Ausgabe - 17 - Produktion

14 · Konstruktion · Produktion · 25. April 2013 · Nr. 17
Kleinstantriebe
Wo genau kommt der Lärm her?
Produktion Nr. 17, 2013
Für Kleinstantriebe, die in Labor-, Medizintechnik oder bei Büromaschinen
eingesetzt werden, ist ein leiser Lauf sehr wichtig. Auch in der
Automatisierungstechnik stellt sich immer öfter die Frage: Wo genau
kommt der Lärm her und wie lässt er sich vermeiden?
Quellen für Schwingungen und Geräusche
Schönaich (pd). Geräusche, die
der Mensch wahrnimmt, werden
in den meisten Fällen über die Luft
übertragen. Um Produkte für das
menschliche Empfinden als laufruhig,
leise oder ‚smooth‘ zu gestalten,
sind immer physikalische,
biologische und psychische Komponenten
aufeinander abzustimmen.
Der Kleinantriebsspezialist
Faulhaber analysiert daher nicht
nur physikalisch die einzelnen
Schwingungen und Geräusche der
Kleinstantriebe, die Spezialisten
bewerten die so ermittelten Daten
auch nach den Gesichtspunkten
der menschlichen Wahrnehmung.
So entsteht als Endprodukt ein
Antrieb, der die Bezeichnung laufruhig
tatsächlich verdient.
Da Schall auf Schwingungen von
Gasen oder festen Körpern basiert,
kommen für die Schwingungs-Anregung
der Materie eine ganze
Reihe von Ursachen in Frage. Teilweise
werden die einzelnen
Schwingungsformen ineinander
umgewandelt und ergeben so besonders
störende Anteile. Im Allgemeinen
lässt sich die Anregung
Hörempfinden des Menschen als Diagramm
Quelle: Intro
Hörempfinden als Digramm: Kurven gleicher Lautheit.
© Produktion
Die Abbildung zeit Quellen für Schwingungen und Geräusche in einem elektrischen Kleinstantrieb.
zum Schwingen bei elektrischen
Kleinantrieben auf folgende drei
Ursachen zurückführen.
Die elektrisch-magnetische Anregung
wird durch Ausdehnung
beziehungsweise Verformung über
die Magnetfelddurchdringung von
Draht und Magnetblech oder über
die Kommutierung generiert. Die
räumlich und zeitlich schwankende
magnetische Energiedichte erzeugt
Pendel- und Rastmomente
sowie Biegeverformungen, z.B. an
den Zähnen der Blechpakte von
Stator und Rotor. Diese wiederum
führen zu Körperschallschwingungen
und in Folge davon auch zu
Luftschall.
Die Kommutierung führt ebenfalls
zu radialen und tangentialen
Kräften. Besonders bei rechteckigem
Stromverlauf bilden sich lokal
rechteckförmige Kräfte, die zu
sprungartigen Schwingungsanregungen
am Stator führen. Die so
entstehenden Geräusche werden
als ‚Kommutierungsgeräusch‘, bezeichnet.
Bei Schleifkommutierung wiederum
kommt es zu Schwingungen,
die aus dem System Feder-
Kohlebürste beim Übergang von
Lamelle zu Lamelle entstehen.
Wird die Bürste zu Schwingungen
über unterschiedliche Reibwerte
und damit Reibkräfte auf dem Kollektor
angeregt, macht sich dies
durch Pfeifgeräusche im Bereich 3
bis 10 kHz bemerkbar.
Die mechanische Anregung
durch Unwucht im Läufer oder
nicht vollständig symmetrische
Lagerung ist eine weitere Quelle für
Schwingungen. Gleitlager können
bei intermittierender mechanischer
Berührung von Welle und
Lauffläche Geräusche verursachen.
Die Folge sind Schwingungen
mit sehr vielen Frequenzen im
Hörbereich.
Spiel im Getriebe führt zu
Stößen beim Einschalten
Bei Kugellagern rollen Wälzkörper
auf einem Innen- beziehungsweise
Außenring mit mechanischer
Berührung ab. Bei radialer Lagerluft,
Schäden an den Oberflächen
der Laufbahnen durch Fertigungsfehler
oder Materialermüdung bzw.
Überlastschäden können die Kugeln
der idealen Laufbahn nicht
mehr folgen. Bei manchen Drehzahlen
laufen sie dann unter Umständen
auf einer Wellenlinie statt
auf einer Kreisbahn, was zu selbsterregten
Axialschwingungen des
Lagerschildes führt. Unvermeidbare
Unwucht im Rotor führt durch die
hohe Drehzahl von 10 000 bis
100 000 U/min zu umlaufenden
Radialkräften. So ergeben sich größere
oder kleinere radiale Auslenkungen
der Lagerstelle, die ebenfalls
schwingungsanregend wirken.
Die rein mechanische Erregung
durch Zusatzkomponenten wie Getriebe,
bei denen Zahnflankenspiel,
Lastwechsel an Zahnflanken mit
elastischer Verformung zu mitunter
erheblichen Laufgeräuschen führen
können, ist eine weitere mögliche
Schallquelle. So macht sich
selbst ein nur minimal schwankendes
Radienverhältnis deutlich bemerkbar
und erzeugt Drehschwingungen
an den Wellen und Radialschwingungen
an den Lagern. Sie
liegen im gut hörbaren Bereich.
Spiel im Getriebe führt zu Stößen
bei Einschalten und Drehrichtungsumkehr.
Ein Flankenspiel der
Zahnräder wirkt auch anregend.
Tasten und Gehör sind die Sinne,
mit denen der Mensch störende
Schwingungen aus der Umgebung
wahrnehmen kann. Hier spielt immer
die subjektive Bewertung eine
wichtige Rolle abhängig von der
einzelnen Person. Es müssen daher
bei der Betrachtung der Laufkultur
von Kleinstantrieben immer
die Einsatzbedingungen und das
nähere Umfeld der Personen mit
einbezogen werden.
Der per Tastsinn direkt wahrgenommene
Körperschall spielt bei
Kleinantrieben eine eher untergeordnete
Rolle. Das menschliche
Quelle: Intro
Gehör dagegen ist ein Präzisionssensor
mit sehr großem Wahrnehmungsbereich.
Es überstreicht etwa
sechs Zehnerpotenzen der Schwingungsamplitude,
von der frequenzabhängigen
Wahrnehmungs- bis
hin zur Schmerzgrenze. Hinzu
kommen ein altersabhängiger Frequenzbereich,
eine sehr individuelle
Bewertung von Frequenzgemischen
beziehungsweise zeitlichen
Veränderungen von Geräuschen.
Eine Möglichkeit dem natürlichen
Hörempfinden möglichst nahe zu
Breiter Erfahrungspool für
gute Bewertung unabdingbar
kommen ist die Kunstkopftechnik,
damit können die für das Hörempfinden
maßgeblichen Filterungen
und Reflexionen am Schulter-Kopfbereich
mitgemessen werden. Für
eine gute Bewertung gemessener
Schallwerte ist aber ein breiter Erfahrungspool
wichtig. So steigt die
Hörschwelle zu tiefen Frequenzen
hin an; zwischen 1000 und 4000 Hz
ist die durchschnittliche Empfindlichkeit
am größten. Unter 15 Hz
und über 20 kHz werden Schwingungen
dagegen gar nicht registriert.
Aus diesen und weiteren
Randbedingungen lassen sich sogenannte
Bewertungskurven erstellen,
die bestimmte Frequenzbereiche
dämpfen oder verstärken,
um den physiologischen Gegebenheiten
Rechnung zu tragen.
www.faulhaber.de
Nottrennkupplung
Mit minimalem Druckverlust
Produktion Nr. 17, 2013
RS Roman Seliger bietet eine Nottrennkupplung, bei der der Druckverlust
auf ein Minimum reduziert ist. Somit können Energie und Zeit
gespart werden.
Norderstedt (pd). Als Weiterentwicklung
seines Nottrennkupplungsprogramms
hat RS Roman
Seliger die ABVL-Serie auf den
Markt gebracht. Der Druckverlust
ist in dieser Baureihe auf ein Minimum
reduziert, die Durchströmungsleistung
ist dagegen sehr
hoch. ABVL-Produkte sparen dadurch
im Vergleich zu herkömmlichen
Nottrennkupplungen enor-
me Zeit und Energie. Insbesondere
für Verladeprozesse, bei denen die
Sicherheit einer Nottrennkupplung
keinen Einfluss auf Druckverlust
beziehungsweise Durchflussleistung
haben darf, sind Nottrennkupplungen
der ABVL-Serie geeignet.
Anwendbar sind sie für alle
Verladeprozesse zwischen stationärer
und mobiler Einheit, für alle
Fluide, auch mit hoher Viskosität.
Nottrennkupplung ABVL-Serie.
Bild: Roman Seliger
www.rs-seliger.de
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Lebensdauer
Kosten senken mit Produktion
Konstruktionssoftware
BACnet-konform darstellen
Produktion Nr. 17, 2013
Wiesbaden (pd). Die MSR-Planungssoftware
Tric des Softwarespezialisten
Mervisoft ist jetzt
in der neuen Version 6 erhältlich.
Wichtigste Neuerung ist die BACnet-konforme
Darstellung von
Funktionslisten gemäß VDI 3814.
Da BACnet mehr Informationen
zur Verfügung stellt als die Darstellung
aller Datenpunkte eines Gerätes
je Zeile in der Funktionsliste, ist
die Darstellung so realisiert, dass
für jede Funktion eines Objekts eine
eigene Zeile in der Funktionsliste
vorgesehen wird. Zusätzlich ist in
TRIC V6 ein flexibler Benutzerschlüssel
vorgesehen, der schon in
der Planungsphase aus der Projektierung
größtenteils automatisch
die richtige Darstellung anlegt.
Auch die automatische Nummerierung
von Funktionscodes im Benutzerschlüssel
wird unterstützt.
Die MSR-Planungssoftware Tric,
die auf der .dwg-basierten CAD-
Software BricsCAD basiert, ermöglicht
dem Fachplaner eine herstellerneutrale
Planung seiner Anlagen
und eine genaue Abrechnung
des Projekts auf Basis der DIN EN
ISO 16484-3 bzw. VDI 3814-1.
www.mervisoft-gmbh.de