ما يمكن أن تفعله المستشعرات في المغازل الملولبة
تهدف الخيوط الذكية إلى جعل تقنية قياس القوة وعزم الدوران في الأنظمة والماكينات ذات المغازل الملولبة غير ضرورية – يوضح بورنيمان كيفية عمل ذلك.
الفكرة واضحة بقدر ما هي ذكية: لماذا لا تتحول المغازل الملولبة ببساطة إلى حساسات بحد ذاتها؟ مع مثل هذا الحل، يمكن لمصنعي المصانع والماكينات في المستقبل الاستغناء عن التكامل المرهق والمكلف لتكنولوجيا قياس القوة الخارجية وعزم الدوران. على الأقل هذه هي فكرة فريق التطوير في شركة Bornemann Gewindetechnik GmbH. تقوم الشركة التي تديرها عائلة بالقرب من هيلدسهايم الآن بتطوير وتصميم وتصنيع مكونات الخيوط المخصصة بتقنية الاستشعار الذكي. وهذا يعني أن مصنعي ومشغلي الأنظمة أو الماكينات ذات المغازل الملولبة لن يضطروا بعد الآن إلى الاعتماد على خلايا تحميل الضغط من قسم الأبحاث والتطوير.
يتم دمج تقنية المستشعر مباشرةً في عمود الدوران الملولب وتسجيل كل تفاعل للمكوّن مع بيئته. وهذا يسمح بجمع بيانات القياس المختلفة وربطها وتخزينها داخل المكوّن باستخدام إلكترونيات استشعار مصغرة. يتم نقل البيانات لاسلكياً إلى تطبيق أو شبكات الشركة الخاصة. وبالتالي تسمح الخيوط الذكية باستخلاص استنتاجات قيّمة حول الحمل على المكونات. تقوم المستشعرات المثبتة داخل الخيط بقياس الشد أو الضغط أو الالتواء أو الدوران أو الموضع (X، Y، Z) أو درجة الحرارة.
استخدام أنواع مختلفة من المستشعرات في عمود الدوران الملولب
غالبًا ما يصف المصنعون مواد تشحيم محددة للتشغيل السليم لأنظمتهم أو ماكيناتهم.
- يمكن لمستشعرات الالتواء قياس عزم الدوران الانفصالي لصامولة ملولبة محملة، على سبيل المثال. يمكن أيضًا استخدام بيانات الالتواء التي تم جمعها لتحديد مادة التشحيم التي تم استخدامها. وهذا يسمح للمشغل باستبدال مادة التشحيم المستخدمة بشكل غير صحيح بمواد التشحيم المتوافقة مع الشركة المصنعة وبالتالي تحسين عملياته. يمكن أيضًا استخدام مستشعرات الالتواء لاستخلاص استنتاجات حول أخطاء التشغيل على الأنظمة.
- تقيس الحساسات الأخرى الشد أو الضغط وبالتالي الأحمال. وبهذه الطريقة، يمكن استخدام المكونات الذكية من Bornemann Gewindeteetechnik للوزن، خاصةً للتعرف على الأحمال الزائدة. بالنسبة لمصنعي أنظمة الرفع للخدمة الشاقة، يوصى باستخدام الخيوط المزودة بمستشعرات الشد والضغط المدمجة كبديل ذكي لخلايا التحميل باهظة التكلفة. وبالإضافة إلى ذلك، قد توفر الخيوط الذكية المزودة بمستشعرات الشد والضغط خيار تحديد الطراز المعني من خلال ملف تعريف الحمل المحدد في أنظمة الرفع المزودة بعدة رافعات رفع (على سبيل المثال في أنظمة الرفع للقاطرات والعربات).
- كما تسمح مستشعرات الموضع المدمجة في أعمدة الدوران الملولبة باستخلاص استنتاجات حول حالة النظام أو تآكله، على سبيل المثال من خلال قياس أصغر الاهتزازات.
- يمكن أيضًا توفير معلومات عن الحمل الزائد أو التآكل بواسطة مستشعرات درجة الحرارة.
إمكانية نقل البيانات لاسلكياً
يتم تسجيل بيانات القياس مباشرةً في المكوّن ودمجها وحفظها ونقلها لاسلكيًا. يتم ذلك عبر البلوتوث إلى تطبيق مخصص توفره الشركة المصنعة بحيث يمكن للمستخدمين عرض جميع القيم المقاسة على هواتفهم الذكية أو الأجهزة اللوحية. كما يمكن أيضًا استقبال الإشارات ومعالجتها مسبقًا باستخدام بوابة صناعية ثم إعادة توجيهها إلى أنظمة قياس أو وحدات تحكم ذات مستوى أعلى عبر أنظمة الناقل الصناعي. وهذا يضمن توافق الخيوط الذكية مع الأنظمة الحالية.
تقوم شركة Bornemann Gewindetechnik بتطوير هذه المكونات ”الشعور“ للمصنعين أو المشغلين في قطاع المصانع والهندسة الميكانيكية، حيث يتم استخدام المغازل الملولبة أو الناقلات اللولبية. يشمل أحد الأسواق المستهدفة مصنعي ومشغلي أنظمة الرفع التي يجب أن تتعامل مع الأحمال الثقيلة، مثل أنظمة الرفع للقطارات والشاحنات ومنصات المسرح والسفن. ومن مجالات الاستخدام الأخرى صمامات البوابات الكبيرة أو الحواجز للهياكل الفولاذية الهيدروليكية.
يمكن تقييم بيانات القياس التي تم جمعها على المدى الطويل واستخدامها لاستخلاص استنتاجات لتحسين العملية. ومن بين أمور أخرى، تساعد المعلومات على بدء الصيانة التنبؤية وتجنب أوقات تعطل النظام غير الضرورية.
موريتز فون سودن، المدير الإداري لشركة Bornemann Gewindeteetechnik GmbH & Co. KG.
يستفيد مستخدمو المغازل الملولبة الذكية من معلومات إضافية مهمة حول مكوناتهم وعملياتهم. يمكن تقييم بيانات القياس التي يتم جمعها على المدى الطويل واستخدامها لاستخلاص استنتاجات لتحسين العملية. من بين أمور أخرى، تساعد المعلومات على بدء الصيانة التنبؤية وتجنب أوقات تعطل النظام غير الضرورية. يمكن تحديد مصادر الخطأ وأخطاء التشغيل بسهولة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام البيانات والبيانات المشتقة لتحسين تصميم المكونات وزيادة كفاءة الطاقة في الآلات أو الأنظمة.
من النموذج الأولي إلى السلسلة الصغيرة إلى المنتج النهائي
على سبيل المثال، إذا طلبت إحدى الشركات المصنعة للماكينات خيطًا ذكيًا، فإن الخطوة الأولى هي إنتاج نموذج أولي يتكون من منتج ميكانيكي معدّل قليلاً من الشركة المصنعة ونظام استشعار موحد بالإضافة إلى برنامج.
وفي سياق آخر من المشروع، يستخدم مُصنّع الماكينات بالفعل سلسلة خيوط صغيرة بالإضافة إلى تطبيق مخصص لشركته. وهذا يمكّنه من الحصول على تعليقات مهمة من عملائه على الماكينات والأنظمة المجهزة بالخيط. يتم استخدام هذه الملاحظات لمواصلة تطوير البرنامج وتنفيذ وظائف خاصة بالتطبيق. يمكن أيضًا تنفيذ خوارزميات ذكية لتزويد المستخدم النهائي بمزايا كبيرة مقارنةً بالمنتج التقليدي.
نقاط ضعف الحلول السابقة لتقنية قياس القوة وعزم الدوران
ووفقًا لفريق Bornemann Gewindetechnik، فإن حلول تكنولوجيا قياس القوة وعزم الدوران المتوفرة في السوق حتى الآن تعاني من نقاط ضعف واضحة: التكامل المرهق، وتكاليف الاستحواذ العالية، وسلاسل القياس المعقدة – لا يمكن تنفيذ الصناعة 4.0 ومتطلباتها بهذه الطريقة. تم تصميم مكونات الخيوط الذكية مع وضع المستقبل في الاعتبار وتهدف إلى حل هذه المشاكل. تقوم الخيوط الجديدة من Bornemann Gewindetechnik برقمنة الآلات والأنظمة المختلفة، مما يجعلها ذكية. وهي تعمل كواجهة متكاملة لإنترنت الأشياء وتضفي الطابع الاحترافي على النظام العام للمصانع والعمليات.
المصدر:
Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein (13.10.2021), Was Sensoren in Gewindespindeln bewirken können, https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/was-sensoren-in-gewindespindeln-bewirken-koennen-a-1062221/