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新版数控车床,数控铣床,加工中心机安全要求(上)

时间:2021-11-03     作者:山东万汇数控机床有限公司【原创】

新版加工中心机(ISO 16090-1)主要针对加工中心机、铣床、传送机做叙述,涵盖范围分为Group1~4,常见配备有下列装置/设备;刀库、换刀器、工件装卸机构、动力工件夹持机构、切屑输送机、动力操控门、额外的车削设备、额外的研磨设备。 下文所有提及之的防护装置需依照ISO 14120标准要求、联锁需依照ISO 14119标准要求。

机器群组的区别

Group1 
无数值控制的手动控制镗床及铣床
透过机械式手轮的作动控制轴动作的机器,或是通过机械、电气或其他方式控制动力单轴动作的机器,但无法程程多轴移动。

Group2 具有限数值控制能力的手动控制镗床及铣床
透过使用机械式或电子式手轮如群组1机器的方式操作的机器,或透过操NC面板上的控制器作为具有限NC控制的机器。

                                              

此组的机器可搭配Group1机器及以下功能:提供有限数值控制系统(NC) 、恒定工作速率(CSS) 、轴插补即复制预定轮廓、螺纹切削循环;但不得提供以下功能:自动程序启动、自动启动换刀、 无限制的快速轴移动、自动工件更换或棒材送料系统。

Group3 
数值控制的数控车床、数控铣床及加工中心机
能够执行程程多轴移动的数值控制机器(此类机器可在不同程度上纳入手动控制的设备,亦可包含不同的加工制程。 例如车削、研磨等,须符合对应标准ISO 23125、ISO 16089)。

Group4 
传送机及专用机
透过预定顺序的加工操作及制程参数,只处理预先指定的工件或系列工件的机器。


防护装置

Group1~4
适用的防护装置共分三类,各项要求说明如下。

固定式防护装置
对于驱动器的防护,应该使用固定式防护装置(包含伸缩式)防止接近机械动力传动驱动器,固定式防护装置的固定系统应该保持附着于防护装置或机械上。




大型机器,应借由措施的组合进行安全防护(ex. 操控室、周边围篱)周边围篱高度至少为1400mm,且安全距离需依照ISO13857来设计,底部与地面之间的任何开口都不得超过200mm

可移动式联锁防护装置
在机器的正常操作期间,比每一轮班一次还要更频繁地接近机械动力源,固定式护罩要改成联锁可移动式防护装置。 依据ISO14119将可移动式联锁防护装置联锁以防止接近出现危害性机械移动的危害区域。 须确保打开联锁防护装置时无法触及危害区域(危害性机器动作停下来之前)



供用户进出的动力操作可移动式防护装置
此防护装置分为A/B两种形式,直到防护装置完全关闭前,在MSO1的模式下不可以启动机器。 发生断电时,重力负荷动力操作防护装置的移动不应导致任何危害状况。

形式A:由控制系统自动启动
在预见全身不会进入工作区域下",须提供压敏保护设备,且每个边缘应设有半径至少2mm的圆形边缘,并且至少6mm的组合值(两个半径的总和)。 关闭的力不超过75N,动能不超过4J。 如果保护设备作动时能自动启动重新打开防护设备,关闭力可以最高150N及动能最高10J。 而在"预见全身会进入工作区域下",除上述要求还必须提供禁止重新启动的措施且须防止无人看管时保护装置关闭及人员受困,若防护装置可锁定则要有通电时解锁或是逃生解锁功能。

形式B:手动控制的动力操作
有三种控制方式可以选择,第一,透过双手控制装置且操作面板配置在距离危害区域至少100mm的位置。 第二,通过安装在操作台上或在手轮上之致能装置及方向控制装置,允许25m/min以下的移动(间隙>300mm,只存在冲击危害)或是允许最高移动速率5m/min(间隙<300mm 且存在一个剪断或挤压危害)。 第三,通过单手控制装置,其压动控制装置的位置处于固定的安全位置。

机械危害所导致的特定要求


Group1
机器的保护措施
(1)提供可调式刀具防护装置、可调式或联锁可移动式防护装置来禁止接近切削刀具。 (2)提供一个电气接口将一个联锁可移动式防护装置连接到机器的控制装置。 (3)应该防止手轮于动力旋转下所造成的卡夹、卷入及冲击危害。 (4)操作手册中须载明操作员所需资格及使用何种个人保护设备(PPE)。 (5)连续动力轴进给率不得超过2m/min/或压动控制快速横移轴速率不超过5m/min

Group2
机器的保护措施
(1)工作区域应该用固定式及/或联锁可移动式防护装置进行防护。 (2)任何机器移动只有在联锁可移动式防护装置关闭时可进行。 (3)在可移动式防护装置开启的状态下需要轴移动时,需符合下列限制:轴进给移动速率应不超过2m/min,且使用压动控制装置启动及维持。 主轴旋转透过"一个压动控制装置""一个主轴启动装置及一个致能装置"来启动及维持。 可移动式防护装置开启下且安全功能有效时,主轴在没有刀具下收到停止命令后,在2转内达到静止。 断电或者控制器或动力组件出现错误的状况下,允许主轴驱动器滑行。 (4)提供固定式及/或联锁可移动式防护设备,以防止接近线性速率大于15m/min的机器移动组件(冲击危害下)2m/min(挤压、剪断或卷入危害下)。 防护装置的安全距离依照ISO 13857

Group3
及Group4机器的保护措施
(须提供防护装置,防止接近机器的危险零件/区域,工作区域应该用固定式及/或联锁可移动式防护装置围住。 若护罩并非合理可行,可另外透过操控室、周边围篱、其他保护装置让操作员位置受到保护。 防护装置的特性及特定要求如下:(1)应该将工作区域防护装置固定在机器的结构上。 (2)应提供措施(例如窗户)进行定期观察,降低开/关工作区域防护装置频率。

而防护装置的联锁则需符合以下要求:(1)在任何MSO下,防护装置的开启或保护设备的作动会造成所选的MSO的安全要求被启动。 若联锁可移动式防护装置的开启使得操作员暴露在挤压、剪断、切割或切断、卷夹、拉入或卷入、冲击、刺伤或刺穿危害下,应该提供防护装置锁定。 若预期在动力失效后会出现移动延长(例如主轴滑行)在断电状态下,应透过防护装置锁定装置防止接近机器。 ( 2 )预见可以全身进入或可以停留在危害性区域而不作员看见时,须提供禁止重新启动的措施。 应提供装置以防止防护装置在无人看管时关闭及人员受困。 (3)当使用具备防护装置锁定的联锁装置且预见全身可进入,该锁定必须是在通电时锁定、通电时可解锁或可逃生解锁。 (4)多个工作区域:单一Group3机器上超个一个工作区域,安全防护装置应保护操作员不受邻近、使用中工作区域的危害。 使用限制装置防止未经授权将机器移动到邻近的非使用中工作区内。

护罩的替代设备则是通过局部防护设备(ex. 操控室),防止操作员从正常操作位置接近工作区域。 同时,应该防止机器操作员以外的人员接近工作区域。


其他危害所导致的特定要求


加工中心机中安全要求根据ISO 12100十大危害分别探讨其安全要求,机械危害以外的危害,部分有对应的B类参照标准整理如表1,而剩下危害其安全要求皆为概念性叙述,加工中心机中安全要求根据ISO 12100十大危害分别探讨其安全要求, 机械危害以外的危害,部分有对应的B类参照标准整理如表1,而剩下危害其安全要求皆为概念性叙述,如:失去稳定性、人员滑倒、绊倒及跌倒、为维护或故障排除而需接近在高处的机器零件、装配错误、救出受困及/或被夹住的人员,这些安全措施可用风险评估流程来评估设计。




性能等级要求

依照ISO 13849-1,常用安全功能及其所需性能等级(PLr),新版加工中心机安全要求已经将所有相关类别,列于附录J中。 安全菜单J.2到J.22列举加工中心机不同功能在不同状况下的性能等级要求,根据国内业者常见的规格性能下,一般建议除了再启动、刀具夹持(主轴头)、切屑输送带(机外)设计为单回路,紧急停止、开门联锁、 启动、致动装置、MPG、主轴/伺服轴降速监控、模式选择、刀库、换刀器、切屑液、切屑输送装置、APC、动力门都设计成双回路并通过安全模块或各家控制器搭配的安全功能来达成PL=d的性能等级设计。 引用13849安全功能需要进行性能级别计算的项目如表2。

任何动力供应失效所导致的特定要求


(1)应侦测压力或电压的不足,并让机器停止。 (2)动力供应的中断或失效应不得导致工件夹持或刀具夹持的危害性损失。 (3)能源供应的恢复不得导致自动重新启动被中断的机器零件移动,或重新启动流体供应、机器。 (4)动力供应的中断或失效应不得导致垂直轴或倾斜轴在重力作用下的危害性移动。 (5)系统的设计应使在任何回路的线路断裂下不会导致安全功能的损失。 (6)应提供措施隔离能源供应。 (7)若机器配备有自己的液压单元及/或气动压缩机,机器的断开电连接也会断开泵浦的马达及/或压缩机的电源连接。 如果机器供应有外部液压及/或气动能源,机器应该配备可靠的手动操作及可上锁装置以从供应源断开。 若由于隔离而无法自动消耗能量应提供用于排放剩余压力的设备。

弹出液体或零件所导致的特定要求


除了防护装置设计将加工材料/金属加工液导向其收集区域,防护装置强度需要计算,防护装置包含板金及观察面板,参考新版加工中心机安全要求附件B可得到不同机器参数下需要的防护装置厚度,若为复合式设备包含车床或磨床功能,则须分别计算其标准要求后选用最高数值的防护装置厚度。



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