나사산 스핀들의 센서가 할 수 있는 일
스마트 스레드는 나사산 스핀들이 있는 시스템과 기계에서 힘과 토크 측정 기술을 불필요하게 만들기 위한 것으로, 보네만은 이것이 어떻게 작동하는지 보여줍니다.
나사산 스핀들 자체가 센서가 될 수 없는 이유는 무엇일까요? 이러한 솔루션을 통해 플랜트 및 기계 제조업체는 향후 번거롭고 비용이 많이 드는 외력 및 토크 측정 기술을 통합하지 않아도 됩니다. 보르네만 게윈데테크닉 GmbH의 개발팀은 이런 생각을 하고 있습니다. 힐데스하임 인근에 위치한 이 가족 경영 기업은 현재 지능형 센서 기술이 적용된 맞춤형 나사 부품을 개발, 설계 및 제조하고 있습니다. 따라서 나사산 스핀들이 있는 시스템 또는 기계의 제조업체와 운영자는 더 이상 엔드레스하우저의 압력 로드셀에 의존할 필요가 없습니다.
센서 기술은 나사산 스핀들에 직접 통합되어 부품과 주변 환경의 모든 상호작용을 기록합니다. 이를 통해 소형화된 센서 전자 장치를 사용하여 부품 내에서 다양한 측정 데이터를 수집, 연결 및 저장할 수 있습니다. 데이터는 앱 또는 회사 자체 네트워크로 무선으로 전송됩니다. 따라서 스마트 스레드를 통해 부품에 가해지는 부하에 대한 가치 있는 결론을 도출할 수 있습니다. 스레드 내부에 설치된 센서는 장력이나 압력, 비틀림, 회전, 위치(X, Y, Z) 또는 온도를 측정합니다.
나사산 스핀들에 다른 센서 유형 사용
제조업체는 시스템이나 기계의 올바른 작동을 위해 특정 윤활유를 처방하는 경우가 많습니다.
- 예를 들어 비틀림 센서는 하중이 걸린 나사 너트의 이탈 토크를 측정할 수 있습니다. 수집된 비틀림 데이터는 어떤 윤활유가 사용되었는지 확인하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이를 통해 작업자는 잘못 사용된 윤활유를 제조업체의 규정을 준수하는 윤활유로 교체하여 공정을 최적화할 수 있습니다. 토션 센서는 시스템의 작동 오류에 대한 결론을 도출하는 데에도 사용할 수 있습니다.
- 다른 센서는 장력이나 압력을 측정하여 하중을 측정합니다. 이러한 방식으로 보르네만 게윈데테크닉의 스마트 부품은 계량, 특히 과부하 인식을 위한 계량에 사용할 수 있습니다. 고하중 리프팅 시스템 제조업체의 경우 장력 및 압력 센서가 통합된 스레드를 비용 집약적인 로드셀의 지능적인 대안으로 권장합니다. 또한 장력 및 압력 센서가 있는 스마트 스레드는 여러 개의 리프팅 잭이 있는 리프팅 시스템(예: 기관차 및 마차용 리프팅 시스템)에서 특정 하중 프로파일을 통해 각 모델을 식별할 수 있는 옵션을 제공할 수 있습니다.
- 나사산 스핀들에 통합된 위치 센서는 미세한 진동을 측정하는 등 시스템의 상태나 마모에 대한 결론을 도출할 수도 있습니다.
- 온도 센서를 통해 과부하 또는 마모에 대한 정보도 제공할 수 있습니다.
무선 데이터 전송 가능
측정 데이터는 구성 요소에 직접 기록되고 병합, 저장 및 무선으로 전송됩니다. 이는 블루투스를 통해 제조업체에서 제공하는 맞춤형 앱으로 전송되므로 사용자는 스마트폰이나 태블릿에서 모든 측정 값을 볼 수 있습니다. 또한 산업용 게이트웨이를 사용하여 신호를 수신하고 사전 처리한 다음 산업용 버스 시스템을 통해 상위 레벨 측정 시스템이나 컨트롤러로 전달할 수 있습니다. 이를 통해 스마트 스레드가 기존 시스템과 호환되도록 보장합니다.
보르네만 게윈데테크닉은 나사 스핀들 또는 스크류 컨베이어가 사용되는 플랜트 및 기계 엔지니어링 분야의 제조업체 또는 운영자를 위해 이러한 “느낌” 부품을 개발합니다. 기차, 트럭, 극장 무대, 선박용 리프팅 시스템 등 무거운 하중을 처리해야 하는 리프팅 시스템 제조업체와 운영업체가 주요 타깃 시장입니다. 또 다른 적용 분야는 대형 게이트 밸브 또는 유압식 철골 구조물용 격벽입니다.
장기간에 걸쳐 수집된 측정 데이터를 평가하고 프로세스 최적화를 위한 결론을 도출하는 데 사용할 수 있습니다. 무엇보다도 이 정보는 예측 유지보수를 시작하고 불필요한 시스템 다운타임을 방지하는 데 도움이 됩니다.
모리츠 폰 소덴, 전무 이사 Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
스마트 나사산 스핀들 사용자는 구성품과 공정에 대한 중요한 추가 정보를 활용할 수 있습니다. 장기간에 걸쳐 수집된 측정 데이터를 평가하고 공정 최적화를 위한 결론을 도출하는 데 사용할 수 있습니다. 무엇보다도 이 정보는 예측 유지보수를 시작하고 불필요한 시스템 다운타임을 방지하는 데 도움이 됩니다. 오류의 원인과 작동 오류를 더 쉽게 식별할 수 있습니다. 또한 데이터와 도출된 문장은 구성 요소의 설계를 개선하고 기계 또는 시스템의 에너지 효율을 높이는 데 사용할 수 있습니다.
프로토타입부터 소규모 시리즈, 최종 제품까지
예를 들어 기계 제조업체에서 스마트 스레드를 주문하는 경우, 첫 번째 단계는 제조업체에서 약간 수정한 기계 제품과 표준화된 센서 시스템 및 소프트웨어로 구성된 프로토타입을 제작하는 것입니다.
프로젝트의 추가 과정에서 이 기계 제조업체는 이미 소형 스레드 시리즈와 자신의 회사에 맞게 맞춤화된 앱을 사용하고 있습니다. 이를 통해 그는 스레드가 장착된 기계와 시스템에 대한 고객으로부터 중요한 피드백을 얻을 수 있습니다. 이 피드백은 소프트웨어를 더욱 발전시키고 애플리케이션별 기능을 구현하는 데 사용됩니다. 또한 지능형 알고리즘을 구현하여 최종 사용자에게 기존 제품에 비해 상당한 이점을 제공할 수 있습니다.
힘 및 토크 측정 기술에 대한 기존 솔루션의 약점
보네만 게윈데테크닉 팀에 따르면, 현재까지 시중에 나와 있는 힘 및 토크 측정 기술 솔루션은 번거로운 통합, 높은 수집 비용, 복잡한 측정 체인 등 인더스트리 4.0과 그 요구 사항을 이러한 방식으로 구현할 수 없다는 분명한 약점을 가지고 있습니다. 스마트 스레드 구성 요소는 미래를 염두에 두고 설계되었으며 이러한 문제를 해결하기 위해 고안되었습니다. 보르네만 게윈데테크닉의 새로운 스레드는 다양한 기계와 시스템을 디지털화하여 스마트하게 만듭니다. 사물 인터넷을 위한 통합 인터페이스 역할을 하며 플랜트 및 프로세스의 전체 시스템을 전문화합니다.
출처:
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/