Hvad sensorer i gevindspindler kan gøre
Intelligente gevind skal gøre kraft- og momentmålingsteknologi i systemer og maskiner med gevindspindler overflødig – Bornemann viser, hvordan det fungerer.
Ideen er lige så indlysende, som den er smart: Hvorfor skulle gevindspindler ikke bare blive til sensorer i sig selv? Med en sådan løsning kunne anlægs- og maskinproducenter i fremtiden slippe for den besværlige og dyre integration af ekstern kraft- og momentmålingsteknologi. Det er i hvert fald tanken hos udviklingsteamet hos Bornemann Gewindetechnik GmbH. Den familiedrevne virksomhed i nærheden af Hildesheim udvikler, designer og producerer nu skræddersyede gevindkomponenter med intelligent sensorteknologi. Det betyder, at producenter og operatører af systemer eller maskiner med gevindspindler ikke længere er afhængige af trykbelastningsceller fra Research & Development.
Sensorteknologien er integreret direkte i gevindspindlen og registrerer enhver interaktion mellem komponenten og dens omgivelser. Det gør det muligt at indsamle, forbinde og lagre forskellige måledata i komponenten ved hjælp af miniaturiseret sensorelektronik. Dataene overføres trådløst til en app eller virksomhedens egne netværk. De intelligente tråde gør det derfor muligt at drage værdifulde konklusioner om belastningen på komponenterne. Sensorerne, der er installeret inde i gevindet, måler spænding eller tryk, vridning, rotation, position (X, Y, Z) eller temperatur.
Brug forskellige sensortyper i gevindspindlen
Producenter foreskriver ofte specifikke smøremidler for at sikre, at deres systemer eller maskiner fungerer korrekt.
- Torsionssensorer kan f.eks. måle brudmomentet i en belastet gevindmøtrik. De indsamlede torsionsdata kan også bruges til at bestemme, hvilket smøremiddel der er blevet brugt. Det gør det muligt for en operatør at udskifte et forkert anvendt smøremiddel med producentens kompatible smøremiddel og dermed optimere sine processer. Torsionssensorer kan også bruges til at drage konklusioner om driftsfejl på systemer.
- Andre sensorer måler spændingen eller trykket og dermed belastningen. På den måde kan de smarte komponenter fra Bornemann Gewindetechnik bruges til vejning, især til at genkende overbelastninger. For producenter af tunge løftesystemer anbefales gevind med integrerede spændings- og tryksensorer som et intelligent alternativ til omkostningstunge vejeceller. Derudover kan intelligente gevind med træk- og tryksensorer give mulighed for at identificere den respektive model via den specifikke belastningsprofil i løftesystemer med flere løftedonkrafte (f.eks. i løftesystemer til lokomotiver og vogne).
- Positionssensorer integreret i gevindspindler gør det også muligt at drage konklusioner om et systems tilstand eller slitage, f.eks. ved at måle de mindste vibrationer.
- Information om overbelastning eller slitage kan også leveres af temperatursensorer.
Mulighed for trådløs dataoverførsel
Måledataene registreres, flettes, gemmes og overføres trådløst direkte i komponenten. Det sker via Bluetooth til en skræddersyet app fra producenten, så brugerne kan se alle målte værdier på deres smartphone eller tablet. Signalerne kan også modtages og forbehandles ved hjælp af en industriel gateway og derefter videresendes til målesystemer eller styringer på højere niveau via industrielle bussystemer. Det sikrer, at de smarte tråde er kompatible med eksisterende systemer.
Bornemann Gewindetechnik udvikler disse »feeling«-komponenter til producenter eller operatører inden for anlægs- og maskinteknik, hvor der anvendes gevindspindler eller snegletransportører. Et målmarked omfatter producenter og operatører af løftesystemer, der skal kunne klare tunge belastninger, f.eks. løftesystemer til tog, lastbiler, teaterscener og skibe. Et andet anvendelsesområde er store skydeventiler eller skotter til hydrauliske stålkonstruktioner.
Måledata, der er indsamlet over lang tid, kan evalueres og bruges til at drage konklusioner om procesoptimering. Oplysningerne hjælper blandt andet med at iværksætte forebyggende vedligeholdelse og undgå unødvendige nedetider i systemet.
Moritz von Soden, administrerende direktør Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Brugere af intelligente gevindspindler får vigtig ekstra information om deres komponenter og processer. Måledata, der er indsamlet over lang tid, kan evalueres og bruges til at drage konklusioner om procesoptimering. Oplysningerne hjælper blandt andet med at iværksætte forebyggende vedligeholdelse og undgå unødvendige nedetider i systemet. Fejlkilder og driftsfejl kan lettere identificeres. Desuden kan data og afledte udsagn bruges til at forbedre designet af komponenter og øge energieffektiviteten i maskiner eller systemer.
Fra prototypen til den lille serie til det endelige produkt
Hvis en maskinproducent f.eks. bestiller en smart tråd, er det første skridt at fremstille en prototype, der består af producentens let modificerede mekaniske produkt og et standardiseret sensorsystem plus software.
I det videre forløb af projektet bruger maskinproducenten allerede små trådserier og en app, der er skræddersyet til hans virksomhed. Det giver ham mulighed for at få vigtig feedback fra sine kunder om de maskiner og systemer, der er udstyret med tråden. Denne feedback bruges til at videreudvikle softwaren og implementere applikationsspecifikke funktioner. Intelligente algoritmer kan også implementeres for at give slutbrugeren betydelige fordele i forhold til det konventionelle produkt.
Svagheder ved tidligere løsninger til kraft- og momentmålingsteknologi
Ifølge Bornemann Gewindetechnik-teamet har de løsninger til kraft- og momentmåling, der hidtil har været tilgængelige på markedet, klare svagheder: besværlig integration, høje anskaffelsesomkostninger, komplekse målekæder – Industri 4.0 og dets krav kan næppe implementeres på denne måde. Smarte gevindkomponenter er designet med fremtiden for øje og er beregnet til at løse disse problemer. De nye gevindkomponenter fra Bornemann Gewindetechnik digitaliserer forskellige maskiner og systemer og gør dem intelligente. De fungerer som en integreret grænseflade til tingenes internet og professionaliserer det samlede system af anlæg og processer.
Kilde:
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/