고객별 프로젝트의 동적 파라미터 영역에서 산업용 감쇠 기술을 정밀하게 테스트할 수 있도록 측정 기술 분야에서 수년간 협력해 온 에이스 스토트댐퍼와 부라트 & 클라인 데이터테크닉은 고객 맞춤형 프로젝트를 위해 협력하고 있습니다.

여기에서 두 회사의 성공적인 협력에 대한 인사이트를 확인하세요.

많은 자동화 제조 공정에서 다양한 유형의 댐퍼가 사용됩니다. 소형 및 산업용 쇼크 업소버와 안전 쇼크 업소버는 특히 생산성과 안전성을 높이기 위해 감속 또는 질량의 정밀한 제동을 위한 효율적이고 전류가 없는 유압 부품으로 적합합니다. ACE는 다양한 용도에 맞게 자체 조정 및 조정 가능한 유형의 광범위한 기계 요소를 제공하므로 설계자는 회사의 표준 구성 요소로 가장 일반적인 힘 범위를 커버할 수 있습니다. 또한 ACE는 오버런 보호 또는 정지 댐퍼로서 비상 정지를 위한 가역 및 비가역 고체 재료로 제작된 부품을 제공합니다.

먼저 댐핑 동작을 시뮬레이션한 다음 낙하 테스터에서 검증하기

센서와 시뮬레이션은 엔지니어가 시장 출시 전에 제품을 테스트하거나 민감한 애플리케이션의 경우 특정 애플리케이션에 대한 각 댐퍼 유형의 실제 감쇠 동작을 미리 확인하고자 할 때 중요한 역할을 합니다. 이는 자동화, 핸들링 또는 공작 기계 또는 회전 테이블에서 매우 높은 질량의 힘을 감속하는 특수한 경우에 적용됩니다. 제조업체가 지정한 댐핑 곡선이 어플리케이션과 고객 프로젝트 팀에 충분하지 않은 경우, ACE의 컨설팅 엔지니어는 사내 테스트 시설을 사용하여 표준 부품으로 설계의 이론적 시뮬레이션을 실제로 확인하고 이를 검증합니다.

Stabilus 그룹에 속한 전문 브랜드 ACE의 독일 본사인 랑겐펠트에는 두 대의 낙하 시험기가 사용됩니다. 첫 번째는 최대 낙하 높이가 1,500mm인 130kg에서 500kg의 질량을 다룹니다. 중력 법칙에 따라 낙하 테스트를 수행하면 최대 충격 속도는 4.8m/s(v = √2*g*h)이고 운동 에너지는 약 6000Nm(m*g*h)입니다. 두 번째 낙하 시험기는 최대 낙하 높이가 최대 1500mm인 3kg ~ 350kg의 질량에 적합하며, 최대 약 5.5m/s의 충격 속도와 최대 약 5150Nm의 에너지를 측정합니다. ACE는 앞서 언급한 댐핑 기술 부서의 유압식 댐퍼 외에도 유압식으로 작동하는 안전 쇼크 업소버 외에도 가역식 고정체를 포함하는 회사의 안전 제품을 테스트하기 위해 두 낙하 시험기를 모두 사용하며, 유압식 안전 쇼크 업소버 외에도 TUBUS 제품군과 같은 가역식 솔리드 스테이트 쇼크 업소버와 알루미늄 및 강철로 만들어진 비가역식 솔리드 스테이트 쇼크 업소버도 포함됩니다.

가능한 최대 에너지 흡수에 집중

ACE의 후세대 안전 댐퍼는 크래시 댐퍼라고 합니다. 일회용 비상 정지 부품으로 설계된 이 댐퍼는 시장 출시 전에 랑겐펠트의 엔지니어들이 낙하 시험기에서 각 유형에 대해 광범위한 일련의 테스트를 수행합니다. 특수 알루미늄 또는 강철 튜브로 제작된 댐퍼는 주로 사고 발생 시 가능한 최대 에너지 흡수량과 관련하여 검사합니다. 특히 낙하 시험기를 사용하여 각 새로운 시리즈의 개별 유형에 대한 구체적인 댐핑 특성을 기록하는 데 주의를 기울입니다. 이를 통해 카탈로그 값을 확인 및 검증하고 각 제품 시리즈를 판매할 수 있도록 승인할 수 있습니다. 예를 들어, 엔지니어들은 새로운 소형 크래시 댐퍼 4종의 최대 에너지 흡수량을 조사했습니다. 이 댐퍼들은 외경이 약 20mm이며 다양한 스트로크로 시장에 출시되었습니다. 검증을 성공적으로 완료한 이후 ACE는 100~약 400Nm의 낮은 범위의 에너지 흡수기 범위를 확장했으며, 더 작은 크기의 시스템용 크래시 댐퍼도 저렴하고 효과적인 비상 정지 솔루션으로 제공할 수 있게 되었습니다. 산업 환경에서 이러한 솔리드 스테이트 댐퍼의 작업은 차량 기술의 크럼플 존과 유사하기 때문에 가장 혹독한 하중에 대한 테스트를 거쳤습니다. 결국 충돌이 발생하면 부품은 충격 에너지를 즉시 흡수하고 컴퓨터 시뮬레이션에서 미리 정의된 방식으로 변형 및 접혀서 충격 운동 에너지를 열로 변환하여 외부 환경으로 방출합니다. 이러한 방식으로 일회용 댐퍼는 사고 발생 시 98%의 높고 균일한 에너지 소산을 통해 구조물을 보호합니다. 이러한 안전 요소는 일상적인 작동에서 높은 장기 안정성과 비상 정지 시 최대한의 보호 기능을 제공해야 하기 때문에 가능한 한 현실에 가까운 조건에서 테스트와 시뮬레이션을 수행했습니다.

수평 선형 테스트에서 소형 충격 흡수 장치 검사

예를 들어, 수직 선형 축의 이동이 끝날 때 댐퍼와 감속 성능을 검사하는 이러한 중력 기반 테스트 옵션 외에도 ACE의 다른 테스트 벤치에서는 수평 선형 테스트도 가능합니다. 여기서 드라이브는 수평 축에서 20kg~100kg의 질량을 최대 약 3.5m/s의 속도로 가속합니다.

마찰이 없는 고정밀 액슬이 소형 쇼크 업소버로 3개의 액슬(X, Y, 센터폴)의 끝단에 고정된 핸들링 시스템에 설치되는 실제 사례에서 ACE의 엔지니어는 먼저 표준 범위에서 각 액슬에 적합한 댐퍼 타입을 선택합니다. 매우 민감한 차축은 충돌 시 정해진 최대 하중만 받을 수 있기 때문에 ACE는 두 번째 단계에서 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 선택한 각 소형 쇼크 업소버에 대한 구체적인 이론적 설계를 수행합니다. 힘의 진행, 즉 힘-변위 곡선을 최적화하기 위해 댐퍼 내부의 스로틀 구멍의 수와 크기 등 각각의 개별 구멍 패턴을 컴퓨터에서 시뮬레이션합니다. 그런 다음 엔지니어는 테스트 벤치의 선형 테스트에서 적절하게 준비된 테스트 시편을 사용하여 선형 축에서 측정함으로써 이론적 시뮬레이션을 검증할 수 있습니다. 이러한 테스트 애플리케이션에서는 이동 질량을 몇 그램까지 조정할 수 있으며 충격 속도를 각 특정 사례에 대해 0.02m/s의 허용 오차로 거의 일대일로 맞출 수 있습니다. 테스트 시편이 테스트를 통과하면 측정 결과는 필요한 소형 시리즈 생산에 사용됩니다.

시뮬레이션 및 테스트 결과를 검증하는 측정 기술

ACE 부품을 수직 또는 수평 선형 축으로 테스트하든, 레이저 변위 측정 시스템을 사용하여 감쇠 이동을 측정하고 모든 테스트 벤치에서 힘 센서를 사용하여 실제 지지력을 측정합니다. 이 회사는 콘스탄스 호수 지역의 메켄보렌에 위치한 Burat & Klein Datentechnik GmbH와 협력하고 있습니다. 센서와 변위 변환기는 각 테스트 지점에 맞게 정밀하게 조정된 MultiMessBOX라는 측정 시스템에 연결되어 있으며, 각 테스트 실행에서 결정된 데이터는 Burat & Klein에서 프로그래밍한 MessMax® 소프트웨어를 사용하여 평가할 수 있습니다. 소형 쇼크 업소버 사례에서 설명한 것처럼 MessMax®를 사용하면 실제 테스트에서 측정된 곡선과 컴퓨터에서 결정된 이론 곡선을 중첩하여 이론을 실제로 검증할 수 있습니다. ACE의 연구 개발 부서 엔지니어인 요르그 쿠흐만은 다음과 같이 말합니다: "인용한 애플리케이션에서 Burat & Klein은 세 가지 매개변수를 비교하고 필요에 따라 결과를 Excel로 자동 내보낼 수 있는 특수 평가 소프트웨어를 제공했습니다. 이 경우 최대 지지력, 최대 감쇠 거리 및 에너지, 즉 힘-변위 곡선 아래의 면적을 평가하고 확인합니다."

지난 몇 년 동안 ACE는 고객이 요청하는 검증의 수가 증가함에 따라 이 측정 기술 및 결과 평가 분야에서 광범위한 경험을 쌓았습니다. 시뮬레이션이 실제 측정 결과와 비교했을 때 편차가 매우 작다는 점이 놀랍습니다. 따라서 부랏 앤 클라인의 측정 기술 덕분에 ACE의 시뮬레이션도 매우 정확합니다.