CN113113820B - 一种气滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种气滑环，包括定子、转子、第一轴承、第二轴承，定子和转子之间设有第一轴承和第二轴承，转子绕定子旋转运动，定子上设有第一气孔，转子上设有第二气孔；第一气孔和第二气孔的数量不相同。还包括设于定子和转子间的橡胶密封圈和滑动密封圈；橡胶密封圈和滑动密封圈之间和/或橡胶密封圈和滑动密封圈的四周设有液体密封。本发明适用于例如玻璃外墙爬行机器人等特殊领域的应用，大大减少上述领域现有气动传输时复杂的气路和用于切换气路的电磁阀数量；金属、液体和橡胶的组合密封设计提高了密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及到工业机器人领域，尤其涉及一种气滑环。
背景技术
气滑环也称气动滑环，其是工业机器人领域的重要部件，气动滑环是一种电气元器件，负责连接和传送旋转物体的电流和信号。气动滑环在360度连续旋转同时传输电力、流体压力等。有些设备还需要控制信号源，如光纤信号、高频信号等，都可以集成在气动滑环中。
现有技术中的气滑环的进气孔和出气孔是一一对应的，即气滑环转子上的气孔和定子上的气孔数量相同，例如4进4出，8进8出等，比如8通路气滑环的转子上的1号气孔和定子上的1号气孔是对应的，转子上的2号气孔和定子上的2气孔是对应的，……依次类推。现有厂商例如森瑞普已开发出最多40进40出的40通路气滑环。这种气滑环通常用于生产线，工业机器人等气路一一对应的场景中。
但是在某些特殊应用场景，传统的气滑环就不能完全适应了，例如在一个爬壁式机器人的场景，这种爬壁式机器人用于高楼外墙清洗和其他的一些高空外墙作业，用于替代高空作业的蜘蛛人。这种机器人大多采用负压真空吸盘吸附在玻璃上，需要有负压管路为吸盘提供负压。这种机器人大多采用履带式或者轮式的行走方式，其特点就是都是旋转的方式，这就需要用到气滑环。但是这种机器人每次只有部分吸盘吸附在墙面上，而不是全部的吸盘都工作，随着轮子或者履带的转动，这些吸盘将会依次吸附和脱离墙面。如果用传统的气滑环，就需要每个进气孔都配一个真空泵或者配置复杂的真空阀及相应管路，这对于对重量要求非常严苛的高空作业来说是非常致命的，因为每增加一部分重量对吸附机构都是很大的考验，为了尽可能的增加安全性，机器人的重量要做到越轻越好。因此，亟需一种全新设计的气滑环来适用上述特殊应用场景。另一方面，由于上述特殊应用场景，各个气孔并非都同时进气或出气(有时有的气孔还根据需要在进气、抽真空、无气三种状态切换)，因此，密封处的受力并不单一且受力不均匀，因此，现有技术中的类似于密封圈的密封手段也不再适用于上述特殊应用；因此，也亟需对上述特殊气滑环的密封做出创新设计。
综合考虑以上因素，本发明人根据多年从事工业机器人特别是气滑环方面的实践研究和研发经验，设计研制出了本发明的一种气滑环。
发明内容
本发明的目的是提供一种气滑环，尤其是一种可以克服现有技术存在的缺陷，实现减少特殊应用场景气路和气阀的使用量，增强气滑环的密封效果，从而达到优化系统的结构和节约成本的目的。
为此，本发明设计研制了一种气滑环，包括定子、转子、第一轴承、第二轴承，定子和转子之间设有第一轴承和第二轴承，转子绕定子旋转运动，定子周向上设有第一气孔，转子周向上设有第二气孔；第一气孔和第二气孔的数量不相同。
在一些实施例中，还包括卡簧，定子上设有卡簧槽，卡簧安装在定子的卡簧槽内进而对转子进行轴向固定。
在一些实施例中，还包括设于定子和转子间的橡胶密封圈和滑动密封圈，橡胶密封圈的内侧与定子接触，橡胶密封圈的外侧与滑动密封圈内侧接触，滑动密封圈的外圈和转子的内圈接触。
在一些实施例中，橡胶密封圈和滑动密封圈的分别设有对齐的第一长孔和第二长孔，第一长孔和第二长孔与定子的气孔的中心对齐。
在一些实施例中，第一气孔和第二气孔的数量分别为1-24个。
在一些实施例中，滑动密封圈为低摩擦系数的材质。
在一些实施例中，滑动密封圈为金属材质。
在一些实施例中，橡胶密封圈和滑动密封圈之间和/或橡胶密封圈和滑动密封圈的四周设有液体密封。
在一些实施例中，所述液体密封为油膜密封或密封脂。
在一些实施例中，第一气孔和/或第二气孔沿周向均匀布置。
本发明的有益效果是：
1、气滑环定子和转子上的进气孔和出气孔数量设计不同，可适用于例如玻璃外墙爬行机器人等特殊领域的应用，大大减少上述领域现有气动传输时复杂的气路和用于切换气路的电磁阀数量；
2、通过改变进气孔和出气孔数量的适应性设计，可改变工作状态和工作参数；
3、本发明可实现多进少出或少进多出(例如4进8出，8进4出)；
4、金属+液体+橡胶的特殊密封设计，使密封整体受力均匀，传导和散热性能更好，有效避免密封的热失效；更适应复杂气路工作状态，克服了采用现有密封时由于受力不均等使密封容易失效的问题。
附图说明
图1为本发明专利未装配转子的三维示意图；
图2为本发明专利装配转子后的剖视图；
附图标号说明：
1、定子，2、转子，3、第一轴承，4、第二轴承，5、橡胶密封圈，6、滑动密封圈，7、卡簧，11、第一气孔，21、第二气孔，51、橡胶密封圈的内侧，52、橡胶密封圈的外侧，53、第一长孔，61、滑动密封圈的外圈，62、第二长孔。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合说明书附图对本发明做进一步描述：
参见图1所示，一种特殊用途的气滑环，包括定子1、转子2、第一轴承3、第二轴承4，定子1上设有卡簧槽，定子1和转子2之间设有第一轴承3和第二轴承4，定子1周向上设有第一气孔11，转子2周向上设有第二气孔21；第一气孔11和第二气孔21的数量不相同。
在一些实施例中，还包括卡簧7，定子1上设有卡簧槽，卡簧7安装在定子1的卡簧槽内进而对转子2进行轴向固定。
在一些实施例中，还包括设于定子1和转子2间的橡胶密封圈5和滑动密封圈6，橡胶密封圈5的内侧51与定子1接触，橡胶密封圈5的外侧52与滑动密封圈6内侧接触，滑动密封圈6的外圈61和转子2的内圈接触。
在一些实施例中，橡胶密封圈5和滑动密封圈6的分别设有对齐的第一长孔53和第二长孔62，第一长孔53和第二长孔62与定子1的气孔11的中心对齐。
在一些实施例中，第一气孔11和第二气孔21的数量分别为1-24个。
在一些实施例中，滑动密封圈6为低摩擦系数的材质。
在一些实施例中，滑动密封圈6为金属材质。
在一些实施例中，橡胶密封圈5和滑动密封圈6之间和/或橡胶密封圈5和滑动密封圈6的四周设有液体密封。
在一些实施例中，所述液体密封为油膜密封或密封脂。
在一些实施例中，第一气孔11和/或第二气孔21沿周向均匀布置。
橡胶密封圈5的内侧51与定子1接触，用于密封密封圈5与定子1的缝隙；橡胶密封圈5的外侧52与滑动密封圈6内侧接触，用于密封密封圈5与滑动密封圈6的密封。由于橡胶的弹性作用使得橡胶密封圈5和定子1以及滑动密封圈6紧紧的压在一起，另外还使滑动密封圈6的外圈61和转子2的内圈接触，实现了滑动密封圈6和转子2之间的密封。橡胶密封圈5和滑动密封圈6之间和/或橡胶密封圈5和滑动密封圈6的四周设有液体密封，金属+液体+橡胶的特殊密封设计，当各气孔不同时通气时，使密封整体受力均匀；由于各通气孔具有进气、出气、无气三个状态的切换，密封处摩擦产热量增大，单一的固体密封不能有效传递热量，而金属+液体+橡胶的特殊密封设计热传导和散热性能更好，有效避免密封的热失效
当使用本发明在工作时，当转子2转动时，橡胶密封圈5、滑动密封圈6和定子1相对静止，转子2相对橡胶密封圈5、滑动密封圈6和定子1做回转运动，定子1的第一气孔11、橡胶密封圈5的第一长孔53和滑动密封圈6的第二长孔62对齐；转子2转动过程中，转子2上的第二气孔21和滑动密封圈6的第二长孔62依次按顺序接通，如果滑环的气路数为n，则转子2每转动360/n度，切换一个气路顺序。通过改变定子1的第一气孔11和转子2上的第二气孔21的各自不同数量，改变工作状态和工作参数。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种气滑环，其特征在于，包括定子和转子，所述定子和所述转子之间设有第一轴承和第二轴承，所述定子周向上设有第一气孔，所述转子周向上设有第二气孔；所述第一气孔和所述第二气孔的数量不同；
所述气滑环还包括设于所述定子和所述转子间的橡胶密封圈和滑动密封圈，所述橡胶密封圈的内侧与所述定子接触、所述橡胶密封圈的外侧与所述滑动密封圈内侧接触，所述滑动密封圈的外圈和所述转子的内圈接触；
所述橡胶密封圈和所述滑动密封圈的分别设有对齐的第一长孔和第二长孔，第一长孔和第二长孔与所述定子的气孔的中心对齐；
所述橡胶密封圈和所述滑动密封圈之间和/或橡胶密封圈和滑动密封圈的四周设有液体密封。
2.如权利要求1所述的气滑环，其特征在于，所述气滑环还包括卡簧，所述定子上设有卡簧槽，卡簧安装在所述卡簧槽内进而对所述转子进行轴向固定。
3.如权利要求1所述的气滑环，其特征在于，所述第一气孔和所述第二气孔的数量分别为1-24个。
4.如权利要求1所述的气滑环，其特征在于，所述滑动密封圈为金属材质。
5.如权利要求1所述的气滑环，其特征在于，所述液体密封为油膜密封或密封脂。
6.如权利要求1所述的气滑环，其特征在于，所述第一气孔和/或所述第二气孔沿周向均匀布置。
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