CN102931754B - 海底勘探机器人及其防水导电滑环 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海底勘探机器人的防水导电滑环，包括定子组件和与定子组件转动配合的转子组件；所述定子组件与所述转子组件之间通过孔用格来圈密封配合。由于本发明提供的防水导电滑环的定子组件与转子组件之间通过孔用格来圈密封配合，当转子组件转动时，会带动孔用格来圈一起转动，则位于其外侧的聚四氟乙烯滑动环与定子组件相对转动。由于与骨架油封相比，聚四氟乙烯滑动环耐磨性较好，所以提高了密封部件的耐磨性，进而延长了导电滑环的使用寿命；同时降低了零件加工的难度。本发明还提供了一种海底勘探机器人，其相对旋转的两个部件之间均通过防水导电滑环相连，所述防水导电滑环为本发明提供的海底勘探机器人的防水导电滑环。

Description

海底勘探机器人及其防水导电滑环

技术领域

本发明涉及海底勘探技术领域，更具体地说，涉及一种海底勘探机器人的防水导电滑环，本发明还涉及一种具有上述防水导电滑环的海底勘探机器人。

背景技术

海底机器人能潜入水中代替人完成某些操作，在海底勘探行业发挥着很大的作用，已成为勘探海底的重要工具。

随着通信技术的发展及设备自动化的普及，为了提高海底勘探机器人的灵活性，在某些情况下需要其在工作的过程中进行两个部件之间的相对旋转。由于机器人的结构运作需要电缆进行电流或信号的传输，为了避免部件旋转时电缆被扭断，相对旋转的两个部件之间需要借助于防水导电滑环来进行电流及信号的传输。此外，由于防水导电滑环需要在水下进行运转操作，所以其需要满足一定的密封性要求，以避免滑环内部进水影响信号或电流的传输。

目前，常用的防水导电滑环采用O型圈和骨架油封组合的结构来防水，其中，O型圈安装在零件的配合位置，骨架油封则安装在转动轴的位置。但是，上述结构中的骨架油封结构骨架油封的耐磨性不好，并导致滑环转动力矩较大，造成产品的使用寿命较短；同时，由于骨架油封的表面材质比较硬，贴合性不好，因此需要保证和其配合的零件表面光洁度非常高，这样就增加了零件加工的难度。

综上所述，如何提供一种海底勘探机器人的防水导电滑环，以提高密封部件的耐磨性，进而延长其使用寿命，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海底勘探机器人的防水导电滑环，以提高密封部件的耐磨性，进而延长其使用寿命。

本发明还提供了一种具有上述防水导电滑环的海底勘探机器人。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海底勘探机器人的防水导电滑环，包括定子组件和与所述定子组件转动配合的转子组件；所述定子组件与所述转子组件之间通过孔用格来圈密封配合。

优选的，上述防水导电滑环中，所述定子组件包括：

外套，

与所述外套密封配合形成放置腔的端盖，所述端盖上开设有安装孔，和

与电源相连，输出端位于所述放置腔内的输入导线，所述输入导线的输出端连接有刷线；

所述转子组件包括：

通过所述孔用格来圈与所述安装孔配合并可绕其自身轴线转动的主轴，所述主轴的导电端设置于所述放置腔内，和

间隔地套设在所述主轴的导电端，并分别与所述刷线的刷头一一对应设置的多个导电环，且所述刷头与所述导电环相接触，所述导电环的内环上连接有输出导线。

优选的，上述防水导电滑环中，所述安装孔的外端设置有将所述孔用格来圈定位在其内部的定位凸起，且所述主轴上开设有两条用于安装所述孔用格来圈的安装槽。

优选的，上述防水导电滑环中，所述输入导线和所述输出导线均为单根多股线。

优选的，上述防水导电滑环中，所述输入导线通过第一防水接头固定在所述外套上，所述输出导线通过与所述主轴相配合的第二防水接头固定在所述主轴上，且所述第一防水接头与所述第二防水接头均通过封胶密封。

优选的，上述防水导电滑环中，所述导电环均为铜环，每个所述铜环的两侧均设置有绝缘片，且所述绝缘片的外径大于所述铜环的外径。

优选的，上述防水导电滑环中，所述定子组件还包括固定所述刷线用的电刷架，所述电刷架上开设有供所述刷线穿过并与所述铜环一一对应的定位孔；且所述刷线是直径为0.2mm，表面镀金的银铜丝。

优选的，上述防水导电滑环中，所述外套为一端开口，另一端封闭的筒状套，所述开口端与所述端盖密封配合。

优选的，上述防水导电滑环中，所述筒状套与所述端盖之间通过法兰连接，且两者的法兰接触面以及周向接触面上均设置有O型密封圈。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的海底勘探机器人的防水导电滑环的定子组件与转子组件之间通过孔用格来圈密封配合。孔用格来圈由一个耐磨、低摩擦的聚四氟乙烯滑动环和O型橡胶密封圈组成；其中，O型橡胶密封圈与转子组件相配合，聚四氟乙烯滑动环与定子组件相配合，当转子组件转动时，会带动孔用格来圈一起转动，则位于其外侧的聚四氟乙烯滑动环与定子组件相对转动。由于与骨架油封相比，聚四氟乙烯滑动环耐磨性较好，所以提高了密封部件的耐磨性，进而延长了防水导电滑环的使用寿命。

同时，由于聚四氟乙烯滑动环具有低摩擦的优点，与其配合的零件表面光洁度要求较低，所以降低了零件加工的难度；此外，应用上述孔用格来圈进行密封，能够降低滑环的转动力矩，提高产品的使用寿命；且O型橡胶密封圈能够提供预紧力，从而能够对滑动环的磨损起补偿作用，并具有双向密封效果。

本发明还提供了一种海底勘探机器人，其相对旋转的两个部件之间均通过防水导电滑环相连，所述防水导电滑环为上述任一种海底勘探机器人的防水导电滑环，由于上述防水导电滑环具有上述效果，具有上述防水导电滑环的海底勘探机器人具有同样的效果，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环的部分结构剖视图；

图3是本发明实施例提供的主轴的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环的部分结构示意图；

图5是图4的局部放大示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种海底勘探机器人的防水导电滑环，提高了密封部件的耐磨性，进而延长了防水导电滑环的使用寿命。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-5，本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环，包括定子组件和与定子组件转动配合的转子组件；定子组件与转子组件之间通过孔用格来圈2密封配合。需要说明的是，此处的密封配合为既要满足防水要求又要保证可相对转动的配合。

由于本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环的定子组件与转子组件之间通过孔用格来圈2密封配合。孔用格来圈2由一个耐磨、低摩擦的聚四氟乙烯滑动环和O型橡胶密封圈组成；其中，O型橡胶密封圈与转子组件相配合，聚四氟乙烯滑动环与定子组件相配合。当转子组件转动时，会带动孔用格来圈2一起转动，则位于孔用格来圈2外侧的聚四氟乙烯滑动环与定子组件相对转动。由于与骨架油封相比，聚四氟乙烯滑动环耐磨性较好，所以提高了密封部件的耐磨性，进而延长了防水导电滑环的使用寿命。

同时，由于聚四氟乙烯滑动环具有低摩擦的优点，与其配合的零件表面光洁度要求较低，所以降低了零件加工的难度；此外，应用上述孔用格来圈进行密封，能够降低滑环的转动力矩，提高产品的使用寿命；且O型橡胶密封圈能够提供预紧力，从而能够对滑动环的磨损起补偿作用，并具有双向密封效果。

现有技术的海底勘探机器人的防水导电滑环都采用O型圈和骨架油封组合的结构来防水，只能达到IP65防护等级，而本发明实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环，由于其采用孔用旋转格来圈2进行防水，可以达到双向密封的效果，因此上述防水导电滑环能够真正达到IP68的防水效果；故其可适应长期淋水及深度在10米以内的水下环境，并能长时间地进行360°运转，从而保证电流和信号的有效传输，且传输信号稳定，安全载流高。

此外，传统的防水防水导电滑环寿命较短，通常只能达到100万转以内，本实施例提供的防水导电滑环的寿命可达到500万转以上，大大提高了使用寿命。

具体的，上述实施例提供的防水导电滑环中，定子组件包括外套3，端盖11和输入导线（图中未示出）；其中，端盖11与外套3密封配合形成放置腔，且其上开设有安装孔，输入导线的两端分别与电源和刷线相连，输入导线的输出端位于放置腔内，如图2所示。转子组件包括主轴1和间隔地套设在主轴1的导电端，并分别与刷线的刷头一一对应设置的多个导电环7，且刷头与导电环7相接触；其中，主轴1可绕其自身轴线转动并通过孔用格来圈2与安装孔配合，主轴1的导电端为主轴1上能够进行电流传导的一端，且该导电端设置于放置腔内，导电环7的内环上连接有输出导线。

由于端盖11与外套3密封配合形成放置腔，且安装孔处通过孔用格来圈2与主轴配合，所以放置腔内为密闭的空间，故将本实施例提供的防水导电滑环应用在海底时，能够避免水流入放置腔，从而减小了对信号或电流传输的影响；同时，上述防水导电滑环可根据使用要求改变导电环7的环路数量，进而改变安全载流的大小。

安装防水导电滑环时，将孔用格来圈2套设在主轴1上，使孔用格来圈2的O型橡胶密封圈与主轴1相接触，聚四氟乙烯滑动环与端盖11相接触，当主轴1转动时，其会带动孔用格来圈2一起转动，位于其外侧的聚四氟乙烯滑动环会与端盖11发生相对转动。

本实施例提供的防水导电滑环的导电过程如下：

首先由电源给输入导线通电，接着电流会沿着输入导线的电流方向输出到刷线上，由于刷线的刷头与主轴1上的导电环7相接触，所以导电环7随着主轴1旋转的同时，亦能够进行电流信号的传递，导电环7接收到刷头的电流后将其传输到输出导线上，即完成了电流从输入导线到输出导线的传输。

本领域技术人员可以理解的是，电源也可与转子组件中的输出导线相连，此时电流的传递方向相反；同时输入导线或输出导线还可与其他例如传感器等信号元件相连，当上述导线与其他信号元件相连时，其同样能完成其他信号的传递，在此不再一一介绍。

上述结构只是本实施例公开的定子组件和转子组件的一种具体结构的实现形式，其还可以为能够在旋转的同时实现电流的传输的其他结构，但是必须满足其相对旋转的两个部件之间通过孔用格来圈2进行配合，以达到较好的防水效果，本实施例对此不做限定。

优选的，上述实施例提供的防水导电滑环中，安装孔的外端设置有将孔用格来圈2定位在其内部的定位凸起，此时，主轴上1开设的用于安装孔用格来圈2的安装槽位于上述定位凸起的内侧，即靠近放置腔的一侧。安装好孔用格来圈2以后，孔用格来圈2会被保护在定位凸起的内部，定位凸起与海水直接相接触，而孔用格来圈2不会直接与水接触，所以不会直接承受水压的作用力，很大程度上降低了密封件即孔用格来圈2承受的压力，有效地提高了防水导电滑环的使用寿命。

进一步的，主轴1上开设的上述安装槽具体为两条。此时，本实施例提供的防水导电滑环采用双格来圈密封，减小了旋转力矩，密封效果较好。当然，孔用格来圈2的使用个数还可为一个或三个，其具体个数不做限定，个数越多，其密封防水效果越好，但是制造成本也相应增加，旋转力矩也相应增大；在制造成本、旋转力矩以及防水效果的共同影响的考虑下，本实施例优选为两层防水安装孔用格来圈2，如图2和图3所示。

为了进一步优化上述技术方案，上述结构中，输入导线和输出导线均为单根多股线。现有技术中的多路出线采用多根单股的导线，并通过灌胶密封，工作中，需要分别对每根导线进行灌胶才能达到密封要求，操作比较复杂，且较易出现渗水现象进而导致产品失败。而本实施例中，输入导线和输出导线均为单根多股线，操作人员只需要对一根导线进行密封即可，操作较简单，便于实现较好的密封效果。

上述输入导线通过第一防水接头14固定在外套3上，输出导线通过与主轴1相配合的第二防水接头13固定在主轴1上，且第一防水接头14与第二防水接头13均通过封胶密封，如图1所示。需要说明的是，主轴1的中心处开设有供输出导线穿入的穿孔。

安装时，使输入导线穿过第一防水接头14之后，将第一防水接头14固定在外套3上，然后对输入导线与第一防水接头14相接触的地方进行封胶密封，该操作亦完成了对输入导线的固定；然后，使与导电环7的内环相连的输出导线穿过主轴1的穿孔，再使其穿过第二防水接头13，接着使第二防水接头13固定在主轴1上，优选的使其固定在主轴的端部上，然后对输出导线与第二防水接头13相接触的地方进行封胶密封，并能实现对输出导线的固定。

第一防水接头14和第二防水接头13均选为IP68防水接头，具有较好的密封性，与现有技术中通过灌胶密封相比，该防水接头提高了防水效果，进而延长了防水导电滑环的使用寿命。

上述实施例提供的防水导电滑环中，导电环7均为铜环，每个铜环的两侧均设置有绝缘片6，且绝缘片6的外径大于铜环的外径。此时主轴1上间隔的安装有铜环和绝缘片6，铜环之间通过绝缘片6实现了产品的绝缘耐压的要求。

同时，由于绝缘片6的外径大于铜环的外径，所以绝缘片6向外突出于铜环，即两个相邻的绝缘片6之间形成凹槽，铜环位于凹槽内，如图2和图5所示；此种结构能够将刷头限位在凹槽处，限制了刷线的左右摆动，当主轴1旋转时，与铜环接触的刷线不易跳刷，提高了信号或电流的传输的稳定性，保证产品了性能。

如图2所示，主轴1的导电端设置有定位轴肩，主轴1上还套设有挡板5，导电环7设置在定位轴肩与挡板5之间，定位轴肩与挡板5将导电环7及绝缘片6锁紧在主轴1上。

为了使主轴1更好地进行转动，本实施例中，主轴1通过两个轴承与定子组件相配合，其一端通过第一轴承4与端盖11配合，此时端盖上设有导向面，第一轴承4位于导向面与挡板5之间；另一端通过第二轴承8与定子组件相配合，如图2所示，上述两个轴承具有导向作用，能够减少主轴1旋转的摩擦力，提高工作性能。

上述铜环的材质采用H62铜，导电性能极好，表面采用镀金工艺处理，使表面更光滑，接触性能更好，摩擦小，延长了产品的使用寿命。当然，导电环7还可为铝环或其他导电材质制造的环，本实施例对此不做具体限定。

优选的，定子组件还包括固定刷线用的电刷架15，电刷架15上开设有供刷线穿过并与铜环一一对应的定位孔151；且刷线是直径为0.2mm，表面镀金的银铜丝。该银铜丝的导电性能良好，耐磨性强，故优选它。刷线还可为其他材料或其他尺寸的导线。

上述电刷架15能够固定和定位刷线，刷线穿过定位孔151以后与铜环一一对应，使每条刷线的刷头与一个铜环正好对齐，不但使刷线与铜环很好的接触，而且使两者之间的摩擦力达到最小值，使主轴1转动的更顺利。

具体的，如图2所示，主轴1的导电端的端部安装有内端盖9，电刷架15连接在内端盖9与端盖11之间，第二轴承8设置在内端盖9与主轴1之间。

为了进一步优化上述技术方案，外套3为一端开口，另一端封闭的筒状套，开口端与端盖11密封配合。该筒状套封闭的端面开设有供输入导线穿过，并用于安装第一防水接头14的开孔31。上述筒状套大大减小了整个防水导电滑环的防水面积，降低了其密封难度，便于生产。

本领域技术人员可以理解的是，该外套3也可为其他结构，如两端均开口的套筒，其两端可设置为相同的密封结构，外套3的外形尺寸可以根据具体使用环境而变化，本实施例对此不做限定。

进一步的，上述筒状套与端盖11之间通过法兰连接，且两者的法兰接触面以及周向接触面上均设置有O型密封圈12，如图2所示。此时，筒状套与端盖11接触的两个面上都设有O型密封圈12，两者通过螺丝锁紧后将O型密封圈12压紧，达到双重密封的效果，提高了整个产品密封性能。

本发明实施例还公开了一种海底勘探机器人，其相对旋转的两个部件之间均通过防水导电滑环相连，所述防水导电滑环为本发明实施例任意一项所提供的海底勘探机器人的防水导电滑环。

上述的海底勘探机器人采用本实施例提供的海底勘探机器人的防水导电滑环，提高了密封部件的耐磨性，进而延长了防水导电滑环的使用寿命，其优点是由海底勘探机器人的防水导电滑环带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种海底勘探机器人的防水导电滑环，包括定子组件和与所述定子组件转动配合的转子组件；其特征在于，所述定子组件与所述转子组件之间通过孔用格来圈(2)密封配合；

所述定子组件包括：

外套(3)，

与所述外套(3)密封配合形成放置腔的端盖(11)，所述端盖(11)上开设有安装孔，和

与电源相连，输出端位于所述放置腔内的输入导线，所述输入导线的输出端连接有刷线；

所述转子组件包括：

通过所述孔用格来圈(2)与所述安装孔配合并可绕其自身轴线转动的主轴(1)，所述主轴(1)的导电端设置于所述放置腔内，和

间隔地套设在所述主轴(1)的导电端，并分别与所述刷线的刷头一一对应设置的多个导电环(7)，且所述刷头与所述导电环(7)相接触，所述导电环(7)的内环上连接有输出导线；

其中，所述安装孔的外端设置有将所述孔用格来圈(2)定位在其内部的定位凸起，且所述主轴(1)上开设有两条用于安装所述孔用格来圈(2)的安装槽。

2.根据权利要求1所述的防水导电滑环，其特征在于，所述输入导线和所述输出导线均为单根多股线。

3.根据权利要求2所述的防水导电滑环，其特征在于，所述输入导线通过第一防水接头(14)固定在所述外套(3)上，所述输出导线通过与所述主轴(1)相配合的第二防水接头(13)固定在所述主轴(1)上，且所述第一防水接头(14)与所述第二防水接头(13)均通过封胶密封。

4.根据权利要求1所述的防水导电滑环，其特征在于，所述导电环(7)均为铜环，每个所述铜环的两侧均设置有绝缘片(6)，且所述绝缘片(6)的外径大于所述铜环的外径。

5.根据权利要求4所述的防水导电滑环，其特征在于，所述定子组件还包括固定所述刷线用的电刷架(15)，所述电刷架(15)上开设有供所述刷线穿过并与所述铜环一一对应的定位孔(151)；且所述刷线是直径为0.2mm，表面镀金的银铜丝。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防水导电滑环，其特征在于，所述外套(3)为一端开口，另一端封闭的筒状套，所述开口端与所述端盖(11)密封配合。

7.根据权利要求6所述的防水导电滑环，其特征在于，所述筒状套与所述端盖(11)之间通过法兰连接，且两者的法兰接触面以及周向接触面上均设置有O型密封圈(12)。

8.一种海底勘探机器人，其相对旋转的两个部件之间均通过防水导电滑环相连，其特征在于，所述防水导电滑环为如权利要求1-7任意一项所述的海底勘探机器人的防水导电滑环。