Kaksi saksalaista yritystä on tehnyt menestyksekästä yhteistyötä mittaustekniikan alalla jo useiden vuosien ajan voidakseen testata tarkasti teollista vaimennustekniikkaa dynaamisten parametrien alalla asiakaskohtaisissa projekteissa. Tässä ne kertovat yhteistyöstään.

Monissa automatisoiduissa tuotantoprosesseissa käytetään pieniä ja teollisia iskunvaimentimia tehokkaina, virrattomina hydraulisina komponentteina hidastamiseen tai massavoimien tarkkaan jarruttamiseen tuottavuuden ja turvallisuuden lisäämiseksi. ACE Stoßdämpfer GmbH tarjoaa laajan valikoiman näitä koneenosia itsesäätyvinä ja säädettävinä tyyppeinä monenlaisiin sovelluksiin, jolloin suunnittelijat voivat kattaa yleisimmät voima-alueet yrityksen vakiokomponenteilla.

Antureilla ja simuloinneilla on merkitystä, kun insinöörit haluavat määritellä tarkasti kunkin ACE-iskunvaimennintyypin todelliset vaimennusominaisuudet sovelluskohteeseensa etukäteen erityisen herkissä sovelluksissa. Tämä pätee erikoistapauksissa automaation ja käsittelyn alalla sekä työstökoneiden tai pyöröpöytien poikkeuksellisen suurten massavoimien hidastamisessa. Jos valmistajan määrittelemät vaimennuskäyrät eivät ole sovelluksen ja asiakkaan projektiryhmän kannalta riittäviä, ACE:n konsultoivat insinöörit käyttävät talon omia testauslaitteita tarkistamaan ja validoimaan suunnittelusta saadut teoreettiset simulaatiot vakiokomponenteilla käytännössä.

Pudotustestilaitteilla ja testipenkissä testattu vaimennustekniikka

Stabilus-konserniin kuuluvan ACE Stoßdämpfer GmbH:n Saksan pääkonttorissa Langenfeldissä on käytössä kaksi pudotustestauslaitetta. Ensimmäinen kattaa 130 kg:n ja 500 kg:n massavoimat ja 1500 mm:n enimmäispudotuskorkeuden. Painovoiman lakien mukaisesti suoritetuissa pudotuskokeissa 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. Näiden painovoiman aiheuttamien testausvaihtoehtojen lisäksi pystysuorien lineaaristen akselien liikeradan päässä oleville iskunvaimentimille voidaan tehdä myös vaakasuoria lineaarisia testejä erityisen testitelineen avulla. Voimansiirto kiihdyttää 20 kg:n ja 100 kg:n massoja jopa noin 3,5 m/s nopeuteen.

Käytännön esimerkissä, jossa huipputarkat, kitkattomat akselit asennetaan käsittelyjärjestelmään, joka on kiinnitetty loppuasentoihin kolmella akselilla (X, Y, keskinapa) 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, yritys käyttää lasermittausjärjestelmää vaimennusmatkan määrittämiseen ja voima-antureita todellisen tukivoiman määrittämiseen kaikissa testipenkissä. Yritys on tehnyt vuodesta 2004 lähtien yhteistyötä Bodenjärven alueella Meckenbeurenissa sijaitsevan Burat & Klein Datentechnik GmbH:n kanssa. Kun eri 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 esimerkkitapauksessa on kuvattu, MessMax® mahdollistaa todellisen testin aikana mitatun käyrän ja tietokoneella määritetyn teoreettisen käyrän päällekkäin asettamisen ja siten teorian validoinnin käytännössä. ACE:n tutkimus- ja kehitysosaston insinööri Jörg Küchmann kommentoi: "Burat & Klein pystyi tarjoamaan meille mainitussa sovelluksessa erityisen arviointiohjelmiston, jonka avulla 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.