Der gute Griff. Martin Leitner Dr. Bettina Wollesen Klaus-Dieter Wendt Prof. Dr. K. Mattes. Kooperationspartner:

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1 Der gute Griff Martin Leitner Dr. Bettina Wollesen Klaus-Dieter Wendt Prof. Dr. K. Mattes Kooperationspartner:

2 Agenda I. Arbeitsplatzanalyse Continental II. III. IIIa. IIIb. Untersuchungsergebnisse: Rollen (Gifhorn) Untersuchungsergebnisse: Griffgestaltung Forschungsfragen und Literaturstand Studie Uni Hamburg: Methoden, Ergebnisse und Schlussfolgerungen

3 I. Arbeitsplatzanalyse

4 Lastgewichte beim Ziehen und Schieben

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6 II. Waschkorbroller Gifhorn 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! Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Monday, September 29, 2014 Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

7 Waschkorbroller Gifhorn Rollenmaterialien im aktuellen Einsatz (links): Hartkunststoff, teilweise durch Vollmetallrolle ersetzt, Ø = 80mm Neue Proberollen (unten): links: Rolle Blickle LH-ALTH-101K-3 Ø = 100mm; 350 kg Tragfähigkeit rechts: Rolle Blickle LH-ALTH-125K-3-FI-CO Ø = 125mm (ballige Laufbelagsfläche); 350 kg Tragfähigkeit Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Monday, September 29, 2014 m.keuchel@institut-aser.de Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

8 Waschkorbroller Gifhorn Rolle im aktuellen Einsatz 80 mm Durchmesser flache Laufbelagsfläche LH-ALTH-101K mm Durchmesser flache Laufbelagsfläche LH-ALTH-125K-3-FI-CO 125mm Durchmesser ballige Laufbelagsfläche Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Monday, September 29, 2014 Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

9 Waschkorbroller Gifhorn Weitere interessante Beobachtungen: Durchschnittliche Zeit, die für das Zurücklegen der Teststrecke benötigt wurde. 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 Bei den neuen Rollen ist im Durchschnitt eine Zeitersparnis von 30 % erreicht worden! Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Monday, September 29, 2014 m.keuchel@institut-aser.de Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

10 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. Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Es ist eine deutliche Verringerung der Hand- Arm-Vibrationen, die durch den Gitterrost entstehen, möglich. Monday, September 29, 2014 Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

11 Schlussfolgerungen 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. Version /2013 SharePoint x.x.x.x.x Monday, September 29, 2014 m.keuchel@institut-aser.de Created by: Martin Keuchel / Christoph Mühlemeyer, Institut ASER e.v. Version /2014

12 Griffgestaltung Ergonomische Betrachtung von Transportbehältern Auswahl der Rollen Technische Hilfsmittel z.b. Ziehhilfen Good Practice

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14 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?

15 IIIa. Aktueller Forschungsstand (Literaturreview) uneinheitliche Empfehlungen Beispiel 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)

16 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 von Belastungsparametern vergleichen

17 Messaufbau

18 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

19 Messgeräte Messgriffe zur 3-dimensionalen Erfassung der Handreaktionskräfte Elektrische Muskelaktivität (EMG) beim Durchlaufen einer Testbedingung

20 Ergebnisse - Kinemetrie Hüfthöhe Schulterhöhe (jeweils höchster und niedrigster Wert) Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

21 Ergebnisse - Kinemetrie Hüfthöhe Schulterhöhe (jeweils höchster und niedrigster Wert) Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

22 Ergebnisse - Kinemetrie Maximale Ellenbogenflexion Hüfthöhe Schulterhöhe (jeweils höchster und niedrigster Wert) Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

23 Gesamtkraft (F ges ): Anstieg mit der Wagenmasse

24 Kraft in Fahrtrichtung (F x ): Anstieg mit der Wagenmasse

25 Messwerte Kraft: Schulterhöhe vs. Hüfthöhe MW F ges ohne Unterschied zwischen SH und HH MW F x 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)

26 Vertikalkraft (F y ) Schulterhöhe vs. Hüfthöhe

27 Ausrichtung der Griffachse horizontal vs. vertikal - keine Unterschiede für F ges und F x - Höhere Vertikalkräfte (F y ) nach oben bei vertikaler Griffstellung (nur Hüfthöhe) abwechslungsreichere Handhabung = weniger lokale Überbeanspruchung!

28 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) untersuchte Muskelgruppen: Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris m. deltoideus anterior m. erector spinae Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris

29 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Mittelwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums (MVC) 300 kg 500 kg 6,4 % 6,8 % Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 6,7 % 8,3 % m. deltoideus anterior m. erector spinae Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 6,2 % 7,9 % 300 kg 500 kg 7,6 % 9,5 %

30 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

31 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Anstieg der Muskelaktivität (MW) in % - Wagenmasse hat den größten Einfluss auf die notwendige Muskelaktivierung 300 kg 500 kg 6,6 % Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 23,7 % m. deltoideus anterior m. erector spinae Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 25,7 % 300 kg 500 kg 27,9 %

32 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Maximalwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums 300 kg 500 kg 46,8 % 48,0 % Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 45,0 % 58,3 % m. deltoideus anterior m. erector spinae Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 44,0 % 60,6 % 300 kg 500 kg 45,6 % 62,2 %

33 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Anstieg der Muskelaktivität (Max) in % 300 kg 500 kg 2,6 % Strecker Unterarm mit m. extensor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 29,8 % m. deltoideus anterior m. erector spinae Beuger Unterarm mit m. flexor carpi ulnaris 300 kg 500 kg 36,2 % 300 kg 500 kg 37,8 %

34 EMG Schulterhöhe vs. Hüfthöhe - mittlere Innervation (Deltamuskeln + Unterarmbeuger) in drei AB auf Schulterhöhe größer als auf Hüfthöhe. Griffe auf Hüfthöhe verringern teilweise die notwendige Muskelaktivierung!

35 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)

36 Schlussfolgerungen Schiebe- und Zugtechnik beeinflusst Belastungsparameter der Wirbelsäule (Lett, 2007)

37 Griffdesign

38 Universität Hamburg Danke für die Aufmerksamkeit!

39 Anhang

40 Kinemetrie - Schulterflexion gemessene Winkel Schulterflexion (maximal) [ ] Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe Geradeausfahren Kurvenfahren Rangieren Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

41 Kinemetrie - Schulterabduktion gemessene Winkel Schulterabduktion (maximal) [ ] Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe Geradeausfahren Kurvenfahren Rangieren Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

42 Kinemetrie Ellenbogenflexion gemessene Winkel Ellenbogenflexion (maximal) [ ] Griffhöhe Schulterhöhe Hüfthöhe Geradeausfahren Kurvenfahren Rangieren Orientierungswerte für Gelenkwinkelstellungen nach: DIN EN

43 Gesamtkraft: Grenzwerte (N) für häufiges (1/min) Schieben/Ziehen F ges Grenzwerte [N] (Backhaus, 2012) Schulterhöhe Hüfthöhe Initialkräfte (F ges Max) Konstantkräfte (F ges MW) Schieben Ziehen Schieben Ziehen k.a. k.a 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.

44 Anstieg Kraft in Fahrtrichtung (F x ) mit der Wagenmasse Kräfte in Fahrtrichtung (F x ) beim Schieben von 500 kg im Mittel 50,6 % höher als beim Schieben von 300 kg. (F x ) beim Ziehen von 500 kg im Mittel 52,1 % höher als beim Ziehen von 300 kg

45 Kraft in Fahrtrichtung Schulterhöhe vs. Hüfthöhe F x [N] Schieben von 300 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren F x [N] Schieben von 500 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 105,1 ± 13,2 127,3 ± 29,4 22,2 2,3 0,070 92,2 ± 11,5 101,0 ± 9,6 8,8 2,5 0,058 93,7 ± 8,6 104,6 ± 12,3 10,9 6,1 0, ,7 ± 21,6 181,6 ±12,6 16,9 3,9 0, ,0 ± 14,7 157,4 ± 15,0 11,4 3,6 0, ,2 ± 8,9 157,9 ± 13,5 13,7 7,6 0,001

46 Kraft in Fahrtrichtung Schulterhöhe vs. Hüfthöhe F x [N] Ziehen von 300 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren F x [N] Ziehen von 500 kg (MW) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 114,4 ± 13,8 120,9 ± 24,0 6,5 1,2 0,265 96,8 ± 15,4 102,8 ± 18,1 5,9 1,3 0, ,6 ± 6,2 105,0 ± 11,7 2,3 1,0 0, ,9 ± 13,1 176,3 ±15,9-1,6-0,6 0, ,7 ± 11,2 150,5 ± 14,6-0,2-0,1 0, ,5 ± 7,0 161,3 ± 8,9 0,8 0,3 0,809

47 Anstieg Vertikalkraft (F y ) mit der Wagenmasse F y [N] (Bereich von Min bis Max) 300 kg 500 kg d t p Schieben Ziehen 226,1 ± 85,7 302,5 ± 95,2 76,4-8,2 0, ,1 ± 59,4 193,1 ± 73,4 35-5,6 0,000

48 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 F y 21,5 % (300 kg) bzw. 28,3 % (500 kg) größer als beim Ziehen

49 Vertikalkraft (F y ) Schulterhöhe vs. Hüfthöhe F y [N] Schieben von 300 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 183,3 ± 76,8 145,6 ± 115,1 37,7-1,1 0, ,7 ± 82,6 170,5 ± 75,7 65,2-2,2 0, ,2 ± 95,5 173,6 ± 104,5 94,6-3 0,038 F y [N] Schieben von 500 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 252,6 ± 96,7 170,3 ± 100,2 82,3-1,8 0, ,3 ± 90,6 190,1 ± 92,5 138,2-2,8 0, ,4 ± 89,9 233,9 ± 88,0 109,5-5,2 0,003

50 Vertikalkraft (F y ) Schulterhöhe vs. Hüfthöhe F y [N] Ziehen von 300 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 13,3 ± 27,7 101,7 ± 53,1 88,4 5,8 0,002 17,9 ± 34,4 92,9 ± 43,9 75,0 4,1 0,010 25,6 ± 49,7 95,7 ± 41,0 70,1 2,8 0,040 F y [N] Ziehen von 500 kg (Max) Schulterhöhe Hüfthöhe d t p Gerade Kurve Rangieren 40,8 ± 47,4 130,6 ± 43,5 89,8 4,4 0,007 53,9 ± 54,6 95,5 ± 18,0 41,6 2,5 0,052 93,7 ± 62,3 162,7 ± 50,7 69,0 3,1 0,026

51 Vertikalkraft (F y ) Schulterhöhe vs. Hüfthöhe F y 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

52 Unterschied zwischen horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Griffachse Maximalwerte von F y [N] (Schieben) H V d t p 300 kg (Schulterhöhe) 178,1 ± 87,0 235,7 ± 82,6 57,6-2,5 0, kg (Hüfthöhe) 64,7 ± 59,0 170,5 ± 75,7 105,8-5,9 0, kg (Schulterhöhe) 263,8 ± 68,0 328,3 ± 90,6 64,5-1,9 0, kg (Hüfthöhe) 82,4 ± 56,7 190,1 ± 92,5 107,7-3,1 0,026

53 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Mittelwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums (MVC) Mittelwerte EMG [% von MVC] 300 kg 500 kg m. erector spinae m. deltoideus anterior m. extensor ulnaris m. flexor ulnaris 7,6 ± 1,7 9,5 ± 2,0 6,2 ± 2,4 7,9 ± 2,8 6,4 ± 1,2 6,8 ± 1,6 6,7 ± 1,8 8,3 ± 2,6

54 Elektrische Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Maximalwerte der Muskelaktivierung in % des willkürlichen Maximums Maximalwerte EMG [% von MVC] 300 kg 500 kg m. erector spinae m. deltoideus anterior m. extensor ulnaris m. flexor ulnaris 45,6 ± 16,5 62,2 ± 20,3 44,0 ± 15,2 60,6 ± 17,6 46,8 ± 9,3 48,0 ± 10,2 45,0 ± 10,8 58,3 ± 16,3

55 Anstieg der elektrischen Muskelaktivität (EMG - Amplituden) Anstieg der Muskelaktivität in % - Wagenmasse hat den größten Einfluss auf die notwendige Muskelaktivierung d MW 300 kg zu 500 kg [%] d Max 300 kg zu 500 kg [%] EMG 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