CN108644265B - 机械压力机制动器摩擦块智能测控装置 - Google Patents
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Abstract
机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，包括制动器和高速齿轮轴，高速齿轮轴一端设有制动器，另一端设有离合器，制动器上端设有制动器摩擦块磨损量检测控制***，制动器外侧端面设有制动器传动轴旋转角度检测控制***，制动器上还设有制动器摩擦块更换报警控制***，制动器摩擦块磨损量检测控制***包括设置在制动器座上端的固定座，固定座上横向设有若干调整垫片，所述制动器压盘上端设有安装支架，安装支架上设有与调整垫片配合检测制动器摩擦块磨损量的接近开关A，制动压盘上横向安装有与活塞配合的顶丝，所述接近开关A通过导线与PLC控制器连接，它具有结构设计合理独特、安全可靠、运行高效、智能测控等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及机械压力机技术领域，具体涉及机械压力机制动器摩擦块智能测控装置。
背景技术：
如图1所示，现有机械压力机传动机构主要包括离合器、飞轮、高速齿轮轴、中间轴、人字齿轮、制动器、链条、凸轮控制器、偏心齿轮、芯轴和连杆等部件，其中制动器是机械压力机的主要部件之一。
目前，市场上大型机械压力机普遍采用摩擦块式的制动器，该种制动器通过气压和弹簧配合控制制动器的通断动作，进而实现整个传动***的连接与动作。实际工作中，制动器与离合器采用气动联锁控制，当开动压力机行程时，电磁双阀和二位三通电磁阀同时动作，压缩空气经电磁双阀快速进入制动器使制动盘脱开，然后离合器通气结合带动传动机构运转；当要停止压力机行程时，电磁双阀与电磁阀同时动作，离合器气缸排气，摩擦盘在弹簧作用下脱开，动力传递被切断，飞轮空转。同时，制动器气缸内的压缩空气经电磁双阀后排气，制动盘在制动弹簧的作用下，将从动部分迅速制动，滑块停止运行。
众所周知，采用摩擦块式的制动器在工作过程中持续磨损，随着制动器摩擦块磨损增大，会产生一系列问题：一是随着摩擦块磨损增大，需要操作者不定期的检查摩擦块的磨损情况，并根据磨损情况撤掉调整垫片，且调整垫片更换时需要卸掉制动器，当调整垫片全部撤掉后还需更换新的摩擦块，由于上述检查更换工作主要依靠人工完成，因此一旦操作者检查不及时，摩擦块的磨损量超过调整垫片的厚度，就会导致机械压力机制动器打滑，使滑块冲压力不足，从而影响产品质量，出现废品，而且制动器打滑后滑块复位也比较困难。二是摩擦块的磨损情况因没有定量，操作者往往不容易掌握何时更换摩擦块，只能根据经验来判断，这就会加大操作者技术水平要求，增加劳动强度，降低生产效率。三是传统结构凸轮控制器连接在中间轴上，从离合器制动到最终凸轮停止转动，中间环节的齿轮间隙、链条的松紧等都会造成误差的出现，不能准确的反应停止角度。上述技术问题的存在制约机械压力机广泛使用和产品质量提升，更无法满足机械压力机自动化生产线的智能化测控需要。
发明内容：
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，它具有结构设计合理独特、安全可靠、运行高效、智能测控等优点，提高了机械压力机运行效率和智能自动化，提高了产品质量，实现了机械压力机及自动化生产线制动器摩擦块的智能化测控，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，包括制动器和高速齿轮轴，高速齿轮轴一端设有制动器，另一端设有离合器，所述制动器包括制动器支撑座、制动器座、活塞、制动器摩擦盘、制动器摩擦块和制动压盘，所述制动器座安装在制动器支撑座上，活塞设置在制动器座的活塞腔内，制动器摩擦盘通过胀套设置在高速齿轮轴上，制动器摩擦块设置在制动器摩擦盘上，制动器座与制动压盘之间连接有制动器弹簧装置，所述制动器上端设有制动器摩擦块磨损量检测控制***，制动器外侧端面设有制动器传动轴旋转角度检测控制***，所述制动器上还设有制动器摩擦块更换报警控制***，所述制动器摩擦块磨损量检测控制***包括设置在制动器座上端的固定座，所述固定座上横向设有若干调整垫片，所述制动器压盘上端设有安装支架，所述安装支架上设有与调整垫片配合检测制动器摩擦块磨损量的接近开关A，所述制动压盘上横向安装有与活塞配合的顶丝，所述接近开关A通过导线与PLC控制器连接。
所述调整垫片为U型调整垫片，U型调整垫片通过螺栓固定在固定座上，所述接近开关A的检测距离是U型调整垫片厚度的两倍。
所述制动器弹簧装置包括弹簧销，所述弹簧销一端穿过制动压盘安装在制动器底座上，另一端安装有定距套、弹簧、弹簧垫圈和螺母，弹簧设置在定距套上，定距套和弹簧设置在制动压盘和弹簧垫圈之间。
所述定距套与弹簧垫圈之间设有与U型调整垫片厚度相等的间距。
所述制动器传动轴旋转角度检测控制***包括安装在制动压盘上的支架，所述支架中心设有固定套，所述固定套内设有连接轴，所述连接轴一端安装在高速齿轮轴轴端压盘上，另一端安装有凸轮，所述凸轮上设有缺口，固定套外端面上设有与凸轮配合的接近开关B，所述连接轴外侧端部通过联轴器与旋转编码器连接，所述接近开关B和旋转编码器通过导线分别与PLC控制器连接。
所述连接轴与固定套之间安装有轴承，两轴承之间的连接轴上设有定位套，连接轴通过销子设置在压盘内。
所述旋转编码器通过编码器支座固定在固定套上。
所述接近开关B通过接近开关支架固定在固定套上。
所述旋转编码器为绝对值式旋转编码器。
所述制动器摩擦块更换报警控制***包括至少一块内部安装有信号发生器的制动器摩擦块和用于接收信号发生器信号的信号接收器，所述信号接收器与PLC控制器连接。
所述信号发生器为RFID芯片，所述信号接收器为脉冲信号接收器。
所述制动器摩擦盘上对称设有两块内部设有RFID芯片的制动器摩擦块。
RFID芯片设置在制动器摩擦块内部，且RFID芯片到制动器摩擦块靠近脉冲信号接收器端面的距离大于U型调整垫片的厚度。
所述脉冲信号接收器设置在制动器座上。
本发明采用上述方案，针对现有制动器摩擦块磨损后存在的技术问题，设计了机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，通过在机械压力机传动机构上设计制动器摩擦块磨损量检测控制***、制动器传动轴旋转角度检测控制***和制动器摩擦块更换报警控制***，可以准确及时自动检测控制制动器摩擦块磨损情况，并根据磨损程度进行撤掉U型调整垫片或更换制动器摩擦块的维修，而且根据绝对值式旋转编码器数据自动对滑块进行复位。整体结构设计独特，安全可靠、高效、对制动器摩擦块磨损进行智能测控，提高机械压力机运行效率和智能自动化程度，提高产品质量，实现对机械压力机及自动化生产线制动器摩擦块的智能化检测和控制。
附图说明：
图1为现有机械压力传动机构结构示意图；
图2为本发明机械压力机制动器摩擦块智能测控装置的结构示意图；
图3是图2中X部局部放大图；
图4是图2中Y部局部放大图；
图5是图4中A-A向结构示意图；
图6是图2中Z部局部放大图；
图7是本发明安装有RFID芯片的制动器摩擦块结构示意图；
图8是本发明安装有RFID芯片的制动器摩擦块的俯视图；
图中，1、制动器，2、高速齿轮轴，3、离合器，4、脉冲信号接收器，5、制动器支撑座，6、制动器座，7、顶丝，8、制动器压盘，9、制动器摩擦块，10、制动器摩擦盘，11、胀套，12、RFID芯片，13、活塞，14、固定座，15、U型调整垫片，16、接近开关A，17、安装支架，18、支架，19、压盘，20、销子，21、固定套，22、编码器支座，23、旋转编码器，24、联轴器，25、连接轴，26、轴承，27、定位套，28、孔用挡圈，29、接近开关B，30、接近开关支架，31、凸轮，32、缺口，33、弹簧销，34、定距套，35、弹簧，36、弹簧垫圈，37、联结盘，38、中间轴，39、链条，40、凸轮控制器。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图2-8所示，机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，包括制动器1和高速齿轮轴2，高速齿轮轴2一端设有制动器1，另一端设有离合器3，制动器1包括制动器支撑座5、制动器座6、活塞13、制动器摩擦盘10、制动器摩擦块9和制动压盘8，制动器座6安装在制动器支撑座5上，活塞13设置在制动器座6的活塞腔内，制动器摩擦盘10通过胀套11设置在高速齿轮轴2上，制动器摩擦块9设置在制动器摩擦盘10上，制动器座6与制动压盘8之间连接有制动器弹簧装置，制动器1上端设有制动器摩擦块磨损量检测控制***，制动器1外侧端面设有制动器传动轴旋转角度检测控制***，制动器1上还设有制动器摩擦块更换报警控制***，制动器摩擦块磨损量检测控制***包括设置在制动器座6上端的固定座14，固定座14上横向设有若干调整垫片，制动器压盘8上端设有安装支架17，安装支架17上设有与调整垫片配合检测制动器摩擦块9磨损量的接近开关A16，制动压盘8上横向安装有与活塞13配合的顶丝7，接近开关A16通过导线与PLC控制器连接。通过在机械压力机传动机构上设计制动器摩擦块磨损量检测控制***、制动器传动轴旋转角度检测控制***和制动器摩擦块更换报警控制***，可以准确及时自动检测控制制动器摩擦块磨损情况，并根据磨损程度进行撤掉调整垫片或更换制动器摩擦块9的维修，而且根据绝对值式旋转编码器数据自动对滑块进行复位。整体结构设计独特，安全可靠、高效、对制动器摩擦块磨损进行智能测控，提高机械压力机运行效率和智能自动化程度，提高产品质量，实现对机械压力机及自动化生产线制动器摩擦块的智能化检测和控制。
调整垫片为U型调整垫片15，U型调整垫片15通过螺栓固定在固定座14上。采用U型调整垫片15安装、撤掉方便，结构强度高。
U型调整垫片15的厚度为2mm，接近开关A16的检测距离为4mm，便于精确检测制动器摩擦块9磨损情况，并及时提醒是否应该撤掉一片U型调整垫片15。
制动器弹簧装置包括弹簧销33，弹簧销33一端穿过制动压盘8安装在制动器座6上，另一端安装有定距套34、弹簧35、弹簧垫圈36和螺母，弹簧35设置在定距套34上，定距套34和弹簧35设置在制动压盘8和弹簧垫圈36之间。确保快速停车。
定距套34与弹簧垫圈36之间设有2mm间距。
制动器传动轴旋转角度检测控制***包括安装在制动压盘8外侧端面上的支架18，支架18中心设有固定套21，固定套21内设有连接轴25，连接轴25一端安装在高速齿轮轴轴端压盘19上，另一端安装有凸轮31，凸轮31上设有缺口32，固定套21外端面上设有与凸轮配合的接近开关B29，连接轴25外侧端部通过联轴器24与旋转编码器23连接，接近开关B29和旋转编码器23通过导线分别与PLC控制器连接。接近开关B29与旋转编码器23同时工作，当压力机处于上死点时，凸轮31缺口32正对接近开关B29，此时接近开关B29无信号输出。旋转编码器23准确测量制动所需旋转角度，与***内已提前录入的各停止角度对应的制动器摩擦块磨损9数据进行对比，进而精确检测出制动器摩擦块9磨损情况，并进行显示。
连接轴25与固定套21之间安装有轴承26，两轴承26之间的连接轴25上设有定位套27。
连接轴25通过销子20设置在压盘19内，旋转编码器23通过编码器支座22固定在固定套21上。
接近开关B29通过接近开关支架30固定在固定套21上。
旋转编码器23为绝对值式旋转编码器。
制动器摩擦块更换报警控制***包括至少一块内部安装有信号发生器的制动器摩擦块9和用于接收信号发生器信号的信号接收器，信号接收器与PLC控制器连接。通过信号发生器发送信号用于检测制动器摩擦块9磨损量是否超过该更换的情况，当信号发生器有数据反馈时，说明制动器摩擦块9没有到更换的程度，当信号发生器无数据反馈时，说明该更换制动器摩擦块9。
信号发生器为RFID芯片12，信号接收器为脉冲信号接收器4。采用RFID芯片12和脉冲信号接收器4不仅技术成熟，而且性能可靠稳定。
制动器摩擦盘10上对称设有两块内部设有RFID芯片12的制动器摩擦块9。防止误差，确保检测准确。
RFID芯片12设置在制动器摩擦块内部，且RFID芯片12到制动器摩擦块9靠近脉冲信号接收器一端端面距离为5mm。
脉冲信号接收器4设置在制动器座6上。
本发明的安装、工作过程说明：
安装时先将制动器弹簧销33穿过制动器座6并用紧定螺钉固定，然后将制动器座6用螺栓和垫圈固定在制动器支撑座5上，将活塞13安装在制动器座6内的活塞腔内，制动器摩擦盘10用胀套11安装在高速齿轮轴2上，并用压盘19和带孔螺栓压紧，两块内置RFID芯片12的制动器摩擦块9对角安装在制动器摩擦盘10内，其余安装普通制动器摩擦块9，并保证各制动器摩擦块12等厚，制动压盘8穿过制动器弹簧销33压在制动器摩擦块9上，调整安装在制动压盘8上顶丝7和螺母，保证活塞13后侧平面和制动器座6平齐，再将内部套有定距套34的弹簧35用弹簧垫圈36和螺母固定在弹簧销33上，并完成弹簧35所需要预紧力的设定，并保证定距套34和弹簧垫圈36之间的间隙为2mm，然后用联结盘37将各弹簧销33连接成一个整体并用螺母扭紧固定，防止单个弹簧销33因疲劳断裂而造成飞出危险的发生。开动压力机行程时，电磁双阀和二位三通电磁阀同时动作，压缩空气经双阀快速进入制动器1，活塞13通过顶丝7带动制动压盘8后移，制动压盘8压缩弹簧33，当位移达到2mm时，定距套34与弹簧垫圈36接触，无法继续后移，制动器1完成制动器摩擦块9脱开流程。
(1)接近开关A16位置对正U型调整垫片15，U型调整垫片15厚度均为2mm，接近开关A16检测精度为4mm,随着制动器摩擦块9的磨损，制度器1排气后制动压盘8在弹簧35的作用下行程逐渐增加，当制动器摩擦块9磨损达到2mm时，制动压盘8上的接近开关A16与U型调整垫片15间的距离正好是4mm，接近开关A16发出信号给PLC控制器，***报警并停机，触摸屏提示：“减少制动器调整垫片厚度2mm”。调整时，操作者在触摸屏选择“维修”，***会自动将滑块调至下死点位置，同时安全栓进入，然后停止主电机。然后操作者在根据显示屏提醒将弹簧销33上的固定螺母按照***提示数据旋转2mm对应的圈数(或转角量)完成弹簧35所需要预紧力的恢复，同时测量保证套在弹簧销33上弹簧35内的定距套34和弹簧垫圈36之间的间隙为2mm，然后将联结盘37外的螺母扭紧固定，防止因单个弹簧销33疲劳断裂，造成弹簧35飞出的危险，最后在松开安装在制动座6外固定座14上的U型调整垫片15的螺栓和垫圈，抽出1片U型调整垫片15，然后按扭矩要求把所有螺栓和垫圈拧紧，并系牢防松铁丝。接近开关A16检测不到信号后PLC控制***自动恢复，调整完成后，操作者在触摸屏上选择复位键，电机启动，PLC控制***会根据绝对值式旋转编码器数据自动将滑块停止位置复位到上死点，安全栓移出，机械压力机恢复正常工作。
(2)接近开关B29和旋转编码器23同时工作，当压力机处于上死点时，凸轮31缺口32正对接近开关B29，接近开关B29无信号输出。从***发信号给电磁阀动作制动器1排气开始到旋转编码器23停止旋转无信号输出为止旋转编码器23所旋转的角度，***内已提前录入各停止角度对应的制动器摩擦块9磨损数据，***时时监控并根据数据库内的数值比照对应，智能判断制动器摩擦块摩损情况，并显示在触摸屏上提示或控制运行情况。
(3)脉冲信号接收装置4用螺栓安装在制动器座6上，用数据线连接在PLC控制***上，将RFID芯片12内置于制动器摩擦块9一侧端面5mm处，并在该侧做标记，制动器座6和制动压盘8材料相同，保证制动器摩擦块两侧磨损量相同，为防止误差安装时在制动器摩擦盘10对角位置放置2块内置RFID芯片12的制动器摩擦块9，并将有标记侧靠近脉冲信号接收装置4，脉冲信号接收装置4能够实时检测到制动器摩擦块9内RFID芯片12的数据反馈，有反馈时说明制动器摩擦块9没有磨损到要更换的程度，经长期使用，U型调整垫片15逐步调整用完，当制动器摩擦块9磨损量达到10mm时，制动器摩擦块9内的RFID芯片12磨损破坏，脉冲信号接收装置4检测不到数据反馈，***报警PLC控制压力机停止工作，同时触摸屏提示：“请更换摩擦块”。更换时，操作者在触摸屏选择“更换”，***会自动将滑块调至下死点位置，然后停止主电机，同时安全栓进入。然后操作者进行更换工作，更换制动器摩擦块9完成后，在触摸屏上选择复位键，电机启动，PLC控制器会根据绝对值式旋转编码器数据自动将滑块停止位置复位到上死点，安全栓移出，机械压力机正常工作状态。
本发明所述机械压力机制动器摩擦块智能测控装置中的制动器摩擦块磨损量检测控制***、传动轴旋转角度检测控制***、摩擦块更换报警控制***可以准确及时自动检测控制制动器摩擦块磨损情况，降低了对工人专业知识的要求，并且能提升产品质量，能更好的满足机械压力机自动化生产线的智能化需要。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，包括制动器和高速齿轮轴，高速齿轮轴一端设有制动器，另一端设有离合器，所述制动器包括制动器支撑座、制动器座、活塞、制动器摩擦盘、制动器摩擦块和制动压盘，所述制动器座安装在制动器支撑座上，活塞设置在制动器座的活塞腔内，制动器摩擦盘通过胀套设置在高速齿轮轴上，制动器摩擦块设置在制动器摩擦盘上，制动器座与制动压盘之间连接有制动器弹簧装置，其特征在于：所述制动器上端设有制动器摩擦块磨损量检测控制***，制动器外侧端面设有制动器传动轴旋转角度检测控制***，所述制动器上还设有制动器摩擦块更换报警控制***，所述制动器摩擦块磨损量检测控制***包括设置在制动器座上端的固定座，所述固定座上横向设有若干调整垫片，所述制动器压盘上端设有安装支架，所述安装支架上设有与调整垫片配合检测制动器摩擦块磨损量的接近开关A，所述制动压盘上横向安装有与活塞配合的顶丝，所述接近开关A通过导线与PLC控制器连接，所述制动器传动轴旋转角度检测控制***包括安装在制动压盘上的支架，所述支架中心设有固定套，所述固定套内设有连接轴，所述连接轴一端安装在高速齿轮轴轴端压盘上，另一端安装有凸轮，所述凸轮上设有缺口，固定套外端面上设有与凸轮配合的接近开关B，所述连接轴外侧端部通过联轴器与旋转编码器连接，所述接近开关B和旋转编码器通过导线分别与PLC控制器连接，所述制动器摩擦块更换报警控制***包括至少一块内部安装有信号发生器的制动器摩擦块和用于接收信号发生器信号的信号接收器，所述信号接收器与PLC控制器连接。
2.根据权利要求1所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述调整垫片为U型调整垫片，U型调整垫片通过螺栓固定在固定座上，所述接近开关A的检测距离是U型调整垫片厚度的两倍。
3.根据权利要求1所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述制动器弹簧装置包括弹簧销，所述弹簧销一端穿过制动压盘安装在制动器底座上，另一端安装有定距套、弹簧、弹簧垫圈和螺母，弹簧设置在定距套上，定距套和弹簧设置在制动压盘和弹簧垫圈之间。
4.根据权利要求3所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述定距套与弹簧垫圈之间设有与U型调整垫片厚度相等的间距。
5.根据权利要求4所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述连接轴与固定套之间安装有轴承，两轴承之间的连接轴上设有定位套，连接轴通过销子设置在压盘内。
6.根据权利要求4所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述旋转编码器通过编码器支座固定在固定套上，所述接近开关B通过接近开关支架固定在固定套上，所述旋转编码器为绝对值式旋转编码器。
7.根据权利要求1所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述制动器摩擦盘上对称设有两块内部设有RFID芯片的制动器摩擦块。
8.根据权利要求1所述的机械压力机制动器摩擦块智能测控装置，其特征在于：所述信号发生器为RFID芯片，所述信号接收器为脉冲信号接收器，所述RFID芯片设置在制动器摩擦块内部，且RFID芯片到制动器摩擦块靠近脉冲信号接收器一端端面距离大于U型调整垫片厚度。
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