자동차 조립라인에서 이중-헴머형(Double-hammer type) 임펙트 렌치와 오일-펄스형(Oil-pulse type)임펙트 렌치 에어공구의 국소진동가속도 및 소음수준 = Hand-arm Vibration and Noise Levels of Double-Hammer Type and Oil-Pulse Type Impact Wrenches in Automobile Assembly Lines

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 우리나라 산업발전 특히 자동차 생산량 증가에 따라 자동차의 대부분의 조립라인에서 많이 이용되고 있는 에어공구 중 이중-헴머형 임펙트 렌치와 오일-펄스형 임펙트 렌치를 대상으로 국소진동가속도 및 소음 수준 그리고 이에 영향을 주는 요인에 대한 공학적 연구를 하여 앞으로 국소 진동가속도 및 소음수준에 대한폭로 및 공학적 자료에 대한 기초자료를 제공하고자 자동차 조립라인(B/C 라인, TRIM 라인, 샷시 라인, 파이날 라인, 변속기 라인 등)에서 임펙트 렌치를 이용하는 작업자로 이중-헴머형(double-hammer type) 임펙트 렌치를 이용하는 작업자 34명, 오일-펄스형(oil-pulse type) 임펙트 렌치를 이용하는 작업자 31명을 대상으로 하여 작업시 오른손과 왼손에서 국소진동가속도 및 소음수준을 측정하였다. 또한 공정변수로 하루당 제품생산량, 단일공정에서 작업에 소요되는 시간, 볼트 또는 너트를 1 개 죄는데 소요되는 시간, 하루당 전체폭로시간, 단일공정에서 이용되는 볼트 또는 너트의 갯수 그리고 공구변수로 볼트 또는 너트의 용량, 분당공기소요량, 공구의 무게, RPM을 고려하였다. 연구결과를 요약하면 아래와 같다.
1. 오일-펄스형 임펙트가 볼트 또는 너트 1개를 죄는데 소요되는 시간이 2.19초로 헴머형 임펙트의 2.47초 보다 짧게 소요되었으나 볼트 또는 너트를 1 공정주기 동안에 죄는 갯수가 많아 하루당 전체폭로 시간이 높은 것으로 생각된다.
2. 오일-펄스형 임펙트 렌치는 이중-헴머형 임펙트 렌치보다 볼트 또는 너트의 용량이 클때 이용되는 경향이 있었고 RPM이나, 분당에어소요량이 많아 임펙트의 볼트 또는 너트를 이중-헴머형 임펙트 렌치로 1개를 죄는데 필요한 시간이 짧게 소요되는 것으로 생각된다. 오일-펄스 임펙트 렌치의 소음 수준이 이중-헴머형 임펙트 렌치의 소음수준보다 약 8dB(A)정도 낮았다.
3. 오른손에 대해 이중-헴머형 임펙트 렌치에서는 Zh축이 8.24m/sec², 오일-펄스형 임펙트 렌치에서는 Xh축이 2.59m/sec²으로 가장 높은 국소진동가속도수준은 나타냈다. 왼손에서는 이중-헴머형 임펙트 렌치의 Xh 축이 9.60m/sec², 오일-펄스형 임펙트 렌치에서는 Yh축이 3.23m/sec²으로 가장 높은 국소진동가속도수준을 나타냈다.
4. 이중-헴머형 임펙트 렌치에서는 Xh, Yh, Zh 3축에서 오른손보다 왼손에서 공히 국소진동가속도 수준이 높았으며, 오일-펄스형 임펙트 렌치에서는 Xh축에서는 오른손이 Yh축에서는 왼손이 Zh에서는 왼손이 높은 국소진동가속도수준을 나타냈다.
5. 이중-헴머형 임펙트 렌치와 오일-헴머형 임펙트 렌치에서 공히 3축 중 Y축의 왼손과 오른손의 국소진동가속도수준의 상관계수가 각각 0.76, 0.86으로 가장 관련성이 높은 것으로 제시되었다.
6. 반복성(repetitiveness)의 척도로서, 공정 1주기 동안에 볼트 또는 너트의 숫자에 대한 전체하루폭로시간을 표시하여 반복성과 진동폭로사이에 직접적인 상관관계를 볼 수 있었는데 공정 1주기 동안에 볼트 또는 너트의 갯수와 전체하루폭로시간에 대한 상관계수는 이중-헴머형 임펙트 렌치에서 0.84, 오일-펄스형 임펙트 렌치에서 0.50이었다.
7. 이중-헴머형 임펙트 렌치와 오일-펄스형 임펙트 렌치에서 전체가속도수준과 공구변수의 관계를 볼때, 오른손에서는 분당에어소요량, 왼손에서는 볼트 또는 너트의 용량이 공통적으로 설명력이 높은 변수이었다. 이중-헴머형 임펙트 렌치와 오일-펄스형 임펙트 렌치에서 소음에 대한 공구변수의 관계를 볼때, 분당공기소요량이 공통적으로 설명력이 높은 변수이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to introduce fundamental data of hand-arm vibration and noise exposure levels with impact wrenches(double-hammer impact wrenches and oil-pulse impact wrenches) used in automobile assembly lines considering the process variables and tool variables In studing, products per day, required time screwing the bolts or nuts per bolts or nut were considered as process variables, and capacity of bolts or nuts, air consumptions per minute, tool weights, RPM were considered as tool variables. Hand-arm vibration levels of 3 axis in each hand were measured using the instruments compling with ISO/DIS 5349 and noise levels were measured using a noise logging dosimeter. The results were as follows :
1. Required time to screwing the bolt or nut by oil-pulse impact wrenches is shorter than double-hammer impact wrenches but total daily exposure time of oil-pulse impact wrenches was higher than double-hammer impact wrenches because the number of bolts or nuts per cycle was many.
2. Oil-pulse impact wrenches have been used to screwing the large bolt or nut in comparing with double-hammer impact wrenches and required time to screwing the bolts or nuts were shorter than double-hammer impact wrenches because oil-pulse impact wrenches were using high RPM and large air consumption per minute. Noise level of oil-pulse impact wrenches was 8 dB(A) lower than double-hammer impact wrenches.
3. Dominant hand-arm vibration levels of double-hammer impact wrenches in each hand were 8.24 m/sec²of Zh axis in right hand and 9.60 m/sec²of Xh axis in left hand. Dominant hand-arm vibration level of oil-pulse impact wrenches in each hand was 2.59 m/sec²of Xh axis in right hand and 3.23 m/sec²of Yh axis in left hand.
4. In double-hammer impact wrenches, corresponding hand-arm vibration levels of Xh, Yh, Zh axis in left hand were higher than hand-arm vibration levels of right hand in 3 axis. In oil-pulse impact wrenches, Xh axis of right, Yh axis of left, Zh axis of left were higher than the corresponding hand-arm vibration levels of Xh, Yh, Zh axis in right and left hand.
5. Correlation coefficients among Xh, Yh, Zh axis of right and left hand hand-arm vibration levels in double-hammer impact wrenches and oil-pulse impact wrenches were commonly high in Yh axis and correlation coefficients of Yh axis in double-hammer impact wrenches and oil-pulse impact wrenches were 0.76 and 0.86, respectively.
6. As a measure repetitiveness, plotting total daily exposure time with the number of bolts or nut per cycle, direct correlation was shown between repetitiveness and hand-arn vibration exposure, and correlation coefficient between the number of bolts or nut per cycle and total daily exposure time in double-hammer impact wrenches, oil-pulse impact wrenches were 0.84 and 0.50, respectively.
7. Considering the total acceleration level and tool variables in double-hammer impact wrenches and oil-pulse impact wrenches, air consumption in right hand, and bolt or nut capacity in left hand were commonly the variable that explainability was high. Considering the noise and tool variables in double-hammer impact wrenches and oil-pulse impact wrenches, air consumption per minute was-commonly the variable that explainability was high.