Hand-Arm-Vibration bei Druckluftschraubern richtig lesen

Zwei Zahlen, die oft verwechselt werden

Im Datenblatt steht ein Wert in Metern je Sekundenquadrat. In der Verordnung steht ein Grenzwert in derselben Einheit. Die naheliegende Lesart — Datenblattwert über Grenzwert gleich unzulässiges Gerät — ist falsch, und zwar in beide Richtungen.

Der Datenblattwert ist ein Emissionswert. Er beschreibt eine Eigenschaft des Werkzeugs, ermittelt unter genormten Bedingungen. Er sagt: So stark schwingt der Griff dieses Geräts, wenn man es auf die vorgeschriebene Weise betreibt.

Der Grenzwert der Verordnung ist ein Expositionswert. Er beschreibt eine Eigenschaft des Arbeitstags, nicht des Werkzeugs. Er sagt: So viel Schwingung darf ein Beschäftigter über eine Achtstundenschicht gemittelt aufnehmen.

Der Zusammenhang zwischen beiden ist die Zeit. Ein Gerät mit hohem Emissionswert überschreitet den Expositionsgrenzwert früher als eines mit niedrigem — aber es überschreitet ihn nicht dadurch, dass es existiert. Wer diesen Unterschied nicht macht, kommt entweder zu dem falschen Schluss, ein Gerät mit 9,57 sei verboten, oder zu dem ebenso falschen, ein Gerät mit 2,4 sei unbedenklich, egal wie lange man damit arbeitet.

Der Datenblattwert beschreibt das Werkzeug. Der Grenzwert beschreibt den Arbeitstag. Zwischen beiden steht die Einsatzzeit — und die entscheidet.

Was die Verordnung festlegt

Maßgeblich ist die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung. Ihr Paragraf 9 Absatz 1 legt für Hand-Arm-Vibrationen zwei Werte fest: einen Expositionsgrenzwert von A(8) = 5 Metern je Sekundenquadrat und einen Auslösewert von A(8) = 2,5 Metern je Sekundenquadrat.

Was A(8) bedeutet, definiert Paragraf 1 Absatz 6 derselben Verordnung: Es ist der gemittelte Vibrationsexpositionswert, bezogen auf eine Achtstundenschicht. Damit ist im Verordnungstext selbst festgeschrieben, dass es sich um einen Tageswert handelt und nicht um eine Momentangröße.

Beide Werte gelten im Anwendungsbereich der Verordnung, und der betrifft Beschäftigte bei der Arbeit. Für den rein privaten Gebrauch folgt daraus keine unmittelbare Rechtspflicht — wohl aber eine sehr brauchbare Orientierung, worauf der Körper reagiert. Dazu weiter unten mehr.

Wie der Datenblattwert entsteht

Der Wert im Datenblatt wird nach DIN EN ISO 28927-2 ermittelt. Die Norm trägt den Titel „Handgehaltene motorbetriebene Maschinen — Messverfahren zur Ermittlung der Schwingungsemission — Teil 2: Schrauber, Mutterndreher und Schraubendreher" und steht in der Ausgabe 2017-11.

Ihr Zweck ist im frei einsehbaren Einführungsbeitrag beim deutschen Normenherausgeber ausdrücklich benannt: Der so gemessene Schwingungskennwert erfüllt die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, ist in den technischen Unterlagen der Maschine anzugeben und ermöglicht dem Käufer, ein schwingungsarmes Gerät auszuwählen.

Das letzte Halbsatz ist der entscheidende. Der Kennwert ist zur Geräteauswahlgedacht — also zum Vergleich zweier Werkzeuge untereinander. Er ist nicht als Grundlage einer Gefährdungsbeurteilung konzipiert und beschreibt keine reale Arbeitssituation.

Das zeigt sich am Messaufbau. Gemessen wird nicht an einer Radmutter, sondern gegen eine genormte Bremseinrichtung. Die Änderung A1 von 2017 betraf ausgerechnet diese Bremseinrichtungen: Ihre Anforderungen wurden neu gefasst, der bisherige normative Anhang wurde in einen normativen und einen informativen Teil aufgeteilt. Die grundlegenden Konstruktionsvorgaben blieben normativ, die Zeichnungen zur Ausführung sind seither nur noch beispielhaft.

Wer die Norm erarbeitet hat, ist dabei aufschlussreich. Die zugrunde liegende internationale Norm stammt vom ISO-Unterkomitee für Druckluftgeräte und -maschinen, in Zusammenarbeit mit dem europäischen Komitee für mechanische Schwingungen und Stöße. Das zuständige deutsche Gremium ist ein Ausschuss mit dem Namen „Hand-Arm-Schwingungen". Die Norm ist also von Fachleuten für genau dieses Thema gemacht — sie beantwortet nur eine andere Frage, als der Käufer ihr gern stellen würde.

Und sie steht nicht still. Auf den Seiten der ISO sind zum Stand dieses Artikels drei Einträge sichtbar: die Fassung von 2009, die Änderung von 2017 und ein Arbeitsentwurf für eine Neufassung, geführt als in Entwicklung befindlich. Wer die Kennwerte zweier Geräte aus verschiedenen Jahren vergleicht, sollte im Hinterkopf behalten, dass das Prüfverfahren zwischenzeitlich geändert wurde — die Anforderungen an die Bremseinrichtung sind seit 2017 andere.

Die Verordnung erlaubt die Schätzung ausdrücklich

An dieser Stelle wird es interessant, denn die Verordnung selbst schlägt die Brücke von der einen Größe zur anderen — und sie tut es großzügig.

Im Anhang der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung, unter Nummer 1.1, steht, dass die Bewertung des Ausmaßes der Exposition mittels einer Schätzung anhand der Herstellerangaben zum Ausmaß der von den verwendeten Arbeitsmitteln verursachten Vibrationen und mittels Beobachtung der spezifischen Arbeitsweisen oder durch Messung vorgenommen werden kann.

Der Gesetzgeber sagt also: Nimm den Datenblattwert, schau dir an, wie lange und wie gearbeitet wird, und rechne daraus den Tageswert. Eine eigene Messung ist eine Möglichkeit, aber keine Pflicht. Das ist praktikabel und für die meisten Betriebe der einzig gangbare Weg.

Der Messbefund, der die Schätzung widerlegt

Das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung hat Schwingungsmessungen an pneumatischen Schlagschraubern in der Reifenmontage durchgeführt und die Ergebnisse 2014 in einem zweiseitigen Kurzbericht veröffentlicht. Anlass war der Einsatz leistungsstarker Geräte für Lkw-Reifen in Reparaturwerkstätten.

Gemessen wurde unter betrieblichen Einsatzbedingungen, unter Berücksichtigung des Einflusses der Bedienungspersonen und getrennt für die beiden Betriebszustände „Schraube lösen" und „Schraube festziehen" mit den jeweiligen Expositionszeiten. Das ist ein sauber aufgesetzter Praxisversuch und keine Laborschätzung.

Für die Praxis ist das der zentrale Befund dieses Artikels. Die Verordnung erlaubt die Schätzung aus Herstellerangaben. Der Messbericht zeigt einen Fall, in dem diese Schätzung die Belastung um bis zu neunzig Prozent unterschätzt hätte. Die Schlussfolgerung des Instituts ist entsprechend eindeutig: Die obligatorischen Herstellerangaben können nur dann als Grundlage der Gefährdungsanalyse dienen, wenn die vorgegebenen Betriebsparameter eingehalten werden. In allen anderen Fällen seien erneute Messungen unter realen Einsatzbedingungen unumgänglich.

Der Betriebsdruck ist die Ursache

Das Institut hat die Abweichung nicht nur festgestellt, sondern auch erklärt. Als Ursache wurde der im betrieblichen Einsatz verwendete erhöhte Pressluftbetriebsdruck festgestellt.

Konkreter wird es durch eine ergänzende Untersuchung, auf die der Bericht verweist: Eine Erhebung der damaligen Berufsgenossenschaft für Fahrzeughaltungen hatte gezeigt, dass der in Kfz-Werkstätten für die Reifen verwendete Betriebsdruck von etwa 10 bar nicht gesondert für die Schlagschrauber reduziert wurde.

Damit schließt sich der Kreis zu einem Befund aus diesem Cluster. Alle fünfzehn geprüften Geräte nennen einen Betriebsdruck zwischen 6,2 und 6,3 bar. Ein üblicher Werkstattkompressor liefert 8 bis 10 bar. Wer den Schrauber ohne Druckminderer anschließt, stellt genau die Konstellation her, die das Institut gemessen hat — und die dabei zu Werten führte, die den deklarierten Kennwert um bis zu 94 Prozent überschritten.

Fünfzehn Geräte, elf brauchbare Werte

Wie sieht die Datenlage in dem Marktausschnitt aus, um den es hier geht? Über die fünfzehn Geräte der drei Vergleiche dieses Clusters reichen die genannten Vibrationskennwerte von unter 2,5 bis 17,4 Metern je Sekundenquadrat.

Die niedrigsten Werte liegen bei den Ratschen. Das ist plausibel: Diese Bauform arbeitet mit rund 160 Umdrehungen je Minute statt mit acht- bis zehntausend, und ihr Abtrieb schlägt nicht im selben Sinn wie ein Pistolengerät. Vier der fünf Druckluftratschen dieses Clusters liegen mit ihrem deklarierten Wert unter dem Expositionsgrenzwert.

Die höchsten Werte liegen bei den Winkelgeräten. Vier der fünf Winkel-Schlagschrauber liegen über 5 Metern je Sekundenquadrat, der Spitzenwert bei 17,4. Das ist bemerkenswert, weil diese Bauform dasselbe Schlagwerk trägt wie ein Pistolengerät. Was sich unterscheidet, ist die Gehäusegeometrie: Der Abtrieb steht im rechten Winkel zur Griffachse, und das Umlenkgetriebe sitzt zwischen Schlagwerk und Werkstück. Ein kausaler Zusammenhang lässt sich daraus nicht belegen — kein Hersteller des Felds thematisiert ihn —, aber die Beobachtung ist über vier von fünf Geräten hinweg konsistent.

Bei den Pistolengeräten liegen zwei von fünf über dem Grenzwert, beide mit exakt 9,57 Metern je Sekundenquadrat. Dass zwei Geräte zweier verschiedener Marken denselben Wert auf zwei Nachkommastellen nennen, ist für sich schon auffällig; beide nennen darüber hinaus dieselbe Drehzahl und denselben Luftverbrauch. Der Verdacht, dass es sich um dasselbe Werkzeug unter zwei Namen handelt, liegt nahe, ist aber nicht auflösbar — Gewicht, Schalldruck und Drehmomentangaben unterscheiden sich.

Für die Vibrationsbetrachtung heißt das: Wer diese beiden Geräte gegeneinander abwägt, wägt unter diesem Gesichtspunkt womöglich gar nichts ab. Die drei übrigen Pistolengeräte liegen mit 4,4 und darunter unter dem Grenzwert, wobei bei einem davon der Messwert ganz fehlt und nur die Unsicherheit veröffentlicht ist.

Nach Bauform sortiert ergibt sich eine klare Reihenfolge: Ratschen niedrig, Pistolengeräte gemischt, Winkelgeräte hoch. Wer die Wahl hat und beide Bauformen die Aufgabe erledigen, hat hier ein Auswahlkriterium mit realem Gewicht.

Ein Hersteller nennt drei Zahlen für dieselbe Größe

Ein Gerät des Felds macht den Unterschied zwischen Labor und Last im Kleinen sichtbar, und zwar unfreiwillig. Sein Hersteller veröffentlicht drei verschiedene Vibrationswerte für dasselbe Werkzeug.

Im Handbuch steht ein Wert von 5,11 Metern je Sekundenquadrat mit einer Messunsicherheit von 1,00. Auf der Produktseite steht 3,8. Und zusätzlich, ebenfalls auf der Produktseite, steht ein Wert von 13,7 — ausdrücklich als Wert unter Last bezeichnet.

Dieser Hersteller ist damit der einzige im ganzen Cluster, der die Diskrepanz überhaupt offenlegt. Das ist mehr Transparenz als bei allen anderen — und gleichzeitig der deutlichste Beleg dafür, dass die eine Zahl, die üblicherweise veröffentlicht wird, das Geschehen unter Last nicht abbildet.

Wo der Wert fehlt oder unbrauchbar ist

Nicht jede Angabe im Feld ist verwertbar. Drei Fälle verdienen eine gesonderte Erwähnung, weil sie zeigen, wie viel Sorgfalt in diese Zahl fließt.

Ein Hersteller nennt seinen Wert ohne Einheit. Auf der Produktseite steht „Vibrationsbeschleunigung: < 8,24" — ohne m/s², während alle Nachbarfelder derselben Tabelle ihre Einheit im Feldnamen tragen. Der Wert ist zudem als Obergrenze angegeben, nicht als Messwert.

Ein Hersteller veröffentlicht die Messunsicherheit ohne den Messwert. Das Feld „Vibrationsbeschleunigung" ist leer, das Feld „Messunsicherheit" ist mit 3,9 gefüllt. Der K-Wert ist dabei ungewöhnlich hoch — die übrigen Geräte des Felds liegen zwischen 0,7 und 1,5. Eine Unsicherheit von 3,9 ohne zugehörigen Messwert lässt keine Einordnung zu.

Ein Hersteller wirbt statt zu beziffern. Auf der Produktseite steht „vibrationsarm", der eigentliche Wert von 9,96 Metern je Sekundenquadrat findet sich nur im Anleitungs-PDF und dort ohne Messunsicherheit. Bei 9,96 ist die Werbeaussage mindestens erklärungsbedürftig.

Wie lange Sie damit arbeiten dürfen

Aus dem Emissionswert und dem Grenzwert lässt sich eine Einsatzzeit ableiten. Die Rechnung löst dabei nichts weiter auf als die Definition von A(8) und trifft keine zusätzliche Annahme über die Messgrundlage.

A(8) ist der auf acht Stunden normierte Tageswert. Ein Wert, der über eine kürzere Zeit anliegt, geht mit der Wurzel des Zeitanteils ein — anders gesagt: Die zulässige Zeit sinkt mit dem Quadrat des Werts. Verdoppelt sich der Emissionswert, viertelt sich die zulässige Einsatzzeit.

Für die Werte dieses Clusters ergibt sich damit folgende Größenordnung, bezogen auf den Expositionsgrenzwert von 5 Metern je Sekundenquadrat. Es handelt sich um eine eigene Rechnung dieses Artikels, nicht um eine Herstellerangabe.

Zwei Dinge sind an dieser Aufstellung wichtig. Erstens die Bezugsgröße: Gerechnet wird gegen den Expositionsgrenzwert von 5. Gegen den Auslösewert von 2,5 fallen alle Zeiten auf ein Viertel — bei 17,4 wären das rund zehn Minuten. Zweitens der Umstand, dass in diese Rechnung nur der deklarierte Emissionswert eingeht. Liegt die tatsächliche Belastung höher, weil der Druck nicht reduziert wurde, sinken die Zeiten entsprechend.

Entscheidend ist, was in diese Zeit hineinzählt. Nicht die Zeit, die das Gerät in der Hand liegt, sondern die Zeit, in der es tatsächlich schlägt. Beim Lösen einer Radmutter sind das wenige Sekunden. Vierzig Minuten reiner Schlagbetrieb sind für einen Privatanwender eine Menge, für eine Werkstatt in der Reifensaison dagegen schnell erreicht.

Was für den privaten Gebrauch gilt

Die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung gilt für Beschäftigte bei der Arbeit. Wer privat in der eigenen Garage Räder wechselt, unterliegt ihr nicht. Daraus folgt aber nicht, dass die Zahlen für ihn bedeutungslos wären.

Die Verordnung nennt selbst, wovor sie schützen soll: mechanische Schwingungen, die bei Übertragung auf das Hand-Arm-System Gefährdungen für Gesundheit und Sicherheit verursachen können — insbesondere Knochen- oder Gelenkschäden, Durchblutungsstörungen oder neurologische Erkrankungen. Diese Wirkungen kennen den Unterschied zwischen beruflicher und privater Nutzung nicht.

Für den privaten Gebrauch ist die Größenordnung allerdings eine andere. Wer viermal im Jahr Räder wechselt, kommt auf wenige Minuten reinen Schlagbetrieb je Termin. Wer über ein Wochenende ein Fahrwerk zerlegt, kann durchaus in den Bereich kommen, in dem die Rechnung aus dem vorigen Abschnitt relevant wird — und dann gelten dieselben körperlichen Grenzen wie im Betrieb.

Ein zweiter Punkt gilt unabhängig vom Nutzungsrahmen. Die Werte dieses Clusters gelten für das Werkzeug allein. In der Praxis kommt selten nur eines zum Einsatz: Wer ein Fahrwerk zerlegt, arbeitet mit Schlagschrauber, Trennschleifer und womöglich einem Meißelhammer am selben Tag. Die Tagesexposition addiert sich über alle benutzten Geräte, jeweils gewichtet mit ihrer Einsatzzeit. Ein Gerät, das für sich betrachtet unbedenklich wirkt, kann in dieser Summe den Ausschlag geben.

Was die Belastung tatsächlich senkt

Die wirksamste Maßnahme ist zugleich die billigste, und sie ergibt sich unmittelbar aus dem Messbefund: den Betriebsdruck auf den vom Hersteller angegebenen Wert reduzieren. Sechs Komma zwei oder sechs Komma drei bar, nicht der volle Kesseldruck. Das ist der einzige Punkt, an dem eine dokumentierte Ursache-Wirkungs-Kette vorliegt.

Die zweitwirksamste ist die Auswahl. Zwischen einem Gerät mit 4,89 und einem mit 17,4 Metern je Sekundenquadrat liegt bei gleicher Arbeit ein Faktor von mehr als zwölf in der zulässigen Einsatzzeit. Genau für diesen Vergleich ist der Kennwert nach eigener Zweckbestimmung der Norm gedacht.

Die dritte ist die Verteilung über die Zeit. Weil die Belastung mit dem Quadrat des Werts eingeht, ist eine Pause zwischen zwei Arbeitsabschnitten wirksamer, als es dem Gefühl nach scheint. Wer die Schlagzeit halbiert, viertelt den Beitrag zum Tageswert nicht — er halbiert ihn; aber wer sie auf ein Viertel senkt, kommt mit einem doppelt so schwingungsstarken Gerät auf denselben Tageswert.

Ein Rechenbeispiel macht das greifbar. Zwei Geräte, eines mit 4,89 und eines mit 9,57 Metern je Sekundenquadrat, unterscheiden sich im Kennwert um weniger als den Faktor zwei. In der zulässigen Einsatzzeit unterscheiden sie sich um fast den Faktor vier: Beim ersten ist der Tagesgrenzwert rechnerisch nach über acht Stunden erreicht, beim zweiten nach gut zwei. Wer die Zahlen nur als Prozentabstand liest, unterschätzt den Unterschied systematisch.

Die vierte betrifft die Griffhaltung. Je fester ein Werkzeug umfasst wird, desto mehr Schwingung wird in die Hand eingeleitet. Ein Gerät, das man führen statt festhalten muss, belastet weniger. Das ist einer der Gründe, warum das Gewicht eines Schlagschraubers auch eine Vibrationsfrage ist.

Was es zu diesem Thema nicht gibt

Zum Abschluss eine Klarstellung, die in diesem Themenfeld nötig ist, weil im Netz einiges durcheinandergeht.

Es existiert keine DGUV Information und keine DGUV Regel speziell zu Hand-Arm-Vibration an handgeführten Druckluftwerkzeugen. Es gibt allgemeine Publikationen zur Vibrationsbelastung und es gibt den zitierten Kurzbericht des Instituts für Arbeitsschutz zu Schlagschraubern in der Reifenmontage. Ein eigenes Regelwerk für diese Werkzeugklasse gibt es nicht.

Was es gibt, ist ein Merkblatt der Berufsgenossenschaft Holz und Metall zu Druckluftschlagschraubern aus deren Reihe „Arbeitsschutz kompakt". Es behandelt die Werkzeugklasse als solche und ist der einzige Fundort dieser Recherche, der sich ausdrücklich mit Druckluftschlagschraubern befasst.

Häufig zitiert wird in diesem Zusammenhang die DGUV Information 209-001. Sie ist nicht einschlägig. Ihr Titel lautet „Mensch und Arbeitsplatz — Arbeiten mit Handwerkzeugen", und sie befasst sich nach ihrer eigenen Beschreibung mit Werkzeugen, die durch menschliche Kraft von Hand betätigt werden. Dass sie beim Fachbereich Holz und Metall im Sachgebiet „Fertigungsgestaltung, Akustik, Lärm und Vibrationen" geführt wird, ist eine Zuordnung der Zuständigkeit und keine Aussage über ihren Anwendungsbereich.

Auch die von der gesetzlichen Unfallversicherung an mehreren Stellen benannte Vibrationsdatenbank wird hier nicht verlinkt. Ihr Hostname ließ sich zum Stand dieses Artikels im Domain Name System nicht auflösen. Ein Link, der ins Leere führt, ist keine Quelle.

Worauf beim Kauf zu achten ist

Aus alledem ergibt sich eine kurze Prüfliste für den Moment vor der Kaufentscheidung.

Steht überhaupt ein Wert da? Bei zwei Geräten dieses Clusters ist die Antwort nein — einmal fehlt der Messwert bei vorhandener Unsicherheit, einmal steht eine Zahl ohne Einheit. Ein Hersteller, der diesen Kennwert nicht sauber angibt, gibt möglicherweise auch andere nicht sauber an.

Steht eine Messunsicherheit dabei? Sie gehört zum Wert. Rechnen Sie sie zum Messwert hinzu, bevor Sie das Ergebnis gegen den Grenzwert halten.

Ist die Messnorm mit Teilnummer genannt? „EN 28927" ohne Teilnummer sagt nicht, nach welchem Verfahren gemessen wurde. Die Reihe hat mehrere Teile für verschiedene Werkzeugarten; einschlägig ist Teil 2.

Passt die Bauform zur Aufgabe? Wenn eine Ratsche die Verschraubung erledigt, ist sie der Vibration wegen die bessere Wahl. Welche Bauform welche Aufgabe abdeckt und woran man sie im Datenblatt erkennt, ordnet der Ratgeber zu Löse- und Anzugsmoment ein — dort steht auch, warum die große Zahl auf der Verpackung dafür der schlechteste Ratgeber ist.

Und ist die Antriebsart überhaupt die richtige? Diese Frage steht vor allen anderen, denn ein Druckluftschrauber ist ohne die passende Anlage nichts wert. Die Übersicht über Druckluftschrauber und ihre Bauformen führt die Entscheidungsreihenfolge von der Antriebsart über die Bauform bis zum Drehmoment — die Vibration steht dort an vierter Stelle, noch vor der Zahl auf der Verpackung.