一、核心概念:顾名思义
封闭式:指的是刹车机构被密封在一个外壳内,防止灰尘、油污、切削液等污染物进入,提高了工作的可靠性和寿命。它通常是一个独立的、完整的模块。
断电:指的是刹车动作的触发条件是“失去电力”。
刹车:功能是产生制动力,锁住电机轴,防止其旋转。
所以,封闭式断电刹车 就是一个 密封的、在断电时自动刹住电机轴的安全装置。
二、工作原理:弹簧制动,电磁释放
这种刹车通常采用“失电制动”原理,其工作状态与电源通断相反:
通电时 - 刹车释放
当电机正常工作时,刹车线圈会通电,产生电磁力。
这个电磁力会克服内部弹簧的压力。
从而使刹车片与摩擦盘分离,电机轴可以自由转动。
简单说:给电 → 电磁力吸合 → 刹车松开。
断电时 - 刹车制动
当设备断电(无论是正常关机还是紧急情况下的意外断电),刹车线圈也会失电。
电磁力消失,内部的强力弹簧会迅速(通常在几十毫秒内)复位。
弹簧将刹车片压紧在摩擦盘上,产生巨大的摩擦力,从而将电机轴牢牢锁死。
简单说:断电 → 弹簧压紧 → 刹车锁死。
三、主要功能与作用
安全保持(最主要功能)
防止垂直轴下坠: 这是最经典的应用。在Z轴(垂直方向)的机构中,如机床主轴、机械臂关节、升降台等,断电后如果没有刹车,负载会因重力而迅速下坠,造成设备损坏或人身伤害。断电刹车能立即将其锁死在当前位置。
防止水平轴滑动: 对于大惯量的水平运动机构,断电后也可能因惯性或地面不平整而滑动,刹车可以将其固定。
紧急停止
在遇到紧急情况(如按下急停按钮)时,系统会切断所有动力电,刹车会立即动作,帮助设备快速停止并保持在当前位置,避免事故扩大。
负载保持
在某些应用中,电机只需要在运动时提供扭矩,而在静止时则需要长时间保持位置。如果让电机持续通电来保持(即伺服锁定),会浪费能源并产生热量。使用机械刹车可以在静止时完全切断电机电力,由机械结构来保持位置,节能且可靠。
辅助定位
在系统启动时,刹车可以先将负载hold住,待伺服驱动器准备就绪、建立好扭矩后再松开,确保启动平稳,无“溜车”现象。
四、典型应用场景
这种刹车广泛应用于需要安全保持和精确定位的自动化设备中:
数控机床: 主轴头、刀库的Z轴升降。
工业机器人: 各关节轴,特别是在垂直方向的关节。
自动化生产线: 提升机、传送带的定位停止。
半导体设备: 晶圆搬运机械臂。
电梯: (原理类似,但结构和功率更大)作为安全保障。
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