一种用于高速转动光纤设备的制动系统

技术领域

本申请涉及光纤生产领域，具体而言，涉及一种用于高速转动光纤设备的制动系统。

背景技术

随着光纤需求的日益增加，各大光纤生产企业的拉丝速度逐渐提升，对设备的要求也正在日益提高，从而需要设计生产效率更高的光纤工艺设备。而光纤工艺设备中，光纤收线桶旋转方向和光纤绕线的方向存在同向和异向的情况，光纤产线连续高速生产时，光纤线速度可以达到3000～3500m/min，这样的会导致光纤收线桶的转速很高，光纤收线桶需要能够快速启动达到对于转速，同时又可以快速停车，避免光纤收线桶的表面光纤与光纤端头发生激烈的撞击，造成光纤收线桶表面的光纤被抽打断裂而报废。

工艺设备中一般都采用伺服电机提供旋转动力，电机容量一定的情况下，光纤收线桶装满光纤后其转动惯量会比较大，由于光纤收线桶线速度一般在3000～3500r/min,要让高速旋转的大转动惯量光纤收线桶快速停车，需要引入较大功率的制动器，更加重要的是，光纤生产工艺控制的精度要求和洁净度要求较高，光纤设备的制动器完成制动功能后，需要制动摩擦片与刹车盘能够快速彻底地分离，避免给电机额外的负载和产生过多刹车片粉末。

常用制动器一般会通过流体驱动制动器的活塞，活塞推动刹车片压紧刹车盘，完成制动，然后由制动器机械回位机构产生的反力，推动活塞反向移动使制动摩擦片与刹车盘分离，这种结构的制动器会有一些局限性，在执行制动功能时，回位机构产生的回位力与制动器推动活塞制动的制动力方向是相反的，每次制动时该回位力都是做负功，这就会影响制动器的制动功率，为了获得较大的制动功率，通常的制动器可以加大流体的压力，或者增加制动刹车盘尺寸。但是安装气压增压装置造成气路结构复杂，管路压力增大增加不稳定因素；加大制动器尺寸也可以增大制动功率，但是会造成结构笨重，不利于光纤工艺生产设备的操作要求。另外，常用制动器的机械结构回位装置需要润滑良好，否则制动活塞摩擦自锁，会使得机械回位功能失效，光纤工艺设备对设备本体的洁净度要求也较高，润滑油脂不利于车间洁净度要求。所以需要设计一款压缩空气作动力、制动效果好，回位彻底可靠的制动系统应用到光纤工艺生产设备上去。

发明内容

本申请的目的在于提供一种制动效果好，回位彻底可靠的用于高速转动光纤设备的制动系统。

本申请是这样实现的：

本申请提供一种用于高速转动光纤设备的制动系统，其特征在于：包括与光纤收线桶相连的转轴、与转轴相连的刹车盘、与刹车盘对应设置的气动快速回位制动器以及控制器，所述气动快速回位制动器的气室接口通过气压真空管路与真空发生器和压缩空气气源相连，在所述气压真空管路上设有控制电磁阀和真空控制阀，所述控制器通过接收信号控制控制电磁阀和真空控制阀的开启，从而控制气动快速回位制动器的制动摩擦片与刹车盘的抵接与分离。

按上述技术方案，所述气动快速回位制动器包括制动器壳体，在制动器壳体上对应刹车盘的两侧对称设有制动器气室，在每个制动气室内密封设有制动活塞，所述制动活塞的外侧与制动摩擦片相连。

按上述技术方案，所述制动活塞的外周通过密封圈与制动器气室5动密封配置。

按上述技术方案，在制动器壳体上设有与气压真空管路相连的气管快速接头。

按上述技术方案，还包括电机旋转编码器、用于检测制动器刹车信号的第一传感器、用于检测制动器气室真空信号的第二传感器，所0述电机旋转编码器、第一传感器和第二传感器分别与控制器相连。

按上述技术方案，所述控制电磁阀为二位三通电磁阀，所述真空电磁阀为二位两通电磁阀。

按上述技术方案，所述压缩空气气源分别与真空控制阀和控制电磁阀相连。

5本申请的有益效果是：

1、本发明通过压缩空气、真空发生器、制动器、逻辑控制气路、控制器，实现对光纤收线桶旋转系统的有效制动和快速回位，具有结构简单，制动效果好，回位彻底可靠等优点。

2、本发明通过压缩空气制动刹车，整个刹车回位的过程中，完全靠大0气压作用在制动摩擦片上产生的回位压力，所以回位压力大小恒定，分布均匀，相对于活塞中心位置居中性好，因此制动活塞受到的大气压力不会产生较大的偏心力矩，这样就避免了回位力产生的偏心力矩使制动器活塞自锁而造成活塞回位卡滞现象。在复位时，通过采用文丘里原理的真空管来实现制动器气室里面抽真空，所以在运行过程刹车片就一直处于彻底缩回的位置，这就完成了刹车片的真空回位，避免摩擦片与刹车盘摩擦，给电机带来额外的附加载荷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的用于高速转动光纤设备的制动系统整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的气动快速回位制动器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的制动器刹车状态示意图。

图4为本申请实施例提供的制动器处于真空回位状态示意图。

图5为本申请实施例提供的气路逻辑控制原理图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的用于高速转动光纤设备的制动系统的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例提供了一种用于高速转动光纤设备的制动系统，包括与光纤收线桶相连的转轴、与转轴相连的刹车盘6、与刹车盘对应设置的气动快速回位制动器5、控制器、电机旋转编码器1、用于检测制动器刹车信号的刹车信号传感器、用于检测制动器气室真空信号的真空传感器，所述气动快速回位制动器的气室接口通过气压真空管路2与真空发生器4和压缩空气气源相连，在所述气压真空管路上设有控制电磁阀3和真空控制阀15，所述压缩空气气源分别与真空控制阀和控制电磁阀相连。所述电机旋转编码器、第一传感器和第二传感器分别与控制器相连，分别用于发射电机编码器信号、制动器刹车信号、制动气室真空信号，所述控制器通过接收上述信号控制控制电磁阀和真空控制阀的开启，从而控制气动快速回位制动器的制动摩擦片与刹车盘的抵接与分离。

如图2所示，本实施例中，所述气动快速回位制动器包括制动器壳体，在制动器壳体上对应刹车盘的两侧对称设有制动器气室10，两个制动器气室的腔室通过制动器隔板隔开，但两者相互连通，在每个制动气室内设有制动活塞14，所述制动活塞14的外周通过密封圈12与制动器气室10动密封配置，所述制动活塞14的外侧与制动摩擦片11相连，所述制动活塞14在气压的作用下可以沿制动器气室内上下滑动。需要制动时，根据图2所示，压缩空气经快速接头8进入两侧的制动器气室10，从而推动两侧制动活塞14，使两侧制动摩擦片11沿着靠近刹车盘的方向移动，夹紧刹车盘6，实现对刹车盘6的制动。在压缩空气推动制动活塞14时，除了制动活塞14与密封圈12之间较小的摩擦力之外，制动状态过程中，都没有机械刹车回位装置，故没有任何机械反力来抑制活塞的气压力，施加在刹车盘压力大小完全接近制动活塞14受到的制动气压产生的压力大小，所以比相同尺寸的带机械回位机构的制动器制动效果更好。其制动状态图，如图3所示。

当刹车完成制动后，系统通过传感器检测到光纤收线桶7停下来之后，由于文丘里原理可以通过压缩空气实现真空，系统通过信号控制气阀，让一路压缩空气通入真空发生器，这时真空发生器会产生一路真空，此路真空与制动器的气口A连通，同时通过气路控制阀将气口B堵住，在真空的作用下，制动器气室里面的常压空气就会被彻底排出，制动气室相对于大气而形成负压状态，在外界环境的大气压力作用下，制动摩擦片受到的大气压力会推动制动器的活塞沿图4所示的方向运动，直至推回到极限位置，这时制动摩擦片就彻底与刹车盘分离。整个刹车回位的过程中，完全靠大气压作用在制动摩擦片上产生的回位压力，所以回位压力大小恒定，分布均匀，相对于活塞中心位置居中性好，因此制动活塞受到的大气压力不会产生较大的偏心力矩，这样就避免了回位力产生的偏心力矩使制动器活塞自锁而造成活塞回位卡滞现象。

本发明通过在气路中加入文丘里原理的真空发生器，这样可以在不增加外源设备的前提下，通过引入一路真空实现制动气室5制动后的快速回位功能。本实施例中的所述控制电磁阀为二位三通电磁阀，所述真空电磁阀为二位两通电磁阀。本实施例中，所述压缩空气气源由空气泵提供。

通过图5的控制逻辑实现对光纤收线桶制动，然后由逻辑判断对刹车进行快速回位。具体实现方式如下，当光纤收线桶7快速转动时，与电机连接的编码器1也会正常快速转动，这时控制器15会接受其传输过来的信号，因此控制器输出1端口会给出低电平信号，让控制电磁阀3处于失电状态(图5的控制电磁阀状态处于失电状态)，这时通向气动快速回位制动器5的压缩空气气源18处于关闭状态。当控制器15接收到制动器刹车信号时，控制器输出1端口会给出高电平，通过电气元件将高电平信号给到控制电磁阀3，此时控制电磁阀3与压缩空气气源18连通，压缩空气进入到气动快速回位制动器5，制动器5处于刹车状态，实现对光纤收线桶的制动。当光纤收线桶转速降至零停止转动后，电机旋转编码器1就会处于停止转动状态，控制器就会接受到电机编码器传来的信号，通过逻辑判断，控制器会记录光纤收线桶7的停止状态，同时控制器通过输出1端口，给出低电平，让控制电磁阀3处于失电状态，将气源与控制电磁阀3切断，这就解除了刹车状态，但是制动气室就会保留一定的压缩空气，这时制动气室真空传感器就会检测到气压值高于设定的真空值。

由于上文已经详述刹车后的气动快速回位制动器的工作状态，所以为了到达相应的回位效果，还必须对制动器进行复位，避免与刹车盘摩擦，给电机带来额外的附加载荷。控制器15接收到的制动气室真空信号，根据光纤收线桶7的停止状态的逻辑判断，输出2端口就会给出高电平，输出1端口维持原有的低电平，该信号经过电气转换后给到真空控制阀16，控制电磁阀3失电，真空控制阀16得电，气源通过二位二通真空控制阀16与真空发生器4连通，压缩空气就会流入真空发生器，产生一路真空。由于控制电磁阀3的通路与真空发生器4的真空口连通，这就让原先滞留在制动器室里面的空气快速经过单向阀17流走，排到大气中去，让制动气室快速达到真空状态，在外界大气压力的作用下，制动器的刹车片会自动被压缩到回位状态，参考图4。当制动器气室5的真空传感器检测到制动气室的真空度达到设定值后，控制器15就会接收到来至制动气室真空度信号，让输出2端口给出低电平，真空控制阀16失电(图5所示的真空控制阀16的状态)，这样真空发生器4就会停止抽真空动作，控制电磁阀3和真空控制阀16都处于失电状态，在控制器输出状态不变，单向阀17和控制电磁阀3共同作用下，制动器气室5可以稳定保持在真空状态。所以在运行过程刹车片就一直处于彻底缩回的位置，这就完成了刹车片的真空回位。就回到了制动未发生的初始状态，因而可以进行到下一次工作循环。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。