In vielen automatisierten Fertigungsprozessen kommen Klein- und Industriestoßdämpfer als effiziente, stromlos arbeitende hydraulische Komponenten bei der Verzögerung oder dem punktgenauen Abbremsen von Massenkräften zwecks Produktivitätssteigerung und Sicherheitserhöhung zum Einsatz. ACE Stoßdämpfer stellt für verschiedenste Anwendungen ein breites Spektrum dieser Maschinenelemente in Form von selbsteinstellenden und einstellbaren Typen zur Verfügung, sodass Anwender bereits mit den Standardkomponenten die gängigsten Kraftbereiche abdecken können.
Dämpfungstechnik erprobt an Falltestern und Prüfstand
Sensoren und Simulationen spielen dann eine Rolle, wenn Ingenieure bei besonders sensiblen Anwendungen den konkreten, tatsächlichen Dämpfungsverlauf der jeweiligen Stoßdämpfertypen von ACE für ihre spezifische Anwendung vorab exakt ermitteln wollen. Dies trifft in Spezialfällen beim Handling oder bei der Verzögerung von außerordentlich hohen Massenkräften an Werkzeugmaschinen oder Drehtischen zu. Sind die herstellerseitig genannten Dämpfungsverläufe für die Applikation und für das Projektteam des Kunden nicht ausreichend, greifen die beratenden Ingenieure von ACE auf hauseigene Testmöglichkeiten zurück. So lassen sich die theoretischen Simulationen aus den Auslegungen mit Standardkomponenten in der Praxis überprüfen und diese validieren.
In Langenfeld, der deutschen Zentrale des zur Stabilus-Gruppe gehörenden Anbieters ACE Stoßdämpfer, kommen zwei Falltester zum Einsatz. Der erste deckt Massenkräfte von 130 bis 500kg bei einer maximalen Fallhöhe von 1.500mm ab. Der zweite Falltester eignet sich für Massen von 3 bis 350kg bei einer maximalen Fallhöhe bis zu ebenfalls 1.500mm, wobei Aufprallgeschwindigkeiten von bis zu ungefähr 5,5m/s und Energien bis zu etwa 5.150Nm gemessen werden. Neben diesen schwerkraftbedingten Testmöglichkeiten von Stoßdämpfern am Ende des Weges vertikaler Linearachsen, gestattet ein spezieller Prüfstand auch horizontale Lineartests. Dabei beschleunigt der Antrieb Massen von 20kg bis 100kg auf Geschwindigkeiten von bis zu circa 3,5m/s.
Optimum für die Kleinserie
In einem Praxisbeispiel sind hochgenaue reibungsfreie Achsen in einem Handlingsystem verbaut, das in drei Achsen (X, Y, Center Pole) in den Endlagen durch Kleinstoßdämpfer abgesichert wird. Die ACE-Ingenieure wählen zunächst die für die jeweilige Achse passenden Dämpfertypen aus dem Standardprogramm. Weil die sensiblen Achsen nur mit fest definierten Maximalkräften im Crashfall belastet werden dürfen, führt ACE im zweiten Schritt jeweils konkrete theoretische Auslegungen für jeden der gewählten Kleinstoßdämpfer mithilfe einer Simulationssoftware durch. Dabei wird jedes einzelne Bohrbild (Anzahl und Größe der Drosselbohrungen im Dämpferinneren) am Computer simuliert, um den Kraftverlauf – die Kraft-Weg-Kurve – zu optimieren.
Im Anschluss validieren die Ingenieure mit entsprechend präparierten Prüflingen in den Lineartests am Prüfstand die theoretischen Simulationen per Messungen auf der Linearachse. In einer solchen Testanwendung lassen sich die bewegte Masse bis auf wenige Gramm und die Aufprallgeschwindigkeit mit einer Toleranz von 0,05m/s nahezu 1:1 auf jeden spezifischen Fall abstimmen. Bestehen die Prüflinge die Tests, werden die Messergebnisse für die Fertigung der jeweils benötigten Kleinserie übernommen.
Messtechnik validiert Test- und Simulationsergebnisse
Ob Komponenten von ACE in vertikalen oder horizontalen Linearachsen getestet werden: Bei allen Prüfständen ermittelt das Unternehmen den Dämpfungsweg über ein Laser-Weg-Messsystem sowie die tatsächliche Stützkraft mittels Kraftsensoren. Hierbei kooperieren die Langenfelder seit 2004 mit dem in Meckenbeuren im Bodenseekreis ansässigen Anbieter Burat & Klein Datentechnik. Während die verschiedenen Sensoren und Wegaufnehmer an einer der jeweiligen Prüfstelle genau angepassten Messanlage namens MultiMessBOX angeschlossen sind, lassen sich die in jedem Testlauf ermittelten Daten über die von Burat & Klein programmierte Software MessMax auswerten.
Wie im Musterfall geschildert, ist es mittels MessMax möglich, die beim Realtest gemessene Kurve mit der theoretisch am Rechner ermittelten übereinanderzulegen und auf diese Weise die Theorie in der Praxis zu validieren. Jörg Küchmann, Ingenieur aus der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von ACE, dazu: „In der angeführten Anwendung konnte Burat & Klein uns eine spezielle Auswertesoftware anbieten, mit der wir drei Parameter abgleichen können und die Ergebnisse automatisch nach Wunsch in Excel exportieren. In diesem Fall werden die maximale Stützkraft, der maximale Dämpfungsweg und zusätzlich die Energie – also die Fläche unterhalb der Kraft-Weg-Kurve – ausgewertet und überprüft.“
