Nuevo sistema de medición telemétrica con transmisión inalámbrica de señales para la supervisión de procesos

Los sistemas de medición tradicionales cableados alcanzan rápidamente sus límites cuando las piezas de la máquina están en movimiento o son de difícil acceso. No es el desgaste, sino el riesgo de rotura de los cables lo que plantea los mayores retos, especialmente en el caso de los componentes sometidos a cargas dinámicas. Además, los cables suelen interrumpir el funcionamiento y limitar la flexibilidad y la movilidad de los sistemas de sensores. Los refrigerantes, las virutas y el polvo pueden provocar el mal funcionamiento de los conectores. Las baterías, por su parte, requieren un mantenimiento o una sustitución periódicos. Como resultado, los procesos críticos a menudo quedan sin supervisar, lo que supone un alto riesgo de desgaste, desperdicio e inestabilidad del proceso.

Aquí es precisamente donde el nuevo sistema de medición telemétrica (TMS) de Kistler establece nuevos estándares. Transmite señales de forma inalámbrica, continua y precisa durante todo el día. El TMS se ha desarrollado específicamente para mediciones piezoeléctricas monocanal en elementos móviles de máquinas, como tornos de torreta, máquinas multihusillo, robots o líneas de montaje. En comparación con métodos indirectos, como el análisis de la corriente del husillo, el TMS, en combinación con el sensor piezoeléctrico de alta sensibilidad, ofrece una sensibilidad de medición significativamente mayor. Por primera vez, incluso las fuerzas más pequeñas, del orden de unos pocos newtons, pueden detectarse directamente y con la máxima proximidad al proceso en la fabricación industrial. Incluso proporciona datos de medición consistentes en entornos exigentes, como salas de máquinas o instalaciones industriales. Esto convierte al TMS en una alternativa fiable y rentable donde las tecnologías convencionales fallan.

«Las soluciones inalámbricas existentes en el mercado están diseñadas principalmente para entornos de investigación y desarrollo. Solo tienen una capacidad de medición limitada y dependen de sistemas especialmente configurados», explica Kevin Meier, director de producto de soluciones de cooperación en fabricación avanzada de Kistler. «A menudo son demasiado grandes o están especialmente diseñadas, lo que hace que su integración permanente en equipos de producción que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana, solo sea posible de forma limitada».

Arquitectura del sistema: dos componentes, un sistema cerrado para la supervisión de procesos

El sistema de medición telemétrica para la transmisión inalámbrica de campo cercano consta de dos módulos funcionalmente distintos que están acoplados mecánica y eléctricamente entre sí. La unidad amplificadora de carga miniaturizada de un solo canal tipo 5190A se monta directamente en elementos móviles de la máquina, como la torreta de herramientas. Convierte la señal piezoeléctrica sin procesar del sensor en una señal de tensión y la transmite digitalmente a la unidad base tipo 5290A a través de la interfaz inalámbrica. La unidad base está firmemente montada en la máquina y suministra energía al amplificador de forma inductiva. Recibe los datos de medición a través de la interfaz de telemetría de campo cercano, lo que proporciona una conexión inalámbrica estable incluso para carreras complejas. La distancia entre los módulos es de 1 ± 0,5 mm.

Las señales se procesan con una resolución que oscila entre ±48 y ±140 000 pC con una salida de tensión analógica de ±10 V. Alternativamente, los datos digitales pueden emitirse a través de Ethernet a una frecuencia de muestreo de hasta 25 kSps, incluyendo la configuración y el control a través de la interfaz de usuario web integrada. Las interfaces estándar, como Ethernet, permiten una integración sencilla en los sistemas de control existentes o en plataformas de monitorización de nivel superior, como el software de análisis de datos PTS App o el sistema de monitorización de procesos maXYmos de Kistler. Esto permite detectar en tiempo real el desgaste de las herramientas (por ejemplo, en el corte de metales), las desviaciones de los materiales o las irregularidades en la formación de virutas.

Un sistema de medición telemétrico robusto y sin mantenimiento para un funcionamiento continuo en la fabricación

La autoconfiguración inteligente es una característica clave del sistema. Tras una configuración inicial y el acoplamiento a través de la interfaz de campo cercano, la unidad base identifica automáticamente el sensor y lee todos los parámetros relevantes, incluidos los datos de calibración, el rango de medición y la sensibilidad en milisegundos. Este sistema está listo para medir de inmediato, sin intervención manual ni tiempos de espera. La instalación también es rápida, precisa y reproducible gracias a los puntos de acoplamiento definidos. Los usuarios no experimentan retrasos en el proceso ni impacto en los tiempos de ciclo.

La transmisión de señales de alta frecuencia sin contacto es bidireccional y resistente a las interferencias, incluso en condiciones adversas. El sistema de medición es muy resistente a las virutas, los refrigerantes y las vibraciones gracias a su carcasa cerrada de aluminio fundido a presión y a sus superficies de transmisión reforzadas con cerámica.