O que podem fazer os sensores em fusos roscados
As roscas inteligentes destinam-se a tornar supérflua a tecnologia de medição de força e binário em sistemas e máquinas com fusos roscados – a Bornemann mostra como isto funciona.
A ideia é tão óbvia quanto inteligente: porque é que os fusos roscados não se podem tornar eles próprios sensores? Com esta solução, os fabricantes de máquinas e instalações poderiam, no futuro, dispensar a integração incómoda e dispendiosa de tecnologia externa de medição de força e binário. Pelo menos, é essa a ideia da equipa de desenvolvimento da Bornemann Gewindetechnik GmbH. A empresa familiar perto de Hildesheim desenvolve, projecta e fabrica atualmente componentes de rosca personalizados com tecnologia de sensores inteligentes. Isto significa que os fabricantes e operadores de sistemas ou máquinas com fusos roscados já não terão de depender de células de carga de pressão da Investigação & Desenvolvimento.
A tecnologia de sensores está integrada diretamente no fuso roscado e regista todas as interações do componente com o seu ambiente. Isto permite que diferentes dados de medição sejam recolhidos, ligados e armazenados dentro do componente, utilizando sensores electrónicos miniaturizados. Os dados são transmitidos sem fios para uma aplicação ou para as redes próprias da empresa. As roscas inteligentes permitem, assim, tirar conclusões valiosas sobre a carga nos componentes. Os sensores instalados no interior da rosca medem a tensão ou a pressão, a torção, a rotação, a posição (X, Y, Z) ou a temperatura.
Utilizar diferentes tipos de sensores no fuso roscado
Os fabricantes prescrevem frequentemente lubrificantes específicos para o funcionamento correto dos seus sistemas ou máquinas.
- Os sensores de torção podem medir o binário de arranque de uma porca roscada carregada, por exemplo. Os dados de torção recolhidos também podem ser utilizados para determinar o lubrificante utilizado. Isto permite que um operador substitua um lubrificante utilizado incorretamente pelo lubrificante compatível do fabricante, optimizando assim os seus processos. Os sensores de torção também podem ser utilizados para tirar conclusões sobre erros de funcionamento em sistemas.
- Outros sensores medem a tensão ou a pressão e, por conseguinte, as cargas. Desta forma, os componentes inteligentes da Bornemann Gewindetechnik podem ser utilizados para pesagem, especialmente para o reconhecimento de sobrecargas. Para os fabricantes de sistemas de elevação de cargas pesadas, as roscas com sensores de tensão e pressão integrados são recomendadas como uma alternativa inteligente às células de carga dispendiosas. Além disso, as roscas inteligentes com sensores de tensão e pressão podem oferecer a possibilidade de identificar o respetivo modelo através do perfil de carga específico em sistemas de elevação com vários macacos de elevação (por exemplo, em sistemas de elevação para locomotivas e vagões).
- Os sensores de posição integrados nos fusos roscados também permitem tirar conclusões sobre o estado ou o desgaste de um sistema, por exemplo, através da medição das mais pequenas vibrações.
- As informações sobre sobrecarga ou desgaste também podem ser fornecidas por sensores de temperatura.
Possibilidade de transmissão de dados sem fios
Os dados de medição são registados diretamente no componente, fundidos, guardados e transmitidos sem fios. Isto é feito através de Bluetooth para uma aplicação personalizada fornecida pelo fabricante, para que os utilizadores possam visualizar todos os valores medidos no seu smartphone ou tablet. Os sinais também podem ser recebidos e pré-processados através de um gateway industrial e depois encaminhados para sistemas de medição ou controladores de nível superior através de sistemas de bus industriais. Isto garante que as roscas inteligentes sejam compatíveis com os sistemas existentes.
A Bornemann Gewindetechnik desenvolve estes componentes “feeling” para fabricantes ou operadores do sector das instalações e da engenharia mecânica, onde são utilizados fusos roscados ou transportadores de parafuso. Um dos mercados-alvo são os fabricantes e operadores de sistemas de elevação que têm de lidar com cargas pesadas, por exemplo, sistemas de elevação para comboios, camiões, palcos de teatro e navios. Outra área de aplicação é a das grandes válvulas de gaveta ou anteparas para estruturas hidráulicas em aço.
Os dados de medição recolhidos a longo prazo podem ser avaliados e utilizados para tirar conclusões para a otimização do processo. Entre outras coisas, a informação ajuda a iniciar a manutenção preditiva e a evitar paragens desnecessárias do sistema.
Moritz von Soden, Diretor-Geral da Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
Os utilizadores de fusos roscados inteligentes beneficiam de informações adicionais importantes sobre os seus componentes e processos. Os dados de medição recolhidos a longo prazo podem ser avaliados e utilizados para tirar conclusões para a otimização do processo. Entre outras coisas, a informação ajuda a iniciar a manutenção preditiva e a evitar paragens desnecessárias do sistema. As fontes de erro e os erros de funcionamento podem ser identificados mais facilmente. Para além disso, os dados e as declarações derivadas podem ser utilizados para melhorar a conceção de componentes e aumentar a eficiência energética de máquinas ou sistemas.
Do protótipo à pequena série e ao produto final
Se, por exemplo, um fabricante de máquinas encomendar uma rosca inteligente, o primeiro passo é produzir um protótipo constituído pelo produto mecânico ligeiramente modificado do fabricante e por um sistema de sensores normalizado e software.
No decorrer do projeto, o fabricante de máquinas já está a utilizar pequenas séries de roscas, bem como uma aplicação personalizada para a sua empresa. Isto permite-lhe obter um feedback importante dos seus clientes sobre as máquinas e sistemas equipados com a rosca. Este feedback é utilizado para desenvolver o software e implementar funções específicas da aplicação. Também podem ser implementados algoritmos inteligentes para oferecer ao utilizador final vantagens significativas em comparação com o produto convencional.
Pontos fracos das soluções anteriores para a tecnologia de medição de força e binário
De acordo com a equipa da Bornemann Gewindetechnik, as soluções para a tecnologia de medição da força e do binário disponíveis no mercado até à data apresentam pontos fracos claros: integração complicada, elevados custos de aquisição, cadeias de medição complexas – a Indústria 4.0 e os seus requisitos dificilmente podem ser implementados desta forma. Os componentes de roscas inteligentes são concebidos a pensar no futuro e destinam-se a resolver estes problemas. As novas roscas da Bornemann Gewindetechnik digitalizam diferentes máquinas e sistemas, tornando-os inteligentes. Funcionam como uma interface integrada para a Internet das Coisas e profissionalizam o sistema global de instalações e processos.
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/