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Verfahren zur Dämpfung der Lärmabstrahlung bei der Bearbeitung von
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werkstücken und Vorrichtung zur Durchftihrunn des Verfahens Die Erfindung
bezieht sich auf die Dämpfung der hei der mechanischen Bearbeitung von l-'erkstiicken
entstehenden Körperschallschwingungen, und damit der durch diese Schwingungen hervorgerufenen
Lärmabstrahlung. Sie betrifft ein Verfahren zur Dämpfung dieser Schwingungen bei
Werkstücken aus ferromagnetischem Werkstoff, sowie Vorrichtungen zur Durchflihrung
dieses Verfahrens.
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Der Uberwiegende Teil der vom Apparatebau hergestellten Werkstücke
besteht aus ferromagnetischem Werkstoff. Bei der mechanischen Bearbeitung solcher
Werkstücke, insbesondere mit verhältnismäßiq geringen Wandstärken, entsteht bekanntlich
sehr starker Lärm, z. B. beim Schleifen, Nieten, Verformen bzw. sichten mit dem
;amoier oder beim Gußputzen, der in Fertigungswerkstätten dieser Art zu einem starken
Auftreten von Gehörschäden führt und nach den einschlägigen Vorschriften zum Tragen
von Gehbrschutz mit allen seinen Nachteilen zwingt.
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Durch Anwendung von Arbeitsverfahren, welche nicht mit Schlag, sondern
mit Kraft wirken, z. B. Pressen, oder von thermischen Verfahren, z. B.
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Schweißen und Flammrichten, ist eine Lärmminderung bisher nur sehr
beschränkt möglich; außerdem sind solche Verfahren meist viel teurer und oft nicht
anwendbar.
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!!eiterhin ist es bekannt, die Lärmabstrahlung von I!erkstiicken oder
Maschinen durch Anordnung von Zusatzmassen zu reduzieren. Dabei kann es sich um
Resonanzabsorber in Form von Feder Rlasse-Systemen oder um Antidröhnbeläge handeln.
Solche Zusatzmassen sind jedoch hauptsächlich an fertigen Produkten angebracht worden,
bei denen es nicht wie bei der mechanischen Bearbeitung auf leichte Abnehmbarkeit
der Zusatzmassen ankam.
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Ein selten verwendetes Verfahren zur Dämpfung der Schallabstrahlung
bei der mechanischen Bearbeitung sieht zwar vor, daß weiche oder feste Rlassen durch
Schraubzwingen auf die Oberfläche des zu bearbeitenden lterkstückes gedrückt werden.
Dabei ist es aber erforderlich, daß die Oberfläche beidseitig zum Anbringen der
Schraubzwingen zugänglich ist und nicht allzu groß ist. Auch hat sich gezeigt, daß
bei t'aterialstärken Uber 6 mm dieses Verfahren praktisch wirkungslos ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dmpfung der bei der
niechanischen Bearbeitung von llerkstücken aus ferromagnetischem Irkstoff entstehenden
Körperschallschwingungen, und damit der durch diese Schwinqungen hervorgerufenen
Lärmabstrahlung zu finden, das in einfacher und wirtschaftlicher leise an beliebig
großen und beliebig geformten Flächen solcher Werkstücke anwendbar ist, eine hohe
llirksamkeit besitzt und die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die lärmabstrahlenden
Flächen der l'erkstkicke der Einwirkung von Magnetfeldern ausgesetzt werden.
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Die tlagnetfelder können dabei von Permanentmagneten und/oder Elektromagneten
erzeugt werden. Die schwingungsdämpfende Wirkung der Magnetfelder beruht in erster
Linie darauf, daß durch sie in den schwingenden Flächen starke l'irbelstrnme induziert
werden, welche die Schwingungsenergie sehr rasch
auf Kosten der
Lärmabstrahlung in Wärme umwandeln. Als weiterer Faktor kommt die Kraftwirkung des
Magnetfeldes hinzu, durch die die Schwingungen der lärmabstrahlenden Flächen mechanisch
gebremst werden.
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Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einen sich Magnetkörper,
die vorzugsweise aus Stabmagneten mit an den Stabenden befestigten Polschuhen aus
einem weichmagnetischen Werkstoff aufgebaut sind. Die als Auflageflächen dienenden
Teile der Pol schuhe können dabei der Form der lärmabstrahlenden Flächen der Ilerkstiicke
angepaßt sein, so daß eine nahezu gleichmäßige Verteilung der Magnetfeldstärke über
der Auflagefläche erzielt wird. Eine weitere Verbesserung der Dämpfungswirkung kann
erreicht werden, wenn tiagnet und Pol schuhe mit einer Abdeckung aus einen. schalldämmenden
Material versehen werden, wobei durch die Abdeckung der Polschuhe bewirkt wird,
daß die VJörperschallschwingungen stark reduziert auf den t!agnetkörper übertragen
werden, wihrend die Abdeckunq des magneten weitgehend verhindert, daß die auf den
Olagneten Ubertragenen Körperschallschwingungen als Luftschall abgestrahlt werden.
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Zur Vermeidung von flesonanzräumen können die tIohlräume zwischen
Abdeckung, t1agnet und Polschuhen mit einem schalldämmenden Materiat ausgefüllt
sein.
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Zur einfachen Handhabung werden die Magnetkörper mit Handgriffen und/oder
Einrichtungen zum Abdrücken von den lärmabstrahlenden Flächen der V!erkstticke versehen.
IIierzu eignen sich beispielsweise onstruktionen mit Hebewirkung oder mit -schaltbaren
Permanentmagneten. Größere tlagnetkörper wird man zweckmäßigerweise mit-Elektromagneten
ausriisten, Die Stärke eines Magneten ist grundsätzlich so bemessen, daß seine Haftkraft
ausreicht, den gesamten Magnetkörper in allen Lagen sicher festzuhalten. Zur Ilnfaliverhaltung
ist
es jedoch von Vorteil, wenn der Magnetkörper mit Einrichtungen zur Sicherung gegen
Herabfallen versehen wird, z B. mit Seilösen zum Einklinken von Halteseilen.
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Um größere und gegebenenfalls gekrümmte lJerkstückfläcIlen der Einwirkung
von Magnetfeldern aussetzen zu können, ist es möglich, mehrere gleich ausgebildete
Magnetkörper iiber Gelenke miteinander zu einer Kette zu verbinden. Magnetkörper
mit rechteckiger Grundflache lassen sich an zylindrischen Flächen, tlagnetkörper
mit trapezförmiger Grundfläche an Kegelflächen anwenden.
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In Fällen, wo sich ein gröPerer Aufwand lohnt, können mehrere gleich
ausgebildete, durch federnde oder pneumatische Mittel abgestützte Magnetkörper zu
einem Bett vereint werden, welches sich dem daraufgelegten, zu bearbeitenden l'erksttick,
z. B. einem zu putzenden GustUck, anpaßt.
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Eine Anwendungsmöglichkeit besteht schließlicfi darin, den Magnetkörper
entsprechend groß auszubilden, so daß er als Richtplatte verwendet werden kenn.
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Eine besondere Form der Magnetfelderzeugunq mit Permanentmagneten
stellt die Anwendung von sog. flexiblen Magneten dar. Diese werden als Platten aus
einem flexiblen Material, z. C. Kautschuk, mit darin eingebettetem Eisenpulver höchster
Feinheit hergestellt, Die zunächst unmagnetischen Platten werden dann durch geeignete
Vorrichtungen in schmalen, dicht aufeinanderfolgenden Streifen derart magnetisiert,
daß jeder Streifen einen senkrecht zur Plattenebene ausgerichteten magnetischen
Dipol darstellt, so daß entweder nur an einer oder an beiden Plattenoberflächen
ein gleichmäßiges
Magnetfeld nach außen wirksam wird. Durch zusätzlich
in das flexible Material eingelagerte, nicht magnetisierbare Teilchen, z. B, Blei,
kann das Flächengewicht und damit die Dämpfungswirkung der Platte erhöht werden.
Neben der einfachen Handhabung haben diese flexiblen Magnete auch den Vorteil, daß
sie sich genau auf die shallabstrahlenden Flächen passend zuschneiden lassen.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung naher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Körperschallbeschleunigung a in einer Versuchsanordnung
ohne- Dämpfungsmittel Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Körperschallbeschleuninung
a bei Anwendung einer Zusatzmasse Fig. 3 den zeitlichen Verkauf der Körperschallbeschleunigung
a bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Magnetkörper Im Querschnitt Fig. 5
die Ansicht auf mehrere, durch Gelenke miteinander verbundene Magnetkörper nach
Fig. 4 Fig. 6 die Aufsicht auf mehrere, durch Gelenke miteinander verbundene Magnetkörper
mit trapezförmiger-Grundfläche Fig. 7 einen flexiblen flagneten, teilweise im Schnitt.
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Die in den Figuren 1, 2 und 3 wiedergegebenen Meßergebnisse wurden
an einer Versuchsanordnung erhalten1 die aus einem an drei Rundgliederketten waagrecht
aufgehängten Ring aus 10 mm starkem Plech mit 640 nu Außen- und
400
mm Innendurchmesser bestand. Aus einer Höhe von 1 m ueber detii Ring fiel eine Stahikugel
mit einer Masse von 95 g auf den Ring. Die dabei entstehenden Körperschallschwingungen
wurden mit einem am Ring angehracbten Schwingungsaufnehmer als Körperschallbeschaleunigung
a abgenommen, verstärkt und auf einen Schreiber gegeben, mit dem der zeitliche Verlauf
aufgezeichnet wurde.
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Fig. 1 zeigt den Verlauf für den frei hängenden, v?iIig ungedämpften
Ring.
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Der Verlauf der in Fig. 2 wiedergegebenen Kurve wurde dadurch erhalten,
daß etwa 200 mm von der Aufprallstelle der Kugel entfernt eine Zusatzmasse von etwa
5 kg auf den Ring aufgelegt wurde.
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Die Kurve nach Fig. 3 schließlich wurde dadurch erhalten, daß die
Zusatzmasse des vorhergehenden Versuchs durch einen gleich schweren Elektromagneten
mit einer Leistungsaufnahme von etwa 830 W ersetzt wurde.
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Die Auswertung der Meßergebnisse zeigt, daß der Eiirperschalfpegel,
der proportional der Körperschallbeschleunigung ist, von 100 ç beim ungedämften
Ring auf 48 % bei Dämpfung mit Zusatzmasse und 14 % bei Dämpfung mit Magnetfeld
reduziert wird.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeigneten Magnetkörper 1, der zur Erzeugung des ragnetfeldes mit einem
Stahnagneten 2 ausgerüstet ist. An den Stabenden sind Polschuhe 3 aus einem weichmagnetischen
Merkstoff befestigt. Der Spalt zzzischen den als Auflageflächen dienenden Teilen
4 der Pol schuhe 3 ist mit einem unmagnetischen Zwischensttick 5, z. B. aus Aluminium,
verschlossen.
Elagnet 2 und Pol schuhe 3 sind mit Abdeckung 6 aus
einem schalldämmenden Material versehen, ebenso sind die Hohlräume zwischen Abdeckung
6, magnet 2 und Polschuhen 3 mit einem solchen Material 7 ausgefüllt. Zur leichten
Handhabung ist der Magnetkörper mit einem Handgriff 8 versehen.
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Ein solcher Magnetkörper ist für die Anwendung bei der Bearbeitung
kleiner, ebener Flächen geeignet, Zur Dämpfung der Körperschallschwingungen wird
der thgnetkörper 1 in der Nähe der Bearteitungsstelle auf das Werkstuck gesetzt.
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Bei der Bearbeitung größerer Flächen tonnen mehrere einzeln anzubringende
Magnetkörper verwendet werden.
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Zum Beispiel wurden an einem beidseitig o ffenens mit Flanschen versehenen
zylindrischen Blechschuß mit 2 m Durchmesser und 2,8 m Länge aus 3 mm dickem Glech,
Gesamtgewicht 420 kg, der werkstattmäßig mit einem 8 kg-Hammer gerichtet wurde,
38 Magnetkörper von zusammend 41 kg Gewicht angesetzt und dadurch eine Lärmminderung
von 114 auf 108 dB erzielt. Die Lämabstrahlung wurde dabei jeweils 1 m vorn Ende
des Blechschusses inseiner Achse als linearer Impulsschalldruckpegel gemessen und
energiemäßig über die Zeit gemittelt.
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Vorteilhaft ist es aber, wenn mehrere gleich ausgebildete Magnetkörper
1 über Gelenke 9 miteinander zu einer Kette verbunden werden. Magnetkörper mit rechteckiger
Grundfläche (Fig. 5) dienen zur Anwendung an zylindrischen Flächen, Magnetkörper
mit trapezförmiger Grundfläche (Fig. 6) an Kegel flächen. Durch eine derartige Ausbildung
wird eine bessere ilaftung der Magnetkörper erreicht.
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Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau eines flexiblen tlaqneten 10,
der als Platte aus einem elastischen-'laterial 11 besteht, in das Eisenteilchen
12 sowie Bleiteilchen 13 zur Erhöhung des Flächengewichts einselagert sind.
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Die Eisenteilchen 12 sind hier in schmalen, dicht aufeinanderfolgenden
Streifen 14 derart magnetisiert, daß jeder Streifen einen senkrecht zur Plattenebene
ausnerichteten magnetischen Dipol darstellt, und in zwei jeweils benachbarten Streifen
die Polanordnung um 180° gegeneinander gedreht ist, so dap ein zweiseitiger wirkender
Magnet entsteht, an dessen Plattenoberflächen Nordpol- und Stidpolstreifen im wechsel
aufeinander folgen. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Handhabung, vorallem
können damit die schallabstrahlenden Flächen eines Werkstilckes gleichmäßig bedeckt
werden, da ein genau Passender Zuschnitt möglich ist.
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L e e r s e i t e