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Schwingungstechnische Modellierung der beiden Hand-Arm-Systeme von Bedienpersonen für die Anwendung bei der Prüfung von Handmaschinen

Zweihand-Impedanzen

Gegenwärtig wird für die mechanische Modellierung des menschlichen Hand-Arm-Systems (HAS) als Zielfunktion die mechanische Eingangsimpedanz nach DIN 45677 genutzt. Die darin veröffentlichten Impedanzen wurden im Labor gemessen und gelten nur für ein HAS, üblicherweise das rechte. Das beruht auf der Überlegung, dasjenige HAS als das bestimmende zu betrachten, mit dem der größere Anteil der Andruckkraft sowie der Greifkraft aufgebracht wird. Hieraus resultiert vermutlich auch die Annahme, die Gesamtimpedanz beider HAS aus der Verdopplung der Impedanz eines HAS gewinnen zu können. In Abweichung davon wird im Forschungsbericht der BAuA Fb 864 die Auffassung vertreten, dass die Gesamtimpedanz beider HAS unter typischen Arbeitsbedingungen nicht diesen Ergebnissen entsprechen wird, wenn die Impedanzen beider HAS praxisgerecht gleichzeitig gemessen werden.

Es wurde deshalb eine neuartige Messeinrichtung zur Ermittlung der Impedanzen beider HAS mittels einer Handmaschinenattrappe entwickelt, die zwei Impedanzmessgriffe besitzt und die Greifsituation der Hände an einer echten Handmaschine annähert. Mithilfe dieser Messeinrichtung erfolgt eine simultane Ermittlung der Impedanzen der einzelnen HAS und der Gesamtimpedanz beider HAS. Dies wurde mit einem ebenfalls neu entwickelten computergestützten Auswerteverfahren möglich.
Nach Festlegung der Versuchsbedingungen wurden Messungen mit 34 Versuchspersonen durchgeführt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse lassen folgende Schlussfolgerungen zu:

  • Die mechanischen Impedanzen des rechten und des linken HAS unterscheiden sich deutlich voneinander. Dies wird durch abweichende Handkräfte und Armhaltungen sowie unterschiedlich mitschwingende Masseanteile der HAS hervorgerufen.
  • Die Anwendung der Vorschrift zur Bildung der Gesamtimpedanz beider HAS nach DIN 45677 (Verdopplung der Impedanz des rechten HAS) ergibt eine Kurve, die sich deutlich von der unter praxisnahen Bedingungen ermittelten Gesamtimpedanz unterscheidet.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Bildung der Gesamtimpedanz beider HAS allein aus der Impedanz des rechten HAS nicht den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Deshalb empfiehlt sich eine komplette Überarbeitung der DIN 45677 für die drei Schwingungsrichtungen.

Bibliografische Angaben

J. Kinne, K. Latzel, R. Melzig-Thiel, M. Schatte:
Schwingungstechnische Modellierung der beiden Hand-Arm-Systeme von Bedienpersonen für die Anwendung bei der Prüfung von Handmaschinen. Zweihand-Impedanzen
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2011. Seiten 89, Projektnummer: F 1955, PDF-Datei

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