張勇

摘 要：隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，在要求設(shè)備的自動(dòng)化、智能化的同時(shí)，設(shè)備安裝及操作安全非常重要。因此，有必要通過科學(xué)計(jì)算，制定設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)。本文論述了關(guān)于安全光柵安裝的設(shè)計(jì)規(guī)范，通過公式科學(xué)確定光柵的保護(hù)范圍。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；操作安全；科學(xué)計(jì)算；標(biāo)準(zhǔn)；光柵；保護(hù)范圍；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.225

1 安全光柵介紹

安全光柵，又稱光電安全保護(hù)裝置，是通過一組紅外線光束、形成保護(hù)光柵。一旦操作員的身體干擾由發(fā)送器發(fā)射的光束，信號(hào)輸出就立即由高電平切換到低電平并能控制具有潛在危險(xiǎn)的機(jī)械設(shè)備停止工作。

安全光柵保護(hù)裝置用于保護(hù)危險(xiǎn)點(diǎn)和危險(xiǎn)區(qū)。例如在金屬和木材制造、沖壓件、機(jī)器人、塑料制模、包裝、印刷、紡織和一般制造中，安裝安全光柵可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域報(bào)警或與設(shè)備的安全保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)鎖，有效保護(hù)作業(yè)人員安全。

當(dāng)人體由安全區(qū)域進(jìn)入到紅色危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須確保措施能夠迅速做出反應(yīng)，以阻止人員受到傷害，如圖1。

2 安全光柵定位方式規(guī)范

安全裝置的不當(dāng)定位，是最常見的違規(guī)原因之一，以典型的手動(dòng)進(jìn)料壓力機(jī)為例，如果安全光柵安裝存在盲區(qū)，致使保護(hù)作用失效，操作人員的手會(huì)在不經(jīng)過安全區(qū)的情況下，接觸到危險(xiǎn)區(qū)，這可能會(huì)產(chǎn)生毀滅性的結(jié)果，如圖2。

3 安全光柵安全距離計(jì)算

為確保所有機(jī)器或自動(dòng)化程序設(shè)備能夠保障操作員的安全，安全工程師必須對(duì)顯示出“明顯而即刻”危險(xiǎn)的關(guān)鍵動(dòng)作，進(jìn)行分析和鑒定。應(yīng)注意，安全工程師應(yīng)遵守安全規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的距離計(jì)算精確度，以及估算危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)安全停止時(shí)間的準(zhǔn)確性。

根據(jù)EN999/EN775/EN294標(biāo)準(zhǔn)，安全距離S由4個(gè)因素組成：

（1）安全裝置（ESPE）響應(yīng)時(shí)間 t1。

（2）機(jī)器的溢出時(shí)間t2。

（3）安全裝置（ESPE）的分辨率d 。

（4）物體需要檢測(cè)的逼近速度K。

計(jì)算安全距離的公式為： S = K （t1 + t2） + C 其中附件距離C = 8（d-14）

計(jì)算規(guī)則如下：

（1）水平安裝：β=0°時(shí)。

1）分辨率d<40mm：

S=2000*T+8*（d-14），如果S>500mm，則：S=1600*T+8*（d-14）

安全距離S不能小于100mm

C=8*（d-14），是指物體進(jìn)入安全區(qū)域內(nèi)，安全設(shè)備觸發(fā)前的附加距離

例如：一臺(tái)壓機(jī)響應(yīng)時(shí)間是T=0.2S，其豎直安裝的光柵分辨率d=30mm，那么它的安全距離S=2000*0.2+8*（30-14）=528mm.此時(shí)S>500mm，則重新套用公式

S=1600*0.2+8*（30-14）=448mm.

2）分辨率40

（2）水平安裝：β=0°時(shí)。

S = 1600 * T + （1200 – 0.4 * H）

此時(shí)C = （1200 – 0.4 * H） ≥ 850 mm

安裝高度H<1000mm

例如：一臺(tái)壓機(jī)響應(yīng)時(shí)間是T=0.2S，其水平安裝高度H=700mm，那么它的安全距離S=1600*0.2+（1200-0.4*700）mm=1240mm.此時(shí)，附加距離C=1200-0.4*700=920mm.

4 總結(jié)

自動(dòng)化設(shè)備的操作防護(hù)一定要經(jīng)過精確計(jì)算，并嚴(yán)格按照計(jì)算結(jié)果執(zhí)行，這樣才能將設(shè)備安全等級(jí)提升到最高。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)做好安全保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)鎖，這樣才能從根本上保護(hù)操作者安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]EN /ISO 13855：2010《機(jī)器安全-有關(guān)人體進(jìn)場(chǎng)速度的安全保障定位》.

[2]ISO 12100《Safety of machinery-General principles for design - Risk assessment and riskreduction》.

[3]EN 574 / ISO 13851《Two-hand control devices-Functional aspects and design principles》.

[4]EN /ISO 13857《Safety distances to prevent hazard zones being reached by upper and lower limbs》.