スポーツ科学者も油圧機械の要素を設計に利用している。特に、ある種のトレーニング機器にかかるスピード力を分析する際に。テュービンゲン大学スポーツ科学研究所では、エンドポジションで大きな力が発生する可能性があるため、調整可能な工業用ショックアブソーバーを使用して人と機械を保護しています。


180年以上にわたり、テュービンゲン・スポーツ研究所はドイツの大学の風景の中で常に定着しています。現在、50人以上の科学者が、パフォーマンス、健康、教育の分野におけるさまざまな重要テーマについて研究し、教えている。その領域は、才能の開発やスポーツ競技の設計から、学校教育や個別の健康増進まで多岐にわたる。バイオメカニクス、ムーブメント、トレーニング科学に重点を置くIII学科は、ヴァイト・ヴァンク教授が学科長を務めている。特に彼のチームは、スポーツ動作シーケンスの分析と最適化を扱っている。トレーニング科学の研究では、個々のスポーツにおける筋力能力の診断に重点を置いている。また、陸上競技協会の選手団やチームに所属する才能ある選手たちは、パフォーマンス診断のサポートを受けている。



運動テクニックとスピード力を評価するテスト装置

この目的のために、研究所では長年にわたってさまざまなトレーニング機器が開発されてきた。いわゆる「衝撃投のトレーニング・テスト装置」は、主にやり投げとハンドボールのために設計された。インパクトスローはもはやそれほど馴染みがないかもしれないが、全国ユース大会の参加者の多くはすでにインパクトボールを手にしている。ハンドボールではインパクトスローがすべての投擲の基本技術であり、陸上競技ではやり投げの対義語・基本として「ストレートスロー」という言葉が使われる。どちらの場合も、選手は最大加速距離のために弧の張力を作り上げる。投擲段階での後方圧力脚の積極的な使用とそれに伴う推進力によって、投擲腕側の股関節が前方に持ち出され、上半身に緊張がかかる。このプロセスと、肩、肘、投げる手の意識的な連続使用により、投げる道具の加速が最適化されます。この動作テクニックは、投擲具、つまりボールや槍、この場合は投擲そりの最終的なスピードを最大化する。ビデオ内の動作ポーズや投擲者の位置と、そりの位置、そりの速度、加速度の対応値を同時に観察することで、動作技術や身体能力、特に投擲者の速度を簡単に評価することができます。チュービンゲンでは、このトレーニング装置を主にテストに使用している。ヴァンク教授と彼のチームは、スピードの強さの値をチェックするために使用している。スポーツ科学者は次のように説明する。「長い間チームに所属している選手にとっては、過去数週間、数ヶ月のトレーニング内容が正しく選択されたかどうかをチェックすることもできます。テスト・トレーニング装置での測定では、投球動作により高い慣性力が何度も発生するため、システムを長期間使用でき、同時に被験者を最大限に保護できる、上端と下端の位置での制動に適したダンピング・ソリューションが必要です。"


設計技師が傾斜面にフレキシブルダンパーを選択

ヴァンク教授は、大腿筋のパフォーマンスを測定するためのテスト・トレーニング装置で、ACE Stoßdämpfer GmbHのソリューションで既に良い経験をした後、インパクトスローのトレーニング・テスト装置の設計段階で、ランゲンフェルトのあらゆる種類のダンピングソリューションのスペシャリストに依頼しました。「インターネットやACEのカタログで、等尺性とダイナミックな脚伸展運動のための改良型レッグプレスを研究しました。エンドポジションでは、毎秒約3～5メートルの速度で加速される25キログラムから200キログラムの質量を、毎秒約0.5メートルの衝撃速度で制動しなければなりません。私たちがテストしたMA64150ダンパーは、技術的にこの範囲に対応できないとしても、減速は経験的にうまく機能します。インパクトスローの際の力の減衰については、ACEのカスタマーサービスにも電話で確認しました」とヴァンク教授は報告する。このテストマシンの構造は、基本的にリニアガイド付きロードキャリッジとリニアレールを使った傾斜面で構成されている。この上に槍の柄か投球用ボールを取り付けることができる。その目的は、立った状態から、あるいは競技の投擲のように平面に沿って初動して、そりの加速度を最大にすることである。そりが走る距離は4.5メートル。構造上の最高点に到達する少し前とスタート位置に戻るときに、加速されたそりは工業用ショックアブソーバーによって減速され、傾斜面を急降下して戻る。チュービンゲンの設計の特徴は、個々の選手の特定の要求に合わせて、平面の角度を0度から35度の間で連続的に調整できることである。例えば、ハンドボールでは平らな投球角度が要求され、やり投げでは最大35度の投球角度が要求される。スチール製スプリングやゴム製ダンパーといった他のソリューションと比べ、ACEが使用するコンポーネントは格段に高品質で耐久性に優れている。脚を伸ばす動作の減速と同様に、調整可能なダンパーは投げる動作の減速時にも効果を発揮します。私たちの設計では、ロードキャリッジの戻り動作のために2つ目のダンパーを取り付けました。これは少し大きめですが、当初はドアストッパーのようなもので安価な解決策を試みましたがうまくいかず、そのため投資額が大きくなりました。私たちの予算からするとかなりのものですが、安全面と被験者への責任を考えて投資したほどしっかりしたものです。結果的には良い決断だった。セッティングを少しテストしただけで、それ以降、コンポーネントは大きな努力も問題もなく機能している。とはいえ、試験装置は年に2～3回、1～3週間程度の研究用に使用されるだけなので、業界標準からすれば、ダンパーはそれほど頻繁に使用されるものではない"


ダンパーは恒久的に安定、リニアレールは最初と違う

チュービンゲンで使用されている産業用ショックアブソーバーは、ACEのMAGNUMシリーズの一部である。2000年の市場投入以来、このシリーズは産業用ショックアブソーバー技術における中型サイズの基準クラスとみなされてきました。これらの油圧機械要素は、可能な限り短時間で全ストロークにわたって動く質量の力を吸収し、運動エネルギーを熱に変換して外部環境に放散します。工業用として連続的に使用できるように設計されており、洗練されたシーリングパッケージ、硬化ガイドベアリング、統合された固定ストップにより、ユーザーは堅牢性と耐久性の恩恵を受けることができます。従来のソリューションに比べ、コンパクトなサイズと拡張された質量範囲により、設計者はダンパーのサイズと機械性能の利用に関してより大きな余裕を持つことができます。このシリーズの特別な特徴は、M33、M45、M64のネジ山を持つ自動調整タイプまたは調整可能タイプをオプションで利用できることです。テュービンゲンのヴァンク教授と彼のチームは、投擲分析に使用されたMA4575EUMダンパーの前面と底面の調整機能も利用している。ソリの総重量が1.7キログラムから最大25キログラムの間で移動し、インパクトスローのトレーニングおよびテスト装置での測定では加速速度が毎秒13メートルに達するため、調整可能なタイプのみが検討されました。エースのショックアブソーバーの調整値については、自分の直感に頼りました。いずれにせよ、この解決策には満足している。ダンパーには何の問題もなかった。投球テスト装置では、最初に取り付けた決して安くはないリニアレールを、たった1回の試用で非常に高価なものに交換しなければならなかった。最初のレールでは、ボールがベアリングから外れてしまった。衝撃解析中の高速に対応できなかったのです。それ以来、新しいレールは機能しています。私たちの分析では主に1.7キログラムから5キログラムの荷重を使用していますが、それでもすべてが高速力という用語で考慮できるようになっています"

高いエネルギー吸収と統合された騒音防止

ダイアフラムリザーバーによる密閉技術に加え、保持リングのないソリッドボディが、ここで紹介するショックアブソーバーの安定性を支えている。MAGNUMタイプは、従来のACEモデルよりもさらにコンパクトな設計になっているため、特に自動化において小型化が進む機械には有利です。ストロークが73.9ミリメートルのこれらのダンパーは、70キログラムから最大15,000キログラムまでの有効質量の減速に適しており、1ストロークあたりの無反発直線減速のエネルギー吸収量は最大1,300ニュートンメートルに達します。工業用途では、連続運転で毎時146,000ニュートン・メートルを達成することができます。この値は、流体の放熱を目的としたオイルタンクを使用するとさらに増加し、オイル回路を使用するとほぼ2倍になります。豊富なアクセサリーと接続部品により、既存の設計に簡単に組み込むことができ、幅広い用途に使用できます。例えば、チュービンゲンのヴァンク教授が設置したMAGNUMはすべて、ポリウレタン製の特別なインパクトヘッドと組み合わせて使用されている。これにより、集中的な脚の伸展と投球試験で最大7デシベルの騒音低減を実現し、人と機械に優しい減衰特性と相まって、全体的な設計と同様に大成功と言える。私たちの分析では、キャリッジの走行、キャリッジの速度、加速度の時間特性が重要です。私たちは、性能診断の観点から減速プロセスには興味がありません。これは今のところうまくいっている。


予測可能な品質：MAGNUMタイプのACE工業用ショックアブソーバー

この工業用ショックアブソーバーの成功の秘密は、その内部に隠されています。自動調整エレメントであろうと調整可能エレメントであろうと、スチール製であろうとステンレス製であろうと、このシリーズのコンポーネントは最先端の減衰技術を備えています。硬化ガイドベアリングと一体型固定ストップを装備し、最も過酷な環境下でもその長寿命が印象的です。設計エンジニアにとって重要な利点は、コンパクトな設計で高いエネルギー吸収性を持つことです。そのため、バージョンに応じて、M33、M45、M64のネジサイズと、幅広い接続部品やアクセサリーが用意されています。