ACE Stoßdämpfer GmbH og Burat & Klein Datentechnik GmbH har i mange år samarbejdet inden for måleteknologi for at kunne teste industriel dæmpningsteknologi præcist inden for dynamiske parametre til kundespecifikke projekter.
Her giver de et indblik i deres succesfulde samarbejde.
Forskellige typer af dæmpere bruges i mange automatiserede produktionsprocesser. Små og industrielle støddæmpere samt sikkerhedsstøddæmpere er særligt velegnede som effektive, strømløse hydrauliske komponenter til deceleration eller til præcis opbremsning af massekræfter for at øge produktiviteten og sikkerheden. ACE tilbyder et bredt udvalg af disse maskinelementer i form af selvjusterende og justerbare typer til en lang række anvendelser, hvilket gør det muligt for designere at dække de mest almindelige kraftområder med virksomhedens standardkomponenter. ACE tilbyder også komponenter af reversible og irreversible solid-state materialer til nødstop som påløbsbeskyttelse eller som stopdæmpere.
Simuler først dæmpningsadfærd, og valider derefter på faldtestere
Sensorer og simuleringer spiller en rolle, når ingeniører ønsker at teste produkterne før markedslancering eller, i tilfælde af følsomme applikationer, ønsker at bestemme den faktiske dæmpningsadfærd for de respektive spjældtyper til deres specifikke applikation på forhånd. Dette gælder i særlige tilfælde inden for automatisering, håndtering eller deceleration af ekstraordinært høje massekræfter på værktøjsmaskiner eller rundborde. Hvis de dæmpningskurver, der er angivet af producenten, ikke er tilstrækkelige til anvendelsen og til kundens projektteam, bruger ACE's rådgivende ingeniører interne testfaciliteter til at kontrollere de teoretiske simuleringer fra designene med standardkomponenter i praksis og validere dem.
Der bruges to faldtestere i Langenfeld, det tyske hovedkvarter for ekspertmærket ACE, som er en del af Stabilus Group. Den første dækker massekræfter fra 130 kg til 500 kg med en maksimal faldhøjde på 1500 mm. Faldtestene, der udføres i henhold til tyngdeloven, resulterer i maksimale anslagshastigheder på 4,8 m/s (v = √2*g*h) og kinetiske energier på ca. 6000 Nm (m*g*h). Den anden faldtester er egnet til masser fra 3 kg til 350 kg med en maksimal faldhøjde på op til 1500 mm, hvorved der måles anslagshastigheder på op til ca. 5,5 m/s og energier på op til ca. 5150 Nm. Ud over de førnævnte hydrauliske dæmpere fra virksomhedens afdeling for dæmpningsteknologi bruger ACE også begge faldtestere til at teste virksomhedens sikkerhedsprodukter, som omfatter reversible faste kroppe ud over sikkerhedsstøddæmperne, som også fungerer hydraulisk.ud over de hydrauliske sikkerhedsstøddæmpere omfatter disse også reversible solid-state-støddæmpere som dem fra TUBUS-produktfamilierne og irreversible solid-state-støddæmpere lavet af aluminium og stål.
Fokus på maksimal mulig energiabsorption
Den sidste generation af sikkerhedsdæmpere fra ACE kaldes crashdæmpere. De er designet som nødstopkomponenter til engangsbrug, og ingeniørerne i Langenfeld udfører omfattende testserier af de respektive typer på faldtestere, før de lanceres på markedet. De undersøger dæmperne, som er lavet af specielle aluminiums- eller stålrør, primært med hensyn til den maksimalt mulige energiabsorption i tilfælde af en ulykke. De er særligt opmærksomme på at registrere de specifikke dæmpningsegenskaber for de enkelte typer i hver ny serie ved hjælp af faldtestere. Det gør dem i stand til at kontrollere og validere katalogværdierne og godkende de respektive produktserier til salg. Ingeniørerne undersøgte f.eks. den maksimale energiabsorption for fire nye, mindre crashdæmpere. Disse har en udvendig diameter på ca. 20 mm og lanceres på markedet med forskellige slaglængder. Siden den vellykkede afslutning af valideringerne har ACE udvidet udvalget af energiabsorbenter i det nedre område fra 100 til ca. 400 Nm og kan også tilbyde crashdæmperne til systemer i mindre formater som en billig og effektiv nødstopløsning. Da disse solid state-dæmpere har samme opgave i et industrielt miljø som krumtapzoner i køretøjsteknologi, er de blevet testet til de hårdeste belastninger. Når alt kommer til alt, absorberer komponenterne i tilfælde af et sammenstød straks anslagsenergien og deformeres og foldes på en måde, der er defineret på forhånd i computersimuleringer, for at omdanne den kinetiske anslagsenergi til varme og sprede den til det ydre miljø. På den måde beskytter engangsdæmperne konstruktioner i tilfælde af en ulykke gennem en høj, ensartet energiafledning på 98 procent. På grund af kravet om, at disse sikkerhedselementer skal tilbyde høj langtidsstabilitet i daglig drift og maksimal beskyttelse i tilfælde af et nødstop, blev testene og simuleringerne udført under forhold, der var så tæt på virkeligheden som muligt.
Små støddæmpere undersøgt i horisontale lineære tests
Ud over disse tyngdekraftsbaserede testmuligheder, hvor man f.eks. undersøger dæmpere og deres decelerationsevne ved afslutningen af bevægelsen af lodrette lineære akser, giver en anden testbænk fra ACE også mulighed for vandrette lineære tests. Her accelererer drevet massekræfter på 20 kg til 100 kg på en vandret akse til hastigheder på op til ca. 3,5 m/s.
I et praktisk eksempel, hvor højpræcise, friktionsfrie aksler er installeret i et håndteringssystem, der er sikret i slutpositionerne i tre aksler (X, Y, centerpol) med små støddæmpere, vælger ingeniørerne hos ACE først de passende dæmpertyper til den respektive aksel fra standardsortimentet. Da de meget følsomme aksler kun må belastes med definerede maksimale kræfter i tilfælde af et sammenstød, udfører ACE i andet trin specifikke teoretiske designs for hver af de udvalgte små støddæmpere ved hjælp af simuleringssoftware. Hvert enkelt hulmønster, dvs. antallet og størrelsen af gashullerne inde i dæmperen, simuleres på computeren for at optimere kraftforløbet, dvs. kraft-forskydningskurven. Ingeniørerne kan derefter validere de teoretiske simuleringer ved at foretage målinger på den lineære akse ved hjælp af passende forberedte prøveemner i de lineære tests på testbænken. I en sådan testapplikation kan den bevægelige masse justeres ned til nogle få gram, og slaghastigheden kan matches næsten én til én med en tolerance på 0,02 m/s for hvert enkelt tilfælde. Hvis prøveemnerne består testene, bruges måleresultaterne til produktion af de nødvendige små serier.
Måleteknologi validerer simulerings- og testresultater
Uanset om ACE-komponenterne testes i lodrette eller vandrette lineære akser, bestemmes dæmpningsvandringen ved hjælp af et laserforskydningsmålesystem og den faktiske støttekraft ved hjælp af kraftsensorer på alle testbænke. Virksomheden samarbejder med Burat & Klein Datentechnik GmbH, der har base i Meckenbeuren i Bodensee-distriktet. Mens sensorerne og forskydningstransducerne er forbundet med et målesystem kaldet MultiMessBOX, som er præcist tilpasset det respektive testpunkt, kan de data, der bestemmes i hver testkørsel, evalueres ved hjælp af MessMax®-softwaren, der er programmeret af Burat & Klein. Som beskrevet i tilfældet med den lille støddæmper gør MessMax® det muligt at overlejre den kurve, der er målt i den virkelige test, med den teoretiske kurve, der er bestemt på computeren, og dermed validere teorien i praksis. Jörg Küchmann, ingeniør fra ACE's forsknings- og udviklingsafdeling, kommenterer: "I den citerede applikation kunne Burat & Klein tilbyde os en særlig evalueringssoftware, som vi kan bruge til at sammenligne tre parametre og automatisk eksportere resultaterne til Excel efter behov. I dette tilfælde evalueres og kontrolleres den maksimale støttekraft, den maksimale dæmpningsafstand og også energien, dvs. arealet under kraft-forskydningskurven."
I løbet af de sidste par år har ACE opnået stor erfaring inden for dette område af måleteknologi og evalueringen af de opnåede resultater takket være det stigende antal valideringer, som kunderne har bedt om. Det er bemærkelsesværdigt, at simuleringerne kun viser meget små procentvise afvigelser i forhold til de faktiske måleresultater i praksis. ACE's simuleringer er derfor også meget nøjagtige takket være Burat & Kleins måleteknologi.
