一种用于天车龙门的紧急制动装置的制作方法

1.本实用新型涉及直线电机制动技术领域，具体为一种用于天车龙门的紧急制动装置。


背景技术：

2.天车龙门机床直线轴的传动方式大多为丝杠传动、齿轮齿条传动、直线电机传动等，而直线电机因为无磨损、零背隙、效率高、精度高等优势成为了众多用户的首要选择，直线电机主要由初级部件和次级部件组成，通电时，直线电机的次级部件固定，初级部件在产生的电磁推力作用下做相对直线运动，但初级部件与次级部件之间不存在约束作用，且运动速度和加速度大，在系统意外出现故障或突然断电的情况下，初级部件由于惯性作用会继续运动，有非常大的安全隐患；
3.目前，用于天车龙门的紧急制动装置主要是利用直流母线的能量以及电子抱闸制动，但如果系统出现故障或者断电的情况会导致此种制动方式失去作用，使得制动机构瘫痪无法有效控制直线电机的启停，现有的用于天车龙门的紧急制动装置中的电子抱闸模块用于在断电时会死死抱住导轨，由于运动产生的巨大惯性会导致抱闸模块与导轨进行摩擦，容易造成导轨磨损加剧甚至损坏。
4.同时，现有的用于天车龙门的紧急制动装置一般采用尼龙防撞块进行制动失效后的极限防护缓冲功能，但断电后依靠惯性移动的直线马达撞击在尼龙防撞块才能瞬间刹车，这导致撞击后会产生极大的振动，极有可能损坏主轴、刀具和直线马达等重要部件；因此必须采取相应的安全措施，确保直线电机可以瞬间刹车，保证机床的安全。


技术实现要素：

5.一、要解决的技术问题
6.本实用新型是针对现有技术所存在的上述缺陷，特提出一种用于天车龙门的紧急制动装置，解决了现有技术中直线电机在系统出现故障或断电时，无法有效的紧急制动、缓冲效果不好以及容易损坏导轨的问题。
7.二、技术方案
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于天车龙门的紧急制动装置，包括横架、直线电机、导轨、纵架和z轴架，所述纵架左右两侧的内部与z轴架顶部的后侧均设置有正制动盒和负制动盒，所述正制动盒正面的左侧与负制动盒正面右侧分别开设有正通槽和负通槽，所述正制动盒和负制动盒的内部均固定安装有固定筒，所述固定筒外表面的正面开设有连接槽，所述固定筒的内部活动套接有移动柱和激活弹簧，所述激活弹簧的正面固定安装有移动筒，所述移动筒的内部活动套接有制动弹簧和制动柱，所述横架顶部的外侧与纵架的顶部均固定安装有制动板，所述制动板的正面开设有制动槽，当系统出现故障或断电时，以x轴正方向为例，如图2与5所示，纵架在直线电机的作用下依靠惯性继续移动但已经失去加速度，此时移动筒和移动柱会因为惯性向x轴的正方向移动，当移动筒与正通
槽正对时，移动筒失去正制动盒内部的限位，然后在制动弹簧的作用下向正制动盒的正面方向移动并迅速卡进制动槽的内部，从而完成对纵架的制动。
9.优选的，所述横架的数量为两个，所述横架的前后方向为x轴的正负方向，所述直线电机固定安装在横架顶面的中部，每个所述横架顶部的左右两侧均固定安装有导轨，所述导轨的外表面活动卡接有纵架，所述纵架正面的中部固定安装有直线电机，所述纵架正面的底部与顶部的前侧均固定安装有导轨，所述纵架通过导轨活动卡接有z轴架，所述纵架的左右方向为y轴的负正方向，所述正制动盒和负制动盒的数量均为三个，每个所述正制动盒和负制动盒相组合并分别位于横架顶部的外侧面与z轴架顶部的后侧，其中两组所述正制动盒和负制动盒分别固定安装在纵架左右两侧的内部，最后一组所述正制动盒和负制动盒固定安装在z轴架的顶部，如图1与2所示，在直线电机的作用下，x轴方向：纵架会进行前后方向的匀速移动；y轴方向：z轴架会进行左右方向的匀速移动；在系统正常和为断电的情况下可进行直流母线的能量进行快速制动。
10.优选的，所述横架的正面和背面均开设有一号缓冲槽，所述一号缓冲槽的内部活动套接有一号缓冲弹簧和一号缓冲柱，所述一号缓冲弹簧活动套接在一号缓冲柱的外表面，所述一号缓冲弹簧的两端分别与一号缓冲槽和一号缓冲柱固定连接，所述一号缓冲柱的外侧一端固定安装有二号缓冲板，所述纵架的内部开设有左右贯穿的二号缓冲槽，所述二号缓冲槽的内部活动套接有二号缓冲柱和二号缓冲弹簧，所述二号缓冲弹簧活动套接在二号缓冲柱的外表面，所述二号缓冲弹簧的两端分别与二号缓冲柱和二号缓冲槽固定连接，所述二号缓冲柱的外侧一端固定安装有一号缓冲板，所述z轴架的左右两侧均固定安装有一号接触块，所述纵架正反两面的左右两侧均固定安装有二号接触块，如图6所示，当纵架在导轨的前后极限位置时会撞击二号缓冲板，带动一号缓冲柱向一号缓冲槽外侧的方向移动，通过压缩一号缓冲弹簧来吸收能量，同时，二号缓冲板通过与二号接触块接触，一方面得到极大的缓冲，同时由于二号缓冲板自身也运动从而降低了对纵架底部的直线马达的伤害。
11.优选的，所述纵架左右两侧位于二号缓冲槽上下两侧的位置均开设有导向槽，所述导向槽的内部活动套接有导向柱，所述导向柱的外侧一端与一号缓冲板固定连接，如图7所示，当一号缓冲板被移动中的z轴架带动一号接触块进行撞击并带时会带动二号缓冲柱向二号缓冲槽的外侧方向移动，使得二号缓冲弹簧被压缩然后吸收能量，通过加装导向柱对一号缓冲板进行移动过程中的稳定导向功能，由于二号缓冲柱为圆柱设计，因此在不规则形状的一号缓冲板面前便会被一号缓冲板带动而转动，因此需要将一号缓冲板通过导向槽和导向柱进行导向并限位起来。
12.优选的，所述激活弹簧的两端分别与固定筒和移动柱固定连接，所述制动弹簧的两端分别与移动筒和制动柱固定连接，所述制动柱的前端与正制动盒或负制动盒的内壁限位接触，激活弹簧的作用是避免移动柱和移动筒在制动功能正常的情况下被自动触发，激活弹簧的弹性系数有限，在纵架或者z轴架进行正常的移动或制动时是可以抵消移动柱和移动筒产生的惯性力的不过停电时，由于纵架和z轴架巨大的质量形成的巨大惯性力并能轻松压缩激活弹簧从而激活移动筒、制动弹簧和制动柱的自动制动功能。
13.优选的，每个所述正制动盒与负制动盒内部的制动柱均为三个且呈竖直等间距分布，所述正制动盒内部的制动柱位于正通槽的右侧，所述负制动盒内部的制动柱位于负通
槽的左侧，制动柱的数量为三个，主要是提高移动筒、制动弹簧和制动柱的可靠性，如图4所示，每个移动筒、制动弹簧和制动柱进行组合形成三组可靠的制动机构，这样的设计可以有效防止其中一个制动弹簧出现故障，从而可以由其他的制动机构进行替换和补位，保证制动功能的正常运行。
14.优选的，所述一号接触块和二号接触块均由橡胶制成，所述一号接触块和二号接触块通过胶水固定安装，二号接触块、二号缓冲板、一号缓冲板和二号缓冲板替代了传统的尼龙防撞块，转而配合一号缓冲弹簧、一号缓冲柱、二号缓冲柱和二号缓冲弹簧，通过弹簧吸收能量和位移完成能量的吸收，避免纵架或z轴架内部的直线马达遭受撞击而损坏。
15.优选的，所述二号缓冲板的截面形状为“г”形，所述一号缓冲板的截面形状为旋转一百八十度后的“г”形，二号缓冲板与一号缓冲柱固定连接，一号缓冲板与二号缓冲柱固定连接，两者在遭受撞击最先接触的便是一号接触块或二号接触块，二号缓冲板和二号接触块的形状设计可以有效地执行连接功能，不仅使得传动效率更高，而且更耐用、持久。
16.优选的，所述制动柱与正制动盒或者负制动盒的内壁限位接触时，所述制动弹簧被压缩，如图5所示，此为移动筒、制动弹簧和制动柱未激活的状态，此时制动弹簧被压缩并向制动柱施加压力使得制动柱的另一端抵住正制动盒或负制动盒的内壁并与之限位接触，当纵架和z轴架断电之后直流母线式的制动失效，此时移动柱和移动筒便会因为惯性移动并压缩激活弹簧，使得制动柱与正通槽会负通槽正对，制动柱在失去限位作用的情况下被制动弹簧顶出去并卡进制动槽的内部完成紧急制动功能。
17.三、有益效果
18.与现有技术相比，本实用新型通过设置有正制动盒、制动板、制动槽、负制动盒、正通槽、负通槽、固定筒和连接槽等实现了纵架或者z轴架的紧急制动功能，通过设置有正制动盒和负制动盒分别位于纵架与z轴架上面，使得纵架和z轴架在系统出现故障或断电的情况下依靠惯性带动移动柱和移动筒向移动的方向移动从而压缩激活弹簧，使得移动筒带动制动弹簧和制动柱移动至与正通槽或负通槽正面相对的位置，使得制动柱在失去限位作用的情况下被制动弹簧推动然后卡进制动槽的内部完成纵架的瞬间制动，本实用新型相对于现有技术而言，具有不受电力限制、制动效果好的优点。
19.进一步通过设置有制动板和制动槽配合惯性激活的制动机构(移动筒、制动弹簧和制动柱的组合)，使得纵架或z轴架的制动过程完全脱离了对导轨的依赖，在制动机构(移动筒、制动弹簧和制动柱的组合)发挥作用时，直线电机断电从而失去加速度，此时导轨通过与纵架或z轴架的相对接触完成导向功能，使得纵架或z轴架制动过程中对导轨的伤害降到最低。
20.本实用新型还通过设置有一号缓冲板、二号缓冲板、一号接触块、二号接触块、一号缓冲弹簧、一号缓冲柱、二号缓冲槽、二号缓冲柱和二号缓冲弹簧等实现了纵架和z轴架的缓冲保护功能，x轴方向：通过设置有二号接触块和二号缓冲板使得在纵架高速撞击二号缓冲板时被二号接触块保护从而使得二号接触块和二号缓冲板接触并带动一号缓冲柱移动，压缩一号缓冲弹簧并吸收纵架撞击时所产生的能量，避免纵架因为直接撞击从而损坏内部的元器件；y轴方向：通过设置有导向槽和导向柱提供导向功能，通过设置有一号缓冲板和一号接触块使得z轴架在撞击一号缓冲板时通过一号接触块与一号缓冲板间接接触，然后带动二号缓冲柱移动并压缩二号缓冲弹簧然后吸收z轴架在撞击时产生的能量，从而
形成对纵架和z轴架及其内部元器件的全方位缓冲保护。
附图说明
21.图1为本实用新型结构示意图；
22.图2为本实用新型结构的正面外观示意图；
23.图3为本实用新型的背面局部外观示意图；
24.图4为本实用新型正制动盒与负制动盒及其内部结构的分离式示意图；
25.图5为本实用新型正制动盒与负制动盒的上视剖切示意图；
26.图6为本实用新型横架的侧面剖切示意图；
27.图7为本实用新型的正面局部剖切示意图；
28.图8为本实用新型制动板的外观示意图；
29.图9为本实用新型制动板的上视剖切示意图；
30.图10为本实用新型图6中a处结构的放大示意图。
31.图中：1为横架；2为直线电机；3为导轨；4为纵架；5为z轴架；6为正制动盒；7为制动板；8为制动槽；9为一号缓冲板；10为二号缓冲板；11为一号接触块；12为负制动盒；13为二号接触块；14为正通槽；15为负通槽；16为固定筒；17为连接槽；18为激活弹簧；19为移动柱；20为移动筒；21为制动弹簧；22为制动柱；23为一号缓冲槽；24为一号缓冲弹簧；25为一号缓冲柱；26为二号缓冲槽；27为二号缓冲柱；28为二号缓冲弹簧；29为导向槽；30为导向柱。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
33.实施例1：
34.如图1-5所示，本实施例提供的一种用于天车龙门的紧急制动装置，包括横架1、直线电机2、导轨3、纵架4和z轴架5，纵架4左右两侧的内部与z轴架5顶部的后侧均设置有正制动盒6和负制动盒12，正制动盒6正面的左侧与负制动盒12正面右侧分别开设有正通槽14和负通槽15，正制动盒6和负制动盒12的内部均固定安装有固定筒16，固定筒16外表面的正面开设有连接槽17，固定筒16的内部活动套接有移动柱19和激活弹簧18，激活弹簧18的正面固定安装有移动筒20，移动筒20的内部活动套接有制动弹簧21和制动柱22，横架1顶部的外侧与纵架4的顶部均固定安装有制动板7，制动板7的正面开设有制动槽8，当系统出现故障或断电时，以x轴正方向为例，如图2与5所示，纵架4在直线电机2的作用下依靠惯性继续移动但已经失去加速度，此时移动筒20和移动柱19会因为惯性向x轴的正方向移动，当移动筒20与正通槽14正对时，移动筒20失去正制动盒6内部的限位，然后在制动弹簧21的作用下向正制动盒6的正面方向移动并迅速卡进制动槽8的内部，从而完成对纵架4的制动。
35.如图1与图2所示，横架1的数量为两个，横架1的前后方向为x轴的正负方向，直线电机2固定安装在横架1顶面的中部，每个横架1顶部的左右两侧均固定安装有导轨3，导轨3的外表面活动卡接有纵架4，纵架4正面的中部固定安装有直线电机2，纵架4正面的底部与顶部的前侧均固定安装有导轨3，纵架4通过导轨3活动卡接有z轴架5，纵架4的左右方向为y轴的负正方向，正制动盒6和负制动盒12的数量均为三个，每个正制动盒6和负制动盒12相
组合并分别位于横架1顶部的外侧面与z轴架5顶部的后侧，其中两组正制动盒6和负制动盒12分别固定安装在纵架4左右两侧的内部，最后一组正制动盒6和负制动盒12固定安装在z轴架5的顶部，在直线电机2的作用下，x轴方向：纵架4会进行前后方向的匀速移动；y轴方向：z轴架5会进行左右方向的匀速移动；在系统正常和为断电的情况下可进行直流母线的能量进行快速制动。
36.其中，激活弹簧18的两端分别与固定筒16和移动柱19固定连接，制动弹簧21的两端分别与移动筒20和制动柱22固定连接，制动柱22的前端与正制动盒6或负制动盒12的内壁限位接触，激活弹簧18的作用是避免移动柱19和移动筒20在制动功能正常的情况下被自动触发，激活弹簧18的弹性系数有限，在纵架4或者z轴架5进行正常的移动或制动时是可以抵消移动柱19和移动筒20产生的惯性力的不过停电时，由于纵架4和z轴架5巨大的质量形成的巨大惯性力并能轻松压缩激活弹簧18从而激活移动筒20、制动弹簧21和制动柱22的自动制动功能。
37.如图4所示，每个正制动盒6与负制动盒12内部的制动柱22均为三个且呈竖直等间距分布，正制动盒6内部的制动柱22位于正通槽14的右侧，负制动盒12内部的制动柱22位于负通槽15的左侧，制动柱22的数量为三个，主要是提高移动筒20、制动弹簧21和制动柱22的可靠性，每个移动筒20、制动弹簧21和制动柱22进行组合形成三组可靠的制动机构，这样的设计可以有效防止其中一个制动弹簧21出现故障，从而可以由其他的制动机构进行替换和补位，保证制动功能的正常运行。
38.如图5所示，制动柱22与正制动盒6或者负制动盒12的内壁限位接触时，制动弹簧21被压缩，此为移动筒20、制动弹簧21和制动柱22未激活的状态，此时制动弹簧21被压缩并向制动柱22施加压力使得制动柱22的另一端抵住正制动盒6或负制动盒12的内壁并与之限位接触，当纵架4和z轴架5断电之后直流母线式的制动失效，此时移动柱19和移动筒20便会因为惯性移动并压缩激活弹簧18，使得制动柱22与正通槽14会负通槽15正对，制动柱22在失去限位作用的情况下被制动弹簧21顶出去并卡进制动槽8的内部完成紧急制动功能。
39.实施例2：
40.相较于实施例1，如图7和图8所示，横架1的正面和背面均开设有一号缓冲槽23，一号缓冲槽23的内部活动套接有一号缓冲弹簧24和一号缓冲柱25，一号缓冲弹簧24活动套接在一号缓冲柱25的外表面，一号缓冲弹簧24的两端分别与一号缓冲槽23和一号缓冲柱25固定连接，一号缓冲柱25的外侧一端固定安装有二号缓冲板10，纵架4的内部开设有左右贯穿的二号缓冲槽26，二号缓冲槽26的内部活动套接有二号缓冲柱27和二号缓冲弹簧28，二号缓冲弹簧28活动套接在二号缓冲柱27的外表面，二号缓冲弹簧28的两端分别与二号缓冲柱27和二号缓冲槽26固定连接，二号缓冲柱27的外侧一端固定安装有一号缓冲板9，z轴架5的左右两侧均固定安装有一号接触块11，纵架4正反两面的左右两侧均固定安装有二号接触块13，如图6所示，当纵架4在导轨3的前后极限位置时会撞击二号缓冲板10，带动一号缓冲柱25向一号缓冲槽23外侧的方向移动，通过压缩一号缓冲弹簧24来吸收能量，同时，二号缓冲板10通过与二号接触块13接触，一方面得到极大的缓冲，同时由于二号缓冲板10自身也运动从而降低了对纵架4底部的直线马达的伤害。
41.在纵架4左右两侧位于二号缓冲槽26上下两侧的位置均开设有导向槽29，导向槽29的内部活动套接有导向柱30，导向柱30的外侧一端与一号缓冲板9固定连接，如图7所示，
当一号缓冲板9被移动中的z轴架5带动一号接触块11进行撞击并带时会带动二号缓冲柱27向二号缓冲槽26的外侧方向移动，使得二号缓冲弹簧28被压缩然后吸收能量，通过加装导向柱30对一号缓冲板9进行移动过程中的稳定导向功能，由于二号缓冲柱27为圆柱设计，因此在不规则形状的一号缓冲板9面前便会被一号缓冲板9带动而转动，因此需要将一号缓冲板9通过导向槽29和导向柱30进行导向并限位起来。
42.其中一号接触块11和二号接触块13均由橡胶制成，一号接触块11和二号接触块13通过胶水固定安装，二号接触块13、二号缓冲板10、一号缓冲板9和二号缓冲板10替代了传统的尼龙防撞块，转而配合一号缓冲弹簧24、一号缓冲柱25、二号缓冲柱27和二号缓冲弹簧28，通过弹簧吸收能量和位移完成能量的吸收，避免纵架4或z轴架5内部的直线马达遭受撞击而损坏。
43.二号缓冲板10的截面形状为“г”形，一号缓冲板9的截面形状为旋转一百八十度后的“г”形，二号缓冲板10与一号缓冲柱25固定连接，一号缓冲板9与二号缓冲柱27固定连接，两者在遭受撞击最先接触的便是一号接触块11或二号接触块13，二号缓冲板10和二号接触块13的形状设计可以有效地执行连接功能，不仅使得传动效率更高，而且更耐用、持久。
44.具体操作过程如下：给直线电机2通电，在直线电机2的作用下，纵架4进行前后移动，z轴架5进行左右移动；
45.当系统出现故障或断电时，如图6所示：
46.x轴方向上，纵架4由于断电失去加速度，此时移动柱19和移动筒20会因为惯性向原先移动的方向移动并压缩激活弹簧18，使得制动柱22与正通槽14或负通槽15正对，然后制动柱22失去来自正制动盒6和负制动盒12的限位，在制动弹簧21的作用下向正制动盒6或负制动盒12的外侧方向移动并卡进制动槽8的内部完成对纵架4的紧急制动；
47.y轴方向上，z轴架5由于断电失去加速度，此时移动柱19和移动筒20会因为惯性向原先移动的方向移动并压缩激活弹簧18，使得制动柱22与正通槽14或负通槽15正对，然后制动柱22失去来自正制动盒6和负制动盒12的限位，在制动弹簧21的作用下向正制动盒6或负制动盒12的外侧方向移动并卡进制动槽8的内部完成对z轴架5的紧急制动；
48.当纵架4或z轴架5向二号缓冲板10或一号缓冲板9撞击时：
49.x轴方向上，如图6所示，当纵架4向二号缓冲板10撞击时，会带动二号接触块13与二号缓冲板10接触，带动一号缓冲柱25向一号缓冲槽23的外侧方向移动并压缩一号缓冲弹簧24，从而将纵架4因撞击所产生的振动和能量吸收；
50.y轴方向上，如图2与7所示，当z轴架5向一号缓冲板9撞击时，会带动一号接触块11与一号缓冲板9接触，带动二号缓冲柱27向二号缓冲槽26的外侧方向移动并压缩二号缓冲弹簧28，从而将z轴架5因撞击所产生的振动和能量吸收。
51.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。