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EFB-Forschungsbericht Nr. 071

Lärmschutzvorrichtung für den Werkzeugraum von Karosseriepressen bei vorrangiger Handbeschickung

efb71

Verfasser:
Dr.-Ing. Heinz-Günter Nagel, Dr.-Ing. Wolf-Dietrich Graf, Dipl.-Ing. Bernd Jähne, Umformtechnische Zentrum GmbH Zwickau

47 Seiten (Sw 56, teils farbige Abb., 5 Diag.)

ISBN: 978-3-86776-126-0

Preis (Digital) EUR 21,00

Preis (Print) EUR 23,50

Schlagworte: Lärm, Schneidpresse, lärmarm

Zusammenfassung

Preßwerke sind Fertigungsbereiche in denen zur Vermeidung von Lärmschäden beim Bedienpersonal Schallschutzmaßnahmen erforderlich sind. in automatisierten Betrieben wird das durch Vollkapselung erreicht. Bisher gab es jedoch keine befriedigende Schallschutzlösung für Preßbereich in denen die Beschickung vorwiegend von Hand erfolgte.

Der Werker ist ständig dem Lärm ausgesetzt. Es wurde nachgewiesen, daß insbesondere beim Schneiden von Blechen und auch bei Umformprozessen die Hauptlärmquelle der Werkzeugraum ist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zuerst Maßnahmen für diesen Bereich zu entwickeln , um danach durch weitere Schallschutzmaßnahmen im Raum und an der Presse den Gesamtwert zu verringern.

Als Grundidee wurde ein mit dem Pressenstößel gekoppeltes und mitgehendes Schallschutzhubtor als Bestandteil des Stößels für beide Bedienseiten vorgeschlagen.

Im Zuge der Bearbeitung ergeben sich jedoch gravierende Nachteile und Einschränkungen in der späteren universellen Nutzung an anderen Pressen. Es wurden deshalb mechanische Lösungsvorschläge erarbeitet und diskutiert. Nach einem Entscheidungsalgorithmus wurde schließlich die Variante mit separatem Antrieb und Zahnriemenführung (Variante 9) ausgewählt. und konstruktiv umgesetzt. Alle akustisch wirksamen Bauteile wurden akustisch berechnet und optimiert.
Außerhalb des Themas erfolgte der Bau eines Funktionsmusters und die Erprobung dieses an einer Presse.

Es wurde ein Sicherheitskonzept entwickelt und dieses mechanisch und elektrisch realisiert.
Die mechanische Funktionsfähigkeit wurde nachgewiesen. Für das Tor wurde eine Pegeldifferenz von maximal 30 dB (A) ermittelt und die Aufgabenstellung des Themas somit erfüllt. Direkt vor dem Tor wurde bei laufender Maschine eine Pegeldifferenz von 17 dB(A) gemessen und die Wirksamkeit auch im Betriebsfall nachgewiesen. Am Arbeitsplatz der untersuchten Maschine ergab sich auf Grund der zur Verfügung stehenden relativ leisen Werkzeuge und der hohen Anteile an Eigengeräuschen der Presse eine Gesamtabsenkung des Dauerschallpegels, gemessen über der gesamten Zykluszeit, von ca. 6 dB (A) . Man erkennt daraus, daß zwar die Hauptlärmquelle erfaßt und in erwarteter Weise gemindert wurde, zu einer Minderung des Lärmes auf ein schädigungsfreies Niveau jedoch weitere Maßnahmen erforderlich sind. in jedem Fall sollten für effektive Lärmschutzmaßnahmen in einem Preßwerk eine akustische Bearbeitung erfolgen. Dabei sind ausgehend von einer Lärmkarte der Gesamtanlage die Schallschutzmaßnahmen zu entwickeln und danach in einem Stufenplan zu realisieren .

Auf der Basis des vorliegenden Versuchsmusters wird vom UTZ Zwickau ein fertigungsreifes Schallschutztor zum Anbau an alle Zweiständerkarrosseriepressen entwickelt. Das Schallschutztor berücksichtigt alle sicherheitstechnischen Belange, die von der Berufsgenossenschaft vorgegeben wurden, so daß durch das Tor keine zusätzliche Gefährdung des Bedienpersonals besteht. Das Sicherheitsregim des Tores ist mit dem Sicherheitsregim der Presse direkt gekoppelt. Die sehr stößelnahe Führung des Tores garantiert, daß die Bediener bei der Handbeschickung nicht behindert werden und bei geöffnetem Tor ungehinderte Einsicht in den Werkzeugraum besteht. Im Einrichtbetrieb kann das Tor abgeschaltet und bei Dauerbetrieb ständig geschlossen gehalten werden.

Zur Nachrüstung aller Zweiständerkarrosseriepressen können Schallschutztore von der Firma MAHl Schallschutz bezogen und montiert werden. Die Spezialfirma garantiert optimale akustische Ergebnisse.

Das Forschungsvorhaben „Lärmschutzvorrichtung für den Werkzeugraum von Karosseriepressen bei vorrangiger Handbeschickung“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 9399B von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 71 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

0. Formelzeichen
1. Wissenschaftliche Problemstellung
2. Lärmsituation in ausgewählten Preßwerken
2.1. Vorausberechnung der zu erwartenden Lärmverhältnisse
2.2. Lärmschutzmaßnahmen und deren Bewertung
2.3. Lärmschutzvorschriften
3. Lärmquellenermittlung
3.1. Vorbemerkungen
3.2. Durchführung der Messung
3.3. Auswertung der Meßergebnisse
4. Prinziplösungen zur Bekämpfung des Lärmes aus dem Werkzeugraum
4.1. Vorbemerkungen
4.2. Lösungsansatz
4.3. Akustische Auslegung des Hubtores
4.3.1. Auslegung der Konstruktionsmaterialien
4.3.2. Auslegung der Randdichtungen
4.3.2.1. Untere und obere akustische Abdichtung
4.3.2.2. Seitliche akustische Abdichtung
4.4. Akustische Auslegung von Durchbrüchen
4.5. Akustische Auslegung der seitlichen Klappen
5. Konstruktionsstudien
5.1. Vorbemerkungen
5.2. Direktkopplung
5.2.1. Kurzbeschreibung
5.2.2. Vorteile
5.2.3. Nachteile
5.2.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.3. Direkter Antrieb - Zahnstangenübersetzung
5.3.1. Kurzbeschreibung
5.3.2. Vorteile
5.3.3. Nachteile
5.3.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.4. Direkter Antrieb - Zahnstange - Planetengetriebe
5.4.1. Kurzbeschreibung
5.4.2. Vorteile
5.4.3. Nachteile
5.4.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.5. Direkter Antrieb- Seilzugübersetzung
5.5.1 . Kurzbeschreibung
5.5.2. Vorteile
5.5.3. Nachteile
5.5.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.6. Direkter Antrieb- Hebelübersetzung
5.6.1. Kurzbeschreibung
5.6.2. Vorteile
5.6.3. Nachteile
5.6.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.7. Separater Pneumatikantrieb
5.7.1. Kurzbeschreibung
5.7.2. Vorteile
5.7.3. Nachteile
5.7.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.8. Separater Hydraulikantrieb
5.8.1. Kurzbeschreibung
5.8.2. Vorteile
5.8.3. Nachteile
5.8.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.9. Separater NC- Antrieb und Zahnriemen
5.9.1. Kurzbeschreibung
5.9.2. Vorteile
5.9.3. Nachteile
5.9.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
5.10. Separater Antrieb mit Linearmotor
5.10.1. Kurzbeschreibung
5.10.2. Vorteile
5.10.3. Nachteile
5.10.4. Bauteilezusammenstellung und Kostenabschätzung
6. Diskussion und Bewertung der Lösungen
6.1. Beschreibung der ausgewählten Lärmschutzvorrichtung
6.2. Kostenabschätzung
6.3. Sicherheitstechnische Belange
7. Versuchsaufbau an der Presse und Erprobung
7.1. Mechanische Montage
7.1.1. Montage der Hubtore
7.1.2. Montage der Seitlichen Tore
7.1.3. Montage der akustischen Abdichtungen der Hubtore
7.2. Elektronik und Sicherheitsregime
7.2.1. Aufbau der Elektronik
7.2.2. Funktionen und Betriebsarten
7.2.3. Sicherheitskonzept
7.3. Erprobungsergebnisse
8. Nachweis der akustischen Wirksamkeit
8.1. Messung der akustischen Wirkung des Hubtores
8.2. Akustische Wirksamkeit der unteren Hubtorabdichtung
8.3. Akustische Wirksamkeit bei Pressenbetrieb
8.3.1. Angaben zur Maschine und zum Werkstück
8.3.2. Immissionsmessungen am Arbeitsplatz
8.3.3. Zeitverlauf der Schallemission
8.3.3.1. Verlauf des Schalldrucks am Arbeitsplatz
8.3.3.2. Schallemission aus dem Werkzeugraum
8.3.4. Schallintensität im Nahfeld der Presse
9. Zusammenfassung
10. Literatur