Lärmmessung an Maschinen und der Maschinen- und Produktionslinienbau

Moderne Automatisierungstechnik und der industrielle Maschinenbau erfordern nicht nur Effizienz, sondern auch die Einhaltung strenger Sicherheitsnormen. Ein zentraler Aspekt dabei ist die Lärmmessung an Maschinen, die sich auf den Arbeitskomfort und die Gesundheit der Bediener auswirkt. Normen wie DIN EN ISO 11202 spielen im CE-Zertifizierungsprozess und bei der Sicherstellung der Rechtskonformität eine wesentliche Rolle.

Norm DIN EN ISO 11202: Zentrale Aspekte der Lärmmessung an Maschinen

Die Norm DIN EN ISO 11202, eine harmonisierte Fassung der internationalen Norm ISO 11202, beschreibt Verfahren zur Messung des von Maschinen und Geräten emittierten Lärms. Sie ist ein wichtiges Dokument für die Automatisierungstechnik und den industriellen Maschinenbau, da sie Standards und Verfahren für die Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und an festgelegten Positionen definiert.

Die Norm legt präzise fest, wie eine Lärmmessung an Maschinen durchzuführen ist, um aussagekräftige und reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Die darin beschriebenen Messverfahren gelten sowohl für kontinuierlichen als auch für veränderlichen und impulsartigen Lärm. Diese Messungen sind entscheidend, um die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und die Voraussetzungen für die CE-Kennzeichnung zu erfüllen.

Eines der Hauptziele der Norm DIN EN ISO 11202 ist die Bestimmung der Emissions-Schalldruckpegel direkt am Arbeitsplatz sowie an weiteren Positionen rund um die Maschine. Für Ingenieure und Integratoren der Automatisierungstechnik ist das Wissen über diese Pegel bei der Konstruktion und der Automatisierung von Produktionsprozessen von zentraler Bedeutung. Die Norm unterstützt zudem Messprozesse, indem sie detaillierte Vorgaben zur Positionierung der Mikrofone, zu Umgebungsbedingungen und zu Messtechniken bereitstellt.

Die Vorbereitung einer Messung nach DIN EN ISO 11202 umfasst mehrere wesentliche Schritte. Zunächst sind alle potenziellen Lärmquellen in der Arbeitsumgebung zu identifizieren. Dabei kann die Identifizierung von Gefährdungen gemäß Norm ISO 12100 eine sinnvolle Grundlage bilden. Anschließend müssen die Messpunkte sorgfältig festgelegt werden, damit sie die tatsächlichen Betriebsbedingungen der Maschine abbilden. Die Norm verlangt außerdem den Einsatz geeigneter Messmittel, etwa Mikrofone und akustische Kalibratoren gemäß IEC 61672-1, die regelmäßig kalibriert werden müssen, was insbesondere im Rahmen eines Sicherheitsaudits von Bedeutung ist.

Die Messverfahren umfassen genaue Schalldruckmessungen an verschiedenen Punkten rund um die Maschine und unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Ein wichtiger Bestandteil ist auch die Berücksichtigung der Umgebungskorrekturen K3A, die dazu dienen, die Messergebnisse so zu korrigieren, dass sie die tatsächlichen akustischen Bedingungen am Arbeitsplatz besser widerspiegeln. Die Auswertung der Messergebnisse führt zur Erstellung eines detaillierten Berichts, der Daten zur Lärmmessung an Maschinen sowie Empfehlungen für mögliche Korrekturmaßnahmen enthält. Für die Nachweisführung ist auch die technische Dokumentation von Maschinen nach EU‑Verordnung 2023/1230 relevant.

Die Norm DIN EN ISO 11202 ist auch im Zusammenhang mit der Anpassung von Maschinen an die grundlegenden Anforderungen ein zentrales Dokument. Sie ermöglicht Herstellern eine umfassende akustische Bewertung ihrer Produkte, was für die Erlangung der CE-Zertifizierung erforderlich ist. Dadurch können Maschinen sicher betrieben und Risiken durch übermäßigen Lärm minimiert werden.

Das Verständnis und die korrekte Anwendung der Norm DIN EN ISO 11202 sind für Unternehmen, die sich mit der Konstruktion von Maschinen, Industrierobotern und der Automatisierung der Produktion befassen, unverzichtbar. Die Umsetzung dieser Standards hilft dabei, die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben sicherzustellen, die Arbeitsbedingungen der Bediener zu verbessern und die allgemeine Effizienz und Sicherheit in Industriebetrieben zu unterstützen. Gerade bei der Integration von Industrierobotern spielt dieser Aspekt eine wichtige Rolle.

Bei der Anwendung der Norm DIN EN ISO 11202 ist es sinnvoll, bereits in der Projektphase auch numerische Berechnungen (FEM) und eine Modalanalyse zu berücksichtigen. FEM-Berechnungen helfen dabei, potenzielle Festigkeitsprobleme zu identifizieren, die zu erhöhtem Lärm führen können. Die Modalanalyse ermöglicht die Identifizierung und Kontrolle von Schwingungen, die eine der Hauptquellen von Lärm in Maschinen sind. Der Einsatz dieser Werkzeuge ermöglicht eine Maschinenauslegung, die die Lärmentstehung minimiert, was sich direkt auf bessere Arbeitsbedingungen und die Einhaltung der Normen auswirkt.

Die Norm DIN EN ISO 11202 liefert umfassende Leitlinien, die erforderlich sind, um sicherzustellen, dass Maschinen sicher, effizient und mit internationalen Standards konform sind. Sie bildet eine Grundlage für Unternehmen, die in der Automatisierung von Produktionsprozessen Exzellenz anstreben und in ihren Produkten höchste Sicherheitsstandards gewährleisten wollen.

Lärmmessung an Maschinen: Messmethodik

Die Geräuschmessung an Maschinen ist ein wesentlicher Bestandteil der CE-Zertifizierung von Maschinen. Die Messmethodik umfasst mehrere Schritte, die mit der gebotenen Sorgfalt durchgeführt werden müssen, um genaue und verlässliche Ergebnisse sicherzustellen.

1. Vorbereitung der Messung:
   • Identifizierung aller Lärmquellen in der Konstruktionsumgebung. Dazu zählen sowohl Maschinen als auch Hilfseinrichtungen, die den Geräuschpegel beeinflussen können.
   • Festlegung der Messpunkte gemäß DIN EN ISO 11202. Dafür müssen die Arbeitsplätze sowie weitere Punkte, an denen Lärm besonders störend sein kann, präzise bestimmt werden.
2. Messausrüstung:
   • Einsatz von Mikrofonen und Kalibratoren gemäß IEC 61672-1. Geeignete Messmittel sind entscheidend, um bei der Geräuschmessung an Maschinen präzise Ergebnisse zu erhalten.
   • Regelmäßige Kalibrierung der Messausrüstung, was insbesondere bei einem Sicherheitsaudit von zentraler Bedeutung ist. Abweichungen bei der Kalibrierung können zu fehlerhaften Ergebnissen und zur Nichteinhaltung von Normen führen.
3. Messverfahren:
   • Messung des Schalldruckpegels am Arbeitsplatz und an weiteren Stellen gemäß der Norm. Dieses Verfahren erfordert präzise Messungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine.
   • Einsatz von Maschinenschutzverkleidungen und schallabsorbierenden Abschirmungen, falls erforderlich. Diese Elemente können den Geräuschpegel deutlich senken, was für die Normkonformität wichtig ist.
4. Auswertung der Ergebnisse:
   • Berücksichtigung der Umgebungskorrektur K3A. Diese Korrektur ist erforderlich, um die tatsächlichen Arbeitsbedingungen realitätsnah abzubilden.
   • Erstellung eines Berichts mit den Messergebnissen und Empfehlungen zur Anpassung von Maschinen an die grundlegenden Anforderungen. Der Bericht sollte detaillierte Angaben zu den Geräuschpegeln sowie Empfehlungen zu deren Reduzierung enthalten.

Geräuschmessungen an Maschinen: Bedeutung für die CE-Zertifizierung

Die Geräuschmessung an Maschinen ist ein integraler Bestandteil des Prozesses der CE-Zertifizierung von Maschinen. Die CE-Kennzeichnung bestätigt die Konformität mit den Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der Maschinenverordnung 2023/1230. Die Durchführung präziser Geräuschmessungen und deren Auswertung sind entscheidend für die Erlangung der EG-Konformitätserklärung. Das bedeutet, dass die Maschine sicher verwendet werden kann und kein übermäßiges Risiko für die Gesundheit der Bediener darstellt. Für Hersteller sind in diesem Zusammenhang auch die neuen Anforderungen der Verordnung (EU) 2023/1230 von Bedeutung.

Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 12100

Bei der Konstruktion und Automatisierung von Produktionsprozessen ist eine Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 12100 durchzuführen. Dieser Prozess umfasst:

• Identifizierung von Gefährdungen: Im Zusammenhang mit Lärm sind alle potenziellen Quellen zu ermitteln, die zu einer übermäßigen Lärmbelastung am Arbeitsplatz beitragen können.
• Risikobewertung: Bestimmung des mit Lärm verbundenen Risikos und seiner Auswirkungen auf die Gesundheit der Beschäftigten. Dies erfordert eine detaillierte Analyse der Messergebnisse und deren Vergleich mit den zulässigen Grenzwerten. Methodische Hinweise dazu bietet auch der Beitrag Wie bewertet man Risiken nach ISO 12100 – Analyse der Risikofor­mel und der Methoden.
• Festlegung von Maßnahmen zur Risikominderung: Umsetzung technischer und organisatorischer Lösungen zur Senkung des Geräuschpegels. Dazu können sowohl konstruktive Änderungen als auch der Einsatz von Maschinenschutzverkleidungen gehören.

Praktische Aspekte der Normenumsetzung

Ingenieure, die für den Maschinenentwurf verantwortlich sind, müssen die Anforderungen der Akustiknormen in jeder Phase berücksichtigen.

1. Optimierung der Konstruktion:
   • Maschinen sind so zu konstruieren, dass die Geräuscherzeugung minimiert wird. Dies kann den Einsatz schallabsorbierender Materialien, eine geeignete Schalldämmung sowie die Optimierung von Antrieben und Mechanismen umfassen.
   • Anwendung von harmonisierten Normen, um die Konformität mit internationalen Akustikstandards sicherzustellen.
2. Kontrolle des Produktionsprozesses:
   • Überwachung und Regelung der Produktionsprozesse, um Lärmquellen zu minimieren. Regelmäßige Kontrollen und Audits sind erforderlich, um die Normkonformität aufrechtzuerhalten.
   • Durchführung von FAT (Factory Acceptance Test) sowie SAT (Site Acceptance Test), einschließlich der Geräuschmessung an Maschinen in verschiedenen Phasen der Produktion.
3. Regelmäßige Inspektionen und Wartung:
   • Sicherstellung regelmäßiger Inspektionen und Wartungsarbeiten an Maschinen, um eine erhöhte Geräuschentwicklung infolge von Komponentenverschleiß zu vermeiden. Die Aufrechterhaltung des technischen Zustands der Maschinen ist entscheidend, um ihre Normkonformität zu sichern.

Integration von FEM-Berechnungen und Modalanalyse

Numerische Berechnungen (FEM) und die Modalanalyse können wesentlich zur Lärmminderung bei Maschinen beitragen. Die Modalanalyse ermöglicht es, Schwingungen zu identifizieren und zu beherrschen, die zu den Hauptursachen von Maschinenlärm zählen.

1. Modalanalyse:
   • Einsatz der Modalanalyse zur Ermittlung von Resonanzfrequenzen, die übermäßige Schwingungen und Lärm verursachen können.
   • Optimierung der Maschinenkonstruktion zur Verringerung von Schwingungen, was sich unmittelbar auf die Lärmminderung auswirkt.
2. Einsatz von FEM-Berechnungen:
   • Festigkeitsberechnungen (FEM) sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die Maschinenkonstruktion ausreichend steif ist und durch unkontrollierte Schwingungen keinen zusätzlichen Lärm erzeugt.
   • Die FEM-Analyse hilft dabei, potenzielle Festigkeitsprobleme zu erkennen, die zu einer erhöhten Lärmentwicklung führen können.

Lärmuntersuchungen an Maschinen: Die Rolle des Arbeitgebers bei der Lärmkontrolle

Die Lärmuntersuchung von Maschinen endet nicht mit der Konstruktions- und Fertigungsphase. Gemäß der Arbeitsmittelrichtlinie sind Arbeitgeber verpflichtet, den Lärmpegel an Arbeitsplätzen regelmäßig zu überprüfen. Dieser Prozess umfasst:

• Regelmäßige Sicherheitsaudits, die von externen Unternehmen durchgeführt werden können, die Engineering-Outsourcing anbieten.
• Die Überwachung und Dokumentation der Lärmpegel an verschiedenen Punkten des Produktionsbetriebs. Je nach Verfahren kann dabei auch eine Auswahl der Konformitätsbewertungsmodule relevant werden.
• Die Umsetzung von Gegenmaßnahmen bei Überschreitung der zulässigen Lärmpegel, etwa durch eine verbesserte Schalldämmung oder den Einsatz von Maschinenschutzverkleidungen.

Zusammenfassung

Die Lärmuntersuchung von Maschinen ist ein unverzichtbarer Bestandteil des modernen Industrieanlagenbaus und der Produktionsautomatisierung. Die Einhaltung der Anforderungen akustischer Normen verbessert nicht nur den Arbeitskomfort, sondern ist auch entscheidend für die Maschinensicherheit und die Erlangung der CE-Kennzeichnung. Sorgfältige Maschinenkonstruktion, regelmäßige Sicherheitsaudits sowie die Anpassung von Maschinen an die grundlegenden Anforderungen bilden die Grundlage für eine wirksame und sichere Industrieautomatisierung. Je nach Produkt kann außerdem die Rolle der benannten Stelle für die CE-Kennzeichnung zu berücksichtigen sein.