Collettori ad anelli per il settore del packaging

Nelle applicazioni di packaging, dalla produzione del cartone al riempimento sfuso di sacchi di cemento, i collettori ad anelli – dispositivi elettromeccanici che permettono la trasmissione della potenza e dei segnali elettrici da un dispositivo statico a un dispositivo rotante – sono presenti quasi ovunque grazie alla loro versatilità.

Tipicamente, il collettore ad anelli comprende un contatto statico o spazzola di grafite o metallo che striscia contro il diametro esterno di un anello metallico rotante. Mentre l’anello ruota, la corrente elettrica o il segnale sono condotti attraverso la spazzola sull’anello metallico stabilendo il collegamento. Gruppi anello/spazzola addizionali possono essere disposti lungo l’asse di rotazione se sono richiesti più circuiti elettrici. Non solo i collettori ad anelli migliorano le prestazioni meccaniche e semplificano il funzionamento del sistema, ma possono anche potenzialmente eliminare i problemi associati ai fili soggetti a danneggiamenti che pendono dai giunti mobili.

I loro benefici sono ora sfruttati dagli operatori di macchine in un ampio spettro di applicazioni. Nelle avvolgitrici e riavvolgitrici utilizzate nella laminazione del cartone, essi trasmettono la potenza e i segnali degli encoder. Sono presenti anche nei sistemi di taglio e nelle avvolgitrici utilizzati nella produzione di film. Anche il processo di termoretrazione nei pacchetti di caramelle può essere gestito da un collettore ad anelli, che è presente anche nel trattamento dei prodotti a base di tabacco. Questa versatilità è naturalmente un vantaggio ma rende assolutamente critiche le corrette specifiche e manutenzione. La decisione sul tipo di collettore ad anelli utilizzato viene inevitabilmente governata da una serie di fattori. Essi includono la velocità di funzionamento; la corrente e tensione del sistema; lo spazio dimensionale disponibile; l’IP, i dati e il sistema bus utilizzati; e la presenza di mezzi come acqua, olio o aria compressa.

I collettori ad anelli sono tipicamente prodotti in rame od ottone e rivestiti in oro, argento o rodio in base ai requisiti dell’applicazione. Sono disponibili varie versioni modificate del collettore ad anelli in base ai requisiti della specifica applicazione. I collettori ad anelli bagnati in mercurio presentano una bassa resistenza e un collegamento stabile, ma invece di un contatto a spazzola strisciante essi utilizzano un pozzetto di metallo liquido legato molecularmente ai contatti. Durante la rotazione, il metallo liquido mantiene il contatto elettrico fra i contatti statico e rotante. Tuttavia, l’uso del mercurio pone problemi di sicurezza e non è possibile in settori come quelli alimentare e farmaceutico o dove comunque l’inquinamento può rappresentare una minaccia seria. In questi settori, si devono sempre specificare contatti in metallo prezioso.

Nello stesso tempo, i collettori ad anelli rame-rame sono più adatti alle applicazioni con velocità di rotazione più elevata, fino a 3.000 giri/min, per esempio nelle apparecchiature con cavi flessibili. Sono disponibili anche sistemi modulari, che sono ideali per la trasmissione di informazioni via Ethernet o quando si lavora con segnali analogici sensibili. Le tipiche velocità di rotazione arrivano a 20 giri/min. Nelle applicazioni dove lo spazio è limitato o la velocità di rotazione è molto bassa (non più di 5 giri/min), si può specificare un sistema a piastra anulare strisciante o pancake.

In un collettore ad anelli pancake, i conduttori sono disposti su un disco piatto in anelli concentrici centrati intorno all’albero rotante. Questa configurazione ha un peso e un volume maggiori per gli stessi circuiti, una maggiore capacità e coppia trasversale, una maggiore usura delle spezzole e raccoglie più facilmente i detriti di usura sul suo asse verticale. Tuttavia, offre una lunghezza assiale ridotta per il numero di circuiti e, con una vita di servizio fino a 4 milioni di cicli – che possono renderlo esente da manutenzione in base all’applicazione – rappresenta un’opzione interessante in molte applicazioni, nonostante si debba notare che la corrente massima è solitamente di 16 A.

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