Kesan yang boleh dihasilkan oleh sensor dalam aci berulir
Gewinde pintar bertujuan untuk menggantikan teknologi pengukuran daya dan tork dalam sistem dan mesin yang menggunakan aci berulir – Bornemann menunjukkan bagaimana ia boleh dilaksanakan.
Idea ini semudahnya logik dan pada masa yang sama bijak: Mengapa aci berulir tidak boleh berfungsi sendiri sebagai sensor? Dengan penyelesaian sebegini, pengeluar sistem dan mesin pada masa hadapan boleh mengelakkan integrasi teknologi pengukuran daya dan tork luaran yang rumit dan mahal. Itulah sekurang-kurangnya pemikiran pasukan pembangunan di Bornemann Gewindetechnik GmbH. Di syarikat keluarga yang terletak berhampiran Hildesheim ini, komponen benang khusus dengan sensor pintar kini dibangunkan, direka bentuk dan dihasilkan. Dengan ini, pengeluar dan pengendali sistem atau mesin yang menggunakan aci berulir tidak lagi perlu bergantung kepada sel pengukuran tekanan daripada jabatan penyelidikan dan pembangunan.
Sensor pintar disepadukan terus ke dalam aci berulir dan merekodkan setiap interaksi komponen tersebut dengan persekitarannya. Dengan itu, pelbagai data pengukuran boleh dikumpul terus di dalam komponen melalui elektronik sensor miniatur, dihubungkan antara satu sama lain dan disimpan. Data ini dihantar secara tanpa wayar ke aplikasi atau ke rangkaian dalaman syarikat. Gewinde pintar ini membolehkan analisis berharga mengenai beban ke atas komponen. Sensor yang dipasang di dalam benang mengukur daya tarik atau tekanan, torsi, putaran, kedudukan (X, Y, Z) atau suhu.
Menggunakan pelbagai jenis sensor dalam aci berulir
Pengeluar sering menetapkan pelincir khusus untuk memastikan operasi sistem atau mesin mereka berjalan dengan betul.
- Sensor torsi, sebagai contoh, boleh digunakan untuk mengukur daya pemecah awal (losbrechmoment) pada nat berulir yang dikenakan beban. Selain itu, data torsi yang dikumpulkan boleh digunakan untuk menentukan jenis pelincir yang telah digunakan. Dengan cara ini, pengendali boleh menggantikan pelincir yang digunakan secara salah dengan yang disyorkan oleh pengeluar, sekali gus mengoptimumkan proses mereka. Penggunaan sensor torsi juga membolehkan analisis terhadap kesilapan pengendalian pada sistem.
- Sensor lain pula mengukur daya tarik dan daya tekanan, sekali gus menentukan beban yang dikenakan. Dengan cara ini, komponen pintar keluaran Bornemann Gewindetechnik boleh digunakan untuk penimbangan, khususnya bagi pengesanan beban berlebihan. Bagi pengeluar sistem pengangkat beban berat, benang berulir dengan sensor tarik dan tekanan terbina dalam merupakan alternatif pintar kepada sel pengukuran beban yang mahal. Selain itu, benang pintar dengan sensor tarik dan tekanan juga mungkin membolehkan pengecaman model tertentu berdasarkan profil beban tersendiri, terutamanya dalam sistem pengangkat dengan beberapa unit pengangkat – contohnya dalam kemudahan penyelenggaraan lokomotif dan gerabak.
- Sensor kedudukan yang disepadukan dalam aci berulir turut membolehkan penilaian terhadap keadaan atau kehausan sesuatu sistem, contohnya melalui pengukuran getaran yang sangat halus.
- Maklumat mengenai beban berlebihan atau kehausan juga boleh diperoleh melalui sensor suhu.
Penghantaran data secara tanpa wayar adalah mungkin
Data pengukuran dikumpul terus di dalam komponen, digabungkan, disimpan dan dihantar secara tanpa wayar. Penghantaran ini dilakukan melalui Bluetooth ke aplikasi khusus pelanggan yang disediakan oleh pengeluar, membolehkan pengguna melihat semua nilai pengukuran melalui telefon pintar atau tablet mereka. Selain itu, isyarat juga boleh diterima dan diproses awal menggunakan gerbang industri (industrial gateway), sebelum dihantar melalui sistem bas industri ke sistem pengukuran atau kawalan peringkat lebih tinggi. Ini memastikan bahawa benang pintar serasi dengan sistem sedia ada.
Bornemann Gewindetechnik membangunkan komponen “berderia” ini untuk pengeluar atau pengendali dalam bidang kejuruteraan loji dan mesin, yang menggunakan aci berulir atau skru pemindah. Salah satu pasaran sasarannya ialah pengeluar dan pengendali sistem pengangkat yang perlu mengendalikan beban berat – contohnya sistem pengangkat untuk kereta api, lori, pentas teater dan kapal. Bidang penggunaan lain termasuk injap gelongsor atau pintu air berskala besar dalam pembinaan hidraulik keluli.
Data pengukuran yang dikumpulkan dalam jangka panjang boleh dianalisis dan digunakan sebagai asas untuk pengoptimuman proses. Maklumat ini membantu, antaranya, dalam merancang penyelenggaraan secara proaktif dan mengelakkan penghentian sistem yang tidak perlu.
Moritz von Soden, Pengarah Urusan Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Pengguna aci berulir pintar mendapat manfaat daripada maklumat tambahan yang penting mengenai komponen dan proses mereka. Data pengukuran yang dikumpulkan dalam jangka panjang boleh dianalisis dan digunakan sebagai asas untuk pengoptimuman proses. Maklumat ini membantu, antaranya, dalam merancang penyelenggaraan secara proaktif dan mengelakkan penghentian sistem yang tidak perlu. Punca kesilapan dan kesilapan pengendalian dapat dikenal pasti dengan lebih mudah. Selain itu, data dan analisis yang diperoleh daripadanya boleh digunakan untuk mereka bentuk komponen dengan lebih baik serta meningkatkan kecekapan tenaga mesin atau sistem.
Daripada prototaip kepada siri kecil hinggalah ke produk akhir
Sekiranya, contohnya, seorang pengeluar mesin menempah satu benang pintar, langkah pertama ialah penghasilan prototaip yang terdiri daripada produk mekanikal pengeluar yang diubah suai sedikit serta sensor dan perisian yang telah piawai.
Dalam fasa seterusnya, pengeluar mesin menggunakan siri kecil benang berulir serta aplikasi yang disesuaikan khusus untuk syarikatnya. Dalam proses ini, beliau boleh mendapatkan maklum balas penting daripada pelanggan mengenai mesin dan sistem yang dilengkapi dengan benang pintar tersebut. Maklum balas ini digunakan untuk terus membangunkan perisian secara berfokus dan melaksanakan fungsi yang khusus mengikut aplikasi. Selain itu, algoritma pintar boleh dilaksanakan bagi memberikan nilai tambah yang ketara kepada pengguna akhir berbanding dengan produk konvensional.
Kelemahan penyelesaian sedia ada dalam teknologi pengukuran daya dan tork
Menurut pasukan Bornemann Gewindetechnik, penyelesaian teknologi pengukuran daya dan tork yang tersedia di pasaran setakat ini menunjukkan beberapa kelemahan yang ketara: integrasi yang rumit, kos perolehan yang tinggi dan rantai pengukuran yang kompleks – semua ini menyukarkan pelaksanaan keperluan Industri 4.0. Komponen benang pintar direka bentuk dengan orientasi masa hadapan dan bertujuan untuk mengatasi masalah tersebut. Benang baharu daripada Bornemann Gewindetechnik mendigitalkan pelbagai mesin dan sistem, menjadikannya pintar. Ia bertindak sebagai antara muka bersepadu untuk Internet Benda (IoT) dan mempertingkatkan profesionalisme sistem keseluruhan serta proses sesuatu kemudahan.
Sumber:
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/