Schleifringe zur Daten- und Stromübertragung

Die Welt der Industrie und Elektromechanik ist immer in Bewegung. Genauer gesagt in Drehbewegung (rotierende Verbraucher)Windkraftanlagen, Medizintechnik, Krantechnik, Bühnentechnik, Videokameras, Leinwände, datengetriebene Automatisierung, Datenübertragung und Robotertechnik – Stillstand ist der Tod von Effizienz und Innovation. Deshalb wird eine zuverlässige, wartungsfreie und verlustfreie Leistungs- und Signalübertragung zwischen den einzelnen stationären und sich in Drehbewegung befindlichen Komponenten benötigt. Die immer schneller werdende und endlos rotierende Datenübermittlung von Steuersignalen, Videosignalen und Messdaten wird dabei zunehmend wichtiger. Zusätzlich zur standardmäßigen Stromübertragung oder Drehdurchführung von Fluiden (z.B. Hydraulikflüssigkeit oder Öl), Gasen und Druckluft klassischer Schleifringe.

Da zahlreiche mechanische Bauteile sich immer in Rotation befinden, was eine feste Stromübertragung oder auch Datenübertragung über Kabel unmöglich macht, sind Schleifringe unabdingbare und nahezu wartungsfreie und unsichtbare elektromechanische Komponenten. Gleichzeitig sind Schleifringkörper und deren Schleifkontakte das Herzstück jeder Automatisierungsanlage und Maschine, welches dank Bürste (Gleitkontakt) eine kontaktlose Strom- und Signalübertragung zwischen stationären und beweglichen Bauteilen, oder gegeneinander rotierenden Bauteilen ermöglicht, z.B. von Videosignalen, Ethernet-Signalen / Profinet, KOAX, HD-SDI, Lichtwellenleitern und Feldbussen. Dafür müssen die Schleifringkörper nach Ihren persönlichen und branchenabhängigen Anforderungen und aus besten Materialien gefertigt werden, die eine schnelle, verschleissarme und verlustfreie Übertragung von Daten und Strom unter verschiedensten Bedingungen und Temperaturen ermöglichen. So wie unsere Schleifringübertrager und Drehdurchführungen von RotarX. Als Hersteller von Schleifringen liegt unser Fokus auf höchster Kontaktgüte der Silber-zu-Silber und Gold-zu-Gold Schleifkontakten und maximaler Lebenserwartung, bei gleichzeitig geringstem Wartungsaufwand.

In unserem Shop wählen Sie aus einfachen Schleifringen für die Stromübertragung, oder Hybriden Kombinationen, die zusätzlich zur Leistung auch Medien oder Signale bzw. Daten übertragen.

Klassische Anwendungsbereiche für die kabellose Übertragung von Strom, oder auch zusätzlich von Daten, flüssigen Medien und Steuersignalen sind:

  • Dreh- und Schwenkbewegungen eines Krans
  • Abfüllanlagen
  • Rundräumer (Kläranlagen)
  • Drehtüren
  • Muldenkipper
  • 4K Videobild-Übertragung
  • Radarsysteme
  • Computernetzwerke
  • Tragarmleuchten
  • Windkraftanlagen
  • Verpackungsmaschinen
  • Bühnentechnik wie Hebebühnen oder auch Fahrgeschäfte wie Achterbahnen

Schleifringe sind also in zahlreichen elektrischen Maschinen und industriellen Anlagen sämtlicher Branchen verbaut, deren Komponenten wegen ihrer ständigen Rotation nicht an fixe Stromversorgungen per Kabel angebunden werden können. Hier gewährleisten die rotarX Schleifringe und Drehdurchführungen dank hoher Materialqualität, robuster Konstruktion, intelligentem Design und wartungsfreien sowie hochwertigen Kontakten eine hoch zuverlässige und verschleißarme Daten- und Stromübertragung zwischen rotierenden Bauteilen und stationären Maschinen. Oder zwischen zwei gegeneinander rotierenden Komponenten. Die Technologie unserer Schleifringkörper basiert dabei auf Fiberbürsten und Faserbürsten als Gleitkontakt, welche je nach Bedarf auch mit Drehdurchführungen für Medien wie Wasser, Hydrauliköl, Druckluft und Gasen kombiniert werden können.

Hybride Schleifringe & Drehdurchführungen zur zusätzlichen Signalübertragung von Ethernet, Feldbussen & Co.

Früher stellten Schleifringe vor allem die Stromübertragung und Drehdurchführung sicher. Mit wachsender Bedeutung des IoT (Internet of Things) und der Industrie 4.0 wächst aber der Bedarf an hybriden Schleifringen, die eine verlustfreie und schnelle Übertragung von Lichtwellenleitern, Feldbussen wie 100 BaseT, Interbus, Profibus, Canbus und PowerlinkEthernet-Signalen sowie Steuer- und VideosignalenKOAX, USB und HD-SDI ermöglichen. Denn dank des technischen Fortschritts kommen auch in industriellen Anwendungen und Bauteilen immer mehr Sensoren zum Einsatz, die enorme Mengen an Daten erfassen und verbundenen Geräten zur Verfügung stellen müssen, welche eine data-driven Automatisierung in der Industrie 4.0 erst realisierbar machen. Hier wird der elektrische und hybride Schleifring als Verbindung eingesetzt, also als physikalische Kontaktierungsmethode für Strom- und Datenübertragungen zwischen rotierenden und stationären Bauteilen. Dies wird zum Beispiel auch für Computerschnittstellen, DMS, Messsysteme, Resolver und Temperaturregelung benötigt. Die hybride Kombination aus Leistungs- und Signalübertragung wird unter anderem für Servomotoren und Impulse oder die Regelung von FU-Motoren verwendet.

Schleifringe vom Hersteller rotarX erhalten Sie neben über 7.000 Standardlösungen auch als modulares Baukasten-System, welches sich individuell auf Ihren Anwendungsbereich anpassen lässt.

Dabei profitieren Sie von vielen weiteren Vorteilen:

  • Steckverbinder können nach Kundenwunsch angebracht werden
  • frei wählbare Kabellänge
  • individuelle Leitungseinführung
  • Kundenspezifische Sonderanfertigungen auch bei geringen Stückzahlen
  • EMI-Abschirmung von Analog-, Digital-, und HF-Signalen möglich
  • Betriebstemperatur bis zu 300°C möglich
  • Diverse Befestigungsmöglichkeiten
  • geeignet für Hochspannung, Steuerspannung oder Niederspannung
  • verschleissarmer und wartungsfreier Dauerbetrieb bei optimaler Dynamik
  • Silber-Silber und Gold-Gold Kontakte
  • Offene und gekapselte Schleifringe

Vorteile der Schleifringe zur Datenübertragung:

  • für bis zu 1 GBit/s geeignet (Ethernet) oder Profiten mit 100MBit/s
  • stabile Performance und kein Verlust von Datenpaketen
  • CAT5E, CAT6 oder CAT7E Kabel
  • geringes Rauschen und keine String Yards
  • Arbeitstemperatur: -30°C bis +80°C

Schleifringe – Produkte direkt vom Hersteller

So vielseitig wie die Welt der Technik, so verschieden sind auch die Anforderungen an Schleifringkörper, die je nach Anwendungsbereich stark variieren. Deshalb umfasst das rotarX Sortiment eine breite Palette verschiedenster Schleifringe mit Aluminium Gehäuse, ohne Gehäuse, so wie mit Silber-zu-Silber und Gold-zu-Gold Schleifkontakten. Ein Schleifring besteht aus den fünf Hauptbestandteilen Bürste(Gleitkontakt), Leiterring, Kugellager, Rotor und Gehäuse. Die Bürsten stellen einen Gleitkontakt zum Leiterring her, wodurch eine rotierende elektrische Verbindung entsteht. Dieser Leiterring ist auf dem Rotor befestigt, wobei die an der Faserbürste und an der Innenseite des Leiterrings befestigten Zuleitungsdrähte eine elektrische Verbindung auf jeder Seite des Schleifringkörpers erzeugen. Individuell auswählbar sind Faktoren wie Größe, Gehäuse, Kanälen, Anschlussarten, IP Schutzart und Materialien der Schleifkontakte. Kleinere Schleifringe haben einen geringeren Verschleiß der Gleitkontakte zum Vorteil, was die Betriebsdauer deutlich erhöht. Doch in vielen Anwendungsbereichen ist ein größerer Leiterring erforderlich, z.B. für das rentable Bewegen von Flüssigkeiten durch das Zentrum über einen Schlauch oder durch ein Rohr. Ebenso gibt es Anwendungsbereiche, bei denen die eingesetzten Schleifringe möglichst Kompakt sein müssen. Dann bieten sich unsere gekapselten Miniatur-Schleifringean.

Zusätzlich zeichnen sich unsere Schleifringübertrager durch modernste Faserbürstentechnologieaus, die zusammen mit der Edelmetall-Multikontaktierung für geringes elektrisches Rauschenund eine hohe Datenrate bei der Feldbusübertragungsorgt. Ein niedriger Kontaktdrucksorgt außerdem für eine lange Lebensdauer. Somit sind die rotarX Schleifringe somit praktisch wartungsfrei. Unser Hauptaugenmerk liegt auf einer langen Betriebsdauer, bei gleichzeitig wartungsfreiem Betrieb und einer höchst zuverlässigen Daten- und Leistungsübertragung. So optimieren Sie nicht nur die Arbeit der Schleifringübertrager im Verborgenen, sondern sorgen durch geringe Ausfallzeiten und Instandhaltungskosten auch dafür, dass sie nahezu unbemerkt bleiben und die Welt in Bewegung halten. So bewegen Sie Energie, elektrische Signale, Daten und Medien nicht nur effektiv, sondern auch rentabel.

Neben der Signal- und Leistungsübertragung werden sog. Hybrid Schleifringe auch häufig für die Übertragung von Luft und Flüssigkeiten wie bspw. Hydraulik-Flüssigkeit verwendet. Zusätzlich zur elektrischen Leistungsübertragung. Diese Schleifringe werden auch als Pneumatik-Schleifringe, Hydraulikschleifringe oder Dampfdrehdurchführungenbezeichnet. Mit unseren Hybrid-Konzepten bewegen Sie Energie, Kühlflüssigkeiten und Daten in mehreren Kanälen mit nur einem Schleifringsystem.

Vorteile der Schleifringkörper vom Hersteller rotarX:

  • Höchste Präzision und Zuverlässigkeit
  • Modernste Faserbürstentechnologie
  • Niedriger Kontaktdruck für geringen Verschleiß (hohe Anlagenverfügbarkeit)
  • Geringes elektrisches Rauschen
  • Wartungsfrei und kostengünstig
  • Zertifizierte Schleifringe nach UL/CSA und verschiedenen IP-Schutzklassen (IP51, IP54 und höher auf Anfrage)
  • Frei definierbare Kabellängen
  • Kombinierte Übertragungssysteme aus Elektrik, Pneumatik & Hydraulik

Schleifringkörper – modulares Baukastensystem & Standard Baureihen

All‘ unsere Schleifringkörper erhalten Sie als standardisierte oder modularisierte Ausführung. Somit sind unsere Schleifringe also komplett individuell auf Sie und Ihren Betrieb oder Verwendungszweck anpassbar. Wenn Sie spezielle kundenspezifische Anforderungen haben, beraten wir Sie gerne, um die am besten geeignete Empfehlung für Ihre Spezifikation zu erstellen. Nehmen Sie gerne Kontaktmit uns auf. Nur so können wir für jeden Kunden die technisch und wirtschaftlich ideale Lösung als Schleifringsystem konzipieren. Kombinieren Sie verschiedene Übertragungstechnologien und kontaktierende Übertragungen von elektrischer Leistung, Signalen und Daten.

Unsere Ingenieure beraten Sie bezüglich der idealen Gleitkontakte und der Bürste, denn diese variieren je nach Stromstärke, Spannung, Rotationsgeschwindigkeit, Bandbreite, Impendanz und Betriebstemperatur der Bauteile.

Diese Faktoren & Funktionen sollten Ingenieure bei Schleifringen beachten

Zwar erhalten Sie Schleifringe vom Hersteller rotarX auch als Standard-Variante. Doch zumeist handelt es sich bei Schleifringsystemen um individuell gestaltete Lösungen, abhängig vom jeweiligen Anwendungsbereich von Robotik bis Windkraft. Hierbei gibt es zahlreiche Faktoren, die berücksichtigt werden sollten:

  • HF-Abschirmung
  • Verarbeitung des Signal-Mixes
  • Kontaktwiderstand
  • Anpassung von Hochfrequenzimpedanzen
  • Betriebstemperatur
  • Produktlebenszyklus
  • Witterungsbeständigkeit und Umgebungsbedingungen
  • Verfügbarer Platz im Einbauraum

Moderne Technologie lebt mittlerweile nicht mehr nur von einer zuverlässigen Stromversorgung, sondern auch von der Anbindung ans Ethernet. Die Breitbandanforderung steht deshalb mehr denn je vor der Herausforderung der elektromagnetischen Störung(EMI). Ethernet-Signale und Strom müssen im Verbund über Schleifringe von stationären auf rotierende Bauteile (und umgekehrt)weitergeleitet werden. Diese reagieren empfindlich auf externe elektromagnetische Störungen. Hier verfügen unsere Experten über das Know-How spezieller HF-Designtechniken zur Abschirmungvon Motoranwendungen von EMI. So wird eine Beeinträchtigung der Datenintegrität verhindert. Diese Techniken zur sog. HF-Abschirmung und physikalischen Isolierung geben wir als Produkt und Wissenstransfer an Sie weiter. Hierbei ist es von enormer Wichtigkeit, dass die Abschirmung über einen separaten Kanal im Schleifring erfolgt, der die elektrische Verbindung zwischen Rotor- und Statorabschirmung vervollständigt. So profitiert die abgeschirmte Energie über diesen separaten Kanal von einer optimalen Erdung.

Zusätzlich wird die Datenintegrität durch eine Reduzierung des elektrischen Bürstenrauschensverbessert. Hierbei handelt es sich um eine genaue Kennzahl für den Kontaktwiderstand jedes Kanals während der Rotation des Schleifrings. Genaue Angaben dazu finden Sie auf der jeweiligen Produktseite. Insgesamt profitieren Sie durch unsere Faserbürstentechnologievon sehr geringem elektrischen Rauschen. Dies zeigt sich auch in der gemessenen Qualität der Datensignalübertragung, die man in verlorenen Paketen pro Millionen angibt.

Zu guter Letzt müssen Industrie-Designer und Ingenieure auch die Umgebungsmerkmale des Einbauraums und der Maschine genau kennen. Diese haben große Auswirkung auf die Gleitkontakte. Eine genaue Kenntnis der Schutzklassen sowie Schock und Vibrationen, die sich auf die Abdichtungsanforderungen auswirken, sowie die Art der Gleitkontakttechnologie und die Position der Kontakte ist hier Grundvoraussetzung.

Auf diese Kriterien sollten Sie beim Kauf eines Schleifrings achten:

  • Übertragungstechnologie– wie werden Strom und / oder Signal vom stationären Bauteil auf eine rotierende Komponente übertragen?
  • Konnektivität– wie entsteht die elektrische Verbindung an stationären und rotierenden Bauteilen?
  • Betriebsgeschwindigkeit– Höhe der Drehzahl (U/min) des Geräts?
  • Gehäuse– Welche Materialien und Abdichtungen gewährleisten den einwandfreien und zuverlässigen Betrieb des Schleifrings im Einbauraum?

Diese Fragen sollten Sie sich stellen:

  • Wie viele elektrische Kanäle werden benötigt?
  • Wie hoch fallen Spannung und Stromstärke der Kanäle aus?
  • Welches Datenprotokoll kommt zum Einsatz?
  • Wird der Schleifring über Stecker oder Zuleitungsdrehte mit dem System bzw. Bauteil verbunden?
  • Muss eine Erdung stattfinden?
  • Wie wird der Schleifring befestigt?
  • Welche IP Schutzklasse und Abdichtungen (z.B. zum Schutz vor Verschmutzungen)sind in der jeweiligen Betriebsumgebung notwendig?
  • Welche atmosphärischen Bedingungen und Medien (Wasser, Schmutz, Matsch)müssen berücksichtigt werden?
  • Dreht sich der Schleifring schnell und ändert sich die Drehrichtung beim Betrieb?
  • Wie stark ist die Auslastung der einzelnen Kanäle?

Insgesamt müssen also eine Vielzahl an Aspekten und Faktoren beim Design eines Schleifrings berücksichtigt werden. Deshalb sollte man bei einem Hersteller darauf achten, dass dieser sein Interesse an Verbesserung, Innovation und neuen Technologien deutlich macht und diese in seine eigenen Prozesse integriert – so wie rotarX. Denn die Technik schreitet rasant voran und die notwendigen Übertragungsgeschwindigkeiten und Datenmengen wachsen exponentiell. Deshalb sollten Sie zusätzlich sicherstellen, dass der Schleifring Analog- und Digitalsignale weiterleiten und verarbeiten kann.

Zusätzlich sollte sich der Schleifring optimal in das Design Ihrer Anlage und des spezifischen Einbauraums einfügen. Ein Mix aus Standardteilen mit konfigurierbaren Optionen wie Übertragungstechnologie, Konnektivität, Packmaß und Gehäuse und individuellen Designs für eine Verschmelzung von Schleifring und Drehdurchführung in einem Gehäuse sind hier die beste Vorgehensweise. Ein Hersteller und Lieferant, der hier beide Arten in einer Art Baukasten anbietet, optimiert den Kaufprozess und Markteinführungszeiten – so wie rotarX.