Scelta degli Slip Ring: monofilari vs multifilari

Introduzione

Gli Slip Rings sono dispositivi elettromeccanici che permettono la trasmissione di potenza e segnali elettrici in modo continuativo da una parte statica ad una in rotazione o viceversa. Tra i tanti nomi per individuare questo componente troviamo: collettori rotanti, giunti rotanti elettrici, contatti striscianti, … È chiaro che questa soluzione, capace di rotazione continua, può semplificare significativamente le fasi di montaggio e assemblaggio evitando l’uso di sistemi articolati con cablaggi complessi con la possibilità di danni e fermi macchina, diminuendo drasticamente gli interventi di manutenzione. Dipendentemente dalla tecnologia di trasmissione, gli Slip Rings sono in grado di gestire potenza, dati o entrambi in un’unica soluzione combinata; il range di potenza può variare da milliwatts a megawatts dipendentemente dalle richieste applicative e dalla configurazione; i dati possono inoltre essere digitali o analogici I/O ma anche bus di campo (fieldbus) fino a 10Gb/s.

Maggiori informazioni sulle diverse tecnologie di contatto possono essere trovate al seguente link

Tipologie

Tra gli slip ring metallo-metallo con spazzole filari (fiber brush), è possibile identificare due principali tecnologie:

• Monofilari
• Multifilari

La differenza principale tra queste tecnologie risiede nell’uso di una singola spazzola per il contatto con l’anello, nel caso dei monofilari, o l’uso di più spazzole, nel caso dei multifilari. Anche la sezione degli anelli varia: tipicamente, salvo specifiche necessità, le spazzole monofilari alloggiano in anelli con sezione a V, mentre le spazzole multifilari alloggiano in anelli con sezione quadra.

Comparazione Tecnica

Gli slip ring monofilari sono tipicamente impiegati in applicazioni dove si necessitano basse correnti e un alto numero di circuiti in spazi ristretti. Meccanicamente, le dimensioni di questi dispositivi partono da diametri di 5-6mm, estendendosi fino a un massimo di 25mm. Nelle versioni standard, possono alloggiare fino a 56 circuiti. Tuttavia, le loro ridotte dimensioni non offrono una robustezza meccanica paragonabile a quella degli oggetti di dimensioni maggiori, tipicamente utilizzati nelle versioni multifilari. I punti di contatto anello-spazzola sono 4 per circuito, e la vita utile è stimata intorno a 10 milioni di rotazioni. Tale durata è limitata principalmente dalla pressione che deve essere applicata alle spazzole e dalla sezione dell’anello a V. Questi slip ring sono adatti per la trasmissione di segnali ad alta frequenza, come l’Ethernet fino a 10Gb/s, nelle loro versioni più performanti.

D’altra parte, gli slip ring multifilari trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni industriali, grazie alla loro capacità di offrire un’ampia varietà di configurazioni. Queste possono soddisfare sia esigenze di elevata corrente che di elevato numero di circuiti a bassa tensione, tipicamente utilizzati per segnali. Con dimensioni generalmente maggiori rispetto ai monofilari, gli slip ring multifilari assicurano una maggiore robustezza meccanica e diverse opzioni di montaggio. I punti di contatto anello-spazzola sono più numerosi rispetto alle versioni monofilari. La vita utile di questi dispositivi è tipicamente di circa 80 milioni di rotazioni, un vantaggio dovuto alla possibilità di controllare con maggiore precisione la forza applicata dalla spazzola sull’anello e alla sezione quadra dello stesso. Fino a determinate dimensioni dell’anello, è possibile effettuare trasmissioni ad alta frequenza e fino a 10Gb/s. Tuttavia, le versioni con anelli di grandi dimensioni richiedono analisi approfondite e l’intervento di tecnici competenti per valutare le condizioni operative del giunto e applicare gli accorgimenti tecnici necessari per garantirne il corretto funzionamento.