Schwingungsbelastung beim Arbeiten mit handgeführten, einachsigen Motormähgeräten

150 Pages·1987·3.88 MB·German

by  Dipl.-Ing. Peter Kern (auth.)

B[}JIT]= 8ITJo]
Forschung und Praxis
Band 111
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik
und Automatisierung (lPA), Stuttgart,
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart, und
Institut fOr Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart
Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger
Peter Kern
Schwingungsbelastung
beim Arbeiten mit
handgefuhrten, einachsigen
Motormahgeraten
Mit 43 Abbildungen und 5 Tabellen
Springer-Verlag Berlin
Heidelberg GmbH 1987
Dipl.-Ing. Peter Kern
Fraunhofer-Institut far Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart
Dr.-Ing. H. J. Warnecke
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produidionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart
Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut far Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart
093
ISBN 978-3-540-18193-4 ISBN 978-3-662-09835-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-09835-6
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987.
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1987.
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2362/3020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Futuristische Bilder werden heute entworfen:
o Roboter bauen Roboter,
o Breitbandinformationssysteme transferieren riesige Datenmengen in
Sekunden Ll1l1 die ganze_ Welt .
Von der "nenschenleeren Fabrik" wird da gesprochen und vom "papierlo
sen BUro". WOrtlich genorrmen rouB man beides als Utopie bezeichnen,
aber der Entwicklungstrend geht sicher zur "autorratischen Fertigung"
und zurn "rechnerunterstlitzten BUro". Forschung bedarf der Perspektive,
Forschung benotigt aber auch die Rlickkopplung zur Praxis - insbeson
dere im Bereich der Produktionstechnik und der Arbeitswissenschaft.
FUr eine Industriegesellschaft hat die Produktionstechnik eine Schllis
selstellung. Mechanisienmg und Autorratisierung haben es uns in den
letzten Jahren erlaubt, die Produktivitat unserer Wirtschaft standig
zu verbessern. In der Vergangenheit stand dabei die Leistungssteigenmg
einzelner Maschinen und Verfahren im Vordergnmd. Heute wissen wir, daB
wir das Zusamrenspiel der verschiedenen Unternehnensbereiche starker
beachten mlissen. In der Fertigung selbst konzipieren wir flexible Fer
tigungssysteme, die viele verkettete Einzelrnaschinen beinhalten. Dort,
wo es Produkt und Produktionsprogramn zulassen, denken wir intensiv
tiber die Verknlipfung von Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Fertigung
und Qualitatskontrolle nacho Rechnenmterstlitzte Informationssystene
helfen dabei und sollen zurn CIM (Computer Integrated Manufacturing)
flihren und CAD (Corrputer Aided Design) und CAM (Corrputer Aided Manu
facturing) vereinen. Auch die BUroarbeit wird neu durchdacht und mit
Hilfe vernetzter Corrputersysterne teilweise autamatisiert und mit den
anderen Unternehnensfunktionen verbunden. Information ist zu einem
Produktionsfaktor geworden, und die Art und Weise, wie man darnit um::reht,
wird mit tiber den Unternehrnenserfolg entscheiden.
Der Erfolg in unseren Unternehnen hangt auch in der Zukunft entschei
dend von den dort arbeitenden Menschen abo Rationalisierung und Auto
rnatisienmg mlissen deshalb irn Zusamrenhang mit Fragen der Arbeitsgestal
tung betrieben werden, unter Berlicksichtigung der Bedlirfnisse der Mit
arbeiter und unter Beachtung der erforderlichen Qualifikationen. Inve
stitionen in Maschinen und Anlagen mUssen deshalb in der Produktion wie
irn BUro durch Investitionen in die Qualifikation der Mitarbeiter be
gleitet werden. Bereits irn Planungsstadiurn mUssen Technik, Organisation
und Soziales integrativ betrachtet und mit gleichrangigen Gestaltungs
zielen belegt werden.
Von wissenschaftlicher Seite rouB dieses Bernlihen durch die Entwicklung
von Methoden und Vorgehensweisen zur systernatischen Analyse und Ver
bessenmg des Systems Produktionsbetrieb einschlieBlich der erforder
lichen Dienstleistungsfunktionen unterstlitzt werden. Die Ingenieure
sind hier gefordert, in enger Zusamrenarbeit mit anderen Disziplinen,
z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften und der Arbeitswis
senschaft, Uisungen zu erarbeiten, die den veranderten Randbedingungen
!lechnung tragen.
Beispielhaft sei hier an den groBen Bereich der Informationsverarbei
tung irn Betrieb erinnert, der von der Angebotserstellung tiber Konstruk
tion und Arbeitsvorbereitung, bis hin zur Fertigungssteuenmg und Qual i
tatskontrolle reicht. Beirn MaterialfluB geht es urn die richtige Aus-
wahl und den Einsatz von Fordermitteln sowie Anordnung und Ausstattung
von Lagern. GroBe Auflll2rksarnkeit wird in nachster Zukunft auch der
weiteren Autornatisierung der Handhabung von Werkstticken und Werkzeu
gen sowie der M::Jntage von Produkten geschenkt werden.
Von der Forschung muB in diesem ZUSam!ll2nhang ein Beitrag zum Einsatz
fortschrittlicl1er intelligenter Computersyste!ll2 erfolgen. Planungs
prozesse mlissen durch Softwaresyste!ll2 unterstlitzt und Arbeitsbedingun
gen wissenschaftlich analysiert und neu gestaltet werden.
Die von den Herausgebern geleiteten Institute, das
- Institut fUr Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat
Stuttgart (IFF),
- Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Autornatisierung (IPA) ,
- Fraunhofer-Institut fUr Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den
oben aufgezeigten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors und
die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Vergangenheit
zu Forschungsergebnissen geflihrt, die fUr die Praxis von groBem
Wert waren. Zur Umsetzung ge=ener Erkenntnisse wird die Schriften
reihe "IPA-IAO - Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende
Band setzt diese Reihe fort. Eine ubersicht liter bisher erschienene
Titel wird am SchluB dieses Buches gegeben.
Oem Verfasser sei fUr die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer
Verlag fUr die Aufnah!ll2 dieser Schriftenreihe in seine Angebotspa
lette und der Druckerei fUr saubere und zligige Ausflihrung. Mage das
Buch von der Fachwelt gut aufgenommen werden.
H. J. Warnecke • H. -J. Bullinger
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als
wissensehaftlieher Mitarbeiter am lnstitut tur lndustrielle
Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und am
Fraunhofer-lnstitut fur Arbeitswirtsehaft und Organisation
(lAO), Stuttgart.
Herrn Prof. Dr.-lng. habil. H.-J. Bullinger, lnhaber des Lehr
stuhls fur Arbeitswissensehaft an der Universitat Stuttgart und
Direktor des Fraunhofer-lnstituts fur Arbeitswirtsehaft und Or
ganisation (lAO), danke ieh fur seine wohlwollende Unterstut
zung und groBzugige Forderung dieser Arbeit.
Herrn Prof. Dr.-lng. K. Landau, Faehgebiet Arbeitswissensehaft
und Haushaltsteehnologie der Universitat Hohenheim, danke ieh
fur die Ubernahme des Mitberiehts, die eingehende Durehsieht
der Arbeit und die sieh daraus ergebenden Verbesserungsvor
sehUge.
Aus dem groBen Kreis der Kollegen am lnstltut, die mieh dureh
ihre Mitarbeit und anregende Kritik unterstutzt haben, moehte
ieh Herrn Dr.-lng. W. F. Muntzinger besonders erwahnen. lhm und
allen Kollegen gilt mein herzlieher Dank.
Meiner Frau Raija danke ieh an dieser Stelle fur ihr Verstand
nis una ihre geduldige Unterstutzung.
Stuttgart, im Februar 1987 Peter Kern
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
Verwendete GroBen und Abkurzungen 12
1 EINLEITUNG 16
2 ZIELSETZUNG UNO VORGEHENSWEISE 18
3 ARBEITSSYSTEM MENSCH-MAHGERAT -
STANO OER FORSCHUNG 21
3.1 Klassifikation von einachsigen, motor
getriebenen Arbeitsgeraten 21
3.2 Funktionen und Komponenten des Arbeitssystems
Mensch-Mahgerat 21
3.3 Belastungs- und Beanspruchungssituation 23
3.3.1 Schwingungsbelastung 27
3.3.1.1 Schwingungsbelastung durch handgefuhrte,
motorgetriebene Arbeitsgerate 27
3.3.1.2 Schwingungsbelastung durch handgefuhrte
Motormahgerate 28
3.3.1.3 Wirkung mechanischer Schwingungen auf das Hand-
Arm-System 29
3.3.1.4 Schwingungsminderungs- und Schwingungsschutz
maBnahmen 37
3.3.1.5 Messung und Bewertung von Schwingungen 39
3.3.2 Belastungen durch die Handhabung von
Motormahgeraten 40
3.3.3 Larmbelastung 41
3.3.4 Schadstoffemissionen 42
3.3.5 Mensch-Mahgerat-Schnittstelle 43
3.4 Arbeitssicherheit 45
4 EINFLUSSFAKTOREN OER SCHWINGUNGSBELASTUNG 47
4.1 Schwingungsverhalten von Motormahgeraten 47
4.1.1 Entstehung mechanischer Schwingungen 49
4.1.2 Mahgeratspezifische Faktoren 50
- 10 -
4.1.3 Betriebszustand des Mahgerates 53
4.1.3.1 Einsatzaufgabe 54
4.1. 3 .2 Mahgu t 54
4.1.3.3 Umgebung 55
4.2 Ankopplungsintensitat 56
4.3 Mitwirkende Belastungsfaktoren 59
4.4 Expositionsdauer 59
5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR
QUANTIFIZIERUNG DER SCHWINGUNGSBELASTUNG 61
5.1 MeB- und Auswertemethodik 61
5.1.1 MeB- und BeurteilungsgroBen 61
5.1. 2 MeBort und Koordinatensystem 64
5.1.3 Betriebszustand und Einsatzaufgabe 67
5.1.4 Auswahl der Motormahgerate 68
5.2 Versuchseinrichtung 69
5.2.1 Komponenten der MeBkette 69
5.2.2 Software 72
5.3 Reliabi1itat und Validitat von Labor
und Felduntersuchungen 74
5.3.1 varianz der MeBergebnisse von Labor
und Felduntersuchungen 75
5.3.2 Vergleich der Ergebnisse von Labor- und
Felduntersuchungen 77
5.4 Wirkung der EinfluBfaktoren auf die
Schwingungsbelastung 81
5.4.1 Mahgeratspezifische EinfluBfaktoren 81
5.4.2 Betriebszustand 89
5.4.3 Einsatzaufgabe 91
6 TECHNISCHE SCHWINGUNGSMINDERUNGSMASSNAHMEN 95
6.1 Vermeidung bzw. Reduktion der Schwingungs
erregung 97
6.1.1 MaBnahmen am Grundgerat 97
6.1.2 MaBnahmen am Anbausystem 98
6.2 Kompensation von mechanischen Schwingungen 99
- 11 -
0.2.1 MaBnahmen am Grundgerat 100
0.2.2 MaBnahmen am Anbausystem 103
6.3 Reduzierung der SchwingungsGbertragung auf
das GriffbGgel-System 104
0.3.1 MaBnahmen am Grundgerat 104
0.3.1.1 Elastische Motorlagerung 104
6.3.1.2 Elastische Lagerung des GriffbGgel-Systems 100
0.3.2 MaBnahmen am Anbausystem 114
0.4 tibertragbarkeit der Erkenntnisse auf
einachsige Arbeitsgerate 116
7 ZUSAMMENFASSUNG 118
8 SCHRIFTTUM 122
8.1 Literatur 122
8.2 Normen und Richtlinien 130
9 ANHANG 133
9.1 Analyse des Schwingungsverhaltens anhand
eines Schwingungsersatzsystems 133
9.1.1 Struktur des Modells 133
9.1. 2 Ergebnisse 134
9.2 BUder 136
9.3 Tabellen 143