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Humanschwingung

Einführung, Gesetzgebung und Normen. Humanschwingung. Manfred Weber Metra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de. Schwingungen am Arbeitsplatz. Humanschwingung. Hand-Arm-Schwingung. Ganzkörper-Schwingung.

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Humanschwingung

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  1. Einführung, Gesetzgebung und Normen Humanschwingung Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  2. Schwingungen am Arbeitsplatz Humanschwingung Hand-Arm-Schwingung Ganzkörper-Schwingung Die Arbeit mit handgehaltenen Maschinen, mobilen Arbeitsgeräten und Fahrzeugen kann Schäden an Wirbelsäule, Knochen, Gelenken, Muskeln und Blutgefäßen verursachen. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  3. Tätigkeiten mit erhöhtem Risiko • Hand-Arm-Schwingung • Handgehaltene Arbeitsgeräte in der Produktion: schlagende Metallbearbeitungsgeräte, Schleifgeräte und andere rotierende Maschinen, Druckluftschrauber etc. • Bauwesen: Aufbruchhämmer, Bohrhämmer, Schleifgeräte etc. • Bergbau: Steinbohrer, Drucklufthämmer, Rüttelplatten, etc. • Land-und Forstwirtschaft: Kettensägen, Motorsensen, Freischneider, Rasenmäher etc. Ganzkörper-Schwingung • Traktoren • Erdbewegungsmaschinen, wie Radlader, Bulldozer, Bagger, Planierraupen, Verdichter etc. • Forstmaschinen • Bergbaugeräte • Gabelstapler • Gepanzerte Kampffahrzeuge • Lastkraftwagen (einige) • Busse und Straßenbahnen (einige) • Hubschrauber und Flugzeuge (einige) • Betoniergeräte (einige) • Eisenbahnen (einige) • Sportaktivitäten (einige) Quelle: Michael J. Griffin / ILO Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  4. Richtlinien und Normen EU-Richtlinie zum Schutz von Arbeitnehmernvor der Gefährdung durch Vibrationen 2002/44/EU Messung und Bewertung von Ganzkörper-Schwingungen ISO 2631:1997 Messung und Bewertung von Hand-Arm-Schwingungen ISO 5349:2001 Schwingungseinwirkung auf den Menschen - Messeinrichtung DIN ISO 8041:2005 Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  5. EU-Richtlinie 2002/44/EU Seit Inkrafttreten der EU-Richtlinie 2002/44/EC besteht für Arbeitgeber eine Pflicht zur Risikobewertung vibrationsgefährdeter Arbeitsplätze. Die Richtlinie legt Mindestanforderungen für Arbeitgeber und Gerätehersteller fest. Kenngröße zur Risikobewertung ist die Tagesschwingungsbelastung A(8): Darin sind: ahv Schwingungsgesamtwert der frequenzbewerteten Schwingbeschleunigung auf Grundlage von ISO 5349 für Hand-Arm-Schwingung und ISO 2631 für Ganzköper-Schwingung Te ist die Dauer der Schwingungsexposition während einer Arbeitsschicht T0 Bezugszeitraum von 8 Stunden Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  6. EU-Richtlinie 2002/44/EU Folgende Grenzwerte gelten für die Tagesschwingungsbelastung A(8): Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  7. EU-Richtlinie 2002/44/EU • Wird der Auslösewert überschritten, muss der Arbeitgeber technische und • organisatorische Maßnahmen treffen, um die Schwingungsbelastung zu verringern. • Dazu gehören im Besonderen: • Andere Arbeitsmethoden • Geeignete Arbeitsgeräte mit besseren ergonomischen Eigenschaften • Bereitstellung von Schutzausrüstung, z.B. Antivibrationshandschuhen oder schwingungsgedämpfter Sitze • Durchführung erforderlicher Wartungen an Arbeitsgeräten • Gestaltung von Arbeitsplätzen im Hinblick auf minimale Vibration • Informationen und Schulungen für Arbeitnehmer über den richtigen Gebrauch von Arbeitsgeräten • Begrenzung der Expositionsdauer • Angemessene Pausenzeiten • Bereitstellung von Arbeitskleidung zum Schutz vor Kälte und Nässe • In keinem Fall dürfen Arbeitnehmer einer Tageschwingungsbelastung über dem • Expositionsgrenzwert ausgesetzt werden. Sollte dies der Fall sein, sind sofortige • Maßnahmen zur Reduktion der Schwingungsbelastung unter den Expositionsgrenzwert • zu treffen. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  8. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Allgemeine Anforderungen: • Die Messausrüstung muss DIN ISO 8041 entsprechen • Die Schwingungsmessung sollte in allen drei Raumrichtungen gleichzeitig erfolgen • Der Sensor muss die höchsten auftretenden Beschleunigungsspitzen messen können • Der Sensor sollte so nah wie möglich an der Mitte des Handgriffs montiert werde, ohne dabei die normale Handhabung der Maschine zu behindern • Bei Maschinen, die mit beiden Händen gehalten werden, sind Messungen für beide Griffe durchzuführen. Die Exposition wird aus dem höheren der beiden Werte ermittelt. • Die zu messende Kenngröße ist der Intervall-Effektivwert der frequenzbewerteten Beschleunigung in m/s² Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  9. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Bewertungsfilter: • Das Bewertungsfilter Wh repräsentiert das Risikopotenzial bestimmter Frequenzen für das Hand-Arm-System Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  10. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Intervall-Effektivwert: • Die Intervall-Effektivwerte awx, awy und awz sollten für die Raumrichtungen X, Y und Z separat gemessen und dokumentiert werden • Um Schwankungen zu minimieren, sollten möglichst mehrere Schwingungsmessungen über einen Arbeitstag verteilt erfolgen und gemittelt werden: Dabei ist ahwi Intervall-Effektivwert der Messung i n Zahl der Messungen ti Dauer der Messung i • Die Messdauer muss ausreichend lang sein, um repräsentative Ergebnisse für eine Tätigkeit zu liefern. Die Dauer einer Einzelmessung muss mindestens 8 Sekunden betragen. Die Gesamtmessdauer muss mindestens 1 Minute sein. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  11. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Schwingungsgesamtwert: • Die Schwingungsbewertung erfolgt auf Basis des Schwingungsgesamtwerts ahv, der durch die Wurzel aus der Summe der Quadrate der in Richtung X, Y und Z gemessenen Intervall-Effektivwerte awx, awy und awz berechnet wird. • In einigen Fällen kann es nicht möglich oder nicht erforderlich sein, die Schwingungen in drei Raumrichtungen zu messen. Das Ergebnis der einachsigen Messung muss dann mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden. Der Faktor kann zwischen 1,0 bei einer dominanten Messachse und 1,7 bei etwa gleichgroßen Messwerten in allen drei Richtungen liegen. awmeas ist der Effektivwert in der gemessenen Richtung für eine dominante Schwingungsrichtung für drei ähnlich starke Richtungen Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  12. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Tagesschwingungsbelastung: • Das Gesundheitsrisko wird durch die Dauer der Exposition bestimmt • Die Tagesschwingungsbelastung A(8)ist die äquivalente Dauer-Schwingbeschleunigung während einer 8-Stunden-Schicht. • Zur Bestimmung von A(8) ist keine achtstündige Messung erforderlich. Kurzzeitmessungen repräsentativer Arbeitsabschnitte sind ausreichend. Das Ergebnis wird auf 8 Stunden hochgerechnet. mit ahv Schwingungsgesamtwert während der Schwingungsbelastung Te Dauer der Schwingungsbelastung während eines Tages T0 Bezugsdauer einer Arbeitsschicht Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  13. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Kombinierte Tagesexposition: • Wenn die tägliche Schwingungsbelastung aus mehr als einer Tätigkeit besteht, wird die Tagesschwingungsbelastung wie folgt berechnet: mit ahvi Schwingungsgesamtwert von Tätigkeit i n Anzahl von Tätigkeiten Ti Dauer der Tätigkeit i • Um die Anteile einzelner Tätigkeiten zu beurteilen, kann die Berechnung von Teilbelastungen sinnvoll sein: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  14. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 • Die Tagesschwingungsbelastung sollte für beide Hände separat ermittelt werden • Da die Messunsicherheit in der Regel bei nur 20 bis 40 % liegt, sollte A(8) nur auf zwei Dezimalstellen genau angegeben werden Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  15. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Messbericht: Nach ISO 5349 sollten folgende Angaben dokumentiert werden: • Firmenname, Auftragnehmer, ausführende Person • Zweck der Messung • Datum • Messort • Temperatur, Feuchtigkeit, Lärm • Beschreibung der Tätigkeiten • Arbeitsablauf (Tätigkeit, Unterbrechungen, Pausen) • Geprüfte Arbeitsgeräte (Typ, Seriennummer, Zustand, Alter, Masse, Drehzahl, Grifftyp), eingesetzte Werkzeuge und Werkstücke • Messausrüstung (Typ, Seriennummer, Kalibrierdatum, Funktionskontrolle) • Sensorpositionen, Raumrichtungen, Befestigungsart • Gemessene Intervall-Effektivwerte in X/Y/Z-Richtung für jede Tätigkeit • Schwingungsgesamtwert ahv für jede Tätigkeit • Dauer Ti jeder Tätigkeit während einer Arbeitsschicht • Tagesschwingungsbelastung A(8) • Teilbelastungen Ai (8), wenn gemessen Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  16. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Funktionskontrolle und Kalibrierung: • Es wird empfohlen, vor jeder Messung eine Funktionskontrolle des Sensors mit einem Schwingungskalibrator durchzuführen. • Eine Kalibrierung sollte in regelmäßigen Intervallen erfolgen, z.B. alle 2 Jahre. Damit wird sichergestellt, dass das Messgerät die Anforderungen von ISO 8041 erfüllt. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  17. Hand-Arm-Schwingungsmessung nach ISO 5349 Typische Sensorposition an verschiedenen Arbeitsgeräten: Kettensäge Winkelschleifer Schleifmaschine Gerader Handgriff Bohrhammer Lenkrad Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  18. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 General Requirements: • ISO 2631-1 covers methods for the measurement of periodic, random and transient vibration with regard to health, comfort and perception • The considered frequency range is 0.5 to 80 Hz • Measurand is frequency weighted acceleration • Applicable for vibrations transmitted to the body as a whole through the supporting surfaces: the feet of a standing person, the back and the feet of a seated person, the buttock or the supporting surface of a recumbent person • Vibration is measured triaxial with a coordinate system originating at the point from which vibration enters the body. The Z axis always runs along the spine : Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  19. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Sensor: • A commonly used sensor design for seat vibration measurement is given in ISO 10326-1. A flat triaxial accelerometer is built into a semi-rigid rubber disk: • Sensors shall be located at the interface between the body and the supporting surface • Most common sensor locations for seated and standing persons are the principal support areas of the seat surface, the seat back and the feet. For recumbent persons the supporting surfaces under the pelvis, the back and the head are used. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  20. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Evaluation Methods: • The selection of appropriate evaluation methods depends on the amount of shocks and transient vibration in the measured signal, defined as the crest factor: • The basic evaluation method shall be used for evaluation. In cases where one of the alternative methods is used, both the basic and the alternative evaluation value shall be reported. Evaluation Methods yes no Crest factor < 9? Basic Evaluation Method (interval RMS) Running RMS Method (MTVV) Fourth Power Vibration Dose Method (VDV) Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  21. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Basic Evaluation Method: • For vibration with low contents of shocks (crest factor < 9) • Measurand is the RMS of frequency weighted acceleration in m/s² where aw(t) is the instantaneous frequency weighted acceleration T is the duration of measurement (integration time) • In the presence of occasional shocks or transient vibration, i.e. high crest factors, the basic evaluation method may underestimate the effects of whole-body vibration. Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  22. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Running RMS Method: • Takes into account occasional shocks and transient vibration by use of running RMS with a short integration time constant of preferably 1 second: where aw(t) is the instantaneous frequency weighted acceleration  is the integration time constant for running averaging t is the time t0 is the time of observation • The result is given as the highest magnitude of the running RMS during the measurement period called maximum transient vibration value MTVV: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  23. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Fourth Power Vibration Dose Method (VDV): • More sensitive to peaks than the basic evaluation method by using the fourth power instead of the second power of acceleration • The result is called Vibration Dose Value (VDV) which has the unit m/s1,75 where aw(t) is the instantaneous frequency weighted acceleration T is the duration of measurement • When the vibration exposure consists of periods with different VDV, the total vibration dose is calculated from the fourth root of the sum of the fourth power partial vibration dose values • Estimated Vibration Dose: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  24. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Weighting Filters: • Health, comfort and perception are dependent on the vibration frequency content • Different frequency weightings are required for the different directions • Two principal weightings are Wk and Wd: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  25. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Weighting Filters: • Additional weightings are Wc, We and Wj: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  26. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Weighting Filters: Wk (Z standing and seated, vert. recumb.) Wc (Seat back) Wd (X/Y standing and seated, hor. recumb.) Wj (head recumbent) Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  27. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Vibration Total Value: • Combining vibrations of three orthogonal directions by calculating the square root of the sum of the squares (vector sum) of the interval RMS values awx, awy and awz: • The values of the multiplying factors kx, ky and kz depend on the selected frequency weighting Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  28. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Multiplying Factors for Vibration Total Value: Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  29. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Health Guidance Zones: • There are not sufficient data to establish a quantitative relationship between vibration exposure and health risk • The following health guidance zone diagram can be used as a rough orientation: Health risk Caution Zone No known effects Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  30. Whole-Body Vibration Standard ISO 2631-1 Basic Requirements for Human Vibration Meters: • The instrument shall at least display the following quantities:- The interval RMS of frequency weighted acceleration over the averaging time- The interval RMS of unweighted, but bandpass filtered acceleration over the averaging time- The averaging time • The instrument shall display an overload condition which occurred during the averaging time. Overload shall be indicated for all relevant points of the signal path.The overload message must be held during the entire averaging time. • A calibration function for transducer sensitivity must be available • The instrument may also measure Maximum Transient Vibration Value (MTVV) • The instrument may also measure Vibration Dose Value (VDV) • The instrument may also measure Total Vibration Value Ahv • The selected vibration quantity shall be identifiable, preferably by displaying the physical unit • The display shall allow reading with a resolution of better than 1 % • Settling time shall not exceed 2 minutes • The delay between starting a measurement and the acquisition of valid data must not exceed 0.5 seconds Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

  31. Instrumentation Standard ISO 8041 Basic Requirements for Human Vibration Meters (continued): • The instrument has one ore more weighting filters calculated by the product of- band limitation- transition acceleration / velocity- step function • Most important weighting filters are Wh for hand-arm, Wd and Wk for whole-body • Maximum errors:- Mechanical reference signal (80 Hz / 10 m/s² for H/A and 16 Hz / 1 m/s² for W/B) under reference conditions (23 °C, 50 % rel. Hum.)± 4 %- Deviation between the measured acceleration with weighting filter and the acceleration measured only with band limiting filter after multiplication with a correction factor: ± 3 %- Deviation between the measured interval RMS and running RMS: ± 2 % • Linearity error: < 6 % • Linear range: > 60 dB • Cross-talk: < 0.5 % • A battery indicator is required • Measuring error at minimum battery voltage: < 3 % • Environmental: temperature range at least –10 to 50 °C waterproof design (IP42 to IP65) Manfred WeberMetra Mess- und Frequenztechnik in Radebeul e.K. www.MMF.de

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