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Digitale Servozylinder für Belastungstests

Ein bewährter Support bei der Sicherheitsqualifizierung

Flugzeugindustrie, Fahrzeugbau, Eisenbahn und der Marinesektor sind einige typische Industriezweige, die immer mehr den strengen Sicherheitsstandards gemäß innerstaatlicher und internationaler Gesetzgebung unterliegen. In diesen Bereichen ist die Prognose über Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit, sowie Lebensdauer eine wichtige und alltägliche Aufgabe von Ingenieuren. Diese suchen immer nach der fortschrittlichsten Methode zur Beanspruchungsanalyse, um die entsprechenden Sicherheitsvorgaben zu erreichen und mögliche katastrophale Defekte zu vermeiden.

Jedes Bauteil und Komponente muss spezielle Dauertests durchlaufen, bei denen alle extremen Einsatzbedingungen simuliert werden, um so potentielle Mängel zu identifizieren, was gerade in der Anfangsphase der Entwicklung und Eignungsprüfung sehr wichtig ist.

Atos hat in Kooperation mit weltweit führenden OEMs eine neue Auswahl an digitalen Hochleistungs-Servozylindern (Abb. 1) entwickelt, die gezielt für diese besonderen Anwendungen ausgerichtet sind. Der digitale Servozylinder besteht aus einem reibungsarmen Zylinder mit integrierten Weg-und Kraftaufnehmer und einem Servoproportionalventil mit digitalem Regler (on-board).
Die Integration des digitalen elektrohydraulischen Reglers (Abb. 2) macht den neuen Servozylinder zu einer smarten und kompakten Einheit, die in der Lage ist “standing-alone” Bewegungszyklen mit kombinierter Weg-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung auszuführen. Dies wird mithilfe des Rückführungssignals von den relevanten On-Board Aufnehmern realisiert.

Die verfügbaren Feldbusschnittstellen (CANOpen oder PROFIBUS DP) erlauben eine schnelle Datenübertragung zur Zentralelektronik des Systems um eine einfache Bewegungssteuerung, sowie verbesserte Diagnose und Wartung zu gewährleisten. Flugzeuge sind speziellen Dauerprüfungs- und Belastungstests unterworfen, um die Beständigkeit des Verbundmaterials der Tragflächen, sowie den Übergang zwischen Tragflächen und Rumpf, der für die Kräfteübertragung extrem wichtig ist, zu testen und zu erproben.

Mehrere digitale Servozylinder werden entlang der Tragfläche (Abb. 3) angebracht, um den Rahmen als auch die Außenhaut bis zur maximalen Höchstlast, welche die Tragfläche zu tragen im Stande sein muss, zu biegen und zu belasten. Mit dieser Methode werden mögliche Materialdelaminierungen und bauliche Fehler überprüft.

Die integrierten digitalen Regler ermöglichen es taktsynchrone, zeitabhängigen Kraftprofile zu programmieren und wiederholt Arbeitshübe für jeden Servozylinder, entsprechend der unterschiedlichen Gestalt der Tragflächen und Querschnitte, auszuwählen. Dies geschieht mithilfe eines spezifischen und leistungsstarken Algorithmus. Redundante Kraftmessdosen und ein Sicherheitshydraulikkreislauf ergänzen den Servozylinder, um die Tragflächen im Fall eines unvorhergesehenen Ereignisse oder Notfalls während der Tests zu schützen.

Die digitalen Servozylinder sind die elektrohydraulische Lösung zur Prognose über die Lebensdauer eines jeden kritischen Bauteils.