CN113422271A - 一种用立体电路设计的滑环芯轴及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用立体电路设计的滑环芯轴及其制造方法，属于导电滑环的技术领域，解决了现有技术中滑环的导电环、绝缘片叠加方式导致导电环上的线容易绞线、挤压、拉断，易引起相邻传输通道短路、传输通道对地短路、传输通道断路的问题。本发明提供一种用立体电路设计的滑环芯轴，包括内轴和外轴；内轴的外圆面上设有多个内轴传输通道；外轴包括多个外轴传输通道和多个V型槽；外轴传输通道连接内轴传输通道和V型槽；V型槽与刷丝配合相对转动，实现电流传输。本发明采用立体电路布线，可精确对准，连接可靠。

Description

一种用立体电路设计的滑环芯轴及其制造方法

技术领域

本发明涉及导电滑环技术领域，尤其涉及一种用立体电路设计的滑环芯轴及其制造方法。

背景技术

滑环，也称作旋转电气接口、电气旋转关节，可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源和数据信号的电力系统中。滑环整体依靠弹力搭接原理、滑动搭接原理、或密封原理等，以及巧妙的运动结构与密封结构设计、精密的零件制作配合、合理的选材等，构成稳定可靠的旋转连通系统。只要将滑环附着于无限旋转的设备上，就可以给旋转体提供动力能源，使旋转体在无限旋转运动的同时，还能进行其它运动、或检测旋转状态下的工作状况。

目前的滑环中芯轴的内层为轴，外层为绝缘套筒，绝缘套筒上为导电环、绝缘片叠加的方式进行制造。但因受安装尺寸的限制，导电环上的线容易绞线、挤压、拉断，且易引起相邻传输通道短路、传输通道对地短路、传输通道断路等问题，且因导电环、绝缘片叠加的精度不容易控制，内层轴安装精度受导电环和绝缘环加工精度影响大，内层轴也不易控制安装精度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用立体电路设计的滑环芯轴及其制造方法，用以解决现有的滑环的导电环、绝缘片叠加方式导致导电环上的线容易绞线、挤压、拉断，易引起相邻传输通道短路、传输通道对地短路、传输通道断路的问题。

本发明提供一种用立体电路设计的滑环芯轴，包括内轴和外轴；

所述内轴的外圆面上设有多个内轴传输通道；

所述外轴包括多个外轴传输通道和多个V型槽；

所述外轴传输通道连接所述内轴传输通道和所述V型槽；

所述V型槽与刷丝配合相对转动，实现电流传输。

可选地，所述外轴还包括绝缘凸台，所述绝缘凸台与所述V型槽一体成型。

可选地，所述V型槽表面镀有V型槽环镀层。

可选地，所述内轴传输通道的端面设有导电插针孔。

可选地，还包括导电插针，所述导电插针与所述导电插针孔配合连通。

可选地，所述内轴还包括内轴基体，所述内轴基体与所述内轴传输通道为一体成型。

可选地，所述外轴还包括外轴基体，所述外轴基体与所述V型槽为一体成型。

可选地，所述V型槽环镀层与所述外轴传输通道连通。

可选地，所述外轴还包括轴承端面。

本发明还提供一种用立体电路设计的滑环芯轴的制造方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1：加工形成内轴基体、外轴基体；

步骤2：加工形成内轴传输通道、导电插针孔，并通过第二点焊孔连通；

步骤3：加工形成V型槽、绝缘凸台和外轴传输通道，外轴传输通道与内轴传输通道通过第一点焊孔连通；

步骤4：加工形成V型槽环镀层，外轴传输通道与V型槽环镀层通过第三点焊孔连通；

步骤5：加工形成螺纹孔和安装孔，并安装插针孔。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1.本发明设计的内轴传输通道和外轴传输通道可连接传递信号，替代原有的电缆，实现滑环芯轴部分无缆化，使用方便简洁，且内轴传输通道和外轴传输通道一一对应，采用立体电路布线，可精确对准，连接可靠，减少故障，提高产品的可靠性，以及空间利用率高，结构紧凑。

2.本发明设计的V型槽排布在外轴的外圆面上，并与外轴一体成型，替代原有的导电环一个一个叠加在绝缘套筒上，使芯轴零件数量减少，优化装配工艺，安装便捷，且V型槽之间精度大大提高，有利于提高滑环传输质量。

3.本发明设计的绝缘凸台与相邻两个V型槽连接，可以为一体成型，替代了原有的导电环、绝缘片叠加的方式，避免因叠加方式造成的安装精度差的问题，提高了安装精度，利于提高传输质量；且芯轴零件数量减少，装配工艺优化，安装简单便捷，有效缩短生产周期，降低生产成本。

4.本发明设计的V型槽环镀层镀有贵金属，提高V型槽环与刷丝的配合度，增加V型槽环和刷丝的耐磨性，提高滑环产品的使用寿命。

5.本发明设计的每层导电插针孔对应的内轴传输通道呈螺旋状在轴向外圆面上排布；第二点焊孔连接导通外轴传输通道和V型槽环镀层，第二点焊孔在外轴2的外圆面上呈螺旋状排布。

6.本发明设计的导电插针便于测量滑环芯轴的相关电气性能。

7.本发明设计的滑环芯轴提高产品的集成化、标准化程度，为产品模块化、微型化、无缆化的实现提供技术支撑。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明滑环芯轴的半剖视图；

图2为本发明滑环芯轴的俯视图；

图3为本发明内轴半剖视图；

图4为本发明外轴剖视图；

图5为本发明内轴传输通道、外轴传输通道、V型槽连接示意图。

附图标记：

1-内轴；11-导电插针孔；12-内轴基体；13-内轴传输通道；14-螺纹孔；2-外轴；21-轴承端面；22-V型槽；221-V型槽环镀层；23-外轴传输通道；24-绝缘凸台；25-外轴基体；26-安装孔；3-导电插针。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1至图5所示，本发明公开了一种用立体电路设计的滑环芯轴，包括内轴1和外轴2，内轴1与外轴2可拆卸连接，内轴1的外圆面上设有多个内轴传输通道13，外轴2包括多个外轴传输通道23和多个V型槽22，每个外轴传输通道23连接对应的内轴传输通道13和V型槽22，V型槽22与刷丝配合相对转动，实现电流传输。

本实施例中，芯轴由内轴1和外轴2组合装配一体而成，内轴传输通道13和外轴传输通道23可连接传递信号，替代原有的电缆，实现无缆化，使用方便简洁，且内轴传输通道13和外轴传输通道23一一对应，采用立体电路布线，可精确对准，连接可靠，减少故障，提高产品的可靠性，以及空间利用率高，结构紧凑；V型槽22排布在外轴2的外圆面上，并与外轴2一体成型，替代原有的导电环一个一个叠加在绝缘套筒上，使芯轴零件数量减少，优化装配工艺，安装便捷，且V型槽之间精度大大提高，有利于提高滑环传输质量。

可选地，内轴传输通道13与外轴传输通道23通过第一点焊孔焊接导通。

内轴1还包括内轴基体12，内轴传输通道13设置在内轴基体12外圆面上，内轴基体12为非金属材料，具有良好的绝缘性；内轴1可设为中空结构，为光纤的安装预留空间；内轴传输通道13与内轴基体12为一体成型。

需要说明的是，通过激光活化处理、喷涂导电油墨等方式，使内轴基体12外圆面形成所需要的具有导电性能的导电线路，然后通过电镀或者化学镀增加导电线路的金属层的厚度，使传输电阻符合实际使用要求，最终形成内轴传输通道13。

具体地，内轴传输通道13设有N个(N为偶数)，N个内轴传输通道13的端头设有N个导电插针孔11，导电插孔11与内轴传输通道13一一对应，并通过第二点焊孔连通。

如图2所示，本实施例中内轴传输通道13设有30个，则导电插针孔11有30个，为避免导电插针孔11在内轴1的径向圆端面上出现拥挤现象，导电插针孔11可在径向圆端面上多层均布排列，每层导电插针孔11在同一圆周上，不同层的导电插针孔11的圆周半径不同，本实施例中设有2层排列，第一层在同一圆周上设置10个导电插针孔11在径向圆端面上均匀分布，第二层在同一圆周上设置20个导电插针孔11在径向圆端面上均匀分布，且第一层的圆周半径小于第二层的圆周半径；如图3所示，每层导电插针孔11对应的内轴传输通道13呈螺旋状在轴向外圆面上排布，在轴向外圆面上的内轴传输通道13的端头与外轴传输通道23一一对应。

滑环芯轴还包括与导电插针孔11配合的导电插针3，导电插针3采用具有良好导电性和散热性等金属材料，比如银、铜等；导电插针孔11与导电插针3可以过盈配合，利于反复插拔，或者可以采用焊接等方式固定连接。

本实施例中，导电插针3通过内轴传输通道13、外轴传输通道23与V型槽之间电流传输，此过程简单便捷，与传统结构相比，零件数量大大减少，有效缩短生产周期，降低生产成本；且通过导电插针3便于测量滑环芯轴的相关电气性能等。

内轴1还包括螺纹孔14，螺纹孔14对称设置在内轴1的底端，螺纹孔14的数量根据具体实际情况需要而设定。

外轴2还包括外轴基体25，外轴基体25为非金属材料，具有良好的绝缘性。V型槽22设置在外轴基体25的外圆面上，V型槽22呈螺纹状均匀分布在外轴基体25的外圆面上；外轴传输通道23连接内轴传输通道13和V型槽22，外轴传输通道23设置在外轴基体25的内部；外轴基体25与V型槽22一体成型。

需要说明的是，通过激光活化处理、喷涂导电油墨等基体材料表面处理方式，使外轴基体25外圆面形成所需要的具有导电性能的传输通道，然后通过电镀或者化学镀增加传输通道的金属层的厚度，使传输电阻符合实际使用要求，最终形成外轴传输通道23。

V型槽22的表面镀有V型槽环镀层221，为金属导电层，V型槽环镀层221与刷丝配合相对旋转，实现刷丝与V型槽环镀层221之间电流的旋转传输。

V型槽22的上切面与下切面的连接处设有第三点焊孔，第三点焊孔连接导通外轴传输通道23和V型槽环镀层221，第三点焊孔在外轴2的外圆面上呈螺旋状排布。

本实施例中，V型槽环镀层221镀有贵金属(金、银或铂金等)，增加V型槽环镀层221的耐磨性能，增加V型槽环镀层221的使用寿命。

如图5所示，外轴2还包括绝缘凸台24，绝缘凸台24设置在相邻两个相邻V型槽22之间，具体地，一个V型槽22的下切面端头与绝缘凸台24的一面底端连接，相邻的另一个V型槽22的上切面端头与绝缘凸台24的另一面底端连接。

本实施例中，绝缘凸台24起到绝缘作用，同时绝缘凸台24能够防止与V型槽环镀层221配合的刷丝跳入到其它V型槽22内；绝缘凸台24与相邻两个V型槽22连接，可以为一体成型，替代了原有的导电环、绝缘片叠加的方式，避免因叠加方式造成的安装精度差的问题，提高了安装精度，利于提高传输质量；且芯轴零件数量减少，装配工艺优化，安装简单便捷，有效缩短生产周期，降低生产成本。

外轴2顶端设有轴承端面21，轴承端面21与轴承内圈配合，以便于V型槽环镀层221在与轴承外圈固定的刷丝相对旋转，实现V型槽环镀层221与刷丝之间电流通过旋转传输。

外轴2底端设有与螺纹孔14配合固定的安装孔26，安装孔26包括同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔的直径小于第二通孔的直径，且第一通孔与第二通孔连接处形成限位台；第一通孔的直径与螺纹孔14的直径相等，第一通孔与螺纹孔14配合通过螺栓固定连接，限位台限制螺钉的端部，且螺钉安装在第二通孔内部，以免影响其它部件的安装。

实施例2

根据实施例1提供一种用立体电路设计的滑环芯轴的制造方法，步骤如下：

步骤1：加工形成内轴基体12、外轴基体25；

步骤2：加工形成内轴传输通道13、导电插针孔11，并通过第二点焊孔连通；

步骤3：加工形成V型槽22、绝缘凸台24和外轴传输通道23，外轴传输通道23与内轴传输通道13通过第一点焊孔连通；

步骤4：加工形成V型槽环镀层221，外轴传输通道23与V型槽环镀层221通过第三点焊孔连通；

步骤5：加工形成螺纹孔14和安装孔26，并安装插针孔3。

具体如下：

步骤1中，内轴基体12与外轴基体25均通过机加成型或注塑成型，内轴基体12与外轴基体25均为非金属材料。

步骤2中，在内轴基体12外圆面上通过激光活化处理、喷涂导电油墨等基体材料表面处理方式，使内轴基体12外圆面形成所需要的具有导电性能的导电线路，然后通过电镀或者化学镀增加导电线路的金属层的厚度，使传输电阻符合实际使用要求，最终形成内轴传输通道13；在内轴1的径向圆端面的内轴传输通道13的端头设有导电插针孔11，导电插孔11与内轴传输通道13一一对应，并通过第二点焊孔连通。

步骤3中，在外轴2外轴基体25的外圆面上形成V型槽22和绝缘凸台24，绝缘凸台24设置在相邻两个相邻V型槽22之间，具体地，一个V型槽22的下切面端头与绝缘凸台24的一面底端连接，相邻的另一个V型槽22的上切面端头与绝缘凸台24的另一面底端连接。

然后在外轴基体25内加工形成外轴传输通道23，外轴传输通道23连接V型槽22和内轴传输通道13，外轴传输通道23与内轴传输通道13通过第一点焊孔连通，且外轴传输通道23也通过激光活化处理、喷涂导电油墨等方式形成所需要的具有导电性能的导电线路，然后通过电镀或者化学镀增加导电线路的金属层的厚度，使传输电阻符合实际使用要求加工而成。

步骤4中，在V型槽22表面镀有V型槽环镀层221，镀金、银或铂金等贵金属，然后在V型槽22的上切面与下切面的连接处形成第三点焊孔，通过第三点焊孔连接导通外轴传输通道23和V型槽环镀层221，第三点焊孔在外轴2的外圆面上呈螺旋状排布。

步骤5中，在内轴1的底端对称加工形成螺纹孔14；在外轴2的底端对称加工形成与螺纹孔14配合的安装孔，安装孔为同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔与螺纹孔14配合通过螺栓固定连接，螺栓安装在第二通孔内。

然后安装导电插针3，导电插针3通过内轴传输通道13、外轴传输通道23与V型槽环镀层221连通进行电流传输。

本发明的有益效果如下：

1.本发明设计的内轴传输通道和外轴传输通道可连接传递信号，替代原有的电缆，实现滑环芯轴部分无缆化，使用方便简洁，且内轴传输通道和外轴传输通道一一对应，采用立体电路布线，可精确对准，连接可靠，减少故障，提高产品的可靠性，以及空间利用率高，结构紧凑。

2.本发明设计的V型槽排布在外轴的外圆面上，并与外轴一体成型，替代原有的导电环一个一个叠加在绝缘套筒上，使芯轴零件数量减少，优化装配工艺，安装便捷，且V型槽之间精度大大提高，有利于提高滑环传输质量。

3.本发明设计的绝缘凸台与相邻两个V型槽连接，可以为一体成型，替代了原有的导电环、绝缘片叠加的方式，避免因叠加方式造成的安装精度差的问题，提高了安装精度，利于提高传输质量；且芯轴零件数量减少，装配工艺优化，安装简单便捷，有效缩短生产周期，降低生产成本。

4.本发明设计的V型槽环镀层镀有贵金属，提高V型槽环与刷丝的配合度，增加V型槽环和刷丝的耐磨性，提高滑环产品的使用寿命。

5.本发明设计的每层导电插针孔对应的内轴传输通道呈螺旋状在轴向外圆面上排布；第二点焊孔连接导通外轴传输通道和V型槽环镀层，第二点焊孔在外轴2的外圆面上呈螺旋状排布。

6.本发明设计的导电插针便于测量滑环芯轴的相关电气性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，包括内轴(1)和外轴(2)；

所述内轴(1)的外圆面上设有多个内轴传输通道(13)；

所述外轴(2)包括多个外轴传输通道(23)和多个V型槽(22)；

所述外轴传输通道(23)连接所述内轴传输通道(13)和所述V型槽(22)；

所述V型槽(22)与刷丝配合相对转动，实现电流传输。

2.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述外轴(2)还包括绝缘凸台(24)，所述绝缘凸台(24)与所述V型槽(22)一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述V型槽(22)表面镀有V型槽环镀层(221)。

4.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述内轴传输通道(13)的端面设有导电插针孔(11)。

5.根据权利要求4所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，还包括导电插针(3)，所述导电插针(3)与所述导电插针孔(11)配合连通。

6.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述内轴(1)还包括内轴基体(12)，所述内轴基体(12)与所述内轴传输通道(13)为一体成型。

7.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述外轴(2)还包括外轴基体(25)，所述外轴基体(25)与所述V型槽(22)为一体成型。

8.根据权利要求3所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述V型槽环镀层(221)与所述外轴传输通道(23)连通。

9.根据权利要求1所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴，其特征在于，所述外轴(2)还包括轴承端面(21)。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种用立体电路设计的滑环芯轴的制造方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1：加工形成内轴基体(12)、外轴基体(25)；

步骤2：加工形成内轴传输通道(13)、导电插针孔(11)，并通过第二点焊孔连通；

步骤3：加工形成V型槽(22)、绝缘凸台(24)和外轴传输通道(23)，外轴传输通道(23)与内轴传输通道(13)通过第一点焊孔连通；

步骤4：加工形成V型槽环镀层(221)，外轴传输通道(23)与V型槽环镀层(221)通过第三点焊孔连通；

步骤5：加工形成螺纹孔(14)和安装孔(26)，并安装插针孔(3)。

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