過酷な条件下でのテスト:リープヘル社は、油圧ショベルおよびダンプトラック(ADT)の構造試験に、HBMのU10M を採用。

リープヘル(Liebherr)社のキルヒドルフの新型開発および展示センタでは、HBMの高性能 U10M力センサを使用して、建設機械を構成するコンポーネントおよびアセンブリを最大負荷でテストしています。非常に正確な結果が得られています。

使用環境が劣悪な建設現場や港での資材運搬には、次のような重量物用の大型機械が使用されています:リープヘル社の強力な油圧ショベル、ダンプトラック、資材ハンドリングクレーンは、大量の資材を迅速、確実、安全に移動する必要がある世界中の現場で、困難な作業に活躍しています。リープヘルの研究開発チームは、 キルヒドルフの主要オフィスにある最新の開発展示センタで、新型機械を最大負荷容量でテストする作業を実施しています。最新のテストベンチ施設で実施された広範な構造試験では、リープヘルは測定技術の世界的な市場リーダーである HBMのU10M および S9Mフォースセンサを使用して、最高の精度と最高の信頼性を持つデータを取得しています。

課題

リープヘル社の展示試験センタでは、油圧ショベル、ダンプトラック、および資材運搬クレーンのコンポーネントは、実際の使用条件下で機械的にテストします。


ソリューション

生成される力は、sensors in the U10Mシリーズのセンサ を使用して曲げモーメントの補正を行い、HBM ひずみゲージはコンポーネント上で同時に測定を行います。

 

結果

信頼性の高い測定技術により、テストピースに実際に作用する力を負荷条件と相関させ、コンポーネントの信頼性を確保することができます。

リープヘル社の油圧ショベル、ダンプトラック、および 資材運搬クレーンが、過酷な作業環境の、建設現場、廃棄物処理場、港湾施設内で長期間にわたって確実に動作できるようにするために、同社は、装置の構成部品の積載能力と耐疲労性を非常に正確にテストしています。コンポーネントの機械的安定性を安全にテストすることを目的として、世界有数の建設機械メーカーの 1 つであるリープヘル社は、 2018 年にキルヒドルフ・アン・デア・イラーに最先端の開発展示センタを建設しました。

「負荷テストでは、油圧ショベルの伸長式アームなどのアセンブリを数週間で、耐用年数全体にわたって油圧ショベルが通常体験するものと同等の負荷をかけることができます。」と、リープヘル開発展示センタのテストエンジニア、 ニールス・ドニポン氏は述べています。「多くの場合、テストは数か月かけて実施されます。このような高い基準を持っており、これに多額の投資を行っている場合は、テストフェーズ全体を通して、完全に信頼できる測定技術を使用することが重要です」このため、リープヘルの専門家たちは、耐久性に優れたU10Mフォースセンサを使用して、長期的な安定性を確保しています。

実際の環境と同様の負荷:最高の精度で力測定

「当社の広範な負荷テストでは、油圧シリンダが機械コンポーネントに適用する力が重要な役割を果たします。電気曲げモーメント補正により、HBMの U10M 力センサは、高いせん断力と曲げ力が測定設定の外からセンサに作用しても、正確なデータを提供できます。」

リープヘルのテストエンジニア(開発展示センタ所属)、ニールス・ドニポン氏談

リープヘル開発展示センタは、世界で唯一無二の施設です。12×8mのテストエリアには、さまざまな試験装置が設置されています。ここでは、最大6つの負荷テストを同時に実行できます。「当社のテストでは、エネルギー消費を削減し、効率を高めるために、できる限り軽量でありながら、高いストレス下で使用できるコンポーネントを設計するために重要なデータを取得しています。」とニールス・ドニポン氏は述べています。「ここでは、さまざまなパーツをテストしています。多くの場合、新型モデルのプロトタイプです。モジュール式クランプシステムを使用して、すべての部品にまったく新しいテストベンチを設置し、さまざまな力アプリケーションでテストを実施します。もちろん、幅広い用途に最適に対応できる最高レベルの測定技術が必要です。」

ここの試験ジョブ設定では、たとえば油圧ショベルの回転プラットフォームに伸縮アームが取り付けられています。ストラットが通常油圧ショベルショベルと出会う場所で、アームはアダプタを介して 2つの油圧テストシリンダに接続されています。「当社の油圧シリンダは、最大1.2 メガニュートンの力で牽引および押し込み操作できます」とニールス・ドニポン氏が指摘しています。「これにより、後に建設現場で使用したり、資材の取り扱いに使用したりしたときに、油圧ショベルに影響を与える可能性のある負荷を再現できます。」この場合、力はテストベンチが測定する決定的な測定量になります。コンポーネントへの荷重は、 HBMのYシリーズひずみゲージ(DMS)を使用して設定され、構造内のどの荷重が特定の力から発生しているかを解析します。

大きな曲げ応力が働く測定で、高精度測定を実施

「当社の U10M力センサは、リープヘルでの負荷測定に使用するのに最適です」と、 HBMのフォースセンサ技術プロダクトマネージャ、トーマス・クレッカー氏は述べています。「このセンサは、 1.25 キロトンから 2.5 メガニュートンまでの最大容量を備えており、非常に高い精度で、幅広い測定範囲を実現しています。このように溶接シールされた測定ボディは、過酷な産業環境でも高い耐久性を維持します。過酷な産業環境での使用には、機器保護クラス IP68の要件を満たすU10Mモデルもあります。」さらに、 U10Mシリーズのセンサ は、衝撃荷重や振動にも耐えることができます。

リープヘルが実施したテストに関連する唯一の課題は、大型油圧ショベルの伸縮式アームなど、重量のあるテスト対象物の質量です。「曲げ力によって測定結果が歪むことがあります。そのため、テストセットアップフェーズの早い段階で測定を行い、曲げモーメントがセンサに影響を与えないようにします。これを実現する1つの方法は、大規模な油圧シリンダからの負荷を軽減し、制御ワイヤを使用してカウンタ負荷を取り付けることで、アプリケーションダミーに負荷をかけることです。当社の非常に大規模な試験対象物を完全に補償することは不可能な場合がよくあります」と ニールス・ディポン氏は説明します。「 U10M力センサは、堅牢な測定ボディと電気式曲げモーメント補正により、横方向の力が加わっている場合でも信頼性の高い結果を提供します。これにより、非常に高度なジョブ設定を実施できます。」U10M は、 HBM EMCラボで検定および最適化されており、たとえば電気自動車など、強力な電磁場を持つ環境での測定に最適です。

「最大容量、アダプタ、校正、各種コネクタなど、さまざまなオプションを用意しており、当社の U10M力センサの 11,000 以上のモデルをオンデマンドでご利用いただけます。また、現場での測定作業に適応できます」とトーマス・クレッカー氏は述べています。

「当社の U10M シリーズ力センサは、幅広い測定範囲で非常に高い精度を達成しています。これにより、リープヘル開発展示センタでは、測定設定の柔軟性を最大限に利用しながら、さまざまな形態で非常に正確で詳細な測定データを取得しています。HBMの高性能ひずみゲージ技術は、コンポーネントの最小変形でも最高の精度で記録します。このような努力により、開発のための広範なデータ基盤を構築しています」

トーマス・クレッカー氏談、HBMの力センサ製品マネージャ

「当社のすべての高精度試験用のシリーズには、 U10Mのような最高のセンサ技術とHBM測定エレクトロニクスが含まれています。機械を使用する場合、たとえば建設現場では 携帯式DAQ SomatXR レコーダが作用荷重を記録します。これにより、開発展示センタでのテストで実際の現場の状況を正確に再現できます」

リープヘルの開発展示センタ、 ニールス・ディポン氏(テストエンジニア)

The Liebherr-Hydraulikbagger GmbH

リープヘル社(The Liebherr-Hydraulikbagger GmbH)は、油圧ショベル(掘削および資材運搬技術、双方向油圧ショベル)および関接接続式ダンプトラック(アーティキュレート・トラック)の世界有数のメーカーであり、建設業界や港湾施設での資材運搬の需要に対応しています。2018年には開発展示センタを キルヒドルフ・アン・デア・イラー の主要オフィスに開設しました。ここで、リープヘル社のエンジニアは、世界中で使用されている機械のコンポーネントを設計しています。1949年設立の同社は、( 2019 年現在)キルヒドルフに 1,658 人の従業員を擁し、家族経営の企業グループであるリープヘルインターナショナルS.A. の一部であり、ブル(スイス)に本社を置いています。