Elektrische Rotary Union

Ein elektrischer Rotationsanschluss, auch als rotierender elektrischer Steckverbinder oder Gleitring bekannt, ist ein elektromechanisches Gerät, das dazu ausgelegt ist, eine kontinuierliche Übertragung von Leistung, elektrischer Energie, Daten oder Steuersignalen zwischen stationären und rotierenden Komponenten in rotierenden Maschinen oder Geräten bereitzustellen. Diese Vorrichtungen sind für Anwendungen unerlässlich, in denen elektrische oder Datensignale von einem stationären System auf ein rotierendes Teil ohne Unterbrechung oder Verschleiß aufgrund der Rotationsbewegung übertragen werden müssen.

Die Kernstruktur eines elektrischen Rotary Union besteht typischerweise aus mehreren Schlüsselkomponenten: leitfähigen Ringen, elektrischen Bürsten, Isolierstoffen und Dichtelementen. Die leitfähigen Ringe sind in der Regel aus dauerhaften Materialien wie Kupfer oder Edelmetallen hergestellt und bieten eine zuverlässige Kontaktfläche für die elektrischen Bürsten. Diese Bürsten, oft aus Kohlenstoff oder Graphit hergestellt, halten Kontakt mit den leitfähigen Ringen während der Rotation und ermöglichen die Übertragung elektrischer Signale oder Strom. Die Isolierstoffe werden verwendet, um die Ringe und Bürsten elektrisch zu isolieren, Kurzschlüsse zu verhindern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Die Dichtungskomponenten sind entscheidend für den Schutz der Innenteile vor Verunreinigungen, Feuchtigkeit und Staub, die die Leistung und Langlebigkeit des Geräts beeinflussen können. Die Dichtelemente sind so konzipiert, dass sie den Umgebungsbedingungen standhalten, unter denen die elektrische Rotary Union arbeitet, so dass die Vorrichtung auch unter rauen Bedingungen weiterhin effektiv funktioniert.

Elektrische Rotary Unions sind weit verbreitet in verschiedenen Branchen, einschließlich Robotik, Windkraftanlagen, Kabeltrommeln, medizinischen Geräten, Industriemaschinen und Luft- und Raumfahrt. Diese Geräte sind besonders wichtig in Systemen, bei denen Teile kontinuierlich rotieren müssen, wie z.B. in rotierenden Schaufeln einer Windenergieanlage oder in automatisierten Systemen, bei denen Daten und Energie von festen Steuergeräten auf bewegliche Bauteile übertragen werden müssen.

Die kontinuierliche Übertragung durch elektrische Rotationsgemeinschaften eliminiert die Notwendigkeit herkömmlicher Verkabelung, die im Laufe der Zeit aufgrund wiederholter Bewegungen brechen oder verschleißen kann. Dies gewährleistet einen effizienteren, länger dauernden Betrieb in kritischen Anwendungen und reduziert Ausfallzeiten und Wartungskosten. Die Fähigkeit, Strom und Daten gleichzeitig zu übertragen, macht Electrical Rotary Unions vielseitig und ermöglicht fortgeschrittene Steuersysteme und die Integration von Sensoren, Kameras und anderen Geräten in rotierende Teile.

Kernfunktionen

Hohe Zuverlässigkeit

Die elektrische Rotary Union erreicht eine zuverlässige Leistungsübertragung durch den präzisen Kontakt zwischen der Edelmetallbürste und dem leitfähigen Ring. Mit 99,99% reinen Goldlegierungsbürsten (wie AuNi10) bleibt seine Oxidationsschutzleistung unter 400 ℃ stabil und der Kontaktwiderstand ist so niedrig wie 0,1 mΩ. Die Oberfläche des leitfähigen Ringes wird auf Nanonebene (Ra≤0,4μm) behandelt, und die dynamische Druckkompensation der konstanten Kraftfeder gewährleistet, dass die elektrische Rotationsunion während der kontinuierlichen Drehung einen stabilen Kontakt aufrechterhalt.

Sein Dichtsystem nimmt eine Kombination aus "Labyrinthstruktur + Fluorgummi-Dichtring" an, um dem Eindringen von Wasser und Staub auf IP67-Ebene zu widerstehen. Ein Anwendungsfall in der chemischen Industrie zeigt, dass in einer korrosiven Umgebung, die Cl-Ionen enthält, die elektrische Rotationsunion nach 18 Monaten kontinuierlichen Betriebs einen Isolationswiderstand von > 100MΩ aufrechterhalt.

Niedrige Reibung und lange Lebensdauer

Das Lagersystem der Electrical Rotary Union ist der Schlüssel zur Erreichung einer geringen Reibung. Hochpräzise Keramikkugellager (ISO P4-Klasse) mit Ionennitridierungsbahnen reduzieren den Reibungskoeffizienten auf 0,0015. Die Luftlager Typ elektrische Rotary Union dreht sich mit einem 0,1 mm Luftfilm Unterstützung, und die theoretische Lebensdauer kann 100.000 Stunden erreichen.

Mehrkanalintegration

Die hierarchische Konstruktion des elektrischen Rotary Union unterstützt die parallele Übertragung mehrerer Signaltypen. Beispielsweise integriert das 24-Kanal-Modell, das in einem bestimmten Automobilprüfdrehschlag verwendet wird:

6-Kanal 24V/10A Stromversorgung

8-Kanal-Thermoelement-Signal (± 0,1 ℃ Genauigkeit)

4-Kanal-CAN-Bus (500kbps)

2-Kanal HDMI 2.0 Video 4K@60Hz )

4-Kanal Druckluftkanal (0,7 MPa)

Dieser hohe Integrationsgrad macht die Electrical Rotary Union zu einem Kernkomponent in Industrierobotern, medizinischen Geräten und anderen Bereichen.

Interferenzschutz und Abschirmung

Das dreidimensionale Abschirmsystem der Electrical Rotary Union umfasst:

Leidringsringsubstrat aus weicher magnetischer Legierung (μ > 10000)

Verdrehte geschirmte Signalleitung (12-16 Twists pro Zoll)

Deckel aus Edelstahl 304 (2mm Dicke)

In einem Motorantriebstest erreichte das Signalräusch 2,3 Vpp, wenn die Abschirmung nicht verwendet wurde, und sank auf 0,15 Vpp, nachdem die Abschirmungsfunktion der elektrischen Rotary Union aktiviert wurde, was den Anforderungen der ISO 16750-4-Norm vollständig entspricht.

Kompakt und leicht

Die medizinisch spezifische elektrische Rotary Union (wie das Modell φ12mm Außendurchmesser) integriert 4 Netzteile + 2 USB 3.1 Signale und wiegt weniger als 20g. Die durch das MEMS-Verfahren hergestellte Kontaktpunktabstandsgenauigkeit des Pinsel-Arrays erreicht ±5μm, was sich für Mikrogeräte wie Endoskope eignet. Die modulare Konstruktion erhöht die Installationseffizienz der Elektrischen Rotatorunion um 60 %.

Hauptfunktionen

Leistungsübertragung

Stromversorgung für rotierende Geräte (wie Drehscheibe, Zentrifugen), die hohe Leistung (wie mehr als 100A) oder niedrige Spannung (wie 5V Logikversorgung) unterstützen.

Signalübertragung

Überträgt analoge Signale (z. B. Sensordaten), digitale Signale (z. B. Encoder-Impulse) oder hochfrequente Signale (z. B. Video, Hochfrequenz).

Multimedia-Integration

Einige Modelle integrieren Flüssigkeit/Gaskanäle (wie Hydrauliköl, Druckluft), um eine integrierte Übertragung "Elektro-Flüssigkeit-Gas" zu erreichen.

Echtzeit-Überwachung und Kontrolle

Echtzeit-Zustandsüberwachung (wie Temperatur, Vibration) und Fernsteuerung von Drehteilen werden über Signalkanäle erreicht.

Anwendungsbereiche

Industrielle Fertigung

Roboterarm: überträgt Leistungs- und Steuersignale, unterstützt mehrachsige koordinierte Bewegung.

Drehtisch und Indexierungsvorrichtung: für drehende Arbeitstische von CNC-Werkzeugmaschinen und Laserschneidemaschinen verwendet.

Wickelausrüstung: wie kontinuierliche Wickelsysteme von Papiermaschinen und Druckmaschinen.

Medizinische Geräte

CT-Scanner: Leistungs- und Datenübertragung zwischen rotierenden Racks und stationären Systemen.

Chirurgische Roboter: zum Beispiel hochpräzise Signalübertragung des Da Vinci Systems.

Medizinisches Endoskop: integrierte mikroelektrische Drehgelenke zur Unterstützung von Bild und Energieversorgung.

Energie und Umweltschutz

Windkraftanlage: Stromübertragung zwischen Turm und rotierenden Schaufeln.

Abwasserbehandlungsgeräte: wie Stromanschluss von Drehbelüftern.

Luft- und Raumfahrt

Raketenleitsystem: Signalinteraktion zwischen rotierendem Raketenkörper und Sensor.

UAV Gimbal: stabile Kamera Stromversorgung und Steuerung.

Spezialausrüstung

Radarantenne: Verbindung zwischen rotierendem Array und Signalverarbeitungseinheit.

Vergnügungseinrichtungen: Beleuchtung und Steuerung von Riesenrad und Karussell.

Wartung und Pflege

Tägliche Inspektion

Reinigungsprozess

Verwenden Sie eine antistatische Bürste mit industrieller Druckluft (0,4 MPa), um die leitfähige Ringfläche der elektrischen Rotary Union regelmäßig zu reinigen. Für medizinische elektrische Rotationsgebände müssen sie in einem Reinraum der ISO-Klasse 5 betrieben werden, um Partikelkontamination zu vermeiden. Tatsächliche Messungen zeigen, dass die Reinigung alle 100 Betriebsstunden die Kontaktwiderstandsschwankung innerhalb von ±0,05mΩ halten kann.

Schmierspezifikationen

Mit hochtemperaturigem Fett auf Lithiumbasis (Klüber BE41-152) füllen Sie die Lager der elektrischen Rotationsunion quantitativ. Im Falle eines Stahlwerks-Drehtisches wurde alle 500 Stunden ein 2g-Fettauffüllplan strikt umgesetzt, wodurch die Lebensdauer des elektrischen Rotary Union auf 8 Jahre verlängert wurde.

Verschleißüberwachung

Use a laser displacement sensor (accuracy ±0.02mm) to monitor the brush wear of the Electrical Rotary Union. When the remaining length of the gold alloy brush is <2mm, it needs to be replaced, and the threshold value of the silver graphite brush is 3mm.

Regular maintenance

Sealing performance test

Perform IP67 waterproof test on the Electrical Rotary Union every year. In a case of an offshore drilling platform, after the seal ring was found to be leaking due to aging, the fluororubber seal ring (Shore hardness 70A) was replaced to restore the protection performance of the Electrical Rotary Union.

Insulation resistance test

Use a 500V megohmmeter to test the insulation resistance of each channel of the Electrical Rotary Union (≥500MΩ in a humid environment).

Dynamic balance calibration

High-speed Electrical Rotary Union (＞5000RPM) requires dynamic balance test every quarter.

Troubleshooting

Poor contact diagnosis

When the voltage drop of the Electrical Rotary Union is ＞0.2V or the temperature rise is ＞5℃, check the brush pressure (standard value 2.5-4N). If there is an oxide layer (thickness ＞0.5μm), use 0000# metallographic sandpaper to polish the conductive ring.

EMI interference solution

If the signal noise exceeds the limit, check the continuity of the shielding layer of the Electrical Rotary Union (resistance < 0.1Ω).

Troubleshooting of abnormal temperature rise

When the temperature is > 80℃, measure the current of each channel of the Electrical Rotary Union (should not exceed 80% of the rated value). If the load is normal but the temperature rise is abnormal, it may be due to bearing failure (clearance > 0.05mm) or grease carbonization. Replace the bearing assembly and clean the oil circuit.