Qué pueden hacer los sensores en husillos roscados
Las roscas inteligentes pretenden hacer superflua la tecnología de medición de fuerza y par en sistemas y máquinas con husillos roscados – Bornemann muestra cómo funciona.
La idea es tan obvia como inteligente: ¿por qué no convertir los husillos roscados en sensores? Con esta solución, los fabricantes de máquinas e instalaciones podrían prescindir en el futuro de la engorrosa y costosa integración de tecnología externa de medición de fuerza y par. Al menos esa es la idea del equipo de desarrollo de Bornemann Gewindetechnik GmbH. Esta empresa familiar situada cerca de Hildesheim desarrolla, diseña y fabrica componentes roscados a medida con tecnología de sensores inteligentes. Esto significa que los fabricantes y operadores de sistemas o máquinas con husillos roscados ya no tendrán que depender de las células de carga de presión de Investigación y Desarrollo.
La tecnología de sensores está integrada directamente en el husillo roscado y registra cada interacción del componente con su entorno. Esto permite recopilar, vincular y almacenar diferentes datos de medición dentro del componente mediante una electrónica de sensores miniaturizada. Los datos se transmiten de forma inalámbrica a una app o a las redes propias de la empresa. De este modo, los hilos inteligentes permiten extraer valiosas conclusiones sobre la carga de los componentes. Los sensores instalados en el interior de la rosca miden la tensión o la presión, la torsión, la rotación, la posición (X, Y, Z) o la temperatura.
Utilizar diferentes tipos de sensores en el husillo roscado
Los fabricantes suelen prescribir lubricantes específicos para el correcto funcionamiento de sus sistemas o máquinas.
- Los sensores de torsión pueden medir el par de arranque de una tuerca roscada cargada, por ejemplo. Los datos de torsión recopilados también pueden utilizarse para determinar qué lubricante se ha utilizado. Esto permite a un operario sustituir un lubricante utilizado incorrectamente por el lubricante conforme del fabricante y optimizar así sus procesos. Los sensores de torsión también pueden utilizarse para extraer conclusiones sobre errores de funcionamiento en los sistemas.
- Otros sensores miden la tensión o la presión y, por tanto, las cargas. De este modo, los componentes inteligentes de Bornemann Gewindetechnik pueden utilizarse para el pesaje, especialmente para reconocer sobrecargas. Para los fabricantes de sistemas de elevación de cargas pesadas, se recomiendan las roscas con sensores de tensión y presión integrados como alternativa inteligente a las costosas células de carga. Además, las roscas inteligentes con sensores de tensión y presión pueden ofrecer la opción de identificar el modelo respectivo a través del perfil de carga específico en sistemas de elevación con varios gatos elevadores (por ejemplo, en sistemas de elevación para locomotoras y vagones).
- Los sensores de posición integrados en husillos roscados también permiten extraer conclusiones sobre el estado o el desgaste de un sistema, por ejemplo, midiendo las vibraciones más pequeñas.
- Los sensores de temperatura también pueden proporcionar información sobre la sobrecarga o el desgaste.
Posibilidad de transmisión inalámbrica de datos
Los datos de medición se registran directamente en el componente, se fusionan, se guardan y se transmiten de forma inalámbrica. Esto se hace a través de Bluetooth a una aplicación personalizada proporcionada por el fabricante para que los usuarios puedan ver todos los valores medidos en su smartphone o tableta. Las señales también pueden recibirse y preprocesarse mediante una pasarela industrial y, a continuación, transmitirse a sistemas de medición o controladores de nivel superior a través de sistemas de bus industrial. Esto garantiza la compatibilidad de las roscas inteligentes con los sistemas existentes.
Bornemann Gewindetechnik desarrolla estos componentes «feeling» para fabricantes u operadores del sector de la construcción de instalaciones y maquinaria, donde se utilizan husillos roscados o transportadores de tornillo. Un mercado objetivo son los fabricantes y operadores de sistemas de elevación que deben soportar cargas pesadas, por ejemplo, sistemas de elevación para trenes, camiones, escenarios de teatro y barcos. Otro campo de aplicación son las válvulas de compuerta de gran tamaño o los mamparos para estructuras hidráulicas de acero.
Los datos de medición recopilados a largo plazo pueden evaluarse y utilizarse para sacar conclusiones que permitan optimizar los procesos. Entre otras cosas, la información ayuda a iniciar el mantenimiento predictivo y evitar paradas innecesarias del sistema.
Moritz von Soden, Director General de Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Los usuarios de husillos roscados inteligentes se benefician de importante información adicional sobre sus componentes y procesos. Los datos de medición recopilados a largo plazo pueden evaluarse y utilizarse para extraer conclusiones que permitan optimizar los procesos. Entre otras cosas, la información ayuda a iniciar un mantenimiento predictivo y evitar paradas innecesarias del sistema. Las fuentes de error y los errores de funcionamiento pueden identificarse más fácilmente. Además, los datos y las afirmaciones derivadas pueden utilizarse para mejorar el diseño de componentes y aumentar la eficiencia energética de máquinas o sistemas.
Del prototipo a la pequeña serie, pasando por el producto final
Si, por ejemplo, un fabricante de máquinas encarga un hilo inteligente, el primer paso es fabricar un prototipo compuesto por el producto mecánico del fabricante, ligeramente modificado, y un sistema de sensores estandarizado, además del software.
En el curso posterior del proyecto, el fabricante de máquinas ya está utilizando pequeñas series de hilo, así como una aplicación personalizada para su empresa. Esto le permite obtener importantes comentarios de sus clientes sobre las máquinas y sistemas equipados con el hilo. Esta información se utiliza para seguir desarrollando el software e implementar funciones específicas para cada aplicación. También se pueden implementar algoritmos inteligentes para ofrecer al usuario final ventajas significativas en comparación con el producto convencional.
Puntos débiles de las soluciones anteriores para la tecnología de medición de fuerza y par
Según el equipo de Bornemann Gewindetechnik, las soluciones para la tecnología de medición de fuerza y par disponibles en el mercado hasta la fecha presentan claros puntos débiles: integración engorrosa, altos costes de adquisición, cadenas de medición complejas… La Industria 4.0 y sus requisitos difícilmente pueden implementarse de esta manera. Los componentes de rosca inteligentes están diseñados pensando en el futuro y pretenden resolver estos problemas. Los nuevos hilos de Bornemann Gewindetechnik digitalizan diferentes máquinas y sistemas, haciéndolos inteligentes. Actúan como una interfaz integrada para el Internet de las Cosas y profesionalizan el sistema global de plantas y procesos.
Fuente:
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/