Ce que peuvent faire les capteurs dans les broches filetées
Les filetages intelligents doivent rendre superflue la technique de mesure de force et de couple dans les installations et les machines avec des broches filetées – Bornemann montre comment cela est possible.
L’idée est aussi évidente qu’intelligente : pourquoi les broches filetées ne pourraient-elles pas devenir elles-mêmes des capteurs ? Avec une telle solution, les constructeurs d’installations et de machines pourraient à l’avenir se passer de l’intégration compliquée et coûteuse d’une technique externe de mesure de force et de couple. C’est du moins l’idée de l’équipe de développement de Bornemann Gewindetechnik GmbH. Dans cette entreprise familiale située près de Hildesheim, on développe, conçoit et fabrique depuis peu des composants filetés spécifiques aux clients avec des capteurs intelligents. Ainsi, les fabricants et les exploitants d’installations ou de machines équipées de broches filetées ne sont plus obligés de recourir à des capteurs de pression issus de la recherche et du développement.
Les capteurs sont directement intégrés dans la broche filetée et enregistrent toute interaction du composant avec son environnement. Il est ainsi possible de collecter, de relier et d’enregistrer différentes données de mesure grâce à une électronique de capteur miniaturisée déjà à l’intérieur du composant. Les données sont transmises sans fil à une application ou aux réseaux de l’entreprise. Les filets intelligents permettent ainsi de tirer de précieuses conclusions sur la sollicitation des composants. Les capteurs installés à l’intérieur du filetage mesurent la traction ou la pression, la torsion, la rotation, la position (X, Y, Z) ou la température.
Utiliser différents types de capteurs dans la tige filetée
Les fabricants prescrivent souvent des lubrifiants spécifiques pour le bon fonctionnement de leurs installations ou machines.
- Les capteurs de torsion peuvent par exemple mesurer le couple de rupture d’un écrou fileté sous charge. En outre, les données de torsion relevées permettent de déterminer quel lubrifiant a été utilisé. Un opérateur peut ainsi remplacer un lubrifiant utilisé par erreur par un lubrifiant conforme au fabricant et optimiser ainsi ses processus. L’utilisation de capteurs de torsion permet également de tirer des conclusions sur les erreurs de manipulation des installations.
- D’autres capteurs mesurent la traction ou la pression et donc les charges. De cette manière, les composants intelligents de Bornemann Gewindetechnik peuvent être utilisés pour le pesage, en particulier pour détecter les surcharges. Pour les fabricants d’installations de levage de charges lourdes, les filetages avec capteurs de traction et de pression intégrés sont recommandés comme alternative intelligente aux capteurs de charge coûteux. En outre, pour les installations de levage avec plusieurs vérins (par ex. pour les installations de levage pour locomotives et wagons), les filetages intelligents avec capteurs de traction et de pression offrent éventuellement l’option d’identifier le modèle respectif via le profil de charge spécifique.
- Des capteurs de position intégrés dans les broches filetées permettent en outre de tirer des conclusions sur l’état ou l’usure d’une installation, par exemple en mesurant les moindres vibrations.
- Des indications sur la surcharge ou l’usure sont également possibles grâce à des capteurs de température.
Possibilité de transmission des données sans fil
Les données de mesure sont saisies, fusionnées, enregistrées et transmises sans fil directement dans le composant. Cela se fait via Bluetooth sur une application spécifique au client mise à disposition par le fabricant, de sorte que les utilisateurs peuvent consulter toutes les valeurs de mesure sur leur smartphone ou leur tablette. De même, les signaux peuvent être reçus et prétraités à l’aide d’une passerelle industrielle pour être ensuite transmis à des systèmes de mesure ou de commande supérieurs via des systèmes de bus industriels. Cela garantit que les filets intelligents sont compatibles avec les systèmes existants.
Bornemann Gewindetechnik développe ces composants « sensibles » pour les fabricants ou les exploitants du secteur de la construction d’installations et de machines qui utilisent des vis filetées ou des vis d’alimentation. Un marché cible est notamment celui des fabricants et des exploitants d’installations de levage qui doivent maîtriser de lourdes charges, par exemple les installations de levage des trains, des camions, des scènes de théâtre et des bateaux. Un autre domaine d’application existe avec les grandes vannes d’arrêt ou les cloisons pour la construction hydraulique en acier.
Les données de mesure collectées à long terme peuvent être analysées et servir de conclusions pour l’optimisation des processus. Ces informations permettent notamment d’anticiper les opérations de maintenance et d’éviter les arrêts inutiles des installations.
Moritz von Soden, directeur de Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Les utilisateurs de broches filetées intelligentes bénéficient d’informations supplémentaires importantes sur leurs composants et leurs processus. Les données de mesure collectées à long terme peuvent être analysées et servir de conclusions pour l’optimisation des processus. Ces informations permettent notamment d’anticiper les opérations de maintenance et d’éviter les arrêts inutiles des installations. Les sources d’erreur et les erreurs de manipulation sont plus faciles à identifier. En outre, les données et les conclusions tirées peuvent être utilisées pour mieux concevoir les composants et augmenter l’efficacité énergétique des machines ou des installations.
Du prototype à la petite série jusqu’au produit final
Si, par exemple, un fabricant de machines commande un filetage intelligent, la première étape consiste à fabriquer un prototype composé du produit mécanique légèrement modifié du fabricant et d’un ensemble de capteurs et de logiciels standardisés.
Par la suite, le fabricant de machines utilise déjà des petites séries de filets ainsi qu’une application adaptée à son entreprise. Il peut ainsi obtenir de ses clients un retour d’information important sur les machines et installations équipées du filetage. Ce feedback sert à développer le logiciel de manière ciblée et à mettre en œuvre des fonctions spécifiques à l’application. En outre, des algorithmes intelligents peuvent être mis en œuvre afin d’offrir à l’utilisateur final un avantage significatif par rapport au produit traditionnel.
Faiblesses des solutions actuelles de mesure de force et de couple
Selon l’équipe de Bornemann Gewindetechnik, les solutions de mesure de force et de couple disponibles jusqu’à présent sur le marché révèlent des faiblesses évidentes : intégration compliquée, coûts d’acquisition élevés, chaînes de mesure coûteuses – l’industrie 4.0 et ses exigences ne peuvent guère être mises en œuvre de cette manière. Les composants de filetage intelligents sont conçus pour l’avenir et doivent résoudre ces problèmes. Les nouveaux filetages de Bornemann Gewindetechnik numérisent différentes machines et installations, les rendent intelligentes. Ils font office d’interface intégrée pour l’Internet des objets et professionnalisent le système global des installations ainsi que les processus.
Source :
Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein (13.10.2021), Was Sensoren in Gewindespindeln bewirken können,