Hilfe für praktikable Lösungen

Arbeitgeber können so relativ schnell feststellen, ob Handlungsbedarf besteht,  und ob die derzeit gültigen Grenzwerte eingehalten werden Bei der Auswahl handgeführter Kraftwerkzeuge spielt die Ergonomie eine wichtige Rolle In erster Linie soll die Gesundheit der Werker geschützt werden; doch auch für Unternehmer lohnt es sich, in ergonomische Werkzeuge zu investieren – nicht nur, weil so die Krankheitskosten sinken besteht,  und ob die derzeit gültigen Grenzwerte eingehalten werden. Bei der Auswahl handgeführter Kraftwerkzeuge spielt die Ergonomie eine wichtige Rolle. In erster Linie soll die Gesundheit der Werker geschützt werden; doch auch für Unternehmer lohnt es sich, in ergonomische Werkzeuge zu investieren – nicht nur, weil so die Krankheitskosten sinken.

Der Gesetzgeber hat die Bedeutung längst in Paragrafen gegossen: Seit März 2007 gilt in Deutschland die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV). Sie definiert für Vibrationen einen auf einen 8-Stunden-Arbeitstag normierten Auslösewert von 2,5 m/s2, oberhalb dessen der Arbeitgeber aktiv werden muss; Werte über 5 m/s2 sind nicht zulässig. Müssen Werker mit Werkzeugen arbeiten, mit denen diese Werte überschritten werden, drohen vor allem Durchblutungsstörungen. Doch wie weiß ein Unternehmer, ob er den Anforderungen der Verordnung genügt?

Die Umsetzung kann in der Praxis kompliziert sein. Um beim Beispiel der Vibrationen zu bleiben: Der auf einen achtstündigen Arbeitstag normierte Belastungswert darf nicht mit dem Emissionswert verwechselt werden, den die Werkzeughersteller angeben. Wie aber lässt sich dann bestimmen, ob Handlungsbedarf besteht oder nicht? Und welche zusätzlichen ergonomischen Aspekte gilt es zu beachten?
Fragen wie diese sind es, die Atlas Copco Tools veranlassten, eine handhabbare Methode zu entwickeln, um die Ergonomie von handgehaltenen Kraftwerkzeugen zu beurteilen.  Herangezogen werden dazu als Kriterien die

  • Griffkonstruktion,
  • äußere Kräfte,
  • das Gewicht des Werkzeugs,
  • die Temperatur,
  • Stöße,
  • Vibrationen,
  • die Belastung durch Lärm sowie
  • Staub und Öl.
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Das Werkzeug als Verlängerung der Hand: Der Pistolengriff mit einem Winkel von 70 Grad zur Längsachse entspricht dem natürlichen Griffwinkel und eignet sich deswegen für viele Aufgaben.

Zu jedem dieser Kriterien wird, basierend auf einfachen Berechnungen und Erfahrungswerten, eine Punktzahl bestimmt, die die Güte des Werkzeugs beschreibt und mit der sich verschiedene Konstruktionen vergleichen lassen. Je höher die Punktzahl ist, desto schlechter schneidet das Gerät aus ergonomischer Sicht ab. Auf den ersten Blick scheint diese Methode ungenau zu sein, doch wie das Beispiel der Vibrationen oben zeigt, geht es vor allem um praktikable Lösungen. Denn Mehrkanal-Vibrationsmessungen sind zwar heute möglich, können aber nicht mit vertretbarem Aufwand an allen Arbeitsplätzen durchgeführt werden. Hinzu kommt, dass zu einigen ergonomisch relevanten Faktoren kaum oder keine Daten aus Wissenschaft und Forschung vorliegen, die verlässlich beschreiben, ab wann eine Belastung zu hoch ist. Der Rückgriff auf fundierte Schätzungen und Erfahrungswerte ist also erforderlich, will man nicht warten, bis aussagefähige Daten vorliegen.
Die Autoren dieser Methode, allesamt Fachleute von Atlas Copco Tools, haben ein einheitliches Bewertungsschema mit Ergonomiefaktoren entworfen, das sich auf alle Handwerkzeuge anwenden lässt, ganz gleich welcher Marke und unabhängig von der Antriebsart (elektrisch oder pneumatisch). Mit dem Schema können sowohl unterschiedliche Schrauberarten und Bohrmaschinen als auch Schleifmaschinen sowie Niet- und Meißelhämmer beurteilt werden. Berücksichtigung finden auch Randbedingungen wie etwa das Geschlecht der Werker, da die maximal zulässigen Greifkräfte oder der mittlere Handumfang von Frauen und Männern differieren. Niedergelegt ist diese Methode in einem 180 Seiten starken Standardwerk. Dieses liefert eine einheitliche, herstellerneutrale Bewertungsmethode. Konzipiert als Nachschlagewerk und Praxisleitfaden in einem, richtet es sich nicht nur an Arbeitsschützer – eine große Hilfe ist das Handbuch auch für Unternehmer oder Betriebsleiter, die sich erstmals ausführlich mit dem Thema Ergonomie beschäftigen oder die sich bezüglich der Ergonomie von Werkzeugen nicht mehr auf ihr Bauchgefühl verlassen wollen. Mit Hilfe der Anleitung lassen sich alle wichtigen Kraftwerkzeuge quantifiziert beurteilen. Dabei orientiert sich das Handbuch am neuesten Stand der Technik und berücksichtigt die gültigen Normen und Verordnungen.
Das von Atlas Copco Tools herausgegebene Buch ist bereits in der zweiten, komplett überarbeiteten Auflage erschienen und kostenlos erhältlich bei

Kontakt:
Atlas Copco Tools Central Europe, Tel.: 0201 217701, Email: tools.de@de.atlascopco.com, www.atlascopco.de

Weiterführende Informationen zum webcode 5486:

Naturgemäß unterscheiden sich die verschiedenen Werkzeugarten auch hinsichtlich der Gewichtung einzelner Ergonomiefaktoren. Spielen etwa bei Schleifern äußere Kräfte, Gewicht, Vibrationen sowie Lärm-, Staub- und Ölbelastung eine wichtige Rolle, überwiegen bei Meißelhämmern vor allem Vibrationen und Lärm. Bei Schraubern dominieren dagegen häufig äußere Kräfte oder das Gewicht, während Lärm, Staub und Öl kein Problem sind.
Beispielhaft sei hier an einigen Werkzeugarten erläutert, worauf bei ihnen besonders zu achten ist.

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Das Werkzeug als Verlängerung der Hand: Insbesondere der Pistolengriff mit einem Winkel von 70 Grad zur Längsachse entspricht dem natürlichen Griffwinkel der Hand und eignet sich deswegen für viele Aufgaben.

1. Schleif- und Poliermaschinen
Sie unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Schleifmittel. Ihre Dauerleistung reicht von 0,1 bis 4,5 kW, das Gewicht von wenigen hundert Gramm bis zu mehreren Kilogramm – für Einsatzzwecke vom Präzisionsschleifen bis hin zum Putzen von Gussstücken. Wichtig: Insbesondere eine hohe Werkzeugleistung ist ein Risikofaktor, die Werker müssen also geschult werden.

Griffkonstruktion: Handgriff und Starter sollten so gewählt werden, dass eine natürliche Handhaltung möglich ist – denn diese ist die bequemste. Hilfreich ist auch, wenn sich die Handhaltung einfach variieren lässt; dann verteilt sich die Belastung auf mehrere Muskeln, was einer Ermüdung vorbeugt. Selbst wenn für eine Aufgabe nicht viel Muskelkraft benötigt wird, führt dies bei längerem Arbeiten schnell zu einer statischen, kraftraubenden Belastung. Die meisten Schleifmaschinen werden deswegen mit beiden Händen geführt, was diese gleichmäßiger belastet und für mehr Stabilität sorgt. Fast alle Schleif- und Poliermaschinen besitzen zudem einen Hebelstarter, den der Werker mit den Fingern oder mit der Handfläche herunterdrücken kann.

Bild 2 Niethammer

Vibrationen und Lärm sind die Hauptbelastungsquellen bei schlagenden Werkzeugen wie hier beim Nieten. Ähnliches gilt für Meißel- und Schlackenhämmer. Ein guter Konstrukteur kann aber vor allem die Vibrationsbelastung minimieren.

Äußere Belastung: Beim Schleifen sollte der Werker keine großen Kräfte aufbringen und auch den Werkzeuggriff nicht besonders fest anpacken müssen, da Schleifarbeiten meist lange dauern. Ermüdend wirkt normalerweise das Drehmoment, das durch die Reaktionskraft beim Einsatz der Maschine erzeugt und vom Werker über das Handgelenk (als Beugung zur Elle hin) aufgefangen werden muss.

Gewicht: Das Maschinengewicht wird häufig als positiver Faktor wahrgenommen, insbesondere bei Schleifarbeiten an horizontalen Flächen, weil der Werker hier „mit der Schwerkraft“ arbeiten kann. Dennoch sind leichtere Werkzeuge grundsätzlich ergonomischer. Speziell bei Arbeiten an senkrechten Flächen oder über Kopf macht sich das bemerkbar. Wo es durch entsprechenden Vorrichtungsbau möglich ist, sollten derartige Arbeiten daher möglichst vermieden oder umorganisiert werden. Bei großen Schleifmaschinen für grobe Schrupp- und Trennarbeiten ergibt sich durch deren Gewicht zwar eine zusätzliche Vorschubkraft, doch belastet dies den Werker auch zusätzlich.

Vibrationen: Hauptquelle sind Unwuchten der Schleifscheibe, gegebenenfalls verstärkt durch eine mangelhafte Zentrierung. Besonders hilfreich ist deswegen ein automatischer Unwuchtausgleich, der in die Nabe eingebaut ist. In Atlas-Copco-Werkzeugen ist dies der Autobalancer, bei dem ein im Ölbad umlaufender Kugelsatz als Kontergewicht die sich ständig verändernde Unwucht der Schleifscheibe ausgleicht und auf diese Weise Vibrationen dämpft. Gleichzeitig sinkt so auch der Schleifmittelverbrauch, die Arbeit wird produktiver. Nach Erkenntnissen der Atlas-Copco-Ergonomen wirkt dieses System weitaus effizienter als etwa die Dämpfung durch spezielle Handgriffe.

Bild 3 Turbinenschleifer

Leistungsstarker Turbinenschleifer des Typs GTG 40: Über die natürliche Handhaltung an zwei Griffen lässt sich das hohe Reaktionsmoment gut abfangen. Der automatische Unwuchtausgleich dämpft Vibrationen; der Turbinenantrieb arbeitet mit ungeölter Druckluft und belastet den Werker nicht mit ölhaltiger Abluft. Außerdem hat dieses Antriebsprinzip einen extrem hohen Gewichtsvorteil gegenüber Lamellen- oder Hochfrequenzschleifmaschinen.

Lärm: Hauptlärmquelle ist der Schleifvorgang selbst. Daneben erzeugt ein Druckluftschleifer Motorgeräusche, unabhängig davon, ob ein Lamellen- oder Turbinenmotor zum Einsatz kommt. Abhilfe schafft etwa beim Luftauslass der Turbine ein Staudruck-Schalldämpfer. Bei Elektroschleifern entstehen Eigengeräusche durch Getriebezahnräder und Kühlluftstrom.

Staub und Öl: Obgleich eine Schleifmaschine selbst keinen Staub erzeugt, wirbelt ihre Abluft doch eine gewisse Menge auf – besonders in staubigen Umgebungen. Hauptstaubquelle ist aber der Schleifprozess selbst. Den Werker kann eine belüftete Schleifkabine schützen. Wirkungsvoller ist es jedoch, die Schleifmaschine selbst mit einer Staubauffangvorrichtung zu versehen und diese an ein Punktabsaugsystem anzuschließen. Turbinenschleifer bieten zudem den Vorteil, dass sie mit ungeschmierter Luft arbeiten – und damit eine Belastung durch Öl ausgeschlossen ist.

2. Schlagende Werkzeuge
Mit der Energie eines beschleunigten Kolbens erzeugen schlagende Werkzeuge große Kräfte. So lässt sich Stahl spanend bearbeiten oder ein Niet eintreiben. Meißel- und Schlackenhämmer kommen hauptsächlich in Gießereien zum Einsatz, Niethämmer vornehmlich in der Luftfahrtindustrie. Bei allen drohen aber gesundheitliche Schäden, verursacht durch Lärm und Vibrationen, die vermieden werden müssen. Und da häufig über längere Zeit in derselben Körperhaltung gearbeitet wird, führt dies schnell zu einer Muskelüberlastung und Ermüdung des Hand-Arm-Systems.

Bild  4 Tensor

Mit hydraulischen Impulsschraubern lässt sich auch im Hochmomentbereich die Belastung des Werkers minimal halten. Beim Ergopulse-Prinzip formt eine hydraulische Zelle das Drehmoment der Motorzelle in pulsförmige Stöße um, Reaktionsmomente sind dabei praktisch kaum spürbar. Außerdem bleiben Prozessgeräusch und Vibrationspegel deutlich unter dem von Schlagschraubern.

Vibrationen: Bei schlagenden Werkzeugen gibt es mindestens drei Vibrationsquellen: die oszillierende Kraft, die den Kolben antreibt; die Stoßwelle, die der Meißel auf die Maschine überträgt; und die Schwingungen des Werkstückes, die wiederum auf die Maschine zurückwirken. Mit einer Reihe konstruktiver Maßnahmen können die Werkzeugkonstrukteure aber die Belastungen minimieren. So lassen sich die Schwungkräfte reduzieren, die auf die Werkzeugmasse wirken, oder Werker und Werkzeug über ein Isoliersystem entkoppeln. Wichtig ist auch hier eine Schulung der Mitarbeiter. So lautet eine Grundregel bei Meißelhämmern, nie den Meißel bei laufendem Werkzeug zu berühren. Leicht gesagt, doch in der Praxis schwer zu befolgen. Manchmal hat der Meißel einen runden Schaft und muss deshalb mit der Hand geführt werden. Das macht Putzarbeiten flexibler, ist aber sicherheitstechnisch bedenklich.
Lärm: Das Grundprinzip schlagender Werkzeuge ist die Erzeugung einer Stoßwelle. Diese pflanzt sich entlang des Meißels oder Döppers fort und trifft mit so großer Kraft auf das Gussteil oder den Niet, dass es zu einer plastischen Verformung kommt. Die Stoßwelle dauert weniger als 100 Mikrosekunden (μs) (100 µs = 0,0001 s). Dieser Prozess erzeugt sehr hohe Frequenzen. Treffen diese dann auf einen Körper, entstehen viele Resonanzen in einem breiten Frequenzbereich. Hohe Kräfte erzeugen hohe Lärmpegel. Das Problem dabei: Zwar können die Maschinengeräusche gedämpft werden; doch die Hauptlärmquelle, der eigentliche Arbeitsprozess, lässt sich nur schwer eindämmen.

Bild 5 Pulse

Arbeitsplätze sollten ergonomisch gestaltet werden: Die Werkerin im Bild muss den Schrauber nur noch führen; dessen Gewicht hält ein Stützarm. Das ist selbst bei sehr leichten Werkzeugen wie diesem Tensorschrauber sinnvoll, wenn viele Verschraubungen nacheinander auszuführen sind.

3. Schrauber
Schraubwerkzeuge stellen mit Klein-, Schlag- und Impuls- sowie Winkelschraubern eine der vielfältigsten Werkzeugfamilien. Entsprechend groß sind  die Unterschiede hinsichtlich der ergonomischen Bewertung. So werden Kleinschrauber in Pistolen- oder Stabform für die Montage vieler Produkte – etwa Spülmaschinen, Kühlschränke oder elektronischer Geräte – verwendet. Ein sauberes Arbeitsumfeld, die sorgfältige Wahl der Handwerkzeuge und ergonomisch gestaltete Arbeitsplätze halten Gesundheitsrisiken für den Werker gering. Vorausgesetzt, der Arbeitsablauf ist so organisiert, dass häufige Wiederholungen vermieden werden.
Insbesondere in der Automobilindustrie war früher auch der Schlagschrauber weit verbreitet. Doch nach und nach wurde er durch den kupplungslosen Abwürgeschrauber ersetzt, ein weniger lautes, präziseres Werkzeug. In den achtziger Jahren kam dann der Impulsschrauber auf den Markt. Dieser überträgt praktisch kein Reaktionsmoment mehr auf die Hand und ist deutlich leiser und sehr viel genauer als ein Schlagschrauber. So gewannen und gewinnen Impulsschrauber immer mehr Marktanteile.
An Montagelinien, wo immer wieder die gleichen Schraubverbindungen anzuziehen sind, werden häufig Winkelschrauber eingesetzt – sowohl mit Druckluft- als auch Elektroantrieb. Sie werden vorzugsweise mit beiden Händen geführt. Das Reaktionsmoment „zieht“ eher am Arm als dass das Handgelenk verdreht wird, so dass höhere Drehmomente aus ergonomischer Sicht eine nicht ganz so große Rolle spielen wie bei Pistolen- oder Stabschraubern. Winkelschrauber ziehen präzise und leise an.