ACE Stoßdämpfer GmbH ja Burat & Klein Datentechnik GmbH ovat tehneet vuosia yhteistyötä mittaustekniikan alalla, jotta he voivat testata tarkasti teollista vaimennustekniikkaa dynaamisten parametrien osalta asiakaskohtaisissa projekteissa.
Tässä he kertovat menestyksekkäästä yhteistyöstä.
Erilaisia vaimennintyyppejä käytetään monissa automatisoiduissa valmistusprosesseissa. Pienet ja teolliset iskunvaimentimet sekä turva-iskunvaimentimet soveltuvat erityisen hyvin tehokkaiksi, virrattomiksi hydraulisiksi komponenteiksi hidastamiseen tai massavoimien tarkkaan jarruttamiseen tuottavuuden ja turvallisuuden lisäämiseksi. ACE tarjoaa laajan valikoiman näitä koneenosia itsesäätyvinä ja säädettävinä tyyppeinä monenlaisiin sovelluksiin, jolloin suunnittelijat voivat kattaa yleisimmät voima-alueet yrityksen vakiokomponenteilla. ACE tarjoaa myös palautuvista ja palautumattomista puolijohdemateriaaleista valmistettuja komponentteja hätäpysäytyksiä varten yliajosuojina tai pysäytysvaimentimina.
Simuloi ensin vaimennuskäyttäytyminen ja validoi sitten pudotustestilaitteilla
Antureilla ja simuloinneilla on merkitystä, kun insinöörit haluavat testata tuotteita ennen markkinoille saattamista tai kun he haluavat herkkien sovellusten tapauksessa määrittää etukäteen kunkin vaimentajatyypin todellisen vaimennuskäyttäytymisen kyseistä sovellusta varten. Tämä pätee erikoistapauksissa automaatiossa, käsittelyssä tai poikkeuksellisen suurten massavoimien hidastamisessa työstökoneissa tai pyöröpöydissä. Jos valmistajan määrittelemät vaimennuskäyrät eivät riitä sovellukseen ja asiakkaan projektiryhmälle, ACE:n konsultoivat insinöörit käyttävät talon omia testauslaitteistoja tarkistamaan ja validoimaan teoreettiset simuloinnit, jotka on tehty malleista vakiokomponenteilla käytännössä.
Langenfeldissä, Stabilus-konserniin kuuluvan ACE-asiantuntijabrändin Saksan pääkonttorissa, on käytössä kaksi pudotustestauslaitetta. Ensimmäinen kattaa 130 kg:n ja 500 kg:n massavoimat ja 1500 mm:n enimmäispudotuskorkeuden. Painovoiman lakien mukaisesti suoritetuissa pudotustesteissä suurin iskunopeus on 4,8 m/s (v = √2*g*h) ja liike-energia noin 6000 Nm (m*g*h). Toinen pudotustestauslaite soveltuu massoille 3 kg-350 kg ja enintään 1500 mm:n pudotuskorkeudelle, jolloin iskunopeudet ovat enintään noin 5,5 m/s ja liike-energiat enintään noin 5150 Nm. Edellä mainittujen yrityksen vaimennustekniikkaosaston hydraulisten vaimentimien lisäksi ACE käyttää molempia pudotustestilaitteita myös yrityksen turvallisuustuotteiden testaamiseen, joihin kuuluvat myös hydraulisesti toimivien turva-iskunvaimentimien lisäksi myös käännettävät kiinteät rungot. hydraulisten turva-iskunvaimentimien lisäksi näihin kuuluvat myös käännettävät kiinteät iskunvaimentimet, kuten TUBUS-tuoteperheisiin kuuluvat, sekä alumiinista ja teräksestä valmistetut palautumattomat kiinteät iskunvaimentimet.
Keskittyminen mahdollisimman suureen energianvaimennukseen
ACE:n jälkimmäistä sukupolvea turva-iskunvaimentimista kutsutaan törmäysvaimentimiksi. Langenfeldin insinöörit suunnittelevat hätäpysäytyskomponenteiksi kertakäyttöön, ja he suorittavat kyseisille tyypeille laajoja testisarjoja pudotustestilaitteilla ennen niiden markkinoille saattamista. He tutkivat erityisestä alumiini- tai teräsputkesta valmistettuja vaimentimia ensisijaisesti sen suhteen, miten paljon energiaa ne voivat absorboida onnettomuustilanteessa. Erityistä huomiota kiinnitetään kunkin uuden sarjan yksittäisten tyyppien erityisten vaimennusominaisuuksien kirjaamiseen pudotustestereillä. Näin he voivat tarkistaa ja validoida luettelon arvot ja hyväksyä kunkin tuotesarjan myyntiin. Siellä insinöörit tutkivat esimerkiksi neljän uuden, pienemmän törmäysvaimentimen suurimman energianvaimennuksen. Näiden ulkohalkaisijat ovat noin 20 mm, ja ne tuodaan markkinoille eri iskunvaimentimilla. Validointien onnistuneen läpiviennin jälkeen ACE on laajentanut energianvaimentimien valikoimaa alemmalla alueella 100 Nm:stä noin 400 Nm:iin ja voi tarjota järjestelmien törmäysvaimentimia myös pienemmässä koossa edullisena ja tehokkaana hätäpysäytysratkaisuna. Koska näiden kiinteän tilan iskunvaimentimien tehtävä teollisuusympäristössä on samanlainen kuin ajoneuvotekniikan puristusvyöhykkeiden tehtävä, ne on testattu kovimmille kuormituksille. Loppujen lopuksi törmäystilanteessa komponentit imevät törmäysenergian välittömästi, ja ne deformoituvat ja taittuvat tietokonesimulaatioissa etukäteen määritellyllä tavalla, jotta törmäyksen liike-energia voidaan muuntaa lämmöksi ja johtaa ulos ympäristöön. Tällä tavoin kertakäyttöiset vaimentimet suojaavat rakenteita onnettomuustilanteessa 98 prosentin suurella ja tasaisella energianhäviöllä. Koska näiltä turvallisuuselementeiltä edellytetään korkeaa pitkäaikaista vakautta jokapäiväisessä käytössä ja maksimaalista suojaa hätäpysäytystilanteessa, testit ja simuloinnit suoritettiin mahdollisimman lähellä todellisuutta olevissa olosuhteissa.
Pienet iskunvaimentimet tutkittiin horisontaalisissa lineaarisissa testeissä
Näiden painovoimaan perustuvien testausvaihtoehtojen lisäksi, joissa tutkitaan vaimentimia ja niiden hidastuskykyä esimerkiksi pystysuorien lineaaristen akselien liikkeen loppupäässä, ACE:n toinen testipenkki mahdollistaa myös vaakasuorat lineaariset testit. Tällöin käyttölaite kiihdyttää vaaka-akselilla 20 kg:n ja 100 kg:n välisiä massavoimia jopa noin 3,5 m/s:n nopeuteen.
Käytännön esimerkissä, jossa huipputarkat, kitkattomat akselit asennetaan käsittelyjärjestelmään, joka on kiinnitetty kolmessa akselissa (X, Y, keskinapa) pääteasentoihin pienillä iskunvaimentimilla, ACE:n insinöörit valitsevat ensin vakiovalikoimasta kullekin akselille sopivat vaimennintyypit. Koska erittäin herkkiä akseleita voidaan kuormittaa vain määritellyillä enimmäisvoimilla törmäystilanteessa, ACE tekee toisessa vaiheessa kullekin valitulle pienelle iskunvaimentimelle erityiset teoreettiset suunnitelmat simulointiohjelmiston avulla. Kukin yksittäinen reikäkuvio eli vaimentimen sisällä olevien kuristusreikien lukumäärä ja koko simuloidaan tietokoneella voiman etenemisen eli voima-siirtymä-käyrän optimoimiseksi. Tämän jälkeen insinöörit voivat validoida teoreettiset simulaatiot tekemällä mittauksia lineaarisella akselilla käyttäen asianmukaisesti valmisteltuja testikappaleita lineaarisissa testeissä testipenkissä. Tällaisessa testisovelluksessa liikkuva massa voidaan säätää muutamaan grammaan asti ja iskunopeus voidaan sovittaa lähes yksi yhteen 0,02 m/s:n toleranssilla kussakin erityistapauksessa. Jos testikappaleet läpäisevät testit, mittaustuloksia käytetään tarvittavien piensarjojen valmistukseen.
Mittaustekniikka validoi simulointi- ja testitulokset
Riippumatta siitä, testataanko ACE-komponentteja pysty- vai vaakasuorilla lineaarisilla akseleilla, vaimennusmatka määritetään lasermittausjärjestelmällä ja todellinen tukivoima voima-antureiden avulla kaikissa testipenkissä. Yritys tekee yhteistyötä Burat & Klein Datentechnik GmbH:n kanssa, joka sijaitsee Meckenbeurenissa Bodenjärven alueella. Kun anturit ja siirtymäanturit on liitetty MultiMessBOX-nimiseen mittausjärjestelmään, joka on mukautettu tarkasti kulloiseenkin testipisteeseen, jokaisessa testiajossa määritetyt tiedot voidaan arvioida Burat & Kleinin ohjelmoiman MessMax®-ohjelmiston avulla. Kuten pienen iskunvaimentimen tapauksessa on kuvattu, MessMax®-ohjelmalla voidaan todellisessa testissä mitattu käyrä asettaa päällekkäin tietokoneella määritetyn teoreettisen käyrän kanssa ja näin validoida teoria käytännössä. ACE:n tutkimus- ja kehitysosaston insinööri Jörg Küchmann kommentoi: "Burat & Klein pystyi tarjoamaan meille mainitussa sovelluksessa erityisen arviointiohjelmiston, jolla voimme vertailla kolmea parametria ja viedä tulokset tarvittaessa automaattisesti Exceliin. Tässä tapauksessa arvioidaan ja tarkistetaan suurin tukivoima, suurin vaimennusväli ja myös energia eli voima-siirtymä-käyrän alapuolinen pinta-ala."
ACE on viime vuosina saanut runsaasti kokemusta tästä mittaustekniikan alasta ja saatujen tulosten arvioinnista asiakkaiden pyytämien validointien kasvavan määrän ansiosta. On huomattavaa, että simulaatiot osoittavat vain hyvin pieniä prosentuaalisia poikkeamia verrattuna todellisiin mittaustuloksiin käytännössä. ACE:n simulaatiot ovat siis Burat & Kleinin mittaustekniikan ansiosta myös erittäin tarkkoja.
