5.1 Anforderungen an Betätigungselemente - Stellteile
5.1.3 Handhabung
5.1.3.a Anerkannte Regeln der Technik
DIN EN 894-1: Sicherheit von Maschinen, Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen, Teil 1: Allgemeine Leitsätze für Benutzer-Interaktion mit Anzeigen und Stellteilen, 1997
• Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine sollte selbsterklärend sein. Auf Anfrage müssen Informationen über den Systemzustand verfügbar sein.
• Der Operator muss das System beherrschen und darf nicht dem Eigenrhythmus des Systems unterliegen.
• Leicht zugängliche Informationen
• Ausreichenden Bewegungsfreiraum
• Erwartungskonformität
• Fehlertoleranz
• Das System sollte flexibel und an die persönlichen Bedürfnisse des Benutzers anpassbar sein.
DIN 894-2 Sicherheit von Maschinen; Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen; Teil 2: Anzeigen, 1997
• Keine Verwendung von taktilen Anzeigen für primäre Informationen, Ausnahme:
andere Anzeigen sind nicht möglich oder es gibt andere persönliche Einschränkungen (z. B. Sehbehinderung)
• Taktile Anzeigen müssen im Greifbereich liegen, wenn sie für Hände oder Finger gedacht sind
• Keine scharfen Ecken oder Kanten
• Beachtung der Einschränkung durch Handschuhe (weniger Empfindlichkeit)
• Verwendung von gutunterscheidbaren Formen
• Erhöhung des Informationsgehalts einer Anzeige durch taktile Kodierung (Gestalt der Anzeige ähnlich der des gesteuerten Elementes)
• Ausführungsformen gut tastbarer Knöpfe:
Anh.10, Abb. 10: Formen, die durch Berührung unterschieden werden nach DIN 894-2 Bild 8
DIN 894-3 Sicherheit von Maschinen, Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen, Teil 3: Stellteile, 2000
Diese Norm beinhaltet ein Auswahlverfahren für handbetätigte Stellteile.
Anh.10, Tab. 3: Auswahlverfahren für handbetätigte Stellteile DIN 894-3 Bild 2
Vorgehensweise:
1. Zwischenauswahl von Stellteilfamilien
• Es werden verschiedene Anforderungen an Stellgenauigkeit, Stellgeschwindigkeit und Stellkraft miteinander kombiniert.
• Daraus resultieren mögliche Achsen und Richtungen
• In den letzten beiden Spalten werden Stellteilfamilien angegeben, die die Anforderungen der Zeile erfüllen und für entweder diskrete oder kontinuierliche Stellweise in Frage kommen.
Verweis auf die folgenden Bilder der Norm: Bild 5a; Bild 5b; Bild 6 2. Auswahl geeigneter Stellteiltypen
• Nach der Vorauswahl der Stellteilfamilie kann man geeignete Stellteiltypen auswählen.
• Verweis auf die folgenden Bilder der Norm: Bild 7-1; Bild 7-2; Bild 7-3; Bild 7-4;
Bild 7-5; Bild 7-6; Bild 7-7; Bild 7-8; Bild 7-9; Bild 7-10
• Anzeige oder Beschriftung vorhanden, die funktionale Auswirkungen von Stelltätigkeiten kontrollierbar machen
• Die Positionen des Stellteils sollte nicht durch Ziffern oder Buchstaben angezeigt werden, um eine Funktion zu kennzeichnen (Operator müsste sich an den
Zusammenhang Ziffer-Funktion erinnern und kann sich irren)
• Ausnahme: Wert der Variable unterscheidet sich von Stellung zu Stellung um mindestens eine Ordnungszahl
• Bei großen Risiken des unbeabsichtigten Stellens können folgende Maßnahmen getroffen werden:
o versenkte Anordnung des Stellteils,
o Verkleidung des Stellteils (Abdeckung, Schutzmanschette um Stellteil),
o Verwendung eines Verriegelungssystems, o Verwendung einer Zweihandschaltung,
o Verwendung von Stellteilen, die in zwei Bewegungen im rechten Winkel zueinander betätigt werden,
o Das Vermeiden von unbeabsichtigten Stellen muss einer Klasse in Anh.10, Tab. [nach DIN EN 894-3] zugewiesen werden.
Anh.10, Tab. 4: Empfohlene Mindestmaße für handbetätigte Stellteile nach DIN EN 894-3
• Operator muss Stellteil in bequemer Haltung und ohne Überanstrengung bei uneingeschränktem Blick auf zugehörige Information betätigen können, u. U.
dafür Bereitstellung von Mitteln zur Arbeitsplatzanpassung
• Die visuelle Erkennbarkeit der Stellung ist vorteilhaft, wenn Stellbewegung in diskreten Schritten erfolgt.
DIN EN 14386 Entwurf Sicherheit von Maschinen, Ergonomische
Gestaltungsgrundsätze für die Benutzung von mobilen Maschinen, 2002
• Optimaler Durchmesser für Handzugriff: 25 bis 30 mm
• Anzahl der Steuerelemente auf ein Minimum begrenzen
• Für Pedale Winkel zwischen Unterschenkel und Fuß zwischen 70° und 110°
• Vermeidung von Drehbewegungen und extremen Stellungen der Gelenke im Hand - Arm – Bereich
DIN EN ISO 9241-9 Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten, Teil 9: Anforderungen an Eingabemittel, ausgenommen Tastaturen, 2002
Allgemeines
• Angemessenheit - ein angemessenes Arbeitsmittel ist effektiv, effizient und zufrieden stellend im Hinblick auf die zu erfüllende Arbeitsaufgabe und die vorgesehene Arbeitsumgebung
Handhabbarkeit
• Eindeutigkeit: Der beabsichtigte Gebrauch eines angemessen gestalteten Eingabemittels für eine Elementaraufgabe ist entweder eindeutig oder leicht erkennbar
• Vorhersehbarkeit: Der Gebrauch eines Eingabemittels ist vorhersehbar, wenn es so gestaltet ist, dass es entsprechend den Erwartungen der vorgesehenen Benutzergruppe funktioniert und reagiert
• Konsistenz: der Gebrauch eines Eingabemittels ist konsistent, wenn es beim Gebrauch in ähnlichen Situationen auf die gleiche Weise funktioniert und reagiert.
• Kompatibilität: ein Eingabemittel ist benutzerkompatibel, wenn seine Ausführung den kognitiven und anthropometrischen Eigenschaften und biomechanischen Fähigkeiten der vorgesehenen Benutzer Rechnung trägt.
• Effizienz: ein Eingabemittel ist effizient, wenn es unter geringstem Aufwand an Zeit und Anstrengung funktioniert.
• Effektivität: ein Eingabemittel ist effektiv, wenn seine Ausführung Faktoren berücksichtigen, die durch Genauigkeit und Vollständigkeit zu einer erhöhten oder optimierten Benutzerleistung führen.
• Rückmeldung: ein Eingabemittel vermittelt eine angemessene Rückmeldung, wenn dem Benutzer ein unmittelbar wahrnehmbarer und verständlicher Hinweis gegeben wird, dass das Gerät auf die Betätigung durch den Benutzer reagiert.
(vgl. S 42)
• Zufriedenheit/Zufriedenstellung: ein Eingabemittel ist zufrieden stellend, wenn seine Ausführung Faktoren einschließt, die zu Beeinträchtigungsfreiheit führen und positive Einstellungen der Benutzer steigern.
Steuerbarkeit
• Ansprechbarkeit: ein Eingabegerät wird als ansprechbar bezeichnet, wenn die seiner Betätigung folgende Rückmeldung kontinuierlich und genau erfolgt.
• Störungsfreiheit: ein angemessen gestaltetes Eingabemittel stört nicht seinen eigenen Gebrauch; so blockiert z. B. die Hand oder der Arm des Benutzers nicht einen Infrarotstrahl und Kabel stören nicht die Bewegung oder Steuerung des Gerätes bei der beabsichtigten Eingabe.
• Greifflächen: die Steuerung eines Eingabemittels ist zulänglich, wenn seine Greif- und Kontaktflächen bei der vorgesehenen Benutzung ein unbeabsichtigtes
Abrutschen verhindern.
• Gerätezugriff: der Zugriff zu einem Eingabemittel ist zulänglich, wenn es
gegriffen, positioniert und gehandhabt werden kann, ohne dass sich dies auf die Verrichtung nachteilig auswirkt.
• Zugriff auf Steuerelemente: der Zugriff zu Steuerelementen von Eingabemitteln ist zulänglich, wenn diese schnell und einfach ausfindig gemacht und betätigt werden können.
• Aktivierung der Schaltelemente: das Eingabemittel sollte so gestaltet sein, dass es beim bestimmungsgemäßen Gebrauch robust gegen unbeabsichtigte
Aktivierung der Schaltelemente ist. (vgl. DIN EN 894-3 und Schmidtke 1989)
• Form der Schaltelemente: Schaltelemente sollten so geformt sein, dass sie die Finger bei der Positionierung und bei der Betätigung des Schaltelements unterstützen.
• Berücksichtigung der Händigkeit (Links-Rechts)
VDI/VDE 3850-2 Nutzergerechte Gestaltung von Bediensystemen für Maschinen - Interaktionsgeräte für Bildschirme, 2002
Übergeordnete Eigenschaften von Bediensystemen
[Orientieren sich an der DIN ISO 9241-10 (Gestaltungsgrundsätze für Dialoge)]
• Aufgabenangemessenheit - Ein Bediensystem ist aufgabenangemessen, wenn es den Benutzer unterstützt, seine Arbeitsaufgabe effektiv und effizient zu erledigen.
• Selbstbeschreibungsfähigkeit – Ein Bediensystem ist selbstbeschreibungsfähig, wenn jeder einzelne Bedienschritt durch Rückmeldung des Bediensystems unmittelbar verständlich ist oder dem Benutzer auf Anfrage erklärt wird.
• Steuerbarkeit – Ein Bediensystem ist steuerbar, wenn der Benutzer in der Lage ist, den Bedienablauf zu starten sowie seine Richtung und Geschwindigkeit zu beeinflussen, bis das Ziel erreicht ist.
• Erwartungskonformität – Ein Bediensystem ist erwartungskonform, wenn es konsistent ist und den Erwartungen des Benutzers entspricht, z-B. seinen Kenntnissen aus dem Arbeitsgebiet, seiner Ausbildung und seiner Erfahrung sowie den allgemein anerkannten Konventionen
• Fehlertoleranz – Ein Bediensystem ist fehlertolerant, wenn das beabsichtigte Arbeitsergebnis trotz erkennbar fehlerhafter Eingabe entweder mit keinem oder mit minimalem Korrekturaufwand seitens des Benutzers erreicht werden kann.
• Individualisierbarkeit – Ein Bediensystem ist individualisierbar, wenn das System Anpassungen an die Erfordernisse der Arbeitsaufgabe sowie die individuellen Fähigkeiten und Vorlieben des Benutzers zulässt.
• Lernförderlichkeit – Ein Bediensystem ist lernförderlich, wenn es den Benutzer beim Erlernen der Bedienung unterstützt und anleitet.
Diese Eigenschaften eines Bediensystems sind nicht unabhängig voneinander zu sehen, vielmehr ist es notwendig, die Vorteile eines Grundsatzes gegenüber denen eines anderen abzuwägen. Die Anwendbarkeit und die jeweilige Wichtung hängen vom speziellen Anwendungsfall, von den Benutzergruppen und von der gewählten Dialogtechnik ab.
Auswahlkriterien bezüglich der Bedienaufgabe:
• Schaltelemente sollten unempfindlich gegen unbeabsichtigte Betätigung sein.
(vgl. DIN EN 894-3 und Schmidtke 1989)
• Empfindlichkeit bzw. Dämpfung sollte hinsichtlich Aufgabe und Benutzer angemessen sein (z. B. bei vibrierender Umgebung).
• Das Interaktionsgerät sollte hinsichtlich der Hand-/Fingergröße der Benutzer ergonomisch geeignet sein. (z. B. auch bei Handschuhbetätigung)
• Die Form sollte den Benutzer bei der Betätigung unterstützen.
• Berücksichtigung der Rechtshänder und Linkshänder
• Schaltpunkt sollte fühlbar sein
DIN EN 1005-2 Sicherheit von Maschinen, Menschliche körperliche Leistung, Teil 2:
Manuelle Handhabung von Gegenständen in Verbindung mit Maschinen und Maschinenteilen; 2003
• Durchmesser 20 bis 40 mm, Breite des Handgriffs mindestens 125 mm
• Freiraum von 70 mm
• Optimale Form ist zylindrisch oder elliptisch BGI 523 Mensch und Arbeitsplatz, 2001
• Stellteile an Funktion und Anatomie anpassen
• Kleine Stellkräfte und hohe Stellgeschwindigkeit – fingerbetätigt: Tastatur, Knopf Schalter Schieber
• Mittlere und große Stellkräfte und große Stellwege – Handbetätigung: Hebel, Handgriff, Handrad, Kurbel
• Große Stellkraft- fußbetätigt: - Fußschalter und Pedal
• Stellteile von Kraft- und Arbeitsmaschinen gegen unbeabsichtigtes und irrtümliches Ingangsetzen sichern (vgl. DIN 894-3)
DIN EN 418: Sicherheit von Maschinen, NOT – AUS - Einrichtungen, funktionelle Aspekte, Gestaltungsgrundsätze, 1992
• NOT – AUS – Funktion muss jeder Zeit und ohne Rücksicht auf die Betriebsart verfügbar und funktionsfähig sein.
• Das Stellteil muss nach dem Prinzip der Zwangsbetätigung arbeiten. (siehe EN 292)
• NOT – AUS – Funktion muss wirken:
- Stopp – Kategorie 0: Stillsetzen durch unmittelbares Abtrennen der Energiezufuhr zu den Antriebselementen oder mechanische
Unterbrechung (Auskuppeln) zwischen gefährlichen Elementen und ihren Antriebselementen und notfalls durch Bremsen (ungesteuertes Stillsetzen)
- Stopp – Kategorie 1: ungesteuertes Stillsetzen mit Energiezufuhr zu den Antriebselementen, um Halt zu erreichen und danach
Unterbrechung der Energiezufuhr zu realisieren
• NOT – AUS – Einrichtungen muss so gestaltet sein, dass die Betätigung durch den Bediener ohne Überlegung bezüglich der Auswirkung stattfindet.
• Rückstellung des Befehlsgeräts darf nur manuell ausgeführt werden.
• NOT – AUS – Stellteile müssen leicht zu betätigen sein. Folgende Typen können eingesetzt werden:
- Pilztaster
- Drähte, Leinen, Stangen
- In besonderen Fällen: Fußschalter ohne Schutzhaube
DIN EN 574: Sicherheit von Maschinen, Zweihandschaltung, funktionelle Aspekte, Gestaltungsgrundsätze, 1997
• Es wird zwischen gleichzeitiger und synchroner Betätigung unterschieden.
• Zweihandschaltung muss so konstruiert sein, dass unbeabsichtigtes Betätigung bei normaler Handhabung verhindert wird. Wahrscheinlichkeit einer
versehentlichen Betätigung der Stellteile muss auf ein Minimum reduziert werden.
• Ortsveränderliche Zweihandschaltungen müssen standfest sein.
• Ortsveränderliche Zweihandschaltungen müssen Einrichtungen besitzen, die beim Bedienen eine Lageänderung verhindern.
• Schutzeinrichtung der Zweihandschaltung darf nicht umgangen werden können.
5.1.3.b Stand der Technik
Sonderschrift 42 der BAuA: Ratgeber zur Ermittlung gefährdungsbezogener Arbeitsschutzmaßnahmen im Betrieb, 2001
• Eine ausreichende Rückmeldung nach Betätigung von Stellteilen ist zu
gewährleisten, z. B. durch: Betätigungsmindestwiderstand bei manuell betätigten Stellteilen
• (zusätzliche) Anzeigen bei motorisch angetriebenen Stellteilen
Martin, H.: Grundlagen der menschengerechten Arbeitsgestaltung, 1994 Bei der Anordnung und Handhabung von Stellteilen ist folgendes zu beachten:
• Mindestabstände
• Stellwiderstand
• Eindeutigkeit und Sinnfälligkeit
• Zuordnung zur Anzeigen
• Übersetzungsverhältnis Stellteil – Anzeige
• Häufigkeit der Verstellung (Sicherheit)
• Benutzergruppe
• Körperkräfte
• Körpermaße
• Möglichkeit des Festhaltens am Stellteil
Es werden weitere Aussagen über Form und Material der Stellteile gemacht. Die Form wird aber von der neuen DIN EN 894-3 geregelt. Die möglichen Materialen sind nur von prinzipiellem Interesse. Angaben darüber sollten aus neueren Quellen
entnommen werden.
Schmidtke, H.: Handbuch der Ergonomie, 1989
Ein unbeabsichtigtes Betätigen von Stellteilen ist zu verhindern, z. B. durch:
• hinreichenden Stellwiderstand,
• eine vor dem Stellen zu lösende Sperre, (vgl. DIN EN 894-3)
• versenkten Einbau des Stellteiles, (vgl. DIN EN 894-3)
• Stellrichtung verschieden von der Berührungsrichtung,
• Einbau an Stellen geringer Berührungswahrscheinlichkeit,
• hinreichenden Abstand von anderen Stellteilen,
• Abdeckung des Stellteiles, (vgl. DIN EN 894-3)
• Verschließen des Stellteiles.
Landau, K. (Hrsg.): Arbeitsgestaltung und Ergonomie - Good Practice, 2003
• Ideale Griffform ist Tonnenform, verhindert abrutschen, erlaubt große Kraftübertragungen und Veränderbarkeit der Griffposition (Mauk & Solf)
• Griffform in seiner Griffform symmetrisch für Gleichbehandlung von Links- und Rechtshändern
• Arbeitsmittel für den Linkshandgebrauch sollte auf einen Blick erkennbar sein (vgl. hängigkeitsgerechte Arbeitsmittelkennzeichnung Schmauder 1999)
• Optimaler Griffumfang für konusförmigen Griff liegt bei 5. Perzentil weiblich 109 mm bis 95. Perzentil männlich 154 mm (Schmidtke 1989, Lange 1991)
• Sollen Benutzer mit kleinen und großen Händen berücksichtigt werden, Griffumfang zwischen 110 mm bis 130 mm
• Berücksichtigung von Handschuhen: ca. 9 mm geringerer Griffumfang
• Minimal benötigter Freiraum um den Griff mindestens 35 mm
• Grifflänge mindestens 115 mm mit Handschuhen 140 mm (Feggeler 1992)
• 100 bis 120 mm Grifflänge (Lindqvist 1997 und Schmidtke 1989)
Anh.10, Tab. 5: Abmessungen für Griffumfang und Außendurchmesser der Hand nach Landau 2003 S. 5
Anh.10, Abb. 11: Abmessungshinweise für Hand- und Umfassungsgriffe nach Landau S. 6
Landau, K.; Luczak, H.: Ergonomie und Organisation in der Montage, 2001
Griffe auch im Detail handgerecht formen und anordnen, sonst unnötige statische Beanspruchung und Zwangshaltung
Köther; R.; Kurz, B.; Seidel, U.; Weber, F.: Betriebsstättenplanung und Ergonomie - Planung von Arbeitssystemen, 2001
Anh.10, Tab. 6: Auswahlempfehlungen für Greif- und Kopplungsarten nach Köther 2001
Eine ähnliche Anh.10, Tab. findet sich in Bullinger 1994 Seite 322 und 324. Die Aussagen sind in etwa gleich.
Bullinger, H.-J.: Ergonomie Produkt- und Arbeitsplatzgestaltung, 1994 Bei der Gestaltung von Stellteilen ist folgende Reihenfolge zu beachten:
• Formfestlegung
• Dimensionierung der Abmessung
• Materialauswahl
• Oberflächengestaltung
Es sind Beispiele für ergonomisch richtige Formen auf den Seiten 225 bis 227 abgebildet.
Lange, W.; Windel, A.: Kleine ergonomische Datensammlung, 2002
Anh.10, Tab. 7: Griff- und Kantenkrümmungen (Mindestwerte) nach Lange 2002 S. 51
REFA: Lehrunterlagen, Gestaltung von Maschinenarbeitsplätzen, 1992
Bei Maschinen, deren Betätigung mit mehreren Bedienteilen erfolgt, ist es sinnvoll, aus folgenden Gründen die Betätigungsfunktionen zwischen den Händen und Füßen zu verteilen:
• Manche Betätigungsverrichtungen verlaufen gleichzeitig.
• Die Extremitäten sollten gleichmäßig mit der Bedienung belastet werden.
• Wegen der räumlichen Anhäufung von Bedienteilen müssen diese wieder räumlich verteilt werden.
• Bei mechanischen Bediensystemen gelingt es häufig nicht, die Bedienteile konstruktiv zu konzentrieren.
• Der Arbeitsablauf verlangt neben der eigentlichen Betätigungsverrichtung, welche die Hände in Anspruch zu nehmen.
• Die funktionelle Beschaffenheit der Hände und der Füße ist verschieden, für einige Arten der Betätigung sind die Hände den Füßen überlegen und umgekehrt.
• Die Körperstellung entscheidet mit über die Verteilung der Bedienteile.