CN106159622A - 旋转关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转关节，包括具有中空结构的主轴和动力输入装置，所述主轴内容置有绕设线圈的第一导体和第二导体，以及所述第一导体和第二导体相互分离，所述第一导体相对于主轴做同心转动，所述第二导体相对于主轴静止，第一导体与第二导体同心转动，所述主轴具有信号输入端和信号输出端。本发明提供的旋转关节可以传输电能，数据信号，气动能量，而且旋转角度不受限制，安全性能高，具有广泛的应用领域。

Description

旋转关节

技术领域

本发明特别涉及一种旋转关节。

背景技术

目前，向旋转体上传输电能，数据信号，一般通过在外围直接布线，但旋转角度不可超过正360°、负360°。如果超过这个角度，一般使用旋转电环。但电环是通过石墨电刷滑动接触来传输能量的，其缺点是滑动会带来火花，接触不良，寿命不长，特别是对数据信号来说，会带来数据链缺失，还有一个缺点就是机构会变得肿大，复杂。

通过对当前最新的无线电力传输技术，无线Wifi，蓝牙，红外数据传输技术研究后，发现，在工况环境下，受各种运动条件干拢，会造成无线电力传输效力不高，数据信号时断时续，时弱时强，难免会有生产不稳定，严重时会有生产事故。提供一种能传输电能，数据信号，气动能量且旋转角度不受限制的旋转关节仍是业界亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种旋转关节，可以传输电能、数据信号和气动能量。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明公开了一种旋转关节，包括具有中空结构的主轴和动力输入装置，所述主轴内容置有绕设线圈的第一导体和第二导体，以及所述第一导体和第二导体相互分离，所述第一导体相对于主轴做同心转动，所述第二导体相对于主轴静止，第一导体与第二导体同心转动，所述主轴具有信号输入端和信号输出端。

较为优选的，所述导体包括铁芯、铝芯、硅芯，铁氧体中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述信号输入端设置有电源，所述电源与所述线圈电连接。

进一步的，所述主轴还设置有数据信号传送结构和气动能量传输机构，所述数据信号传送机构连接有光电处理器，至少可以用来控制继电器，伺服，以及信号反馈。

进一步的，所述数据信号传送机构至少包括贯穿所述导体的第一光纤和第二光纤，所述光纤一端连接信号接入机构，另一端连接光电处理器，将所述光信号转为运动指令；

和/或，所述数据信号传送机构包括光源和光接收器，所述光接收器可再联接执行元件。

进一步的，所述光纤端面与所述光纤垂直，端面涂覆有光纤导通液，光纤表面包覆有保护套，其中保护套两端嵌入所述第一导体和第二导体内。

进一步的，所述第一光纤和第二光纤外侧还设置有定位环，至少使所述第一光纤和第二光纤靠紧并周心但又不至于使光纤相互压死而烧结在一起。

较为优选的，所述光纤的周心度为0-0.03mm/M。

进一步的，所述主轴壁上设置有复数个小孔，所述气动能量经主轴壁穿小孔而过，数量不限，但至少保证主轴的机械强度在工程要求范围之内。所述输入端气咀环与主轴内小孔连通。

进一步的，所述气动能量包括液压能量。

进一步的，主轴还设置有可转动气咀环，气咀环与主轴之间用两个O型密封圈作密封，至少防止漏气。

较为优选的，所述电源电压大于24V，电源频率为60-100KHz，至少用以减小电磁转换过程中的发热量或提高传输效率。

在一些具体实施案中，所述旋转关节可应用于工业机器人，有执行元件的转盘，转臂等自动化设备。

与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明提供的旋转关节可以传输电能，数据信号，气动能量，而且旋转角度不受限制，安全性能高，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明一典型实施例中的旋转关节的结构示意图；

附图标记说明：1-第一机械臂；2-第二机械臂；3-主轴；4-动力输入装置；5-第一线圈；6-光纤；7-保护层；8-第二线圈；9-气咀环；10-定位环；11-第一导体；12-第二导体；13气动输出孔。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

请参阅图1，本发明公开了一种旋转关节，包括相对静止的第一机械臂1和相对于第一机械臂1作圆周运动的机械臂2，具有中空结构的主轴3和动力输入装置4，所述主轴3内容置有绕设线圈的第一导体11和第二导体12，以及所述第一导体11和第二导体12相互分离，所述第一导体11相对于主轴3做同心转动，所述第二导体12相对于主轴3静止，第一导体11与第二导体12同心转动，所述主轴3具有信号输入端和信号输出端。

在一些较为具体的实施方案中，所述导体材料包括铁芯、铝芯、硅芯，铁氧体中的任意一种，但不限于此。

进一步的，所述信号输入端设置有电源，所述电源与所述线圈电连接。

进一步的，所述主轴还设置有数据信号传送结构和气动能量传输机构，所述数据信号传送机构连接有执行元件，例如步进电机，伺服电机，继电器等。

所述第一导体11绕设第一线圈5，所述第二导体12绕设第二线圈8，所述第一线圈5一端连接电源；所述至少一根光纤6贯穿所述第一导体11和第二导体12，且光纤6表面包覆有保护层7，保证轴心度在0.03mm/M内，所述光纤6端面研磨至镜面，与外径垂直，并通过定位环10轻轻靠紧；其中所述定位环10分别嵌入第一导体11和第二导体12中；所述主轴3两端分别设置有气咀环9和气动输出孔13。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一线圈5连接电源，将电能转换为高频磁能，第二线圈8再将高频磁能转换为电能，从而实现电能的传输；所述光纤6一端接入数据信号，将所述光信号转为运动指令。

在一些更为具体的实施方案中，所述信号输入端可以用发光二极管发射信号，接收端用光电感应器直接接受，利用光作为信号传送的媒介。

和/或，所述数据信号传送机构包括光源和光接收器，所述光接收器连接处理器。

进一步的，所述弹簧可以用其他部件代替，至少使所述光纤轻轻靠紧。

进一步的，所述主轴壁设置有多个小孔，以实现气动能量从主轴穿越，进一步的，所述主轴还设置有可转动气咀环。

较为优选的，所述电源电压大于220V，电源频率为60-100KHz。

在一些较为典型的实施例中，其中线圈的绕设圈数，线圈的粗细，可以通过功率的大小来计算设计。

进一步的，所述旋转关节可应用于工业机器人，有执行元件的转盘，转臂等自动化设备。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转关节，包括具有中空结构的主轴和动力输入装置，其特征在于：所述主轴内容置有绕设线圈的第一导体和第二导体，以及所述第一导体和第二导体相互分离，所述第一导体相对于主轴做同心转动，所述第二导体相对于主轴静止，第一导体与第二导体同心转动，所述主轴具有信号输入端和信号输出端。

2.根据权利要求1所述的旋转关节，其特征在于：所述信号输入端设置有高频电源，所述高频电源与所述线圈电连接。

3.根据权利要求1所述的旋转关节，其特征在于：所述主轴还设置有数据信号传送机构和气动能量传输机构，所述气动能量从气咀环输入，经主轴壁穿孔而过。

4.根据权利要求3所述的旋转关节，其特征在于：所述数据信号传送机构至少包括贯穿所述导体的第一光纤和第二光纤，所述光纤一端连接信号接入机构，另一端连接光电处理器，将所述光信号转为运动指令；和/或，所述数据信号传送机构包括光信号发生器和光信号接收器，所述光信号接收器连接执行元件。

5.根据权利要求4所述的旋转关节，其特征在于：所述光纤端面与所述光纤垂直，端面涂覆有光纤导通液，光纤表面包覆有保护套，其中保护套两端嵌入所述第一导体和第二导体内。

6.根据权利要求4所述的旋转关节，其特征在于：所述第一光纤和第二光纤外侧还设置有光纤定位环，至少使所述第一光纤和第二光纤靠紧并周心但又不至于将光纤压死而烧结在一起。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的旋转关节，其特征在于：所述光纤的周心度为0-0.03mm/M。

8.根据权利要求1所述的旋转关节，其特征在于：所述主轴壁设置有复数个小孔，气动能量经主轴壁穿小孔而过，所述输入端气咀环与主轴内小孔连通。

9.根据权利要求1所述的旋转关节，其特征在于：所述主轴还设置有可转动气咀环，气咀环与主轴之间用两个O型密封圈作密封。

10.根据权利要求1所述的旋转关节，其特征在于：所述导体包括铁芯、铝芯、硅芯，铁氧体中的任意一种。