Cosa possono fare i sensori nei mandrini filettati
Le filettature intelligenti dovrebbero rendere superflua la tecnologia di misurazione della forza e della coppia nei sistemi e nelle macchine con mandrini filettati – Bornemann mostra come funziona.
L’idea è tanto ovvia quanto intelligente: perché i mandrini filettati non dovrebbero diventare essi stessi dei sensori? Con una soluzione di questo tipo, i costruttori di impianti e macchine potrebbero in futuro fare a meno dell’ingombrante e costosa integrazione di tecnologie esterne per la misurazione della forza e della coppia. Questa è l’idea del team di sviluppo di Bornemann Gewindetechnik GmbH. L’azienda a conduzione familiare nei pressi di Hildesheim sviluppa, progetta e produce componenti filettati personalizzati con tecnologia a sensori intelligenti. Ciò significa che i produttori e gli operatori di impianti o macchine con mandrini filettati non dovranno più affidarsi alle celle di carico a pressione della Ricerca e Sviluppo.
La tecnologia dei sensori è integrata direttamente nel mandrino filettato e registra ogni interazione del componente con il suo ambiente. In questo modo è possibile raccogliere, collegare e memorizzare diversi dati di misura all’interno del componente utilizzando un’elettronica di sensori miniaturizzata. I dati vengono trasmessi in modalità wireless a un’app o alle reti aziendali. I fili intelligenti consentono quindi di trarre conclusioni preziose sul carico dei componenti. I sensori installati all’interno della filettatura misurano la tensione o la pressione, la torsione, la rotazione, la posizione (X, Y, Z) o la temperatura.
Utilizzo di diversi tipi di sensori nel mandrino filettato
I produttori spesso prescrivono lubrificanti specifici per il corretto funzionamento dei loro sistemi o macchine.
- I sensori di torsione possono misurare la coppia di distacco di un dado filettato carico, ad esempio. I dati di torsione raccolti possono essere utilizzati anche per determinare quale lubrificante è stato utilizzato. Ciò consente all’operatore di sostituire un lubrificante utilizzato in modo errato con un lubrificante conforme al produttore, ottimizzando così i processi. I sensori di torsione possono anche essere utilizzati per trarre conclusioni sugli errori di funzionamento dei sistemi.
- Altri sensori misurano la tensione o la pressione e quindi i carichi. In questo modo, i componenti intelligenti di Bornemann Gewindetechnik possono essere utilizzati per la pesatura, soprattutto per riconoscere i sovraccarichi. Per i produttori di sistemi di sollevamento per carichi pesanti, le filettature con sensori di tensione e pressione integrati sono consigliate come alternativa intelligente alle costose celle di carico. Inoltre, le filettature intelligenti con sensori di tensione e pressione possono offrire la possibilità di identificare il rispettivo modello attraverso il profilo di carico specifico nei sistemi di sollevamento con diversi martinetti di sollevamento (ad esempio, nei sistemi di sollevamento per locomotive e vagoni).
- I sensori di posizione integrati nei mandrini filettati consentono anche di trarre conclusioni sulle condizioni o sull’usura di un sistema, ad esempio misurando le vibrazioni più piccole.
- Le informazioni sul sovraccarico o sull’usura possono essere fornite anche dai sensori di temperatura.
Possibilità di trasmissione dati wireless
I dati di misura vengono registrati, uniti, salvati e trasmessi in modalità wireless direttamente nel componente. Ciò avviene tramite Bluetooth a un’applicazione personalizzata fornita dal produttore, in modo che gli utenti possano visualizzare tutti i valori misurati sul proprio smartphone o tablet. I segnali possono anche essere ricevuti e pre-elaborati tramite un gateway industriale e quindi inoltrati a sistemi di misura o controllori di livello superiore tramite sistemi bus industriali. In questo modo si garantisce la compatibilità dei fili intelligenti con i sistemi esistenti.
Bornemann Gewindetechnik sviluppa questi componenti “a sensazione” per i produttori o gli operatori del settore dell’impiantistica e dell’ingegneria meccanica, dove vengono utilizzati mandrini filettati o trasportatori a vite. Un mercato target comprende i produttori e gli operatori di sistemi di sollevamento che devono gestire carichi pesanti, ad esempio sistemi di sollevamento per treni, camion, palcoscenici teatrali e navi. Un altro settore di applicazione è quello delle grandi valvole a saracinesca o delle paratie per strutture idrauliche in acciaio.
I dati di misura raccolti a lungo termine possono essere valutati e utilizzati per trarre conclusioni per l’ottimizzazione dei processi. Tra l’altro, le informazioni aiutano ad avviare la manutenzione predittiva e ad evitare inutili fermi impianto.
Moritz von Soden, amministratore delegato di Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Gli utenti di mandrini filettati intelligenti beneficiano di importanti informazioni aggiuntive sui loro componenti e processi. I dati di misura raccolti a lungo termine possono essere valutati e utilizzati per trarre conclusioni per l’ottimizzazione dei processi. Tra l’altro, le informazioni aiutano ad avviare la manutenzione predittiva e ad evitare inutili fermi impianto. Le fonti di errore e gli errori operativi possono essere identificati più facilmente. Inoltre, i dati e le affermazioni derivate possono essere utilizzati per migliorare la progettazione dei componenti e aumentare l’efficienza energetica di macchine o sistemi.
Dal prototipo alla piccola serie fino al prodotto finale
Se, ad esempio, un costruttore di macchine ordina un filo intelligente, il primo passo consiste nel produrre un prototipo costituito da un prodotto meccanico leggermente modificato e da un sistema di sensori standardizzato e un software.
Nel prosieguo del progetto, il produttore di macchine sta già utilizzando piccole serie di fili e un’applicazione personalizzata per la sua azienda. Ciò gli consente di ottenere un importante feedback dai suoi clienti sulle macchine e sui sistemi equipaggiati con il filo. Questo feedback viene utilizzato per sviluppare ulteriormente il software e implementare funzioni specifiche per l’applicazione. È inoltre possibile implementare algoritmi intelligenti per offrire all’utente finale vantaggi significativi rispetto al prodotto convenzionale.
I punti deboli delle soluzioni precedenti per la tecnologia di misurazione della forza e della coppia
Secondo il team di Bornemann Gewindetechnik, le soluzioni per la tecnologia di misurazione della forza e della coppia finora disponibili sul mercato presentano evidenti punti deboli: integrazione macchinosa, alti costi di acquisizione, catene di misura complesse – l’Industria 4.0 e i suoi requisiti non possono essere implementati in questo modo. I componenti per filettature intelligenti sono progettati pensando al futuro e sono destinati a risolvere questi problemi. I nuovi fili di Bornemann Gewindetechnik digitalizzano diverse macchine e sistemi, rendendoli intelligenti. Agiscono come interfaccia integrata per l’Internet delle cose e professionalizzano il sistema complessivo di impianti e processi.
Fonte:
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/