Två tyska företag har under många år haft ett framgångsrikt samarbete inom mätteknik för att kunna utföra exakta tester av industriell dämpningsteknik inom området dynamiska parametrar för kundspecifika projekt. Här ger de en inblick i sitt samarbete.

I många automatiserade produktionsprocesser används små och industriella stötdämpare som effektiva, strömlösa hydrauliska komponenter för retardation eller exakt bromsning av masskrafter för att öka produktiviteten och säkerheten. ACE Stoßdämpfer GmbH erbjuder ett brett sortiment av dessa maskinelement i form av självjusterande och justerbara typer för en mängd olika applikationer, vilket gör det möjligt för konstruktörer att täcka de vanligaste kraftområdena med företagets standardkomponenter.

Sensorer och simuleringar spelar en viktig roll när ingenjörer vill fastställa de faktiska dämpningsegenskaperna hos respektive ACE-stötdämpartyp för sin specifika applikation i förväg för särskilt känsliga applikationer. Detta gäller i speciella fall inom automation och hantering samt vid inbromsning av extraordinärt höga massakrafter på verktygsmaskiner eller roterande bord. Om de dämpningskurvor som anges av tillverkaren inte är tillräckliga för applikationen och för kundens projektgrupp, använder ACE:s konsulterande ingenjörer interna testanläggningar för att kontrollera de teoretiska simuleringarna från konstruktionerna med standardkomponenter i praktiken och validera dem.

Dämpningsteknik testad på fallprovare och i testbänk

Två falltestare används i Langenfeld, det tyska huvudkontoret för ACE Stoßdämpfer GmbH, en medlem av Stabilus Group. Den första täcker massakrafter från 130 kg till 500 kg med en maximal fallhöjd på 1500 mm. Fallproven som utförs enligt tyngdlagen resulterar i maximala islagshastigheter på 4,8 m/s (v = √2*g*h) och kinetiska energier på ca 6000 Nm (m*g*h). Den andra fallprovaren är lämplig för vikter från 3 kg till 350 kg med en maximal fallhöjd på upp till 1500 mm, varvid islagshastigheter på upp till ca 5,5 m/s och energier på upp till ca 5150 Nm mäts. Förutom dessa gravitationsinducerade testalternativ för stötdämpare i slutet av rörelsen för vertikala linjära axlar, möjliggör en speciell testbänk även horisontella linjära tester. Drivenheten accelererar massor från 20 kg till 100 kg till hastigheter på upp till ca 3,5 m/s.

I ett praktiskt exempel där friktionsfria axlar med hög precision installeras i ett hanteringssystem som säkras i ändlägena i tre axlar (X, Y, mittpol) med små stötdämpare, väljer ingenjörerna på ACE först lämpliga dämpartyper för respektive axel från standardutbudet. Eftersom de mycket känsliga axlarna endast får belastas med definierade maxkrafter i händelse av en krock, utför ACE i det andra steget specifika teoretiska konstruktioner för var och en av de utvalda små stötdämparna med hjälp av simuleringsprogram. Varje enskilt hålmönster, dvs. antalet och storleken på stryphålen inuti dämparen, simuleras i datorn för att optimera kraftutvecklingen, dvs. kraft-förskjutningskurvan. Ingenjörerna kan sedan validera de teoretiska simuleringarna genom att göra mätningar på den linjära axeln med hjälp av lämpligt förberedda provkroppar i de linjära testerna på testbänken. I en sådan testapplikation kan den rörliga massan justeras ner till några gram och slaghastigheten kan matchas nästan en till en med en tolerans på 0,02 m/s för varje specifikt fall. Om provkropparna klarar testerna används mätresultaten för att tillverka de små serier som krävs.

Mätteknik validerar simulerings- och testresultat

Oavsett om ACE-komponenterna testas i vertikala eller horisontella linjäraxlar använder företaget ett laserförskjutningsmätsystem för att bestämma dämpningsrörelsen och kraftsensorer för att bestämma den faktiska stödkraften för alla testbänkar. Företaget har sedan 2004 samarbetat med Burat & Klein Datentechnik GmbH, som är baserat i Meckenbeuren i Bodensjöområdet. Medan de olika sensorerna och förskjutningsgivarna är anslutna till ett mätsystem som kallas MultiMessBOX, som är exakt anpassat till respektive testpunkt, kan de data som fastställs i varje testkörning utvärderas med hjälp av MessMax®-programvaran som programmerats av Burat & Klein. Som beskrivs i exempelfallet gör MessMax® det möjligt att överlagra den kurva som uppmätts under det verkliga testet med den teoretiska kurva som bestämts på datorn och därmed validera teorin i praktiken. Jörg Küchmann, ingenjör från ACE:s forsknings- och utvecklingsavdelning, kommenterar: "I den citerade applikationen kunde Burat & Klein erbjuda oss en speciell utvärderingsprogramvara med vilken vi kan jämföra tre parametrar och automatiskt exportera resultaten till Excel efter behov. I det här fallet utvärderas och kontrolleras den maximala stödkraften, det maximala dämpningsavståndet och även energin, dvs. ytan under kraft-förskjutningskurvan."

Under de senaste åren har ACE skaffat sig stor erfarenhet inom detta område av mätteknik och utvärdering av de resultat som erhålls tack vare det ökande antalet valideringar som begärs av kunderna. Det är anmärkningsvärt att simuleringarna endast visar mycket små procentuella avvikelser jämfört med de faktiska mätresultaten i praktiken. ACE:s simuleringar är därför också mycket exakta tack vare Burat & Kleins mätteknik.