APP Vibrationen bei handgefuehrten Elektrofahrzeugen

Wie schützt man die
Gesundheit von Maschinenbenutzern
und steigert dabei gleichzeitig die
Qualität der Geräte?
Vibrationen bei handgeführten Elektrowerkzeugen
Anwendungsbericht ►Automobil- & Fahrzeugindustrie ►Erprobung
Bei der Elektrowerkzeug AG* wird dazu eine Kombination aus imc-Messsystem und -Software verwendet.
Das Messsystem analysiert automatisch die Vibrationen handgeführter Elektrowerkzeuge.
Die ermittelten Messwerte dienen zwei Zwecken:
• Zum Ersten helfen Sie den Kunden der Elektrowerkzeug AG dabei
die EU-Norm „Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutz-Verordnung“ zu erfüllen.
• Zum Zweiten werden während der Entwicklung über die Ordnungsanalyse
Schwachstellen aufgedeckt und damit die Qualität der Geräte verbessert.
* Der Name ist erfunden. Die Lösung nicht.
Gesunde Elektrowerkzeuge
In Deutschland sind ca. 1,5 Millionen Menschenwährend ihrer Arbeit starken Vibrationen durch handgeführte
Elektrowerkzeuge wie Winkelschleifern, Sägen oder Bohrmaschinen ausgesetzt. Diese Vibrationen können über
längere Zeit zu Krankheiten, z.B. der Weißfingerkrankheit, führen.
Damit solche Hand-Arm-Schwingungen (HAS) nicht zu Gesundheitsschäden führen, verpflichtet die EU-Norm
„Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutz-Verordnung“ alle Arbeitgeber dazu, die Gefährdung ihrer Beschäftigten
durch handgeführte Elektrowerkzeuge zu ermitteln, zu bewerten und gegebenenfalls vorzusorgen.
Die Elektrowerkzeug AG entwickelt schon lange vibrationsarme Geräte und beurteilt diese durch objektive
Messungen. Das Ziel ist es, dass der Kunde am Ende eine leistungsstarke, aber zugleich leise und
vibrationsarme Maschine in Händen hält. Dabei soll die Einwirkung von Schwingungen auf das Hand-ArmSystem und die Geräuschentwicklung so gering wie möglich ausfallen. Die normgerechten Kennwerte werden
auch in den Datenblättern der Geräte aufgeführt, was es den Arbeitgebern erlaubt der Lärm- und VibrationsArbeitsschutz-Verordnung nachzukommen.
Anforderungen
Die Elektrowerkzeug AG stellte dabei folgende Ansprüche an die Messtechnik:
• Genormte Messverfahren mit Bewertungsfilter für die Hand-Arm-Schwingungen
• Direkter Anschluss von Beschleunigungssensoren und das Einlesen der Sensoreigenschaften über TEDs
(elektronisches Datenblatt)
• Abtastraten bis zu 100 kHz pro Kanal für eine große analoge Bandbreite
• Zusätzliche FFT- und Ordnungsanalysen über der Drehzahl
Eine genaue Beschreibung des Messverfahrens finden Sie auf der nächsten Seite.
Ordentliche Störungsortung
Was ist zu tun, wenn die vorgeschriebenen Grenzwerte nicht eingehalten werden oder die Schwingungen
unerwartet hoch sind? Die Ordnungsanalyse bietet bei rotierenden Maschinen, wie Winkelschleifern, Sägen
oder Bohrmaschinen, das optimale Instrument, um die Unruhestifter auszumachen. Im Gegensatz zur
Spektralanalyse erfolgt bei der Ordnungsanalyse eine Frequenzanalyse in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Grafische Ordnungsanalyse
Durchfährt man den Drehzahlbereich der Maschine, kann man mittels Ordnungsanalyse und dem Wissen über
den Aufbau der Maschine sofort die Störenfriede benennen. Entstehen beispielsweise starke Schwingungen in
der 16-ten, 32-ten und 48-ten Ordnung und das Zahnrad hat dementsprechend viele Zähne, liegt das am fehlerhaften Zahneingriff. Und welches Getriebezahnrad in dem Fall genau der Haupttäter ist und welches nur
Mitläufer, zeigt sich an den Amplituden. In Analogie dazu lassen sich mit der Ordnungsanalyse sowohl
Störschwingungen am Lager oder am Lüfter als auch Kommutierungsprobleme entdecken. Denn bei schlechter
Kommutierung entstehen während der Stromübergabe von einer Leiterschleife auf die nächste kurzzeitig
starke Änderungen des Drehmoments, was gerade bei niedrigen Drehzahlen zu einem unrunden Lauf des
Motors führt. Auf diese Weise können eventuelle Schwachpunkte oder Konstruktionsfehler bereits frühzeitig
erkannt und beseitigt werden. Der Elektrowerkzeug AG gelingt es auf diese Weise, die Qualität ihrer Geräte
stetig zu steigern und den wachsenden Kundenansprüchen gerecht zu werden.
APPs für die Schall- und Schwingungsanalyse
Durchgeführt werden die Messungen zur Hand-Arm-Schwingung (HAS) und die Ordnungsanalyse mit
imc-Software. Diese ermöglicht es individuelle Anwendungen (APPs) zur Schall- und Schwingungsanalyse zu
erstellen. Dabei kann auf die bereits fertigen Analysefunktionen zugegriffen werden:
• genormte Bewertungsfilter für die HAS
• FFT-Analysen
• Ordnungsanalysen
• genormte Bewertungsfilter für die Akustik
• Terz- und Oktavanalysen
Verschiedene Ergebnisdarstellungen
Abgerundet wird das Angebot durch die passenden imc-Geräte für den Innen- und Außeneinsatz.
Fazit
Die Elektrowerkzeug AG nutzt eine Kombination aus imc-Messsystem und -Software. Dabei werden
normgerechte Vibrationsmesswerteermittelt, die die Kunden benötigen, um die EU-Norm „Lärm- und
Vibrations-Arbeitsschutz-Verordnung“ zu erfüllen. Gleichzeitig ermöglicht die Ordnungsanalyse der
Schwingungen eine Bewertung der Funktionstüchtigkeit der Geräte und liefert punktgenaue Hinweise, um
Störungen zu beseitigen und Verbesserungen vorzunehmen.
Messtechnische Umsetzung
Normmessverfahren nach EN ISO 5349-1/2
Es wird streng nach der Richtlinie EN ISO 5349-1/2 vorgegangen. Dabei wird eine triaxiale Vibrationsmessung
am Werkzeug durchgeführt, indem Beschleunigungssensoren nahe der Hand angebracht werden, mit welchen
die Schwingungen in allen drei orthogonalen Richtungen gleichzeitig gemessen werden. Diese Messungen
berücksichtigen Schwingungen in einem Frequenzbereich von 6,3 Hz bis 1250 Hz, wobei die Empfindlichkeit im
Bereich von 8 Hz bis 16 Hz beim Menschen am höchsten ist. Mit Hilfe eines Bewertungsfilters für Hand-ArmSchwingungen wird aus den drei Triax-Kanälen der frequenzbewertete Effektivwert bestimmt, der mit der ISO
5349 Auskunft über das Schädigungsrisiko eines Werkzeuges bei längerer Benutzung gibt. Der Bewertungsfilter
wird mit Hilfe entsprechender imc-STUDIO und imc-FAMOS-Sequenzen definiert. Die „Automatische
Auswertung“ führt dann alle weiteren Berechnungen normgerecht durch.
Eigenschaften des Messystems
• Automatische, normgerechte Auswertungen
• Genormte Messverfahren mit Bewertungsfilter für die Hand-Arm-Schwingungen
• Direkter Anschluss von Beschleunigungssensoren und das Einlesen der Sensoreigenschaften über TEDs
(elektronisches Datenblatt)
• Abtastraten bis zu 100 kHz pro Kanal für eine große analoge Bandbreite
• Zusätzliche FFT- und Ordnungsanalysen über der Drehzahl
• Genormte Bewertungsfilter für die Akustik
• Terz- und Oktavanalysen
• Einfache Erstellung von eigenen APPs zur Schall- und Schwingungsanalyse
Weitere Informationen erhalten Sie unter:
imc Meßsysteme GmbH
imc Test & Measurement GmbH
Voltastr. 5
D-13355 Berlin
Max-Planck-Str. 22 b
D-61381 Friedrichsdorf/Ts.
Telefon: +49 (0)30-46 7090-0
Fax: +49 (0)30-46 31 576
E-Mail: [email protected]
Internet: http://www.imc-berlin.de
Telefon: +49 (0)6172 59672-0
Fax: +49 (0)6172-5967-222
E-Mail: [email protected]
Internet: http://www.imc-frankfurt.de
Seit über 20 Jahren entwickelt, fertigt und
vertreibt die imc Meßsysteme GmbH weltweit
Hard- und Softwarelösungen im Bereich der
physikalischen Messtechnik. Ob im Fahrzeug, an
Prüfständen oder beim Überwachen von Anlagen
und Maschinen –
Messdatenerfassung mit imc-Systemen gilt als
produktiv, leicht ausführbar und rentabel.
Dabei kommen in Entwicklung, Forschung, Versuch
und Inbetriebnahme sowohl
schlüsselfertige imc-Messsystemlösungen als auch
standardisierte Messgeräte und Softwareprodukte
zum Einsatz. imc-Geräte arbeiten in mechanischen
und mechatronischen Anwendungen bis 100kHz
pro Kanal mit nahezu allen gängigen Sensoren zur
Erfassung physikalischer Messgrößen wie z.B.
Drücke, Kräfte, Drehzahlen, Vibrationen,
Geräusche, Temperaturen, Spannungen oder
Ströme. Das Spektrum der imc-Messtechnik reicht
von der einfachen Messdatenaufzeichnung über
integrierte Echtzeitberechnungen bis hin zur
Einbindung von Modellen und vollständigen
Automatisierung von Prüfständen.
Am Hauptsitz Berlin beschäftigt das 1988
gegründete Unternehmen rund 160 Mitarbeiter,
die das Produktportfolio stetig weiterentwickeln.
International werden imc-Produkte durch rund
25 Partnerunternehmen vertrieben.
Die imc Test & Measurement GmbH ist ein
Systemhaus, das Produkte und Dienstleistungen
für messtechnische Anwendungen anbietet.
Unser Team besteht aus ca. 40 praxiserprobten
Experten mit überwiegend ingenieur- oder
naturwissenschaftlichen Abschlüssen realisiert
produktive, kundenorientierte und
anwendungsspezifische Lösungen rund um das
Thema „elektrisches Messen physikalischer
Größen“.
Die imc Test & Measurement GmbH vermarktet die
anerkannt innovativen und leistungsstarken
Hard- und Softwareprodukte unseres strategischen
Partners imc Meßsysteme GmbH, Berlin.
Wir ergänzen diese Produkte mit umfangreichen
Ingenieurdienstleistungen. Diese reichen von der
Konzeption über die Beratung und den Verkauf mit
Pre- und After-Sales-Service bis zu kunden- und
anwendungsspezifischen Erweiterungen,
Systemintegration, Inbetriebnahme, Schulung
sowie Vermietung von Messsystemen und
Personal u.v.m
Nutzungshinweise:
Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte sind vorbehalten. Dier Bericht darf ohne
Genehmigung weder bearbeitet, abgewandelt noch in anderer Weise verändert werden. Ausdrücklich gestattet
ist das Veröffentlichen und Vervielfältigen des Dokuments. Bei Veröffentlichung bitten wir darum, dass der
Name des Autors, des Unternehmens und eine Verlinkung zur Homepage
www.imc-berlin.de genannt werden.
Trotz inhaltlicher sorgfältiger Ausarbeitung, kann dieser Bericht Fehler enthalten. Sollten Ihnen unzutreffende
Informationen auffallen, bitten wir um einen entsprechenden Hinweis an:
[email protected]. Eine Haftung für die Richtigkeit der Informationen wird grundsätzlich
ausgeschlossen.