Liukurenkaat – näin ne toimivat ja näin valitset oikean

Mikä on liukurengas?

Liukurengas koostuu roottorista ja staattorista. Roottorissa on messinki- tai kuparirenkaat, jotka on usein pinnoitettu kullalla tai hopealla. Staattorissa on harjat, jotka painautuvat renkaita vasten. Jokainen rengas ja harja muodostavat yhden piirin, joten 12 renkaan liukurengas voi siirtää 12 erillistä johdinta.

Niin kauan kuin liike on vain muutaman kierroksen edestakaista liikettä, kaapeliketju tai kaapelikela riittää usein. Kun jonkin täytyy pyöriä jatkuvasti, kuten kääntöpöydän, kameran tai tuuliturbiinin navan, tarvitset liukurenkaan. Siitä käytetään myös nimityksiä pyörivä sähköliitos ja sähköinen kiertoliitin.

Harjat ovat signaaleille usein jalometallia ja suurille virroille hopeagrafiittia. Kuituharjat, eli ohuista metallilangoista tehdyt kimput, antavat useita kosketuspisteitä rengasta kohden, vähemmän kulumista ja pienemmän kohinan.

Millaisia liukurenkaita on olemassa?

Mihin kiinnittää huomiota liukurengasta valitessa?

• Piirien määrä – laske teho, signaalit ja data erikseen ja lisää muutama varapiiri.
• Virta ja jännite piiriä kohden – suurille virroille voidaan kytkeä useita renkaita rinnan.
• Signaalityyppi – heikot analogiset signaalit, esimerkiksi punnitusantureilta, vaativat kulta–kulta-kosketuksen ja suojauksen. Ethernet ja kenttäväylä vaativat niitä varten suunnitellut piirit.
• Pyörimisnopeus – ilmoitetaan kierroksina minuutissa. Miniliukurengas voi kestää muutamia satoja kierroksia minuutissa, kun taas tuuliturbiinin liukurengas on rakennettu pienelle nopeudelle ja pitkälle käyttöiälle.
• Käyttöikä – ilmoitetaan kierrosten määränä, ja se riippuu nopeudesta, virrasta ja kosketinmateriaalista.
• Sähköinen kohina – kosketusresistanssin vaihtelu renkaan pyöriessä, ilmoitetaan milliohmeina. Tärkeä anturisignaaleille.
• Käyttöympäristö – IP-luokka, lämpötila, tärinä, suola ja kondensoituminen. IP40 riittää sisätiloissa, ulkona ja tuuliturbiineissa vaaditaan usein IP65.

Missä liukurenkaita käytetään?

• Tuulivoima – konehuoneen ja navan välinen liukurengas siirtää tehon lapakulman säätömoottoreille sekä signaalit ja CAN-väylän lapojen ohjausjärjestelmälle.
• Pakkaus- ja elintarviketeollisuus – pyörivät täyttö- ja etiketöintikoneet, usein paineilman pyörivällä läpiviennillä varustettuina.
• Robotit ja automaatio – robottien nivelet, kääntöpöydät ja automaattiset kulkuneuvot, joissa on pyörivä yläosa.
• Liikkuvat työkoneet – nosturit ja kaivinkoneet, joiden ylärunko voi pyöriä rajattomasti.
• Kamerat ja valvonta – PTZ-kamerat, jotka kääntyvät 360° pysähtymättä ja lähettävät samalla videokuvaa.
• Puolustus ja tutkat – tutka-antennit, anturitornit ja antennien suuntauslaitteet, joissa on koaksiaalisia RF-pyöriväliittimiä ja valokuitua.
• Lääkintätekniikka – TT-laitteet, joissa röntgenputki ja ilmaisimet pyörivät jatkuvasti potilaan ympäri.

Viisi yleistä virhettä

1. Ethernet tavallisten signaalirenkaiden kautta. Se voi toimia testipöydällä, mutta pudottaa paketteja käytössä. Valitse liukurengas, joka on määritelty kyseiselle protokollalle ja tiedonsiirtonopeudelle.
2. Staattorin jäykkä kiinnitys. Jos sekä roottori että staattori on kiinnitetty jäykästi, pieninkin linjausvirhe kuormittaa laakereita. Kiinnitä staattori kiertoesteellä, joka sallii hieman liikettä.
3. Väärä kosketinmateriaali. Heikot signaalit vaativat kultaa. Suuret virrat vaativat materiaalin, joka kestää lämmön, kuten hopeagrafiitin.
4. Tehon ja signaalien sekoittaminen. Moottoripiirien häiriöt voivat kytkeytyä anturisignaaleihin. Erota ne toisistaan ja suojaa ne.
5. Käyttöympäristön unohtaminen. IP40-luokan liukurengas ei kestä ulkona. Ota huomioon kondensoituminen, pöly, suola ja lämpötila.

Liukurenkaat SCN:ltä

Valikoimaamme kuuluu Jinpatin liukurenkaita: mini- ja levymallisia liukurenkaita, liukurenkaita servojärjestelmiin ja tuuliturbiineihin, versioita USB:lle, HDMI:lle ja SDI:lle sekä koaksiaalisia RF-pyöriväliittimiä ja pneumaattisia pyöriviä läpivientejä. Liukurenkaita joudutaan usein sovittamaan, joten aloita vaatimuslistalla: piirit, virta, signaalit, pyörimisnopeus, käyttöympäristö ja mitat.

Esimerkkejä valikoimastamme

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on liukurenkaalla ja kommutaattorilla?

Liukurenkaassa on yhtenäiset renkaat, ja se siirtää virran muuttumattomana. Kommutaattorissa on segmentit, jotka kääntävät virran suunnan roottorin pyöriessä, kuten harjallisessa tasavirtamoottorissa.

Voiko Ethernetiä siirtää liukurenkaan kautta?

Kyllä, Ethernetiä varten suunnitellulla liukurenkaalla. Tarkista, mille tiedonsiirtonopeudelle se on määritelty, esimerkiksi 100 Mbit/s tai 1 Gbit/s.

Kuinka kauan liukurengas kestää?

Käyttöikä ilmoitetaan kierrosten määränä, ja se riippuu pyörimisnopeudesta, virrasta, kosketinmateriaalista ja käyttöympäristöstä. Kuituharjat ja jalometallit pidentävät käyttöikää.

Mikä on liukurengasmoottori?

Epätahtimoottori, jonka roottorikäämitys on kytketty liukurenkaiden kautta ulkoisiin vastuksiin. Näin saadaan suuri käynnistysmomentti ja pieni käynnistysvirta, ja sitä käytetään esimerkiksi nostureissa ja murskaimissa.

Onko olemassa kosketuksettomia liukurenkaita?

Kyllä. Ne siirtävät tehoa ja dataa induktiivisesti, kapasitiivisesti tai optisesti ilman kuluvia harjoja. Niitä käytetään muun muassa TT-laitteissa.