Automatischer Modalhammer - der perfekte Impact!
Kaufberatung: Finden Sie schnell und zuverlässig den richtigen automatischen Modalhammer für Ihre Anwendung
Strukturen reproduzierbar und präzise anregen
Die breitbandige Anregung eines Prüflings zur Identifikation seiner Eigenfrequenzen ist eine bewährte Methode zur Durchführung einer experimentellen Modalanalyse, Materialprüfung und akustischen Qualitätskontrolle. Die Zuverlässigkeit und Qualität der durchgeführten Messungen werden dabei entscheidend von der Qualität der Anregung bestimmt. Während das händische Anschlagen der Struktur mit einem Modalhammer historisch verankert ist, wurden im Laufe der Zeit Modalhammer entwickelt, die mittels integrierter Aktorik und Sensorik eine Automatisierung ermöglichen.
Durch die Auswahl eines geeigneten automatischen Modalhammers ist eine deutliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit und Präzision von Hammeranregungen möglich. Wir unterstützen Sie dabei, den richtigen Impulshammer für Ihre Anwendung zu finden.
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Was ist ein automatischer Modalhammer ?
Der klassische und allseits bekannte Modalhammer wird mit der Hand geführt und dessen Hammerspitze in einer schwungvollen, aber kontrollierten Bewegung auf das Messobjekt aufgeschlagen. Diese Methode erfordert viel Übung und Geschick, damit die Messdatenqualität nicht darunter leidet.
Der automatische Modalhammer ist eine Weiterentwicklung des klassischen Modalhammers. Die Bewegung des Hammers erfolgt nicht mehr händisch, sondern über eine zusätzliche Aktorik. Je nach Modell kann diese linear wie auch rotatorisch umgesetzt sein.
Wie funktioniert ein automatischer Modalhammer?
Rotatorische Bewegung
Der eigentliche Modalhammer ist dabei an einem Schrittmotor befestigt, der durch elektrische Ansteuerung den Hammer in eine rotatorische Bewegung versetzt. Der Modalhammer erfährt eine Beschleunigung und bewegt sich schnell (analog zum händischen Hammerschlag) auf den Prüfling zu. Kurz bevor die Hammerspitze den Prüfling berührt, beginnt der Schrittmotor die Gegenbewegung. Durch seine Massenträgheit setzt der Modalhammer seine Bewegung in Richtung Prüfling fort und berührt für einen kurzen Moment die Oberfläche, bevor er vom Schrittmotor in entgegengesetzte Richtung zurückgezogen wird.
Durch dieses Peitschen-Prinzip verweilt die Hammerspitze nur für einen minimalen Moment auf der Prüflingsoberfläche. Dies hat einen großen messtechnischen Vorteil, denn je kürzer die Impulsdauer ist, desto höher die zu erzielende Anregungsfrequenzbandbreite. Diese kann - neben der eingeleiteten Kraft - auch über die eingesetzten Tips (Hammerspitzen) beeinflusst werden.
Lineare Bewegung
Weiterhin befinden sich einige automatische Impulshammer-Modelle am Markt, deren Funktionsweise nicht mit einem Schrittmotor, sondern über eine Art Stößel-Prinzip realisiert ist. Anders als bei den oben genannten Modalhammer mit rotatorischer Bewegung erfolgt bei diesem Impulshammer die Anregung aus einer linearen Bewegung eines Stößels heraus. Dazu wird der Stößel über ein Federsystem vorgespannt und nach Auftreffen auf der Prüflingsoberfläche über einen Rückholmechanismus zurückgeführt. Eine weitere Methode erfolgt analog zu einem Lautsprecher-Prinzip, bei dem der Stößel von einer Spule umgeben ist und mittels elektrodynamischer Ansteuerung bewegt werden kann.
Integrierter Kraftsensor
Je nach Modell befindet sich auf der Hammerspitze ein Kraftsensor, der die eingeleitete Kraft messen kann. Dies ist bei einigen Anwendungen zwingend erforderlich. Deutlich einfachere Modelle verzichten auf diesen Kraftsensor und geben somit kein Feedback über die eingebrachte Anregungskraft und mögliche Doppelschläge ("Double Hits").
Wie kann ein automatischer Impulshammer angesteuert werden?
Die Schnittstellen sind von Typ und Modell unterschiedlich. So sind komplett autarke automatische Impulshammer verfügbar, deren Einstellung und Betrieb durch Bedienelemente am Gehäuse oder an der Steuereinheit möglich sind. Ein grafisches Software-Interface unterstützt bei der Einrichtung und Feinjustage des Impulshammers. Über diese kann die Anschlagdynamik sowie das einmalige und wiederholte timer-gesteuerte Auslösen der Hammerschläge angepasst werden.
Einige Modelle besitzen einen externen Trigger-Eingang, was insbesondere für die Umsetzung von automatisierten Prüfungen in der Serienfertigung (End-of-Line-Test) oder bei der Materialprüfung (z.B. Wareneingangskontrolle) von Vorteil ist. Der Trigger-Eingang erfordert ein analoges Spannungssignal oder ein TTL-Signal.
Das Auslösen des Hammerschlags mittels Taster ist ebenfalls möglich.
Welche Vorteile bietet ein automatischer Modalhammer gegenüber einem manuellen Modalhammer?
Einmal ausgerichtet liefern automatische Impulshammer eine sehr stabile und reproduzierbare Kraftanregung. Bei einigen Modellen ist die Stärke der Kraftanregung justierbar. Gegenüber dem manuellen, händischen Anschlagen - mit all seinen Varianzen und iterativen Anschlagsversuchen - stellen die hohe Reproduzierbarkeit und die Einstellmöglichkeit der Kraftanregung große Vorteile dar. Doppelschläge ("Double Hits") können bei Einrichtung des Hammers erkannt und behoben werden. Die nachfolgenden Anschläge sind damit frei von Doppelschlägen.
Die Möglichkeit des ferngesteuerten Auslösens des Hammerschlags wird nicht nur bei Modaltests in Forschung und Entwicklung eingesetzt. Bei Anwendungen in der Serienfertigung ist das händische Anschlagen durch den Prüfer kaum vorstellbar. Die Merkmalserkennung einer GUT/SCHLECHT-Bewertung würde bei schwankender Anschlagstärke, Double-Hits und der Bedämpfung durch einen schlecht ausgeführten Schlag zu sehr beeinflusst werden. Das Betätigen eines Tasters oder ein Steuersignal der SPS veranlasst einen gleichbleibenden Hammerschlag im vorgegebenen Takt.
Wo kann man einen Automatischen Modalhammer kaufen?
Weltweit gibt es mehrere Lieferanten von automatischen Modalhammer. Wer seine experimentelle Modalanalyse automatisieren möchte oder für die Qualitätskontrolle in der Serienfertigung (z.B. Klangprüfung) eine automatisierte Anregung benötigt, sollte sich zunächst über die Spezifikationen sowie die am Markt erhältlichen technischen Lösungen informieren. Es gibt bereits einige deutsche Lieferanten und Wiederverkäufer, bei denen gute automatische Impulshammer gekauft werden können. Stellenweise kann sich der Blick hin zu internationalen Lieferanten lohnen.
Welcher automatisierte Modalhammer zu Ihrer Anwendung passt und welcher Lieferant für Ihre Anforderungen in Frage kommt, klären wir gerne mit Ihnen in einem kostenlosen und unverbindlichen Beratungsgespräch.
Wofür werden automatische Modalhammer eingesetzt?
Finida Messtechnik erprobt für Sie Konzepte und Methoden der akustischen Qualitätsprüfung - individuell abgestimmt auf Ihre Produkte und Prozesse. Prüflinge, die nicht selbst erregt sind (z.B. rotierende Systeme wie Motor und Getriebe, aber auch Aktoren, usw.) erfordern eine externe Anregung. Durch das Erregen der Prüflinge mit einem impulsartigen Signal, antwortet der Prüfling mit Schwingungen innerhalb seiner Eigenfrequenzen.
Eine Prüfsoftware wertet die Schwingungsantwort des Prüflings aus und klassifiziert mittels GUT/SCHLECHT-Analyse die Produktqualität. Der automatische Modalhammer liefert dabei eine automatisierbare und reproduziere Impact-Anregung. Dies ist Voraussetzung für vergleichbare Schwingungsmessungen in der Serienfertigung und der Materialprüfung.
Für einen großen Teil der von uns durchgeführten Experimentellen Modalanalysen kommen automatische Modalhammer zum Einsatz (z.B. Experimentelle Modalanalyse an einem Speichenrad). Dank der Wiederholbarkeit der Hammeranregung eignen sich diese bestens für die Verwendung mit Laser Scanning Vibrometern. Scanning Vibrometer erfassen die flächenhaften Schwingungen eines Prüflings. Ein oder drei Laserstrahlen tasten den Prüfling nach einem zuvor definierten Messpunktgitter ab. Voraussetzung für diese Methode ist eine reproduzierbare und stabile Anregung, was durch einen automatischen Modalhammer gewährleistet wird. Finida Messtechnik bietet Ihnen Experimentelle Modalanalyse als Messdienstleistung an.
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Aus der Rubrik: Schwingungsmesstechnik - Equipment