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System zur sicherheitsgerechten Konstruktion von Werkzeugmaschinen

 
: Ising, M.
: Krause, F.-L.

Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2001, 200 pp. : Ill.
Zugl.: Berlin, TU, Diss., 2001
Berichte aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin
ISBN: 3-8167-5890-8
German
Dissertation
Fraunhofer IPK ()
Arbeitssicherheit; Werkzeugmaschine; Konstruktionssystem; Wissensbasis; Aufprallsimulation

Abstract
In der Arbeit wird die Konzeption und Realisierung eines Systems beschrieben, das den Konstrukteur in frühen Phasen des Produktentwicklungsprozesses bei der sicherheitsgerechten Konstruktion von Werkzeugmaschinen unterstützt. Das Gesamtsystem gliedert sich in drei Module. Das Modul zur sicherheitsintegrierten Prozeßgestaltung übernimmt dabei die Aufgaben der Planung, Steuerung und Überwachung von Prozessen, das Modul zur sicherheitsintegrierten Produktgestaltung die Aufgaben der Konzeption, des Entwurfs, der Ausarbeitung und der sicherheitstechnischen Bewertung des Produktes. Defizite, die im Rahmen der sicherheitstechnischen Produktbewertung festgestellt wurden, werden durch das Modul zur sicherheitsintegrierten Optimierung von Prozessen und Produkten beseitigt. Wesentliche neue Merkmale des informationstechnischen Ansatzes sind die Wiederverwendung von Vorgehensweisen aus bereits abgeschlossenen, sicherheitstechnisch optimierten Prozessen im Rahmen der Prozeßplanung, die Bewertung der Bauteilsicherheit unmittelbar nach der Gestaltung eines sicherheitsrelevanten Bauteils sowie die Beseitigung von Gestaltungsdefiziten basierend auf einer weitestgehend automatisierten Optimierung des Prozeßablaufplans. Die Funktionalität des entwickelten Systems wird am Beispiel einer sicherheitsgerechten Drehmaschinenkonstruktion demonstriert. Die Bereitstellung von Informationen über Gefährdungen sowie von Hinweisen zur sicherheitsgerechten Dimensionierung und Gestaltung der Maschinenbaugruppen und -teile erfolgt dabei durch eine im Rahmen der Arbeit entwickelte Wissensbasis Maschinensicherheit. Eine besondere sicherheitstechnische Bedeutung an Werkzeugmaschinen besitzt die trennende Schutzeinrichtung. Um den Produktentwickler bereits in frühen Phasen des Konstruktionsprozesses bei der sicherheitsgerechten Auslegung der Maschinenschutzeinrichtung zu unterstützen, wird die Aufprallfestigkeit der Schutzwand- und Sichtscheibenmaterialien mit der Finite-Elemente-Methode beurteilt. Der Aufprallfestigkeitsbeurteilung wurde eine neue Prüfablauffolge zur Beurteilung von Baugruppen und Materialien trennender Schutzeinrichtungen zu Grunde gelegt. Kennzeichen der neuen Vorgehensweise ist eine im Anschluß an die normative Prüfung stattfindende Worst-Case-Aufprallfestigkeitsbeurteilung. Eine Verifizierung der FE-Berechnungsergebnisse erfolgte durch experimentelle Beschußuntersuchungen. Durch den Einsatz dieses Systems in frühen Phasen des Produktentwicklungsprozesses werden damit Voraussetzungen geschaffen, Gefährdungen, die im späteren Betrieb von der Werkzeugmaschine ausgehen können, bereits am virtuellen Prototyp zu erkennen und durch Maßnahmen der unmittelbaren und mittelbaren Sicherheitstechnik zu beseitigen. Auf diese Weise können gefahrenminimierte Maschinen ohne umfangreiche experimentelle Sicherheitsprüfungen am realen Produkt entwickelt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-6407.html