)与自制单作用双柱塞气缸(106)连接，另一条支路依次通过常开型二位三通机械切换阀(104)、单向阀(105)与自制单作用双柱塞气缸(106)连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种螺旋压力机类飞轮的气控碟簧抱刹机构，其特征在于，所述制动单元包括柔性撞杆(107)、常闭型行程开关(108)及PLC(109)；

所述常闭型行程开关(108)的输入端与所述常闭型二位三通电磁换向阀(103)输出端连接，其输出端与所述PLC(109)连接；

所述柔性撞杆(107)一端与所述常开型二位三通机械切换阀(104)，另一端与所述常闭型行程开关(108)连接。