轴向快速装拆式滑环关节的制作方法

1.本发明涉及一种机器人或机械手用的滑环关节，尤其涉及一种轴向快速装拆式滑环关节。


背景技术：

2.机器人或机械手为了实现关节无限制连续旋转，在关节处通常使用电滑环结构，该结构通常称为滑环关节。滑环关节主要由定子与转子两部分组成，两者分别引出导线连接固定结构与旋转结构的电源与终端电气，并随之旋转，专用于无限制连续旋转时传输功率电源、信号电源等。
3.传统滑环关节主要分为整体式滑环关节和分体式滑环关节两种，其中整体式滑环关节为一体式结构，定子和转子相对位置由螺钉固定，在使用过程中无法快速分拆，且拆开后容易破坏滑环结构，所以应用越来越少；传统分体式滑环关节有两种结构，一种只能将转子和定子从径向分离，这种方式拆装过程比较繁琐，费时费力，应用不便，更无法满足远程遥控拆装作业；另一种能将转子和定子从轴向分离，但转子和定子之间的连接结构较为复杂，不能实现快速拆装，同时，该类分体式滑环关节的导电环数量增多时会大幅增加整个关节的直径，难以满足小体积多通道的应用需求。
4.综上，传统滑环关节无法在有限空间结构中实现快速拔插定子和转子的功能，使得滑环关节的装配或检修难度较大，更无法满足远程遥控拆装作业需求 (如辐射等有害环境中应用时)，也难以满足小体积多通道的应用需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够现快速拔插定子和转子的轴向快速装拆式滑环关节。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种轴向快速装拆式滑环关节，包括外壳、定子、转子、旋转筒体、动力输入齿轮和第一轴承，所述旋转筒体通过所述第一轴承安装在所述外壳内并与所述动力输入齿轮连接且能够绕自身中心线旋转，所述定子与所述外壳连接，所述转子与所述旋转筒体连接，所述定子与所述转子之间相互导电连接，所述轴向快速装拆式滑环关节还包括锁紧螺栓、第二轴承和插销，所述定子包括定子筒体和设于所述定子筒体上的定子电传输装置，所述定子筒体两端中的第一端设有定子连接板，所述定子连接板的外径大于所述定子筒体的外径，所述定子连接板与所述外壳连接实现所述定子与所述外壳之间的连接，所述定子连接板的中心位置设有连接板通孔，所述转子包括转子筒体和设于所述转子筒体上的转子电传输装置，所述转子筒体两端中的第一端设有转子连接板，所述转子连接板的外径大于所述转子筒体的外径，所述转子连接板上和所述旋转筒体的对应端分别设有多个盲孔，多个所述插销分别同时置于对应的所述转子连接板的盲孔和所述旋转筒体的盲孔内实现所述转子与所述旋转筒体之间的连接，所述定子电传输装置与所述转子电传输装置导电连接，所述旋
转筒体套装于所述转子筒体外，所述转子筒体套装于所述定子筒体外，所述锁紧螺栓的螺杆依次穿过所述连接板通孔和所述定子筒体的中心通孔后与所述转子连接板连接，所述第二轴承安装于所述锁紧螺栓的螺帽与所述定子连接板之间。
8.作为优选，为了实现多个电信号传输功能且不增大产品外径，所述转子电传输装置包括转子绝缘板、转子导电件、压片、压簧和压接螺钉，所述转子筒体的筒壁上设有轴向的转子条形通孔，所述转子绝缘板安装在所述转子条形通孔中，所述转子绝缘板上设有多个在所述转子筒体的轴向依次排列的导电通孔，所述转子导电件的两端外径大于中段外径，多个所述压簧分别套装在多个所述转子导电件的中段外，多个所述转子导电件两端中的第一端分别穿过多个所述导电通孔，所述压片上设有压片通孔，多个所述转子导电件的中段分别穿过多个所述压片的压片通孔且所述转子导电件两端中的第二端不能穿过对应的所述压片通孔的中段，多个所述压片与所述转子绝缘板之间分别通过多个所述压接螺钉连接，所述压簧的两端分别与对应的所述压片和对应的所述转子导电件的第一端接触；所述定子电传输装置包括定子绝缘环、定子导电环和锁紧螺母，所述定子筒体上靠近所述定子连接板的位置设有外径大于所述定子筒体的定子凸环，多个所述定子绝缘环和多个所述定子导电环分别在所述定子筒体的轴向间隔排列且首尾端均为所述定子绝缘环，所述定子筒体上靠近第二端的外壁上设有外螺纹且所述锁紧螺母套装在所述定子筒体的第二端并将多个所述定子绝缘环和多个所述定子导电环压紧在所述定子凸环的一侧；多个所述转子导电件的第二端分别与多个所述定子导电环一一对应且相互对应接触。
9.作为优选，为了便于安装压片并使压片被转子导电件的第一端限位，所述压片通孔为条形通孔且其两端分别设有圆形通孔且该圆形通孔的孔径大于该条形通孔的宽度，所述压片通孔两端的圆形通孔的孔径略大于所述转子导电件的第二端外径，每个所述导电通孔的两侧分别设有转子螺孔，与每一个所述导电通孔对应的两个所述压接螺钉穿过对应的所述压片通孔两端的圆形通孔后与对应的两个所述转子螺孔连接。
10.作为优选，为了实现更加稳定可靠的电信号传输，一个所述转子绝缘板及其安装在该转子绝缘板上的多个所述转子导电件、所述压片、所述压簧和所述压接螺钉共同为一个转子电传输组件，所述转子电传输装置包括两个所述转子电传输组件，所述转子筒体的筒壁的相对两侧分别设有所述转子通孔，两个所述转子传输组件分别安装在两个所述转子通孔中，每一个所述转子导电件的第一端分别与一条转子导线连接。
11.作为优选，为了便于加工和组装，所有的所述定子绝缘环中，首尾两个所述定子绝缘环的径向截面为“l”形，其它的所述定子绝缘环的径向截面为“t”形；所有的所述定子导电环中，首尾两个所述定子导电环同时置于各自一侧所述定子绝缘环的“l”形腔和另一侧所述定子绝缘环的“t”形腔内，其它的所述定子导电环同时置于各自两侧所述定子绝缘环的“t”形腔内。
12.作为优选，为了便于引出导线，所述定子绝缘环的内壁设有轴向的定子凹槽，每一个所述定子导电环的内壁与一条定子导线连接，所述定子导线依次穿过相邻两个所述定子绝缘环之间的间隙和所述定子凹槽。
13.作为优选，为了更加稳定地安装第二轴承，所述连接板通孔的孔径大于所述定子筒体的中心通孔的孔径，所述第二轴承置于所述连接板通孔内。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明通过设计相互套装的定子筒体、转子筒体和旋转筒体，使定子和转子之间可以实现快速插拔的功能，连接时只需将转子筒体插入并与旋转筒体通过插销连接、与定子筒体通过锁紧螺栓和第二轴承连接，即可完成转子与定子之间的连接，拆卸时只需松开锁紧螺栓，拔出转子筒体，即可完成转子与定子的拆卸，使滑环关节的装配或检修难度较小，也使特殊场合(如核工业)的远程遥控拆装作业成为可能；通过在转子筒体的外周设置多个转子导电环，在定子筒体的外周设置多个定子导电件，可以在不增大转子筒体和定子筒体外径的前提下实现多个独立电信号的传输，满足小体积多通道的应用需求。
附图说明
16.图1是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的主视剖视结构示意图之一，图中的转子与定子处于连接状态；
17.图2是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的转子的立体结构示意图；
18.图3是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的定子和锁紧螺栓组装后的立体结构示意图；
19.图4是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的定子电传输装置和转子电传输装置组装前的局部立体结构示意图；
20.图5是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的定子电传输装置和转子电传输装置组装后的侧向剖视结构示意图；
21.图6是图1中“a”的放大图；
22.图7是本发明所述轴向快速装拆式滑环关节的主视剖视结构示意图之二，图中的转子与定子处于分离状态。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步说明：
24.如图1-图7所示，本发明所述轴向快速装拆式滑环关节包括外壳5、定子8、转子7、旋转筒体10、动力输入齿轮9、第一轴承6、锁紧螺栓11、第二轴承13和插销2，旋转筒体10通过第一轴承6安装在外壳5内并与动力输入齿轮9连接且能够绕自身中心线旋转，定子8与外壳5连接，转子7与旋转筒体 10连接，定子8与转子7之间相互导电连接，定子8包括定子筒体85和设于定子筒体85上的定子电传输装置，定子筒体85两端中的第一端设有定子连接板 80，定子连接板80的外径大于定子筒体85的外径，定子连接板80与外壳5连接实现定子8与外壳5之间的连接，定子连接板80的中心位置设有连接板通孔 (图中未标记)，转子7包括转子筒体70和设于转子筒体70上的转子电传输装置，转子筒体70两端中的第一端设有转子连接板71，转子连接板71的外径大于转子筒体70的外径，转子连接板71上和旋转筒体10的对应端分别设有多个盲孔72，多个插销2分别同时置于对应的转子连接板71的盲孔和旋转筒体10 的盲孔72内实现转子7与旋转筒体10之间的连接，所述定子电传输装置与所述转子电传输装置导电连接，旋转筒体10套装于转子筒体7外，转子筒体7套装于定子筒体8外，锁紧螺栓11的螺杆依次穿过所述连接板通孔和定子筒体85 的中心通孔后与转子连接板71连接，第二轴承13安装于锁紧螺栓11的螺帽与定子连接板80之间。
25.如图1-图7所示，本发明还公开了以下多种更加优化的具体结构，根据实际需要可
以将上述结构与下述一种或多种具体结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。
26.为了实现多个电信号传输功能且不增大产品外径，所述转子电传输装置包括转子绝缘板73、转子导电件75、压片74、压簧78和压接螺钉76，转子筒体70的筒壁上设有轴向的转子条形通孔(图中未标记)，转子绝缘板73安装在所述转子条形通孔中，转子绝缘板73上设有多个在转子筒体70的轴向依次排列的导电通孔(图中未标记)，转子导电件75的两端外径大于中段外径，多个压簧78分别套装在多个转子导电件75的中段外，多个转子导电件75两端中的第一端分别穿过多个所述导电通孔，压片74上设有压片通孔77，多个转子导电件 75的中段分别穿过多个压片74的压片通孔77且转子导电件75两端中的第二端不能穿过对应的压片通孔77的中段，多个压片74与转子绝缘板73之间分别通过多个压接螺钉76连接，压簧78的两端分别与对应的压片74和对应的转子导电件75的第一端接触；所述定子电传输装置包括定子绝缘环83、定子导电环 82和锁紧螺母84，定子筒体85上靠近定子连接板80的位置设有外径大于定子筒体85的定子凸环81，多个定子绝缘环83和多个定子导电环82分别在定子筒体85的轴向间隔排列且首尾端均为定子绝缘环83，定子筒体85上靠近第二端的外壁上设有外螺纹且锁紧螺母84套装在定子筒体85的第二端并将多个定子绝缘环83和多个定子导电环82压紧在定子凸环81的一侧；多个转子导电件75 的第二端分别与多个定子导电环82一一对应且相互对应接触。
27.为了便于安装压片74并使压片74被转子导电件75的第一端限位，压片通孔77为条形通孔且其两端分别设有圆形通孔且该圆形通孔的孔径大于该条形通孔的宽度，压片通孔77两端的圆形通孔的孔径略大于转子导电件75的第二端外径，每个所述导电通孔的两侧分别设有转子螺孔79，与每一个所述导电通孔对应的两个压接螺钉76穿过对应的压片通孔77两端的圆形通孔后与对应的两个转子螺孔79连接。
28.为了实现更加稳定可靠的电信号传输，一个转子绝缘板73及其安装在该转子绝缘板73上的多个转子导电件75、压片74、压簧78和压接螺钉76共同为一个转子电传输组件，所述转子电传输装置包括两个所述转子电传输组件，转子筒体70的筒壁的相对两侧分别设有所述转子通孔，两个所述转子传输组件分别安装在两个所述转子通孔中，每一个转子导电件75的第一端分别与一条转子导线1连接。
29.为了便于加工和组装，所有的定子绝缘环83中，首尾两个定子绝缘环83 的径向截面为“l”形，其它的定子绝缘环83的径向截面为“t”形；所有的定子导电环82中，首尾两个定子导电环82同时置于各自一侧定子绝缘环83的“l”形腔和另一侧定子绝缘环83的“t”形腔内，其它的定子导电环82同时置于各自两侧定子绝缘环83的“t”形腔内。
30.为了便于引出导线，定子绝缘环83的内壁设有轴向的定子凹槽86，每一个定子导电环82的内壁与一条定子导线12连接，定子导线12依次穿过相邻两个定子绝缘环83之间的间隙和定子凹槽86。
31.为了更加稳定地安装第二轴承13，所述连接板通孔的孔径大于定子筒体85 的中心通孔的孔径，第二轴承13置于所述连接板通孔内。
32.图1和图7中还示出了“o”形密封圈3和“匚”形密封圈4，均为常规密封结构。
33.结合图1-图7，使用时，动力输入齿轮9与外部驱动设备的齿轮啮合连接，动力输入齿轮9带动旋转筒体10旋转，由于插销2将旋转筒体10与转子连接板71连接在一起，所以旋转筒体10带动转子连接板71、转子筒体70和多个转子导电件75同步旋转，多个转子导电件
75与多个定子导电环82接触连接，所以实现了多条定子导线12与多条转子导电1之间的电信号传输。
34.当因为故障等原因需要更换转子7时，先将锁紧螺栓11拧松，此时可以将转子7向远离定子8的方向轴向拉出，然后将维修后的转子7或新的转子7向靠近定子8的方向插入，并使多个插销2分别对准多个盲孔72，然后将锁紧螺栓11拧紧即完成转子7的拆装。上述过程简单快捷，可以通过远程控制机械手实现自动化作业。
35.上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。