智能产品愈发重要

作者:Reinhold Schaefer 文章来源:MM《现代制造》 点击数:359 发布时间:2018-06-27
为改良产品,人们得不断进行新的发明。为了使产品不在数字化浪潮的大洋里沉没,有必要对其进行智能化设置。即便是直至当今的如能源链这样的非电子产品,人们也可通过装入一个传感器将其做成智慧产品。因此,在今年的汉诺威工业博览会上,人们能够看到众多产品通过足够的智能化,以满足工业4.0和智能制造的要求。
智能产品愈发重要

现在,人们处处都能够听到为了实现工业4.0,也就是实现数字化生产,需要智能化产品。但是,这样的智能产品具体必须是什么样的呢、而企业已经研发出了怎样的智能产品呢?企业在几年前便开始通过安装传感器和用于现代化生产的数字化接口来装备其产品。

在此,如运动塑料专家易格斯集团在他们的能源链里安装了测量磨损的传感器,以便告知维修人员及时更换能源链。该生产厂家在今年的汉诺威工业博览会上首次推介其优化安装传感器能源链的补充产品组合。

图1 无需保养的滑动轴承和一个智能磨损传感器应能够确保起重机和龙门架的该磙子链的使用寿命更长
图1 无需保养的滑动轴承和一个智能磨损传感器应能够确保起重机和龙门架的该磙子链的使用寿命更长

这里所说的能源链涉及到在世界范围内1000余部起重机和龙门架里应用的P4系统。P4磙子链系统的运动路径最大为800m,作业时高运动速度大于5m/s,并伴随着几百万周期的微弱振动和噪音。借助于链环中的智能滚,可将磨损降至最低,从而使其使用寿命最大化。通过上下塔的错移齿槽接头,人工合成材料滚不会过度滚动,而是一个接着一个的依次滚过,以实现能源链的特别平稳的运行。这样便降低了能源链在运行中的摩擦系数,从而使其传动功率下降了57%。

链环的每个连接处均有一个用于旋转运动的轴承。现在,该轴承新装备了一个热塑材料制成的无需保养的滑动轴承,这样便可使该轴承的使用寿命延长一倍以上。

传感器可智能联网和进行预见式保养

该公司生产的新的P4.1系列磙子链系统装有一个智能监控传感器,如该公司新使用的滑动轴承装有一个监控磨损的传感器。该传感器可在低于一个定义磨损值时向易格斯公司通信模块发送一个信号,借助于该信号,相关人员可规划对磙子链系统的预防性保养维护。客户可根据自己的需要区别化的应用易格斯集团通信模块的数据:或是借助于一个直接融入现存的软件环境并专门报告设备保养信息的企业内部网,或是采用与易格斯集团数据中心的设备使用寿命的智能动态预报系统相连接。在这种情况下,设备保养维护建议将通过机器学习和KI算法不断的与很多日常的应用中产生的经验进行比对,从而发出更加准确的设备保养维护建议。通过P4.1系列磙子链系统的智能联网,设备维护人员可在任何时候任何地点存取有关能源链使用寿命的数据。

位于德国科隆的易格斯集团的能源链系统全权代表HaraldNehrig说:“无论是涉及到Drylin线性导向装置、智能能源链或是智能导向装置,这些均是由传感器智能监控的产品,在这些产品出现故障前均会及时发出警示”。

图2 ABB公司的Ability智能传感器也可用于泵,这样,泵便能够处在持续监控中
图2 ABB公司的Ability智能传感器也可用于泵,这样,泵便能够处在持续监控中

由于ABB公司始终不断的寻求改进的可能性,所以该公司研制的Ability智能传感器引起了中型泵生产企业Egger公司的关注。据ABB公司称,这个由ABB公司在2016研发出来的解决方案对电机维护保养机理进行了革命,采用该解决方案可通过遥控,从而早期识别对电机造成威胁的问题。采用该解决方案,首次实现了对电机进行预防性保养,从而缩短了泵的停机时间。

当传感器是根据泵的需要进行专门设置时,此时泵便能筛分如泵的转数、失调或气穴一类的数据。这些数据可通过一个网关转换给ABB公司的云服务,这些数据在那里或是通过一个App进行调用,或是进一步进行加工处理。这样,便能够在将来提供给云基服务。如现在世界范围内被称作ABB公司的Ability传感器,便是由ABB公司自己担任供货商并负责提供硬件和云服务的产品。而其合作伙伴如Egger公司则是负责与客户联系,由此实现了其自己的新的商业模式。

基于全数字化电子平台的大型流量测量装置

ABB公司在汉诺威工业博览会上除了宣告了智能传感器的进一步研究成果外,还公开了一个新的“Sensy Master”结构系列的质量流量测量装置。如ABB公司业务发展部门主管流量测量技术业务发展的Reinhard Poft所说,这是一种新的结构系列的基于热膜气流计原理的质量流量测量装置,其特点是响应时间短,在结构简单且坚实耐用的同时测量范围很大。

如果说其原型产品还是模拟式的,那么,该新的结构系列质量流量测量装置已实现了数字化,更加方便用户使用。该装置装入的“传感器应用内存”可确保冗余的数据存储,该数据存储可使得在电子交换时不要求一个新的校准。新的结构系列质量流量测量装置除了4个预先组态的测量应用外,客户还可选择其他应用。

传感器和振动分析装置已集成入线性控制系统

舍弗勒集团已将智能传感器和振动分析装置集成入线性控制系统,并借助于该机电一体化部件提供一个自动化再润滑。该集团公司于2017年便对补偿循环单元也实现了循环球式动力控制功能,并在汉诺威工业博览会上进行了介绍。据舍弗勒集团称,将智能传感器和振动分析装置集成入线性控制系统的好处还远非仅仅是有一个单纯的再润滑功能。

能够完整实现断面导向控制系统的润滑和润滑状态监控的自动化的可能性,对于该设备的用户和生产厂家来说均意味着是一个大的进步。对于该设备的用户来说或许可以省去手工对设备加装润滑油的作业。而与此同时,设备生产厂家或许也可不受控制中央润滑装置的限制。

反之,采用舍弗勒集团研制的Durasene,每个具体的线性轴均能实现与负荷和需求相适应的再润滑。测量电子装置可实现最多对每个轴的6个起重小车进行监控。不仅在采用6列和4列循环球式动力导向装置Kuse和Kuve时,而且在采用滚筒循环导向装置Rue时,传感器在起重小车上的位置均可自由进行选择:传感器可布置在起重小车的左边或右边,或是布置在顶部的左边或右边。

图3 现在,滚筒循环单元和球轴承及导轨组件均可得到符合负荷和需求的自动化再润滑
图3 现在,滚筒循环单元和球轴承及导轨组件均可得到符合负荷和需求的自动化再润滑

无论是润滑不足,还是混合油中机油过多,传感器设备均能可靠润滑,这样便能够延长机器的使用寿命,并使机器的故障率下降。如果再润滑出现差错,例如,润滑设备出现故障、软管泄露或是油嘴堵塞,系统均能进行可靠识别。这样便没有必要采用如中央润滑装置使用的那样的压力传感器,而采用压力传感器进行监控的成本昂贵。该新的系统也能够保护充分联结的设备,使其不产生停顿,而停顿也会造成昂贵的设备运行成本。弗勒集团称,该公司研制的Durasense对于那些机器设备利用率最大化的行业来说意义重大。尤其是对汽车生产厂家的生产线以及企业内部物流里的很多“运动轴”、食品和包装行业、以及在自动化安装和加工业来说意义均更大。

当人们在2011年汉诺威工业博览会上首次听到工业4.0这个词时,还没有人想到工业4.0会有怎样的作用,也没有人想到对于工业4.0来说什么是必不可少的。但是,德国达尔姆施塔特工业大学早在五年多以前便研制出了装有一个传感器的首个螺栓产品。达尔姆施塔特工业大学生产技术和成型机研究所的Matthias Brenneis在一个前期研究项目中发明并研发了这根螺栓。他那时说:“迄今为止还没有真正的令人信服的安装传感器的方法。”他解释说,“粘结处容易松开,特别是在一个‘真正的’严苛的生产环境中更是如此。”为此,安装在机器或是结构件外部的若干传感器同样“从外部”提供测量值,这些测量值可与一部机器内部或是一个结构件内部的实际作用着的力进行比对。

图4 传感器螺栓准确的测量什么样的力作用到机器里

图4 传感器螺栓准确的测量什么样的力作用到机器里

简单的结构元件成了测力螺栓

经过了大量研究,该螺栓变得比较小了,已接近市场成熟且获得了专利。联邦德国经济和技术部承认了这项新技术并将其纳入到“资助研究转化”项目里。联邦德国经济和技术部对该传感器螺栓的进一步研发给以了18个月的资金资助直至其生产成了产品。首批任务委托人已经在先锋项目框架内利用该项技术。2013年,从该项目中单独成立了Consenses公司,目的是要营销这种螺栓。该生产厂家的产品可简单集成。这种获得专利的测力螺栓可取代传统的螺栓,并且能够提供机械结构内部的高精准的力信号。这就意味着,编码器和加速度计可通过磁固定在一起或是通过一个中央螺栓固定在一起。