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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geräuschmessung an technischen Produkten, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inline-Geräuschmessung vorzugsweise innerhalb einer taktgebundenen Fertigungslinie.
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Technische Produkte sind nicht selten auch technische Schallquellen, das heißt, sie emittieren Geräusche in dem für das menschliche Ohr hörbaren Frequenzspektrum. Derartige schallemittierende Produkte sind beispielsweise Maschinen und elektrotechnische Produkte mit beweglichen Teilen, die im Betrieb Geräusche generieren. Im Maschinenbau bzw. im Automobilbau ist es bekannt, den Geräuschpegel derartiger technischer Schallquellen zu messen, beispielsweise mit kontaktbehafteten Schallaufnehmern. Es ist auch bekannt, eine Luftschallmessung mittels Mikrofon durchzuführen, wobei in diesem Falle der zu messende Prüfling in einer entsprechenden Schallmesskammer angeordnet werden muss, um einerseits Umgebungsgeräusche zu eliminieren und andererseits im Inneren der Schallmesskammer eine reflexionsfreie Umgebung zu schaffen.
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Bei der Serienproduktion von Produkten in einer Fertigungslinie ist es oftmals wünschenswert, bereits während des Produktionsablaufes eine Geräuschmessung an den Produkten durchzuführen. Problematisch sind dabei die Umgebungsgeräusche in der Fertigungshalle sowie eine vorgegebene Taktzeit der Fertigungslinie, innerhalb welcher die Messung durchgeführt werden muss. In einer Produktionshalle herrscht oftmals ein nicht unerheblicher Geräuschpegel, sodass es bei Produkten, die eine relativ geringe Eigengeräuschentwicklung aufweisen, wie beispielsweise Lüfter, Elektromotoren etc., schwierig ist, eine Luftschallmessung durchzuführen, da die Umgebungsgeräusche in der Produktionshalle oftmals lauter oder gleichlaut sind wie das zu messende Geräusch des Prüflings. Zur Geräuschmessung muss der Prüfling daher in eine schallisolierte Messkammer verfahren werden, um eine aussagekräftige Geräuschmessung ohne störende Umgebungsgeräusche durchführen zu können. Dies war jedoch innerhalb der Fertigungslinie bisher nicht möglich, da innerhalb einer Taktzeit von wenigen Sekunden es nicht möglich war, den Prüfling in einen abgeschlossenen Raum zu transportieren, dort eine Geräuschmessung durchzuführen und innerhalb des vorgegebenen Produktionstaktes wieder zurück in die Fertigungslinie zu schaffen. Die oben beschriebene Vorgehensweise ist nur sinnvoll, wenn die Geräuschmessung ganz am Ende des Produktionsablaufes durchgeführt wird, wenn das Produkt die Fertigungslinie verlassen hat. Bekannt ist es, entsprechende Geräuschmessungen in reflexionsarmen Prüfräumen, sogenannten Akustik-Prüfräumen, durchzuführen. Dies ist jedoch innerhalb einer Fertigungslinie nicht praktikabel. In diesem Fall kann eine Geräuschmessung lediglich stichprobenartig durchgeführt werden, jedoch nicht jedes Produkt, das heißt jeder Lüfter oder jedes Gebläse, vermessen werden, insbesondere nicht im Inline-Betrieb, das heißt während der Produktion in der Fertigungslinie.
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Oftmals ist es wünschenswert, eine Geräuschmessung bereits während des Produktionsablaufs durchzuführen, um beispielsweise schlechte Produkte sofort aussortieren oder nachbearbeiten zu können.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, innerhalb einer Fertigungslinie eine Schallmessung in einer vorgegebenen Taktzeit der Fertigungslinie durchzuführen. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Vorrichtung, die eine Durchführung einer Schallmessung innerhalb einer Fertigungslinie möglich macht und mit der die Umgebungsgeräusche mindestens so weit gedämpft werden können, dass eine Schallmessung eines Prüflings zuverlässig möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Geräuschmessung und eine Vorrichtung zur Geräuschmessung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschmessung umfasst eine Messkammer, die einen schalldämmenden Wandaufbau umfasst, so dass die Messkammer umgebende Geräusche innerhalb der Messkammer ausreichend stark gedämpft werden. Die Messkammer hat bevorzugt die Größe eines Kühlschranks und ist daher relativ transportabel. Die Messkammer kann daher flexibel an jedem Ort einer Fertigungslinie eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist im Innenraum der Kammer eine Positionierungsvorrichtung angeordnet ist, welche dazu ausgebildet ist, um einen Prüfling zur Messung in die Kammer zu befördern.
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Vorzugsweise besteht der Wandaufbau der Messkammer aus mehreren Schichten von unterschiedlichen Materialien, wobei sich schallhärtere Schichten mit höherer Schalldämmimpedanz mit schallweicheren Schichten mit niedrigerer Schalldämmimpedanz abwechseln. Der Wandaufbau der Messkammer umfasst mindestens drei Schichten, jedoch vorzugsweise bis zu 12 Schichten.
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Die Größe der Messkammer hängt von den Messanforderungen und der Größe der zu vermessenden Prüflinge ab. Je tiefer die zu messenden Frequenzen bzw. die tiefste Messfrequenz ist, desto größer muss die Messkammer ausgeführt sein. Die Messkammer kann jedoch nicht beliebig groß ausgeführt werden, da dies den Voraussetzungen einer mobilen Messkammer, die im Produktionsablauf einer Fertigungslinie eingesetzt werden kann, widersprechen würde. Ferner ist es schwierig, für tiefere Frequenzen eine ausreichende Schalldämmung zu realisieren. Typische Innenabmessungen, das heißt ein typisches Innenvolumen beträgt beispielsweise zwischen 50 und 250 Liter, wobei bei dieser Größe der die Messkammer für Frequenzen ab etwa 300 bis 500 Hertz eine für sinnvolle Messungen ausreichende Schalldämmung der Umgebungsgeräusche bietet.
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Vorzugsweise wird als schallweicheres Material des Wandaufbaus der Messkammer mindestens eines der folgenden Materialien ausgewählt werden: Gummiplatten, insbesondere Schrotgummi, Sandverbundplatten, das heißt Sandplatten mit zwischenliegenden Kartonschichten, Steinwolle.
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Als schallhärteres Material für den Wandaufbau der Messkammer kann mindestens eines der folgenden Materialien ausgewählt werden: Verbundschaumstoffplatten oder (Hart-)Kunststoffplatten.
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Innerhalb der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Schichtdicke jeder verwendeten Materialschicht vorzugsweise höchstens 25 Prozent der gesamten Wandstärke der Messkammer, insbesondere höchstens 10 Prozent der gesamten Wandstärke der Messkammer. Die Wandstärke der Messkammer beträgt in manchen Ausgestaltungen höchstens 20 cm, vorzugsweise höchstens 12 cm. Hierbei zählt ein im Inneren der Messkammer angeordnetes schallabsorbierendes Material nicht zum eigentlichen Wandaufbau der Messkammer.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Wandaufbau der Messkammer von außen nach innen gesehen folgende Materialschichten: Schrotgummischicht, PVC-Schicht, Sandverbundschicht, Verbundschaumstoffschicht, Schrotgummischicht, Verbundschaumstoffschicht, Steinwolle-Schicht, Verbundschaumstoffschicht, Schrotgummischicht, Verbundschaumstoffschicht, Sandverbundschicht, PVC-Schicht.
Die verschiedenen Materialschichten des Wandaufbaus der Messkammer werden vorzugsweise miteinander verklebt. Einige Schichten können vorzugsweise miteinander verschraubt werden, insbesondere die PVC-Platten im Bereich der Außenwand und der Innenwand.
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Zur Schallabsorption im Innenraum der Messkammer kann vorzugsweise an den Innenwänden der Messkammer ein schallabsorbierendes Material, beispielsweise schallabsorbierender Schaumstoff, angeordnet sein. Dieser Schaumstoff hat vorzugsweise eine Materialdicke von mehreren Zentimetern. Hierbei kann z.B. ein Melaminharzschaum verwendet werden oder auch andere handelsübliche schallabsorbierende Materialien, wie z.B. Akustikschaumstoff.
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In manchen Ausgestaltungen der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Wandaufbau der Messkammer schalldämmende Schichten aufweist, die nach Art eines Porenabsorbers arbeiten, und Schichten, die als Membranabsorber bzw. Resonanzabsorber arbeiten. Hierbei wechseln sich vorzugsweise Schichten von Porenabsorbern mit Schichten von Membranabsorbern oder Resonanzabsorbern ab. In der Regel bestehen Porenabsorber aus schallweicheren Materialien, während Membranabsorber oder Resonanzabsorber aus schallhärten Materialien bestehen.
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Als eine der inneren Schichten bzw. äußeren Schichten sind PVC-Platten vorgesehen, die insbesondere auch für eine strukturelle Steifigkeit der Messkammer sorgen. Diese inneren und äußeren PVC-Platten sind vorzugsweise unmittelbar miteinander verbunden und bilden eine steife Einheit. Hierbei wird eine Entkopplung der inneren und der äußeren PVC-Schicht mittels Gummipuffer erreicht, sodass zwischen der inneren PVC-Schicht und der äußeren PVC-Schicht keine direkte Schallübertragung stattfindet.
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Die Messkammer weist eine durch einen Deckel oder eine Türe verschließbare Öffnung zum Einführen des Prüflings in die Messkammer und zum Ausführen des Prüflings aus der Messkammer auf. Der Deckel zum Verschließen der Messkammer weist einen Wandaufbau auf, der dem Wandaufbau der Messkammer entspricht, wie er oben beschrieben ist. Der Deckel, beziehungsweise die Tür, kann beispielsweise mit Hilfe eines Verstellantriebes, der beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren umfasst, geöffnet und verschlossen werden.
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Die in der Messkammer vorhandene Positionierungseinrichtung ist zum Einführen des Prüflings in die Messkammer und Ausführen des Prüflings aus der Messkammer vorhanden. Da die Messkammer insbesondere als Teil einer Fertigungslinie verwendet werden kann, welche in einem bestimmten Taktzyklus arbeitet, ist die Positionierungseinrichtung zum Einführen und Ausführen des Prüflings in und aus der Messkammer derart ausgebildet, dass sie das Einführen und Ausführen innerhalb eines Taktzyklus durchführt, wobei die Geräuschmessung am Prüfling ebenfalls innerhalb dieses Taktzyklus durchgeführt wird. Die Geräuschmessung erfolgt mittels eines geeigneten Schallaufnehmers zur Aufnahme von Luftschall, insbesondere mittels mindestens eines Mikrofons.
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Die Geräuschdämmung der Messkammer gegenüber Umgebungsgeräusche beträgt im messrelevanten Frequenzbereich mindestens 20 dB, vorzugsweise jedoch mindestens 30 dB.
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Der messrelevante Frequenzbereich umfasst vorzugsweise Frequenzen von 300 Hertz bis 22 kHz, besonders bevorzugt von 300 Hz bis 20 kHz.
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In manchen Ausgestaltungen beträgt die Geräuschdämmung der Messkammer gegenüber Umgebungsgeräusche in einem Frequenzbereich oberhalb von 500 Hz mindestens 40 dB.
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Mit dem beschriebenen Wandaufbau erreicht man eine Messkammer mit möglichst kleiner Wandstärke und damit auch möglichst kleinen Abmessungen, die trotzdem eine sehr gute Geräuschdämmung des Innenraums der Messkammer gegenüber Umgebungsgeräuschen aufweist. Das Ein- und Ausfahren des Prüflings in die Messkammer bzw. aus der Messkammer erfolgt durch die Positioniereinrichtung in Form einer Linearführung, die beispielsweise teleskopartig ein- und ausfahrbar ist. Die Linearführung ist im Inneren der Messkammer befestigt und kann vollständig in das Innere der Messkammer eingefahren werden, sodass die Messkammer mittels des Deckels schalldicht verschlossen werden kann.
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Der Prüfling wird vorzugsweise mittels der Positionierungseinrichtung vollautomatisch in der Mitte der Messkammer angeordnet, elektrisch kontaktiert und hinsichtlich Geräuschemissionen vermessen. Dabei soll die Konstruktion der Positionierungseinrichtung möglichst klein sein, um unnötige Schallreflexionen im inneren der Messkammer zu verhindern.
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Die Positionierung und Kontaktierung des Prüflings wird in manchen Ausgestaltungen der Erfindung demnach von der Positionierungseinrichtung nach Art einer Schubladenkonstruktion übernommen. Diese umfasst beispielweise eine erste Schiene, die an den Innenwänden der Messkammer befestigt ist. Beispielsweise kann an den Innenwänden der Messkammer ein Träger ausgebildet oder befestigt sein, der die erste Schiene trägt. Der Träger ist beispielsweise als Traverse ausgebildet. Auf dieser ersten Schiene ist ein erster Schlitten linear verfahrbar angeordnet. Auf dem ersten Schlitten ist vorzugsweise eine zweite Schiene angeordnet. Auf dieser zweiten Schiene ist ein zweiter Schlitten linear verschiebbar angeordnet. Der zweite Schlitten bewegt sich parallel zum ersten Schlitten und in derselben Auszugsrichtung wie der erste Schlitten, sodass ein Teleskopschlitten geschaffen wird. Der Teleskopschlitten kann insbesondere nahezu den doppelten Hub aufweisen, wie seine größte Abmessung. In manchen bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung bildet der zweite Schlitten einen Werkstückträger für den Prüfling. Ebenso kann der Werkstückträger auf dem zweiten Schlitten montiert sein. Die größte Abmessung hat die erste Schiene, die beispielsweise auf einer an der Innenwand der Messkammer befestigten Traverse ausgebildet oder montiert ist. Der Antrieb des ersten Schlittens kann mittels Zahnstange und Zahnritzel oder mittels eines Reibrades erfolgen, während der Antrieb des zweiten Schlittens beispielsweise mittels Spindelantrieb erfolgt. Diese Antriebsarten sind jedoch untereinander austauschbar und auswechselbar. Alternativ können auch andere Antriebsarten vorgesehen sein.
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Die Stromversorgung für den Antrieb des Positionierungssystems erfolgt durch eine entsprechende Stromdurchführung durch die Wandung der Messkammer. Vorzugsweise wird hierbei wird auch der Prüfling, beispielsweise ein Lüfter, mit Strom versorgt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Prüfling mit Strom versorgt wird, sobald dieser auf dem Werkstückträger des zweiten Schlittens, insbesondere in hinterer Endlage, also am im ausgefahrenen Zustand von der Messkammer entfernten Ende der Positionierungseinrichtung, positioniert ist.
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In der Fertigungslinie ist beispielsweise ein Greifer oder Roboter vorgesehen, der den Lüfter auf den Werkstückträger des zweiten Schlittens setzt und diesen nach der Geräuschmessung wieder vom Werkstückträger entfernt. Ist der Lüfter auf dem Werkstückträger positioniert, werden der erste Schlitten sowie der zweite Schlitten der Positionierungseinrichtung in Bewegung gesetzt und verfahren den Lüfter in das Innere der Messkammer, vorzugsweise in die Mitte der Messkammer. Durch die Stromversorgung des Lüfters auf dem zweiten Schlitten wird der Lüfter vorzugsweise bereits während der Bewegung der Positionierungseinrichtung in das Innere der Messkammer mit Strom versorgt und in Drehung versetzt.
Der Verfahrweg der Positionierungseinrichtung ist größer als die Innenabmessung der Messkammer. Daher ist die Positionierungseinrichtung doppelstufig ausgebildet, da sonst eine mittige Ausrichtung des Lüfters in der Messkammer nicht möglich wäre.
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Das Verfahren zur Geräuschmessung eines Lüfters umfasst folgende Schritte:
- • Aufgreifen des Prüflings aus der Fertigungslinie und Positionieren auf einem Werkstückträger, insbesondere auf dem Werkstückträger des zweiten Schlittens, der Positionierungseinrichtung;
- • Einfahren der Positionierungseinrichtung in den Innenraum der Messkammer;
- • Verschließen der Öffnung der Messkammer mittels des Deckels;
- • Geräuschmessung des im Betrieb befindlichen drehenden Lüfters in der Messkammer mittels eines Mikrofons;
- • Öffnen der Messkammer durch Abnehmen des Deckels;
- • Herausfahren der Positionierungseinrichtung mit dem Lüfter aus der Messkammer;
- • Aufgreifen des Lüfters vom Werkstückträger, beziehungsweise vom zweiten Schlitten,, und Zuführen des Lüfters in den weiteren Produktionsablauf.
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Eine typische Taktzeit der Fertigungslinie liegt beispielsweise im Bereich von 7 bis 20 Sekunden, insbesondere im Bereich von 10 bis 15 Sekunden. Diese Taktzeit entspricht der maximalen Zeitdauer für die Geräuschmessung gemäß den oben angegebenen Verfahrensschritten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Dieser Beschreibung können weitere vorteilhafte Merkmale und Vorteile der Erfindung entnommen werden.
- 1 zeigt einen Schnitt durch die Messkammer mit Positioniereinrichtung für den Prüfling.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Positionierungseinrichtung von der Rückseite.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Positionierungseinrichtung von der Vorderseite.
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1 zeigt einen Schnitt durch die Messvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Messkammer und Anbauteilen. Die Messkammer 10 besteht aus einem geschlossenen Gehäuse, beispielsweise einem kubischen oder rechteckigen Gehäuse, welches derart bemessen ist, dass es noch mobil und transportabel ist und vorzugsweise innerhalb einer Fertigungslinie eingesetzt werden kann. Typische Abmessungen der Messkammer 10 betragen beispielsweise 1m x 1m x 1m oder kleiner. Das Gehäuse der Messkammer 10 umfasst mindestens eine Öffnung 12 zum Einführen und Ausführen eines zu vermessenden Prüflings 48. Die Messkammer 10 besitzt einen schichtartigen Wandaufbau 14, der aus mehreren Materialschichten mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften besteht. Der Wandaufbau 14 ist im Wesentlichen bei allen Wänden der Messkammer 10 derselbe. Die Öffnung 12 kann mit einem Deckel 46 manuell oder automatisch durch eine Schließeinrichtung verschlossen werden, der in der Zeichnung in 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Der Deckel besitzt im Wesentlichen denselben Wandaufbau 14 wie die Messkammer 10.
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Im Inneren der Messkammer 10, vorzugsweise an der innersten Schicht des Wandaufbaus 14, ist ein schallabsorbierendes Material 16, beispielsweise ein Akustikschaumstoff, angeordnet, der den vom Prüfling 48 emittierten und auf die Innenwände auftreffenden Schall absorbiert, sodass die Messung nicht durch interne Reflexionen verfälscht wird.
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An der Unterseite der Messkammer 10 ist eine Befestigungsplatte 18 angeordnet, die beispielsweise aus Metall besteht, und mittels welcher die Messkammer 10 in einer Rahmenkonstruktion 20 angeordnet befestigt. Die Rahmenkonstruktion 20 ist vorzugsweise mittels Dämpfungselementen 22 von entsprechenden Aufstellfüßen 24 entkoppelt. Damit kann die Rahmenkonstruktion 20 bzw. die Aufstellfüße 24 auf dem Boden oder einer entsprechenden Befestigungsplattform befestigt werden.
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Zur Stromversorgung der im Inneren der Messkammer 10 angeordneten Einrichtungen ist eine Stromdurchführung 26 vorgesehen.
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Die Messkammer 10 umfasst eine Positionierungseinrichtung 28, mit welcher ein Prüfling 48 von einer Position außerhalb der Messkammer 10 in eine Messposition innerhalb der Messkammer 10 verfahren werden kann. Die Positionierungseinrichtung 28 ist an der Innenwand der Messkammer 28 befestigt. Hierzu weist die Positionierungseinrichtung 28 eine erste Schiene 29 auf, die auf einer an der Innenwand der Messkammer 10 befestigten Traverse 30 befestigt oder ausgebildet ist. Auf dieser ersten Schiene 29 ist ein erster Schlitten 32 linear verschiebbar angeordnet, und zwar so, dass er bei Verschiebung in Pfeilrichtung 44 durch die Öffnung 12 hindurch aus der Messkammer 10 hinaus verschoben werden kann. Auf dem ersten Schlitten 32 ist eine zweite Schiene 34 angeordnet. Die zweite Schiene 34 kann mit dem ersten Schlitten 32 identisch sein oder aber separat vom ersten Schlitten 32 ausgebildet sein. An dieser zweiten Schiene 34 ist ein zweiter Schlitten 36 verschiebbar angeordnet. Auf dem zweiten Schlitten 36 befindet sich ein Werkstückträger für den Prüfling 38. Der erste und der zweite Schlitten 32, 36 sind in Verschieberichtung 44 auf ihren entsprechenden Schienen 34, 29 verschiebbar angeordnet. Der Antrieb der beiden Schlitten 32, 36 erfolgt beispielsweise mittels Zahnstangenantrieb oder Spindelantrieb oder Ähnlichem.
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1 zeigt die Positionierungseinrichtung 28 in ihrer ausgefahrenen Stellung, das heißt, der zweite Schlitten 36 mit dem Werkstückträger für den Prüfling befindet sich außerhalb der Messkammer 10 in einer äußeren Endposition. In dieser äußeren Endposition kann ein Prüfling 48 von der Fertigungslinie durch eine entsprechende Greifeinrichtung oder einen Roboter auf dem Werkstückträger 36 positioniert werden. Dann verfährt die Positionierungseinrichtung 28 in Verschiebungsrichtung 44 in das Innere der Messkammer 10 bis zu einer inneren Endposition, und zwar so weit, dass der erste Schlitten 32 ganz eingefahren ist und der zweite Schlitten 36 sich etwa in der Mitte der Messkammer 10 befindet. Der Prüfling 48 befindet sich dort im Wirkungsbereich einer Lichtschranke 38, welche zum einen das Vorhandensein des Prüflings 48 detektiert und zum anderen beispielsweise die Drehzahl des Prüflings misst, wobei der Prüfling zum Beispiel ein Lüfter ist. Diese Lichtschranke 38 ist auf der ersten Schiene 29 fest angeordnet. Oberhalb der inneren Endposition des Prüflings 48 bzw. der Positionierungseinrichtung 28 innerhalb der Messkammer ist ein Messmikrofon 40 angeordnet, mit welchem die Schallemissionen des Prüflings 48 aufgenommen werden können.
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Die Messkammer 10 besitzt einen Wandaufbau 14, der aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialschichten besteht. Der Wandaufbau 14 des Deckels 46 zum Verschießen der Messkammer 10 entspricht grundsätzlich dem Wandaufbau 14 der Messkammer 10. Der Wandaufbau 14 der Messkammer umfasst von außen nach innen vorzugsweise die folgenden Materialschichten. Als erste Schicht umfasst der Wandaufbau 14 eine Schrotgummischicht. Die zweite Schicht besteht aus einer PVC-Schicht in Form beispielsweise einer PVC-Platte. Die dritte Schicht besteht aus einer Sandverbundplatte, das heißt einem Verbund aus Holz bzw. Karton mit dazwischen gefülltem Sand, vorzugsweise Quarzsand. Die vierte Schicht besteht aus einer Verbundschaumstoffschicht. Die fünfte Schicht ist wiederum eine Schrotgummischicht. Die sechste Schicht ist wiederum eine Verbundschaumstoffschicht. Als siebte Schicht folgt eine Schicht aus Steinwolle. Die achte Schicht ist wiederum eine Verbundschaumstoffschicht. Weiter folgt eine neunte Schicht aus Schrotgummi. An die neunte Schicht schließt sich eine zehnte Schicht aus Verbundschaumstoff an. Danach folgt eine elfte Schicht aus einer Sandverbundplatte. Als zwölfte und letzte Schicht des Wandaufbaus 14 folgt eine PVC-Platte. Auf dieser PVC-Platte ist vorzugsweise ein schallabsorbierendes Material 16 in Form eines Akustikschaumstoffs angeordnet. Um eine stabile und tragende Konstruktion zu erreichen, ist die äußere PVC-Schicht durch lasttragende Elemente mit der innersten PVC-Schicht verbunden.
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2 zeigt einer Rückansicht der Positionierungseinrichtung 28 zur Positionierung des Werkstücks bzw. Prüflings 48 in der Messkammer 10 im Detail. 3 zeigt die Positionierungseinrichtung von der Vorderseite.
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Die Positionierungseinrichtung 28 wird mittels der Traverse 30 an gegenüberliegenden Innenwänden der Messkammer 10 befestigt. Auf der Traverse 30 ist eine erste Schiene 29 angeordnet, auf welcher ein erster Schlitten 32 in Pfeilrichtung 44 linear verschiebbar angeordnet ist. Am ersten Schlitten 32 ist eine Zahnstange 58 angeordnet, welche mit einem Ritzel 62 zusammenwirkt, das von einem Motor 60 drehend angetrieben wird und die Verschiebebewegung des ersten Schlittens 32 in Pfeilrichtung 44 bewirkt.
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Auf dem ersten Schlitten 32 ist eine weitere Führungsschiene 34 angeordnet, auf der ein zweiter Schlitten 36 in Pfeilrichtung 44 linear verschiebbar angeordnet ist. Der zweite Schlitten 36 umfasst einen Werkstückträger zur Aufnahme des Prüflings 48. Ein Motor 64 dient zum Antrieb des zweiten Schlittens 36 indem der Motor 64 eine Spindel 6 drehend antreibt, welche mit dem zweiten Schlitten 36 verbunden ist.
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Die Stromversorgung der an der Positionierungseinrichtung 28 angeordneten elektrischen Bauteile, wie z.B. die Motoren 60, 64, der Lichtschranke 38 und des Prüflings 48 erfolgt über eine Stromdurchführung 26, die den Wandaufbau 14 der Messkammer 10 durchdringt. Damit die Stromversorgung für den zweiten Motor 64 und den auf dem Werkstückträger 36 angeordneten Prüfling 48 der Bewegung der Schlitten 32, 36 folgen kann, ist eine flexible Kabelschleppe oder Energiekette 68 vorgesehen.
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Die Lichtschranke 38 zur Erfassung des Prüflings 48 bzw. zur Messung der Drehbewegung des Prüflings 48 (Lüfter) ist fest an der Traverse 30 angeordnet. Innerhalb der Messkammer 10 wird der Werkstückträger 36 mit dem Prüfling 48 durch die Positionierungseinrichtung 28 derart positioniert, dass sich der Prüfling 48 zwischen einer Sende- und einer Empfangseinheit der Lichtschranke 38 befindet. Die Lichtschranke 38 ist etwa in der Mitte des Innenraums der Messkammer 10 angeordnet.
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In der ausgefahrenen Stellung der Positionierungseinrichtung 28 reicht der erste Schlitten 32 aus der Öffnung 12 der Messkammer 10 heraus und der zweite Schlitten mit dem Werkstückträger 36 befindet sich ebenfalls außerhalb der Messkammer 10. In dieser äußeren Endstellung der Positionierungseinrichtung 28 kann der Werkstückträger 38 mit einem zu vermessenden Prüfling 48, beispielsweise einem Lüfter, bestückt werden. Das Verfahren zur Inline-Geräuschmessung eines Lüfters 48, umfasst in dieser Ausgestaltung die folgenden Schritte:
- - Anordnen des Lüfters 48 auf dem Werkstückträger des zweiten Schlittens 36, der Positionierungseinrichtung 28. Hierbei wird der Prüfling 48 lagerichtig auf dem Werkstückträger 36 angeordnet und mittels auf dem Werkstückträger 36 angeordneten Kontakten elektrisch kontaktiert.
- - Einfahren der Positionierungseinrichtung 28 in die Messkammer 10. Der erste Schlitten 32 der Positionierungseinrichtung 28 wird in die Messkammer 10 eingefahren und der zweite Schlitten 36 mit dem Werkstückträger derart in der Kammer positioniert, dass er sich in der Mitte des Innenraums der Messkammer 10 im Erfassungsbereich der Lichtschranke 38 befindet. Diese Position der Positionierungseinrichtung 28 entspricht einer inneren Endstellung. Während der Positionierung des Prüflings 48 in der Messkammer 10 kann der Prüfling 48 (Lüfter) durch Versorgung mit Strom bereits in Rotation versetzt werden. Mittels der Lichtschranke 38 wird detektiert, ob der Prüfling (Lüfter) die Nenndrehzahl erreicht hat.
- - Automatisches Verschließen der Öffnung 12 der Messkammer 10 mittels des Deckels 46.
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Die Öffnung 12 der Messkammer 10 wird durch den Deckel 46 verschlossen. Der Deckel 46 ist an einer Schließeinrichtung angeordnet, die automatisch angesteuert wird.
- - Messung der Geräuschemissionen des im Betrieb befindlichen Prüflings 48 innerhalb der Messkammer mittels des Mikrofons 40. Die Geräuschmessung wird erst gestartet, wenn der Deckel 46 fest verschlossen ist und der Prüfling 48 seine vorgegebene Nenndrehzahl erreicht hat.
- - Automatisches Öffnen der Messkammer durch Abnehmen des Deckels 46. Nachdem der Messvorgang beendet ist, wird der Deckel 46 automatisch abgenommen und die Öffnung 12 der Messkammer freigegeben.
- - Ausfahrens der Positionierungseinrichtung 28 aus der Messkammer 10. Die Positionierungseinrichtung 28 und der darauf angeordnet Werkstückträger 36 nimmt wieder seine äußere Endstellung außerhalb der Messkammer ein.
- - Abnehmen des Prüflings 46 vom Werkstückträger 36. Der Prüfling wird wieder der Fertigungslinie zugeführt.
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Jeder Vorgang bzw. Verfahrensschritt dauert nur eine bis einige wenige Sekunden. Der komplette Messvorgang inkl. Positionierung des Prüflings 48 dauert nicht länger als die kürzeste Taktzeit der Fertigungslinie. Typische Taktzeiten einer Fertigungslinie zur Fertigung von Lüftern betragen beispielsweise 10 - 15 Sekunden.
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Bezugszeichenliste
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| 10 |
Messkammer |
| 12 |
Öffnung |
| 14 |
Wandaufbau |
| |
14.1 |
Schrotgummischicht, |
| |
14.2 |
PVC-Schicht, |
| |
14.3 |
Sandverbundschicht, |
| |
14.4 |
Verbundschaumstoffschicht, |
| |
14.5 |
Schrotgummischicht, |
| |
14.6 |
Verbundschaumstoffschicht, |
| |
14.1 |
Steinwolle-Schicht, |
| |
14.8 |
Verbundschaumstoffschicht, |
| |
14.9 |
Schrotgummischicht, |
| |
14.10 |
Verbundschaumstoffschicht, |
| |
14.11 |
Sandverbundschicht, |
| |
14.12 |
PVC-Schicht |
| 16 |
schallabsorbierendes Material |
| 18 |
Befestigungsplatte |
| 20 |
Rahmen |
| 22 |
Dämpfelement |
| 24 |
Fuß |
| 26 |
Stromdurchführung |
| 28 |
Position ierungseinrichtu ng |
| 29 |
erste Schiene |
| 30 |
Traverse |
| 32 |
erster Schlitten |
| 34 |
zweite Schiene |
| 36 |
zweiter Schlitten |
| 38 |
Lichtschranke |
| 40 |
Mikrofon |
| 42 |
Verbindung |
| 44 |
Verschieberichtung |
| 46 |
Deckel für die Messkammer |
| 48 |
Prüfling, Werkstück |
| 50 |
Spektrum Umgebungsgeräusch außerhalb der Messkammer |
| 52 |
Frequenzspektrum Umgebungsgeräusch innerhalb der Messkammer |
| 54 |
Frequenzspektrum Eigengeräusch Prüfling |
| 58 |
Zahnstange |
| 60 |
Motor |
| 62 |
Ritzel |
| 64 |
Motor |
| 66 |
Spindel |
| 68 |
Energiekette |
