本發(fā)明涉及制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制動(dòng)器。

背景技術(shù)：

制動(dòng)器是具有使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。大多數(shù)制動(dòng)器會(huì)采用剎車片結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩塊剎車片的相互靠近或遠(yuǎn)離來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力。采用剎車片的制動(dòng)器除了在制動(dòng)時(shí)，剎車片會(huì)受到較大的摩擦力外，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)正常使用時(shí)，剎車片或多或少也會(huì)與其余部件之間進(jìn)行摩擦，這會(huì)加快剎車片的磨損，縮短制動(dòng)器的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)器中剎車片磨損較快的問(wèn)題，提供一種使用壽命較長(zhǎng)的制動(dòng)器。

一種制動(dòng)器，包括：

基座，包括安裝側(cè)，所述安裝側(cè)上開(kāi)設(shè)有第一通孔；

制動(dòng)圈，穿設(shè)于所述第一通孔，且突出于所述安裝側(cè)，所述制動(dòng)圈能相對(duì)于所述基座旋轉(zhuǎn)；以及

摩擦組件，包括固定座、滾動(dòng)體及電磁鐵，所述固定座設(shè)于所述安裝側(cè)上，所述固定座包括固定面，所述滾動(dòng)體與所述電磁鐵均位于所述固定面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間，所述電磁鐵斷電時(shí)，所述制動(dòng)圈能帶動(dòng)所述滾動(dòng)體相對(duì)于所述固定座移動(dòng)，以使所述滾動(dòng)體被擠壓在所述固定面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間，進(jìn)而所述滾動(dòng)體制動(dòng)所述制動(dòng)圈，所述電磁鐵通電時(shí)，所述電磁鐵能吸附所述滾動(dòng)體，以使所述滾動(dòng)體與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁間隔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述固定面包括第一面及第二面，所述第一面與所述第二面連接且成一夾角，所述滾動(dòng)體設(shè)有兩個(gè)，分別為第一滾動(dòng)體及第二滾動(dòng)體，所述第一滾動(dòng)體位于所述第一面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間，所述第二滾動(dòng)體位于所述第二面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間，所述第一滾動(dòng)體能夠制動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)的所述制動(dòng)圈，所述第二滾動(dòng)體能夠制動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)的所述制動(dòng)圈。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一面包括第一端及第二端，所述第二面包括第三端及第四端，所述第二端與所述第三端連接，在所述第二端至所述第一端的方向上，所述第一面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間的距離逐漸減小，在所述第三端至所述第四端的方向上，所述第二面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間的距離逐漸減小，所述電磁鐵斷電時(shí)，正向旋轉(zhuǎn)的所述制動(dòng)圈能帶動(dòng)所述第一滾動(dòng)體沿所述第二端至所述第一端的方向移動(dòng)，反向旋轉(zhuǎn)的所述制動(dòng)圈能帶動(dòng)所述第二滾動(dòng)體沿所述第三端至所述第四端的方向移動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述固定面還包括連接面，所述連接面的一端與所述第二端平滑連接，所述連接面的另一端與所述第三端平滑連接，所述電磁鐵位于所述連接面與所述制動(dòng)圈的側(cè)壁之間，且所述電磁鐵遠(yuǎn)離所述制動(dòng)圈的一面與所述連接面貼合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述連接面包括第三面及第四面，所述第三面的一端與所述第二端連接，所述第三面的另一端與所述第四面連接，所述第四面遠(yuǎn)離所述第三面的一端與所述第三端連接，所述第一面與所述第三面之間成一夾角，所述第三面與所述第四面之間成一夾角，所述第四面與所述第二面之間成一夾角；

所述電磁鐵包括一體成型的第一吸附部及第二吸附部，所述第一吸附部遠(yuǎn)離所述制動(dòng)圈的一面與所述第三面貼合，所述第二吸附部遠(yuǎn)離所述制動(dòng)圈的一面與所述第四面貼合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一面與所述第三面之間的夾角為第一夾角，所述第一夾角為鈍角，所述第三面與所述第四面之間的夾角為第二夾角，所述第二夾角為鈍角，所述第四面與所述第二面之間的夾角為第三夾角，所述第三夾角等于所述第一夾角。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電磁鐵設(shè)有兩個(gè)，分別為第一電磁鐵及第二電磁鐵，所述第一電磁鐵與所述第一滾動(dòng)體連接，所述第二電磁鐵與所述第二滾動(dòng)體連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述摩擦組件還包括彈性件，所述彈性件的一端與所述滾動(dòng)體連接，另一端與所述電磁鐵連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述摩擦組件設(shè)有多組，沿所述制動(dòng)圈的周向間隔排布在所述安裝側(cè)上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括轉(zhuǎn)軸，所述制動(dòng)圈上開(kāi)設(shè)有第二通孔，所述第二通孔的軸線與所述第一通孔的軸線共線，所述轉(zhuǎn)軸穿設(shè)于所述第二通孔，且與所述制動(dòng)圈鍵連接。

上述的制動(dòng)器，在需要產(chǎn)生制動(dòng)力時(shí)，電磁鐵會(huì)斷電消磁，解除對(duì)滾動(dòng)體的約束，滾動(dòng)體便能與制動(dòng)圈接觸，制動(dòng)圈旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，與滾動(dòng)體之間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)驅(qū)使?jié)L動(dòng)體相對(duì)于固定座移動(dòng)，以使?jié)L動(dòng)體被緊緊地?cái)D壓在固定面與制動(dòng)圈的側(cè)壁之間。滾動(dòng)體與制動(dòng)圈之間的擠壓力越大，制動(dòng)圈受到的摩擦力也就越大，當(dāng)摩擦力與制動(dòng)圈受到的外部力平衡時(shí)，制動(dòng)圈就會(huì)停止旋轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。取消制動(dòng)時(shí)，給電磁鐵通電，在電磁鐵的吸附力以及外部力矩的作用下，滾動(dòng)體會(huì)沿遠(yuǎn)離制動(dòng)圈的方向移動(dòng)，并與制動(dòng)圈的側(cè)壁間隔，這樣，制動(dòng)圈正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不會(huì)磨損滾動(dòng)體，制動(dòng)器的使用壽命便能得以提高。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施方式的制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的制動(dòng)器的主視圖；

圖3為圖1所示的制動(dòng)器的第一滾動(dòng)體的受力分析圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容理解的更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

如圖1所示，一實(shí)施方式的制動(dòng)器10主要應(yīng)用于機(jī)械臂上，對(duì)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)進(jìn)行制動(dòng)，以防止機(jī)械臂在失去動(dòng)力后，會(huì)在重力作用下自行下墜。在本實(shí)施方式中，制動(dòng)器10包括基座100、制動(dòng)圈200及摩擦組件300，其中，基座100固定在機(jī)械臂上，制動(dòng)圈200與機(jī)械臂上驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)連接，且在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，制動(dòng)圈200能相對(duì)于基座100旋轉(zhuǎn)。摩擦組件300能使制動(dòng)圈200停止旋轉(zhuǎn)，從而能使電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，達(dá)到制動(dòng)的效果。

具體地，基座100包括安裝側(cè)110，安裝側(cè)110上開(kāi)設(shè)有第一通孔112。制動(dòng)圈200呈圓臺(tái)狀，穿設(shè)于第一通孔112，且突出于安裝側(cè)110。

摩擦組件300包括固定座310、滾動(dòng)體320及電磁鐵330，固定座310設(shè)于安裝側(cè)110上，固定座310包括固定面340，滾動(dòng)體320與電磁鐵330均位于固定面340與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間。電磁鐵330斷電時(shí)，制動(dòng)圈200能帶動(dòng)滾動(dòng)體320相對(duì)于固定座310移動(dòng)，以使?jié)L動(dòng)體320被擠壓在固定面340與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間，進(jìn)而滾動(dòng)體320制動(dòng)制動(dòng)圈200。電磁鐵330通電時(shí)，電磁鐵330能吸附滾動(dòng)體320，以使?jié)L動(dòng)體320與制動(dòng)圈200的側(cè)壁間隔。

當(dāng)機(jī)械臂上的某個(gè)關(guān)節(jié)正常工作，也就是驅(qū)動(dòng)該關(guān)節(jié)的電機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵330一直處于通電狀態(tài)，則，滾動(dòng)體320一直與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間存在間隙，從而制動(dòng)圈200正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)磨損滾動(dòng)體320。

而當(dāng)該關(guān)節(jié)停止工作時(shí)，也就是驅(qū)動(dòng)該關(guān)節(jié)工作的電機(jī)斷電后，需要產(chǎn)生制動(dòng)力，此時(shí)，電磁鐵330會(huì)斷電消磁，解除對(duì)滾動(dòng)體320的約束，滾動(dòng)體320便能與制動(dòng)圈200接觸。制動(dòng)圈200旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，與滾動(dòng)體320之間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)驅(qū)使?jié)L動(dòng)體320相對(duì)于固定座310移動(dòng)，以使?jié)L動(dòng)體320被緊緊地?cái)D壓在固定面340與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間。滾動(dòng)體320與制動(dòng)圈200之間的擠壓力越大，制動(dòng)圈200受到的摩擦力也就越大，當(dāng)摩擦力與制動(dòng)圈200受到的外部力平衡時(shí)，此時(shí)的外部力主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)軸在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而對(duì)制動(dòng)圈200產(chǎn)生的帶動(dòng)力，制動(dòng)圈200就會(huì)停止旋轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。

當(dāng)需要取消制動(dòng)時(shí)，就給電磁鐵330通電，在電磁鐵330的吸附力以及外部力矩的作用下，滾動(dòng)體320會(huì)沿遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的方向移動(dòng)，并與制動(dòng)圈200的側(cè)壁間隔。

因此，本實(shí)施方式的制動(dòng)器10只有在制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)圈200才會(huì)與滾動(dòng)體320摩擦，機(jī)械臂的關(guān)節(jié)正常工作期間，制動(dòng)圈200不會(huì)磨損滾動(dòng)體320，制動(dòng)器10的使用壽命便能得以提高。

在本實(shí)施方式中，摩擦組件300設(shè)有一組，在其他實(shí)施方式中，摩擦組件300還可以設(shè)置多組，沿制動(dòng)圈200的周向間隔排布在安裝側(cè)110上。

進(jìn)一步，摩擦組件300還包括彈性件350，彈性件350的一端與滾動(dòng)體320連接，另一端與電磁鐵330連接。彈性件350具有彈性，從而滾動(dòng)體320能相對(duì)于電磁鐵330移動(dòng)。在其他實(shí)施方式中，還可以在安裝側(cè)110上設(shè)置曲線導(dǎo)軌，將滾動(dòng)體320與滑動(dòng)設(shè)置在曲線導(dǎo)軌上的滑塊連接，電磁鐵330吸附滾動(dòng)體320或是制動(dòng)圈200帶動(dòng)滾動(dòng)體320移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體320會(huì)帶動(dòng)滑塊沿曲線導(dǎo)軌移動(dòng)。

請(qǐng)一并參考圖2，固定面340包括第一面342及第二面344，第一面342與第二面344連接且成一夾角。滾動(dòng)體320設(shè)有兩個(gè)，分別為第一滾動(dòng)體322及第二滾動(dòng)體324，第一滾動(dòng)體322位于第一面342與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間，第二滾動(dòng)體324位于第二面344與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間，第一滾動(dòng)體322能夠制動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200，第二滾動(dòng)體324能夠制動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200。也即，本實(shí)施方式的制動(dòng)器10能夠?qū)崿F(xiàn)雙向制動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，第一面342包括第一端3422及第二端3424，第二面344包括第三端3442及第四端3444，第二端3424與第三端3442連接，在第二端3424至第一端3422的方向上，第一面342與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間的距離逐漸減小。在第三端3442至第四端3444的方向上，第二面344與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間的距離逐漸減小。電磁鐵330斷電時(shí)，正向旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200能帶動(dòng)第一滾動(dòng)體322沿第二端3424至第一端3422的方向移動(dòng)，反向旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200能帶動(dòng)第二滾動(dòng)體324沿第三端3442至第四端3444的方向移動(dòng)。

以圖2所示為觀察視角，正向旋轉(zhuǎn)指的是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn)指的是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第一滾動(dòng)體322能制動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200，第二滾動(dòng)體324能制動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)圈200。

制動(dòng)圈200順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，以第一滾動(dòng)體322為研究對(duì)象，對(duì)第一滾動(dòng)體322進(jìn)行受力分析，得到圖3所示的受力分析圖。在圖3中，ft為彈性件350的彈力，fn1為固定座310對(duì)第一滾動(dòng)體322施加的壓力，fc1為固定座310對(duì)第一滾動(dòng)體322施加的摩擦力，fc1＝μ1*fn1，其中，μ1代表摩擦系數(shù)。fn2為制動(dòng)圈200對(duì)第一滾動(dòng)體322施加的壓力，fc2為制動(dòng)圈200對(duì)第一滾動(dòng)體322施加的摩擦力，fc2＝μ2*fn2，其中，μ2代表摩擦系數(shù)。假設(shè)fn1與fn2之間所夾的銳角為a，則，由受力平衡列出方程式：fn2+fc1*sina＝fn1*cosa，ft+fc2＝fc1*cosa+fn1*sina。由這兩個(gè)方程式計(jì)算推理可知，角度a越小，fn1和fn2就越大，那么，fc1和fc2也就越大，制動(dòng)效果就越好。

由于在第二端3424至第一端3422的方向上，第一面342與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間的距離逐漸減小，而滾動(dòng)體322越靠近第一端3422，角度a就越小，這樣，產(chǎn)生的制動(dòng)摩擦力也就越大。

制動(dòng)圈200順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二滾動(dòng)體324會(huì)沿第四端3444至第三端3442的方向移動(dòng)，第二滾動(dòng)體324與制動(dòng)圈200之間的壓力極小，從而制動(dòng)圈200受到的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)。

制動(dòng)圈200逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二滾動(dòng)體324會(huì)對(duì)制動(dòng)圈200產(chǎn)生很大的制動(dòng)摩擦力，而第一滾動(dòng)體322對(duì)制動(dòng)圈200的產(chǎn)生的摩擦力極小。

介于機(jī)械臂的外觀、機(jī)械臂內(nèi)部布局以及機(jī)械臂整體的重量，制動(dòng)器10的體積不宜過(guò)大。為了減小制動(dòng)器10的體積，如圖1及圖2所示，固定座310的固定面340還包括連接面346，連接面346的一端與第二端3424平滑連接，連接面346的另一端與第三端3442平滑連接，與將第二端3424與第三端3442直接連接相比，在第一面342與第二面344之間的夾角不變時(shí)，連接面346的設(shè)置能夠減小安裝側(cè)110的徑向尺寸，從而能夠減小制動(dòng)器10的體積。

電磁鐵330位于連接面346與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間，且電磁鐵330遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的一面與連接面346貼合，以盡量在連接面346與制動(dòng)圈200的側(cè)壁之間有限的空間內(nèi)，使得安裝的電磁鐵330的體積滿足能吸附滾動(dòng)體320的最低要求。也即電磁鐵330通電后產(chǎn)生的磁性足夠用來(lái)吸附滾動(dòng)體320，而使得滾動(dòng)體320遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200。

在本實(shí)施方式中，連接面346包括第三面3462及第四面3464，第三面3462的一端與第二端3424連接，第三面3462的另一端與第四面3464連接，第四面3464遠(yuǎn)離第三面3462的一端與第三端3442連接，第一面342與第三面3462之間成一夾角，第三面3462與第四面3464之間成一夾角，第四面3464與第二面344之間成一夾角。具體地，第一面342與第三面3462之間的夾角為第一夾角，第一夾角為鈍角，第三面3462與第四面3464之間的夾角為第二夾角，第二夾角為鈍角，第四面3464與第二面344之間的夾角為第三夾角，第三夾角等于第一夾角。將各夾角均設(shè)置成鈍角，在保證電磁鐵330有足夠的容納空間的前提下，能進(jìn)一步減小安裝側(cè)110的徑向尺寸。

電磁鐵330包括一體成型的第一吸附部332及第二吸附部334，第一吸附部332遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的一面與第三面3462貼合，第二吸附部334遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的一面與第四面3464貼合。

從圖2中可以看出，連接面346呈v字型，電磁鐵330遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的一面也呈v字型?？梢岳斫猓谄渌麑?shí)施方式中，連接面346還可以為弧形面，相應(yīng)地，電磁鐵330遠(yuǎn)離制動(dòng)圈200的一面也為弧形面。另外，在其他實(shí)施方式中，電磁鐵330還可以設(shè)有兩個(gè)，分別為第一電磁鐵及第二電磁鐵，第一電磁鐵與第一滾動(dòng)體322連接，第二電磁鐵與第二滾動(dòng)體324連接。

值得一提的是，在本實(shí)施方式中，摩擦組件300為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，圖2中所示的連線302即為摩擦組件300的對(duì)稱線。

在本實(shí)施方式中，如圖1所示，制動(dòng)器10還包括轉(zhuǎn)軸400，制動(dòng)圈200上開(kāi)設(shè)有第二通孔210，第二通孔210的軸線與第一通孔112的軸線共線，轉(zhuǎn)軸400穿設(shè)于第二通孔210，且與制動(dòng)圈200鍵連接，從而轉(zhuǎn)軸400受電機(jī)轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)，能夠帶動(dòng)制動(dòng)圈200一起旋轉(zhuǎn)。這里所說(shuō)的鍵連接可以是通過(guò)平鍵連接，也可以是通過(guò)半圓鍵等其他鍵進(jìn)行連接。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。