1 主題內容與適用范圍
本標準規(guī)定了操縱器的選用、設計原則和一般人類工效學要求。
本標準適用于工作系統(tǒng)中用手控或腳控的操縱器的設計和選用。
2 引用標準
GB 10000 中國成年人人體尺寸
JB/Z 308 工作崗位一般人機工程要求
3 操縱工控制方式的分類
3.1 手控操縱器
如手輪、操縱桿、操縱曲柄、按鍵、按鈕、旋鈕和扳鈕開關等。
3.2腳控操縱器
如腳蹬、踏板、踏鈕等。
4 操縱工的選用原則
4.1 手控操縱器適用于精細、快速調節(jié),也可用于分級和連續(xù)調節(jié)。
4.1.1 手輪適用于細微調節(jié)和平穩(wěn)調節(jié),當手輪一次連續(xù)轉動角度大于120°時應選用帶柄手輪。
4.1.2 曲柄適用于費力、移動幅度大而精度要求不高的調節(jié)。
4.1.3 操縱桿適用于在活動范圍有限的場所進行多級快速調節(jié)。
4.1.4 按鍵式、按鈕式開關適用于快速控制線路的接通與斷開。
4.1.5 扳鈕開關適用于兩種或三種狀態(tài)的調節(jié)。
4.1.6 旋鈕適用于用力較小且變化細微的連續(xù)調節(jié)或三種狀態(tài)以上的分級調節(jié)。
4.2 腳控操縱器適用于動作簡單、快速、需用力大的調節(jié),腳控操縱器應在坐姿有靠背的條件下選用。
5 操縱器一般工效學要求
5.1 設計要求
5.1.1 需用手握緊的操縱器,在與手接觸的部位應為球形、圓柱形、環(huán)形或其他便于持握的形狀,需與手指接觸的部分應有適合指形的波紋,其橫截面應為橢圓形或圓形,表面不得有尖角毛刺、缺口棱邊等。以保證操縱舒適,用力方便,持握牢靠。
5.1.2 為使觀測目標時視野良好,便于雙手掌握,控制方向用的手輪可以制成半圓形或弧形的轉向把型式(見圖1)。
圖1
圖2
5.1.3 雙手操縱的手輪(或轉向把)一次連續(xù)轉動角度一般不應大于90°,最大不得超過120°(見圖2)。
5.1.4 帶柄手輪做大于120°機動快速旋轉時,須有自動離合裝置保證手輪與轉軸及時脫開或能使手柄及時折合沉入輪緣。無論裝在手輪上或裝在曲柄上的手柄都應能夠自由轉動。
5.1.5 操縱桿扳轉角度應在30°~60°范圍內,最大不得超過90°。
5.1.6 用手掌按壓操作的操縱器的表面要有球面凸起形狀,用手指按壓的表面要有適合指形的凹陷輪廓。按鈕的水平截面應為圓形或矩形,按鍵應為矩形。矩形按鈕和直徑在3~5mm的按鈕可做成球面或平面形狀,若為編碼的需要允許制成其他形狀(見圖3)。
圖3
5.1.7 用手指操縱的扳鈕開關,轉換開關的柄部應為圓柱形、圓錐形或棱柱形。圓錐形柄部應大徑朝外,且柄的外端呈球形。雙位轉換開關從一個位置扳轉到另一位置的角度一般應不超過40°~90°范圍,三位轉換開關為30°~50°。
5.1.8 用于分級調節(jié)的操縱器從一個位置扳轉到另一位置時阻力應逐漸增加,一旦到位則應有明顯的手感或到位聲響,不允許在兩個工位之間發(fā)生停滯不動的現(xiàn)象。
5.1.9 與手接觸的操縱器的表面溫度在10℃以下60以上時,應采用導熱系數(shù)低的材料制造或包敷。
5.1.10 腳控操縱器不應使踝關節(jié)在操作時過分彎屈,腳踏板與地面的最佳傾角一般為30°。在操縱時腳掌應與小腿近似垂直,踝關節(jié)活動范圍不大于25°,并應在蹬踏力消除后保證操縱器能自動復位。
5.1.11 有定位或保險裝置的操縱器其終點位置應有標記或專門止動限位裝置。分級調節(jié)的操縱器還應有中間各檔位置標記和定位及自鎖、連鎖裝置,以保證在工作過程不會由于意外觸動和振動而產生誤動作現(xiàn)象。
5.2 操縱器的尺寸要求
5.2.1 操縱器的尺寸應符合GB 10000中有關操作者動作肢體的人體測量學指標。
5.2.2 手輪(包括帶柄手輪)和曲柄的基本尺寸應符合圖4和表1的規(guī)定。
圖4
表1 mm
5.2.3 帶矩手輪和轉向把的手柄基本尺寸應符合表2規(guī)定
表2 mm
5.2.4 操縱桿柄部地基本尺寸應符合表3規(guī)定。
表3 mm
注:球形或梨形柄部適用于擺動角度大于(或等于)30°的操縱桿;圓錐形或錠子形適用于擺動角度小于30°的操縱桿。
5.2.5 扳鈕開關柄部基本尺寸應適合圖5和表4規(guī)定。
圖5
表4 mm
注:帶手套操作時最小長度為35mm。
5.2.6 按鈕和按鍵式開關的基本尺寸應符合圖6和表5規(guī)定。
圖6
表5 mm
注:帶手套操作時最小直徑為18mm。
5.2.7 旋鈕的基本尺寸應符合圖7和表6的規(guī)定。
圖7
表6
5.2.8 腳控操縱器的踩踏平面應為長方形或橢圓形,其長度應不小于75mm,寬度不少于25mm,表面為齒紋形或防滑脫的其他形狀。
5.3操縱器的配置要求
5.3.1 操縱器的配置應按功能要求(使用的重要性)、操作頻率和操作順序進行安排。
5.3.2 在任何情況下操縱器的手柄、輪緣、按鍵、旋鈕、扳鈕等用手接觸的部位均應布置在JB/Z 308所規(guī)定的操作者上肢活動范圍的可達區(qū)域內,重要的和經常使用的操縱器應配置在易達區(qū),使用頻繁的應配置在最佳區(qū)。同時應符合操作的安全要求。
5.3.3 配置操縱器數(shù)量較多時應成組排列,功能相關的操縱器,顯示器應集中安放,對有操作順序關系的操縱器應由左向右(橫向排列時)或自上而下(縱向排列時)的順序進行排列。與操縱器功能有關的顯示器應按功能性質相鄰安排,而且操縱器應配置在顯示器的下側或右側,以避免操作時手臂擋住觀察顯示器的視線。分組排列時各組之間的輪廓界限應采用對比較鮮明的顏色、圖案或線條框格加以區(qū)分以便識別。
5.3.4 在同一平面相鄰且相互平行配置的操縱器不產生相互干涉的內側間隔距離應符合圖8和表7的規(guī)定。
圖8
表7 mm
5.3.5 操縱器的控制功能應與調節(jié)動作方向相互協(xié)調一致。其對應關系須符合表8的規(guī)定。當不一致時應特別標明。
表8
*閥門例外。
5.3.6 用雙手操縱的操縱器應配置在操作者(或座位)的正中矢狀面左右方向偏離不超過40mm的范圍內。坐姿操作時,雙手操縱的手輪或轉向把,其轉動平面應與水平成40°~90°角并和座椅對稱面垂直,立姿操作時,其轉動平面應與水平成0°~90°角。當分別用左、右手同時操縱兩個帶柄手輪時,應使兩個輪的旋轉方向相反。
5.3.7 單手操作的操縱器應配置在操作者動作手臂的一側。
5.3.7.1 操縱桿應配置在操作者的上臂與前臂的夾角成90°~135°的范圍內,以便手在推、拉方向用力(見圖9)。
圖9
5.3.7.2 無手柄手輪的轉動平面應與前臂成10°~60°角(見圖10a)。
圖10
5.3.7.3 帶柄手輪應使其轉動平面與前臂成10°~90°角,若僅用手部轉動,其轉動平面應與前臂成10°~45°角(圖10b)。
5.3.7.4 對設備的“開、關”進行控制的扳鈕開關,配置時應沿垂直方向定位,向上下扳動。為滿足設備控制與功能協(xié)調的需要,允許沿水平方向定位,向左、右扳動。
5.3.7.5 按壓式操縱器如按鈕、按鍵式開關等,應能顯示“接通”、“斷開”的工作狀態(tài)。“斷開”狀態(tài)按鈕或按鍵應高于面板5~10mm:“接通”狀態(tài)高出面板1~3mm,必要時應加其他視覺信號顯示。
5.3.8 腳控操縱器應在坐姿條件下采用,為保證操縱舒適,用力方便,操縱器須配置在肢體動作一側,偏離人體正中矢狀面75~125mm的范圍內,座椅應能按身高進行調節(jié),使大腿與小腿間夾角為90°~110°,以便用力,需大力蹬踏時夾角可達160°。不操作時雙腳應有足夠的自由活動空間。若必須立姿操作時,操縱器的接觸面高出地面距離不應超過160mm,并應在踏壓到底時與地面持平。
5.4 操縱器的作用力要求
5.4.1 手輪、轉向把和曲柄的最大作用力不應超過表9的規(guī)定。
表9 N
注:①對精細調節(jié),為增強手感,最小阻力為9~20N。
?、诠艿篱y門在開啟(或關閉)的瞬間,施于手輪上最大作用力允許達450N。
5.4.2 操縱桿最大作用力不應超過表10的規(guī)定。
表10 N
注:①管道附件上的操縱桿的最大作用力允許達450N。
?、诶ㄌ杻鹊臄?shù)值只限于“左一右”或“上一下’方向移動時使用。
5.4.3 扳鈕開關的作用力應符合表11的規(guī)定。
表11
5.4.4 按鈕式和按鍵式開關的作用力應符合表12的規(guī)定。
表12 N
5.4.5 旋鈕的操作力矩應符合表13規(guī)定。
表13
5.4.6 腳控操縱器的作用力應符合表14的規(guī)定。
表14
5.5 操縱器的操縱依托支點要求
5.5.1 操縱器在特殊條件下(如振動、沖擊、顛簸等)進行精細調節(jié)或連續(xù)調節(jié)時,為保證操作平穩(wěn)準確,應考慮肢體有關部位的支撐作用并提供相應的依托支點:
a.肘部作為前臂和手關節(jié)作大幅度運動時的依托支點;
b.前臂作為手關節(jié)運動時的依托支點;
c.手腕作為手指運動時的依托支點;
d.腳后跟作為踝關節(jié)運動時的依托支點。
5.6 操縱器的識別編碼要求
5.6.1 工作系統(tǒng)中同時有多個操縱器時為使操作者迅速準確地識別,防止誤操作,應對操縱器識別編碼。
5.6.2 對操縱器的編碼是按其各自功能的不同使每個操縱器具有不同的特征或代碼,推薦以下六種編碼方式:
a.形狀編碼:用不同的形狀進行編碼,通過視覺和觸覺進行識別;
b.位置編碼:用不同的布置位置和方向進行編碼,通過觸覺即可進行識別;
c.尺寸編碼:用不同的幾何尺寸進行編碼,通過視覺和觸覺進行識別。一般當尺寸差別大于20%時才易于識別;
d.顏色編碼:用不同的顏色進行編碼,通過視覺進行識別,通常用紅、橙、黃、綠、藍這五種顏色依靠照明條件能夠有效識別,常與其他編碼方式同時使用;
e.操作方法編碼:用不同的操作方向和阻力大小等方面的變化進行編碼,通過手(腳)感進行識別;
f.字符編碼:用文字、符號進行編碼,通過視覺進行識別。所用的文字、符號應簡明易懂,不易誤解。被廣泛應用在各種場合。
附加說明;
本標準由中華人民共和國勞動部提出,由全國人類工效學標準化技術委員會勞動安全分技術委員會歸口。
本標準由機電工業(yè)部機械標準化研究所負責起草。
本標準主要起草人胡天錫、陳燕南。