Gli slip ring, chiamati anche “giunti rotanti elettrici” o “collettori rotanti”, sono dispositivi elettromeccanici che consentono la trasmissione di potenza e di segnali elettrici da una parte statica a una in rotazione e viceversa, in modo continuativo.
Questi elementi sono capaci di gestire il range di potenza che può variare da milliwatt a megawatt in base alla configurazione e all’applicazione, oppure i dati digitali o analogici e i bus di campo fino a 10 Gbps, ma anche entrambi se inseriti in una soluzione combinata.
Vengono utilizzati in numerosi contesti, come la produzione di energia eolica, nelle attrezzature mediche, nella robotica e negli impianti di processo.
Per individuare il dispositivo più indicato per le proprie necessità è possibile rivolgersi ad aziende altamente specializzate come Servotecnica, punto di riferimento nell’ambito del motion control, che propone slip ring in varie configurazioni.
Si va dai modelli più compatti, con un diametro esterno di 12,4 mm, fino a quelli più grandi con alberi passanti da 100 mm, che comprendono collettori rotanti elettrici resistenti all’acqua e ai liquidi aggressivi oppure slip ring realizzati in acciaio inox ideali per le applicazioni in ambienti gravosi.
Caratteristiche e tipologie dei principali modelli di slip ring sul mercato
L’ampia gamma di applicazioni ha permesso lo sviluppo di diverse tipologie di collettori rotanti elettrici.
Tra queste, è possibile annoverare gli slip ring con tecnologia a blocchi conduttivi, utilizzati in genere per la trasmissione di potenza o di segnali semplici nei sistemi a basso contenuto tecnologico. Hanno un’elevata densità di potenza per singolo circuito, sono economici e facilmente personalizzabili, in ogni caso è bene ricordare che richiedono una manutenzione continua.
Gli slip ring a metalli liquidi, invece, presentano il prezzo contenuto, un’alta densità di corrente elettrica e richiedono una manutenzione minima.
La tecnologia più diffusa e utilizzata è rappresentata dagli slip ring a spazzole filari, compatibili con un’ampia gamma di applicazioni che richiedono la trasmissione di potenze elevate oppure di segnali ad alta frequenza.
I dispositivi di maggiore qualità sono gli slip ring a spazzole multifilari, in quanto la bassa frizione fra i contatti limita l’usura e la polvere garantendo una maggiore durata ed efficienza. Sono slip ring apprezzati per l’ottimo rapporto volume/corrente, consentono configurazioni complesse e non richiedono manutenzione.
Un modello innovativo disponibile sul mercato è costituito dagli slip ring wireless o contactless, una tecnologia ancora poco diffusa poiché per ogni fieldbus è necessario un modulo dedicato, un componente che in alcuni casi deve essere sviluppato appositamente.
Come scegliere e configurare lo slip ring per la propria applicazione
La scelta dello slip ring richiede particolare attenzione per garantire prestazioni ottimali dell’applicazione in cui integrarlo. Tra i parametri che bisogna considerare ci sono il tipo di fieldbus utilizzato per la trasmissione dei dati, il modello di cavo impiegato per collegare lo slip ring e la sua lunghezza, la frequenza massima e il tasso di tollerabilità dell’errore.
Bisogna anche valutare le dimensioni dello slip ring in termini di diametro e lunghezza, il numero di circuiti e i valori nominali di corrente e tensione, la velocità massima di rotazione e le condizioni ambientali d’utilizzo.
Lo stesso vale per la velocità dei segnali e della trasmissione dei dati; infatti, nelle applicazioni particolarmente complesse si possono utilizzare dei contatti multipli per ogni canale. Ad ogni modo, bisogna sempre analizzare con attenzione il data-rate, poiché il fieldbus Ethernet può fornire una trasmissione dati fino a 10 Gbps o superiore.
Altrettanto importante è la corretta configurazione dello slip ring, un’operazione da effettuare considerando una serie di fattori come il numero di circuiti, la tensione, il tipo di segnale e la corrente. È necessario tenere conto anche dell’ambito d’impiego dello slip ring, il tipo di applicazione e l’ambiente operativo.
Bisogna prestare molta attenzione anche al verso di montaggio – orizzontale o verticale – e alle dimensioni, ad esempio definendo subito la necessità di dimensioni o forme particolari affinché questi aspetti vengano considerati nelle fasi iniziali di progettazione.
