Mit tudnak a menetes orsókban lévő érzékelők
Az intelligens menetek célja, hogy feleslegessé tegye az erő- és nyomatékmérési technológiát a menetes orsóval rendelkező rendszerekben és gépekben – a Bornemann bemutatja, hogyan működik ez.
Az ötlet éppoly kézenfekvő, mint amilyen okos: miért ne válhatnának a menetes orsók egyszerűen maguk is érzékelőkké? Egy ilyen megoldással az üzem- és gépgyártók a jövőben lemondhatnának a külső erő- és nyomatékmérési technológia nehézkes és költséges integrálásáról. Legalábbis a Bornemann Gewindetechnik GmbH fejlesztőcsapatának ez az elképzelése. A Hildesheim melletti családi vállalkozás jelenleg intelligens szenzortechnikával ellátott, egyedi menetes alkatrészeket fejleszt, tervez és gyárt. Ez azt jelenti, hogy a menetes orsókkal ellátott rendszerek vagy gépek gyártói és üzemeltetői már nem szorulnak rá a kutatás-fejlesztésből származó nyomáserőmérő cellákra.
Az érzékelő technológia közvetlenül a menetes orsóba van beépítve, és rögzíti az alkatrész és a környezete minden interakcióját. Ez lehetővé teszi a különböző mérési adatok összegyűjtését, összekapcsolását és tárolását az alkatrészen belül, miniatürizált érzékelőelektronikával. Az adatokat vezeték nélkül továbbítják egy alkalmazásba vagy a vállalat saját hálózataira. Az intelligens szálak így értékes következtetések levonását teszik lehetővé az alkatrészek terheléséről. A menet belsejébe szerelt érzékelők mérik a feszültséget vagy nyomást, a csavarodást, a forgást, a pozíciót (X, Y, Z) vagy a hőmérsékletet.
Különböző érzékelőtípusok használata a menetes orsóban
A gyártók gyakran írnak elő speciális kenőanyagokat a rendszereik vagy gépeik megfelelő működéséhez.
- A torziós érzékelők például egy terhelt menetes anya kitörési nyomatékát mérhetik. A begyűjtött torziós adatok felhasználhatók annak meghatározására is, hogy milyen kenőanyagot használtak. Ez lehetővé teszi az üzemeltető számára, hogy a helytelenül használt kenőanyagot a gyártó által előírt kenőanyagra cserélje, és így optimalizálja a folyamatokat. A torziós érzékelők a rendszerek működési hibáira vonatkozó következtetések levonására is felhasználhatók.
- Más érzékelők a feszültséget vagy a nyomást és ezáltal a terhelést mérik. Így a Bornemann Gewindetechnik intelligens alkatrészei mérlegelésre, különösen a túlterhelések felismerésére használhatók. A nagy teherbírású emelőrendszerek gyártói számára a beépített feszültség- és nyomásérzékelőkkel ellátott menetek a költségigényes terhelésmérő cellák intelligens alternatívájaként ajánlottak. A feszültség- és nyomásérzékelőkkel ellátott intelligens menetek emellett a több emelőtámasszal rendelkező emelőrendszerekben (pl. mozdonyok és vagonok emelőrendszereinél) lehetőséget kínálnak az adott modell azonosítására a specifikus terhelési profilon keresztül.
- A menetes orsókba beépített helyzetérzékelők lehetővé teszik a rendszer állapotára vagy kopására vonatkozó következtetések levonását is, például a legkisebb rezgések mérésével.
- A túlterhelésről vagy kopásról a hőmérséklet-érzékelők is szolgáltathatnak információt.
Vezeték nélküli adatátvitel lehetséges
A mérési adatokat közvetlenül az alkatrész rögzíti, egyesíti, menti és vezeték nélkül továbbítja. Ez Bluetooth-on keresztül történik a gyártó által biztosított testreszabott alkalmazásba, így a felhasználók okostelefonjukon vagy táblagépükön megtekinthetik az összes mért értéket. A jelek ipari átjáróval is fogadhatók és előfeldolgozhatók, majd ipari buszrendszereken keresztül továbbíthatók magasabb szintű mérőrendszerekhez vagy vezérlőkhöz. Ez biztosítja, hogy az intelligens szálak kompatibilisek legyenek a meglévő rendszerekkel.
A Bornemann Gewindetechnik ezeket az „érző” alkatrészeket az üzem- és gépgyártók vagy üzemeltetők számára fejleszti ki a gépészeti ágazatban, ahol menetes orsókat vagy csigás szállítószalagokat használnak. Az egyik célpiacot a nehéz terhekkel szembenéző emelőrendszerek gyártói és üzemeltetői jelentik, pl. vonatok, teherautók, színházi színpadok és hajók emelőrendszerei. Egy másik alkalmazási terület a hidraulikus acélszerkezetekhez használt nagyméretű tolózárak vagy válaszfalak.
A hosszú távon gyűjtött mérési adatok kiértékelhetők és felhasználhatók a folyamat optimalizálásához szükséges következtetések levonásához. Az információk többek között segítenek a megelőző karbantartás elindításában és a felesleges rendszerleállások elkerülésében.
Moritz von Soden, ügyvezető igazgató Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Az intelligens menetes orsók felhasználói fontos kiegészítő információkhoz jutnak az alkatrészeikről és folyamataikról. A hosszú távon gyűjtött mérési adatok kiértékelhetők és felhasználhatók a folyamatoptimalizáláshoz szükséges következtetések levonásához. Az információk többek között segítenek a megelőző karbantartás elindításában és a felesleges rendszerleállások elkerülésében. A hibaforrások és a működési hibák könnyebben azonosíthatók. Ezenkívül az adatok és a levezetett megállapítások felhasználhatók az alkatrészek tervezésének javítására és a gépek vagy rendszerek energiahatékonyságának növelésére.
A prototípustól a kis sorozaton át a végtermékig
Ha például egy gépgyártó megrendel egy intelligens menetet, az első lépés egy prototípus elkészítése, amely a gyártó kissé módosított mechanikai termékéből és egy szabványosított érzékelőrendszerből, valamint egy szoftverből áll.
A projekt további szakaszában a gépgyártó már kis szériákat és egy, a vállalatára szabott alkalmazást használ. Ez lehetővé teszi számára, hogy fontos visszajelzéseket kapjon az ügyfeleitől a fonallal felszerelt gépekről és rendszerekről. Ezt a visszajelzést a szoftver továbbfejlesztéséhez és az alkalmazásspecifikus funkciók megvalósításához használják fel. Intelligens algoritmusok is bevezethetők, amelyek a végfelhasználónak jelentős előnyöket kínálnak a hagyományos termékhez képest.
Az erő- és nyomatékmérési technológia korábbi megoldásainak gyengeségei
A Bornemann Gewindetechnik csapata szerint a piacon eddig elérhető erő- és nyomatékmérési megoldások egyértelmű gyengeségekkel rendelkeznek: nehézkes integráció, magas beszerzési költségek, bonyolult mérési láncok – az Ipar 4.0 és annak követelményei így aligha valósíthatók meg. Az intelligens menetes alkatrészeket a jövőre nézve tervezték, és ezeket a problémákat hivatottak megoldani. A Bornemann Gewindetechnik új menetei digitalizálják a különböző gépeket és rendszereket, és ezáltal intelligenssé teszik azokat. Integrált interfészként működnek a dolgok internetéhez, és professzionálisabbá teszik az üzemek és folyamatok teljes rendszerét.
Forrás:
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/