ACE Stoßdämpfer GmbH e Burat & Klein Datentechnik GmbH collaborano da molti anni nel campo della tecnologia di misura per poter testare con precisione la tecnologia di smorzamento industriale nell'ambito dei parametri dinamici per progetti specifici dei clienti.
Qui di seguito, i due produttori danno un'idea della loro collaborazione di successo.
In molti processi produttivi automatizzati vengono utilizzati diversi tipi di smorzatori. Gli ammortizzatori piccoli e industriali, così come gli ammortizzatori di sicurezza, sono particolarmente adatti come componenti idraulici efficienti e senza corrente per la decelerazione o per la frenatura precisa delle forze di massa, al fine di aumentare la produttività e la sicurezza. ACE fornisce un'ampia gamma di questi elementi per macchine, sotto forma di tipi autoregolabili e regolabili per un'ampia varietà di applicazioni, consentendo ai progettisti di coprire le gamme di forza più comuni con i componenti standard dell'azienda. ACE offre anche componenti realizzati con materiali reversibili e irreversibili a stato solido per arresti di emergenza come protezione antiscavalcamento o come ammortizzatori di arresto.
Prima simulare il comportamento dello smorzatore, poi convalidarlo sui tester di caduta
I sensori e le simulazioni svolgono un ruolo importante quando gli ingegneri vogliono testare i prodotti prima del lancio sul mercato o, nel caso di applicazioni sensibili, vogliono determinare in anticipo l'effettivo comportamento di smorzamento dei rispettivi tipi di smorzatori per la loro specifica applicazione. Questo vale in casi speciali di automazione, movimentazione o decelerazione di forze di massa straordinariamente elevate su macchine utensili o tavole rotanti. Se le curve di smorzamento specificate dal produttore non sono sufficienti per l'applicazione e per il team di progetto del cliente, gli ingegneri consulenti di ACE utilizzano strutture di prova interne per verificare le simulazioni teoriche dei progetti con componenti standard nella pratica e convalidarle.
A Langenfeld, sede tedesca del marchio esperto ACE, che fa parte del Gruppo Stabilus, vengono utilizzati due tester di caduta. Il primo copre forze di massa da 130 kg a 500 kg con un'altezza massima di caduta di 1500 mm. I test di caduta eseguiti secondo le leggi della gravità danno luogo a velocità d'impatto massime di 4,8 m/s (v = √2*g*h) ed energie cinetiche di circa 6000 Nm (m*g*h). Il secondo tester di caduta è adatto a masse da 3 kg a 350 kg con un'altezza massima di caduta di 1500 mm, con velocità d'impatto fino a circa 5,5 m/s ed energie fino a circa 5150 Nm. Oltre ai già citati ammortizzatori idraulici della divisione tecnologia di smorzamento dell'azienda, ACE utilizza entrambi i drop tester per testare i prodotti di sicurezza dell'azienda, che comprendono corpi fissi reversibili oltre agli ammortizzatori di sicurezza, che funzionano anch'essi idraulicamente.Oltre agli ammortizzatori di sicurezza idraulici, questi includono anche ammortizzatori reversibili allo stato solido come quelli delle famiglie di prodotti TUBUS e ammortizzatori irreversibili allo stato solido in alluminio e acciaio.
Concentrarsi sul massimo assorbimento di energia possibile
L'ultima generazione di ammortizzatori di sicurezza ACE è definita "crash dampers". Progettati come componenti di arresto di emergenza per uso singolo, gli ingegneri di Langenfeld eseguono una serie di test approfonditi sui rispettivi tipi su tester di caduta prima del loro lancio sul mercato. Esaminano gli ammortizzatori, realizzati in tubi speciali di alluminio o acciaio, soprattutto per quanto riguarda il massimo assorbimento di energia possibile in caso di incidente. Prestano particolare attenzione alla registrazione delle caratteristiche specifiche di smorzamento dei singoli tipi di ogni nuova serie utilizzando i tester di caduta. Ciò consente di verificare e convalidare i valori di catalogo e di approvare le rispettive serie di prodotti per la vendita. Ad esempio, gli ingegneri hanno esaminato l'assorbimento massimo di energia di quattro nuovi smorzatori d'urto più piccoli. Questi hanno un diametro esterno di circa 20 mm e vengono lanciati sul mercato con corse diverse. Dopo aver completato con successo le convalide, ACE ha ampliato la gamma di assorbitori di energia nella gamma inferiore da 100 a circa 400 Nm e può offrire anche gli ammortizzatori d'urto per sistemi in formati più piccoli come soluzione economica ed efficace per l'arresto di emergenza. Poiché il compito di questi smorzatori a stato solido in un ambiente industriale è simile a quello delle zone di collisione nella tecnologia dei veicoli, sono stati testati per i carichi più difficili. Infatti, in caso di impatto, i componenti assorbono immediatamente l'energia d'urto e si deformano e piegano secondo modalità definite in anticipo da simulazioni al computer per convertire l'energia cinetica d'urto in calore e dissiparla nell'ambiente esterno. In questo modo, gli smorzatori monouso proteggono le strutture in caso di incidente attraverso una dissipazione di energia elevata e uniforme del 98%. Poiché questi elementi di sicurezza devono offrire un'elevata stabilità a lungo termine nel funzionamento quotidiano e la massima protezione in caso di arresto di emergenza, i test e le simulazioni sono stati eseguiti in condizioni il più possibile simili alla realtà.
Piccoli ammortizzatori esaminati in prove lineari orizzontali
Oltre a queste opzioni di test basate sulla gravità, che esaminano gli ammortizzatori e le loro prestazioni di decelerazione a fine corsa degli assi lineari verticali, ad esempio, un altro banco di prova di ACE consente anche di eseguire test lineari orizzontali. In questo caso, l'azionamento accelera forze di massa da 20 kg a 100 kg su un asse orizzontale fino a velocità di circa 3,5 m/s.
In un esempio pratico in cui gli assi ad alta precisione e senza attrito sono installati in un sistema di movimentazione che è fissato nelle posizioni finali di tre assi (X, Y, polo centrale) da piccoli ammortizzatori, gli ingegneri di ACE selezionano innanzitutto i tipi di ammortizzatori appropriati per il rispettivo asse dalla gamma standard. Poiché gli assi altamente sensibili possono essere caricati con forze massime definite solo in caso di incidente, nella seconda fase ACE esegue progetti teorici specifici per ciascuno dei piccoli ammortizzatori selezionati utilizzando un software di simulazione. Ogni singolo schema di fori, cioè il numero e la dimensione dei fori di strozzatura all'interno dell'ammortizzatore, viene simulato al computer per ottimizzare la progressione della forza, cioè la curva forza-spostamento. Gli ingegneri possono quindi convalidare le simulazioni teoriche effettuando misure sull'asse lineare utilizzando provini opportunamente preparati nelle prove lineari sul banco di prova. In un'applicazione di prova di questo tipo, la massa mobile può essere regolata fino a pochi grammi e la velocità di impatto può essere adattata quasi uno a uno con una tolleranza di 0,02 m/s per ogni caso specifico. Se i campioni superano le prove, i risultati delle misurazioni vengono utilizzati per la produzione delle piccole serie richieste.
La tecnologia di misura convalida i risultati delle simulazioni e dei test
Sia che i componenti ACE vengano testati su assi lineari verticali o orizzontali, la corsa di smorzamento viene determinata con un sistema di misurazione laser dello spostamento e la forza di supporto effettiva con sensori di forza su tutti i banchi di prova. L'azienda collabora con Burat & Klein Datentechnik GmbH, con sede a Meckenbeuren, nel distretto del Lago di Costanza. Mentre i sensori e i trasduttori di spostamento sono collegati a un sistema di misura chiamato MultiMessBOX, che viene adattato con precisione al rispettivo punto di prova, i dati determinati in ogni prova possono essere valutati utilizzando il software MessMax® programmato da Burat & Klein. Come descritto nel caso del piccolo ammortizzatore, MessMax® permette di sovrapporre la curva misurata nella prova reale con la curva teorica determinata al computer, convalidando così la teoria nella pratica. Jörg Küchmann, ingegnere del reparto ricerca e sviluppo di ACE, commenta: "Nell'applicazione citata, Burat & Klein è stata in grado di offrirci uno speciale software di valutazione con il quale possiamo confrontare tre parametri ed esportare automaticamente i risultati in Excel, come richiesto. In questo caso, vengono valutati e controllati la forza massima di appoggio, la distanza massima di smorzamento e anche l'energia, cioè l'area sotto la curva forza-spostamento"
Negli ultimi anni, ACE ha acquisito una vasta esperienza in questo settore della tecnologia di misura e nella valutazione dei risultati ottenuti grazie al numero crescente di convalide richieste dai clienti. È notevole che le simulazioni mostrino solo deviazioni percentuali molto ridotte rispetto ai risultati di misura effettivi nella pratica. Le simulazioni di ACE sono quindi molto accurate anche grazie alla tecnologia di misura di Burat & Klein.
