Auswahl von Schleifringen: Monofilament vs. Multifilament

Einführung

Schleifringe sind elektromechanische Vorrichtungen, die eine kontinuierliche Übertragung von Energie und elektrischen Signalen von einem statischen Teil zu einem rotierenden Teil oder umgekehrt ermöglichen. Zu den vielen Bezeichnungen für dieses Bauteil gehören: Schleifringe, elektrische Drehkupplungen, Schleifkontakte, … Es liegt auf der Hand, dass diese Lösung, die zu einer kontinuierlichen Drehung fähig ist, die Montage- und Zusammenbauphasen erheblich vereinfachen kann, indem sie den Einsatz von Gelenksystemen mit komplexer Verkabelung mit der Möglichkeit von Schäden und Ausfallzeiten vermeidet und den Wartungsaufwand drastisch reduziert. Je nach Übertragungstechnologie sind Schleifringe in der Lage, Leistung, Daten oder beides in einer kombinierten Lösung zu übertragen; der Leistungsbereich kann je nach Anwendungsanforderungen und Konfiguration von Milliwatt bis Megawatt variieren; bei den Daten kann es sich ebenfalls um digitale oder analoge E/A sowie um Feldbusse bis zu 10Gb/s handeln. Weitere Informationen zu den verschiedenen Kontakttechnologien finden Sie unter dem Link

Typen

Bei den Metall-Metall-Schleifringen mit Faserbürsten lassen sich zwei Haupttechnologien unterscheiden:

• Einzeldraht
• Multidraht

Der Hauptunterschied zwischen diesen Technologien liegt in der Verwendung einer einzigen Bürste für den Ringkontakt im Falle von Monofilamenten oder in der Verwendung mehrerer Bürsten im Falle von Multifilamenten. Auch der Querschnitt der Ringe ist unterschiedlich: Monofilament-Bürsten sind in der Regel, sofern nicht ausdrücklich gefordert, in Ringen mit V-Querschnitt untergebracht, während Multifilament-Bürsten in Ringen mit quadratischem Querschnitt untergebracht sind.

Technischer Vergleich

Einzeldraht-Schleifringe werden typischerweise in Anwendungen eingesetzt, bei denen niedrige Ströme und eine hohe Anzahl von Stromkreisen auf engem Raum erforderlich sind. Mechanisch gesehen beginnen die Abmessungen dieser Geräte bei Durchmessern von 5-6 mm und reichen bis zu einem Maximum von 25 mm. In der Standardausführung können sie bis zu 56 Stromkreise aufnehmen. Ihre geringe Größe bietet jedoch keine vergleichbare mechanische Robustheit wie die größeren Objekte, die typischerweise in Mehrdrahtversionen verwendet werden. Pro Stromkreis gibt es vier Ringbürstenkontaktstellen, und die Lebensdauer wird auf etwa 10 Millionen Umdrehungen geschätzt. Diese Lebensdauer wird hauptsächlich durch den Druck, der auf die Bürsten ausgeübt werden muss, und den Querschnitt des V-Rings begrenzt. Diese Schleifringe eignen sich in ihrer leistungsfähigsten Ausführung für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen wie Ethernet bis zu 10Gb/s.

Andererseits werden Mehrdraht-Schleifringe in einem breiten Spektrum industrieller Anwendungen eingesetzt, da sie eine große Vielfalt an Konfigurationen bieten. Sie erfüllen sowohl die Anforderungen an Hochstrom- als auch an Hochspannungsschaltungen, die typischerweise für Signale verwendet werden. Mehrdraht-Schleifringe sind im Allgemeinen größer als Einzeldraht-Schleifringe und bieten eine größere mechanische Robustheit und verschiedene Montagemöglichkeiten. Die Ringbürstenkontaktstellen sind zahlreicher als bei Eindrahtausführungen. Die Lebensdauer dieser Geräte liegt typischerweise bei etwa 80 Millionen Umdrehungen, ein Vorteil, der sich aus der Möglichkeit einer genaueren Steuerung der von der Bürste auf den Ring ausgeübten Kraft und dem quadratischen Querschnitt des Rings ergibt. Bis zu bestimmten Ringgrößen sind Hochfrequenzübertragungen von bis zu 10Gb/s möglich. Ausführungen mit großen Ringgrößen erfordern jedoch eine eingehende Analyse und das Eingreifen kompetenter Techniker, um die Betriebsbedingungen der Kupplung zu beurteilen und die erforderlichen technischen Maßnahmen für einen korrekten Betrieb zu ergreifen.