CN110645291B - 摩擦片组件、制动器和电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦片组件、制动器和电机。摩擦片组件包括第一弹性件以及同轴设置的第一摩擦片和第二摩擦片，第一弹性件位于第一摩擦片与第二摩擦片之间，第一弹性件的恢复力迫使第一摩擦片与第二摩擦片相互远离。该摩擦片组件具有较大自由度，可提升运转平衡性，具有该摩擦片组件的制动器能够快速响应，同时提升运转平衡性，避免异常磨损。

Description

摩擦片组件、制动器和电机

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，具体地说，是涉及一种摩擦片组件、制动器和电机。

背景技术

制动器是一个重要的基础件,它集机械、电气、电子技术于一体，其主要用于电机等旋转机构的精确控制与制动。制动器安装在伺服电机中，伺服电机工作时，若制动器的响应时间长，且制动器的响应时间大于电机的响应时间，那么电机启动，制动器未启动，会造成制动器异常磨损，制动器失效，产生安全隐患。同时由于摩擦片为非刚性材料，在制动过程中，摩擦片会旋转几圈，摩擦做功至制动完成，在此过程由于摩擦片会偏转角度，造成电机转轴位置发生改变，影响设备精度，对设备及操作人员造成严重安全隐患。

参见图1和图2,现有的制动器包括定子11、摩擦片12、挡板13、方轮14、衔铁15和弹簧16,弹簧16一端抵接在定子11上，另一端抵接在衔铁15上,摩擦片12安装在衔铁15与挡板13之间,衔铁15与定子11之间留有间隙，方轮14与摩擦片12在周向上相对固定。

定子11上的线圈111通电，定子11产生电磁力，吸引衔铁15靠近定子11直到衔铁15与定子11之间的间隙为零，弹簧16受力处于压缩状态。电机转轴带动方轮14与摩擦片12转动。

定子11上的线圈111断电，定子11失去电磁力，弹簧16的弹性恢复力推动衔铁15远离定子11，并将衔铁15和摩擦片12压向挡板13。其中摩擦片12被夹持在衔铁15与挡板13之间制动，摩擦片12与衔铁15、挡板13之间产生的摩擦力，也叫制动力，方轮14受到制动力的作用停止转动，同时带动电机转轴停止转动。此时弹簧16力越大，所产生的制动扭矩越大。但是，电磁力吸引衔铁15时需要克服弹簧16力，在定子11产生的电磁力不够大时，过大的弹簧16力会导致制动器整体响应时间长。同时摩擦片12可能会由于尺寸问题在运转过程中偏摆，偏摆过程中无可避免与衔铁15、挡板13进行摩擦，除有噪声外，还会产生异常磨损，当摩擦片12磨损到一定程度，制动器制动性能失效。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种具有较大自由度，可提升运转平衡性的摩擦片组件。

本发明的第二目的是提供一种能够快速响应，同时提升运转平衡性，避免异常磨损的制动器。

本发明的第三目的是提供一种具有上述制动器的电机。

为实现上述第一目的，本发明提供的摩擦片组件包括第一弹性件以及同轴设置的第一摩擦片和第二摩擦片，第一弹性件位于第一摩擦片与第二摩擦片之间，第一弹性件的恢复力迫使第一摩擦片与第二摩擦片相互远离。

由上述方案可见，由于在第一摩擦片和第二摩擦片之间设置了第一弹性件，因此可以增加摩擦片组件的柔性，使摩擦片组件能够进行自我调节，从而降低摩擦片组件在工作过程中发生偏转产生异常磨损，提高制动器的可靠性。

一个优选的方案是，摩擦片组件还包括第一加强衬板和第二加强衬板，第一加强衬板和第二加强衬板均位于第一摩擦片与第二摩擦片之间。第一加强衬板与第一摩擦片固定连接，第二加强衬板与第二摩擦片固定连接。

由此可见，加强衬板能够提高摩擦片组件的结构强度。

再进一步的方案是，第一加强衬板与第二加强衬板之间开设有第一定位槽，第一弹性件安装在第一定位槽中。

由此可见，第一定位槽的设置可以实现对第一弹性件的准确定位，防止第一弹性件窜动。

进一步的方案是，第一加强衬板与第一摩擦片通过粘接工艺或热塑工艺固定连接。

一个优选的方案是，第一加强衬板由不锈钢材料制成。

一个优选的方案是，第一摩擦片、第一加强衬板、第一弹性件、第二加强衬板和第二摩擦片均呈圆环状且同轴设置。

进一步的方案是，摩擦片组件还包括轴向限位件，第一摩擦片、第一弹性件和第二摩擦片通过轴向限位件连接，轴向限位件限制第一摩擦片相对于第二摩擦片在第一摩擦片的轴向上的位移。一个优选的方案是，轴向限位件包括螺栓和螺母，螺栓包括头部和杆部，杆部沿着第一摩擦片的轴向上延伸，头部位于杆部的第一端，螺母安装在杆部的第二端。杆部依次穿过第一摩擦片、第一加强衬板、第一弹性件、第二加强衬板和第二摩擦片，第一摩擦片相对于第二摩擦片能够沿着螺栓的杆部移动，第一摩擦片和第二摩擦片被限制在头部和螺母之间。

进一步的方案是，第一摩擦片包括背向第二摩擦片设置的第一摩擦面，第二摩擦片包括背向第一摩擦片设置的第二摩擦面，轴向限位件的两个端部均位于第一摩擦面与第二摩擦面之间。

由此可见，轴向限位件的两端部均未从第一摩擦面和第二摩擦面向外凸出，从而避免磨损轴向限位件。

一个优选的方案是，第一弹性件为板弹簧、弹簧垫圈或波形垫圈。

为实现上述第二目的，本发明提供的制动器包括上述的摩擦片组件。

由上述方案可见，定子上的线圈通电后，定子产生电磁力，吸引衔铁靠近定子，在第一弹性件的恢复力的作用下，第一弹性件的恢复力迫使第一摩擦片与第二摩擦片相互远离，第一摩擦片向衔铁施加作用力，可以提高衔铁向定子移动的速度，因此可以采用较小的弹簧力的弹簧。同时采用较小的弹簧力的弹簧后，由于电磁力与弹簧力的比值发生变化，电磁力远远大于弹簧力，衔铁可以被快速吸引，此时制动器的响应时间极大提升。因此，可以降低现有制动器中定子的电磁力，由于电磁力极大的降低，可对定子上的线圈进行优化，从而降低制动器的整体功率，同时降低制动器的整体尺寸，极大地优化了制动器的性能。

一个优选的方案是，制动器还包括方轮和第二弹性件，摩擦片组件沿轴向贯穿地设置有安装孔，方轮安装在安装孔中，方轮的外周壁上设置有限位部，安装孔的周壁上开设有第二定位槽，第二弹性件位于第二定位槽中，第二弹性件的第一端连接在限位部上，第二弹性件的第二端连接在第二定位槽的内壁上。

由此可见，第二弹性件能够增加摩擦片组件与方轮组件之间的柔性。降低电机运转产生的噪声，避免异常磨损。

摩擦片组件在同方轮旋转过程中，受力平衡，作为第二弹性件的反冲弹簧既不压缩也不拉伸。当制动器制动时，因电机带有负载惯量，不可能一瞬间停下，需要摩擦片组件持续摩擦做功，慢慢停下，此过程中，衔铁挤压摩擦片组件，并朝向一个方向继续进行旋转摩擦做功，同时反冲弹簧受到做功时产生的压力，产生与摩擦力方向相同的反冲弹力，反冲弹力和摩擦力同时施加在摩擦片组件上，从而提高了同一时段内制动器做功效率，降低了实际制动时间，提高了设备精度和可靠性。

进一步的方案是，限位部上设置有第一定位柱，第二定位槽的内壁上设置有第二定位柱，第二弹性件的两端分别套设在第一定位柱和第二定位柱上。

为实现上述第三目的，本发明提供一种电机，包括上述的制动器。

附图说明

图1是现有制动器的立体图。

图2是现有制动器的剖视图。

图3是本发明制动器实施例的剖视图。

图4是本发明制动器实施例中摩擦片组件的剖视图。

图5是图4中A处的局部放大图。

图6是本发明制动器实施例中第一弹性件的结构图。

图7是本发明制动器实施例的主视图。

图8是本发明制动器实施例中加强衬板的结构图。

图9是本发明制动器实施例中方轮的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本实施例的电机包括制动器和电机转轴。

参见图3，制动器包括定子2、摩擦片组件3、衔铁4、方轮5、挡板6、第二弹性件7(图6示)和弹簧8。挡板6的一侧设置有连接柱61，连接柱61的一端与挡板6固定连接，连接柱61的另一端与定子2固定连接，衔铁4套设在连接柱61上，且衔铁4可沿着连接柱61的延伸方向滑动，摩擦片组件3安装在衔铁4与挡板6之间。定子2上设有轴孔23，方轮5上设置有固定孔53，固定孔53与轴孔23共轴设置，电机转轴依次穿过轴孔23和固定孔53，并且电机转轴与固定孔53固定连接。

在定子2的轴向端开设有多个弹簧安装槽21，多个弹簧安装槽21沿着定子2的周向布置，弹簧8安装在弹簧安装槽21内，且弹簧8的两端分别抵接衔铁4与弹簧安装槽21，弹簧8的恢复力能够迫使衔铁4沿着定子2的轴向远离定子2，并使衔铁4与定子2之间形成间隙，优选地，该间隙的宽度在0.05厘米至0.15厘米范围内。

参见图4至图6，摩擦片组件3包括轴向限位件36以及沿轴向依次设置的第一摩擦片32、第一加强衬板33、第一弹性件31、第二加强衬板34和第二摩擦片35。第一摩擦片32靠近衔铁4设置，第二摩擦片35靠近挡板6设置，第一弹性件31、第一摩擦片32、第一加强衬板33、第二加强衬板34和第二摩擦片35的形状均呈圆环状且同轴设置。第一加强衬板33与第一摩擦片32通过粘接工艺或热塑工艺固定连接，第二加强衬板34与第二摩擦片35也通过粘接工艺或热塑工艺固定连接。第一弹性件31可以为板弹簧、弹簧垫圈或波形垫圈等具有弹性作用的零部件。

第一加强衬板33和第二加强衬板34均由不锈钢等金属材料制成，第一加强衬板33上与第二加强衬板34相对设置的表面上设有第一凹槽331，第二加强衬板34上与第一加强衬板33相对设置的表面上设有第二凹槽341，第一凹槽331与第二凹槽341相对设置，且第一凹槽331与第二凹槽341共同形成第一定位槽330，第一弹性件31安装在第一定位槽330中，第一弹性件31的恢复力迫使第一摩擦片32与第二摩擦片35相互远离。

轴向限位件36用于限制第一摩擦片32相对于第二摩擦片35在摩擦片组件3的轴向上的位移。轴向限位件36包括螺栓361和螺母362，螺栓361包括头部363和杆部364，杆部364沿着摩擦片组件3的轴向上延伸，头部363位于杆部364的第一端，螺母362安装在杆部364的第二端。轴向限位件36的数量为四个，四个轴向限位件36沿着第一摩擦片32的周向均匀布置。

第二摩擦片35上开设有四个第一通孔351，第二加强衬板34上开设有四个第二通孔342，第一弹性件31上开设有与杆部364配合的四个第三通孔311，第一加强衬板33上开设有四个第四通孔332，第一摩擦片32上也开设有四个第五通孔321。第一通孔351、第二通孔342、第三通孔311、第四通孔332、第五通孔321同轴设置。一个杆部364依次穿过一个第一通孔351、一个第二通孔342、一个第三通孔311、一个第四通孔332、一个第五通孔321后与螺母362固定连接。第一摩擦片32相对于第二摩擦片35能够沿着螺栓361的杆部364移动，第一摩擦片32、第一加强衬板33、第一弹性件31、第二加强衬板34和第二摩擦片35被限制在头部363和螺母362之间。

第一摩擦片32包括背向第二摩擦片33设置的第一摩擦面322，第二摩擦片35包括背向第一摩擦片32设置的第二摩擦面352，螺栓361的长度小于第一摩擦面322与第二摩擦面352之间的距离，且轴向限位件36的两端部均位于第一摩擦面322与第二摩擦面352之间。

参见图3、图7至图9，摩擦片组件3沿轴向贯穿地设置有安装孔30，安装孔30的横截面和方轮5的横截面均大致呈正方形，方轮5安装在安装孔30中，方轮5的外周壁与第一加强衬板33、第二加强衬板34邻接。方轮5与安装孔30的内周壁之间具有微小的活动间隙，以使得方轮5相对于摩擦组件3能够产生细微的转动，从而增加摩擦片组件与方轮组件之间的柔性，降低运转噪声及异常磨损。

方轮5的外周壁上设置有四个限位部51，四个限位部51分别沿着方轮5的外周壁均匀布置，四个限位部51分别设置在方轮5的四个侧壁53、54、55、56上，安装孔30包括沿着第一摩擦片32的轴向贯穿第二加强衬板34的通孔300，通孔300的周壁上开设有四个第二定位槽301，第二定位槽301包括相对设置的第一侧壁303和第二侧壁304，一个限位部51伸入一个第二定位槽301中，且限位部51靠近第二定位槽301的第一侧壁303设置，限位部51上设置有第一定位柱52，第二定位槽301的第二侧壁304上设置有第二定位柱302，第二弹性件7位于第二定位槽301中。第一加强衬板33的结构与第二加强衬板34的结构相同，第二弹性件7的一端套设在方轮5的第一定位柱52上，弹性件7的另一端套设在第一加强衬板33的第二定位柱上和第二加强衬板34的第二定位柱上。

定子2上的线圈22断电，定子2失去电磁力，弹簧8的弹性恢复力推动衔铁4远离定子2，并将衔铁4和摩擦片组件3压向挡板6。此时，第一摩擦片32朝向第二摩擦片35移动，第二摩擦片35与挡板6抵接，第一弹性件31受力压缩，同时，第一弹性件31对第一摩擦片32和第二摩擦片35均具有反作用力，反作用力一方面使得第一摩擦片32与衔铁4产生摩擦力，另一方面使得第二摩擦片35与挡板6产生摩擦，这样，与现有技术的摩擦片相比，本发明具有第一弹性件31的摩擦组件能够产生更大的摩擦力，也即能够产生更大的制动扭矩，因此，可以采用具有较小的弹簧力的弹簧8。

定子2上的线圈22通电后，定子2产生电磁力，吸引衔铁4靠近定子2，在第一弹性件31的恢复力的作用下，第一弹性件31的恢复力迫使第一摩擦片32与第二摩擦片35相互远离，第一摩擦片32向衔铁4施加作用力，可以提高衔铁4向定子2移动的速度。同时采用较小的弹簧力的弹簧8后，由于电磁力与弹簧力的比值发生变化，电磁力远远大于弹簧力，衔铁4可以被快速吸引，此时制动器的响应时间极大提升。因此，可以降低现有制动器中定子2的电磁力，由于电磁力极大的降低，可对定子2上的线圈22进行优化，从而降低制动器的整体功率，同时降低制动器的整体尺寸，极大地优化了制动器的性能。

此外，第一摩擦片也可以包括加强板和包覆在加强板外的摩擦部，加强板完全被包裹在摩擦部内，加强板由不锈钢等金属材料制成，第二摩擦片与第一摩擦片结构一致，这样，无需设置第一加强衬板和第二加强衬板，也能提高第一摩擦片和第二摩擦片的强度。轴向限位件也可以包括螺柱和可拆卸地安装在螺柱两端的两个螺母。第二弹性件的数量、轴向限位件的数量等也可以根据实际需要进行改变。上述改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.制动器，其特征在于，包括方轮和摩擦片组件，所述摩擦片组件包括第一弹性件以及同轴设置的第一摩擦片和第二摩擦片；

所述第一弹性件位于所述第一摩擦片与所述第二摩擦片之间，所述第一弹性件的恢复力迫使所述第一摩擦片与所述第二摩擦片相互远离；

所述制动器还包括第二弹性件，所述摩擦片组件沿轴向贯穿地设置有安装孔，所述方轮安装在所述安装孔中，所述方轮的外周壁上设置有限位部，所述安装孔的周壁上开设有第二定位槽，所述第二弹性件位于所述第二定位槽中，所述第二弹性件的第一端连接在所述限位部上，所述第二弹性件的第二端连接在所述第二定位槽的内壁上。

2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于：

所述摩擦片组件还包括第一加强衬板和第二加强衬板，所述第一加强衬板和所述第二加强衬板均位于所述第一摩擦片与所述第二摩擦片之间；

所述第一加强衬板与所述第一摩擦片固定连接，所述第二加强衬板与所述第二摩擦片固定连接。

3.根据权利要求2所述的制动器，其特征在于：

所述第一加强衬板与所述第二加强衬板之间开设有第一定位槽，所述第一弹性件安装在所述第一定位槽中。

4.根据权利要求2所述的制动器，其特征在于：

所述第一加强衬板与所述第一摩擦片通过粘接工艺或热塑工艺固定连接。

5.根据权利要求2至4任一项所述的制动器，其特征在于：

所述第一加强衬板由不锈钢材料制成。

6.根据权利要求2至4任一项所述的制动器，其特征在于：

所述第一摩擦片、所述第一加强衬板、所述第一弹性件、所述第二加强衬板和所述第二摩擦片均呈圆环状且同轴设置。

7.根据权利要求6所述的制动器，其特征在于：

所述摩擦片组件还包括轴向限位件，所述第一摩擦片、所述第一弹性件和所述第二摩擦片通过所述轴向限位件连接，所述轴向限位件限制所述第一摩擦片相对于所述第二摩擦片在所述第一摩擦片的轴向上的位移。

8.根据权利要求7所述的制动器，其特征在于：

所述轴向限位件包括螺栓和螺母，所述螺栓包括头部和杆部，所述杆部沿着所述第一摩擦片的轴向延伸，所述头部位于所述杆部的第一端，所述螺母安装在所述杆部的第二端；

所述杆部依次穿过所述第一摩擦片、所述第一加强衬板、所述第一弹性件、所述第二加强衬板和所述第二摩擦片，所述第一摩擦片相对于所述第二摩擦片能够沿着所述螺栓的杆部移动，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片被限制在所述头部和所述螺母之间。

9.根据权利要求7所述的制动器，其特征在于：

所述第一摩擦片包括背向所述第二摩擦片设置的第一摩擦面，所述第二摩擦片包括背向所述第一摩擦片设置的第二摩擦面，所述轴向限位件的两个端部均位于所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间。

10.根据权利要求1至4任一项所述的制动器，其特征在于：

所述第一弹性件为板弹簧、弹簧垫圈或波形垫圈。

11.根据权利要求1至4任一项所述的制动器，其特征在于：

所述限位部上设置有第一定位柱，所述第二定位槽的内壁上设置有第二定位柱，所述第二弹性件的两端分别套设在所述第一定位柱和所述第二定位柱上。

12.电机，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的制动器。

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