CN114483826A - 推力式制动器及使用其的旋转工作台 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的推力式制动器，其包含有一个环形外壳，环形外壳内设有一个制动盘、一个制动活塞、多个制动件及一个解制动活塞。当只有制动活塞受到流体作用时会对制动盘施加轴向推力，使制动盘在制动活塞与该等制动件的共同作用下保持在制动位置，当只有解制动活塞受到流体作用时会对制动盘施加反向推力，使制动盘保持在解制动位置，一旦制动活塞所受到的流体作用失效时，制动盘仍然可以通过该等制动件的作用力来产生制动效果，以提升操作过程的安全性，此外，该推力式制动器为模块化设计，可提升组装及拆卸的便利性。此外，本发明还提供一个使用前述推力式制动器的旋转工作台。

Description

推力式制动器及使用其的旋转工作台

技术领域

本发明与制动装置有关，特别是指一种推力式制动器及使用其的旋转工作台。

背景技术

为了防止转轴在加工过后出现转动，在结构上通常会配置一组制动器对静止的转轴施加制动力，使转轴在静止状态下保持稳定。但是传统的制动器在特殊状况下(例如无预警停电或管路破裂)无法对转轴提供制动力，这样不但容易造成机具的损坏，甚至可能危及周围人员的安全。

CN 210024594 U所揭露的常闭式油压剎车装置在停机或待机等状况下，利用多条弹簧的弹力促使活塞下压，使剎车装置处于抱紧状态并锁定主轴，从而防止主轴转动。至于在解制动时则是利用液压油反向推动活塞，使剎车装置变成松开的状态，此时的主轴即可正常运行。然而在前述专利文献中，整个装置缺乏模块化的设计，相关零件需要各自组装，因此在维修调整上相当不方便，而且单是依靠多条弹簧所提供的制动力十分有限，难以适用于尺寸较大的主轴。

TW M359398所揭露的分度盘利用气压缸的芯轴推动油室内的液压油，使液压油经过油路进入活塞底盘与活塞盘之间，进而推动活塞盘与大刹车盘片产生轴向位移，使大刹车盘片与小刹车盘片摩擦接触，从而限制主轴及盘面转动。反之，当气压缸的芯轴回收时，通过多个弹性组件顶抵活塞盘的前端面，使大刹车盘片与小刹车盘片分离，这样就能使主轴及盘面转动。然而在前述专利文献中，整个装置同样缺乏模块化的设计，相关零件需要各自组装，因此在维修调整上相当不方便，另外，大刹车盘片与小刹车盘片利用多个弹性组件的弹性回复力来达到解制动效果，但是该等弹性组件在使用一段时间后可能出现弹性疲乏，造成大刹车盘片与小刹车盘片之间没有确实分离而有一部分仍然保持接触，如此可能会产生磨耗的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种推力式制动器，其能达到常闭制动的效果，以提升操作上的安全性，并具有模块化的优点。

为了达成上述主要目的，本发明的推力式制动器包含有一个环形外壳、一个制动盘、一个制动活塞、一个解制动活塞，以及多个制动件。该制动盘设于该环形外壳内且能在制动位置与解制动位置之间移动，该制动盘具有一个第一表面与一个背对该第一表面的第二表面；该制动活塞设于该环形外壳内且抵接该制动盘的第一表面，并可受第一流体的作用而对该制动盘施加第一轴向推力；该解制动活塞设于该环形外壳内且抵接该制动盘的第二表面，并可受第二流体的作用而对该制动盘施加第二轴向推力；该等制动件设于该环形外壳内且与该制动活塞位于该制动盘的同一侧，用以对该制动盘恒施加第三轴向推力。

由上述可知，当该制动活塞未受到该第一流体的作用且该解制动活塞未受到该第二流体的作用时，该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力将该制动盘保持在该制动位置，当该制动活塞受到该第一流体的作用但该解制动活塞未受到该第二流体的作用时，该制动活塞施加于该制动盘的第一轴向推力与该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力共同将该制动盘保持在该制动位置，当该制动活塞未受到该第一流体的作用但该解制动活塞受到该第二流体的作用时，该解制动活塞施加于该制动盘的第二轴向推力克服该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力而将该制动盘保持在该解制动位置。换言之，本发明的推力式制动器利用该制动活塞与该解制动活塞的设计，只要分别对该制动活塞与该解制动活塞通入该第一流体和该第二流体，即可让该制动盘产生制动效果和解制动效果，另外在该制动活塞失效的状况下，通过该等制动件的设计，该制动盘仍然可以保持在该制动位置，以达到常闭制动的效果，进而提升操作上的安全性。

可选的，该制动盘的第一表面具有一个定位凸部，该制动活塞朝该制动盘的一侧面具有一个定位凹部，该制动盘的该定位凸部嵌设于该制动活塞的该定位凹部，这样可以固定该制动盘的位置。

可选的，该环形外壳具有一第一壳体与一设于该第一壳体的第二壳体，该制动活塞与该等制动件设于该第一壳体内，该解制动活塞设于该第二壳体内，该制动盘设于该第一壳体与该第二壳体之间。

可选的，该第一壳体具有一个设置该制动活塞的第一环槽与一个连通该第一环槽的第一流体输入孔，该第一流体自该第一流体输入孔到达该第一环槽，然后对该制动活塞施加作用力，该第二壳体具有一个设置该解制动活塞的第二环槽与一个连通该第二环槽的第二流体输入孔，该第二流体自该第二流体输入孔到达该第二环槽，然后对该解制动活塞施加作用力。

可选的，该第一壳体朝该第二壳体的一侧面还具有多个环绕于该第一环槽周围的第一容槽，该制动盘的第一表面具有多个第二容槽，彼此相对的一该第一容槽与一该第二容槽之间设置一该制动件。

可选的，各该制动件为一条压缩弹簧或是由一个第一磁铁和一个第二磁铁所构成。若为前者，各该制动件所产生的弹力形成该第二轴向推力，若为后者，该第一磁铁与该第二磁铁彼此相对的一端具有相反的极性，使得两者所产生的磁斥力形成该第三轴向推力。

此外，本发明还提供一种使用前述推力式制动器的旋转工作台，其包含有一个机台、一根转轴及一个工作盘。该转轴可转动地穿设于该机台且以其前端连接该工作盘，该转轴的前端的外周面具有一个凸环部；该推力式制动器以该环形外壳锁设于该机台且被该转轴的前端所穿设，当该制动盘位于该制动位置时，该制动盘抵压于该转轴的该凸环部，使该转轴产生制动效果，当该制动盘位于该解制动位置时，该制动盘远离该转轴的该凸环部，使两者之间产生间隙。

由上述可知，本发明的推力式制动器为模块化设计，无需跟该转轴作固定，可提升组装便利性，此外，也可以很方便地将整个推力式制动器从该机台拆下，以便进行调整维修。

可选的，该转轴的凸环部锁设一个刹车板，该制动盘的内周缘具有一个制动部，当该制动盘位于该制动位置时，该制动盘以该制动部抵压于该刹车板。

可选的，当该环形外壳组装于该机台时，该制动盘受第四轴向推力而保持在该解制动位置，以保护两者的接触面不会因为相互碰撞而损坏。

可选的，该转轴的内部具有一条气道，当该环形外壳组装于该机台时对该气道灌注气体，使该气体对该制动盘施加该第四轴向推力。

有关本发明所提供对于推力式制动器及使用其的旋转工作台的详细构造、特点、组装或使用方式，将在后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，本领域技术人员应能了解，详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

附图说明

图1为本发明第1实施例的推力式制动器的立体图；

图2为本发明第1实施例的推力式制动器的立体分解图；

图3为本发明第1实施例的推力式制动器的端视图；

图4为图3当中沿4-4剖线的剖视图；

图5为图3当中沿5-5剖线的剖视图；

图6为图3当中沿6-6剖线的剖视图；

图7为应用本发明第1实施例的推力式制动器的旋转工作台的立体图；

图8为图7的局部立体分解图；

图9为应用本发明第1实施例的推力式制动器的旋转工作台的局部剖视图，主要显示制动盘位于制动位置；

图10类同于图9，主要显示制动盘位于解制动位置；

图11为本发明第2实施例的推力式制动器的立体分解图；

图12为本发明第2实施例的推力式制动器的剖视图；

图13为应用本发明第2实施例的推力式制动器的旋转工作台的局部剖视图，主要显示制动盘位于制动位置；

图14类同于图13，主要显示制动盘位于解制动位置；

图15为应用本发明第1实施例的推力式制动器的旋转工作台的局部剖视图，主要显示气体对制动盘施加第四轴向推力。

附图标号说明：

10-推力式制动器；12-第一流体；14-第二流体；20-环形外壳；22-螺丝；30-第一壳体；32-第一轴孔；34-第一环槽；36-第一容槽；38-第一流体输入孔；40-第二壳体；42-第二轴孔；44-第二环槽；46-第二流体输入孔；50-制动盘；51-第一表面；52-第二表面；53-定位凸部；54-第二容槽；55-制动部；P1-制动位置；P2-解制动位置；60-制动活塞；62-定位凹部；64-解制动活塞；66-制动件；70-旋转工作台；71-机台；72-转轴；74-凸环部；75-工作盘；76-刹车板；77-螺丝；78-气道；80-制动件；82-第一磁铁；84-第二磁铁；F1-第一轴向推力；F2-第二轴向推力；F3-第三轴向推力；F4-第四轴向推力。

具体实施方式

申请人首先在此说明，在整篇说明书中，包括以下介绍的实施例以及权利要求书中，有关方向性的名词皆以图式中的方向为基准。其次，在以下将要介绍的实施例以及附图中，相同的组件标号，代表相同或近似的组件或其结构特征。

请先参阅图1及图2，本发明第1实施例的推力式制动器10包含有一个环形外壳20、一个制动盘50、一个制动活塞60、一个解制动活塞64，以及多个制动件66。

环形外壳20具有一个第一壳体30与一个第二壳体40，第一壳体30与第二壳体40利用多根螺丝22锁固在一起。第一壳体30具有一个贯穿内外二侧面的第一轴孔32，如图2及图3所示，第一壳体30的内侧面(也就是朝第二壳体40的一侧面)具有一个环绕于第一轴孔32周围的第一环槽34及多个环绕于该第一环槽34周围的第一容槽36(在此为16个，但不以此为限)；第二壳体40具有一个贯穿内外二侧面的第二轴孔42，第二轴孔42连通第一轴孔32，且第二轴孔42的孔径大于第一轴孔32的孔径，第二壳体40的内侧面(也就是朝第一壳体30的一侧面)具有一个环绕于第二轴孔42周围的第二环槽44。此外，如图2及图5所示，第一壳体30的外周缘具有一个连通第一环槽34的第一流体输入孔38，再如图2及图6所示，第二壳体40的外周缘具有一个连通第二环槽44的第二流体输入孔46。

制动盘50设于第一壳体30与第二壳体40之间且具有一个面对第一壳体30的第一表面51与一个面对第二壳体40的第二表面52，其中在第一表面51具有一个呈环形的定位凸部53及多个环绕于定位凸部53周围的第二容槽54(在此为16个，但不以此为限)。此外，制动盘50的内周缘具有一个制动部55，制动盘50的制动部55沿着第二轴孔42的径向凸出于第二轴孔42(如图4所示)。

制动活塞60嵌设于第一壳体30的第一环槽34内且抵接于制动盘50的第一表面51，当对第一流体输入孔38通入第一流体12(在此为气体，然而实际上也可以使用液体，并不以气体为限)时，如图5所示，制动活塞60会受到第一流体12的作用而对制动盘50施加第一轴向推力F1。此外，制动活塞60的内侧面(也就是朝制动盘50的一侧面)具有一个定位凹部62，制动活塞60以定位凹部62嵌设于制动盘50的定位凸部53，使两者可以保持固定的相对位置。

解制动活塞64嵌设于第二壳体40的第二环槽44内且邻近于制动盘50的第二表面52，当对第二流体输入孔46通入第二流体14(在此为气体，然而实际上也可以使用液体，并不以气体为限)时，如图6所示，解制动活塞64会受到第二流体14的作用而对制动盘50施加第二轴向推力F2。

各个制动件66在本实施例中为压缩弹簧。该等制动件66以一对一的方式设于该等第一容槽36与该等第二容槽54之间，如图2及图4所示，该等制动件66以其一端顶抵于该等第一容槽36的端壁，另一端则是顶抵于该等第二容槽54的端壁，使得该等制动件66利用本身的弹力对制动盘50恒施加第三轴向推力F3。

请参阅图7及图8，在图中所显示的旋转工作台70包含有一个机台71、一根转轴72及一个工作盘75。转轴72可转动地穿设于机台71且以其前端连接工作盘75，使转轴72在一个设于机台71内的动力源(如马达)的驱动下能带动工作盘75和固定于工作盘75的待加工工件(图中未示)一起转动，从而对前述待加工工件进行加工。此外，如图9及图10所示，转轴72的前端具有一个凸环部74，转轴72在凸环部74锁设一个用来承接制动盘50之刹车板76。

本发明的推力式制动器10在配合前述旋转工作台70使用时，首先将工作盘75拆下，接着将环形外壳20套设于转轴72的前端，并利用多根螺丝77将环形外壳20和机台71锁固在一起，最后再将工作盘75重新装上，这样即可完成本发明的推力式制动器10的组装。

在实际操作时，对第一流体输入孔38通入第一流体12(如图5所示)，使制动活塞60在第一流体12的作用下对制动盘50施加第一轴向推力F1，至于该等制动件66利用本身的弹力对制动盘50恒施加第三轴向推力F3，所以制动活塞60施加于制动盘50的第一轴向推力F1与该等制动件66施加于制动盘50的第三轴向推力F3会共同将制动盘50保持在如图9所示的制动位置P1，此时的制动盘50会以制动部55抵压刹车板76，由于刹车板76与转轴72的凸环部74固定在一起，这样就可以让转轴72产生制动效果。

在此需要补充说明的是，为了让制动盘50对转轴72提供完整的制动力，当制动盘50位于如图9所示的制动位置P1时，第一轴向推力F1需要大于或等于第三轴向推力F3，更进一步来说，两者之间满足以下关系式:F3≦F1，F1＝A1×f1，其中的A1为制动活塞60的面积(单位为mm²)，f1为第一流体12提供给制动活塞60的作用力(在此假设为0.6N/mm²)。

反之，若要让转轴72正常运作时，先停止对第一流体输入孔38通入第一流体12，以解除制动活塞60施加于制动盘50的第一轴向推力F1，接着对第二流体输入孔46通入第二流体14(如图6所示)，使解制动活塞64在第二流体14的作用下对制动盘50施加第二轴向推力F2，由于该等制动件66仍然对制动盘50施加第三轴向推力F3，所以当解制动活塞64施加于制动盘50的第二轴向推力F2克服该等制动件66施加于制动盘50的第三轴向推力F3时，即可将制动盘50保持于如图10所示的解制动位置P2，此时制动盘50的制动部55会远离刹车板76而在两者之间产生间隙，这样就可以让转轴72正常运作。

在此需要补充说明的是，当制动盘50位于如图10所示的解制动位置P2时，第二轴向推力F2需要大于第三轴向推力F3，更进一步来说，两者满足以下关系式:F3<F2，F2＝A2×f2，其中的A2为解制动活塞64的面积(单位为mm²)，f2为第二流体14提供给解制动活塞64的作用力(在此假设为0.6N/mm²)，若设定安全系数ρ为1.2的情况下，上述公式可以进一步修正为F3×ρ＝F2＝A2×f2，然后将f2＝0.6及ρ＝1.2代入修正后的公式，如此即可得到

的关系式。

一旦第一流体12及第二流体14的供给因特殊状况(例如无预警停电或管路破裂)而失效时，虽然会导致制动活塞60无法对制动盘50施加第一轴向推力F1，但是仍然可以通过该等制动件66所提供的第三轴向推力F3将制动盘50保持于如图9所示的制动位置P1，使转轴72达到安全停机的效果。换言之，在正常情况下，制动活塞60会搭配该等制动件66对制动盘50提供完整的制动力，使制动盘50确实保持于如图9所示的制动位置P1，如果制动活塞60及解制动活塞64发生故障，该等制动件66所提供的部分制动力仍然可以将制动盘50保持于如图9所示的制动位置P1，从而达到常闭制动的效果，进而提升操作上的安全性。

另一方面，制动件除了使用弹力作为第三轴向推力F3，也可以使用磁斥力作为第三轴向推力F3。更明确地说，如图11及图12所示，各个制动件80由一个第一磁铁82与一个第二磁铁84所构成，第一磁铁82设于第一壳体30的第一容槽36内，第二磁铁84设于制动盘50的第二容槽54内，第一磁铁82与第二磁铁84彼此相对的一端具有相反的极性，使得第一磁铁82与第二磁铁84之间所产生的磁斥力形成第三轴向推力。

借此，当对第一流体输入孔38通入第一流体12时，制动活塞60施加于制动盘50的第一轴向推力F1与该等制动件80施加于制动盘50的第三轴向推力F3会共同将制动盘50保持在如图13所示的制动位置P1，使制动盘50对转轴72提供制动效果。

反之，若要让转轴72正常运作时，先停止对第一流体输入孔38通入第一流体12，以解除制动活塞60施加于制动盘50的第一轴向推力F1，接着对第二流体输入孔46通入第二流体14，使解制动活塞64在第二流体14的作用下对制动盘50施加第二轴向推力F2，由于该等制动件80仍然对制动盘50施加第三轴向推力F3，所以当解制动活塞64施加于制动盘50的第二轴向推力F2克服该等制动件80施加于制动盘50的第三轴向推力F3时，即可将制动盘50推动至如图14所示的解制动位置P2，使转轴72正常运作。

一旦第一流体12与第二流体14的供给因特殊状况(例如无预警停电或管路破裂)而失效时，仍然可以透过该等制动件80所提供的第三轴向推力F3将制动盘50保持于如图13所示的制动位置P1，从而达到常闭制动的效果。

最后需要补充说明的是，不论使用前述哪一种制动件66、80，本发明的推力式制动器10在组装于机台71时，为了保护制动盘50与转轴72的接触面不会因为相互碰撞而损坏，在组装过程中可以对制动盘50施加第四轴向推力F4，使制动盘50保持在如图15所示的解制动位置P2，直到完成组装为止。前述第四轴向推力F4可以由解制动活塞64所提供，或者是在转轴72的内部开设一条气道78，如图15所示，然后对气道78灌注气体，使此气体在两者的接触面形成气幕并同时提供第四轴向推力F4。

综上所述，本发明的推力式制动器10利用制动活塞60与解制动活塞64的设计，只要分别对制动活塞60与解制动活塞64通入第一流体12和第二流体14，即可让制动盘50产生制动效果和解制动效果。另外在制动活塞60失效的状况下，通过该等制动件66、80的设计，仍然可以对制动盘50提供部分制动力，使制动盘50保持在制动位置P1，以达到常闭制动的效果，进而提升操作上的安全性。此外，本发明的推力式制动器10为模块化设计，在配合旋转工作台70使用时无需跟转轴72作固定，可提升组装便利性，此外，也可以很方便地将整个推力式制动器10从机台71拆下，以便进行调整维修。

Claims (10)

1.一种推力式制动器，其特征在于，包含有:

一环形外壳；

一制动盘，可在一制动位置与一解制动位置之间移动地设于该环形外壳内且具有一第一表面与一背对该第一表面的第二表面；

一制动活塞，设于该环形外壳内且抵接该制动盘的第一表面，并可受一第一流体的作用而对该制动盘施加一第一轴向推力；

一解制动活塞，设于该环形外壳内且邻近于该制动盘的第二表面，并可受一第二流体的作用而对该制动盘施加一第二轴向推力；以及

多个制动件，设于该环形外壳内且与该制动活塞位于该制动盘的同一侧，用以对该制动盘恒施加一第三轴向推力；

其中，当该制动活塞未受到该第一流体的作用且该解制动活塞未受到该第二流体的作用时，该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力将该制动盘保持在该制动位置，当该制动活塞受到该第一流体的作用且该解制动活塞未受到该第二流体的作用时，该制动活塞施加于该制动盘的第一轴向推力与该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力共同将该制动盘保持在该制动位置，当该制动活塞未受到该第一流体的作用且该解制动活塞受到该第二流体的作用时，该解制动活塞施加于该制动盘的第二轴向推力克服该等制动件施加于该制动盘的第三轴向推力而将该制动盘保持在该解制动位置。

2.根据权利要求1所述的推力式制动器，其特征在于，该制动盘的第一表面具有一定位凸部，该制动活塞朝该制动盘的一侧面具有一定位凹部，该制动盘的该定位凸部嵌设于该制动活塞的该定位凹部。

3.根据权利要求1所述的推力式制动器，其特征在于，该环形外壳具有一第一壳体与一设于该第一壳体的第二壳体，该制动活塞与该等制动件设于该第一壳体内，该解制动活塞设于该第二壳体内，该制动盘设于该第一壳体与该第二壳体之间。

4.根据权利要求3所述的推力式制动器，其特征在于，该第一壳体朝该第二壳体的一侧面具有一设置该制动活塞的第一环槽，且该第一壳体的外周缘具有一连通该第一环槽的第一流体输入孔，该第二壳体朝该第一壳体的一侧面具有一设置该解制动活塞的第二环槽，且该第二壳体的外周缘具有一连通该第二环槽的第二流体输入孔。

5.根据权利要求4所述的推力式制动器，其特征在于，该第一壳体朝该第二壳体的一侧面更具有多个环绕于该第一环槽周围的第一容槽，该制动盘的第一表面具有多个第二容槽，各该制动件为一压缩弹簧且容纳于一该第一容槽内，各该制动件的一端顶抵于一该第一容槽的一端壁，各该制动件的另一端抵接于一该第二容槽的一端壁，使得各该制动件所产生的弹力形成该第三轴向推力。

6.根据权利要求4所述的推力式制动器，其特征在于，该第一壳体朝该第二壳体的一侧面更具有多个环绕于该第一环槽周围的第一容槽，该制动盘的第一表面具有多个第二容槽，各该制动件具有一第一磁铁与一第二磁铁，该第一磁铁设于一该第一容槽内，该第二磁铁设于一该第二容槽内，该第一磁铁与该第二磁铁彼此相对的一端具有相反的极性，使得该第一磁铁与该第二磁铁之间所产生的磁斥力形成该第三轴向推力。

7.一种旋转工作台，其特征在于，包含有:

一机台；

一转轴，可转动地穿设于该机台，该转轴的外周面具有一凸环部；

一工作盘，连接该转轴的前端，使该工作盘可跟着该转轴同步转动；以及

一如权利要求1至6中任一项所述的推力式制动器，该环形外壳设于该机台且被转轴的前端所穿设，当该制动盘位于该制动位置时，该制动盘抵压于该转轴的该凸环部，当该制动盘位于该解制动位置时，该制动盘远离该转轴的该凸环部，使该制动盘与该转轴的该凸环部之间产生一间隙。

8.根据权利要求7所述的旋转工作台，其特征在于，该转轴的该凸环部锁设一刹车板，该制动盘的内周缘具有一制动部，当该制动盘位于该制动位置时，该制动盘以该制动部抵压于该刹车板。

9.根据权利要求7或8所述的旋转工作台，其特征在于，当该环形外壳组装于该机台时，该制动盘受一第四轴向推力而保持于该解制动位置。

10.根据权利要求9所述的旋转工作台，其特征在于，该转轴的内部具有一气道，当该环形外壳组装于该机台时对该气道灌注一气体，使该气体对该制动盘施加该第四轴向推力。

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