Der gute Griff
Kooperationspartner: Martin LeitnerDr. Bettina WollesenKlaus-Dieter Wendt Prof. Dr. K. Mattes
Agenda
I. Arbeitsplatzanalyse ContinentalII. Untersuchungsergebnisse: Rollen (Gifhorn)III. Untersuchungsergebnisse: GriffgestaltungIIIa. Forschungsfragen und LiteraturstandIIIb. Studie Uni Hamburg: Methoden, Ergebnisse und
Schlussfolgerungen
I. Arbeitsplatzanalyse
Lastgewichte beim Ziehen und Schieben
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II. Waschkorbroller Gifhorn
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Monday, September 29, 2014
Beschreibung:Auf einem fahrbaren Untergestell werden 10 Körbe in zwei Reihen übereinander gestapelt. Es ergibt sich eine Gesamtmasse von 241kg. Die Körbe sind zwar zueinander gegen verrutschen gesichert, bilden aber keine stabile Einheit! Zusätzliche Belastung der Mitarbeiter: Auf Grund des Produktionsablaufes sind keine Griffe vorhanden!
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Waschkorbroller Gifhorn
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Rollenmaterialien im aktuellen Einsatz (links):Hartkunststoff, teilweise durch Vollmetallrolle ersetzt, Ø = 80mmNeue Proberollen (unten):links: Rolle Blickle LH-ALTH-101K-3 Ø = 100mm; 350 kg Tragfähigkeitrechts : Rolle Blickle LH-ALTH-125K-3-FI-CO Ø = 125mm (ballige Laufbelagsfläche); 350 kg Tragfähigkeit
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Waschkorbroller Gifhorn
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Rolle im aktuellen Einsatz80 mm Durchmesser
flache Laufbelagsfläche
LH-ALTH-125K-3-FI-CO 125mm Durchmesser
ballige Laufbelagsfläche
LH-ALTH-101K-3100 mm Durchmesser
flache Laufbelagsfläche
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Waschkorbroller Gifhorn
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Bei den neuen Rollen ist im Durchschnitt eine Zeitersparnis von 30 % erreicht worden!
Versuch Rollentyp Dauer [s] Mittelwert [s]
1 alt 17,7
2 alt 22,5 19,5
3 alt 18,2
4 LH-ALTH-101K-3 13,7
5 LH-ALTH-101K-3 12,5 13,6
6 LH-ALTH-101K-3 14,5
7 LH-ALTH-125K-3-FI-CO 12,8
8 LH-ALTH-125K-3-FI-CO 12,88 13,1
9 LH-ALTH-125K-3-FI-CO 13,58
Weitere interessante Beobachtungen:
Durchschnittliche Zeit, die für das Zurücklegen der Teststrecke benötigt wurde.
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Waschkorbroller Gifhorn
Kraft in Bodenrichtung (Vibrationen Gitterrost):Die beiden oberen Messkurven wurden mit den neuen Rollen von Blickle gemessen.
Die untere Messkurve wurde mit der aktuell im Einsatz befindlichen Rolle gemessen.
Es ist eine deutliche Verringerung der Hand-Arm-Vibrationen, die durch den Gitterrost entstehen, möglich.
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Schlussfolgerungen
Monday, September 29, 2014
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Aus ergonomischer Sicht kann ein Rollenwechsel an den Waschkorbrollern empfohlen werden, da sich folgende Vorteile ergaben:
�Im 75. Perzentil um 27 % geringerer Kraftaufwand: 90 N (bisherige Rollen) - 63 N (neu, ballig) bzw. 68 N (neu, flach)
�Der Zeitaufwand pro Zyklus verringerte sich durchschnittlich um 30%
�Ein weiterer Effekt ist die Verringerung der Hand-Arm-Vibrationen (Dämpfung)
�Ebenfalls geht von den neuen Rollen ein geringerer Lärmpegel aus.
Ergonomische Betrachtung von Transportbehältern
Griffgestaltung
Auswahl der Rollen
Technische Hilfsmittel
z.B. Ziehhilfen
Good Practice
?
IIIa. Forschungsfragen
− Ist individualisierte Griffhöhengestaltung eine notwendige ergonomische Maßnahme um Belastungsparameter zu reduzieren?
− Welchen Einfluss nimmt die Grifforientierung auf die Belastungsparameter?
− Wie kann ein funktional gestalteter Griff aussehen?
IIIa. Aktueller Forschungsstand (Literaturreview)
− uneinheitliche EmpfehlungenBeispiel Ziehen: auf Schulterhöhe (Hoozemans, 2004) oder Hüfthöhe (Lett, 2006)
− Selten Kurvenfahrten berücksichtigt (1 von 12 Studien, Xu XU, 2013)
− Effekte verschiedener Griffausrichtungen nur in statischer Testsituation untersucht (Di Domizio, 2010)
IIIb Studie Uni Hamburg - Methode
− 24 Ausführungsbedingungen (AB): 300/ 500 kg – Hüft-/ Schulterhöhe – vertikale/ horizontale Griffachse – drei Fahrmanöver x 6 Probanden = 144 Einzelmessungen
− 6 Mitarbeiter der Ausbildungsabteilung von Continental (mit Handhabung von Transportwagen vertraut)
− Nachstellen typischer Fahrsituationen
Ziel: Griffkonfigurationen hinsichtlich vonBelastungsparametern vergleichen
Messaufbau
Messgeräte
Aufzeichnung und Auswertung der Messdaten von 3D-Kinematik (Kamerasystem), mobilem EMG und am Messwagen montierten 3D-Kraftmessgriffe
Ansicht des mittels Kameradaten berechneten Ganzkörpermodells
Proband beim Ziehen von 500 kg auf tiefer Griffhöhe mit horizontaler Griffausrichtung
Messgeräte
Messgriffe zur 3-dimensionalen Erfassung der Handreaktionskräfte
Elektrische Muskelaktivität (EMG) beim Durchlaufen einer Testbedingung
Ergebnisse - Kinemetrie
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Schulterhöhe
Hüfthöhe
(jeweils höchster und niedrigster Wert)
Ergebnisse - Kinemetrie
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Schulterhöhe
Hüfthöhe
(jeweils höchster und niedrigster Wert)
Ergebnisse - Kinemetrie
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Schulterhöhe
Hüfthöhe
(jeweils höchster und niedrigster Wert)
Maximale Ellenbogenflexion
Gesamtkraft (F ges): Anstieg mit der Wagenmasse
Kraft in Fahrtrichtung (F x): Anstieg mit der Wagenmasse
Messwerte Kraft:Schulterh öhe vs. H üfth öhe
− MW Fges ohne Unterschied zwischen SH und HH − MW Fx beim Schieben auf Hüfthöhe größer als auf
Schulterhöhe (p<0,001; höhere Beschleunigung des Wagens)
höhere Effizienz beim Schieben auf Hüfthöhe− keine Unterschiede beim Ziehen (p=0,054)
Vertikalkraft (F y)Schulterh öhe vs. H üfth öhe
Ausrichtung der Griffachse horizontal vs. vertikal
- keine Unterschiede für Fges und Fx
- Höhere Vertikalkräfte (Fy) nach oben bei vertikaler Griffstellung (nur Hüfthöhe)
abwechslungsreichere Handhabung = weniger lokale Überbeanspruchung!
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
untersuchte Muskelgruppen:
m. deltoideus anterior m. erector spinae
Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris
Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Mittelwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums (MVC)
m. deltoideus anterior m. erector spinae
Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris
Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris
300 kg 500 kg
6,2 % 7,9 %
300 kg 500 kg
6,4 % 6,8 %
300 kg 500 kg
7,6 % 9,5 %
300 kg 500 kg
6,7 % 8,3 %
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
− 5-10% der maximalen willkürlichen Muskelaktivität (MVC) akzeptabel (statische Kontraktionen, >60 min)
− Noch keine Grenzwerte für sich häufig wiederholende Kontraktionen vorhanden
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Anstieg der Muskelaktivität (MW) in % - Wagenmasse hat den größten Einfluss auf die notwendige Muskelaktivierung
m. deltoideus anterior m. erector spinae
Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris
Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris
300 kg→500 kg
25,7 %
300 kg→500 kg
27,9 %
300 kg→500 kg
23,7 %
300 kg→500 kg
6,6 %
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Maximalwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums
m. deltoideus anterior m. erector spinae
Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris
Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris
300 kg 500 kg
44,0 % 60,6 %
300 kg 500 kg
46,8 % 48,0 %
300 kg 500 kg
45,6 % 62,2 %
300 kg 500 kg
45,0 % 58,3 %
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Anstieg der Muskelaktivität (Max) in %
m. deltoideus anterior m. erector spinae
Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris
Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris
300 kg→500 kg
36,2 %
300 kg→500 kg
37,8 %
300 kg→500 kg
29,8 %
300 kg→500 kg
2,6 %
EMG – Schulterh öhe vs. H üfth öhe
- mittlere Innervation (Deltamuskeln + Unterarmbeuger) in drei AB auf Schulterhöhe größer als auf Hüfthöhe.
Griffe auf Hüfthöhe verringern teilweise die notwendige Muskelaktivierung!
Schlussfolgerungen
Aus Sicht der…− Muskelaktivierung im Oberkörper: Schieben besser als
Ziehen (Bennett, 2010)− Drehmomente und Kompressionskräfte in der LWS:
Ziehen besser als Schieben (Lett, 2007)− Drehmomente im Schultergelenk: Arbeit auf
Schulterhöhe und mit geringen Wagenmassen (Hoozemans, 2004)
− Kompressionskräfte in der LWS: Schulterhöhe für Schieben und Taillenhöhe für Ziehen (Lett, 2007)
Schlussfolgerungen
− Schiebe- und Zugtechnik beeinflusst Belastungsparameter der Wirbelsäule (Lett, 2007)
Griffdesign
Danke für die Aufmerksamkeit!
Universität Hamburg
Anhang
Kinemetrie - Schulterflexion
gemessene Winkel Schulterflexion
(maximal) [°]
Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe
Geradeausfahren 72 - 77 58 - 71
Kurvenfahren 77 - 80 55 - 75
Rangieren 76 - 82 55 - 58
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Kinemetrie - Schulterabduktion
gemessene Winkel
Schulterabduktion (maximal) [°]
Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe
Geradeausfahren 58 - 67 29 - 34
Kurvenfahren 76 - 82 41 - 53
Rangieren 50 - 75 29 - 32
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Kinemetrie – Ellenbogenflexion
gemessene Winkel Ellenbogenflexion
(maximal) [°]
Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe
Geradeausfahren 105 - 123 130 - 137
Kurvenfahren 149 - 150 133 - 139
Rangieren 120 - 131 128 - 139
Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN 1005-4-2005
Gesamtkraft: Grenzwerte (N) für h äufiges (1/min) Schieben/Ziehen
Fges
– Grenzwerte [N]
(Backhaus, 2012)
Initialkräfte (Fges
Max) Konstantkräfte (Fges
MW)
Schieben Ziehen Schieben Ziehen
Schulterhöhe186 206 108 k.A.
Hüfthöhek.A. 206 108 118
Die von Backhaus (2012) vorgeschlagenen Grenzwerte für häufiges Schieben und Ziehen (über eine Distanz von 15 m) wurden in unseren Messungen bereits bei einer Wagenmasse von 300 kg überschritten.
Anstieg Kraft in Fahrtrichtung (Fx) mit der Wagenmasse
− Kräfte in Fahrtrichtung (Fx) beim Schieben von 500 kg im Mittel 50,6 % höher als beim Schieben von 300 kg.
− (Fx) beim Ziehen von 500 kg im Mittel 52,1 % höher als beim Ziehen von 300 kg
Kraft in Fahrtrichtung Schulterh öhe vs. H üfth öhe
Fx
[N]
Schieben von
500 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 164,7 ± 21,6 181,6 ±12,6 16,9 3,9 0,011
Kurve 146,0 ± 14,7 157,4 ± 15,0 11,4 3,6 0,016
Rangieren 144,2 ± 8,9 157,9 ± 13,5 13,7 7,6 0,001
Fx
[N]
Schieben von
300 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 105,1 ± 13,2 127,3 ± 29,4 22,2 2,3 0,070
Kurve 92,2 ± 11,5 101,0 ± 9,6 8,8 2,5 0,058
Rangieren 93,7 ± 8,6 104,6 ± 12,3 10,9 6,1 0,002
Kraft in Fahrtrichtung Schulterh öhe vs. H üfth öhe
Fx
[N]
Ziehen von
500 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 177,9 ± 13,1 176,3 ±15,9 -1,6 -0,6 0,541
Kurve 150,7 ± 11,2 150,5 ± 14,6 -0,2 -0,1 0,957
Rangieren 160,5 ± 7,0 161,3 ± 8,9 0,8 0,3 0,809
Fx
[N]
Ziehen von
300 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 114,4 ± 13,8 120,9 ± 24,0 6,5 1,2 0,265
Kurve 96,8 ± 15,4 102,8 ± 18,1 5,9 1,3 0,224
Rangieren 102,6 ± 6,2 105,0 ± 11,7 2,3 1,0 0,336
Anstieg Vertikalkraft (F y)mit der Wagenmasse
Fy
[N] (Bereich
von Min bis Max) 300 kg 500 kg d t p
Schieben 226,1 ± 85,7 302,5 ± 95,2 76,4 -8,2 0,000
Ziehen 158,1 ± 59,4 193,1 ± 73,4 35 -5,6 0,000
Anstieg Vertikalkraft (F y)mit der Wagenmasse
− Vertikalkraft (Bereich zwischen Maximal und Minimalwerten) steigt mit der Wagenmasse beim Ziehen um 22,1 % und beim Schieben um
33,8 %− Beim Schieben ist der Bereich von Fy 21,5 %
(300 kg) bzw. 28,3 % (500 kg) größer als beim Ziehen
Vertikalkraft (F y)Schulterh öhe vs. H üfth öhe
Fy
[N]
Schieben von
300 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 183,3 ± 76,8 145,6 ± 115,1 37,7 -1,1 0,333
Kurve 235,7 ± 82,6 170,5 ± 75,7 65,2 -2,2 0,078
Rangieren 268,2 ± 95,5 173,6 ± 104,5 94,6 -3 0,038
Fy
[N]
Schieben von
500 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 252,6 ± 96,7 170,3 ± 100,2 82,3 -1,8 0,135
Kurve 328,3 ± 90,6 190,1 ± 92,5 138,2 -2,8 0,038
Rangieren 343,4 ± 89,9 233,9 ± 88,0 109,5 -5,2 0,003
Vertikalkraft (F y)Schulterh öhe vs. H üfth öhe
Fy
[N]
Ziehen von
300 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 13,3 ± 27,7 101,7 ± 53,1 88,4 5,8 0,002
Kurve 17,9 ± 34,4 92,9 ± 43,9 75,0 4,1 0,010
Rangieren 25,6 ± 49,7 95,7 ± 41,0 70,1 2,8 0,040
Fy
[N]
Ziehen von
500 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p
Gerade 40,8 ± 47,4 130,6 ± 43,5 89,8 4,4 0,007
Kurve 53,9 ± 54,6 95,5 ± 18,0 41,6 2,5 0,052
Rangieren 93,7 ± 62,3 162,7 ± 50,7 69,0 3,1 0,026
Vertikalkraft (F y)Schulterh öhe vs. H üfth öhe
− Fy Max (nach oben) beim Schieben auf Schulterhöhe um ca. 61 % größer als auf Hüfthöhe - Fy (nach oben) beim Ziehen auf Hüfthöhe deutlich höher als auf Schulterhöhe
− Druck auf den Boden dadurch erhöht -wahrscheinlich vergrößert sich ebenfalls die Haftreibung zwischen den Schuhen und dem Boden - Probanden drücken sich „auf den Boden“
Beim Schieben auf Schulterhöhe und Ziehen auf Hüfthöhe gute Bedingungen
Unterschied zwischen horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Griffachse
Maximalwerte
von Fy
[N]
(Schieben) H V d t p
300 kg
(Schulterhöhe)178,1 ± 87,0 235,7 ± 82,6 57,6 -2,5 0,054
300 kg
(Hüfthöhe)64,7 ± 59,0 170,5 ± 75,7 105,8 -5,9 0,002
500 kg
(Schulterhöhe)263,8 ± 68,0 328,3 ± 90,6 64,5 -1,9 0,119
500 kg
(Hüfthöhe)82,4 ± 56,7 190,1 ± 92,5 107,7 -3,1 0,026
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Mittelwerte EMG
[% von MVC] 300 kg 500 kg
m. erector spinae7,6 ± 1,7 9,5 ± 2,0
m. deltoideus anterior6,2 ± 2,4 7,9 ± 2,8
m. extensor ulnaris6,4 ± 1,2 6,8 ± 1,6
m. flexor ulnaris6,7 ± 1,8 8,3 ± 2,6
Mittelwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums (MVC)
Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden)
Maximalwerte EMG
[% von MVC] 300 kg 500 kg
m. erector spinae45,6 ± 16,5 62,2 ± 20,3
m. deltoideus anterior44,0 ± 15,2 60,6 ± 17,6
m. extensor ulnaris46,8 ± 9,3 48,0 ± 10,2
m. flexor ulnaris45,0 ± 10,8 58,3 ± 16,3
Maximalwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums
Anstieg der elektrischen Muskelaktivität
(EMG - Amplituden)
EMGd MW 300 kg zu 500 kg [%] d Max 300 kg zu 500 kg [%]
m. erector spinae 27,9 37,8
m. deltoideus anterior 25,7 36,2
m. extensor ulnaris 6,6 2,6
m. flexor ulnaris 23,7 29,8
Anstieg der Muskelaktivität in % - Wagenmasse hat den größten Einfluss auf die notwendige Muskelaktivierung