Operatörstolen. Pak-Yue Wu Anna Ågren

Transkript

1 Operatörstolen Pak-Yue Wu Anna Ågren MF2011 Systems engineering School of Industrial Engineering and Management March 2009

2 Sammanfattning Stolen i skotaren är en väldig viktig del då det är den som operatören har mest fysisk kontakt med under drift. Därför är det viktigt att utforma stolen på ett sådant sätt att operatören inte skadar sig vid användning av skotaren, varken under kortare eller längre perioder. När man undersöker ergonomin för en stol är en av de viktigaste sakerna att se till att vibrationerna inte är farliga. Dessa i sin tur kan delas upp i fyra olika typer: vibrationernas frekvenser (Hz), vibrationsnivån som ger information om vibrationernas acceleration (m/s 2 ), exponeringstiden av vibrationerna samt riktningen på vibrationerna. En annan viktig aspekt när man ska skapa en ergonomisk arbetsmiljö för operatören är komforten hos och utformningen av stolen. Insatsvärdet för vibrationsnivån är idag 0,5 m/s 2. När vibrationerna når denna acceleration ska man hitta ett sätt att sänka den. Gränsvärdet, som aldrig får passeras, är 1,15 m/s 2. Dessa vibrationer mäts i frekvensområdet 0,5 80 Hz. Nivåerna för vibrationerna mäts under en 8- timmarspriod (A(8)) för att ta reda på den ackumulerade effekten. Stolens utformning påverkar i allra högsta grad arbetsergonomin för operatören och därför är det viktigt att föraren sitter komfortabelt och avslappnat när han/hon arbetar för att det inte ska ge problem kort- och långsiktigt. En väl utformad arbetsplats kännetecknas bland annat av att man större delen av tiden kan arbeta i en upprätt arbetsställning med sänkta axlar och överarmarna nära kroppen. Föreskrifter för både belastningsergonomi och vibrationer finns som man måste ta hänsyn till. Eftersom operatören arbetar åt två håll, första framåt när föraren kör och sedan bakåt när operatören lastar timret, är det viktigt att stolen ska kunna rotera utan problem. Stolen borde kunna rotera fritt i minst 180 grader med operatören sittandes utan att det ska finnas risk att någon kroppsdel slår i hyttens innandöme. Den optimala stolen är den stol som bäst kan anpassas efter användaren. Detta gäller ryggstödet, sittdynan, armstöden och till och med luftfjädringen. 1

3 Innehåll Sammanfattning... 1 Innehåll... 2 Inledning... 3 Syfte... 3 Metod... 4 Verifiering... 7 Resultat... 8 Diskussion... 8 Referenser... 9 Bilaga 1 Krav och funktionsanalys

4 Inledning Stolen i skotaren är en väldig viktig del då det är den som operatören har mest fysisk kontakt med under drift. Därför är det viktigt att utforma stolen på ett sådant sätt att operatören inte skadar sig vid användning av skotaren, varken under kortare eller längre perioder. När man undersöker ergonomin för en stol är en av de viktigaste sakerna att se till att vibrationerna inte är farliga. Dessa i sin tur kan delas upp i fyra olika typer: vibrationernas frekvenser (Hz), vibrationsnivån som ger information om vibrationernas acceleration (m/s 2 ), exponeringstiden av vibrationerna samt riktningen på vibrationerna (se figur 1). Problemen man riskerar att löpa som följd av vibrationer kan både vara övergående och bestående. Beroende på vibrationens frekvens och styrka kan den påverka olika delar av kroppen. Orsaken är att kroppens olika delar har egna egenfrekvenser. När kroppen utsätts, via helkroppsvibrationer, ut för vibrationer som överensstämmer med en av egenfrekvenserna uppstår det resonans och problem förekommer. De övergående skadorna och problemen kan vara rörelsesjuka, fumligheter, synpåverkan, nedsatt prestationsförmåga och ökad risk för trötthet. De bestående skadorna är bland annat skador i nacken och ryggen (TYA Transportfackens yrkes- och arbetsmiljönämnd, 2009). En annan viktig aspekt när man ska skapa en ergonomisk arbetsmiljö för operatören är komforten hos stolen. Om operatören sitter i en obekväm ställning under en längre period kan det orsaka obehagligheter och skador. Dessa krav på stolens utformning har sammanfattats i FMM-DSM-CFM-matriser för att få en överblick mellan skotarens komponenter, funktions- och kundkrav samt relationerna mellan dessa (se bilaga 1). Denna används som referens vid utformningen av stolens egenskaper. Syfte Syftet med denna rapport är att undersöka vikten av att ha en bra operatörstol med vibrationsdämpning och belysa vad konsekvenserna av inkorrekt inrättad vibrationsdämpning kan leda till. Figur 1 Vibrationerna som en sittande person utsätts för Källa: Helkroppsvibrationer, Vibroakustik Sverige AB 3

5 Metod Det går inte att förutsäga precis när och vem skadorna kommer att drabba. Två människor kan utsättas för exakt samma vibrationer och den ena kan få skador redan efter en kortare period medan den andra aldrig märker av några problem. De farliga vibrationerna kan variera beroende på operatörens kroppsbyggnad och vikt, därför är det vikigt att man har det i åtanke när man undersöker vibrationer. Insatsvärdet för vibrationsnivån är idag 0,5 m/s 2. När vibrationerna når denna acceleration ska man hitta ett sätt att sänka den. Gränsvärdet, som aldrig får passeras, är 1,15 m/s 2 (Mäki, Minna, 2006). Komforten minskas i regel i takt med ökad vibrationsnivå och nedan visas en tabell som ger en bild av komfortnivån som resultat av vibrationer från standard SS-ISO :1997 (se tabell 1). Dessa vibrationer mäts i frekvensområdet 0,5 80 Hz (Adolfsson, Nils, 2006). Tabell 1 Vibrationsnivå relaterad till komfortnivå Det finns flera olika sätt att minska vibrationerna som operatören av skotaren kan utsättas för, men den viktigaste är faktiskt körsättet (Peter Jönsson, Center of Vibration Comfort). Vårdslöst körande utsätter föraren för mycket högre vibrationsnivåer. Därför är utbildning i eco-driving inte bara ett sätt för att köra miljövänligare, utan det är även bättre för hälsan. För att räkna ut hur länge man kan bli exponerad av en viss vibrationsnivå utan att överstiga den dagligt tillåtna dosen (A(8)) kan man använda en exponeringskalkylator. Nedan visas en graf på den tillåtna arbetstiden för en viss vibrationsnivå enligt Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2005:15 (figur 2). Figur 2 Maximal exponeringstid vid olika vibrationsnivåer för att den dagliga vibrationsexponeringen inte ska överstiga insatsvärdet (A(8) = 0,5 m/s2) Källa: Helkroppsvibrationer Behöver lantbrukaren bry sig? Niklas Adolfsson, JTI 4

6 Förutom att ha en bra vibrationsdämpning så krävs det att stolen är ergonomisk utförd i andra aspekter. Den ska vara justerbar för att anpassas till operatörerna. Stolen ska kunna justeras i höjd-, längd- och sidled för att möta användarens preferenser. Detsamma gäller armstöden. Om föraren måste arbeta i en miljö som inte känns komfortabel, kan det som först ha känts som obehagligt utvecklas till allvarligare skador. Besvär eller skador i muskler, senor och leder är en av de vanligaste orsakerna till att människor är borta från arbetet. Över 40 % av de anmälda arbetsskadorna är belastningsskador (Lindh, Göran, 1998, Belastningsergonomi). En väl utformad arbetsplats kännetecknas bland annat av att man större delen av tiden kan arbeta i en upprätt arbetsställning med sänkta axlar och överarmarna nära kroppen. Arbetshöjden är ungefär i armbågshöjd för den som utför arbetet (se figur 3). Figur 3 Lämpliga arbetshöjder för stor respektive liten person Källa: Lindh, Göran, Belastningsergonomi Eftersom operatören förväntas arbeta i skotaren med armarna under längre perioder är det viktigt att ta hänsyn till arbetsområdet som armarna kommer röra sig runt (se figur 4). Ju långvarigare och precisionskrävande arbetsuppgifter, desto angelägnare är det att arbetet utförs med helt avspända armar och axlar nära och framför kroppen, det vill säga det inre arbetsområdet (Lindh, Göran, 1998, Belastningsergonomi). 5

7 Figur 4 Arbetsområden för händerna Källa: Lindh, Göran, Belastningsergonomi Marknadsundersökning har gjorts för att få en bild av utbuden idag. Be-Ge är ett svenskt företag som är framgångsrika i att utveckla ergonomiska stolar till olika arbetsmiljöer. De satsar på att skapa justerbara stolar med hög kvalité (se figur 5). Figur 5 Be-Ge 30 Luxury / 31 Medium Källa: Be-Ge Industri AB Eftersom operatören arbetar åt två håll, först framåt när föraren kör och sedan bakåt när operatören lastar timret, är det viktigt att stolen ska kunna rotera utan problem. Stolen borde kunna rotera fritt i minst 180 grader med operatören sittandes utan att det ska finnas risk att någon kroppsdel kolliderar med hyttens innandöme. Vibrationerna som operatören utsätts för vid körning och vid stillastående lastning är olika och operatören behöver skyddas från båda vibrationssorterna för att undvika problem. Vid snabb körning kan en känslig vibrationsdämpning kännas obehagligt och föraren brukar föredra en nästintill stel sits, medan vid långsam körning eller vid stillastående lastning så krävs det en bra fjädrad vibrationsdämpning. Därför är en justerbar vibrationsdämpning önskvärd där användaren lätt kan anpassa dämpningen till situationen. 6

8 Verifiering Att beräkna vibrationer och direkt konstruera en perfekt vibrationsdämpning är väldigt komplicerat, inte minst på grund av att vibrationer affekterar olika personer högst individuellt. För att underlätta undersökningen av vibrationer på skotaren kan man använda sig av något som kallas Health Vib från CVK (Center of Vibration Comfort). Vid mätning av fordon är den monterad i en gummiplatta som föraren sitter på. Denna platta mäter vibrationerna i olika led och efter bara en kort stund kan den redovisa om vibrationerna är skadliga eller inte. Eftersom en perfekt beräkning av vibrationer och vibrationsdämpning för ett helt system med förare är väldigt komplicerat att beräkna så är det klokt att använda sig av produkter som Health Vib. På detta sätt så kan man direkt utläsa nettovärdena av vibrationerna. Om vibrationerna inte uppfyller insatsvärdena kan man justera stolens luftfjädring för att anpassa vibrationsdämpningen. För att stolen ska vara komfortabel och ergonomisk för alla användare ska den justeras på många olika led och sätt. Ju fler relevanta inställningar som finns desto mer kan den anpassas till operatörerna. Stolens gränssnitt mot hytten måste också tas i åtanke då det är relevant att göra hytten så liten som möjligt för att minska skotarens totala vikt samtidigt som det är av intresse för operatören att ha tillräckligt med plats för att kunna sitta bekvämt inne i hytten. Detta är endast en geometrisk fråga då hyttens innandöme kan formas för att passa människor i olika storlekar och varierande kroppsvikt. 7

9 Resultat Resultatet av denna undersökning visar att en bra förarstol är en som kan justeras på många olika sätt för att passa förare av alla storlekar och sorter (se figur 6). Diskussion Figur 6 Schematisk bild av stolen och dess funktioner Hur ska den optimala se stolen ut? Det finns inget universellt optimal stol som direkt kan användas, utan den optimala stolen är den som kan anpassas bäst efter operatören på ett enkelt och snabbt sätt. En stol borde förutom de vanliga justeringarna som rygg- och armstödsanpassning i olika led även ha fjädringsjustering som kan göra dämpningen stelare vid behov. Eftersom det finns ett behov av att ställa om inställningarna i stolen flera gånger under ett arbetspass; varje gång man byter från körläge till lastningsläge, så är det önskvärt att kunna justera snabbt eller på något sätt spara sina inställningar så att man med en enkel knapptryckning kan byta mellan två olika lägen. Förutom dessa inställningar så måste man ta hänsyn till verktygen som operatören kommer att greppa med. Storleken av spakar och dylikt är av intresse då komforten med handverktyg beror starkt på användarhandens egen storlek. Detta kanske kan ordnas genom att själva spakarnas skal kan bytas ut vid behov. 8

10 Referenser Adolfsson, N (2006) Helkroppsvibrationer Behöver lantbrukaren bry sig?, JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik. Arbetsmiljöverket (2005) Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2005:15. Be-Ge (2009) Be-Ge 30- Luxury / 31- Medium produktblad, Be-Ge Industri AB CVK (2009) Center of Vibration Comfort. Lindh, G (1998) Belastningsergonomi, Arbetsskyddsstyrelsen Mäki, M. (2006) Skönt gung kan vara farliga vibrationer, Transportarbetaren. Solid Edge, version 20, UGS, 5800 Granite Parkway, Suite 600, Plano, TX 75024, USA TYA (2009) Transportfackens yrkes- och arbetsmiljönämnd. Vibroakustik, Helkroppsvibrationer, Vibroakustik Sverige AB. 9

11 Bilaga 1 Krav och funktionsanalys Relationerna mellan systemkraven och funktionskraven (CFM) är markerade i den gula delen. Komponenterna och dess relationer är markerade i den blåa delen (DSM) och relationerna mellan kraven och komponenterna (FMM) är markerade i den gröna delen. 10