KÄSIIN KOHDISTUVAN TÄRINÄN VAIKUTUSTEN VÄHENTÄMINEN VALIMOTYÖSSÄ

Teknillinen korkeakoulu, koneenrakennustekniikan laitos Helsinki University of Technology, Department of Engineering Design and Production Espoo 2008 TKK-K-1/2008 KÄSIIN KOHDISTUVAN TÄRINÄN VAIKUTUSTEN VÄHENTÄMINEN VALIMOTYÖSSÄ OSA II, TÄRINÄALTISTUKSEN VÄHENTÄMINEN Tomi Peräsaari Juhani Orkas

Teknillinen korkeakoulu, koneenrakennustekniikan laitos Helsinki University of Technology, Department of Engineering Design and Production Espoo 2008 TKK-K-1/2008 KÄSIIN KOHDISTUVAN TÄRINÄN VAIKUTUSTEN VÄHENTÄMINEN VALIMOTYÖSSÄ OSA II, TÄRINÄALTISTUKSEN VÄHENTÄMINEN Tomi Peräsaari Juhani Orkas Teknillinen korkeakoulu Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta Koneenrakennustekniikan laitos Helsinki University of Technology Faculty of Engineering and Architecture Department of Engineering Design and Production

Distribution: Helsinki University of Technology Department of Engineering Design and Production Foundry Engineering P.O.Box 40 FIN-02015 TKK Tel. +358 9 4513515 E-mail: juhani.orkas@tkk.fi 2008 TKK, koneenrakennustekniikan laitos ISBN 978-951-22-9408-4 ISSN 1797-0172 Picaset Oy Helsinki 2008 Cover photo: Juha Peräsaari

TEKNILLINEN KORKEAKOULU TIIVISTELMÄ PL 00, 02015 TKK http://www.tkk.fi/ 25.3.2008 Tiedekunta Laitos Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta Koneenrakennustekniikan laitos Tekijä(t) Tomi Peräsaari, Juhani Orkas Julkaisun nimi Käsiin kohdistuvan tärinän vaikutusten vähentäminen valimotyössä Tiivistelmä Tässä hankkeessa on selvitetty valimoiden tilannetta käsitärinän osalta, sekä mahdollisuuksia ja tarvetta tärinäaltistuksen vähentämiseen. Käsitärinän vähentämiseen on tutkittu muutamia vaihtoehtoisia keinoja. Tutkituissa valimoissa keskimääräiset tärinäpäästöarvot SFS-EN ISO 5349 standardin mukaisesti olivat kulmahiomakoneille 5,9, suorahiomakoneille 6,7, penkkihiomakoneille 6,0, karahiomakoneille 12,2, kuona- ja neulahakuille 18,6 ja talttavasaroille 18,9m/s^2. Valimoissa käytettävien kulmahiomakoneiden, suorahiomakoneiden ja penkkihiomakoneiden osalta tärinäpäästöarvot ovat sellaisella tasolla, että altistuksen raja-arvon ylittymisestä ei ole kovin suurta vaaraa. Karahiomakoneiden, hakkujen ja talttavasaroiden osalta tärinätaso on kuitenkin niin korkea, että pidemmillä käyttöjaksoilla tärinäaltistuksen raja-arvo voi ylittyä. Kaikkiin käsityökaluryhmiin on kuitenkin saatavilla laitteita, joiden tärinätaso on erittäin alhainen. Siten monessa tapauksessa riittää, että työkaluhankinnoissa suositaan alhaisen tärinätason laitteita. Tärinätasojen vertailua vaikeuttaa se, että joidenkin laitteiden tärinäpäästöarvoja on erikseen pyydettävä. Joiltain osin tärinävaimennettujen laitteiden markkinointi on jopa harhaanjohtavaa. Varsinkin paineilmatalttauksen osalta tehokasta tärinäntorjuntaa voi olla myös se, että suunnitellaan tuotantoa siten, että puhdistamossa talttaustarve vähenee. Työssä on pohdittu syitä hiekan kiinnipureutumiselle ja metallin tunkeutumiselle muottihiekkaan. Tärinää vaimentavien käsineiden arvioitiin toimivan kohtalaisen hyvin kaikkien muiden testattujen työkalutyyppien kanssa paitsi talttavasaroiden. Talttavasaroiden osalta vaimennustehokkuudeksi arvioitiin noin % ja pyörivien laitteiden osalta vähintään 30%. Hankkeen aikana selvisi, että standardisointi tulee muuttumaan ainakin tärinää vaimentavien käsineiden osalta vuoden sisällä, sekä valmistajien työkaluilleen tekemien tärinäpäästömittauksien osalta vuoteen 20 mennessä. Näiltä osin on epävarmaa mikä niiden vaikutus tulee käytännössä olemaan. Avainsanat - asiasanat (ja luokat) Tärinä, valimo, altistuminen, torjunta, käsityökalu Julkaisupaikka Vuosi Espoo 2008 ISBN (painettu) ISBN (elektroninen) 978-951-22-9408-4 Sarjan nimi Teknillinen korkeakoulu, koneenrakennustekniikan laitos Painetun julkaisun jakelu TKK, koneenrakennustekniikan laitos, valutuotetekniikan tutkimusyksikkö Julkaisun www-osoite Julkaisun kieli suomi ISSN (painettu) 1797-0172 Osan numero tai raporttikoodi TKK-K-1/2008 Sivumäärä 58+31 ISSN (elektroninen)

Esipuhe Valimot ovat toimineet erittäin aktiivisesti pyrkiessään selvittämään ja toimeenpanemaan vuonna 2005 voimaantulleen uuden tärinäasetuksen vaatimia toimenpiteitä. Valimoiden tukemana aiheesta on tehty jo diplomityö, ja tämän hankkeen alkuvaiheessa, valimoiden toivomuksesta, sen pohjalta laadittiin valimoiden käyttöön tärinäopas 1. Tämä hanke on toteutettu Työsuojelurahaston tuella yhteistyössä viiden valimon ja Kuopion työterveyslaitoksen kanssa joka vastasi tärinämittauksista. Työ aiheen parissa jatkuu Työsuojelurahaston tukemalla hankkeella, jossa laaditaan valimoiden käyttöön soveltuvat formaatit tärinäaltistusarvioinnille ja tärinäntorjuntaohjelmalle. Hankkeeseen osallistuneet valimot: Componenta Oy, Pietarsaari Leinovalu Oy Metso Foundries Jyväskylä Oy Metso Lokomo Steels Oy Sulzer Pumps Finland Oy, Karhulan valimo Hankkeen johtoryhmän puheenjohtajana toimi Pasi Mäkinen, Metso Foundries Jyväskylä Oy. Teknillisen korkeakoulun Valutuotetekniikan tutkimusyksikön puolesta kiitokset kaikille hankkeeseen osallistuneille. Espoossa 25.3.2008 Tomi Peräsaari

Sisällysluettelo 1. Johdanto... 6 1.1. Tärinäaltistuksen arviointi... 6 1.2. Tärinädirektiivi muissa maissa... 8 1.3. Kehotärinä... 9 1.4. Tärinäpäästöarvot... 1.4.1. Tärinäarvojen hajonta... 1.4.2. Ilmoitetut tärinäpäästöarvot... 1.5. Yleisimmät tärinälähteet valimoissa... 13 2. Tärinän vaimentaminen... 14 2.1. Iskevät laitteet... 14 2.2. Hiomakoneet... 17 2.3. Penkkihionta... 19 3. Apukeinoja tärinäaltistuksen vähentämiseen... 21 3.1. Talttaustarpeen vähentäminen... 21 3.1.1. Jakopintapurse... 21 3.1.2. Kiinnipureutunut hiekka ja tunkeuma... 22 3.1.3. Kiinni pureutunut hiekka... 22 3.1.4. Metallin tunkeutuminen muottihiekkaan... 24 3.2. Vaihtoehto hiekalle... 25 3.3. Vesisuihkusovellukset valujen puhdistuksessa... 27 3.3.1. Vesisuihkuleikkaus... 27 3.3.2. Vesisuihkupuhdistus... 30 3.4. Tärinää vaimentavat käsineet... 31 3.5. Tärinädosimetri... 35 3.6. Automaatio... 36 3.7. Suolakylpy puhdistus... 37 3.8. Keventimet... 38 3.9. Shokkiaaltopuhdistus... 39 4. GIFA-messujen satoa... 40 5. Mittaustulosten tarkastelu... 45 5.1. Työkalujen tärinätasojen vertailu... 45 5.2. Mittaustulosten analysointi... 48 5.2.1. Tärinän taajuus ja vaimentavat käsineet... 52 6. Yhteenveto... 55 7. Lähdeluettelo... 57 Liite1. Osa I. Altistuminen. Mittausraportti.........59 5

1. Johdanto Valimotyössä, kuten useilla muillakin teollisuuden aloilla, on monia työvaiheita, joissa työntekijät altistuvat tärinälle. Tärinä aiheuttaa tai on merkittävänä osatekijänä monien työperäisten sairauksien ja terveyshaittojen synnyssä. Tärinä voi aiheuttaa esimerkiksi valkosormisuutta, nivelvaivoja ja erilaisia käsien hermovaurioita. Tällaiset terveysongelmat aiheuttavat kustannuksia työnantajalle ja yhteiskunnalle lisääntyneiden sairauspoissaolojen ja sairauseläkkeiden kautta. Euroopan unioni onkin siksi panostanut voimakkaasti erilaisten työturvallisuus lainsäädäntöjen uudistamiseen ja yhtenäistämiseen jäsenvaltioissa. Osana tätä uudistamista on annettu tärinädirektiivi (2002/44/EY 2 ), joka asettaa rajat työssä esiintyvälle tärinäaltistukselle. Tärinädirektiivin tultua valtioneuvoston asetuksena voimaan vuonna 2005 työnantajat on velvoitettu arvioimaan kuinka suurelle tärinäannokselle työntekijät työssään altistuvat. Tavoite on käytännössä se, että aina pyritään mahdollisimman pieneen tärinäaltistukseen ja lisäksi altistukselle on asetettu raja-arvo, jota ei saa ylittää. Tämän hankkeen tavoitteena on ollut selvittää millä tasolla tärinäaltistus valimoissa on tällä hetkellä, sekä selvittää keinoja, joilla tärinäaltistuksen tasoa voidaan laskea. 1.1. Tärinäaltistuksen arviointi Tärinäaltistuksen arviointi tapahtuu Suomessa valtioneuvoston asetuksen 48/2005 3 mukaisesti, joka on tärinädirektiiviin pohjautuva kansallinen säädös. Asetus velvoittaa työnantajan arvioimaan työntekijöiden altistumisen tärinälle, sekä asettaa altistukselle rajan. Tärinäaltistusta arvioidaan kahdeksan tunnin vertailuaikaan suhteutettuna A(8) arvona. A(8) arvo lasketaan tärinäaltistusta aiheuttavien laitteiden tärinäpäästöarvoista a hv ja tärinäaltistusajasta T ja kahdeksan tunnin vertailuajasta T 0 kaavalla 1. T A( 8) = (1) a hv T 0 6

Jos tärinäaltistusta kertyy useammasta laitteesta, voidaan kaavan 1 mukaisia osittaisaltistuksia summata kaavalla 2. A ( 8) = 2 2 (8) (8) (8 ) 2 A + + A +... 1 A (2) 2 3 A(8) altistukselle on määritetty erikseen käsitärinälle ja kehotärinälle raja-arvo ja toiminta-arvo. Raja-arvo on käsitärinän osalta 5m/s 2 ja toiminta-arvo 2,5m/s 2. Raja-arvo ei saa ylittyä, sen sijaan toiminta-arvo saa ylittyä, mutta seurauksena on velvoite tärinäntorjuntaohjelman laatimiseen. Tärinäntorjuntaohjelman tavoitteena on alentaa työntekijöiden tärinäaltistustaso mahdollisimman alhaiselle tasolle. Jos altistuminen ei yleensä ylitä toiminta-arvoa, valtioneuvoston asetuksen 48/2005 20. sallii hetkelliset raja-arvon ylitykset ilman seuraamuksia, mikäli 40 tunnin altistusjaksolla pysytään raja-arvon alapuolella. Lisäehtona on tällöin, että käsitärinän osalta altistutaan vain alle 35m/s 2 tärinälle, terveydentilaa seurataan tehostetusti ja työnantaja osoittaa että haitat ja vaarat ovat vähäisemmät kuin käytettäessä 8 tunnin vertailuaikaa. Käytännössä tätä ei pitävästi pysty mitenkään osoittamaan, joten pykälän käyttökelpoisuus on tulkinnanvarainen. Muutoin tämä pykälä on erittäin käyttökelpoinen silloin kun tärinäaltistus vaihtelee työn kierron takia, tai raja-arvo ylittyy satunnaisesti vaikka huoltotoimenpiteiden vuoksi. Valmistajat on velvoitettu ilmoittamaan laitteilleen tärinäpäästöarvot, joiden avulla laitteiden tärinäpäästöarvoja voidaan vertailla keskenään. Jotta testien toistettavuus olisi hyvä, on testistandardeihin laadittu keinotekoiset olosuhteet joilla yritetään kuvata työkalun käyttötilannetta. Kuitenkin useissa yhteyksissä on todettu, että standardin mukaisesti suoritettujen testien tulosten hajonta voi olla hyvinkin suuri. Näitä arvoja voidaan kuitenkin käyttää tärinäaltistusarvioinneissa. Jos käytössä on itse valmistettuja työkaluja, tai muita sellaisia laitteita joiden tärinäpäästöarvon tasoa ei pystytä arvioimaan, on se selvitettävä mittaamalla. 7

1.2. Tärinädirektiivi muissa maissa Suhtautuminen tärinädirektiiviin, ja sen pohjalta tehdyt kansalliset lainsäädännöt ja tulkinnat poikkeavat hieman eri maiden kesken. Tämä ei sinänsä ole yllättävää, sillä direktiivi on monilta osin varsin tulkinnanvarainen, ja Suomessakin valimoilta saatujen tietojen mukaan tärinäasetuksen tulkinnat ja käytännöt vaihtelevat eri työsuojelupiirien kesken. Valimoalan suurimmilla messuilla (GIFA 2007) käytiin keskusteluja useiden laite- ja hiomatarvike-edustajien kanssa. Näiden keskustelujen yhteenveto on lyhyesti se, että asiakkaat ovat osoittaneet kiinnostusta laitteiden ja tarvikkeiden tärinätasoihin lähinnä Iso-Britanniassa ja jonkin verran Ruotsissa. Myös Suomesta oli juuri kyseisten messujen aikana tullut joitakin tiedusteluja. Muutamissa tutkimuksissa, jotka on esitetty Italian Bolognassa pidetyssä yhdennessätoista kansainvälisessä käsitärinäkonferenssissa, on selvitetty ja vertailtu tärinädirektiivin toteutusta muutamissa Euroopan maissa. Lähteissä on katsaukset tärinädirektiivin soveltamisen tilanteesta Iso-Britanniassa 4, Italiassa 5, ja Ruotsissa 6. Lähteessä 7 puolestaan on vertailtu direktiivin soveltamista kuudessa Euroopan maassa, jotka ovat Belgia, Suomi, Ranska, Saksa, Puola ja Espanja. Kansallinen lainsäädäntö on kaikissa maissa pääosin samankaltainen. Eroja on lähinnä siirtymäaikojen pituudessa ja kehotärinän arviointitavan valinnassa. Poikkeuksia ovat esimerkiksi Ruotsissa käyttöönotettu kehotärinän raja-arvo 1,1m/s 2, kun muissa maissa on käytössä direktiivissä mainittu 1,15m/s 2. Peruste kyseisen arvon käyttöön on se, että tällöin käytössä on kaikkien raja- ja toiminta-arvojen osalta sama määrä desimaaleja, ja lisäksi on katsottu, ettei arvioinneissa voida sellaista tarkkuutta saavuttaa, että kahden desimaalin käyttö olisi perusteltua. Puolassa on käytössä erityinen lyhytaikaisen tärinäaltistuksen raja-arvo. Tärinäaltistusarvioinnin toteutuksessa on maiden välillä enemmän eroja. Lähteessä 7 korostetaan, että direktiivi edellyttää tärinätason arviointia, eikä mittaamista, mutta siinä on vertailtu miten mittauksia suoritetaan eri maissa. Puolassa ja Espanjassa viranomaisilta saa apua mittausten suorittamiseen. Sen sijaan esimerkiksi Ranskassa katsotaan, ettei viranomaisten tule kilpailla mittauksia tarjoavien yritysten kanssa. 8

Erityisesti käsitärinän mittaamista pidetään haasteellisena. Lisäksi monet yritykset eivät sovella direktiiviä koska eivät ole mielestään päteviä tekemään direktiivin vaatimia arviointeja. Työnantajien arvioinnit perustuvat enimmäkseen työkaluvalmistajien antamiin tärinäpäästöarvoihin ja teknisen raportin CEN/TR 15350 suosituksiin, hyvien käytäntöjen oppaaseen ja tärinätietokantoihin. Hyvien käytäntöjen opasta käytetään vain Belgiassa, Ranskassa ja Saksassa. Muilta osin ei suuria eroja maiden välillä ole. 1.3. Kehotärinä Kehotärinää arvioidaan samaan tyyliin, kuin käsitärinääkin. Poikkeuksena kuitenkin on, että arviointi tapahtuu kaikkien akselien suuntaan erikseen. Tällä on merkitystä lähinnä silloin, jos kehotärinää kertyy useammasta laitteesta saman päivän aikana. Laitteelle voidaan ilmoittaa tärinäarvot erikseen kaikkien akselien suunnassa. X- ja y- akselien suuntaiset tärinäkomponentit kerrotaan kertoimella 1,4. Pystysuuntaisen z komponentin kerroin on 1. Näin saatuja arvoja käytetään altistusarvioinnin laskelmissa. Laitteelle voidaan myös ilmoittaa suoraan laskelmissa käytettävä arvo a(w) max, joka on käyttökelpoinen silloin, jos kehoaltistusta arvioidaan vain yhden laitteen osalta. Esimerkiksi trukille tyypillinen käytettävä kertoimella korjattu arvo on luokkaa 0,3-1m/s 2. 8 Arvo 1m/s 2 tarkoittaa käytännössä sitä, että laitteella ei voida kehotärinän rajaarvoa 1,15m/s 2 työpäivän aikana saavuttaa, sillä täyttyminen vaatisi yli tunnin altistusajan. Toiminta-arvon 0,5m/s 2 täyttyminenkin edellyttää kahden tunnin altistusta. Trukkien tärinätasojen arviointiin voidaan kiinnittää huomiota, jos altistusajat ovat hyvin pitkiä ja työskentelyalueen alusta on erityisen epätasainen. Trukkien kohdalla tärinäntorjuntakeinoiksi kelpaavat esimerkiksi tärinävaimennetut istuimet, työskentelyalueen alustan epätasaisuuksien poistaminen ja ajonopeuden alentaminen. 9

1.4. Tärinäpäästöarvot 1.4.1. Tärinäarvojen hajonta HSE on tehnyt joillekin työkalutyypeille tutkimuksia, joissa on vertailtu valmistajien ilmoittamia tärinäpäästöarvoja HSE:n omiin ISO 8662 standardin ja ISO 5349 standardin mukaisiin mittauksiin. ISO 8662 standardisarja on tarkoitettu työkalujen laboratoriomittauksiin ja ISO 5349 työpaikkamittauksiin. Tasohiomakoneille tekemissään tutkimuksissa 9 HSE on saanut tuloksia, joiden mukaan standardin mukaisesti suoritetun testin tulos voi vaihdella kertoimella 3,5 jo siitä syystä, että mittausanturin sijainti vaihtelee standardin sallimissa rajoissa. Erään toisen lähteen mukaan pienimmän ja suurimman mittaustuloksen ero voi olla yli viisinkertainen mittausanturin sijainnin vaihdellessa kahvan eri kohdissa. Kun HSE:n tekemiä ISO 8662 standardin mukaisia mittaustuloksia verrattiin valmistajien ilmoittamiin arvoihin, oli ero pahimmillaan lähes viisinkertainen. Tämän lisäksi tuloksia oli vertailtu ISO 5349 standardin mukaisiin kenttämittauksiin. Tässä vertailussa huolestuttavin tieto oli se, etteivät tulokset korreloineet tilastollisesti ISO 8662 standardin mukaisten tulosten kanssa juuri lainkaan. Tämä kertoo selkeästi siitä, miten hankalaa tärinätasojen luotettava arviointi on. Samoin voidaan todeta, että näin summittaisilla arvoilla tärinäaltistusarvion tarkkuus on parhaimmillaankin lähinnä suuntaa antava. 1.4.2. Ilmoitetut tärinäpäästöarvot Eräiltä osin käytössä oleva standardisointi ei ole sopusoinnussa tärinädirektiivin hengen kanssa, eikä nopeaa parannusta tällä saralla ole luvassa. Tällä hetkellä voimassa oleva standardisarja (ISO 8662-x), jonka mukaisesti paineilmatyökalujen valmistajat ilmoittavat laitteiden tärinäpäästöarvoja on vanhanaikainen ja antaa epäluotettavia arvoja, joita on korjattava kertoimilla. Tässä standardisarjassa työkalujen tärinämittauksissa käytetään enimmäkseen yksiakselista mittausta, vaikka tärinädirektiivi vaatii periaatteessa kolmiakselisen mittauksen. Varsinkin hiomakoneiden mittausstandardiin ISO 8662-4 on kohdistunut voimakasta kritiikkiä, sillä siinä hiomakoneeseen asennetaan epätasapainossa oleva laikka, jota pyöritetään

tyhjäkäynnillä. Siis liipaisin pohjassa ilman kuormitusta. Tämä mittaustapa ei huomioi millään tavalla itse hiontaprosessista aiheutuvaa tärinää. Tulos saattaa vääristyä vielä entisestään, mikäli mitattava laite on varustettu automaattisella tasapainotuslaitteella (autobalancer), joka pyrkii poistamaan epätasapainossa olevan laikan aiheuttaman tärinän. Tämä ISO 8662 standardisarja on parhaillaan uudistuksen alla ja saadaan todennäköisesti uudistettuna standardisarjana (ISO 28927) käyttöön vuonna 20. Siihen saakka tilanne valmistajan ilmoittamien tärinäpäästöarvojen osalta jatkuu hieman epämääräisenä. Toistaiseksi valmistajien ilmoittamia tärinäpäästöarvoja korjataan CEN TR 15350 11 teknisen raportin suositusten mukaisesti. Pääsääntö on se, että iskeville laitteille käytetään kerrointa 2 ja muille kerrointa 1,5. Kerrointa ei tarvita sellaisissa tapauksissa, että laitetta käytetään tavalla, joka tuottaa tavanomaista vähemmän tärinää. Esimerkiksi jos hiomakonetta käytetään kiillotukseen, tai iskuporakonetta käytetään ilman iskutoimintoa. Jotkin työkaluvalmistajat ilmoittavat tärinäpäästöarvoja myös ISO 5349 standardin mukaan, joka on periaatteessa tarkoitettu työpaikkamittauksia varten. Näitä arvoja voidaan käyttää tärinäaltistusarvioinnissa sellaisenaan ilman kertoimia. Edellytyksenä kuitenkin on, että valmistaja antaa lisätietoja siitä, missä tilanteessa tai työtehtävässä tärinäpäästöarvot pätevät. Hieman hämmentävää on kuitenkin se, että joidenkin työkalujen ohjekirjoissa on mainittu, että mittaustapa on ISO 20643 standardin suositusten mukaisesti kolmiakselinen, mutta mittausstandardiksi mainitaan kuitenkin ISO 8662-X. Tällöin ilmeisesti mittaukset on suoritettu ISO 8662 standardin mukaisesti, mutta mittausanturi on kolmiakselinen. Tällaisessa tapauksessa on erittäin vaikea arvioida tuleeko tärinäpäästöarvoa korjata kertoimella vai ei, sillä yksi tärkeimmistä perusteista koko kertoimien käytölle on saada arvot vastaamaan kolmiakselista mittaustapaa. Periaatteessa sellaisia arvoja, jotka on mitattu ISO 20643 standardia noudattaen, ei tarvitse kertoimilla korottaa. Vuonna 20 on odotettavissa tilanne jolloin tärinäpäästöarvot kolmelle vertailtavalle laitteelle saattavat olla kaikki eri standardien mukaisesti mitattuja. Kun tiedossa on se, että tärinäpäästöarvojen mittaaminen ylipäätäänkin on haastavaa ja mittaustulosten 11

hajonta suuri, on tärinäpäästöarvojen vertailu eri standardien mukaisesti mitattujen arvojen välillä erittäin hankalaa. Lisäksi sähkötyökalujen tärinäpäästöarvot mitataan eri standardin mukaan kuin paineilmalaitteiden, joten niiden arvoja ei voi suoraan vertailla keskenään. Kun tutkimuksen yhteydessä pyydettiin eräiden käytössä olevien laitteiden tärinäpäästöarvoja muutamalta valmistajalta sähköpostitse, ei yhdessäkään vastauksessa ollut mainintaa kolmiakselisesta mittaustavasta. Kaikissa vastauksissa oli annettu laitteelle yksi tärinäpäästöarvo ilman hajontaa K, tai mainintaa käyttötilanteesta, jossa arvo pätee. Laitteen käyttöohje on kuitenkin paras lähde valmistajan ilmoittamille tärinäpäästöarvoille, joten se kannattaa ehdottomasti säilyttää. Joidenkin valmistajien käyttöohjeessa on annettu tärinäpäästöarvot ISO 8662 standardin mukaisesti yhden akselin suunnassa mitattuna ja sen lisäksi ISO 5349 standardin mukaiset arvot useille eri käyttötilanteille. Tämä on sellainen käytäntö, jonka toivoisi yleistyvän. Tällainen informaatio antaa nimittäin jo melko kattavan kuvan siitä, miten työtehtävä vaikuttaa laitteen tärinätasoon. Seikkaperäistä, säädösten vaatimusta laajempaa selvitystä laitteen tärinätasosta voidaan pitää myös hyvänä asiakaspalveluna, ja lisäksi se antaa laitteesta ja sen valmistajasta luotettavan vaikutelman. Tärinätasojen arvioinnin kannalta eräs ongelma on se, että tärinää vaimentavien käsineiden vaatimukset asettava standardi SFS-EN ISO 819:1996 ei ole yhteensopiva tärinädirektiivin kanssa. Kyseisen standardin puute on se, että siinä tietyt kriteerit täyttävä käsine määritetään tärinää vaimentavaksi, mutta käsineen tarkempia ominaisuuksia ei tästä voi päätellä. Tällöin on mahdotonta sanoa miten paljon käsine vaimentaa tietyn työkalutyypin tärinää. Tärinäasetuksessa jopa mainitaan erikseen tärinää vaimentavat käsineet tärinäntorjuntakeinona, mutta asetuksesta on unohtunut maininta siitä miten erilaisten tärinää vaimentavien välineiden vaikutus huomioidaan altistusarvioinnissa. 12

1.5. Yleisimmät tärinälähteet valimoissa Valaminen on monivaiheinen metallikappaleiden tuotantoprosessi, jossa tärinää voi esiintyä useissa työtehtävissä. Valettava materiaali, kappaleiden koko ja käytössä oleva valutapa vaikuttavat merkittävästi tuotannossa esiintyvän tärinän määrään. Hiekkavaluprosessissa esiintyviä työvaiheita ovat esimerkiksi: Sulatus ja sulankäsittely Hiekanvalmistus Kaavaus Keernojen valmistus Valu Muottien tyhjennys Puhdistus Uunien ja senkkojen huolto Muottien kaavauksessa hiekasta tehdään mallivarusteiden avulla muotin osat. Käytössä olevasta menetelmästä riippuen hiekkaa voidaan sulloa mallivarustetta vasten paineilmatoimisilla käsityökaluilla tai täristämällä. Muottien tyhjennyksessä kappaleet erotetaan muottimateriaalista. Tähän voidaan myös käyttää erilaisia täristimiä. Sulatuksessa, valussa hiekanvalmistuksessa ja keernojen valmistuksessa ei yleensä merkittävää määrää tärinää esiinny, mutta arviointi on tehtävä tapauskohtaisesti. Suurimmat tärinäaltistukset esiintyvät todennäköisesti valukappaleiden puhdistuksessa sekä uunien ja senkkojen huollossa. Puhdistuksessa valukappaleista poistetaan kaikki valukanavat, syötöt ja esimerkiksi kiinni tarttunut hiekka ja purseet. Valukappaleiden puhdistus tapahtuu suurelta osin käsikäyttöisillä paineilmatyökaluilla, kuten hiomakoneilla ja talttavasaroilla. Uunien ja senkkojen tulenkestävien vuorausten poistossa ja korjauksessa voidaan myös käyttää täriseviä työkaluja, kuten talttavasaroita ja survimia. 13

2. Tärinän vaimentaminen Tärinä syntyy erityyppisissä laitteissa eri tavalla, jolloin myös käytettävissä olevat keinot tärinän vaimentamiseen ovat hieman erilaiset. Iskevän paineilmalaitteen tärinä aiheutuu suurelta osin iskuun käytettävän männän kiihdytysvoimista, ja pyörivillä laitteilla, kuten hiomakoneilla pääosin prosessivoimista. Yksinkertaisinta on vaimentaa tärinää passiivisesti, jolloin vaimennusmekanismi muuttaa värähtelyenergiaa lämmöksi. Aktiivisessa vaimennuksessa ulkopuolisella energialla tuotetaan vastavoimaa laitteen värähtelylle. Aktiivinen vaimennus vaatii tehokkaan säätöjärjestelmän. Aktiivivaimennusta ei tiettävästi ole toistaiseksi käsikäyttöisissä työkaluissa otettu käyttöön, mutta jotkin passiiviset menetelmät ovat osittain säätyviä, jolloin voidaan puhua puoliaktiivisesta vaimennuksesta. 2.1. Iskevät laitteet Talttavasaroita käytetään valimoissa valujen puhdistuksessa ja uunien ja valusenkkojen tulenkestävien vuorausten poistossa. Talttavasaroita on useita erilaisia, ja iskun toteutusperiaatteet eroavat myös hieman toisistaan. Talttavasaroita löytyy paineilma- ja sähkötoimisia, sekä kaikkein järeimpien laitteiden osalta myös hydraulisia. Ylivoimaisesti yleisimpiä valimoissa ovat paineilmalaitteet. Monissa tärinävaimennetuissa laitteissa on erilaisia passiivisia vaimennusratkaisuja, kuten esijännitettyjä jousia, jotka erottavat laitteen kahvan laitteen rungosta. Tällöin työskenneltäessä käytetty syöttövoima kuormittaa jousijärjestelmää. Jousijärjestelmän kuormitus täytyy pysyä tietyissä rajoissa, jotta tärinänvaimennus toimii suunnitellulla tavalla. Siksi valmistajat ilmoittavatkin joillekin tärinävaimennetuille talttavasaroille optimaalisen syöttövoiman vaihtelualueen. Jotkin tärinävaimennusjärjestelmät edellyttävät myös, että käytetty syöttövoima on huomattavasti suurempi, kuin perinteisiä laitteita käytettäessä. Mikäli tällaisia laitteita on käytössä, tulisi niiden käyttäjien olla tästä tietoisia. Laitetta vaakaa vasten painamalla voidaan kokeilla millaiselta oikea syöttövoima käytännössä tuntuu. Esimerkiksi erään mittauksissa mukana olleen talttavasaran optimaaliseksi syöttövoimaksi ilmoitetaan 160-240N. 12 14

Erään toisen laitteen esitteessä ilmoitetaan, että tärinätason mittaukset on suoritettu 200N syöttövoimalla. 13 Tämä on varsin suuri vaadittu voima, varsinkin jos työskentelysuunta on jokin muu kuin alaspäin, tai laitetta on pidettävä etäällä kehosta. Tässä saattaa olla myös yksi syy siihen, että työntekijät usein ovat sitä mieltä, että tärinävaimennetut laitteet ovat tehottomampia kuin perinteiset. Suurella syöttövoimantarpeella on myös se haittavaikutus, että otteen puristusvoiman tarve on suurempi, jolloin tärinä johtuu käyttäjään tehokkaammin. Iskeviä laitteita on erilaisia eri käyttötarkoituksiin. Suurimmat erot ovat kokoluokassa, kahvan mallissa, tehossa ja painossa sekä voimanlähteessä. Laitteen massa vaimentaa tärinää, joten suuri massa suhteessa tehoon on periaatteessa hyvä ominaisuus. Näin on myös käytännössä, mikäli laitetta voidaan käyttää hyvissä työasennoissa, mieluiten vielä keventimen kanssa. Sen sijaan jos painavaa laitetta joudutaan käyttämään hyvin hankalissa työasennoissa ja kannattelemaan laitteen koko massaa lihasvoimin, nousevat muut ergonomiset haitat hyötyä suuremmiksi. Paras yhdistelmä on suhteellisen kevyt ja tehokas laite, jonka tärinätaso on alhainen. Talttavasaroiden tärinän vaimentamisessa on kaksi yleistä lähestymistapaa. Laitteen tärinää voidaan pyrkiä vaimentamaan massoja ja jousia yhteen sovittamalla tai tuottamalla männän kiihdytykselle vastavoima. Paineilmalaitteissa isku syntyy yleensä kiihdyttämällä paineilman avulla mäntää, joka iskee talttaan. Vastavoiman tuotto tapahtuu käytännössä esimerkiksi siten, että männän sylinteri ei ole kiinteä osa, vaan se on jousitettu runkoon ja liikkuu vastakkaiseen suuntaan mäntään verrattuna mäntää kiihdytettäessä. Tällainen vaimennus on käytössä ainakin joissakin kuona- ja neulahakuissa. Talttavasarat tärisevät suurelta osin lähes vakiotaajuudella joten niiden tärinän vaimentaminen on periaatteessa helppoa. Käytännössä kuitenkin työskentely aiheuttaa satunnaisia muuttujia, joita ei ole helppoa hallita. Esimerkiksi syöttövoiman vaihtelu vaikuttaa tilanteeseen. Tärinän vaimentamiseen voidaan käyttää useita menetelmiä, kuten erilaisia massa-jousi järjestelmiä. 14 15 Tällöin laite on jaettu massoiltaan sopiviin osiin, jotka kiinnittyvät toisiinsa jousilla. Tällä pyritään siihen, että laitteen kuori tai kahvat eivät tärise lainkaan, vaan koneiston ja rungon osat ovat keskenään sellaisessa 15

resonanssissa että kumoavat toistensa voimat. Tällainen vaimennus on varsin tehokas, mikäli syöttövoima pysyy tietyissä rajoissa. Periaate voidaan toteuttaa ainakin kahdella tavalla. Yksinkertaisempaa on jakaa laite kolmeen osaan, mutta tässä on haittapuolena se, että syöttövoiman tarve kasvaa huomattavasti. Laite voidaan jakaa myös neljään osaan, jolloin voidaan käyttää tavanomaista syöttövoimaa, mutta rakenne on mutkikkaampi. Jousitus voidaan toteuttaa myös paineilman avulla. Iskevien laitteiden tärinä on suhteellisen matalataajuista ja siirtymät ovat suuria, jolloin tärinän eristäminen joustavilla materiaaleilla ei ole tehokasta. Käytössä olevien iskevien laitteiden tärinän vähentämiseksi ei juuri jälkikäteen ole keinoja käytettävissä. Käytännössä ainoat keinot iskevien laitteiden tärinähaittojen vähentämisessä ovat altistusajan vähentäminen, alhaisemman tärinätason laitteiden hankkiminen ja korvaavat menetelmät. Joissain tapauksissa myös laitteen käyttäminen apulaitteeseen kuten nivelpuomikeventimeen kiinnitettynä voi olla mahdollista. Kaikkein järeimpiin laitteisiin niin sanottuihin katuporiin, eli piikkausvasaroihin on kuitenkin tarjolla tärinää vaimentavia jousitettuja kahvoja. Piikkausvasaran tärinää vaimentavien kahvojen vaikutusta on tutkittu lähteessä 16. Tässä tutkimuksessa kahvojen vaimennustehokkuudeksi saatiin lähes 60 %. Piikkausvasaran toiminta ja käyttötapa ovat sellaiset, että vaimentaminen on helpompi toteuttaa kuin pienempien laitteiden kohdalla, koska työskentely suuntautuu pääosin alaspäin ja syöttövoima muodostuu laitteen massasta, eikä sitä varsinaisesti kannatella käsivaraisesti. On myös huomionarvoista, että kannattaa pyrkiä käyttämään kokoluokaltaan tarkoituksen mukaista talttavasaraa, sillä järeämmissä laitteissa tärinätaso ei välttämättä ole yhtään sen korkeampi kuin pienemmissäkään. Esimerkiksi joissakin raskastekoisissa hydraulikäyttöisissä ja paineilmakäyttöisissä niin sanotuissa katuporissa eli piikkausvasaroissa ilmoitettu tärinätaso on vain luokkaa 3-5m/s 2. Liian pienen tai tehottoman laitteen käyttö todennäköisimmin vain pidentää altistusaikaa, eikä siis vähennä päivittäistä tärinäaltistusta. Karkeaan työhön siis kannattaa käyttää järeitä laitteita ja kaikkein pienimpiä vain työn tarkkuuden sitä vaatiessa. Altistusaikaan voidaan vaikuttaa pitämällä laitteet hyvässä kunnossa. Talttavasaroiden männän ja sylinterin kuluminen laskee laitteen tehoa. Tätä voi kuitenkin olla vaikea 16

huomata laitetta käytettäessä, koska mitään nopeaa muutosta ei tapahdu. Taltat täytyy pitää terävinä jotta ne purevat hyvin. Taltan kärjen voitelu parantaa myös purevuutta. Tutkittaessa talttavasaroiden tarjontaa selvisi, että tarjolla on muutamia laitteita, joille valmistaja ilmoittaa tärinätasoksi minimin, eli 2,5m/s 2. Vaihtelu talttavasaroiden tärinäpäästöarvojen osalta on huomattavasti suurempi, kuin hiomakoneiden osalta ja aivan alhaisimman tärinätason laitteiden osuus on melko pieni. Silmiinpistävää on se, että joistakin laitteista on myynnissä vaimennettu ja vaimentamaton versio, jotka ovat samannäköisiä, mutta tärinätasossa on huomattava ero. Käytännössä kaikissa kokoluokissa on löydettävissä talttavasaroita, joiden ilmoitettu tärinäpäästöarvo on noin 5m/s 2 tai alle. Kaikkein vaikeinta on löytää paineilmatoimisia hiekan sullonnassa käytettyjä survimia joiden tärinätaso on alhainen. Tärinävaimennettujenkin survimien tärinäpäästöarvot ovat yleensä luokkaa m/s 2. Iskevien laitteiden käsitärinäaltistuksen osalta laitevalinnoilla voidaan päästä pääosin varsin siedettävälle tasolle. Perinteistä tekniikkaa edustavat laitteet ovat kuitenkin hyvin kestäviä, joten laitekanta uudistuu varsin hitaasti jos uusia hankitaan vain rikkoutuneiden tilalle. Haasteellisuutta laitevalinnoissa lisää se, että iskevien laitteiden tärinäpäästöarvoja ei juuri laitteiden esitteissä tuoda esille. 2.2. Hiomakoneet Hionta on yksi yleisimmistä käsitärinälle altistavista työvaiheista. Lähes kaikkia valukappaleita joudutaan puhdistuksen yhteydessä jossain määrin hiomaan. Pienimpiä valukappaleita voidaan hioa penkkihiomakoneilla ja suurempia lähinnä käsikäyttöisillä paineilmahiomakoneilla. Suurikokoisten valukappaleiden kohdalla yhtäjaksoiset tärinäaltistukset voivat muodostua varsin pitkiksi. Hiomakoneita on tarjolla sähkö- ja paineilmatoimisina. Paineilmatoimiset laitteet ovat valimoissa yleisempiä. Sähkölaitteiden ongelmaksi koetaan suuri koko suhteessa tehoon, sekä suuri huollon tarve. Korkeataajuussähkötyökalut ovat tehoon nähden kokonsa puolesta paremmin kilpailukykyisiä paineilmalaitteiden kanssa. Laitteet kuitenkin vaativat yleensä taajuusmuuttajan käyttöä. Etuna korkeataajuus sähkölaitteilla on se, että ne pitävät pyörimisnopeuden korkeana kuormitettunakin. Paineilmalaitteiden pyörimisnopeus 17

puolestaan voi laskea kuormitettaessa huomattavasti, mutta toisaalta ne sietävät hyvin ylikuormitustakin rikkoutumatta. Pyörivissä laitteissa, kuten hiomakoneissa itse laitteen tärinä on minimoitavissa hyvällä tasapainotuksella. Hiomalaikan epätasapainoa voidaan kompensoida esimerkiksi autobalancerilla, jossa laikan kiinnitysakselilla on öljytäytteinen kehä, jonka sisällä olevat kuulat asettuvat automaattisesti tasapainottamaan akselia. Pääosa käyttäjään kohdistuvasta tärinästä syntyy hionnan prosessivoimista, eli hiomalaikan ja hiottavan pinnan välisistä tapahtumista. Tästä syystä hionnan kohdalla käytetyllä hiomalaikalla, hiottavalla materiaalilla ja työskentelytavoilla on suuri vaikutus tärinän syntyyn. Hionnassa esiintyvä tärinä on suhteellisen korkeataajuista ja siten myös joustavat materiaalit toimivat tärinän vaimennuksessa. Tätä voidaan hyödyntää siten, että pyritään tekemään vaimentavasta materiaalista tärinän johtumiselle katkos hiomalaikan ja käyttäjän käden välille. Tämä katkos voidaan toteuttaa koneiston tai kahvojen ja rungon välisiin kiinnikkeisiin. Nämä vaihtoehdot ovat kuitenkin lähinnä laitteen valmistajan käytettävissä, mutta tämän lisäksi hiomalaikka voidaan kiinnittää joustavalla liitoksella koneen akselille. Tähän on olemassa ainakin kaksi vaihtoehtoista toteutustapaa, joilla jo käytössä olevien laitteiden tärinätasoa voidaan pyrkiä vähentämään. Markkinoilla on hiomalaikkoja, joiden keskiö on tärinää vaimentava, sekä laikan kiinnitysmuttereita, joissa on tärinän vaimennus. Molempien sanotaan vähentävän tärinäaltistusta noin kolmanneksella, mutta luotettavaa tutkimusta ei aiheesta toistaiseksi ole. Todennäköisesti tärinävaimennettujen laitteiden tarjonta lisääntyy nopeasti ja myös uusia vaimennusmenetelmiä kehitetään, kun asiakaskunta alkaa sellaisia yhä enemmän vaatia. Useiden laitevalmistajien työkalutarjontaan tutustuttiin selvitettäessä mahdollisuutta tärinätason alentamiseen laitevalintojen avulla. Sekä työkaluvalmistajilla, että hiomalaikkavalmistajilla on valikoimissaan runsaasti tuotteita, joilla tärinätaso hiontatyössä voidaan pitää alhaisena. Tarjolla on lukuisia hiomakoneita, joiden ilmoitettu tärinäpäästöarvo on minimi 2,5m/s 2. Tähän on päästy sillä, että laitteissa on automaattinen tasapainotus järjestelmä, joka poistaa esimerkiksi laikan epätasapainosta johtuvan tärinän. 18