ITUB20150646A1

ITUB20150646A1 - Rotating union and related transmission method

Info

Publication number: ITUB20150646A1
Application number: ITUB2015A000646A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Giardi; Valerio Galanti
Original assignee: Elet Ca S R L Con Socio Unico
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-21
Also published as: EP3096416B1; EP3096416A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo di applicazione Field of application

La presente invenzione fa riferimento ad un collettore rotante, nonch? un metodo di trasmissione di potenza e segnale mediante un tale collettore rotante. The present invention refers to a rotating union, as well as? a method of transmitting power and signal by such a slip ring.

L'invenzione riguarda in particolare, ma non esclusivamente, un collettore rotante comprendente una porzione fissa ed una porzione mobile per la trasmissione di potenza e segnale da un sensore, ad esempio a termocoppia, e la descrizione che segue ? fatta con riferimento a questo campo di applicazione con il solo scopo di semplificarne l'esposizione. The invention relates in particular, but not exclusively, to a rotating union comprising a fixed portion and a movable portion for the transmission of power and signal from a sensor, for example a thermocouple, and the following description? made with reference to this field of application with the sole purpose of simplifying its presentation.

Arte nota Known art

Come ? ben noto, i collettori rotanti, indicati anche come "slip ring? utilizzando una denominazione anglosassone comune nel settore, sono dispositivi utilizzati in molti sistemi elettromeccanici che richiedono una rotazione continua libera ai fini del trasferimento di potenza elettrica e/o dati da una porzione fissa a una porzione rotante, in modo continuativo sui 360?. How ? well known, slip rings, also referred to as "slip rings" using a common Anglo-Saxon name in the industry, are devices used in many electromechanical systems that require continuous free rotation for the purpose of transferring electrical power and / or data from a fixed portion to a rotating portion, continuously on 360 ?.

E? possibile considerare il funzionamento di un collettore rotante assimilabile a quello di una gru, che comprende una porzione di telaio fisso ed un braccio o testa rotante, appunto. AND? It is possible to consider the operation of a rotating collector similar to that of a crane, which includes a portion of a fixed frame and a rotating arm or head.

L'utilizzo di tali collettori rotanti avviene essenzialmente per poter eliminare i fili metallici di collegamento, suscettibili di danneggiarsi in quanto pendenti da giunti mobili. The use of these rotating manifolds essentially takes place in order to eliminate the metal connection wires, which are likely to be damaged as they hang from mobile joints.

In particolare, un collettore rotante comprende quindi almeno una struttura di collegamento ad anelli, completa di spazzole e relative portaspazzole per il contatto strisciante in corrispondenza tra una porzione fissa ed una porzione mobile del collettore rotante, tale struttura di collegamento essendo usualmente protetta da una copertura realizzata in alluminio, acciaio o altri materiali cos? da garantire la corretta protezione in base alle esigenze di applicazione richieste. In particular, a rotating collector therefore comprises at least one ring connection structure, complete with brushes and relative brush holders for sliding contact in correspondence between a fixed portion and a mobile portion of the rotating collector, this connection structure being usually protected by a cover made of aluminum, steel or other materials so? to guarantee the correct protection according to the required application needs.

Dal punto di vista strutturale, un collettore rotante comprende quindi essenzialmente la porzione fissa, chiamata anche statore, includente le spazzole e la porzione mobile, in particolare rotante, detta anche rotore, comprendente gli anelli, entrambi gli elementi, spazzole e anelli, essendo fabbricati con materiali conduttivi ed essendo in contatto, in particolare strisciante, in corrispondenza di almeno una superficie di interfaccia tra statore e rotore. From the structural point of view, a rotating union therefore essentially comprises the fixed portion, also called stator, including the brushes and the mobile portion, in particular rotating, also called rotor, comprising the rings, both elements, brushes and rings, being manufactured with conductive materials and being in contact, in particular sliding, in correspondence with at least one interface surface between stator and rotor.

Tutte le parti meccaniche sono normalmente protette con trattamenti di antiossidazione, trattamenti elettrochimici o verniciature particolari per garantirne una lunga durata nel tempo. In particolare, si possono utilizzare materiali conduttori quali alluminio e acciaio, ma anche acciaio inox o materie plastiche speciali, nonch? metalli quali ad esempio rame, rame argentato, rame dorato oppure ottone. All mechanical parts are normally protected with antioxidation treatments, electrochemical treatments or special paints to ensure a long life. In particular, you can use conductive materials such as aluminum and steel, but also stainless steel or special plastics, as well as? metals such as copper, silver-plated copper, gilded copper or brass.

Il collettore rotante ? quindi un elemento passivo, in particolare un componente elettro-meccanico formato da contatti striscianti realizzati da coppie anello- spazzola, ogni spazzola assicurando esclusivamente il contatto con una superficie esterna di un relativo anello, in corrispondenza di una superficie di interfaccia tra la porzione fissa e la porzione mobile o rotante del collettore. The rotating union? therefore a passive element, in particular an electro-mechanical component formed by sliding contacts made of ring-brush pairs, each brush ensuring only contact with an external surface of a relative ring, at an interface surface between the fixed portion and the movable or rotating portion of the manifold.

Tali contatti striscianti consentono una trasmissione di segnali analogici in tensione o corrente ed i collettori rotanti cos? ottenuti provano attualmente principale impiego nella robotica industriale e sono utilizzati per migliorar il rendimento di un sistema elettro-meccanico che li comprende, semplificandone il funzionamento ed eliminando il problema dell?usura e il danneggiamento di fili e/o cavi uscenti dal collettore rotante stesso. These sliding contacts allow a transmission of analog signals in voltage or current and the rotating collectors cos? obtained are currently mainly used in industrial robotics and are used to improve the performance of an electro-mechanical system that includes them, simplifying their operation and eliminating the problem of wear and damage to wires and / or cables coming out of the rotating manifold itself.

I collettori rotanti realizzati in accordo con le soluzioni note, ancorch? rispondenti allo scopo, presentano numerosi inconvenienti e limitazioni, i principali dei quali sono i seguenti: The rotating unions made in accordance with the known solutions, even if? satisfying the purpose, have numerous drawbacks and limitations, the main ones being the following:

si verifica una usura meccanica dei componenti, in particolare causata dal contatto spazzole-anelli, che diminuisce la vita utile del collettore rotante che li comprende; mechanical wear of the components occurs, in particular caused by the brush-ring contact, which decreases the useful life of the rotating union comprising them;

- tale contatto strisciante spazzole-anelli pu? inoltre provocare una variazione del valore di impedenza come generato dal contatto stesso; e - this sliding contact between brushes and rings can? furthermore causing a variation in the impedance value as generated by the contact itself; And

in caso di variazione della temperatura del supporto meccanico che costituisce il contenitore o case del collettore rotante, si verificano indesiderate variazioni dei segnali analogici da trasmettere dalla porzione fissa alla porzione mobile o rotante dello stesso. in the event of a variation in the temperature of the mechanical support which constitutes the container or case of the rotating manifold, undesirable variations occur in the analog signals to be transmitted from the fixed portion to the movable or rotating portion thereof.

Il problema tecnico della presente invenzione ? quello di escogitare un collettore rotante, avente caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire un corretto trasferimento di segnali senza eccessiva usura degli elementi che lo compongono, in tal modo superando le limitazioni e gli inconvenienti che tuttora affliggono i collettori rotanti realizzati secondo l?arte nota. The technical problem of the present invention? that of devising a rotating manifold, having structural and functional characteristics such as to allow a correct transfer of signals without excessive wear of the elements that compose it, thus overcoming the limitations and drawbacks that still afflict the rotating manifolds made according to the prior art .

Sommario del'invenzione Summary of the invention

L?idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione ? quella di separare la trasmissione dei segnali e della potenza, la trasmissione di segnale essendo realizzata secondo una modalit? di trasmissione senza contatto (wireless) utilizzando opportune conversioni analogico/ digitale (A/D) e riconversioni digitale /analogico (D/A). The idea of a solution underlying the present invention? that of separating the transmission of signals and power, the signal transmission being realized according to a modality? contactless (wireless) transmission using appropriate analog / digital (A / D) conversions and digital / analog (D / A) reconversions.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico ? risolto da un collettore rotante comprendente almeno una porzione mobile ed una porzione fissa, tra le quali ? individuata almeno una superficie di interfaccia, caratterizzato dal fatto di comprendere elementi di trasmissione senza contatto per una trasmissione di segnale associati a dette porzione mobile e porzione fissa, rispettivamente, nonch? almeno un elemento di trasmissione per contatto in corrispondenza della superficie di interfaccia utilizzato solamente per una trasmissione di potenza. Based on this solution idea the technical problem? solved by a rotating manifold comprising at least a movable portion and a fixed portion, between which? identified at least one interface surface, characterized in that it comprises contactless transmission elements for a signal transmission associated with said movable portion and fixed portion, respectively, as well as at least one contact transmission element at the interface surface used only for a power transmission.

Pi? in particolare, l?invenzione comprende le seguenti caratteristiche supplementari e facoltative, prese singolarmente o all 'occorrenza in combinazione. Pi? in particular, the invention comprises the following additional and optional features, taken individually or in combination as needed.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, la porzione mobile e la porzione fissa possono comprendere rispettive schede a circuito stampato, associate agli elementi di trasmissione senza contatto, comprendenti rispettive unit? di trasmissione /ricezione connesse a rispettivi convertitori di segnale e a rispettivi terminali di trasmissione di segnale. According to another aspect of the invention, the movable portion and the fixed portion may comprise respective printed circuit boards, associated with the contactless transmission elements, comprising respective units. transmission / reception connected to respective signal converters and to respective signal transmission terminals.

Secondo un altro aspetto deirinvenzione, gli elementi di trasmissione senza contatto possono comprendere rispettivi elementi di accoppiamento induttivo, capacitivo, di trasmissione laser o ottica, preferibilmente bobine ad induzione magnetica per una trasmissione di segnali per induzione magnetica. According to another aspect of the invention, the contactless transmission elements may comprise respective inductive, capacitive, laser or optical transmission elements, preferably magnetic induction coils for a magnetic induction signal transmission.

Ulteriormente, l?elemento di trasmissione per contatto pu? comprendere almeno un anello solidale con la porzione mobile, disposto in corrispondenza della superficie di interfaccia ed in contatto con almeno una spazzola solidale con la porzione fissa, cos? da realizzare un contatto strisciante in corrispondenza della superficie di interfaccia, tale elemento di trasmissione per contatto essendo collegato a rispettivi terminali di trasmissione di potenza delle porzioni mobile e fissa. Furthermore, the contact transmission element can? comprising at least one ring integral with the movable portion, arranged at the interface surface and in contact with at least one brush integral with the fixed portion, so? to make a sliding contact at the interface surface, said contact transmission element being connected to respective power transmission terminals of the mobile and fixed portions.

Pi? in particolare, i convertitori di segnale possono essere un convertitore analogico/ digitale ed un convertitore digitale /analogico rispettivamente . Pi? in particular, the signal converters can be an analog / digital converter and a digital / analog converter respectively.

Secondo un altro aspetto deirinvenzione, la porzione mobile pu? comprendere una scheda a circuito stampato, un elemento di trasmissione senza contatto e l?anello dell?elemento di trasmissione per contatto, inseriti in un opportuno contenitore la cui superficie esterna realizza la superficie di interfaccia; analogamente, la porzione fissa pu? comprendere una scheda a circuito stampato, un elemento di trasmissione senza contatto e la spazzola dell?elemento di trasmissione per contatto, inseriti in un ulteriore contenitore. According to another aspect of the invention, the movable portion can comprising a printed circuit board, a contactless transmission element and the contact transmission element ring, inserted in a suitable container whose external surface forms the interface surface; similarly, the fixed portion pu? comprising a printed circuit board, a contactless transmission element and the contact transmission element brush, inserted in a further container.

Pi? in particolare, i contenitori della porzione mobile e della porzione fissa, rispettivamente, possono essere realizzati in alluminio. Secondo un altro aspetto dell?invenzione, la porzione mobile e la porzione fissa possono essere tra loro coassiali e di prefissato asse, la porzione mobile essendo rotante attorno a tale asse. Pi? in particular, the containers of the mobile portion and of the fixed portion, respectively, can be made of aluminum. According to another aspect of the invention, the movable portion and the fixed portion can be coaxial to each other and have a predetermined axis, the movable portion being rotatable about said axis.

II problema tecnico ? altres? risolto da un metodo di trasmissione di potenza e di segnali comprendente le fasi di: The technical problem? also? solved by a power and signal transmission method comprising the steps of:

predisporre almeno un collettore rotante comprendente una porzione mobile ed una porzione fissa, nonch? una superficie di interfaccia tra la porzione mobile e la porzione fissa; providing at least one rotating manifold comprising a movable portion and a fixed portion, as well as? an interface surface between the movable portion and the fixed portion;

- separare una trasmissione di potenza da una trasmissione di segnale; - separating a power transmission from a signal transmission;

effettuare la trasmissione di potenza mediante un contatto strisciante realizzato tra la porzione mobile e la porzione fissa in corrispondenza della superficie di interfaccia; e carrying out the power transmission by means of a sliding contact made between the movable portion and the fixed portion at the interface surface; And

- effettuare la trasmissione di segnale mediante una trasmissione senza contatto tra la porzione mobile e la porzione fissa. - effecting the signal transmission by means of a contactless transmission between the movable portion and the fixed portion.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, la trasmissione senza contatto viene scelta tra induzione magnetica, accoppiamento capacitivo, trasmissione laser o ottica, preferibilmente induzione magnetica. According to another aspect of the invention, contactless transmission is chosen from magnetic induction, capacitive coupling, laser or optical transmission, preferably magnetic induction.

Ulteriormente, secondo un altro aspetto dell?invenzione, la trasmissione di segnale senza contatto pu? comprendere una conversione di un segnale analogico di ingresso ricevuto su un terminale di trasmissione di segnale in un segnale digitale ricevuto, il quale viene trasmesso senza contatto tra la porzione mobile e la porzione fissa ed una successiva riconversione del segnale digitale trasmesso in un segnale di uscita ad un ulteriore terminale di trasmissione di segnale. Further, according to another aspect of the invention, contactless signal transmission can be used. comprising a conversion of an analog input signal received on a signal transmission terminal into a received digital signal, which is transmitted contactlessly between the movable portion and the fixed portion and a subsequent reconversion of the transmitted digital signal into an output signal to a further signal transmission terminal.

Pi? in particolare, a trasmissione senza contatto del segnale digitale ricevuto pu? avvenire grazie all?interazione tra rispettivi elemento di trasmissione senza contatto della porzione mobile e della porzione fissa. Pi? in particular, contactless transmission of the received digital signal can? take place thanks to the interaction between respective contactless transmission element of the mobile portion and of the fixed portion.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, le operazioni di conversione, riconversione e trasmissione di segnale possono essere realizzate mediante unit? di trasmissione/ ricezione, convertitori di segnale ed elementi di trasmissione senza contatto compresi nella porzione mobile e nella porzione fissa del collettore rotante. According to another aspect of the invention, the signal conversion, reconversion and transmission operations can be carried out by means of units. transmit / receive, signal converters and non-contact transmitting elements included in the movable portion and in the fixed portion of the rotating union.

Infine, secondo un altro aspetto ancora dell?invenzione, la trasmissione di potenza pu? essere realizzata mediante un contatto strisciante ottenuto da almeno una coppia spazzola-anello di almeno un elemento di trasmissione per contatto compreso nel collettore rotante, l?anello essendo solidale alla porzione mobile e la spazzola essendo solidale alla porzione fissa. Finally, according to yet another aspect of the invention, the power transmission can? be made by means of a sliding contact obtained by at least one brush-ring pair of at least one transmission element by contact included in the rotating collector, the ring being integral with the movable portion and the brush being integral with the fixed portion.

Le caratteristiche ed i vantaggi del collettore rotante e del metodo di trasmissione secondo l'invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati. The characteristics and advantages of the rotating manifold and of the transmission method according to the invention will emerge from the description, given below, of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example with reference to the attached drawings.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

In tali disegni: In such drawings:

la Figura 1 mostra schematicamente un collettore rotante realizzato secondo la presente invenzione; e Figure 1 schematically shows a rotating manifold made according to the present invention; And

la Figura 2 mostra schematicamente le conversioni A/D e D/A utilizzate dal collettore rotante di Figura 1. Figure 2 schematically shows the A / D and D / A conversions used by the rotating union of Figure 1.

Descrizione dettagliata Detailed description

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla Figura 1, con 10 ? complessivamente indicato un collettore rotante realizzato secondo la presente invenzione. With reference to these figures, and in particular to Figure 1, with 10? generally indicated is a rotating manifold made according to the present invention.

E? opportuno notare che le figure rappresentano viste schematiche del dispositivo secondo l?invenzione e non sono disegnate in scala, ma sono invece disegnate in modo da enfatizzare le caratteristiche importanti dell?invenzione. Nelle figure, i diversi pezzi sono rappresentati in modo schematico, la loro forma potendo variare a seconda dell?applicazione desiderata. AND? It should be noted that the figures represent schematic views of the device according to the invention and are not drawn to scale, but are instead drawn in such a way as to emphasize the important characteristics of the invention. In the figures, the different pieces are represented schematically, their shape being able to vary according to the desired application.

Come visto in relazione alla tecnica nota, il collettore rotante 10 comprende almeno una porzione mobile 10A, denominata altres? rotore ed una porzione fissa 10B, denominata anche statore. E? altres? individuata almeno una superficie di interfaccia 10C tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B. As seen in relation to the known art, the rotating manifold 10 comprises at least one movable portion 10A, also called? rotor and a fixed portion 10B, also called stator. AND? also? identified at least one interface surface 10C between the movable portion 10A and the fixed portion 10B.

In una forma preferita di realizzazione, la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B sono tra loro coassiali e di asse HH, la porzione mobile 10A essendo in particolare rotante attorno a tale asse HH e sono assicurati tra loro in modo noto mediante un sistema a cuscinetti a sfera che consente il movimento, in particolare la rotazione, della porzione mobile 10A. In a preferred embodiment, the movable portion 10A and the fixed portion 10B are coaxial to each other and of axis HH, the movable portion 10A being in particular rotating around this axis HH and are secured to each other in a known way by means of a ball bearings which allow movement, in particular rotation, of the movable portion 10A.

Opportunamente, la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B sono dotate di rispettive schede a circuito stampato, 11A e 11B, associate a rispettivi elementi di trasmissione senza contatto, 12A e 12B. Conveniently, the movable portion 10A and the fixed portion 10B are equipped with respective printed circuit boards, 11A and 11B, associated with respective contactless transmission elements, 12A and 12B.

In una forma di realizzazione preferita, gli elementi di trasmissione senza contatto, 12A e 12B, comprendono rispettive bobine per la trasmissione di segnali per induzione magnetica. In alternativa, tali elementi di trasmissione senza contatto, 12A e 12B, possono comprendere opportune strutture capacitive, laser o ottiche. In a preferred embodiment, the contactless transmission elements 12A and 12B comprise respective coils for transmitting signals by magnetic induction. Alternatively, such contactless transmission elements 12A and 12B may comprise suitable capacitive, laser or optical structures.

Il collettore rotante 10 comprende inoltre ulteriori elementi di trasmissione per contatto, nell?esempio illustrato in figura in numero di due ed indicati con 13 e 14. Come nelle soluzioni note, gli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, comprendono rispettivi anelli 13A e 14A, disposti in corrispondenza della superficie di interfaccia 10C tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B ed in contatto con rispettive spazzole 13B e 14B, cos? da realizzare un contatto strisciante in corrispondenza di tale superficie di interfaccia 10C. Si sottolinea che gli anelli 13 A e 14A sono solidali con la porzione mobile 10A e quindi ruotano assieme ad essa mentre le spazzole 13B e 14B sono solidali con la porzione fissa 10B. The rotating union 10 also comprises further transmission elements by contact, in the example illustrated in the figure in number of two and indicated by 13 and 14. As in the known solutions, the transmission elements by contact, 13 and 14, comprise respective rings 13A and 14A, arranged at the interface surface 10C between the movable portion 10A and the fixed portion 10B and in contact with respective brushes 13B and 14B, so? to make a sliding contact at said interface surface 10C. It is emphasized that the rings 13A and 14A are integral with the movable portion 10A and therefore rotate together with it while the brushes 13B and 14B are integral with the fixed portion 10B.

In altre parole, la porzione mobile 10A comprende la scheda a circuito stampato 11A, l?elemento di trasmissione senza contatto 12A e gli anelli 13A e 14A degli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, inseriti in un opportuno contenitore 15A la cui superficie esterna realizza la superficie di interfaccia 10C tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B. Analogamente, la porzione fissa 10B comprende la scheda a circuito stampato 11B, l?elemento di trasmissione senza contatto 12B e le spazzole 13B e 14B degli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, sempre inseriti in un opportuno contenitore 16B. In other words, the movable portion 10A comprises the printed circuit board 11A, the contactless transmission element 12A and the rings 13A and 14A of the contact transmission elements 13 and 14, inserted in a suitable container 15A the surface of which external forms the interface surface 10C between the movable portion 10A and the fixed portion 10B. Similarly, the fixed portion 10B comprises the printed circuit board 11B, the contactless transmission element 12B and the brushes 13B and 14B of the contact transmission elements 13 and 14, again inserted in a suitable container 16B.

In una forma preferita, i contenitori 15A e 16B sono realizzati in alluminio, in particolare con grado di protezione IP65, mentre gli anelli 13A e 14A e le spazzole 13B e 14B sono realizzati in rame, rame argentato, rame dorato oppure ottone, preferibilmente rame dorato cos? che il contatto strisciante avvenga tra oro e oro. In a preferred form, the containers 15A and 16B are made of aluminum, in particular with IP65 protection degree, while the rings 13A and 14A and the brushes 13B and 14B are made of copper, silver-plated copper, gilded copper or brass, preferably copper golden cos? that the creeping contact occurs between gold and gold.

Pi? in particolare, le schede a circuito stampato, 11A e 11B comprendono rispettive unit? di trasmissione/ricezione, 17A e 17B, dotate di rispettivi terminali di ricezione, RXA e RXB, e di trasmissione, TXA e TXB, nonch? rispettivi convertitori di segnale, 18A e 18B, connessi a tali unit? di trasmissione /ricezione, 17A e 17B. Pi? in particular, the printed circuit boards 11A and 11B comprise respective units? transmission / reception, 17A and 17B, equipped with respective reception terminals, RXA and RXB, and transmission, TXA and TXB, as well as? respective signal converters, 18A and 18B, connected to these units? transmission / reception, 17A and 17B.

Opportunamente secondo la presente invenzione, il collettore rotante 10 trasmette separatamente potenza e segnali. In particolare, il collettore rotante 10 ? quindi dotato di rispettivi terminali di trasmissione di potenza, PowerA e PowerB, nonch? di rispettivi terminali di trasmissione di segnale SignalA e SignalB, connessi alla porzione mobile 10A ed alla porzione fissa 10B, rispettivamente. Conveniently according to the present invention, the rotating union 10 separately transmits power and signals. In particular, the rotating union 10? then equipped with respective power transmission terminals, PowerA and PowerB, as well as? of respective signal transmission terminals SignalA and SignalB, connected to the mobile portion 10A and to the fixed portion 10B, respectively.

In particolare, un primo terminale di trasmissione di potenza PowerA ? connesso alle spazzole 13A e 14A degli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, mentre un secondo terminale di trasmissione di potenza PowerB ? connesso agli anelli 13B e 14B degli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14; in tal modo, la trasmissione di potenza aH?interno del collettore rotante 10 avviene per contatto, grazie agli elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, ed in particolare al contatto strisciante tra le rispettive coppie spazzole-anelli. Specifically, a first PowerA power transmission terminal? connected to the brushes 13A and 14A of the contact transmission elements 13 and 14, while a second power transmission terminal PowerB? connected to the rings 13B and 14B of the contact transmission elements 13 and 14; in this way, the power transmission inside the rotating collector 10 occurs by contact, thanks to the contact transmission elements 13 and 14, and in particular by the sliding contact between the respective brush-ring pairs.

Analogamente, un primo terminale di trasmissione di segnale SignalA ? connesso alla scheda a circuito stampato 11A della porzione mobile 10A ed un secondo terminale di trasmissione di segnale SignalB ? connesso alla scheda a circuito stampato 11B della porzione fissa 10B. Similarly, a first signal transmission terminal SignalA? connected to the printed circuit board 11A of the mobile portion 10A and a second signal transmission terminal SignalB? connected to the printed circuit board 11B of the fixed portion 10B.

Pi? in particolare, come schematicamente illustrato in Figura 2 nel caso di trasmissione di un segnale dalla porzione mobile 10A alla porzione fissa 10B, in corrispondenza della scheda a circuito integrato 11A della porzione mobile 10A, il terminale di trasmissione di segnale SignalA ? connesso al convertitore di segnale 18A, in particolare un convertitore analogico /digitale (ADC, acronimo dall?inglese ?Analog to Digital Converter?), a sua volta connesso all?unit? di trasmissione/ ricezione 17A. Pi? in particular, as schematically illustrated in Figure 2 in the case of transmission of a signal from the mobile portion 10A to the fixed portion 10B, at the integrated circuit board 11A of the mobile portion 10A, the signal transmission terminal SignalA? connected to the signal converter 18A, in particular an analog / digital converter (ADC, acronym from the English? Analog to Digital Converter?), in turn connected to the unit? transmission / reception 17A.

Il convertitore ADC ? un circuito elettronico in grado di convertire un segnale analogico con andamento continuo (ad es. una tensione) in una serie di valori discreti, appunto. In particolare, il segnale analogico tempo-continuo ? campionato con una frequenza indicata come ?sampling rate?, ovvero frequenza di campionamento. The ADC converter? an electronic circuit capable of converting an analog signal with a continuous trend (for example a voltage) into a series of discrete values, in fact. Specifically, the time-continuous analog signal? sampled with a frequency referred to as? sampling rate ?, that is, sampling rate.

In tal modo, un segnale analogico di ingresso, ricevuto sul terminale di trasmissione di segnale SignalA, ad esempio da un sensore a cui il collettore rotante 10 ? connesso, viene convertito in un segnale digitale ricevuto, a sua volta trasmesso mediante Punita di trasmissione/ricezione 17A, in particolare per trasmissione senza contatto grazie all?interazione tra gli elementi di trasmissione senza contatto 12A e 12B, quali bobine, compresi nelle porzioni mobile e fissa, 10A e 10B. Thus, an analog input signal, received on the signal transmission terminal SignalA, for example from a sensor to which the slip ring 10? connected, is converted into a received digital signal, in turn transmitted by means of the transmission / reception device 17A, in particular for contactless transmission thanks to the interaction between the contactless transmission elements 12A and 12B, such as coils, included in the mobile portions and fixed, 10A and 10B.

Ulteriormente, il segnale digitale ricevuto come convertito dal convertitore di segnale 18A della porzione mobile 10A viene trasmesso alla porzione fissa 10B, in particolare alla sua scheda a circuito integrato 11B e pi? in particolare all?unit? di trasmissione/ ricezione 17B in essa compresa. Further, the digital signal received as converted by the signal converter 18A of the mobile portion 10A is transmitted to the fixed portion 10B, in particular to its integrated circuit board 11B and more. in particular to the unit? transmission / reception 17B included therein.

Tale segnale digitale trasmesso viene quindi convertito dal convertitore di segnale 18B, in particolare un convertitore digitale /analogico (DAC, acronimo dall?inglese ?Digital to Analog Converter?), connesso all?unit? di trasmissione /ricezione 17B e fornito come segnale analogico di uscita al terminale di trasmissione di segnale SignalB. This transmitted digital signal is then converted by the signal converter 18B, in particular a digital / analog converter (DAC, acronym from the English? Digital to Analog Converter?), Connected to the unit? 17B transmit / receive signal and supplied as an analog output signal to the SignalB signal transmit terminal.

Il convertitore DAC ? in particolare in grado di produrre sul suo terminale di uscita, un determinato livello di tensione o di corrente, in funzione di un valore numerico che viene presentato al suo ingresso, sulla base di una tabella di conversione detta LUT (acronimo dall?inglese: "Look-Up Table?), che pu? avere caratteristiche proporzionali nella relazione tra valori digitali e corrispondenti valori del segnale analogico da produrre, oppure pu? seguire un andamento del tutto arbitrario, a seconda del suo impiego. The DAC converter? in particular able to produce on its output terminal, a certain voltage or current level, as a function of a numerical value that is presented at its input, on the basis of a conversion table called LUT (acronym from the English: " Look-Up Table?), Which can have proportional characteristics in the relationship between digital values and corresponding values of the analog signal to be produced, or can follow a completely arbitrary trend, depending on its use.

In tal modo, la trasmissione di segnale all?interno del collettore rotante 10 avviene senza contatto, grazie agli elementi di trasmissione senza contatto 12A e 12B, ed in particolare alla loro interazione con le unit? di trasmissione /ricezione, 17A e 17B, della porzione mobile 10A e della porzione fissa 10B, ad esempio per induzione magnetica nel caso di elementi di trasmissione senza contatto 12A e 12B comprendenti rispettive bobine. In this way, the signal transmission inside the rotating manifold 10 takes place without contact, thanks to the contactless transmission elements 12A and 12B, and in particular their interaction with the units. for transmission / reception, 17A and 17B, of the mobile portion 10A and of the fixed portion 10B, for example by magnetic induction in the case of contactless transmission elements 12A and 12B comprising respective coils.

II collettore rotante 10 ? stato dotato quindi di una porzione elettronica comprendente le unit? di trasmissione /ricezione, 17A e 17B, ed i convertitori di segnale, 18A e 18B alloggiate nelle schede a circuito integrato 11A e 11B, che consentono, grazie anche agli elementi di trasmissione senza contatto 12A e 12B, una trasmissione di segnali digitali e senza contatto. E? cos? vantaggiosamente possibile eliminare per la trasmissione di segnale il rumore che le soluzioni note avevano a causa del contatto strisciante realizzato dalle coppie spazzole-anelli. Opportunamente, per il collettore rotante 10 secondo la presente invenzione, tale accoppiamento strisciante ? mantenuto solo per la trasmissione di potenza, dove gli effetti del rumore non hanno rilevanza. The rotating union 10? been therefore equipped with an electronic portion including the units? transmission / reception, 17A and 17B, and the signal converters, 18A and 18B housed in the integrated circuit boards 11A and 11B, which allow, thanks also to the contactless transmission elements 12A and 12B, a transmission of digital signals and without contact. AND? cos? advantageously, it is possible to eliminate for signal transmission the noise that the known solutions had due to the sliding contact made by the brush-ring pairs. Conveniently, for the rotating union 10 according to the present invention, this sliding coupling? kept only for power transmission, where the effects of noise are irrelevant.

La presente invenzione fa anche riferimento ad un metodo di trasmissione di potenza e di segnali mediante un collettore rotante del tipo sopra descritto. The present invention also refers to a method of transmitting power and signals by means of a rotating union of the type described above.

In particolare, il metodo di trasmissione comprende essenzialmente le fasi di: In particular, the transmission method essentially comprises the steps of:

predisporre almeno un collettore rotante 10 comprendente una porzione mobile 10A ed una porzione fissa 10B, nonch? una superf?cie di interfaccia 10C tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B; providing at least one rotating manifold 10 comprising a movable portion 10A and a fixed portion 10B, as well as? an interface surface 10C between the movable portion 10A and the fixed portion 10B;

- separare una trasmissione d? potenza da una trasmissione di segnale; - separate a transmission d? power from a signal transmission;

effettuare la trasmissione di potenza mediante un contatto strisciante realizzato tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B in corrispondenza della superficie di interfaccia 10C; e effecting the power transmission by means of a sliding contact made between the movable portion 10A and the fixed portion 10B at the interface surface 10C; And

- effettuare la trasmissione di segnale mediante una trasmissione senza contatto tra la porzione mobile 10A e la porzione fissa 10B. - effecting the signal transmission by means of a contactless transmission between the movable portion 10A and the fixed portion 10B.

In particolare, tale trasmissione senza contatto viene realizzata preferibilmente mediante induzione magnetica; in alternativa, ? possibile realizzare una trasmissione senza contatto mediante accoppiamento capacitivo, trasmissione laser o ottica. In particular, this contactless transmission is preferably carried out by magnetic induction; alternatively,? Contactless transmission can be achieved by capacitive coupling, laser or optical transmission.

Ulteriormente, la fase di trasmissione di segnale senza contatto comprende una conversione di un segnale analogico di ingresso, ad esempio ricevuto da un sensore connesso al collettore rotante 10, in un segnale digitale ricevuto, il quale viene trasmesso senza contatto ed una successiva riconversione di tale segnale digitale trasmesso in un segnale di uscita. Le operazioni di conversione, riconversione e trasmissione di segnale sono realizzate mediante opportune unit? di trasmissione/ricezione, 17A e 17B, convertitori di segnale, 18A e 18B, nonch? elementi di trasmissione senza contatto, 12A e 12B, ad esempio bobine, compresi nel collettore rotante 10. Furthermore, the contactless signal transmission step comprises a conversion of an analog input signal, for example received by a sensor connected to the slip ring 10, into a received digital signal, which is transmitted without contact and a subsequent reconversion of said signal. digital signal transmitted into an output signal. The conversion, reconversion and signal transmission operations are carried out by means of suitable units? of transmit / receive, 17A and 17B, signal converters, 18A and 18B, as well as? Contactless transmission elements, 12A and 12B, e.g. coils, included in the slip ring 10.

La trasmissione di potenza viene invece realizzata mediante un contatto strisciante ottenuto, ad esempio, da coppie spazzole-anelli di opportuni elementi di trasmissione per contatto, 13 e 14, compresi nel collettore rotante 10. The power transmission is instead achieved by means of a sliding contact obtained, for example, by pairs of brushes-rings of suitable transmission elements for contact, 13 and 14, included in the rotating collector 10.

In conclusione, il collettore rotante ed il metodo di trasmissione secondo la presente invenzione consentono di effettuare un'efficace trasmissione di potenza e di segnale, riducendo i problemi legati all?usura dei componenti striscianti, che sono ridotti in numero, nonch? del rumore, eliminato per la trasmissione di segnale che maggiormente ne risente. In conclusion, the rotating union and the transmission method according to the present invention allow an effective power and signal transmission to be carried out, reducing the problems associated with the wear of the sliding components, which are reduced in number, as well as reducing the problems associated with the wear of the sliding components. noise, eliminated for the signal transmission that is most affected.

In particolare, la soluzione proposta presenta numerosi vantaggi tra i quali il principale ? legato all?eliminazione dell?usura dei contatti per la trasmissione di segnale, usura che nelle soluzioni note comporta anche trasmissioni errate e quindi un malfunzionamento del collettore rotante. In particular, the proposed solution has numerous advantages, among which the main one? linked to the elimination of the wear of the contacts for signal transmission, wear which in known solutions also involves incorrect transmissions and therefore a malfunction of the rotating manifold.

L?eliminazione di tali contatti striscianti per la trasmissione di segnale consente altres? di eliminare una resistenza dinamica ad essi legata e quindi il relativo rumore elettrico generato proprio dallo strisciamento tra spazzole e anelli durante la rotazione della porzione mobile del collettore rotante, rumore che pu? causare errori di trasferimento di segnale anche in presenza di contatti non usurati. The elimination of these sliding contacts for signal transmission also allows? to eliminate a dynamic resistance linked to them and therefore the relative electrical noise generated by the sliding between brushes and rings during the rotation of the mobile portion of the rotating collector, noise that can? cause signal transfer errors even in the presence of non-worn contacts.

Inoltre, l?assenza di contatto tra porzioni metalliche per la trasmissione di segnale elimina la dipendenza della stessa dal cosiddetto effetto Seebeck, che si verifica ogniqualvolta ci sia il contatto tra metalli di natura diversa, che genera una differenza di potenziale proporzionale alla temperatura a cui si trovano tali metalli, differenze di temperatura rilevanti essendo coinvolte ad esempio nel caso di sensori a termocoppia, cosa che pu? falsare una lettura effettuata degli stessi in presenza di contatti tra metalli. Furthermore, the absence of contact between metal portions for signal transmission eliminates its dependence on the so-called Seebeck effect, which occurs whenever there is contact between metals of a different nature, which generates a potential difference proportional to the temperature at which there are such metals, significant temperature differences being involved, for example, in the case of thermocouple sensors, which can? falsify a reading carried out in the presence of metal contacts.

Il collettore rotante del tipo descritto trova infatti utile applicazione proprio nel caso di sensori di temperature, quali sensori a termoresistenza o RTD (acronimo dalTinglese ?Resistance Temperature Detector?), come i cosiddetti PT100 e PT1000 comprendenti resistenze in platino (che a 0? hanno valori di resistivit? pari a 100? e 1000?, appunto), sensori a termocoppia, ma anche nel caso di trasmissione di segnali analogici o digitali, ad esempio per bus di campo nella cosiddetta Controller Area Network, indicata anche come CAN-bus ed utilizzato in particolare in ambiente auto motive come standard di trasmissione seriale, espressamente progettato per funzionare anche in ambienti fortemente disturbati dalla presenza di onde elettromagnetiche . In fact, the rotating manifold of the described type finds useful application precisely in the case of temperature sensors, such as thermoresistance sensors or RTD (acronym from the English? Resistance Temperature Detector?), Such as the so-called PT100 and PT1000 comprising platinum resistors (which at 0? resistivity values equal to 100? and 1000?, in fact), thermocouple sensors, but also in the case of transmission of analog or digital signals, for example by field bus in the so-called Controller Area Network, also referred to as CAN-bus and used in particular in the automotive environment as a serial transmission standard, expressly designed to work even in environments strongly disturbed by the presence of electromagnetic waves.

Si sottolinea inoltre che il collettore rotante secondo la presente invenzione non risente delle variazioni di velocit? di rotazione della porzione mobile del collettore rotante dal momento che la trasmissione, in particolare di segnale, non dipende da contatti striscianti. It is also emphasized that the rotating manifold according to the present invention is not affected by variations in speed. rotation of the movable portion of the rotating collector since the transmission, in particular of signal, does not depend on sliding contacts.

Essenzialmente, ? possibile indicare che il collettore rotante ed il metodo di trasmissione proposti consentono di gestire sia meccanicamente sia elettronicamente il trasferimento di potenza e segnale, grazie ad almeno una trasmissione senza contatto, in particolare di segnale, e ad opportune elaborazioni dei segnali ottenute da componentistica integrata in schede a circuito integrato inserite del collettore rotante. Essentially,? It is possible to indicate that the proposed rotating union and transmission method allow to manage both mechanically and electronically the power and signal transfer, thanks to at least one contactless transmission, in particular of signal, and to suitable signal processing obtained by integrated components in integrated circuit boards of the slip ring.

Ovviamente al collettore rotante ed al metodo di trasmissione sopra descritti un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche e varianti, tutte comprese nell' ambito di protezione dell? invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni. Obviously, a person skilled in the art, in order to meet contingent and specific needs, will be able to use the rotating union and the transmission method described above. make numerous modifications and variations, all included in the scope of protection of? invention as defined by the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Rotating union (10) comprising at least a movable portion (10A) and a fixed portion (10B), between which? identified at least one interface surface (10C), characterized in that it comprises non-contact transmission elements (12A, 12B) for a signal transmission associated with said movable portion and fixed portion (10A, 10B), respectively, as well as at least one contact transmission element (13, 14) at said interface surface (10C) used only for a power transmission.

2. Rotating union (10) according to claim 1, characterized in that said movable portion and fixed portion (10A, 10B) comprise respective printed circuit boards (11A, 11B), associated with said contactless transmission elements (12A, 12B), including respective units? transmission / reception (17A, 17B) connected to respective signal converters (18A, 18B) and to respective signal transmission terminals (SignalA, SignalB).

Rotating union (10) according to claim 1 or 2, characterized in that said non-contact transmission elements (12A, 12B) comprise respective inductive, capacitive, laser or optical transmission elements, preferably magnetic induction coils for a transmission of signals by magnetic induction.

4. Rotating union (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that said at least one transmission element by contact (13, 14) comprises at least one ring (13A, 14A) integral with said movable portion (10A), arranged at said interface surface (10C) and in contact with at least one brush (13B, 14B) integral with said fixed portion (10B), so? to make a sliding contact at said interface surface (10C), said contact transmission element (13, 14) being connected to respective power transmission terminals (PowerA, PowerB) of said mobile portion and fixed portion (10A , 10B).

5. Rotating union (10) according to claim 4, characterized in that said signal converters (18A, 18B) are an analog / digital converter and a digital / analog converter respectively.

6. Rotating union (10) according to claim 5, characterized in that said movable portion (10A) comprises a printed circuit board (11A), a contactless transmission element (12A) and said ring (13A, 14A) of said contact transmission element (13, 14), inserted in a suitable container (15A) whose external surface forms said interface surface (10C), and said fixed portion (10B) comprises a printed circuit board (11B), a contactless transmission element (12B) and said brush (13B, 14B) of said contact transmission element (13, 14), inserted in a further container (16B).

7. Rotating collector (10) according to claim 6, characterized in that said containers (15A, 16B) of said movable portion (10A) and said fixed portion (10B), respectively, are made of aluminum.

8. Rotating manifold (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that said movable portion and fixed portion (10A, 10B) are coaxial to each other and have a predetermined axis (HH), said movable portion (10A) being rotatable around to said axis (HH).

9. Power and signal transmission method comprising the steps of: - providing at least one rotating manifold (10) comprising a movable portion (10A) and a fixed portion (10B), as well as? an interface surface (10C) between said movable portion and fixed portion (10A, 10B); separating a power transmission from a signal transmission; effecting said power transmission by means of a sliding contact made between said movable portion (10A) and said fixed portion (10B) at said interface surface (10C); And - effecting said signal transmission by means of a contactless transmission between said movable portion (10A) and said fixed portion (10B).

Transmission method according to claim 9, wherein said contactless transmission is selected from magnetic induction, capacitive coupling, laser or optical transmission, preferably magnetic induction.

The transmission method according to claim 9 or 10, wherein said contactless signal transmission comprises a conversion of an analog input signal received on a signal transmission terminal into a received digital signal, which is transmitted contactlessly between said movable portion and fixed portion (10A, 10B) and a subsequent reconversion of said digital signal transmitted into an output signal to a further signal transmission terminal.

Transmission method according to claim 11, wherein said contactless transmission of said received digital signal takes place thanks to the interaction between respective contactless transmission element (12A, 12B) of said mobile portion and fixed portion (10A, 10B) .

13. Transmission method according to claim 11 or 12, wherein said signal conversion, reconversion and transmission operations are performed by means of units. transmission / reception {17A, 17B), converters d? signal (18A, 18B) and non-contact transmission elements (12A, 12B) included in said movable portion and said fixed portion (10A, 10B) of said rotating manifold (10).

Transmission method according to one of claims 9 to 13, wherein said power transmission is achieved by means of a sliding contact obtained from at least one brush-ring pair (13A, 14A; 13B, 14B) of at least one element d? transmission by contact (13, 14), included in said rotating collector (10), said ring (13A, 14A) being integral with said movable portion (10A) and said brush (13B, 14B) being integral with said fixed portion (10B ).