内置式气动刹车回转工作台及其制动控制方法与流程

本发明涉及一种内置式气动刹车回转工作台及其制动控制方法，属于机床附件领域。

背景技术：

回转工作台是立式车床、铣床、加工中心、数控插齿机等多种机床的核心部件，回

转工作台的运动精度、承载能力、应对冲击力的能力等要素关系到整台机床的生产加工能力和效率，现有的回转工作台为提高精度一般采用力矩电机驱动机构配合减速装置的方式来驱动回转工作台旋转，而采用力矩电机直接驱动的转台，当接到停止指令时，由动态制动电路来制动电机，其自锁力较小，尤其是急停时会发生很小角度的过转，因而在回转工作台中需要有一套制动机构来夹紧转台以保证精确的定位要求。另外在重力切屑下，也需要制动转台轴来保证其工件的加工精度。

具有制动机构的回转工作台的相关专利：

cn205559648u，公开了一种摩擦式液压制动器，包括：与主轴通过花键连接的台阶状的固定套；设置在固定套的两端之间的端面处的蝶簧；缸筒滑动而活塞固定设置在固定套的低阶导向端上的油缸，其中，缸筒的外端延伸出活塞的外端，且缸筒的外端上设置有摩擦片；滑动的设置在缸筒外端的主轴上并与其同步转动的摩擦盖，一螺母设置在主轴的螺纹部上并拧紧在摩擦盖的外端，以使蝶簧和摩擦盖作用在缸筒上的压紧力将摩擦盖压紧在摩擦片上，而当油缸进油时，缸筒克服蝶簧的压紧力将摩擦片和摩擦盖分离。

cn105583640a，公开了一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，包括底座，回转支撑，主轴调心系统，工作台，直齿传动及消隙装置，伺服电机，制动装置，所述支撑机构采用回转工作台承载，所述回转工作台精度控制由回转工作台与主轴调心系统联合控制，所述驱动装置采用直齿消隙机构，所述制动系统采用液压制动圈制动。

cn104723122a，公开了一种组合机床回转工作台的制动装置，包括旋转轴、固定支座、制动法兰以及由油缸座、油缸活塞和压盖构成的液压油缸，制动法兰的法兰端夹于油缸活塞和油缸座的端面之间，且制动法兰法兰端的两侧均留有微小间隙，液压油缸的油腔外接液压油泵。

以上现有技术中，制动机构通过液压或弹力压紧转动轴，以产生制动力矩，实现制动功能，而其制动机构的制动可靠性和稳定性还有待提高，与旋转部件组装的结构合理性还有待改善。

技术实现要素：

本发明提供的内置式气动刹车回转工作台及其制动控制方法，气动刹车组件设置于回转工作台内部，与旋转部件有效组合，制动可靠性高，稳定性强。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

内置式气动刹车回转工作台，包括壳体、可转动的装在壳体内的旋转部件、同轴固定在旋转部件内的动力连接轴和套设于动力连接轴外周且固定在壳体右侧的气动刹车组件，其特征在于所述的气动刹车组件包括设置在旋转部件和动力连接轴之间的刹车摩擦环和固定在刹车摩擦环右侧的气动组件，所述的气动组件与壳体固定且与动力连接轴不接触，气动组件与外部控制气源连通获取气动动力，推动刹车摩擦环沿轴向向左移动在动力连接轴和旋转部件间摩擦制动，或带动刹车摩擦环沿轴向向右回移松开对动力连接轴和旋转部件的摩擦制动。

优选的，所述的刹车摩擦环内壁与动力连接轴为锥面接触，外壁与旋转部件为筒面接触，刹车摩擦环沿轴向向左移动夹紧在旋转部件和动力连接轴之间。

优选的，所述的刹车摩擦环由置于动边连接轴和旋转部件之间的刹车部和设置于刹车部右侧的连接部一体成型组成，刹车部与动力连接轴锥面接触，与旋转部件筒面接触，连接部与气动组件固定连接且与动力连接轴不接触，动力连接轴上具有限位台阶，所述的限位台阶设置与连接部的左侧，且与连接部沿轴向隔开分布，刹车摩擦环向左移动至最大位移时，连接部与限位台阶抵靠。

优选的，所述的气动组件包括固定在刹车摩擦环右侧的活塞、套在活塞上的密封缸筒和与密封缸筒固定的密封缸盖，密封缸盖与壳体右侧固定，所述的活塞套在动力连接轴上且与动力连接轴不接触，所述的密封缸筒且与活塞间形成左侧密封腔室，密封缸盖位于活塞的右侧且在活塞、密封缸筒和密封缸盖间形成右侧密封腔室，所述的左侧密封腔室通过开设在密封缸筒和密封缸盖上的卸荷气路与外部控制气源连通，右侧密封腔室通过开设在密封缸盖上的制动气路与外部控制气源连通。

优选的，所述的活塞右端具有限位突起，所述的限位突起与密封缸盖间具有小间隙，刹车摩擦环向右回移松开对动力连接轴和旋转部件的摩擦制动时，限位突起向右回移与密封缸盖接触。

优选的，所述的活塞的左端与刹车摩擦环固定，右端密封搁置在密封缸盖上，使活塞的内壁不与动力连接轴接触，在活塞的右侧面与密封缸盖之间形成右侧密封腔室，所述的活塞的外壁与密封缸筒接触，活塞左侧面与密封缸筒之间形成左侧密封腔室a。

优选的，所述的密封缸筒左侧装有沿轴向的防转销，刹车摩擦环上具有与防转销相对应的防转卡槽，所述的防转销伸入防转卡槽中防止刹车摩擦环周向转动。

优选的，所述的密封缸盖装有两个导气接头，两个所述的导气接头分别与外部控制气源的输气管对接，一个导气接头与制动气路密封连通，另一个导气接头与卸荷气路密封连通。

优选的，所述的导气接头与密封缸盖上的螺纹孔螺纹配合装在密封缸盖上。

以上所述的内置式气动刹车回转工作台的制动控制方法：

制动时，外部控制气源向气动组件输入气体，气动组件获取气动动力，推动刹车摩擦环沿轴向向左移动，在动力连接轴和旋转部件间摩擦制动，使旋转部件停止转动；

卸荷时，外部控制气源向气动组件输入气体，气动组件获取气动动力，带动刹车摩擦环沿轴向向右回移，松开对动力连接轴和旋转部件的摩擦制动，解除对旋转部件的制动。

本发明的内置式气动刹车回转工作台的工作原理是：

旋转时，旋转部件在壳体内旋转，带动动力连接轴旋转，壳体和气动刹车组件静止不旋转；制动时，外部控制气源向气动组件输入气体，通过气动组件获取的气动动力，推动刹车摩擦环沿轴向向左移动，在动力连接轴和旋转部件间摩擦制动，刹车摩擦环与动力连接轴及旋转部件的摩擦力增大，直至动力连接轴和旋转部件停止转动；卸荷时，外部控制气源向气动件输入气体，通过气动组件获取的气动动力，带动刹车摩擦环沿轴向向右回移，松开对动连接轴和旋转部件的摩擦制动，刹车摩擦环与动力连接轴及旋转部件的摩擦力减小，松开对动边连接轴和旋转部件的制动，从而解除对旋转部件的制动。

本发明的优点在于：

1.气动刹车组件设置于回转工作部内部，并与壳体固定，保证气动刹车组件不随旋转部件的转动而转动，且与旋转部件固定的动力连接轴与气动刹车组件间形成可摩擦刹车制动的位置关系，旋转部件与气动刹车组件有效组合，即实现对旋转部件的制动，又保证旋转部件的转动对气动刹车组件不形成干涉。

2.气动刹车组件中的气动组件获取外部控制气源的气动动力，推动刹车摩擦环沿轴向向左移动，通过气动动力推动活塞轴向移动，使刹车摩擦环在动力连接轴和旋转部件间摩擦制动，气动动力推动刹车摩擦环与动力连接轴间形成锥形摩擦，制动可靠性高且稳定性强。

3.刹车摩擦环沿轴向向左移动夹紧在旋转部件和动力连接轴之间，将刹车摩擦环的轴向制动力矩转换为刹车摩擦环压在动力连接轴上的径向制动力矩，刹车摩擦环轴向移动产生的轴向制动力通过刹车摩擦环传递到旋转部件的精密轴承的力很小，不会给精密轴承的回转增加额外的载荷。

4.刹车摩擦环夹紧在动力连接轴和旋转部件之间，使刹车摩擦环紧压在动力连接轴上，在动力连接轴的周向可产生均匀的径向制动力矩，保证制动时，回转工作台的精度和稳定性不受影响。

附图说明

图1为具体实施方式中的内置式气动刹车回转工作台的剖视图。

图2为具体实施方式中的内置式气动刹车回转工作台沿制动气路所在位置的局部剖视图。

图3为具体实施方式中的内置式气动刹车回转工作台沿卸荷气路所在位置的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本发明的实施例做详细说明。

内置式气动刹车回转工作台，包括壳体1、可转动的装在壳体1内的旋转部件2、同轴固定在旋转部件2内的动力连接轴31和套设于动力连接轴31外周且固定在壳体1右侧的气动刹车组件32，其特征在于所述的气动刹车组件32包括设置在旋转部件2和动力连接轴31之间的刹车摩擦环32.1和固定在刹车摩擦环32.1右侧的气动组件32.2，所述的气动组件32.2与壳体1固定且与动力连接轴31不接触，气动组件32.2与外部控制气源连通获取气动动力，推动刹车摩擦环32.1沿轴向向左移动在动力连接轴31和旋转部件2间摩擦制动，或带动刹车摩擦环32.1沿轴向向右回移松开对动力连接轴31和旋转部件的摩擦制动。所述的刹车摩擦环32.1内壁与动力连接轴31为锥面接触，外壁与旋转部件2为筒面接触，刹车摩擦环32.1沿轴向向左移动夹紧在旋转部件2和动力连接轴31之间。

从附图中可以看出，旋转部件2装在壳体1中，气动刹车组件固定在壳体1右侧，旋转部件旋转时，壳体1和气动刹车组件静止不动，刹车摩擦环32.1置于在动力连接轴31和旋转部件2之间，当气动组件32.2从外部控制气源获得使刹车摩擦环32.1沿轴向左移的气动动力时，气动组件32.2推动刹车摩擦环32.1沿轴向向左移动在动力连接轴31和旋转部件2间摩擦制动，由于刹车摩擦环与动力连接轴为锥面接触，刹车摩擦环32.1向左移动，将逐渐被在旋转部件2和动力连接轴31夹紧，刹车摩擦环32.1与旋转部件2和动力连接轴31的摩擦力均逐渐增大，且刹车摩擦环32.1所受的夹紧力施加在动力连接轴31上，形成对动力连接轴31的径向制动力，使动力连接轴31和旋转部件2停止转动，实现旋转部件的制动。当气动组件32.2从外部控制气源获得使刹车摩擦环32.1沿轴向右移的气动动力时，气动组件32.2带动刹车摩擦环32.1沿轴向向右回移，刹车摩擦环32.1所受的夹持力逐渐减小，与旋转部件2和动力连接轴31的摩擦力均减小，松开对动力连接轴31和旋转部件2的摩擦制动，解除对旋转部件的制动。

其中，所述的刹车摩擦环32.1由置于动边连接轴31和旋转部件2之间的刹车部32.11和设置于刹车部32.11右侧的连接部32.12一体成型组成，刹车部32.11与动力连接轴31锥面接触，与旋转部件2筒面接触，连接部32.12与气动组件32.2固定连接且与动力连接轴31不接触，动力连接轴31上具有限位台阶31.1，所述的限位台阶31.1设置与连接部32.12的左侧，且与连接部32.12沿轴向隔开分布，刹车摩擦环32.1向左移动至最大位移时，连接部31.12与限位台阶31.11抵靠。如图2所示，刹车摩擦环32.1向左移动至最大位移时，通过限位台阶31.11与刹车摩擦环32.1的移动进行限位，避免在制动时，刹车摩擦环32.1的位移超限，对回转工作台内的其它零部件造成干涉，增加回转工作台内部部件的载荷。其中连接部32.12与动力连接轴31不接触，防止动力连接轴31旋转时带动刹车摩擦环32.1转动。

所述的气动组件32.2包括固定在刹车摩擦环32.1右侧的活塞32.21、套在活塞32.21上的密封缸筒32.22和与密封缸筒32.22固定的密封缸盖32.23，密封缸盖32.23与壳体1右侧固定，所述的活塞32.21套在动力连接轴31上且与动力连接轴31不接触，所述的密封缸筒32.22且与活塞32.21间形成左侧密封腔室a，密封缸盖32.23位于活塞32.21的右侧且在活塞32.21、密封缸筒32.22和密封缸盖32.23间形成右侧密封腔室b，所述的左侧密封腔室(a通过开设在密封缸筒32.22和密封缸盖32.23上的卸荷气路c与外部控制气源连通，右侧密封腔室b通过开设在密封缸盖32.23上的制动气路d与外部控制气源连通。

如图2所示，活塞32.21与密封缸筒32.22之间形成左侧密封腔室a，左侧密封腔室a与卸荷气路c连通，活塞32.21、密封缸筒32.22和密封缸盖32.23间形成右侧密封腔室b，右侧密封腔室b与制动气路d连通。当外部控制气源向制动气路d中输入气体时，推动活塞32.21向左移动，使刹车摩擦环32.1向左移动，对动力连接轴31和旋转部件2进行制动；当外部控制气源向卸荷气路c输入气体，左侧密封腔室a的气压大于右侧密封腔室b的气压时，活塞32.21开始向右回移，右侧密封腔室b沿制动气路d排出，带动刹车摩擦环32.1向右回移，松开对动力连接轴31和旋转部件2的制动。其中活塞32.21与动力连接轴31不接触，是为了防止动力连接轴31带动活塞32.21转动。

其中，所述的活塞32.21右端具有限位突起32.24，所述的限位突起32.24与密封缸盖32.23间具有小间隙，刹车摩擦环32.1向右回移松开对动力连接轴31和旋转部件的摩擦制动时，限位突起32.24向右回移与密封缸盖32.23接触。用限位突起32.24与活塞32.31的向右回移进行限位，避免活塞回移超限对其它部件形成干涉。

其中，所述的活塞32.21的左端与刹车摩擦环32.1固定，右端密封搁置在密封缸盖32.23上，使活塞32.21的内壁不与动力连接轴31接触，在活塞32.21的右侧面与密封缸盖32.23之间形成右侧密封腔室b，所述的活塞32.21的外壁与密封缸筒32.22接触，活塞32.21左侧面与密封缸筒32.22之间形成左侧密封腔室a。从图2和图3中可以看出，活塞32.21搁置在密封缸盖32.23上，活塞32.21移动时，活塞32.21的右端就在密封缸盖32.23上移动，活塞32.21的外壁在密封缸筒32.22的内壁上移动，对活塞32.21的轴向移动进行导向和定位，活塞32.21移动的方向精准度更高，从而提高刹车摩擦环32.1的移动方向精准度。

具体的，所述的密封缸筒32.22左侧装有沿轴向的防转销4，刹车摩擦环32.1上具有与防转销4相对应的防转卡槽，所述的防转销4伸入防转卡槽中防止刹车摩擦环32.1周向转动。为了防止刹车摩擦环32.1在旋转部件旋转时，由于刹车摩擦环32.1与动力连接轴31和旋转部件2的接触而被带动旋转，将刹车摩擦环32.1与密封缸筒32.22通过防转卡槽和防转销4周向定位，可有效防止刹车摩擦环32.1转动，保证刹车摩擦环32.1只有轴向移动，没有周向转动。

其中，所述的密封缸盖32.23装有两个导气接头32.25，两个所述的导气接头32.25分别与外部控制气源的输气管对接，一个导气接头32.25与制动气路d密封连通，另一个导气接头32.25与卸荷气路c密封连通。所述的导气接头32.25与密封缸盖32.23上的螺纹孔螺纹配合装在密封缸盖32.23上。导气接头32.23可更换，通过更换不能内径的导气接头32.23，可调节气体的输入压力，从而调整回转工作台的制动速度。

本发明还保护以上所述的内置式气动刹车回转工作台的制动控制方法：

制动时，外部控制气源向气动组件32.2输入气体，气动组件32.2获取气动动力，推动刹车摩擦环32.1沿轴向向左移动，在动力连接轴31和旋转部件2间摩擦制动，使旋转部件2停止转动；

卸荷时，外部控制气源向气动组件32.2输入气体，气动组件32.2获取气动动力，带动刹车摩擦环32.1沿轴向向右回移，松开对动力连接轴31和旋转部件2的摩擦制动，解除对旋转部件2的制动。

通过上述制动控制方法，只要操作外部控制气源的气体输入就可有效的旋转部件的制动和解除制动，其制动控制的可靠性和稳定性更高。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。