具有卡口锁的滑环壳体的制作方法

1.本发明涉及用于在旋转部分之间传输电信号的滑环装置。具体地，本发明涉及这种滑环装置的壳体。


背景技术：

2.电滑环用于在旋转部分和静止部分之间传递电力和/或电信号。这种滑环用于不同的应用，如风能设备或者计算机断层扫描仪。还有许多工业、军事和航空航天应用中使用滑环。
3.特别是对于工业应用，滑环应该具有壳体，壳体允许简单地集成到复杂的机器中。壳体进一步应当提供足够的防尘、防碎屑和防液体保护。此外，壳体应当允许为了维护目的而容易地拆卸滑环装置。
4.ep 2696443b1公开了一种非常坚固并且复杂的多功能滑环壳体。该壳体具有非常高的密封程度，但是需要移除大量螺钉来打开壳体。
5.ep 1026794b1公开了一种呈板状布置的滑环。由于复杂的内部组装和多处螺纹连接的壳体，需要非常费力才能拆卸。
6.us 4,485,278公开了一种用于自动卷取馈送缆线的装置。这里，弹性件壳体通过卡口锁附接至卷筒上。壳体部分由弹簧锁连接件(锁定爪1.2)固定。也没有包括至少一个卡口锁凹部的中空轴，并且没有具有沿径向方向朝中心轴线定向的至少一个卡口锁突出部的锁定环。
7.ep 3096175a2公开了具有滑动接触连接件的双筒望远镜。也没有包括至少一个卡口锁凹部的中空轴，并且没有具有沿径向方向朝中心轴线定向的至少一个卡口锁突出部的锁定环。代替锁定环，有伸入管状突出部中并且与第一部分(5)接合的销6(图15)。
8.us 2008/0192975a1公开了一种具有印刷电路板的滑动接触装置。
9.ep 3316425a1公开了一种3d打印的滑环模块。
10.ch 246799公开了一种堆叠式滑环布置。


技术实现要素：

11.本发明所要解决的问题是提供滑环装置和滑环壳体，该滑环装置和滑环壳体在复杂环境中易于集成，并且进一步在制造时易于组装并且易于拆卸以进行维护。
12.独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及对本发明的进一步改进。
13.一种滑环装置包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分可以绕中心轴线相对于彼此旋转。例如，第一部分可以是静止的，而第二部分可以相对于第一部分旋转。当然，旋转部分和静止部分可以互换，甚至两个部分可以以不同的速度旋转。
14.第一部分包括第一壳体，该第一壳体可以包含所有必需的滑环部件。这种部件可以是至少一个滑动轨道和/或一个滑动电刷。优选地，滑环部件包括印刷电路板，该印刷电
路板可以具有作为pcb迹线的滑动轨道，和/或安装和/或焊接至pcb的电刷。
15.与第一部分相对布置的第二部分还具有第二壳体，并且可以进一步包括滑环部分，如至少一个滑动轨道和/或一个滑动电刷。优选地，滑环部件包括印刷电路板，该印刷电路板可以具有作为pcb迹线的滑动轨道，和/或安装和/或焊接至pcb的电刷。
16.第一部分和第二部分中的滑环部件设计成使它们以某种方式接合以形成滑动接触连接件。因此，第一部分处的接触电刷与第二部分处的滑动轨道接合，和/或第二部分处的接触电刷与第一部分处的滑动轨道接合。优选地，在第一部分和第二部分之间设置多个滑动接触连接件。
17.为了使第一部分和第二部分保持空间关系并且允许第一部分和第二部分之间的旋转，优选地设置至少一个轴承。这种轴承可以是滑动轴承、球轴承、液体轴承或者任何其他合适的轴承。优选地，设置一个球轴承，并且最优选地设置两个球轴承。另外，可以使用轴承的组合。此外，第一壳体包括中空轴，该中空轴用作第二部分的引导器并且保持锁定装置，该锁定装置优选地是锁定环。中空轴优选地在其整个长度上具有自由的内孔。这可以允许通过中空轴馈送缆线、波导和管道，甚至可以允许插入另外的旋转接头。锁定环将第一部分相对于第二部分保持和锁定。在锁定环与第一部分和/或第二部分之间可以有弹性件，以确保第一部分和第二部分之间的一定并且优选地恒定的压力，以将这些部分保持就位。优选地，弹性件是波形弹簧或板弹簧或盘形弹簧。最优选地，弹性件与锁定环形成为一个整体。在优选实施例中，锁定环是具有集成弹性件或多个弹性件的3d打印部分。这是优于标准制造方法的一个显著的优点，因为这些方法不允许将弹性件与锁定环组合在一起。而且，装置的任何部分都可以通过3d打印工艺制造。可以通过注射成型执行大批量制造。
18.优选地，锁定环具有卡口锁，该卡口锁允许滑环装置的简单组装和拆卸。在替代实施例中，锁定环还可以具有螺纹或用于将锁定环保持就位的任何其他装置。
19.优选地，中空轴具有至少一个凹部或多个凹部，并且锁定环具有用于与中空轴的凹部接合的至少一个突出部。优选地，突出部沿径向方向朝中心轴线定向。凹部和突出部的顺序可以互换。
20.滑环装置的组装非常简单。只需将第二部分放置在第一部分的中空轴上。在下一步骤中，需要将锁定环放置在中空轴上并且将锁定环锁定。锁定优选地通过将锁定环向下按压到锁定位置并且然后旋转锁定环直到卡口锁被锁定以将卡口锁锁定来完成。为了解锁和拆卸壳体以例如进行维修，可以沿相反方向旋转锁定环。用于拆卸的方向可以是逆时针方向，用于组装的方向可以是顺时针方向。
21.在另一实施例中，滑环装置具有布置在中空轴和第二壳体之间的轴承。锁定环附接至中空轴的外侧并且被构造成将第二壳体相对于第一壳体保持在限定位置。锁定环可以防止第二壳体从第一壳体滑落。锁定环可以被构造成将轴承保持在其在中空轴处的位置。
22.壳体部分、当由塑料材料，例如以3d打印工艺或者注塑成型工艺制成时、可能会包含金属螺纹插入件，以允许将滑环稳定安装至客户接口或者安装扭矩桥。此外，金属或吸收涂层可以应用于内壳体表面以屏蔽滑环以减少电磁发射或者提高滑环的电磁敏感性。
23.在另一实施例中，壳体可以包括金属，例如铝。优选地，第一壳体和/或第二壳体由金属制成。
24.在另一实施例中，第一轴承沿平行于中心轴线的方向布置在第一壳体和第二壳体
之间。
25.在又一实施例中，中空轴保持第二部分和/或第二壳体。
26.简单的位置编码器也可以通过在壳体的一部分的内表面上3d打印形成为以旋转轴线为中心的圆形的电阻基板来集成。基板通过至少一个静态电极与印刷基板和金属电刷接触，该金属电刷安装至壳体的另一部分并且随着滑环的旋转而有角度地移动，使得在滑动电刷和至少一个静态电极之间测量的绝对或者相对电阻值代表两个壳体之间的角位置以用作编码器。壳体还可以仅部分地覆盖滑环以降低滑环的惯性或质量或成本。连接器可以安装至壳体或者安装至印刷电路板中的至少一个。
附图说明
27.在下文中，将在不限制总体的发明构思的情况下，参考附图以实施例的示例通过示例的方式描述本发明。
28.图1示出了滑环装置的第一实施例。
29.图2示出了具有卡口锁的锁定环的细节。
30.图3详细示出了滑环。
31.图4示出了卡口锁的进一步细节。
32.图5示出了另一卡口锁的细节。
33.图6示出了滑环装置的第二实施例。
34.图7示出了具有卡口锁和滑动轴承的锁定环的细节。
35.图8示出了滑环装置的第三实施例。
36.图9示出了具有修改的滑动轴承的锁定环的细节。
37.图10示出了滑环装置的另一实施例。
38.图11示出了先前实施例的锁定环的细节。
39.在图1中，示出了滑环装置的第一实施例。滑环装置基本上包括第一部分100和第二部分200，第一部分和第二部分可以围绕中心轴线130相对于彼此旋转。第一部分100具有保持第一印刷电路板(pcb)180的第一壳体110。该pcb可以保持至少一个第一滑动轨道182和/或至少一个接触电刷190。
40.第二部分200具有带有第二pcb280的第二壳体210。优选地，第二pcb 280具有至少一个第二接触电刷290和至少一个第二滑动轨道282。滑动轨道和电刷被布置成使得第一pcb的滑动轨道与第二pcb的滑动电刷接合，并且第二pcb的滑动轨道与第一pcb的滑动电刷接合，以实现电接触。至少一个第一轴承310介于第一壳体110和第二壳体210之间，第一轴承310提供机械支撑并且允许第二壳体相对于第一壳体旋转。优选地具有至少一个第二轴承320。第一壳体110具有可以用作定心装置的中空轴120。锁定环340附接至中空轴120，锁定环340被构造成优选地沿中心轴线130的方向压靠弹性件330以将第二壳体相对于第一壳体保持在限定位置。优选地，锁定环具有卡口锁，锁定环通过该卡口锁被相对于中空轴120锁定。锁定环优选地附接至中空轴的外侧。优选地，锁定环的内径大于中空轴的外径。
41.在图2中，示出了具有卡口锁的锁定环的细节。锁定环340优选地具有卡口锁突出部342。该突出部在中空轴120处的卡口锁凹部122中被引导。卡口锁凹部和卡口锁突出部被布置成使得它们彼此匹配。优选地有至少两个，最优选地至少三个或甚至更多的卡口锁凹
部和适配的卡口锁突出部。优选地，有三个这种相互成120度角的卡口锁凹部和卡口锁突出部。通常，如果卡口锁凹部等距布置是优选的。
42.组装时，将锁定环放置在中空轴的顶部，将卡口锁突出部342插入卡口锁凹部122中并向下推卡口锁突出部342。在下一步骤中，旋转锁定环使得突出部与卡口锁接合并且锁定环340被保持就位。
43.在图3中详细示出了滑环。如图1所示，第一印刷电路板(pcb)180安装至第一壳体。该pcb180可以保持至少一个第一滑动轨道182和/或至少一个接触电刷190。第一连接器170可以安装至pcb并且连接器引脚可以连接至轨道。连接器可以通过第一壳体的开口接近。在第二pcb处也可以有至少一个连接器。
44.在图4中，示出了卡口锁的细节。基本上，这是中空轴120的一部分的侧视图。这里，详细地示出了卡口锁凹部122。该凹部优选地具有第一部段123，第一部段123进入使弹性件的压缩增加的方向。第二部段124优选地与第一部段成直角。通过旋转锁定环，卡口锁突出部342可以到达该部段。为了防止锁定环松动，优选地具有防止卡口锁突出部342返回到第一部段中的凹部125。通常，在锁定环已被锁定在卡口锁中后，弹性件340的力趋向于向外按压锁定环，在该附图中是向上按压，使得在不产生用于抵抗弹性件的对立压力的情况下，突出部不能通过凹部125。
45.在图5中，示出了卡口锁的另一实施例的细节。基本上，该实施例类似于先前的实施例，但是具有修改的第二部段126。该第二部段126可以具有多个部段，该多个部段具有不同的高度。卡口锁突出部342凹部可以与这些部段中的任何一个接合，从而导致锁定环的不同位置并且因此导致弹性件340的不同的力。这里，力可以通过旋转锁定环被调节。
46.在图6中，示出了滑环装置的第二实施例。该滑环装置类似于图1的滑环装置，但是具有不同的轴承。这里，使用滑动轴承，也称为摩擦轴承来代替球轴承。这种轴承具有相对于彼此滑动的表面。在本实施例中，球轴承由第一滑动轴承410和第二滑动轴承420代替。
47.图7示出了具有卡口锁和滑动轴承的锁定环的细节。这是前一张图的细节。
48.图8示出了滑环装置的第三实施例。这里，没有像在先前的实施例中那样使用离散的滑动轴承。代替地，第二壳体210在第一壳体110和中空轴120的范围内滑动。第一壳体110和中空轴120也可以是一个整体。在可相对于第一壳体110滑动的第二壳体210与中空轴120之间有轴承间隙510。轴承间隙中可以有润滑剂。
49.图9示出了先前实施例的锁定环的细节。可以有用于将第二壳体210保持就位的对置轴承520。该对置轴承也可以是锁定环的一部分。
50.在图10中，示出了滑环装置的另一实施例。该滑环装置类似于图1的滑环装置，但是具有仅一个轴承，该轴承可以是球轴承。
51.图11示出了先前实施例的锁定环的细节。
52.附图标记列表
53.100第一部分
54.110第一壳体
55.120中空轴
56.122卡口锁凹部
57.123第一部段
58.124第二部段
59.125凹部
60.126多高度凹部
61.130中心轴线
62.170第一连接器
63.180第一印刷电路板
64.182第一滑动轨道
65.190第一接触电刷
66.200第二部分
67.210第二壳体
68.280第二印刷电路板
69.282第二滑动轨道
70.290第二接触电刷
71.310第一球轴承
72.320第二球轴承
73.330弹性件
74.340锁定环
75.342卡口锁突出部
76.410第一轴承
77.420第二轴承
78.510轴承间隙
79.520对置轴承
80.620单球轴承