Aufprallfestigkeit von Polycarbonat-Sichtscheiben in trennenden Schutzeinrichtungen

Status:

abgeschlossen 11/2002

Zielsetzung:

Trennende Schutzeinrichtungen an Werkzeugmaschinen müssen so gestaltet sein, dass sie dem Aufprall von Teilen standhalten, die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Arbeitsraum der Maschine fortgeschleudert werden. Schwachstellen sind dabei häufig die in die Schutzeinrichtungen zur Beobachtung des Fertigungsprozesses eingebauten Sichtscheiben. Nach den bisher durchgeführten reinen Werkstoffuntersuchungen eignet sich als Sichtscheibenmaterial insbesondere Polycarbonat. Anhand der vorliegenden Ergebnisse kann die Aufprallfestigkeit der Sichtscheibenkonstruktion jedoch nur unzureichend beurteilt werden, da hierbei u. a. auch die Einbauverhältnisse und der konstruktive Aufbau der Sichtscheiben berücksichtigt werden müssen. Es sollten Grundlagen für die sicherheitsgerechte Konstruktion trennender Schutzeinrichtungen mit integrierten Sichtfenstern geschaffen werden.

Aktivitäten/Methoden:

Mit einer pneumatischen Beschusseinrichtung wurde die Aufprallfestigkeit verschiedener Sichtscheibenkonstruktionen aus bis zu 12 mm dickem Polycarbonat untersucht. Die Beschussversuche erfolgten gemäß den Vorgaben in den europäischen Sicherheitsnormen für Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren mit Projektilen mit Massen zwischen 0,1 kg und 2,5 kg. Um Daten für die rechnerische Auslegung von Sichtscheibenkonstruktionen zu gewinnen, wurden die beim Beschuss auftretenden Kräfte gemessen.

Ergebnisse:

Sichtscheiben aus Polycarbonat sollten mittels Klemm- oder Klebverbindungen in trennende Schutzeinrichtungen an Werkzeugmaschinen eingebaut werden, um das Rückhaltevermögen optimal auszunutzen. Klemm- und Klebverbindungen erlauben einen spannungsarmen Einbau der Sichtscheiben bei großflächiger Kraftübertragung und ausreichendem Dehnungsspiel. Weniger geeignet sind dagegen Schraubkonstruktionen, da die Verschraubung eine Verformungsbehinderung der Sichtscheibe zur Folge hat. Als ungeeignet für die Aufnahme höherer Aufprallenergien erwiesen sich die gerade an Schutzeinrichtungen älterer Werkzeugmaschinen noch oft anzutreffenden Klemmprofilkonstruktionen. Klemm- wie auch Klebverbindungen müssen mit einer ausreichenden Überdeckung zwischen Scheibe und Blechrahmen ausgeführt werden. Bei einer zu geringen Überdeckung kann die Sichtscheibe ganz oder teilweise aus der Einfassung gedrückt und herausgeschleudert werden, ohne dabei selbst zerstört zu werden. Wie groß die Überdeckung gewählt werden muss, richtet sich u. a. nach der Höhe der aufzunehmenden Energie und der Dicke der Scheiben. Nach den vorliegenden Untersuchungsergebnissen empfehlen sich in Abhängigkeit dieser Parameter Mindestüberdeckungen zwischen 12,5 mm und 37,5 mm. Wenn das Rückhaltevermögen von Polycarbonatsichtscheiben voll ausgenutzt wird, können kurzzeitig Stoßkräfte bis zu etwa 90 kN auftreten, die bei der rechnerischen Auslegung der Gesamtkonstruktion berücksichtigt werden müssen.

Weitere Informationen:

Stand: