Werkstückspannung optimiert

Der Spannprozess mit Drehfuttern wird sicherer

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Der Faktor Mensch beim Werkstückspannen

Zur Ermittlung der menschlichen Zuverlässigkeit wurde zunächst der Arbeitsprozess „manuelle Werkstückspannung beim Vertikaldrehen“ qualitativ untersucht. Eine Online-Befragung von 42 aktiven Maschinenbedienern sowie zusätzliche Interviews mit Experten lassen diesbezüglich einen umfangreichen Einblick in die aktuelle Arbeitsorganisation am Beispiel des Vertikaldrehens mit manuellen Backenfuttern zu. So können Erkenntnisse zur tatsächlichen Vorgehensweise beim Spannen von zu drehenden Werkstücken gewonnen und mögliche Schwachstellen aufgedeckt werden. Die Ergebnisse der Online-Befragung sowie Erkenntnisse aus der technischen Zuverlässigkeit fließen in die Konzipierung eines Nutzertests ein, bei welchem ausgebildete Maschinenbediener unter realistischen Bedingungen Spannaufgaben lösen (Bild 4). Dabei werden menschliche Fehlhandlungen erfasst und durch die Messung von Spannmomenten und -kräften benutzerabhängige Schwankungen des Spannzustandes statistisch quantifiziert.

Bild 4: Ein Proband bei der Durchführung eines Nutzertests mit dem Spannfutters.
Bild 4: Ein Proband bei der Durchführung eines Nutzertests mit dem Spannfutters.
(Bild: TU Chemnitz)

Verbesserung der instruktiven Sicherheit

Durch die kombinierte Betrachtung der Ergebnisse der Nutzertests und der Spannversuche werden fallspezifische und auf den Bedarf des Bedieners hin angepasste Sicherheitshinweise abgeleitet. Die Effektivität dieser Sicherheitshinweise wird ebenfalls durch einen Nutzertest mit ausgebildeten Maschinenbedienern nachgewiesen. Durch die Variation weiterer möglicher Einflussgrößen können zudem Handlungsempfehlungen abgeleitet werden. Das Ziel ist schließlich die Ermittlung von Fehlhandlungswahrscheinlichkeiten, die zusammen mit den quantifizierten Versuchsdaten in ein konkretes Modell einfließen, um die technische und menschliche Zuverlässigkeit bei der Werkstückspannung zu ermitteln. Somit können kausale Zusammenhänge und Schwachstellen in der Mensch-Maschine-Interaktion beim Werkstückspannen sowie konkrete Maßnahmen zur Verbesserung der instruktiven Sicherheit abgleitet werden.

Förderhinweis:

Das Projekt „MTZ-Dreh - Erfassung und Vergleichbarkeit der menschlichen und technischen Zuverlässigkeit am Beispiel einer Werkstückspannung beim Vertikaldrehen“ (IGF-Vorhaben Nr. 21034) im VDW-Forschungsinstitut e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Literatur

[1] Wittstock, V.; Puschmann, P.; Albero Rojas, A. et al.: Weak Point Analysis of Human Machine Interactions at Clamping of Turning Workpieces on Milling Machines. Proceedings of the 29th European Safety and Reliability Conference ESREL2019. Research Publishing, Singapur, Hannover 2019, S. 3032-3039.

[2] Kesselkaul, R.; Meyer, C.: Priorisierung des Handlungsbedarfs (Prioritizing the Need for Action - Focus of Accident Occurrence). VDW Technologietag. Düsseldorf 2016.

* M. Sc. Max Engelmann ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) der TU Chemnitz und im Bereich der technischen Zuverlässigkeit, Maschinendynamik und Sensorcharakterisierung tätig.

* M. Sc. Adrian Albero Rojas ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter ebenda und widmet sich der Erfassung und Vergleichbarkeit der technischen Zuverlässigkeit.

* Dr.-Ing. Joachim Regel leitet die Lehr- und Forschungsabteilung Werkzeugmaschinen und spanende Fertigungstechnologien der Professur Produktionssysteme und -prozesse am IWP.

* Prof. Dr.-Ing. Martin Dix ist Institutsleiter des Fraunhofer-IWU und Inhaber der Professur Produktionssysteme und -prozesse am IWP.

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