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Collecteurs tournants pour la transmission de données et d’électricité

Le secteur industriel et le domaine de l’électromécanique sont en perpétuelle évolution et travaillent avec des clients issus d’horizons toujours plus divers. Éoliennes, technique médicale, technologies de grues, technologies de scène, caméras vidéo, écrans, automatisation basée sur des données, transmissions de données et robotique : l’innovation et l’efficacité ont besoin de nouveaux défis pour se maintenir. Il faut donc pouvoir assurer une transmission de la puissance et des signaux entre les composants fixes et rotatifs qui soit à la fois fiable, sans perte et sans entretien. Aujourd’hui, la collecte de signaux de commande et vidéo ou de mesure en continu sur des éléments en rotation et fixes s’accélère et gagne en importance. Outre les collecteurs tournants classiques capables de conduire l’électricité, il existe des modèles pouvant créer des passages rotatifs et servir à transporter des fluides, des gaz et de l’air comprimé.

Aujourd’hui, les collecteurs tournants sont des éléments incontournables de nombreux composants mécaniques en rotation permanente où l’utilisation de câbles est impossible pour transmettre du courant ou des données. Ces composants électromécaniques invisibles ne nécessitent par ailleurs quasiment aucun entretien. Le corps des collecteurs tournants et leurs contacts glissants sont ainsi des pièces indispensables à tout système d’automatisation et à toute machine. Leur balai (contact glissant) permet une transmission sans contact du courant électrique et de signaux entre des pièces fixes et mobiles, voire même entre des pièces mobiles : c’est notamment le cas des signaux vidéo, des signaux Ethernet / Profinet, KOAX, HD-SDI, des câbles de fibres optiques et des bus de terrain. Pour réussir ce tour de force, les corps des collecteurs tournants doivent être fabriqués en fonction des exigences spécifiques à votre secteur et dans des matériaux de qualité. Cela garantit une transmission rapide des données et du courant électrique, avec une usure quasi nulle et sans pertes dans des conditions et à des températures des plus diverses. Les transmetteurs à collecteur tournant et les raccords rotatifs RotarX sont précisément conçus dans cette optique. En tant que fabricant, notre principal souci est d’assurer l’excellente qualité des contacts argent-argent et or-or de façon à leur donner une longévité maximale tout en réduisant au minimum leur entretien.

Vous trouverez dans notre boutique des collecteurs tournants simples destinés à la transmission de courants électriques ainsi que des solutions hybrides capables de transférer des liquides, des signaux ou des données.

La transmission sans câble de courant électrique, voire de données, de liquides et de signaux de commande, se retrouve le plus souvent dans les applications suivantes :

  • Rotation et inclinaison d’une grue
  • Installations de remplissage
  • Pont racleur (station d’épuration)
  • Porte rotative
  • Tombereau
  • Transmission de vidéo 4K
  • Système de radar
  • Réseau informatique
  • Éclairage de bras porteurs
  • Éoliennes
  • Machines de conditionnement
  • Technologies de scène (plate-forme élévatrice), mais aussi manèges (grand huit)

Les collecteurs tournants se retrouvent ainsi dans tous les secteurs où les équipements électriques et installations industrielles sont soumis à une rotation permanente qui ne permet pas d’assurer une alimentation fixe par câble. Très résistants à l’usure, les collecteurs tournants et les raccords rotatifs rotarX assurent une transmission fiable des données et du courant électrique entre des pièces rotatives et des machines fixes. Cette transmission est rendue possible par la qualité de leurs matériaux, leur conception robuste, leur design astucieux ainsi que par la qualité de leurs contacts ne nécessitant aucun entretien. Ils permettent également de créer des raccords entre deux pièces rotatives. La technologie de nos corps de collecteurs tournants s’appuie sur des balais en fibres optiques ainsi que sur des balais utilisés comme contacts glissants. Ils peuvent être combinés au besoin avec des raccords rotatifs pour des fluides (eau, fluides hydrauliques, air comprimé, gaz…).

Collecteurs tournants hybrides et raccords rotatifs permettant la transmission d’autres signaux (Ethernet, bus de terrain, etc.)

Auparavant, les collecteurs tournants étaient surtout utilisés pour conduire l’électricité et réaliser des passages rotatifs. Le développement de l’Internet des objets (IoT) et de l’industrie 4.0 a cependant créé un besoin croissant en collecteurs tournants hybrides capables d’assurer la continuité des fibres optiques et des bus de terrain (100 BaseT, Interbus, Profibus, Canbus, Powerlink…), mais aussi de transmettre des signaux Ethernet tels que des signaux de commande et vidéo, mais également KOAX, USB et HD-SDI. Le progrès technologique s’est en effet accompagné de la multiplication des capteurs collectant d’énormes volumes de données dans les applications et les composants industriels. Ces capteurs doivent ensuite transmettre ces informations aux appareils connectés sur lesquels s’appuie l’automatisation de l’industrie 4.0. C’est là que les collecteurs tournants électriques et hybrides entrent en jeu : ils sont en effet utilisés pour créer des contacts physiques pour la transmission de courants électriques et de données entre les pièces rotatives et stationnaires. C’est notamment le cas pour les interfaces informatiques, les jauges de contraintes, les systèmes de mesure, les résolveurs et les thermostats. La solution hybride permettant de conduire le courant électrique ainsi que de transmettre les signaux est notamment utilisée pour les servomoteurs et les impulsions ou pour commander des moteurs à variateur.

Les collecteurs tournants de rotarX sont disponibles dans plus de 7 000 solutions standard, mais également dans des systèmes modulaires pouvant s’adapter aux contraintes de votre secteur.

Ces solutions vous permettent de bénéficier des avantages suivants :

  • Possibilité de monter les prises selon les besoins du client
  • Longueur de câble sur mesure
  • Entrée de câble personnalisée
  • Finition sur mesure, y compris en petite série
  • Possibilité de blindage électromagnétique des signaux analogiques, numériques et haute fréquence
  • Utilisables dans une plage en température allant jusqu’à +300°C
  • Multiples options de fixation
  • Compatibles avec les hautes tensions, les tensions de commande ou les basses tensions
  • Résistants à l’usure, sans entretien et parfaitement mobiles
  • Contacts argent-argent et or-or
  • Collecteurs tournants ouverts et encapsulés

Avantage des collecteurs tournants pour la transmission de données :

  • Supportent un débit pouvant aller jusqu’à 1 Gbit/s (Ethernet)
  • Performances constantes sans perte de paquets de données
  • Câbles CAT5E, CAT6 ou CAT7E
  • Faible bruit
  • Plage de température : -30°C à +80°C

Collecteurs tournants livrés directement par le fabricant

Les exigences auxquelles les collecteurs tournants doivent répondre sont à l’image des secteurs industriels : elles sont variées ! C’est la raison pour laquelle la gamme rotarX comprend une offre très diverse de collecteurs tournants : avec boîtier en aluminium, sans boîtier, ou encore avec des contacts glissants argent-argent et or-or. Un collecteur tournant se compose de cinq éléments principaux : un balai (contact glissant), un anneau conducteur, un roulement à billes, un rotor et un boîtier. Les balais et l’anneau conducteur forment un contact glissant qui crée un raccord électrique rotatif. Cet anneau conducteur est fixé au rotor, permettant ainsi au câble conducteur fixé sur les fibres du balai et à l’intérieur de l’anneau conducteur de créer un raccord électrique de chaque côté du corps du collecteur tournant. Vous avez la possibilité de personnaliser des paramètres tels que la taille, le boîtier, les canaux, les raccords, l’indice de protection IP et les matériaux des contacts glissants. Les petits collecteurs tournants ont l’avantage d’user moins vite leurs contacts glissants, ce qui augmente leur durée de vie. De nombreuses applications exigent cependant l’emploi d’anneaux conducteurs de grande taille, notamment pour faciliter le transport des fluides par le centre en empruntant un tuyau ou un tube. Dans d’autres applications, les collecteurs tournants doivent au contraire être aussi compacts que possible. C’est pour cette raison que nous proposons nos collecteurs tournants encapsulés miniatures.

Nos transmetteurs à collecteur tournant se caractérisent également par leur technologie de balais ultramoderne qui, combinée aux multicontacts en métaux nobles, assure un faible bruit électrique et permet des taux de transferts élevés au niveau des bus de terrain. La faible pression au niveau des contacts augmente également la durée de vie et permet aux collecteurs tournants rotarX de ne nécessiter quasiment aucun entretien. Notre priorité est d’assurer la longévité de nos produits tout en limitant leur besoin en maintenance et en garantissant une transmission des données et de l’énergie extrêmement fiable. De ce fait, les transmetteurs à collecteur tournant fonctionnent  en arrière-plan et assurent la continuité du travail. Vous êtes ainsi non seulement plus efficace, mais vous réduisez aussi la durée des pannes et les coûts de maintenance. Au-delà de leur simple efficacité, nos solutions assurent une transmission de l’énergie, des signaux électriques, des données et des fluides qui contribue à la rentabilité.

Outre la transmission de signaux et d’énergie, les collecteurs tournants hybrides servent également souvent à transporter de l’air et des fluides tels que des huiles hydrauliques, en plus de l’électricité. Ces collecteurs tournants sont également appelés collecteurs tournants pneumatiques, collecteurs tournants hydrauliques, ou raccords rotatifs pour vapeur. Nos concepts hybrides vous permettent de transporter l’énergie et les fluides réfrigérants, ainsi que de transmettre les données sur plusieurs canaux grâce à un système unique de collecteur tournant.

Avantage des corps des collecteurs tournants de rotarX :

  • Précision et fiabilité accrues
  • Technologie de balais ultramoderne
  • Faible pression de contact réduisant l’usure (augmentation du temps de la disponibilité des équipements)
  • Faible bruit électrique
  • Utilisation sans entretien et rentable
  • Collecteurs tournants certifiés selon les normes UL/CSA et avec différents indices de protection (IP51, IP54 et supérieurs sur demande)
  • Longueur de câble au choix
  • Systèmes de transmission combinés pour l’électricité, l’air comprimé et les fluides hydrauliques

Corps de collecteurs tournants : systèmes modulaires de série

Tous les corps de collecteurs tournants sont disponibles de série ou sous forme modulaire. Autrement dit, vous pouvez les adapter à votre activité ou à vos applications. Nous serons heureux de vous conseiller pour trouver ensemble la solution correspondant au mieux à votre cahier des charges et à vos besoins spécifiques. N’hésitez pas à nous contacter afin que nous puissions trouver le collecteur idéal sur le plan technique et en matière de coûts. Combinez différents systèmes de transmission à des technologies de transfert d’électricité, de signaux et de données.

Nos ingénieurs vous conseilleront afin de trouver les meilleurs contacts glissants et balais. En effet, leurs caractéristiques varient en fonction de l’intensité électrique, de la tension, de la vitesse de rotation, de la plage de fréquence, de l’impédance et de la température des composants.

Principaux facteurs et fonctionnalités des collecteurs tournants

rotarX propose des collecteurs tournants de série, mais la majorité de ses systèmes sont des solutions sur mesure destinées à des applications des plus diverses allant de la robotique à l’énergie éolienne. Ces solutions exigent de tenir compte de nombreux facteurs :

  • Blindage haute fréquence
  • Traitement de signaux mixtes
  • Résistance des contacts
  • Adaptation aux impédances des hautes fréquences
  • Température des composants
  • Cycle de vie du produit
  • Résistance aux intempéries et aux conditions de fonctionnement
  • Place disponible dans l’espace de montage

 

La technologie actuelle ne se contente plus d’une alimentation électrique fiable, mais doit également disposer d’un raccord Ethernet. Les exigences en matière de bande passante sont donc plus que jamais soumises au problème des interférences électromagnétiques (EMI). En effet, les collecteurs tournants doivent permettre la transmission de signaux Ethernet et du courant électrique entre des pièces fixes et en rotation (et inversement), ce qui les rend sensibles aux interférences électromagnétiques. Dans ce domaine, nos experts disposent d’un savoir-faire propre aux designs haute fréquence pour protéger les moteurs des interférences électromagnétiques. Ils sont ainsi en mesure d’assurer l’intégrité des données. Avec nos produits, mais également par un échange de connaissances, nous mettons à votre disposition ces techniques de blindage haute fréquence et d’isolants physiques. Dans un collecteur tournant, il est primordial que le blindage soit assuré par un canal séparé complétant le raccord électrique entre le blindage du rotor et du stator. Ce canal distinct constitue ainsi une mise à la terre idéale pour l’énergie détournée.

Il améliore également l’intégrité des données en réduisant le bruit électrique des balais. Cela constitue un excellent indicateur de la résistance des contacts de chacun des canaux lorsque le collecteur tournant est en rotation. Retrouvez davantage d’informations sur la page de description de chacun des produits. De manière générale, notre technologie de balais ne génère qu’un bruit électrique très faible. Elle se caractérise également par la qualité de la transmission des signaux de données qui se chiffre en paquets perdus par millions.

Pour finir, les designers industriels et les ingénieurs doivent prendre en compte les conditions qui règnent dans l’espace de montage et la machine, car ces dernières ont une influence considérable sur les contacts glissants. Le processus doit ainsi intégrer une bonne connaissance des indices de protection ainsi que de la résistance aux chocs et aux vibrations qui influent sur l’étanchéité, ainsi que le type de contacts glissants et la position de la pièce.

Pensez aux critères suivants lors de l’achat d’un collecteur tournant :

  • Technologie de transmission : de quelle manière sont transmis le courant électrique et/ou les signaux entre la pièce fixe et les éléments en rotation ?
  • Connectivité : quel type de raccord trouve-t-on au niveau des pièces fixes et en rotation ?
  • Vitesse de fonctionnement : quelle est la vitesse de rotation de l’appareil (tr/min) ?
  • Boîtier : quels matériaux et systèmes d’étanchéité permettent d’assurer le bon fonctionnement du collecteur tournant dans l’espace de montage ?

Posez-vous les questions suivantes :

  • Combien de canaux électriques sont requis ?
  • Quelles sont les tensions et les intensités dans ces canaux ?
  • Quel est le protocole de données utilisé ?
  • Le collecteur tournant est-il relié au système ou à la pièce par une fiche ou par un fil conducteur ?
  • Avez-vous besoin d’un raccord à la terre ?
  • Comment le collecteur tournant est-il fixé ?
  • Quels sont l’indice de protection IP et le type d’étanchéité (ex. : étanchéité à la poussière) nécessaires pour votre machine ?
  • Quelles conditions atmosphériques et quels liquides faut-il prendre en compte (eau, poussière, boue) ?
  • La vitesse de rotation du collecteur tournant est-elle élevée et le sens de rotation change-t-il en cours d’utilisation ?
  • Quelle est l’importance de l’utilisation des différents canaux ?

La conception d’un collecteur tournant exige donc de se poser de nombreuses questions et de prendre en compte des facteurs tout aussi variés. Au moment de choisir un fabricant, il est bon de regarder s’il suit les évolutions, l’innovation et l’emploi de nouvelles technologies, et s’il les intègre dans ses processus, ce qui est précisément le cas chez rotarX. La technologie évolue en effet très rapidement, de même que les vitesses de transmission et les volumes de données qui connaissent une croissance exponentielle. Vous devez donc vous assurer que vos collecteurs tournants sont en mesure de relayer et de traiter les signaux analogiques et numériques.

Vos collecteurs tournants doivent également s’intégrer parfaitement à vos équipements et à l’espace disponible dans vos machines pour le montage. La meilleure façon de procéder consiste à mélanger des pièces de série avec des options de personnalisation telles que la technologie de transmission, la connectivité, des dimensions compactes, un boîtier et un design sur mesure pour combiner les avantages d’un collecteur tournant et d’un passage rotatif dans un boîtier. Un fabricant et fournisseur tel que rotarX proposant ces deux types de pièces dans un esprit modulaire vous permet d’optimiser vos processus d’achat et de réduire vos délais de commercialisation.