咬接式滑环模块的制作方法

本发明涉及滑环的滑环模块轴承滑轨。滑环用于在转动部件之间传递电信号和电力。

背景技术：

在ep1320155a2中公开了一种由圆柱形金属管保持的滑环模块。这个组件是稳性相当大的并且是相当结实的。缺点是重量大以及制造工艺昂贵且复杂。us9742135b2公开了一种滑环，该滑环具有安装至结构化轴的滑轨。这也是复杂且昂贵的。ep1482604a2公开了一种将多个接触环与法兰胶合在一起的方法。法兰用作车床中的卡盘并且用作机械基准。这种方法也是复杂且昂贵的。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种滑环模块，该滑环模块制造容易且廉价并且在滑环组件中可以容易更换。另一方面是要提供一种滑环组件，该滑环组件具有自由内孔。

所述问题的解决方案在独立权利要求中描述。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

滑环模块包括本体和至少一个滑轨。可以存在2、3、4、5、6、7、8、9、10个的至少一个滑轨。轨道的最大数量由模块的直径和环的接触技术决定。多个滑环模块可以例如从模块化结构套件添加。

本体具有围绕中心轴线的圆柱形形状并且包括电绝缘材料。本体可以具有结构化金属部件或结构加强金属部件。优选地，本体仅包括绝缘材料。绝缘材料可以是任何合适的单聚物或优选地聚合物，例如环氧树脂或聚氨酯。绝缘材料也可以包括优选非导电的填充物，例如陶瓷、氧化铝或其他填充物。模块也可以通过并入绝缘材料的玻璃纤维垫或金属丝网来加强。模块可以是具有自由内孔的中空本体。

滑轨位于绝缘材料上或至少部分地嵌入绝缘材料。滑轨包括导电材料。优选地，至少两个滑轨彼此绝缘。优选地，它们是实心导体。它们可以包括任何导电金属或金属合金。

为了将滑环模块安装在滑环设备中，设置有至少一个滑环保持件。优选地，存在两个滑环保持件。滑环保持件附接至滑环模块的一个端部或两个端部，如同端盖。优选地，滑环模块至少在一个端部处、优选地在两个端部处、具有凹槽。凹槽优选地位于圆柱形形状本体的外侧，但凹槽也可以位于内侧。凹槽可以与端部具有距离，所述距离在2mm至20mm范围内、优选地在3mm至10mm之间、最优选地在5mm至8mm之间。凹槽可以具有深度，所述深度在1mm至10mm范围内、优选地在2mm至6mm之间、最优选地在3mm至5mm之间。滑环保持件具有多个钩爪，当滑环保持件安装至滑环模块时，所述多个钩爪伸入凹槽。优选地，保持件具有圆形形状并且钩爪以圆形并且优选地等距间隔地布置。钩爪与凹槽一起提供扣合连接，该扣合连接在必要时也可以打开。优选地，钩爪具有至少一定程度的弹性，以使钩爪变形，从而使钩爪能够越过凹槽的边缘。钩爪具有臂部并且在臂部的端部处具有突出部，所述突出部与凹槽相匹配。突出部和凹槽可以具有倒圆的边缘，从而钩爪可以在组装后移除。至少在突出部和/或凹槽之一处也可以存在凹口，以防止保持件在最初组装后移除。仅在某些钩爪的位置处设置这样的凹口可能就足够了。在安装时，连接保持件与滑环模块的钩爪和凹槽也可以定位于模块的内直径处。

在一实施例中，滑环模块组件可以包括滑环模块和第一保持件和/或第二保持件。滑环模块可以具有围绕中心轴线的圆柱形形状，所述中心轴线也可以是转动轴线。模块可以具有第一端部和与第一端部相反的第二端部。模块还可以包括滑环模块本体，本体至少包括电绝缘材料，该电绝缘材料可以是环氧树脂或任何其他树脂或塑料。模块还可以包括至少一个滑轨，该至少一个滑轨可以包括导电材料，比如金属。滑环模块可以在第一端部处具有第一径向凹槽，并且第一保持件可以与滑环模块的第一端部相匹配。第一保持件可以包括多个钩爪，当第一保持件附接至滑环模块时，所述钩爪伸入第一径向凹槽，钩爪可以将第一保持件锁定至模块。此外，作为备选方案或额外地，第二滑环模块可以在第二端部处具有第二径向凹槽，并且第二保持件可以与滑环模块的第二端部相匹配。第二保持件可以包括多个钩爪，当第二保持件附接至滑环模块时，所述钩爪可以伸入第二径向凹槽。钩爪可以将第二保持件锁定至模块。

在另一实施例中，滑环模块组件可以包括第一滑环模块、第二滑环模块和一个双保持件。第一滑环模块和第二滑环模块可以各自具有围绕中心轴线的圆柱形形状。每个模块可以具有第一端部和与第一端部相反的第二端部。每个模块还可以包括滑环模块本体、至少一个滑轨，本体至少包括电绝缘材料，至少一个滑轨包括导电材料。第一滑环模块可以在第一端部处具有第一径向凹槽，并且第二滑环模块可以在第二端部处具有第二径向凹槽。双保持件可以具有沿轴向相反的两个端部。它们可以包括围绕共同的中心轴线的多个钩爪。双保持件可以包括第一端部，该第一端部与第一滑环模块的第一端部相匹配，当双保持件第一端部附接至第一滑环模块时，双保持件第一端部上的多个钩爪可以伸入第一径向凹槽。双保持件第二端部可以与第二滑环模块的第二端部相匹配，当双保持件第二端部附接至第二滑环模块时，双保持件第二端部上的多个钩爪伸入第二径向凹槽。钩爪可以将双保持件锁定至模块。通过这种方式，大量模块可以通过在滑环模块之间包括双保持件来堆叠。多个双保持件可以位于众滑环模块之间，比如整数n个双保持件位于n+1个滑环模块之间。

本文所公开的实施例可以设置有贯穿整个组件的自由孔，因为由保持件提供的保持力足够强，以将模块保持就位。因此，在模块和/或保持件内不需要轴或支撑部件。自由孔可以用于缆线、光波导体、管件或甚至其他滑环或回转接头，其可以共轴地安装。

另一实施例包括上述两个实施例的组合。双保持件可以被布置在第一滑环模块的第二端部与第二滑环模块的第一端部之间。第一保持件可以位于第一滑环模块的第一端部处，第二保持件可以位于第二滑环模块的第二端部处。因此，保持件位于滑环模块的端部处以及在滑环模块之间。通过这种方式，大量模块可以通过在滑环模块之间包括双保持件来堆叠。

在另一实施例中，第一实施例的保持件之一是双保持件，以连接两个滑环模块。

滑环模块可以在安装至滑环壳体中之前通过下述方式预组装，即，至少将一个保持件(如果仅用一个保持件)或两个保持件附接至滑环模块的端部。然后，如此预组装的滑环模块可以从一侧并且沿其中心轴线插入壳体。这与安装由现有技术已知的滑环模块的方式相同。如果滑环壳体已被安装在应用装置中，可能难以从一侧进入壳体以将模块沿其中心轴线插入。在这种情况下，滑环模块可以被简单地沿径向方向移位，并且当模块就位时，保持件可以被附接或移除。特别地，为了组装模块，模块首先可以沿横向(沿径向方向)移动至其最终位置，然后一个或两个保持件被推入滑环模块的端部上。为了拆卸，沿侧向移除一个或两个保持件，于是释放模块，模块可以沿横向(沿径向方向)被移出壳体。

仅用位于一个端部处的一个保持件保持模块可能是足够的。通常，模块通过位于每个端部处的一个保持件来保持。也可行的是，将位于一个端部处的保持件和位于另一端部处的由现有技术已知的轴承固定部进行组合。模块也可仅由位于第一端部处的单个保持件来保持，而第二端部没有机械支撑。

至少一个保持件优选地包括塑料、优选地由热固塑料或热塑塑料制成。保持件优选地为注塑件或3d打印部件。作为备选方案，保持件可以由任何金属或任何其他材料制成，只要能向钩爪提供足够的柔性以咬接至模块的凹槽。

至少一个保持件优选地具有圆形的外部形状。保持件可以具有自由内孔。该内孔可以用于将线材引导至模块或者用于将另一回转接头、比如另一滑环、rf(射频)接头、光学接头或媒体接头、插入模块。至少一个保持件优选地具有用于滚珠轴承的轴承座。这种滚珠轴承可以在壳体内提供可转动的支撑。

在模块的至少一个前侧或在保持件中的至少一个中可以存在用于保持密封环(o型环)的凹槽，从而密封环同时接触模块和至少一个保持件。至少一个密封环优选地包括弹性材料，如聚合物或橡胶。至少一个密封环可以通过由钩爪引起的保持力来压紧。至少一个密封环引起模块和保持件之间的摩擦，从而在至少一个保持件和模块之间没有移动并且特别是没有转动。这使得机械稳定性增强。密封环也可通过下述方式实现，即，将环形或波状结构3d打印在模块的凹槽中或模块前侧上。

在保持件中的至少一个中可以存在用于保持轴锁环的凹槽。该轴锁环可以用于将保持件并因此将模块组件固定在滑环壳体内。也可以使用卡环代替轴锁环。

任何其他弹簧、比如盘形弹簧或波形弹簧、可以作为单独部件或作为模块的打印细节替代o型环使用。

一优选的实施例是反旋带簧，该反旋带簧在模块转动的情况下(或者在组装期间或者在运行期间)锁定在捕获部中。在这种情况下，机械止挡部有利于确切限定模块的轴向位置。

在一实施例中，轴向弹簧设置在保持件处。优选地，轴向弹簧与保持件的本体为一体。在另一实施例中，例如由弹簧钢制成的弹簧可以被插入保持件的本体的间隙中。轴向弹簧向保持件施加沿轴向方向远离模块本体的力。这有助于将钩爪固定在模块的凹槽中并且加强稳定性，但允许通过将保持件沿轴向方向牢固地压在模块上来组装。轴向弹簧可以具有不同形状。

在一实施例中，设置有至少一个捕获部(卡扣片、冲撞鼻形物)以承受转矩，从而保持件无法相对于模块转动。也可以存在锁定销，以将保持件锁定在相对于模块的限定位置中。

另一实施例涉及具有轴向弹簧的双保持件。该双保持件基本上具有与上文描述的保持件相同的特征和功能，但双保持件为双面的以将两个滑环模块连接在一起。也可以存在轴向弹簧和/或捕获部。

另一实施例涉及双滑环模块组件。在此，两个模块通过双保持件连接在一起。双保持件在沿轴向相反的两侧上并且以围绕共同的转动轴线的方式具有钩爪。双保持件能够将两个或更多个模块连接在一起。双保持件可以包括本文所述的任何特征。

在一实施例中，模块本体的至少一个端面具有捕获部，以接纳至少一个保持件的反转弹簧。

滑环组件包括模块组件，所述模块组件还包括滑环模块和至少一个、优选地两个、保持件。组件还可以包括静止部分和转动部分，所述静止部分通过第一轴承保持第一保持件，所述转动部分通过第二轴承保持第二保持件。

滑环保持件可以以用车床加工到前侧的不同的导向直径来编号，从而防止滑环保持件和模块的错误组合或者模块的错误定向。在滑环模块和滑环保持件之间的界面可以具有一体的沿轴向或径向定向的齿部，以传递转矩或者对(例如用于数据、信号或电力传输的)不同的模块进行编号并且确保它们在组装期间的正确定向。

附图说明

在下文中将参照附图在实施例的示例中通过示例的方式来描述本发明，而不对整体发明构思构成限制。

图1示出滑环模块组件。

图2示出滑环组件的剖视图。

图3示出图2的细节。

图4详细示出钩爪。

图5详细示出改进的钩爪。

图6示出具有轴向弹簧的第二保持件。

图7示出具有轴向弹簧的双保持件。

图8示出双滑环模块组件。

图9示出双滑环模块组件的剖视图。

在图1中示出滑环模块组件。滑环模块105包括滑环模块本体110和多个滑轨120。滑环模块本体110优选地由绝缘材料构成，绝缘材料可以是环氧树脂、聚氨酯或任何其他合适的材料。滑轨120优选地由导电材料构成，导电材料可以是黄铜、铜、钢或任何合金。导电材料可以具有耐磨表面和/或高导电表面，耐磨表面和/或高导电表面可以包括金或任何其他数量的材料。该实施例示出第一保持件160和滑环模块105的左侧以及位于滑环模块105右侧的第二保持件170。保持件160、170具有多个钩爪181，以将保持件固定至滑环模块105。此外，优选地设有至少一个凹槽186，该至少一个凹槽允许插入轴锁环，以将保持件固定在滑环组件中。

在图2中示出滑环组件200的剖视图。滑环组件200包括静止部分210和转动部分220，所述转动部分形成用于滑环模块组件100的壳体并且保持滑环模块组件100。滑环模块组件100至少包括滑环模块本体105和多个滑轨120。滑环模块组件100优选地为圆柱形的并且是关于转动轴线101旋转对称的。可能存在比如滑轨接触销122的细微偏差。

优选地，为了将滑环模块组件100保持在壳体内，设置有保持件160和170，所述保持件由滚珠轴承211和221可转动地保持。为了保持轴承，保持件可以具有轴承座162和172。为了实现良好的摩擦并且因此为了防止保持件160、170与滑环模块105之间的任何转动，优选地在保持件与滑环模块之间放置至少一个密封环184。也可以存在多个密封环。密封环优选地包括弹性材料，比如聚合物或橡胶。此外，密封环向钩爪提供预加载荷并且导致更稳定的连接，并且可以提供对振动的阻尼。优选地，在保持件160、170之一中和/或在滑环模块105的端部中的至少一个中存在密封环凹槽183。

保持件160、170的钩爪181与滑环模块105的外侧处的圆形凹槽182相互作用。在替代实施例中，凹槽可以位于滑环模块105的内侧处，并且钩爪181可以被布置在内侧处。

该附图还示出滑轨120的连接销122。

在图3中，示出图2的细节。在此，放大示出包括位于第二保持件170处的钩爪181的剖面。

在图4中详细示出钩爪181。优选地，钩爪181具有臂部190，所述臂部在其端部处还具有突出部192。

在图5中示出改进的钩爪181。在此，突出部192具有凹口，所述凹口可以与凹槽182中的突出部相配合并且可以将钩爪181锁定在模块105内。

图6示出具有轴向弹簧311的第二保持件310。在此实施例中，轴向弹簧与保持件310的本体为一体。也可以存在例如由弹簧钢制成的弹簧，其插入保持件310的本体的间隙中。轴向弹簧向保持件施加沿轴向方向远离模块本体的力。这有助于将钩爪181固定在模块的凹槽182中并且加强稳定性，但允许通过将保持件沿轴向方向牢固地压在模块上来组装。轴向弹簧可以具有不同形状。例如，在下一附图中示出的弹簧321也可以用于此。除了弹簧，可以存在至少一个锁定销313以承受转矩，从而保持件无法相对于模块转动。也可以存在锁定销313，以将保持件锁定在相对于模块的限定位置中。与锁定销313相比，轴向止挡部316沿轴向方向较短，并且限定保持件相对于模块的轴向位置。

图7示出具有轴向弹簧的双保持件。该双保持件基本上具有与上文描述的保持件相同的特征和功能，但双保持件为双面的以将两个滑环模块连接在一起。也可以存在与反转弹簧324组合的轴向弹簧321，或者也可以存在如在前面的附图中示出的弹簧311。也可以存在轴向止挡部322，以限定保持件相对于模块的轴向位置。轴向止挡部322的功能和弹簧与模块端面上的捕获部的相互作用在图9中示出。

图8示出双滑环模块组件。在此，两个模块105、315通过双保持件320连接在一起。双保持件在沿轴向相反的两侧并且以围绕共同的转动轴线的方式具有钩爪181。在一实施例中，在这种情况下可以在模块的端部处存在保持件160、170(未示出)。

在图9中，以横截面示出图6中的双保持件320与两个模块105和315组装。轴向弹簧321钩入滑环模块的捕获部131。双保持件320的轴向止挡部323限定模块105、315相对于双保持件的轴向位置。在模块反向转动的情况下，轴向弹簧321可能会滑出捕获部并且反转轴向弹簧324钩入滑环模块的捕获部131。

附图标记列表

100滑环模块组件

101中心轴线

105滑环模块

110滑环模块本体

120滑轨

122滑轨连接销

130端面

131捕获部

160第一保持件

162第一轴承座

170第二保持件

172第二轴承座

175a第一端部

175b第二端部

181钩爪

182a第一径向凹槽

182b第二径向凹槽

183密封环凹槽

184密封环

185轴锁环

186轴锁环凹槽

190钩爪臂部

192钩爪突出部

194凹口

200滑环组件

210静止部分

211第一轴承

220转动部分

221第二轴承

310具有轴向弹簧的第二保持件

311轴向弹簧

312捕获部

313锁定销

315滑环模块

316轴向止挡部

320双保持件

321轴向弹簧

322捕获部

323轴向止挡部

324反转轴向弹簧

331双保持件第一端部

332双保持件第二端部