制动机构及其方法与流程

本发明涉及一种应用于高速运动装置实现快速平稳制动的新型机构及其方法，属于物流仓储及机械设计领域。

背景技术：

1、目前针对各类自动化运动装置进行安全制动的方案有许多(如物流仓储行业常见的堆垛机，其用于立体仓库货物的取放作业)，当设备由高速运行状态转为制动停止状态时，由于自身惯性力的作用，驱动部件虽已停止运行、但运动部件因高度过高和/或重量过大等因素，运动部件的上部需要摆动若干次才能停稳，难以实现制动快速响应与准确定位。这不仅影响了运动部件的运行效率且存在一定的安全风险。

2、为解决此类运动部件的制动效率与停止精度的控制问题，现有技术存在多种设计方案。如下述在先公开的国内专利，申请号为cn201720375919.8，名称为一种堆垛机的辅助定位机构。该辅助定位机构包括支架、推臂、主轴、制动轮、电磁刹车单元以及处于压缩状态的弹性元件。通过支架固定其余各部件的相对位置，使得所述推臂可转动，且所述主轴、制动轮和电磁刹车单元位于推臂的一端，弹性元件位于推臂的另一端。由于制动轮的外缘在弹性元件的弹力作用下始终压紧在上轨道的一侧，因此可减少堆垛机在使用过程中的整体晃动，提高堆垛机运行的稳定性。同时，堆垛机正常运行情况下，电磁刹车单元断电，堆垛机请求定位时，所述电磁刹车单元通电，通电后，所述电磁刹车单元带磁性，会吸附推臂，导致制动轮无法转动，从而与上轨道滑动摩擦，进行辅助定位。

3、上述现有技术采取制动轮与电磁刹车单元位于推臂的一端，弹性元件位于推臂的另一端的结构方式，在形成的杠杆两端，弹簧用力力臂与制动轮力臂比值和弹簧弹力与制动轮压力比值为1:1，在弹簧弹力一定的情况下，制动轮压力仅为相同的1倍数值，制动效果受制于弹簧弹力系数，并不能适用于大载荷与高速运行状态下的制动，制动性能处于较低水平；另一方面，上述现有技术缺少针对制动轮磨损后的导轨保护措施，在制动轮磨损严重的前提下，导轨易被制动轮轴摩擦损坏，因此需要相对频繁地检查磨损情况，因导轨距离长，维修和更换成本高，原结构不能有效保护导轨磨损，不利于控制部件成本和延长检修时间。另外，现有技术的导轨缺少辅助定位装置，导轨受到制动轮压力后易变形，导致间隙加大而超出弹簧弹性形变临界值，导轨直线度降低、影响运动部件的稳定性和制动效果。

4、有鉴于此，特提出本专利申请。

技术实现思路

1、本发明所述的制动机构及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提出在转轴同一侧设置弹簧用力位置和制动轮，同时在导轨一侧增加限位与辅助定位部件，以期实现数倍提高制动压力、有效保持导轨直线度、调节导轨和制动轮间隙的设计目的。

2、为实现上述设计目的，所述的制动机构包括固定连接于运动部件的制动器支架，在摆臂上沿垂向轴设有制动轮轴和转轴，摆臂的一侧端通过转轴与制动器支架固定连接，电磁离合器和制动轮分别套装在制动轮轴上。与现有技术的区别之处在于，弹簧和制动轮位于转轴的同一侧，且弹簧较之于制动轮处于远离转轴的另一侧端位置。

3、进一步地，制动轮通过制动轮轴承套装在制动轮轴上，电磁离合器依靠连接平键将其固定端与制动轮轴连接为一体，电磁离合器自由端与制动轮连接为一体。

4、进一步地，在弹簧与制动轮之间、限位螺杆贯穿连接摆臂，并且在限位螺杆上、摆臂的两侧分别套设有一组螺母，两组螺母均与摆臂保持间隙。

5、进一步地，在相对于制动轮的运行导轨的另一侧、制动器支架上，通过转轴轴承轴设有辅助辊，辅助辊与运行导轨滚动接触。

6、进一步地，辅助辊优选mc尼龙材质。

7、进一步地，制动轮优选聚氨酯材质。

8、进一步地，电磁离合器的额定扭矩大于制动轮与导轨静摩擦力产生的最大扭矩m1，m1＝f3 x r1；式中r1为制动轮的半径，f3为制动轮施加给运行导轨的摩擦力。

9、基于上述针对制动机构结构的改进，本申请同时提出下述制动方法：

10、将制动器支架固定连接于运动部件，在摆臂上沿垂向轴设有制动轮轴和转轴，摆臂的一侧端通过转轴与制动器支架固定连接，电磁离合器和制动轮分别套装在制动轮轴上；弹簧和制动轮位于转轴的同一侧，且弹簧较之于制动轮处于远离转轴的另一侧端位置；在断电状态下，电磁离合器的固定端和自由端分离，弹簧压缩摆臂使制动轮与运行导轨滚动接触；通电状态下，电磁离合器的固定端和自由端啮合，此时电磁离合器的自由端制动，制动轮随之进行制动。

11、进一步地，在弹簧与制动轮之间将限位螺杆贯穿连接摆臂，并且在限位螺杆上、摆臂的两侧分别套设有一组螺母，两组螺母均与摆臂保持间隙。

12、进一步地，辅助辊沿运行导轨表面自由旋转，当弹簧压缩摆臂而使得制动轮与运行导轨滚动接触的过程中，辅助辊与制动轮一起从两侧抱紧运行导轨。

13、综上内容，本申请所述的制动机构及其方法具有以下优点：

14、1、本申请采取将弹簧用力位置和制动轮设置在转轴的同一侧，弹簧用力位置远离转轴，从而显著地提高弹簧用力的力臂；在采用相同弹力的情况下，本申请的制动轮产生的制动压力可提高数倍，因此显著地减少运动部件的停止时间，在适用于大载荷与高速运动状态的前提下相应地提高运动部件的运行效率和制动效果。

15、2、本申请能够提高运动部件的停准精度，以及保证运动部件在高速运动过程中保持较高的稳定状态。

16、3、本申请通过采取限位螺杆预设导轨可形变间隙的方式，有效地避免导轨被过度磨损的制动轮损坏，有利于动态地提高设备检修保障效率。

17、4、本申请采取辅助辊和制动轮配合使用的方式，既有利于保证制动轮与导轨时刻接触，又实现输出稳定的摩擦力而相应地达到精准制动。

技术特征：

1.一种制动机构，包括固定连接于运动部件的制动器支架，在摆臂上沿垂向轴设有制动轮轴和转轴，摆臂的一侧端通过转轴与制动器支架固定连接，电磁离合器和制动轮分别套装在制动轮轴上，其特征在于：弹簧和制动轮位于转轴的同一侧，且弹簧较之于制动轮处于远离转轴的另一侧端位置。

2.根据权利要求1所述的制动机构，其特征在于：制动轮通过制动轮轴承套装在制动轮轴上，电磁离合器依靠连接平键将其固定端与制动轮轴连接为一体，电磁离合器自由端与制动轮连接为一体。

3.根据权利要求1所述的制动机构，其特征在于：在弹簧与制动轮之间、限位螺杆贯穿连接摆臂，并且在限位螺杆上、摆臂的两侧分别套设有一组螺母，两组螺母均与摆臂保持间隙。

4.根据权利要求1或3所述的制动机构，其特征在于：在相对于制动轮的运行导轨的另一侧、制动器支架上，通过转轴轴承轴设有辅助辊，辅助辊与运行导轨滚动接触。

5.根据权利要求4所述的制动机构，其特征在于：辅助辊优选mc尼龙材质。

6.根据权利要求4所述的制动机构，其特征在于：制动轮优选聚氨酯材质。

7.根据权利要求4所述的制动机构，其特征在于：电磁离合器的额定扭矩大于制动轮与导轨静摩擦力产生的最大扭矩m1，m1＝f3 x r1；

8.应用如权利要求1至7任一所述制动机构的制动方法，其特征在于：将制动器支架固定连接于运动部件，在摆臂上沿垂向轴设有制动轮轴和转轴，摆臂的一侧端通过转轴与制动器支架固定连接，电磁离合器和制动轮分别套装在制动轮轴上；

9.根据权利要求8所述的制动方法，其特征在于：在弹簧与制动轮之间将限位螺杆贯穿连接摆臂，并且在限位螺杆上、摆臂的两侧分别套设有一组螺母，两组螺母均与摆臂保持间隙。

10.根据权利要求8所述的制动方法，其特征在于：辅助辊沿运行导轨表面自由旋转，当弹簧压缩摆臂而使得制动轮与运行导轨滚动接触的过程中，辅助辊与制动轮一起从两侧抱紧运行导轨。

技术总结
本发明所述的制动机构及其方法，提出在转轴同一侧设置弹簧用力位置和制动轮，同时在导轨一侧增加限位与辅助定位部件，以期实现数倍提高制动压力、有效保持导轨直线度、调节导轨和制动轮间隙的设计目的。制动机构包括固定连接于运动部件的制动器支架，在摆臂上沿垂向轴设有制动轮轴和转轴，摆臂的一侧端通过转轴与制动器支架固定连接，电磁离合器和制动轮分别套装在制动轮轴上。与现有技术的区别之处在于，弹簧和制动轮位于转轴的同一侧，且弹簧较之于制动轮处于远离转轴的另一侧端位置。

技术研发人员：王焕友,徐棵苗,凌晓东
受保护的技术使用者：科捷智能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17