本实用新型属于导电滑环技术领域，特别涉及一种具有电刷切换结构的导电滑环。
背景技术：
导电滑环属于电接触滑动连接应用范畴，它又称集电环、或称旋转关节、旋转电器接口、滑环、集流环、回流环、线圈、换向器、转接器等，是实现两个相对转动机构的图像、数据信号以及动力传递的精密输电装置，特别适合应用于无限制的连接旋转，同时又需要从固定的位置到旋转位置传送功率或数据的场所。
目前，市场上充斥着各种滑环，在滑环的运行过程中，电刷与滑道的磨损是不可避免的，由此可知，电刷是易损件，磨损到一定的程度时，需要及时更换这些易损件。而现有的滑环更换电刷过程中需要经历上机拆解，然后将需更换电刷的滑环运往指定的维修地点，进行电刷更换。
现有技术存在的缺点：根据上面所述，电刷是磨损件，因此达到一定的磨损程度它就必须进行更换，更换起来相当繁琐，需要将滑环从整机上拆解下来，送到指定地点进行维修更换，这样会增加整机停机时间和维修成本。
技术实现要素：
实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种具有电刷切换结构的导电滑环，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，减少人工劳动量，提高了工作效率，以解决现有技术中的导电滑环能在不打开滑环或者设备的情况下自动更换电刷，节省了之前电刷繁琐的更换过程，增加滑环使用寿命将近一倍,还可以达到省时、省力、省钱的有益效果。
技术方案：一种具有电刷切换结构的导电滑环，包括电刷、导电环、备用电刷、磨损顶针、活动框架、丝杆固定架、丝杆、电机、支撑板、上位机和齿轮，所述电刷与备用电刷连接，所述磨损顶针设置于电刷和备用电刷远离导电环的端部，所述电刷与活动框架的上端面连接，所述备用电刷与活动框架的下端面连接，所述丝杆固定架的下端部固定在支撑板上，所述丝杆的上端面固定在活动框架的外壁上，并且丝杆的下端部依次穿过丝杆固定架和支撑板，所述齿轮与丝杆啮合，所述电机与齿轮连接，所述上位机通过信号线与磨损顶针连接。本实用新型的具有电刷切换结构的导电滑环，滑环的刷架系统一个导电环对应两套电刷，一束电刷是贴合在导电环表面，而另一束电刷是没有贴合在导电环上的，是备用电刷；导电环表面镀层厚度也是原来镀层厚度的2倍，在一套电刷到达使用寿命后，自动启用备用电刷，相当于将原来导电滑环的使用寿命延长一倍，不需要将导电滑环拆下进行维修，大大节省了时间，提高了工作效率。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述电刷和备用电刷之间通过导线连接。通过设置的导线，将备用电刷与外部导线接通，以便进行电能传输，完全不需要拆解导电滑环。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述丝杆固定架包括丝杆固定部、支撑部和底座，所述支撑部与固定部连接，并且支撑部的截面与丝杆平行，所述支撑部的下端部与底座连接，所述底座固定在支撑板上，所述丝杆固定部套设在丝杆外壁上。形成的截面近似Z形的丝杆固定部，既能够对丝杆形成稳定支撑，同时又能够将丝杆牢牢固定在支撑板上，保证了丝杆移动过程的直线性。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述电刷和备用电刷的截面为等腰梯形，包括电刷本体和连接固定部，所述连接固定部与活动框架连接，所述电刷本体为等腰梯形的两个斜边，并且电刷本体的上端部与连接固定部连接，所述磨损顶针固定在电刷本体的远离导电环的端部。设置在等腰梯形斜边的电刷本体将导游磨损顶针的电刷贴紧在导电环上，活动框架只需上下移动即可完成电刷与备用电刷的切换。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述两个电刷之间的最大间距和两个备用电刷之间的最大间距均小于导电环的直径。以便能够加工磨损顶针贴合在导电环的外壁上。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述活动框架的截面为矩形。结构稳定，便于进行上下移动。
进一步的，上述的具有电刷切换结构的导电滑环，所述上位机内设有报警信号。通过报警信号提醒工作人员更换电刷，不需要工作人员时刻关注电势电位变化。
本实用新型还提供一种具有电刷切换结构的导电滑环的工作方法，包括以下步骤：
1)电刷长时间使用后，电刷被磨损，接触到磨损顶针；
2)电刷上磨损顶针的绝缘漆磨掉，与导电环导通；
3)上位机接收磨损顶针的电势电位变化；
4)上位机根据电势变化，发出报警信号；
5)启动电机，电机带动齿轮转动；
6)齿轮带动与其啮合的丝杆进行直线运动，推动活动框架移动；
7)将带有磨损顶针的备用电刷推动至导电环表面，使磨损顶针与导电环紧紧贴合；
8)同时活动框架将电刷推离导电环，完成电刷与备用电刷的自动更换。
本实用新型所述的具有电刷切换结构的导电滑环的工作方法，工作原理简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率，适合工业大规模应用。
上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的具有电刷切换结构的导电滑环，其结构简单，设计合理，易于生产。本实用新型导电滑环的自动更换刷架系统，在现有滑环电刷架系统的技术基础上有很大的改观，之前滑电刷架系统一个导电环只对应一束电刷，导电环表面镀层厚度不够，如前所述，电刷和导电环磨损件，也就是易损件，磨损到一定程度时，需及时更换这些易损件，然而目前市场上的滑环更换电刷需要经历各种严格的工序，包括停机、测量、拆解、重组、运输至检修厂商、检测滑环性能并分析问题、拆解、安装电刷、重组、检测滑环性能、运输至安装地点。上述提到的各种工序中，设备停机将带来较大程度上的损失，测量、拆解等工序需要专业的维护人员操作，整个过程极其繁琐，维修成本也相对较高，维修滑环时有可能对除电刷以外的零部件造成损坏以致影响滑环寿命，采用给滑环提供备用电刷，在不打开滑环或者设备以及不停止风机运行的情况下自动更换电刷，增加滑环使用寿命将近一倍。需更换电刷时，不需要将滑环从整机上拆卸下来，再寄往指定地点进行人为拆装更换，而是自动检测，自动进行电刷的更换，这样大大节省了维修成本及整机的停机时间。
附图说明
图1为本实用新型所述的具有电刷切换结构的导电滑环的初始结构示意图；
图2为本实用新型所述的电刷磨损达极限时的结构示意图；
图3为本实用新型所述的电刷自动更换备用电刷的结构示意图；
图4为本实用新型所述的齿轮与电机及齿轮与丝杆连接图。
图中：1电刷、12连接固定部、13电刷本体、2导电环、3备用电刷、4磨损顶针、5活动框架、6丝杆固定架、61固定部、62支撑部、63底座、7丝杆、8电机、9支撑板、10上位机、11齿轮。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
如图1-4所示的具有电刷切换结构的导电滑环，包括电刷1、导电环2、备用电刷3、磨损顶针4、活动框架5、丝杆固定架6、丝杆7、电机8、支撑板9、上位机10和齿轮11，所述电刷1与备用电刷3连接，所述磨损顶针4设置于电刷1和备用电刷3远离导电环2的端部，所述电刷1与活动框架5的上端面连接，所述备用电刷3与活动框架5的下端面连接，所述丝杆固定架6的下端部固定在支撑板9上，所述丝杆7的上端面固定在活动框架5的外壁上，并且丝杆7的下端部依次穿过丝杆固定架6和支撑板9，所述齿轮11与丝杆7啮合，所述电机8与齿轮11连接，所述上位机10通过信号线与磨损顶针4连接，上位机10内设有报警信号。通过上位机观察电刷1的使用情况，电刷1到达使用寿命后，由报警信号发出报警，提醒用户更换备用电刷3。其中，电刷1和备用电刷3之间通过导线连接。此外，为了进行丝杆7的固定，丝杆固定架6包括丝杆固定部61、支撑部62和底座63，所述支撑部62与固定部61连接，并且支撑部62的截面与丝杆7平行，所述支撑部62的下端部与底座63连接，所述底座63固定在支撑板9上，所述丝杆固定部61套设在丝杆7外壁上。此外，电刷1和备用电刷3的截面为等腰梯形，包括电刷本体13和连接固定部12，所述连接固定部12与活动框架5连接，活动框架5的截面为矩形，所述电刷本体13为等腰梯形的两个斜边，并且电刷本体13的上端部与连接固定部12连接，所述磨损顶针4固定在电刷本体13的远离导电环2的端部。并且，两个电刷1之间的最大间距和两个备用电刷3之间的最大间距均小于导电环2的直径。
基于上述结构的基础上，一种具有电刷切换结构的导电滑环的工作方法，包括以下步骤：
1)电刷1长时间使用后，电刷1被磨损，接触到磨损顶针4；
2)电刷1上磨损顶针4的绝缘漆磨掉，与导电环2导通；
3)上位机10接收磨损顶针4的电势电位变化；
4)上位机10根据电势变化，发出报警信号；
5)启动电机8，电机8带动齿轮11转动；
6)齿轮11带动与其啮合的丝杆7进行直线运动，推动活动框架5移动；
7)将带有磨损顶针4的备用电刷3推动至导电环2表面，使磨损顶针4与导电环2紧紧贴合；
8)同时活动框架5将电刷1推离导电环2，完成电刷1与备用电刷3的自动更换。
基于上述结构和工作方法的基础上，本实用新型能够自动实现备用电刷3和电刷1的切换，提高了工作效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。