CN101391330B - 气电一体滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种气电一体滑环。它包括心轴和套在心轴外的壳体；一端为电路滑环段，另一端为气路滑环段；电路滑环段的心轴上固定有绝缘套，绝缘套中按一定间距浇铸有铜环，壳体上开有扇形契孔，扇形契孔中镶装有与铜环相对应的绝缘体，绝缘体中装有电刷；气路滑环段的心轴上开有由轴向段和径向段组成的气路，壳体与径向段气路相对应的位置开有环形气路及通气连接孔，并设有特殊的漏气泄流通道防止易燃气体因意外泄露发生燃烧甚至爆炸的安全措施；电路滑环段心轴的端部和气路滑环段的壳体的端部带有连接法兰。本发明将电路滑环和气路滑环设计为一体，使结构相对小巧便于安装和使用，在一个滑环上实现上述两种功能，能实现无限旋转，具有安全性高和可靠性好。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种焊接与切割设备的配件，特别是一种无限旋转的滑环，具体涉及一种用于火焰切割和焊接一体机器人的气路和电路一体滑环。
(二)背景技术
针对大型筒体相贯线开孔切割和接管焊接，在机器人结构相同的情况下，机器手末端关节根据夹持火焰切割枪或者夹持焊接枪的不同，可以实现焊接和切割两种作业。切割时氧气和乙炔管路要随机器人手臂旋转，焊接时，如果为气体保护焊则需要有保护性气体通过，如果为埋弧焊接则需要通过高压气体进行焊剂回收再利用，气体通过滑环可以避免机械手臂在运动时对管路的破坏，并可以实现气路的无限旋转。特别在焊接时，接管的焊接形式为多层多道连续焊接，电源、焊接电源、焊接电源控制信号和机器人控制信号都要随机器人进行无限旋转。
但目前的气路滑环和电路滑环都是分离的，难以同时安装使用，即使同时安装也因其空间结构相对较大不利于使用，另外当前的气路滑环不具有防止易燃气体因意外泄露发生燃烧甚至爆炸的安全措施。因此，实践中急需一种结构小巧便于安装、在气路滑环内具有防止易燃气体因意外泄露发生燃烧甚至爆炸的安全措施和便于切割和焊接一体机器人能够同时实现电路和气路无限旋转的滑环设备。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能实现无限旋转具有安全性高和可靠性好的气电一体滑环。
本发明的目的是这样实现的：它包括心轴和套在心轴外的壳体；一端为电路滑环段，另一端为气路滑环段；电路滑环段的心轴上固定有绝缘套，在绝缘套中按一定间距浇铸有铜环，壳体上开有扇形契孔，扇形契孔中镶装有与铜环相对应的绝缘体，绝缘体中装有电刷；气路滑环段的心轴上开有由轴向段和径向段组成的气路，壳体的与径向段气路相对应的位置开有环形气路及通气连接孔；电路滑环段的心轴的端部和气路滑环段的壳体的端部带有连接法兰。
本发明还可以包括这样一些结构特征：
1、所述的气路包括2-5路，各路沿心轴轴向分布，每一路气路的轴向段的长度不等，气路滑环段的壳体上的环形气路的数量与气路的路数相等，并且每一路的位置与相应的气路的径向段的位置相对应。
2、电路滑环段的壳体上的扇形契孔的数量为2-3个，每个扇形契孔中都镶装绝缘体，各扇形契孔的绝缘体中的电刷的位置错开一个铜环间距。
3、所述的电刷安装在刷架中，刷架固定在绝缘体中，电刷与刷架之间有弹簧。
4、所述的绝缘体通过压板固定在壳体上。
本发明由电路滑环段和气路滑环段两部分构成，所述电路滑环段部分采用特殊浇铸技术将铜环和引线固定在绝缘套上，将绝缘套套入心轴并用开槽长圆柱端紧定螺钉将浇铸有铜环的绝缘套固定在心轴上；绝缘体I外形为扇环状，绝缘体I锲入在壳体一侧的扇形契孔内，用固定在壳体上的压板I将绝缘体I压在壳体上；绝缘体II外形为扇环状，绝缘体II锲入在壳体另一侧的扇形契孔内，用固定在壳体上的压板II将绝缘体II压在壳体上；相邻的电刷相对铜环呈间隔分布，用电刷将弹簧压入刷架的槽中，将其作为整体用固定在绝缘体上的刷架压板将其压入在绝缘体I和绝缘体II上安装刷架的方孔中，使电刷和铜环始终保持接触，铜环上的引线可以在绝缘套内侧轴向均匀分布引出。
壳体上的环形气路通过螺纹孔将其与外部连接，心轴内每路气路的径向通道与轴向通道垂直连接，心轴内部有通道与壳体上的环形气路连接；心轴内的气路通道也通过螺纹孔将其引出与外部连接；每个环形气路的两侧在与心轴配合的壳体上装有O型圈；为了防止发生因意外，此滑环采用特殊泄气通道，在每个环形气路两侧O型圈的外侧均有与空气连通的环形泄气通道，两个环形气路之间相邻的两个环形泄气通道之间有O型圈相隔，防止两种气体在滑环内因意外泄露发生燃烧甚至爆炸；在两个环形气路的外侧，面向电路滑环段一侧有泄气通道，为了减少轴向尺寸，在相对的另一侧可以直接通过轴承进行泄气，泄气通道增加了滑环的安全性和可靠性。法兰通过骑缝螺钉固定在心轴上，因轴向力不大，心轴和壳体在两侧用深沟球轴承相连接。
本发明结构小巧便于安装，在一个滑环上可以同时使气路和电路实现无限旋转；由于采用了特殊的泄气通道，具有防止易燃气体在滑环内部因意外泄露发生燃烧甚至爆炸的安全措施，增加了易燃气体通过滑环时的安全性；可以根据使用情况，调整电路和气路通过滑环的数量。本发明就是基于以上所述，提供了气路和电路能同时实现无限旋转且具有可靠性高和安全性好的一体化滑环。
(四)附图说明
图1为本发明的结构剖面示意图；
图2为本发明的外形结构示意图；
图3为本发明的第一路电路滑环剖面示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
本发明中的图号分别代表：1.骑缝螺钉、2.法兰盘、3.心轴、4.轴承、5.壳体、6.开槽长圆柱端紧定螺钉、7.绝缘体I、8.刷架压板I、9.电刷支架I、10.弹簧I、11.电刷I、12.铜环I、13.线路I、14.绝缘套、15.压板I、16.O型圈、17.气路I、18.O型圈、19.O型圈、20.O型圈、21.深沟球轴承、22.压板II、23.绝缘体II、24.刷架压板n、25.刷架n、26.弹簧n、27.电刷n、28.铜环n、29.线路n、30、31、40.泄气通道、32.O型圈、33、37、39.环形泄气通道、34.气路II、35.气路II、36.气路I、38、41.环形气路。
各部分的连接关系作进一步说明如下：
如图1、图2和图3所示，所述气电一体滑环的安装方式，通过心轴3内孔套在转动的轴上，两端法兰可以连接在相对旋转的两个零部件上。所述气环滑环段，当壳体5相对心轴3旋转时，壳体5上与气路I17相连的环形气路38是圆周形的槽，心轴上的气路I36通道在相对旋转时始终与其保持连通，保证气路I在壳体5相对心轴3旋转时始终相通；由于安装在壳体上的O型圈16与O型圈18在壳体5与心轴3相对旋转时，使气路I 36和环形气路38在壳体5和心轴3连接处与外部保持密封；壳体5上与气路II 34相连的环形气路41是圆周形的槽，心轴上的气路II35通道在相对旋转时始终与其保持连通，保证气路II在壳体5相对心轴3旋转时始终相通；安装在壳体上的O型圈19与O型圈20在壳体5与心轴3相对旋转时，使气路II 35和环形气路41在壳体5和心轴3连接处与外部保持密封；从而使气路通过滑环实现两路气路的无限旋转。
如一个气路通氧气，另外一气路通易燃气体，为防止易燃气体因意外泄露在滑环内部发生燃烧甚至爆炸，在气路滑环段采取了特殊的泄气通道。在气路I两侧的O型圈16和O型圈18的外侧分别有环形泄气通道37和环形泄气通道39，环形泄气通道37通过泄气通道30与大气相通，环形泄气通道39通过泄气通道31与大气相通；在O型圈19相对气路II的外侧有环形泄气通道33通过泄气通道40与大气相通，在O型圈20相对气路II的外侧直接通过轴承与大气相通；另外O型圈32阻隔环形泄气通道33内的气体和环形泄气通道39内的气体之间相通，进一步增强气路滑环段的安全性。
所述电路滑环段，通过特殊的浇铸加工方法将铜环和铜环引线嵌入并固定在绝缘套14内，并且每个铜环引线在绝缘套14内侧的圆周上呈均匀分布，避免了引线之间的电磁干扰和空间干涉问题。绝缘体I7和绝缘体II 23分别由压板I 15和压板II 22固定在壳体5上，电刷支架I9由安装在绝缘体I7上的刷架压板I 8将其压入绝缘体I 7上的槽内，安装在电刷支架I 9内的弹簧I 10始终压着电刷I 11与铜环I 12保持紧密接触，保证不发生电流断路，嵌入在绝缘套14上线路I 13经心轴3内的孔引出，这样就保证了线路I 13在滑环相对旋转时两端始终连通，其余电路滑环和线路I 13的安装和连接方式相同，在与绝缘套14接触的心轴3端面相应均匀开孔并避开气路I和气路II将铜环引线向外引出，从而保证在壳体5绕心轴3相对旋转时各环电路始终相通。
Claims (1)
1.一种气电一体滑环，它包括心轴和套在心轴外的壳体；其特征是：一端为电路滑环段，另一端为气路滑环段；电路滑环段的心轴上固定有绝缘套，绝缘套中按一定间距浇铸有铜环，壳体上开有扇形契孔，扇形契孔中镶装有与铜环相对应的绝缘体，绝缘体中装有电刷；气路滑环段的心轴上开有由轴向段和径向段组成的气路，并在每一路气路通道密封O型圈外侧设有特殊的漏气泄流通道，壳体上与径向段气路相对应的位置开有环形气路及通气连接孔；电路滑环段的心轴的端部和气路滑环段的壳体的端部带有连接法兰；所述特殊的漏气泄流通道包括：在每个环形气路两侧O型圈的外侧均有与空气连通的环形泄气通道，两个环形气路之间相邻的两个环形泄气通道之间有O型圈相隔，在两个环形气路的外侧、面向电路滑环段一侧有泄气通道、在相对的另一侧直接通过轴承进行泄气；
所述的气路包括2-5路，各路沿着心轴轴向分布，每一路气路的轴向段长度不等，气路滑环段的壳体上的环形气路的数量与气路的路数相等，并且每一路的位置与相应的气路的径向段的位置相对应；
电路滑环段的壳体上的扇形契孔的数量为2-3个，每个扇形契孔中都镶装绝缘体，各扇形契孔的绝缘体中的电刷的位置错开一个铜环间距；
所述的电刷安装在刷架中，刷架固定在绝缘体中，电刷与刷架之间有弹簧；
所述的绝缘体通过压板固定在壳体上。
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