螺纹主轴中的传感器能做什么

智能螺纹旨在使带有螺纹主轴的系统和机器中的力和扭矩测量技术变得多余 – 鲍诺曼展示了其工作原理。

这个想法既明显又巧妙：为什么螺纹主轴不能自己变成传感器呢？有了这种解决方案，设备和机器制造商今后就可以省去繁琐而昂贵的外力和扭矩测量技术集成工作。这至少是鲍诺曼齿轮技术有限公司开发团队的想法。这家位于希尔德斯海姆附近的家族企业目前正在开发、设计和制造采用智能传感器技术的定制螺纹组件。这意味着带有螺纹主轴的系统或机器的制造商和操作员将不再需要依赖研发部门的压力传感器。

数据以无线方式传输到应用程序或公司自己的网络。 传感器技术直接集成到螺纹主轴中，并记录组件与其环境的每次互动。这样就可以利用微型传感器电子设备在组件内收集、链接和存储不同的测量数据。数据通过无线方式传输到应用程序或公司自己的网络。因此，智能螺纹可以对部件的负载情况得出有价值的结论。安装在螺纹内的传感器可测量拉力或压力、扭力、旋转、位置（X、Y、Z）或温度。

在螺纹主轴上使用不同类型的传感器

制造商通常会为其系统或机器的正常运行规定特定的润滑剂。

• 例如，扭转传感器可以测量加载螺纹螺母的松脱扭矩。收集到的扭矩数据还可用于确定使用了哪种润滑剂。这样，操作员就可以用符合制造商要求的润滑剂替换错误使用的润滑剂，从而优化流程。扭转传感器还可用于得出系统操作错误的结论。
• 其他传感器测量拉力或压力，从而测量负载。因此，鲍诺曼齿轮技术公司的智能组件可用于称重，特别是识别过载。对于重型起重系统的制造商，建议使用集成张力和压力传感器的螺纹，作为成本高昂的称重传感器的智能替代品。此外，带有张力和压力传感器的智能螺纹还可以在带有多个升降机的起重系统中（如机车和货车的起重系统），通过特定的载荷曲线识别相应的型号。
• 集成在螺纹主轴上的位置传感器还可以通过测量最微小的振动等方式，对系统的状况或磨损程度做出结论。
• 温度传感器也可提供有关过载或磨损的信息。

可进行无线数据传输

测量数据直接记录在组件中，然后进行合并、保存和无线传输。这些数据通过蓝牙传输到制造商提供的定制应用程序，这样用户就可以在智能手机或平板电脑上查看所有测量值。还可以使用工业网关接收和预处理信号，然后通过工业总线系统转发到更高级别的测量系统或控制器。这可确保智能线与现有系统兼容。

鲍诺曼齿轮技术公司为使用螺纹主轴或螺旋输送机的设备和机械制造领域的制造商或运营商开发这些 “感觉 ”部件。其中一个目标市场包括必须应对重型负载的起重系统的制造商和运营商，例如火车、卡车、剧院舞台和船舶的起重系统。另一个应用领域是液压钢结构的大型闸阀或隔板。

可以对长期收集的测量数据进行评估，并利用这些数据得出优化工艺的结论。除其他外，这些信息还有助于启动预测性维护，避免不必要的系统停机。

莫里茨-冯-索登，鲍诺曼风电技术有限责任公司总经理。KG.

智能螺纹主轴的用户可以从有关其部件和工艺的重要附加信息中获益。可以对长期收集的测量数据进行评估，并利用这些数据得出优化工艺的结论。除其他外，这些信息还有助于启动预测性维护，避免不必要的系统停机。误差源和操作错误也更容易识别。此外，这些数据和得出的结论还可用于改进部件设计，提高机器或系统的能效。

从原型到小批量生产再到最终产品

例如，如果一家机械制造商订购了一种智能线，第一步就是生产一个原型，由制造商稍加改动的机械产品和标准化的传感器系统以及软件组成。

在项目的进一步实施过程中，该机器制造商已经开始使用小型螺纹系列和专为其公司定制的应用程序。这使他能够从客户那里获得关于配备螺纹的机器和系统的重要反馈。这些反馈可用于进一步开发软件和实现特定应用功能。此外，还可以采用智能算法，为最终用户提供比传统产品更显著的优势。

以往力和扭矩测量技术解决方案的不足之处

据鲍诺曼风电技术公司团队介绍，目前市场上的力和扭矩测量技术解决方案存在明显的缺陷：繁琐的集成、高昂的购置成本、复杂的测量链–工业 4.0 及其要求很难通过这种方式实现。智能螺纹组件的设计着眼于未来，旨在解决这些问题。鲍诺曼齿轮技术公司的新型螺纹将不同的机器和系统数字化，使其智能化。它们作为物联网的集成接口，使工厂和工艺的整体系统更加专业化。

资料来源:
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/