Clevere Komponente Anlauf,

Clevere Komponente: Die Gewindespindel verfügt über in das Gewinde integrierte Sensorik. - (Bild: Bornemann)

Die Idee ist ebenso naheliegend wie clever: Weshalb sollten Gewindespindeln nicht einfach selbst zum Sensor werden? Mit einer derartigen Lösung könnten Anlagen- und Maschinenbauer künftig auf die umständliche, kostspielige Integration externer Kraft- und Drehmoment-Messtechnik verzichten! Das Entwicklungsteam des Hildesheimer Familienunternehmens Bornemann Gewindetechnik ist dem Gedanken nachgegangen und hat ihn erfolgreich umgesetzt.

Über das Unternehmen

  • Neben Norm- und Standardgewinden fertigt das inhabergeführte Familienunternehmen Bornemann Gewindetechnik vor allem maßgeschneiderte Lösungen: Sonderprofile und Einzelanfertigungen nach individuellen Spezifikationen.

  • Die Produkte kommen unter anderem im Maschinen- und Anlagenbau, Werkzeugbau, Bühnenbau, bei der Hebe- und Fördertechnik, im Offshore-Bereich sowie auf Flughäfen zum Einsatz.

  • Das Unternehmen mit Hauptsitz in Delligsen in der Nähe von Hildesheim setzt auf Made in Germany und Qualitätssicherung (ISO 9001 Zertifizierung).

Die Sensorik wird direkt in das Gewinde integriert und erfasst jegliche Interaktion des Bauteils mit seiner Umgebung. Somit lassen sich unterschiedlichste Messdaten durch miniaturisierte Sensorelektronik bereits innerhalb der Komponente erheben, miteinander verknüpfen und speichern. Die Daten werden kabellos auf eine App oder unternehmenseigene Netze übertragen. Der Vorteil: Die smarten Gewinde erlauben damit wertvolle Rückschlüsse über die Belastung von Komponenten. Die im Inneren des Gewindes verbauten Sensoren messen den Zug oder Druck, die Torsion, die Umdrehung, die Lage (X, Y, Z) oder die Temperatur.

Bedienfehler, Belastung oder Verschleiß

Schrauber Messwerte,
Die Messwerte ­werden kabellos übertragen und ­können per Handy oder Tablet angesehen werden. - (Bild: Bornemann)

Hersteller schreiben oft spezifische Schmierstoffe für den sachgerechten Betrieb ihrer Anlagen oder Maschinen vor. Torsionssensoren können hier beispielsweise das Losbrechmoment einer belasteten Gewindemutter messen. Außerdem lässt sich auf Basis der erhobenen Torsionsdaten ermitteln, welcher Schmierstoff verwendet worden ist. So kann ein Betreiber ein fälschlich eingesetztes Schmiermittel gegen das herstellerkonforme austauschen und seine Prozesse dadurch optimieren. Auch Rückschlüsse zu Bedienfehlern an Anlagen sind durch Einsatz von Torsionssensoren möglich. Andere Sensoren wiederum messen den Zug oder den Druck und somit die Lasten. Auf diese Weise lassen sich die smarten Komponenten zum Wiegen, insbesondere zum Erkennen von Überlastungen einsetzen. Für Hersteller von Schwerlasthebeanlagen empfehlen sich Gewinde mit integrierten Zug- und Drucksensoren als intelligente Alternative für kostenintensive Lastmessdosen. Darüber hinaus bieten smarte Gewinde mit Zug- und Drucksensoren bei Hebeanlagen mit mehreren Hebeböcken möglicherweise die Option, über das spezifische Lastprofil das jeweilige Modell zu identifizieren. In Gewindespindeln integrierte Lagesensoren erlauben zudem Schlussfolgerungen über den Zustand oder den Verschleiß einer Anlage, zum Beispiel durch Messen kleinster Vibrationen. Angaben zu Überlast oder Verschleiß sind auch durch Temperatursensoren möglich.

Kabellose Übertragung

Die Messdaten werden direkt in der Komponente erfasst, fusioniert, gespeichert und kabellos übertragen. Dies erfolgt via Bluetooth auf eine vom Hersteller bereitgestellte, kundenspezifische App, sodass die Anwender sämtliche Messwerte auf ihrem Smartphone oder Tablet einsehen können. Ebenso lassen sich die Signale mit einem Industrie-Gateway empfangen und vorverarbeiten, um diese dann über industrielle Bussysteme an übergeordnete Messsysteme oder Steuerungen weiterzuleiten. Dies gewährleistet, dass die smarten Gewinde mit den bestehenden Systemen kompatibel sind. Die Anwender smarter Gewinde profitieren von wichtigen, zusätzlichen Informationen über ihre Komponenten und Prozesse. Langfristig gesammelte Messdaten können ausgewertet und als wertvolle Schlussfolgerungen zur Prozessoptimierung dienen – ein echter Mehrwert für Kunden. Die Informationen helfen unter anderem dabei, Wartungen vorausschauend in die Wege zu leiten und unnötige Anlagenstillstände zu vermeiden. Fehlerquellen und Bedienfehler lassen sich leichter identifizieren. Darüber hinaus können die Daten und abgeleitete Aussagen dazu herangezogen werden, um Komponenten besser auszulegen sowie die Energieeffizienz von Maschinen oder Anlagen zu erhöhen.

Beauftragt ein Maschinenhersteller ein smartes Gewinde, wird als erstes ein Prototyp hergestellt, der aus dem leicht modifizierten, mechanischen Produkt des Herstellers und einer standardisierten Sensorik plus Software besteht. Im weiteren Verlauf nutzt der Maschinenhersteller bereits Gewinde-Kleinserien sowie eine auf sein Unternehmen zugeschnittene App. Dabei kann er von seinen Kunden wichtige Rückmeldungen zu den mit dem Gewinde ausgestatteten Maschinen einholen. Dieses Feedback dient dazu, um die Software gezielt weiterzuentwickeln und anwendungsspezifische Funktionen umzusetzen. Zudem lassen sich intelligente Algorithmen implementieren, um dem Endanwender einen deutlichen Nutzen gegenüber dem herkömmlichen Produkt zu bieten.

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