CN101020368B - 用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构 - Google Patents

Abstract

一种用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构，由手动操纵杆、触发装置、抓捕器、防误操作闭锁装置、箱体等构成。抓捕器的龟形夹盘可在事故即将发生的瞬间牢牢抓住压力机螺杆使其无法向下移动被迫于瞬间停止、因此可有效避免人身事故的发生，这种快速制动机构结构简单、动作灵活、使用寿命长，能为操作者提供可靠的安全保护、特别适用在新设计的摩擦螺旋压力机上、若将原有的摩擦螺旋压力机进行一些改造也可使用。

Description

用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构

所属技术领域

本发明涉及用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构，属于螺旋压力机的安全保护装置。

背景技术

双盘摩擦螺旋压力机是耐火材料生产厂家使用最普遍、构造最简单的冲压设备，由于该设备结构简单、普遍采用手动操纵。为了防止发生工伤事故、此类机器上大多都装有各种形式的保护装置。但这些保护装置用在双盘摩擦螺旋压力机上却起不到真正意义上的安全保护作用，其主要原因是靠飞轮带动的双盘摩擦螺旋压力机为了提高工作效率、螺杆大都采用多头大导程非自锁性螺纹(常用右旋螺纹)。由于螺母固定在机架上不动、所以当螺杆顺时针旋转时、螺杆连同滑块一起向下运动(螺杆反转时滑块则向上运动)。鉴于螺杆向下运动时摩擦阻力极小，其快速下落过程可以理解为一个“瞬间失去控制的物体”依其惯性在自由下落、物体本身储有较大的冲击动能，在此种情况下、要想将螺杆和滑块迅速停止在某一位置上绝不是一件容易办到的事。实践表明、现有的各类保护装置虽然控制方式不同、但其最终都是采用在固定位置安装活动挡块作为执行机构、通过挡块的紧急插入使滑块下落受阻而被迫停止的方法，这种方法可靠性不高、起不到真正意义上的安全保护作用，因为一旦滑块下落行程超过了垫块动作起始点位置必将影响垫块的插进、极易造成人身机械事故。

专利文件(ZL85101057)中公开了一种用于冲压机械的安全保护装置及方法，其采用的安全传感系统及使用设备条件只适合采用曲柄传动的冲压设备、不适合采用多头大导程非自锁性螺杆的双盘摩擦螺旋压力机。前者由于设备构造关系实现滑块冲头快速停止容易办到、而后者却非常困难；查阅现有公开的技术资料、未见有关解决摩擦螺旋压力机螺杆快速制动这类问题的介绍。

发明内容

鉴于上述问题的存在，本发明的任务是设计和制造一种不用电控元件、纯机械构造、专门用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构。

本发明所采用的技术方案是：(1)设计一种抓捕器、该抓捕器的龟形夹盘可在事故即将发生的瞬间牢牢抓住压力机螺杆并随同其一起移动，由于龟形夹盘向内收缩夹紧时的力较大、所以被抓牢后的螺杆就相当于在其被抓牢处突然长出了一道“固定轴肩”一样、阻挡了螺杆向下移动、被迫于瞬间停止运动，其本身储存的能量便在停止运动的瞬间通过抓捕器分解转化成为沿轴、径两个方向作用的制动力，其动能并分别被橡胶缓冲垫和承压弹簧所吸收，直至彻底停止、实现螺杆的全方位缓冲制动。(2)当危险解除时、手动操纵杆使压力机螺杆反向旋转、抓捕器上的龟形夹盘可在被撞击的瞬间松开已抱紧的螺杆、完成回位动作、压力机螺杆便可自由上下移动而不受限制。权利要求1给出的技术特征解决了上述任务。

附图说明

本发明的用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构(以下简称快速制动机构)如下列附图所示。

图1快速制动机构总体构造示意图。

图2触发装置构造示意图。

图3抓捕器结构原理图。

图4闭锁装置和操纵控制杆安装位置示意图。

图1中，a)、触发装置，b)、抓捕器，c)、防误操作闭锁装置。

图2中，1、主控轴，2、伺服轴，3、拉杆，4、小弹簧，5、垫圈，6、柱销，7、拨杆，8、销轴，9、拉簧，10、螺钉，11、承压簧，12、后封盖。

图3中，13、齿圈，14、棘爪，15、千斤，16、棘轮，17、定位轴，18、螺栓，19、龟形夹盘，20、加力螺钉，21、加力簧，22、齿盘(A-上盘、B-下盘)，23、橡胶缓冲垫。

图4中，28、互锁板，29、连动杆，31、防护板，32、接杆，33、换向叉，34、手动操纵杆。

具体实施方式

快速制动机构由手动操纵杆、触发装置、抓捕器、防误操作闭锁装置、箱体等构成。图2中，伺服轴2断面中心线处有一向右偏移a厘米的通孔(本实施例a取1.5厘米)、其孔径恰好可装入主控轴1外径、将主控轴1装入伺服轴2轴孔内后再整体将两轴靠近偏心的那一侧切去一部分平面使之成为形状相似的两个半圆，从断面看去相当在字母“C”内套装了反了方向的字母“D”、因此开口处自然形成凹槽、主控轴1可在凹槽内自由滑动、两轴右侧平面上是一起加工出来的渐开线齿形的齿条、齿条端面处在一个基准平面上，伺服轴2开口处的轮齿分上下两部分；伺服轴2靠右侧端部有承压簧11，簧的另一端顶住后封盖12、而后封盖12又旋紧在箱体26上。主控轴1前端部分有一向左偏心的凸肩、当主控轴后端部分全部滑进伺服轴2的凹槽后其轴肩可很好的与伺服轴2前端面相接触，轴右侧有一中心孔、先将拉杆3套入垫圈5再从小弹簧4中穿过、拧紧在主控轴1中心孔内的螺纹中，垫圈5卡在伺服轴2的端面上、阻止主控轴1从伺服轴2的前端滑出。主控轴1朝上的端面上钻有一孔、柱销6一头固定在其中，另一头向上先穿过伺服轴2通槽上方导向槽后又穿过箱体26上的通槽并向外伸出、最终停留在拨杆7前端开口的叉头内。拨杆7末端用销轴8绞接于箱体26上、拉簧9一头钩住拨杆7中心部位的小孔、另一头钩在螺钉10头部、螺钉10固定在箱体26上，拉簧9的回弹拉力可将拨杆7的叉头连同柱销6一起锁定在箱体上的左右两个极限位置既将主控轴1锁定在伸出和缩进两个极限位置、为换向棘轮组能可靠动作提供保障。

图3中的齿圈13为单向超越离合器组件中的重要零件、外圈是渐开线齿形的齿轮、模数与主控轴1相同、内圈直径与棘轮16外径配套、内圈上有均布的左旋方向棘轮槽，棘轮16是空心轴、轮体外径分上、中、下三个轴段，上、下两段的凸轮轮廓线方位一致且形状相同，中段外径上有一凹槽、棘爪14和千斤15固定在其上、如将定位轴17穿进棘轮16的轴孔中并将齿盘22上下(A、B)两盘一起合拢、就可将其固定在龟形夹盘19的钳口中间，两钳口在自身夹紧收缩力和加力簧21双重作用下紧紧夹靠在棘轮16轴上的凸轮曲线部位上、凸轮的最高轮廓点可将钳口胀开使夹盘19的内径扩大、而凸轮的最低轮廓点却不与钳口接触、所以钳口在加力簧21的弹力作用下向内收缩、其收缩力大小可通过调整加力螺钉20来实现。龟形夹盘19用弹性好的合金钢铸造而成、外壁上的加强筋是用来稳定夹盘和加大传力面积的，龟形夹盘19在装入抓捕器之前其自由内径尺寸小于压力机螺杆外径2毫米、当将其固定在抓捕器上并被棘轮16上的凸轮胀开后、内径尺寸则大于压力机螺杆外径[1，2]毫米。为保证龟形夹盘19内环壁向内收缩时其圆环形状不被破坏、所以在环壁中心线未开口一侧开出一V型坡口，坡口附近有一定位用轴孔。齿盘21是组合式环状圆盘、A、B上下两圆盘形状尺寸相同，以两盘接触平面中心线为界、上下圆盘各有一半形状与龟形夹盘18外形相似的内腔与开口处相通、总高度略大于龟形夹盘18的高度、开口处中心点有棘轮16定位用的定位孔。

上下圆盘外圈凸出的轴肩部分做成渐开线齿形的齿轮、有齿的部分只占轴肩部分整个周长的1/2、并且靠近开口方向以中心线分界均布两边，模数同伺服轴2相同、上下圆盘齿轮的齿高同伺服轴2开口处齿条部分齿高相同，先将两定位轴17分别装入棘轮16和夹盘19的轴孔内、再将加力弹簧21、齿圈13和棘爪14、千斤15等零件安装到位、将棘轮16上的凸轮转到最高点使龟形夹盘19的钳口处于胀开位置、调整加力螺钉20对加力簧21加力直到钳口的夹紧力达到设计要求为止，用螺栓18将齿盘22上下两盘固定即可。齿盘22上下两圆盘背面有环形定位凹槽、橡胶缓冲垫23分别装于上下凹槽处、然后装进箱体26内，上圆盘用端盖24压紧、再用螺栓25固定，整体组装完后用螺栓30将其固定在压力机原有固定螺母上方即可。(端盖24、螺栓25、箱体26、触控板27及螺栓30图中未标注)。

由于抓捕器的龟形夹盘19只允许在压力机螺杆向下运动时才可被触动、所以加装了由触控板27、互锁板28、连动杆29组成的防误操作闭锁器，带加长杆的互锁板28前端挡在触控板27和主控轴1中间、后端与操纵系统的换向叉33相连，当压力机螺杆向上运动时、换向叉33推动互锁板28前移挡住触控板27、使其无法向内移动、所以主控轴1不会被触动。

本实施例的具体动作过程如下：在正常情况下、操作工人使用推板式滑动架进行自动加料和取出成品件、因此快速制动机构不动作。当压力机螺杆向下运动时、如果操作工突然将手臂伸进模具内拿取工件、手臂就会将防护板31向里推、通过接杆32带动触控板27也向里压，此时由于换向叉33已将连动杆29、互锁板28拉离开触控板27的前行方向、所以触控板27就将主控轴1向里推进，主控轴1在移动过程中一边压缩小弹簧4一边推动齿圈13顺时针转动、由于齿圈13为单向超越离合器组件、里面的棘爪14和千斤15便使棘轮16上的凸轮顺时针转动90°，从原来的最高轮廓点瞬间变换为最低轮廓点、齿盘22中的龟形夹盘19原来被胀开的钳口亦在瞬间向内收缩牢牢抓住压力机螺杆并随同其一起移动，由于龟形夹盘19向内收缩夹紧时的夹紧力较大、所以被抓牢后的螺杆就相当于在其被抓牢处突然长出了一道“固定轴肩”一样、阻挡了螺杆向下移动、螺杆被迫于瞬间停止运动，其本身储存的能量便在停止运动的瞬间通过抓捕器分解转化成为沿轴、径两个方向作用的制动力，轴向力通过齿盘22下端面置放的橡胶缓冲垫23将力传到压力机机架上，径向力则通过齿圈13推动伺服轴2连同主控轴1向后移动并压缩承压簧11至动能彻底释放完时停止、此时主控轴1行程已越过闭锁器中线并完全缩进伺服轴2内腔、柱销6、拨杆7和拉簧9就将其正向锁定在右侧极限位置。由于螺杆的导程大、所以被龟形夹盘19抱住以后只能在瞬间向下移动很短的一点距离便迅速停止不动，实现了螺杆的紧急制动。螺杆停止时的位置是随机的事先无法预见、依瞬间制动时螺杆所处位置而定。由于螺杆是在瞬间停止的、故可有效避免人身事故的发生。

当危险解除后、用手动操纵控制杆34使压力机螺杆反向旋转、龟形夹盘19带动齿盘22和齿圈13组件逆时针回转、齿圈13在回返过程中撞击到被柱销6和拨杆7闭锁在右边极限位置的主控轴1轴端部的轮齿、撞击力使齿圈13带动棘轮16顺时针转动90°、凸轮从原来最低轮廓点瞬间转换到最高轮廓点、龟形夹盘19的两钳口重新被凸轮胀开、在夹盘钳口胀开的瞬间、原来被抱紧的压力机螺杆便可自由转动而不受限制了。在夹盘钳口松开压力机螺杆的同时、齿盘22带动齿圈13继续逆时针回转、伺服轴2在齿盘21推动与承压簧11回弹力共同作用下向左侧移动、伺服轴2前端面由于顶住了主控轴1上偏心的凸肩、移动的过程中同时将主控轴1向外拉出，主控轴1行程越过闭锁器中线后、柱销6、拨杆7和拉簧9就将其反向锁定在左侧极限的起始位置，主控轴1在小弹簧4的作用下轴端伸出伺服轴2内腔将触控板27向外推出、互锁板28又挡在触控板27的前面、为下一次保护动作做准备。

本发明的这种用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构具有结构简单、动作灵活、使用寿命长、能为操作者提供可靠的安全保护等优点、特别适用在新设计的摩擦螺旋压力机上、如将原有的摩擦螺旋压力机进行一些改造也可使用。

Claims (6)

1.一种用于摩擦螺旋压力机螺杆的瞬间快速制动机构，由操纵控制杆、触发装置、抓捕器、防误操作闭锁装置、箱体构成，其特征是：伺服轴(2)断面中心线处有一向右偏移a厘米的通孔、其孔径恰好可装入主控轴(1)外径，将主控轴(1)装入伺服轴(2)轴孔内后再整体将两轴靠近偏心的那一侧切去一部分平面使之成为形状相似的两个半圆，从断面看去相当于在字母“C”内套装了反了方向的字母“D”、因此开口处自然形成凹槽、主控轴(1)可在凹槽内自由滑动，伺服轴(2)右端有承压簧(11)，柱销(6)、拨杆(7)和拉簧(9)固定在箱体上；齿圈(13)外圈齿轮模数与主控轴(1)相同、齿圈(13)内圈中棘轮槽旋向为左旋，棘轮(16)上下轴段有形状相同凸轮轮廓线，中段是棘轮本体、其外圆直径上有一缺口槽、棘爪(14)、千斤(15)固定在其中，龟形夹盘(19)内环壁形状为有弹性的半封闭圆环、夹盘钳口两侧有加力簧(21)，齿盘(22)是组合式环状圆盘、上下盘形状尺寸相同，上下盘各有带开口的半环形内腔，圆盘外圈凸出的轴肩部分是渐开线齿形的齿轮、有齿的部分的长度占轴肩周长的1/2、模数与伺服轴(2)相同，两齿盘齿轮可与伺服轴(2)开口处齿条上的轮齿准确啮合、上下两圆盘背面有环形定位凹槽、放置橡胶缓冲垫(23)。

2.根据权利要求1所述的快速制动机构，其特征是：伺服轴(2)断面中心线处有一向右偏移a厘米的通孔，其a的取值范围为[1、2]厘米。

3.根据权利要求1所述的快速制动机构，其特征是：齿盘(22)上下盘内腔形状与龟形夹盘(19)外形相似、只是内腔尺寸较大于龟形夹盘(19)外径1厘米、内腔合起后总高度略大于龟形夹盘(19)的高度，开口处中心点处有棘轮(16)定位用的定位孔。

4.根据权利要求1所述的快速制动机构，其特征是：龟形夹盘(19)外环壁上有均匀分布的加强筋，内环壁中线底侧有一V型坡口。

5.根据权利要求1所述的快速制动机构，其特征是：龟形夹盘(19)在装入抓捕器之前其自由内径尺寸小于压力机螺杆外径2毫米、当将其固定在抓捕器上并被棘轮(16)上的凸轮胀开后内径尺寸则大于压力机螺杆外径[1、2]毫米。

6.根据权利要求1所述的快速制动机构，其特征是：龟形夹盘(19)是被定位轴(17)定位在齿盘(22)上下两盘内腔中的。

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