专利名称：用于测定每日振动负荷的振动剂量计和方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1及11的前序部分的一种振动剂量计和一种用 于测定每日振动负荷的方法。
背景技术：
欧洲议会和欧洲委员会认为采取用于保护工作者免由于工作器具振动引
起的危险是必要的，因为它们影响工作者的健康和安全，因此在欧洲规程EU 2002/44中确定了一些最低规定，它们为雇主在每日触发值或每日暴露限值以 上规定了一定的措施。根据该规程，对暴露程度的估算可以或者借助根据制 造者对工作器具引起的振动程度的说明来评估并借助对特殊工作方式的考察 来进行，或者通过测量来进行。然而评估经常很不准确并且很难被工作者本 人理解，而测量相对费事，因此必须求得三个正交方向的频率加权的加速度 的有效值，这对于双手握持或操纵的器具还需要在每只手上进行。此外要求 相对复杂的、对于每种工作器具来说不同的测量结构，该测量结构相应于规 程5349-2:2001必须适配于要测量的振动的特定特征、环境因素和测量器具的 技术特征，使得借助这种方法在野外现场估算个别暴露程度立即变得十分困 难。
由EP 1 586 875 Al公知了一种振动剂量计，该剂量计适配于工作器具的 操作人员的手并装备有一个用于测量所出现的、由操作人员承受的振动水平 的传感器、 一个用于计算累计暴露的装置以及一个用于将所接收的数据传输 给操作人员的装置。
此外，由DE 101 19 252 Al公知了一种受人员制约地测量工作位置上的 手臂及全身振动负荷特征值的装置(振动剂量计)，该装置除了允许测定振动 测量值外还允许测定对于判断振动对人体的影响非常重要的其它物理测量 值。
发明内容
借助根据本发明的振动剂量计和方法对工作者给出一种简单并廉价的可 能性，而在不使用昂贵的多维工作的加速度接收器，用来确定由于在工作位 置上使用的工作器具所引起的每日振动负荷或确定由于使用工作器具而超过
欧洲规程2002/44中所规定的触发值或暴露限值。
本发明以该思想为依据在生产商方为每个工作器具确定一个该工作器 具特有的振动值并例如在该工作器具本身上或者在其操作说明书中说明该振 动值，根据该工作器具特有振动值以及由欧洲规程2002/44所规定的触发值或 暴露限值来计算直至达到该触发值或暴露限值的每日工作时间，然后可以将 该每日工作时间与该工作器具的对应的每日有效运行时间比较，以确定可能 的超限。
原则上根据本发明的振动剂量计和方法能应用在工作者遭受手臂振动或 全身振动的每个工作位置上，例如用在工作者在一天中经常使用不同的、产 生振动的工作器具的工地上。
"每日有效运行时间"的概念在本申请范围内基本上仅仅包括工作器具 的产生较强振动的工作时间，换句话说就是没有包括空转时间。
根据本发明的振动剂量计的另外的一个优点在于，在用不同的、产生振 动的工作器具工作时，在每次更换时工作器具，该振动剂量计可以简单快速 地调整，此时只须把新工作器具的工作器具特有振动值输入到剂量计中。
工作器具特有振动值与欧洲规程2002/44中的触发值和暴露限值一样优 选涉及以m/^为单位的加速度值。
在本发明的一个优选构型中，振动剂量计包括一个显示装置，当所测定 的该工作器具或每个工作器具在工作状态的每日有效运行时间高于计算得出 的直至达到所规定的振动负荷触发值或暴露限值的工作时间，则该显示装置 显示超过规定的振动负荷触发值或暴露限值。为此该显示装置可以包括一个 小的显示器，例如一个LCD显示器，然而由于剂量计本身的振动负荷，优选 一种坚固耐用的显示装置，该显示装置包括至少两个、尤其三个不同颜色的 发光二极管。例如可使用绿色发光二极管，该发光二极管通过发光显示测 定的每日有效运行时间没有超过计算得出的直至达到规定触发值的工作时 间，而当测定的每日有效运行时间虽然超过计算得出的直至达到规定触发值
的工作时间但没有超过计算得出的直至达到暴露限值的工作时间时，橙色发 光二极管被接通。为了显示超过计算得出的直至达到暴露限值的工作时间， 可以使用 一个红色发光二极管。
如果工作器具的运行时间在一个较长的时间段上中断，例如长于8小时， 则该工作器具或每个工作器具的测定的每日有效运行时间优选自动复位为零。
本发明优选与电驱动的工作器具相结合使用，例如手操纵的电动工具， 因为对于电动器具可以相对简单地通过工作状态下器具的电流消耗求得每曰 有效运行时间。
此情况下振动剂量计可以根据目的或者集成在器具自身中，或者组合在 一个插座中，该器具通过该插座连接到供电电路或供电网上。后一种方案的 优点是，在更换器具时可使用同一插座并且因此可以借助一个剂量计测量由 所有器具引起的振动负荷。
替换 地，振动剂量计可以如此构造，使得剂量计可以或者作为手表被工 作者佩带，或者可以固定在对应的器具上。在这种情况下根据目的借助一个 简单的加速度传感器通过参考测量来测定器具在空转状态下和工作状态下的 加速度水平并存储在剂量计中。剂量计则在整个工作日中记录器具是处于工 作状态、空转状态还是关闭状态，并将由此求得的器具有效运行时间和根据 工作器具特有振动值计算得出的直至达到触发值或暴露限值时的每日工作时 间相比较。
为了提供遵守欧洲规程2002/44的证据和/或为了更准确地分析振动负荷, 振动剂量计可以符合目的地具有一个接口，如USB接口或存储卡，使得器具 的工作时间、空转时间或关闭时间可以和工作器具特有振动值一起被传输给 计算机。
接下来在四个实施例中借助所属的附图进一步阐述本发明。附图示出 图1集成在锤钻中的振动剂量计的部件的示意图； 图2该锤钻的立体视图3带有装入的振动剂量计的插座的立体视图4装入插座中的振动剂量计的部件的示意图5用于可拆卸地固定在工作器具上的振动剂量计的放大立体视图; 图6图5的振动剂量计的部件的示意图7图5的振动剂量计在固定在蓄电池式锤钻上之后的立体视图； 图8带有集成的振动剂量计的手表的立体视图； 图9图8的振动剂量计的部件的示意图。
具体实施例方式
附图示出了振动剂量计2的多个结构变型，该振动剂量计用于测定工作 者在用马达驱动的、在附图中以电网供电的锤钻4 (附图2)或蓄电池式锤钻 6 (附图7)的形式为例示出的工作器具工作时的每日振动负荷。工作者在使 用电动工具4， 6时，尤其在冲击式钻孔运行或锤式运行时，遭受明显的手臂 振动，该振动在持续暴露的情况下会对工作者的健康产生影响，因此，如果 工作者的振动负荷在手臂振动情况下超过2.5m/^的每日触发值或5m/^的每 日暴露限值，雇主有责任采取在欧洲规程2002/44中给出的措施。
下面描述的振动剂量计2可以简单且成本有利地测定振动负荷或测定超 过触发值或暴露限值。
在附图1和附图2中描述的集成在锤钻4中、通过该锤钻的电缆8和一 变压器10由网络供电的剂量计2为此包含至少一个测量值接收器12，用于接 收锤钻4的合适的运行参数，如它的驱动电机14的电流消耗和/或它的转速， 以及包含一个内部的计时器16，根据该计时器的测量值在剂量计2的分析计 算电子装置18中可以求得器具4的每日有效运行时间，也就是说从开始运转 时起的持续时间，在开始运转时器具4处于工作状态，其中不计算空转时间 或关闭时间。剂量计2或分析计算电子装置18另外包括一个存储器20，在该 存储器中存储了通过对锤钻4的测量在生产厂家方得到的器具特有振动值， 该振动值与触发值和暴露限值一样以m/^为单位。分析计算电子装置18还包 括一个处理器22，该处理器根据在欧洲规程中规定的每日触发值或暴露限值 及器具特有振动值按下列公式计算直到超过该触发值或暴露限值时的每曰工 作时间
<formula>formula see original document page 8</formula> (2)
其中，AZa或AZE是直到超过触发值或暴露限值时的每日工作时间并且 V，为器具特有振动值。
处理器22包含一个比较器24，该比较器测定的将器具4每日有效运行时 间与计算得出的直至超过触发值或暴露限值时的每日工作时间相比较并在显 示器26上显示可能的超限。显示器26包括一个绿色的、 一个橙色的和一个 红色的发光二极管28， 30， 32，只要器具在工作状态下的运行没有超过计算 得出的直至超过触发值时的每日工作时间，其中的绿色发光二极管28就发光。 一旦器具4的每日有效运行时间超过计算得出的直至达到触发值时的每日工 作时间，橙色发光二极管30发光。当超过暴露限值时，即当测定的器具4每 日有效运行时间超过计算得出的直至超过暴露限值时的每日工作时间，红色 发光二极管32被接通。
分析计算电子装置18还包括一个复位电路34,如果器具4处于断路状态 多于8小时，该复位电路使测定的器具4每日有效运行时间复位为零。此外 还设置了一个复位按钮(未示出)用于手动复位。
在附图3和附图4中所示的集成在插座36中的剂量计2中，测量值接收 器12测量在电网插头与插座36的塞孔40之间流动的电流。此外与前面描述 的剂量计2不同设有输入部分42，在该输入部分上例如可以将所连接的器具 4， 6各自的从说明书得知的器具特有振动值输入到剂量计2中或在更好器具 4， 6时改变。正如前面描述的，分析计算电子器具18根据事先通过参考测量 测定的在工作状态、空转状态和可能的待命状态下的电流消耗求得所连接的 当前器具4， 6的每日有效运行时间，以便将该运行时间根据关系式(1)或 (2)计算得出的直至超过触发值或暴露限值时的每日工作时间相比较并通过 激活显示器26的橙色的或红色的发光二极管30， 32在插座36的正面显示超 限。
剂量计2具有一个附加的接口44，例如USB接口，借助该接口44可以 将所连接的器具4， 6的每日有效运行时间并且必要时附加地将关闭时间和空
转时间例如传输给PC机，以便由雇主准确地分析计算并作为遵守欧洲规程 2002/44的证明。
附图5至附图7中所示的通过电池46供电的剂量计2如附图7所示在外 部固定在器具6上，在该剂量计中，测量值接收器12包括一个简单的加速度 传感器48取代电流测量计，借助该加速度传感器可以通过参考测量求得器具 6在空转时和工作状态时的加速度水平并存储到存储器20中。通过比较存储 的加速度水平和由加速度传感器48测量的对应加速度，处理器22求得器具6 的每日有效运行时间，以便随后将其与直至超过触发值或暴露限值时的每曰 工作时间相比较，该每日工作时间与前面一样按照关系式(1)或(2)根据 在输入部分42上输入到剂量计2中的器具特有振动值和规定的触发值或暴露 限值计算出来。
当用另一器具工作时，将剂量计2从蓄电池锤钻上取下并固定在该另一 器具上。然后输入该另一器具的器具特有振动值并通过参考测量测定其在空 转中和工作状态中的加速度水平并存储在存储器20中，紧接着分析计算电子 装置18确定该另一器具的有效运行时间并加到前面确定的蓄电池式锤钻6的 有效运行时间上。如前面描述，可设置一个用于向PC机传输数据的接口44。
附图8和附图9中所示的装入手表50中的剂量计2以与前面描述的可固 定在器具4， 6上的剂量计2相应的方式工作，除了在工作者手臂上而不是 直接在器具4， 6上测量由加速度传感器48测量的加速度，显示器26构造成 LCD显示器，计时器16由手表50的钟表机构构成。
权利要求
1. 一种用于测定人员的每日振动负荷的振动剂量计，所述人员在其工作位置上由于工作器具、尤其是手操纵的电动工具的运行而遭受机械振动，其特征在于，具有一个用于求得所述工作器具(4，6)的每日有效运行时间的测定装置(12，18)、一个用于根据工作器具特有振动值和振动负荷的规定触发值或暴露限值计算出直至达到该触发值或暴露限值时的每日工作时间的计算装置(22)以及一个用于将所求得的工作器具每日有效运行时间与计算得出的直至达到规定触发值或暴露限值时的每日工作时间相比较的比较装置(24)。
2. 根据权利要求1的振动剂量计，其特征在于，具有一个显示装置(26)， 当所求得的所述工作器具(4， 6)在工作状态的每日有效运行时间超过计算 得出的直至达到规定触发值或暴露限值时的每日工作时间时，该显示装置显 示超过规定的振动负荷触发值或暴露限值。
3. 根据权利要求2的振动剂量计，其特征在于，该显示装置(26)包括 至少两个不同颜色的发光二极管(28， 30， 32)。
4. 根据上述权利要求之一的振动剂量计，其特征在于，具有一个用于在 规定的运行时间中断时间届满后使求得的工作器具(4， 6)每日有效运行时 间自动复位到零的装置(34)。
5. 根据上述权利要求之一的振动剂量计，其特征在于，它被集成在一个 用于将电动驱动的工作器具(4， 6)连接到供电网上插座(36)中。
6. 根据权利要求5的振动剂量计，其特征在于，所述测定装置(12， 18) 根据工作器具(4, 6)在工作状态中的电流消耗持续时间求得工作器具(4， 6)的每日有效运行时间。
7. 根据权利要求1至4之一的振动剂量计，其特征在于，该振动剂量计 装入或集成到工作器具(4, 6)中。
8. 根据权利要求1至4之一的振动剂量计，其特征在于，该振动剂量计 可固定在工作器具(4， 6)上。
9. 根据权利要求1至4之一的振动剂量计，其特征在于，该振动剂量计 集成在一手表(50)中。
10. 根据权利要求8或9的振动剂量计，其特征在于，该振动剂量计包 括一个加速度传感器(48)，所述测定装置(12， 18)求得工作器具(4， 6) 在工作状态下的每日有效运行时间，其方式是，所述测定装置将由加速度传 感器(48)测量的加速度与事先为工作器具(4， 6)测定的工作状态下参考 加速度相比较。
11. 根据上述权利要求之一的振动剂量计，其特征在于，具有一个用于 将工作器具特有振动值输入到剂量计(2)中的输入装置(42)。
12. —种用于测定人员的每日振动负荷的方法，所述人员在其工作位置 上由于工作器具的运行而遭受机械振动，其特征在于，测定该工作器具或每 个工作器具在工作状态下的每日有效运行时间，将所测定的该工作器具或每 个工作器具(4， 6)的每日有效运行时间与直至达到振动负荷的规定触发值 或暴露限值时的工作时间相比较，其中，直至达到规定的触发值或暴露限值 时的工作时间根据对应的工作器具(4， 6)的工作器具特有振动值和规定的 触发值或暴露限值计算得出。
全文摘要
本发明涉及用于测定人员的每日振动负荷的振动剂量计(2)以及方法，所述人员在其工作位置上由于工作器具、尤其是手操纵的电动工具的运行而遭受机械振动。规定，该振动剂量计(2)具有一个用于求得所述工作器具(4，6)的每日有效运行时间的测定装置(12，18)、一个用于根据工作器具特有振动值和振动负荷的规定触发值或暴露限值计算出直至达到该触发值或暴露限值时的每日工作时间的计算装置(22)以及一个用于将所求得的工作器具每日有效运行时间与计算得出的直至达到规定触发值或暴露限值时的每日工作时间相比较的比较装置(24)。
文档编号G01H3/00GK101395455SQ200780007625
公开日2009年3月25日 申请日期2007年1月15日 优先权日2006年3月2日
发明者A·施特拉塞尔, M·罗特 申请人:罗伯特·博世有限公司