SE527616C2 - Dosimeter för kroppsvibrationer - Google Patents

Description

25 30 527 615 2 den dagliga verksamheten avstannar under mättillfället.

En nackdel med existerande teknik är att den inte möjliggör för en enskild individ att anpassa det sätt man utför ett arbete på baserat på mätningar från individens, såsom en förares, typiska arbetssituation.

Ett exempel på dosimeter som tillämpas i samband med ovanstående metod finns beskriven i US 6,490,929. Ett medel finns som identifierar vilken anläggning eller utrustning som vibrationerna kommer från. Dosimetern avgör om en vibration uppstår och hur länge vibrationen uppträder. Dosimetern mäter inte och lagrar inte storleken på de faktiska vibrationerna. Den förväntade nivån av vibrationer är känd för en given typ av utrustning som avses användas av föraren. Detta beroende på att dessa förväntade vibrationsnivåer är uppmätta pà förhand vid design av systemet och lagras i en övervakande enhet.

JP 3,185,3l7 beskriver ett system för att hantera stora mängder data från vibrationsmätning. Varje operatör inblandad i en operation med vibration på en anläggning bär en personlig vibrationsmätare under operationen, och en vibrations detektering signal från en vibrations detektor sensor är vid denna tid skriven som data om hur stor mängd vibrationer en sensor har upptäckt. ÄNDAMÅL OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa en dosimeter för vibrationsmätning avsedd att bäras av en förare av ett fordon eller en maskin, vilken mäter vibrationer på förarens kropp med hög tillförlitlighet. 10 15 20 25 30 527 615 3 Ändamålet uppnås av ovan nämnda dosimeter vilken kännetecknas av att dosimetern huvudsakligen är platt, att dosimetern innefattar element för att ligga an mot en ytlig skelettdel av kroppen pà en förare av ett fordon eller en maskin, att dosimetern innefattar minnesmedel för att i digitalform lagra en mängd vibrationsdata från ett antal mättillfällen och att dosimetern innefattar ett presentationsmedel där resultat fràn vibrationsmätningen presenteras. Ytterliggare kännetecken framgår av patentkraven.

En fördel med föreliggande uppfinning är att den dagliga verksamhet där vibrationsmätningar avses genomföras inte behöver avstanna. Detta jämfört med traditionella mätanordningar och mätmetoder där en referensmätning vid en stol eller sits utförs baserat pá konstruerade arbetsförhållanden.

En fördel med uppfinningen är att den ger ett förbättrat underlag till avgörande om ett gränsvärde är överskridet då den medger mätningar även dà föraren inte sitter ned under hela arbetet, som.exempelvis vid framförande av en båt, skoter eller vid operation av ett borraggregat.

Ytterliggare en fördel är att uppfinningen medger att ett avgörande om ett gränsvärde är överskridet är baserat på mätningar av storleken pá kroppsvibrationer, såsom helkroppsvibrationer, och faktisk exponeringstid vid utfört arbete samt vid persontransporter. Detta till skillnad mot existerande mätmetoder och mätanordningar där detta avgörande ofta baseras på driftstiden av fordonet eller maskinen, samt en nominell vibrationsnivå uppmätt vid ett konstruerat arbetsförhållande. 10 15 20 25 30 527 616 Ännu en fördel är att föraren i direkt anslutning till framförande av fordonet eller operation av maskinen kan avläsa resultat från vibrationsmätningen, vilket medger att föraren själv kan relatera kroppsvibrationer till utförda arbetsmoment som exempelvis lastningsmetod, vägval eller hastighet på fordonet alternativt maskinen.

Föraren kan med hjälp av uppfinningen ta beslut som minskar de kroppsvibrationer han/hon utsätts för vid dessa arbetsmoment.

En arbetsgivare som utrustar sina förare med dosimetern kan utföra vibrationsmätningar dagligen utan att behöva anlita en extern konsult för att genomföra eller tolka vibrationsmätningarna. En dosimeter enligt uppfinningen kan också nyttjas för att utföra vibrationsmätningar enligt sedvanliga metoder, t.ex. genom att mäta vibrationer på ett förarsäte.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen förklaras närmare under hänvisning till bifogade figurer, där Figur la visar ett exempel på en dosimeter enligt uppfinningen.

Figur lb visar en schematisk sprängskiss pà en dosimeter, Figur 2a visar en översikt av en dosimeter som ligger an mot en ytlig skelettdel, såsom ryggraden, på en förare, med hjälp av en sele eller rem. 10 15 20 25 30 527 615 5 Figur 2b visar en översikt av en dosimeter som ligger an mot en höftkammen pà en förare.

Figur 2c visar en översikt av en dosimeter som ligger an mot skallbenet pà en förare.

Figur 3 visar en lämplig mätpunkt vid ryggraden på en förare för en dosimeter enligt uppfinningen.

Figur 4 visar en mätpunkt för vibrationsmätning enligt tidigare kända mätanordningar och metoder, vilket är pà vid eller under stolsitsen. Dosimetern enligt uppfinningen kan nyttjas också för sedvanliga mätningar.

Figur 5 visar en mätning för vibrationsmätning av överföra vibrationer via ett golv.

Figur 6 visar en utföringsform av en dosimeter som innefattar ett tillval i form av en mätplatta. Mätplattan är avsedd att användas vid vibrationsmätning i byggnader.

Figur 7 visar ett exempel på ett fordon där en förare typiskt inte sitter under hela arbetspasset. Fordonet är i exemplet en snöskoter.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Figur la visar ett exempel på en dosimeter 1 enligt uppfinningen. Dosimetern 1 är huvudsakligen platt och har typiskt en tjocklek av endast 6 - 12 mm. En typisk längsta längd på dosimeterns bredd/längd eller diagonal är 30 - 50 mm. Dosimetern 1 innefattar tryckelement 3a- 3b, såsom tryckknappar, för påslag och avslag av dosimetern l. Vidare innefattar dosimetern 1 ett medel 10 15 20 25 30 527 615 6 för att lagra energi, exempelvis ett batteri 15 vilket med fördel är uppladdningsbart. Dosimetern 1 kan mycket väl innefatta fler än ett batteri. Ett alternativ till ett batteri 15 är en superkondensator. Dosimetern 1 innefattar också ett presentationsmedel 2, som exempelvis en display eller liten bildskärm, vilket också framgår av figur la. De tryckelement 3a-3b som dosimetern 1 innefattar är med fördel utformade så att ett tryckelement 3a motsvarar funktionerna påslag av dosimetern l och aktivering av vibrationsmätning med en r.m.s. (root mean square) metod. Exempel på ytterliggare mätmetoder som med fördel aktiveras via ett tryckelement är VDV (vibration dose value), MTVV (max transient vibration value) och peak. I en utföringsform togglar det tidigare nämnda tryckelementet 3a mellan r.m.s., VDV, MTVV och Peak vid nedtryckning. I denna utföringsform visas den aktuella mätmetoden i textform på presentationselementet 2.

Figur lb visar en schematisk sprängskiss pà en dosimeter 1. Figuren indikerar några av de komponenter som ingår i en dosimeter 1. Komponenterna kan vara integrerade i en eller flera kretsar. Det är också möjligt att komponenterna är ingjuta i en polymer eller överdragna med lack.

En dosimeter 1 enligt uppfinningen innefattar ett beräkningsmedel 7 för att beräkna ett r.m.s. värde för varje mättillfälle. Indata till beräkningsmedlet 7 är baserat på mätningar från vibrationsgivarelementet 16, varigenom r.m.s värdet utgör nämnda vibrationsdata relaterat till vart och ett mättillfällena. Uppfinningen gör det möjligt att övervaka ett eventuellt överskridande 10 15 20 25 30 527 616 7 av ett gränsvärde baserat pà verkliga kroppsvibrationer.

Detta jämfört med känd teknik som exempelvis baseras på en referensvibrationsmätning på en sits vid en konstruerad arbetssituation och arbetstiden. Eller annan känd teknik exempelvis som baseras på att individen bär med sig en mätanordning som detekterar hurvida vibrationer förekommer utan att några vibrationsdata lagras. Beräkningsmedlet 7 i dosimetern kan exempelvis vara en microprocessor eller en signalprocessor. Det är en fördel om dosimetern 1 också beräknar enligt MTVV- och VDV-metoden. Dosimetern 1 innefattar minnesmedel 8 för att lagra mätdata. Minnesmedlet 8 kan vara inbyggt eller integrerat med beräkningsmedlet 7. Det är också en fördel om minnesmedlet 8 i dosimetern 1 lagrar ett peak värde.

I en utföringsform innefattar dosimetern enligt uppfinningen medel för att beräkna r.m.s. definierat enligt ekvation (l) nedan: 1 T å aw :kf [nämt] (mä) (1) 0 där T är mättiden och av är den frekvensvägda accelerationen.

Det är en fördel om dosimetern 1 innefattar medel för att beräkna MTVV definierat enligt ekvation (2) nedan: MTVV, ekvation (2), är högsta nivån av aw(t0) (index w står för vägda data): MTVV = max [away] (mä) (2) där aw(t°) definieras enligt ekvation (3): an* å 'ïwøfdf E 10 15 20 25 30 527 616 (mf) (ß) to är momentan tid, aw(to) är momentana frekvens vägda accelerationen beräknad med hjälp av ”running r.m.s” utvärderingsmetod, integrations tiden (1) sätts med fördel till 1 sekund.

I en utföringsform innefattar dosimetern 1 medel för att beräkna VDV definierat enligt ekvation (4) nedan. VDV, ekvation (4), är baserad på fjärde exponenten av accelerationer: l T X 1ß VDV= fla,,(z)]“ d: (m- ) (4) o där T är mättiden och aw är den frekvensvägda accelerationen.

Vibrationer frekvensvägs av dosimetern. Lämpliga vägningsfilter är “Wd' som används för vibrationer i x- axel och y-axel. *Wfl uppmätta på ett sätes yta. *Wc' och “Wd' används med fördel för vibrationer i x-axel och y-axel uppmätta på sätets ryggstöd eller på förarens rygg. Vägningsfilter “We' tillämpas på rotationsdata i förar/sätes regionen.

Standarden ISO 2631-1 beskriver lämpliga utföringsformer av dessa vägningsfilter.

Vibrationsgivarelementet är en 3-axlig accelerometer. Den 3-axliga accelerometern kan vara av analog typ. I det fallet innefattar dosimetern minst en A/D-omvandlare.

A/D-omvandlaren kan vara integrerad in en krets med ett flertal andra komponenter eller monterad som en enskild används för z-axel vibrationer t.ex. 10 15 20 25 30 .527 615 9 komponent pà ett kretskort. Den 3-axliga accelerometern avger typiskt mätstorheter som m/sekzeller m/sek. Dessa mätstorheter omvandlas i dosimetern, exempelvis med hjälp av beräkningsmedlet 7, till enheter som relaterar till frekvenser. Det är en fördel att välja en 3-axlig accelerometer som har ett mätomràde med hög kvalitet i frekvensområdet 0.5 - 80 Hz. De r.m.s. värden som beräknas av beräkningsmedlet 7 innefattar frekvenser huvudsakligen i området 0.5 - 80 Hz.

Det är en fördel om en avstängningsfunktion av dosimetern 1 aktiveras via ett tryckelement 3b, som en tryckknapp, skiljt från tryckelementet 3a som motsvarar funktionen påslag. Avstängningsfunktionen kan vara utformad så att det krävs att tryckelementet 3b hålls nedtryckt under ett antal sekunder för att dosimetern l ska stängas av.

Nollställning av dosimetern 1 kan exempelvis aktiveras genom samtidig nedtryckning av de nämnda tryckelementen 3a-3b.

Uppfinnaren har efter upprepade beräkningar och försök kommit fram till att det är en särskild fördel att placera dosimetern mot en kroppsdel med en ytligt liggande skelettdel. Dosimetern l innefattar kontaktskapande element 4. I figur la är ett antal av dessa kontaktskapande element 4 utformade som fästen 4 för en sele eller bälte 6. De kontaktskapande elementen 4 avser att få dosimetern 1 att ligga an mot en ytlig skelettdel av kroppen på föraren 5. Ett bälte eller rem 6 som löper i ett fäste 4 kan i sin tur vara fästad vid ett annat bälte som exempelvis ett njurbälte. I en utföringsform är ett av de kontaktskapande elementen 4 10 15 20 25 30 527 615 10 dosimeterns hölje vars undersida är delvis skalad för att ligga an mot ryggen eller höftbenet.

Figur 2a visar ett exempel på en förare 5 med ett bälte 6. I detta fall innefattar dosimetern 1 två fästen 4 för bältet. Figur 2a indikerar att dosimetern 1 ligger an mot förarens 5 ryggrad. I en annan utföringsform innefattar dosimetern l ytterliggare minst ett fäste 4 för en selkonstruktion som avses ligga över förarens axlar för förbättrad kroppskontakt med dosimetern l. Dosimetern l kan också ligga an mot föraren 5 med hjälp av en selkonstruktion som avses löpa runt bröstkorgen pà föraren 5, och då med fördel i kombination med selkonstruktionen som avses ligga över förarens axlar.

Figur 2b visar en översikt av en dosimeter 1 som ligger an mot höftkammen på en förare 5.

Typiskt så avses mätningar utföras under en hel arbetsdag, exempelvis under 8 timmar. Data från vibrationsmätningar lagras i detta minnesmedel 8 för att kunna analyseras vid behov. Beräknade r.m.s. värden samt VDV värden sparas exempelvis i en vecka. I en utföringsform beräknar dosimetern ett r.m.s. värde för en arbetsvecka.

I en utföringsform innefattar dosimetern 1 en temperaturgivare 17. Syftet med en sådan temperaturgivare 17 är att indikera kroppsvärme eller avsaknaden av kroppsvärme och därmed möjliggöra att avgöra om dosimetern är placerad tillräckligt nära förarens 5 kropp. Om temperaturen från temperaturgivaren 17 t.ex. underskrider ett förbestämt värde, 30 grader 10 15 20 25 30 527 616 ll Celsius, så innebär det typiskt att dosimetern inte är applicerad på föraren 5. Om temperaturen från temperaturgivaren 17 underskrider det förbestämda värdet så kan det alternativt innebära att dosimetern inte är applicerad på föraren 5 på ett korrekt sätt. En sådan anledning kan vara att föraren 5 slagit på dosimetern l utan att ha satt den på sig, alternativt tagit av sig den och glömt bort att slå av dosimetern. I alla dessa fall indikerar dosimetern 1 felaktigt mätvärde eller utesluter mätningar som härrör till de tillfällen då temperaturen underskrider det förutbestämda värdet. I utföringsformen med temperaturgivaren 17 är vibrationsdata som lagras i minnesmedlet 8 associerat med temperaturmätningar vilka indikerar att dosimetern var anordnad mot förarens kropp vid det aktuella mättillfället.

I en utföringsform innefattar dosimetern medel för att trådlöst kommunicera nämnda vibrationsdata. Medlet är i en utföringsform anpassat att kommunicera vibrationsdatat till en läsare via RFID teknik. I den utföringsformen innefattar dosimetern en antenn i form av en spole med en avstämningsfrekvens som överensstämmer med läsarens. En fördel med RFID är att varje dosimeter har en unik identitet till vilket vibrationsdata från ett stort antal arbetspass kan hänföras. I den utföringsformen påverkar dosimetern den ett av läsaren pålagt magnetfält för att överföra vibrationsdatat.

I en annan utföringsform är sagda medel för att trådlöst kommunicera vibrationsdata anpassat att kommunicera via ett kommunikationsprotokoll som nyttjas i allmänt spridda mobiltelefonenheter för kommunikation över 10 15 20 25 30 527 615 12 mobiltelefonnät. Exempel pà sàdana kommunikationsprotokoll är GPRS och 3-G protokoll.

Det finns ett antal olika typer av fordon eller maskiner som hanteras av föraren 5 som är avbildad i figur 2a, figur 2b, figur 2c och figur 3. Exempel på ett fordon är en traktor, en lastbil, en frontlastare eller en skoter.

Exempel på maskiner är en båt, ett borraggregat, en markberedningsmaskin, en skogsavverkningsmaskin, en maskin för markpålning, en asfaltmaskin och en asfaltsvält.

Som tidigare nämnts så är vibrationsmätningar med en dosimeter enligt uppfinningen inte beroende av att föraren 5 sitter ned. Ett sådant exempel är vid framförande av snöskoter då föraren 5 ofta omväxlande sitter, står på båda benen samt står med ett ben och vilar med ett knä på sitsen.

Figur 3 visar en sittande förare 5 där mätpunkten 10 vid ryggraden indikeras. Detta ska jämföras med figur 4 där en mätpunkt lla enligt tidigare känd teknik visas.

Figur 4 visar en mätpunkt lla för vibrationsmätning enligt tidigare kända mätanordningar och metoder, vilket är på, vid eller under stolsitsen llb av fordonet. Som nämnts under avsnittet om tidigare känd teknik så baseras kända metoder pà vibrationsmätning under konstruerade arbetsförhållanden. Och som figur 4 visar så genomförs vibrationsmätning ofta enligt kända metoder på eller under stolsitsen llb, inte på föraren 5. Dosimetern l enligt uppfinningen kan dock nyttjas också för denna typ av sedvanliga mätningar. I en utföringsform är dosimetern 10 15 20 25 30 527 616 13 1 monterad i en för ändamålet avsedd mätplatta 12. En sådan mätplatta 12 innefattar ett huvudsakligen delvis mjukt konstruktionselement för att efterlikna mjukdelar och dämpning av förarens 5 kropp. Ett sådant konstruktionselement har sådana egenskaper att mätplattan 12 delvis är böjbar.

Figur 5 visar en mätning för vibrationsmätning av överförda vibrationer till en individ 14 via ett golv.

Figur 5 indikerar att individen 14 med fördel står på mätplattan 13 under den tid som mätningen pågår. Golvet är exempelvis ett golv i en byggnad med besvärande vibrationer som en processindustri. Ett annat exempel är golv i ett fartyg. Ytterliggare andra exempel på byggnader med besvärande vibrationer är ett stälverk, ett sågverk eller byggnader intill en järnväg eller tunnelbana. Riktlinjer för hur vibrationer i byggnader kan mätas finns exempelvis i den internationella standarden ISO 2631-2. Ett annat exempel på riktlinjer för hur vibrationer i byggnader kan mätas finns beskrivet i den svenska standarden SS-ISO 8041/Amd.1.

Figur 6 visar en alternativ utföringsform av en dosimeter 1 enligt uppfinningen. I denna utföringsform innefattar dosimetern ett tillval i form av en mätplatta 13. Syftet med att montera den centrala enheten av dosimetern 1 i mätplattan 13 är att möjliggöra mätningar av vibrationer i byggnader, utan att individen 14 står på dosimetern.

Mätplattan är i det fallet ett tillbehör till dosimetern.

Mätplatta 13 har en väsentlig egen tyngd. Exempelvis 2.5 kg, vilket gör att dosimetern 1 i denna utföringsform kan utföra mätningar som beskrivs i en svensk standard SS 4604861. En dosimeter med den centrala enheten 1 monterad 10 527 616 14 i mätplattan följer golvets rörelser utan att ytterliggare tyngd eller kraft påverkar mätplattan 13.

Figur 7 visar ett exempel på ett fordon 20 där en förare 5 typiskt inte sitter under hela arbetspasset. Fordonet är i exemplet en snöskoter 20. En alternativ kroppsdel som är lämplig att placera dosimetern 1 pá i fallet fordonet är en snöskoter är på ett av förarens 5 knän.

Uppfinningen kan utformas på mångahanda sätt. De utföringsformer som nämns ovan begränsar inte användningen av uppfinningen utan den kan varieras pà màngahanda sätt inom ramen för nedanstående patentkrav.

Claims (2)

10 15 20 25 30 527 616 15 PATENTKRAV

1. En dgsimerer (1) för vibrationsmatning inneratfiànae ett vibrationsgivarelement, dosimetern (1) är huvudsakligen-platt, dosimetern innefattar kontaktskapande element, dosimetern (1) innefattar m1pnesmeae1 m' før att i aiginalfom lagraå enïšlnënqd vibrationsdata från ett antal mättillfällefi; dosimetern (1) innefattar ett presentationsèleàänt (2) där resultat från vibrationsmätningen presenteras, kännetecknad av att ett av de kontaktskapande elementen är dosimeterns (1) hölje vars undersida är delvis skalad för att ligga an mot ryggraden (1O)¿pà1§n förare (5) av ett fordon, att de kontaktskapande elementen innefattar fäšten för ett bälte (6) som avses löpa kring föràrenä (5) överkropp, att vibrationsgivarelementet är en 3~axliq accelerometer (16), att dosimetern (1) innefattar ett beräkninqsmeflel (7) för att beräkna ett r.m.s. värde för verje mättillfälle av helkroppsvibrationer där indata till beräkningsmedlet (7) är baserat pâ=mätninåar från den 3-axliga accelerometern (16), varigenom r.m.s. värdet utgör nämnda víbratiønsdata relaterat till vart och ett av mättillfällena, att beräkníngsmedlet (7) beräknar r.m.s. värdet för ett frekvensomràde för varje mättillfälle åär frekvensområdet innefattar frekvenser huvudsakligen 1 eradec 0.5 + eo Hz. 10 15 20 25 30

2. 527 615 16 En dosimeter (1) enligt patentkrav 1 §§ggg§gg§§g§¿gg att dosimetern (1) innefattar en tèmperatufigiváre (17) avsedd att dàtektera kroppsvärme frånëföråreá (5), varigenom vibrationsdatà som avses laárâåfii minnesmedlet (8) är associerade med temperaturmätningar vilka indikerar attfldoáimefiern (1) var anørdnad mot förarens (5) kropp vid va§tVGCh ett av mättillfällena för vibrationsdatat. En dnsímeter (1) enligt paténtkrav 2 känneteèkñàd»av att dnsimetern (1) vidare innefattar'nsde1šfönäatt trådlöst komunícera nämnda vibrationsdata; En dosimeter (1) enligt patentkfav.3 kånnetec ”ad av att medlèt för att komunicera nämnda vibrationsdata, är ett medel som kommuniceñar víbrationsdata till en läsare med RFID teknik; _En dopimeter (1) enligt patentkrav 4>kännàfieckñ&dwa# ätt mëdlet för att kommunicera nämnda vibrationsdata, är ett medel sam kommunicerar fiia ett kbmmunikationsprotokoll, såsom GPRS, Bdm dfittåäs i*allhänt spridda mobiltelefonenhetet för komuhikation över mobiltelefonnât. -En doßimeter (1) enligt något av föreqàendé patentkrav kametecknaa av att aøsimecem u) iår anordhad 1 centrum av en mätpíatta (12), vilkëfi är ett tullval :in aosimetem (1), och' macplactaig- :(2211 innefàttar ett konstruktionselepent~vilket?qöt matplptcan (12) delvis böjbar. 10 15 20 25 30 70 527 616 17 En dosimeter (1) enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att dosimetern šlâflår anordnad en_mätplatta (13), vilken är ett tilfltal till dosimetern (1), och mätplattan (13) har än egen tyngd av minst 2 kg varigenom mätplattan (13)Éí tillräcklig utsträckning följer ett golvs rörelser på vilken den avses placeras, varigenom doaimetern (1) i tillägg till att mäta kroppsvibrationer]§à föraren (5) avser mäta vibrationer 1 en byggnad som överförs till en individ (14). En_dosimeter (1) enligt patentkrav 1, 4 ellerfiä kannetecknad av att dosimetern (1) innefatrarfier: vridbart medel, avsedd att möjliggöra för ïöraren (5) att vrida aosimetern'(1> och därmed axiarna pe den Beaxliga-accelerometern där minst en akelflär parallell med en platt yta på dosimetern (ll fibh minst en axel är vinkelrät mot den platta ytanfpà dosimetern (1), varigenom dosimetern (1) ät vfiidbar då den är anordad selen eller bältet (6) beh axlarna på den 3-axliga accelerometern avses anordnas så de överensstämmer med riktningen IB) på överkroppen av föraren (5). En dosimeter (1) enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att dosimetern (1) innefattar medel för att beräkna r.m.s. definierat enligt ekvation 0,, =[¿{_:ja,2,(f)df}5 där T är mättiden och a, är den frekvensvägda (mf) accelerationen.