Geräuschreduzierung bei Vibrationsförderern

Das vergangene Jahrhundert war Zeuge von beispiellosen Veränderungen in der industriellen Fertigungstechnik. Fortschritte bei Materialien, Methoden und Kontrollsystemen haben zu höherer Qualität, engeren Toleranzen und höheren Produktionsgeschwindigkeiten beigetragen. All dies trägt zu niedrigeren Kosten, niedrigeren Preisen und damit zu einer erhöhten Nachfrage bei. Die gestiegene Nachfrage treibt das Bestreben nach immer höheren Geschwindigkeiten an und der Zyklus wiederholt sich. Da die Produktionsmaschinen zu immer höheren Geschwindigkeiten gedrängt werden, erhöhen sich die Taktzahlen der Maschinen, die Vibrationen werden intensiver, und der Geräuschpegel steigt entsprechend an.

Vibrationsförderer sind gegen diesen exponentiellen Anstieg der Geschwindigkeitsanforderungen nicht immun. Als einer der grundlegenden Bausteine von automatisierten Montagesystemen müssen auch immer größere Zuführungen stets schneller laufen, um mit den steigenden Produktionszahlen mithalten zu können. Mit dem zunehmenden Einsatz automatisierter Montagesysteme steigt auch die absolute Anzahl der Zuführungen in einer bestimmten Anlage. Zunehmende Mengen und steigende Geschwindigkeiten der Zuführungen führen zu einem erhöhten Lärmpegel am Arbeitsplatz.

Lärm - jeglicher Schall in übermäßiger Lautstärke - ist seit langem als eine der Hauptursachen für Gehörverlust bekannt. Er ist somit die Hauptursache für vermeidbare Gehörverluste. Neben der Gefährdung der Mitarbeiter durch Gehörverlust wurde ein übermäßiger Lärmpegel auch mit einer erhöhten Unfallrate, verminderter Qualität und geringerer Produktivität der Mitarbeiter in Verbindung gebracht. Daher sollte jede Möglichkeit zur Reduzierung des Lärmpegels als Chance zur Verbesserung der Profitabilität des Unternehmens gesehen werden.

Die Mechanismen, warum hohe Schallpegel das Gehör schädigen, sind mittlerweile gut verständlich. Die als Zilien bezeichneten Hörnerven im Innenohr werden durch anhaltende Einwirkung von hohen Schallpegeln mit der Zeit sehr langsam geschädigt. Letztendlich sterben diese Nerven ab. Die Verschlechterung des Hörvermögens durch Lärmbelastung ist schleichend, langsam, anhaltend und schmerzlos. Normalerweise ist das früheste Warnzeichen ein Tinnitus, ein Klingeln in den Ohren (oder ein Brummen, Summen oder Klicken), wenn sich die Nervenschädigung erstmals bemerkbar macht. Wenn der Hörverlust zunimmt, bemerken Freunde und Verwandte, dass sie Gespräche häufig wiederholen müssen, Radio und Fernsehen werden ungewöhnlich laut eingestellt und die Betroffenen beginnen, das Interesse an sozialen Kontakten zu verlieren (eine Form der Persönlichkeitsveränderung).

Bei Menschen, die im Lärm arbeiten, wurden weitere damit verbundene Probleme festgestellt. Ein wichtiges Thema ist die Sicherheit der Arbeitnehmer, da diese gefährdet sind, wenn Lärm am Arbeitsplatz herrscht und dieser die Fähigkeit beeinträchtigt, Warnsignale zu hören.  Die Klarheit der verbalen Konversation, wie z. B. Anweisungen und Instruktionen, wird vermindert. Die Sprachunterscheidung wird ebenso beeinträchtigt wie die Lokalisierung von Geräuschen. Lärm schränkt soziale Interaktionen ein und dient dazu, nützliche und notwendige auditive Informationen auszublenden. Für Arbeitnehmer mit Hörverlust erhöhen diese auditiven Nachteile die Risiken. Lärm in der Umgebung kann zu Fehlern und manchmal zu Unfällen führen. In lärmbelasteten Produktionsstätten sind zwischen 40 und 80 Prozent der Arbeitskräfte von Hörverlust betroffen, während es in der Allgemeinbevölkerung nur schätzungsweise 18 Prozent sind.

Es gibt mehrere andere negative Auswirkungen von regelmäßiger Lärmbelastung am Arbeitsplatz. Diejenigen, die am Arbeitsplatz regelmäßig Lärm ausgesetzt sind, haben eine höhere Rate an emotionalen Gesundheitsproblemen, einschließlich Angstzuständen, Schlafstörungen, emotionalen Unstimmigkeiten mit ihrem Ehepartner und ihren Kindern sowie Bluthochdruck. In einer in China durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass junge erwachsene Frauen mehrere Fortpflanzungsprobleme entwickeln, wenn sie einer lauten Arbeitsumgebung ausgesetzt sind. 1) Die Menstruationszyklen veränderten sich und wurden unregelmäßiger. 2) Es war schwierig, eine Schwangerschaft zu erreichen. 3) Diejenigen, die schwanger wurden, hatten eine ungewöhnlich hohe Rate an Fehlgeburten. 4) Diejenigen, die schwanger wurden, hatten ein abnorm hohes Risiko einer Frühgeburt. 5) Lebendgeborene Babys hatten eine abnorm hohe Rate an Geburtsfehlern.

Es ist klar, dass die Auswirkungen von Lärm schädliche Folgen haben können und dass Anstrengungen unternommen werden sollten, die Lärmbelastung zu minimieren. Die Reduzierung des von Vibrationsförderern erzeugten Lärms ist ein Bereich, der die Lärmbelastung am Arbeitsplatz erheblich reduzieren kann.

Empirische Daten zur Untermauerung der oben genannten Behauptungen wurden durch Vergleichstests zwischen einem herkömmlichen Vierkantantrieb und einem SPIROL-Antrieb der Serie 2000 gesammelt. Für beide Antriebe wurde der gleiche Fördertopf für die Tests verwendet. Geräuschmessungen wurden mit einem leeren Fördertopf, mit Kunststoffflaschenverschlüssen und metallischen Spiralspannstiften durchgeführt. Die Vorschubgeschwindigkeiten der Serie 2000 und des Vierkantantriebs wurden sowohl für die Kappen als auch für die Stifte konstant gehalten.

Es wurden vier Messungen um jeden Vibrationsförderer herum durchgeführt und gemittelt, um den Vierkantantrieb mit der Serie 2000 vergleichen zu können. 

Die Messungen und Analysen wurden von Noise Control Engineering (NCE) aus Billerica, Massachusetts, durchgeführt. Die Geräuschpegel wurden mit einem Larson-Davis Modell 2900B Akustik-Analysator gemessen. Das Gerät wurde im Feld mit einem Larson-Davis CAL200 Akustikkalibrator bei 94 und 114 dB (re// 20 µPa) bei 1.000 Hz kalibriert. 

Oktavband- und die gesamt A-bewerteten Geräuschmessungen wurden von NCE durchgeführt. Oktavband-Schallpegel geben Auskunft über den Frequenzcharakter des Geräusches. Der A-bewertete Gesamtschallpegel liefert ein Maß für die gesamte Schallamplitude, wie sie vom menschlichen Ohr wahrgenommen wird. Die A-bewertete Skala wird von der OSHA verwendet, um akzeptable Lärmpegel festzulegen. Alle Messungen wurden in einem Innenraum bei abgeschalteten HLK-Systemen durchgeführt. Die Hintergrundgeräuschpegel (Vibrationsförderer nicht in Betrieb) lagen mindestens 20 Dezibel unter den Geräuschpegeln der Vibrationsförderer. Die Geräuschmessungen wurden an vier Positionen um den Umfang des Vibrationsförderers herum durchgeführt, alle in einem Abstand von einem Meter. Es wurden drei verschiedene Bedingungen getestet: (1) ein leerer Fördertopf; (2) Kunststoffflaschenverschlüsse; und (3) metallische Spiralspannstifte.

Um einen Vergleich zwischen dem Vierkantantrieb und den Geräten der Serie 2000 anstellen zu können, bildete NCE den Mittelwert aller Messstellen für jeden Vibrationsförderer und jede Bedingung. Die Schallpegel als Funktion des Oktavbandes sind in Tabelle 1 angegeben. Die Spalten “Delta” zeigen die durchschnittlichen Schallpegel für leere Fördertöpfe, Kunststoffflaschenverschlüsse und metallische Spiralspannstifte. “ Durchschnitts-Delta” stellt die Differenz zwischen dem Vierkantantrieb und den Geräten der Serie 2000 dar.

Die Reduzierung des Geräuschpegels in der Firma sollte in jeder Produktionsstätte oberste Priorität haben.  Erfolgreiche Programme führen zu einer geringeren Unfallrate, einer geringeren Anzahl von Arbeitsunfällen, einer höheren Produktivität und einer besseren Arbeitsmoral der Mitarbeiter.  All diese Vorteile führen zu einer Senkung der Gesamtkosten, wodurch Unternehmen wettbewerbsfähiger und/oder profitabler werden.  Die zweiachsige Konstruktion des Vibrationsförderers der Serie 2000 ermöglicht eine höhere Förderleistung bei einer bestimmten Fördertopfgröße sowie den Betrieb mit der Eigenfrequenz des Systems und eine elliptische, sanftere Bewegung.  Diese Merkmale tragen zu einer 100-fachen Reduzierung der Schallenergie gegenüber einem herkömmlichen Antrieb eines Vibrationsförderers bei, oder anders ausgedrückt, zu einer vierfachen Reduzierung der vom Menschen wahrgenommenen Geräusche.  Die Serie 2000 sollte daher ein wichtiger Bestandteil von Lärmminderungsprogrammen in Betrieben sein, die Vibrationsförderer in ihrem Fertigungsprozess einsetzen oder deren Einsatz planen.