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壓力機械的安全保護裝置的現狀

類別:機械安全 發布時間:2017-10-09 瀏覽人次:

摘要:介紹了設置壓力機安全保護裝置的必要性和重要性。在分析壓力機生產常見事故的基礎上,提出了選擇壓力機安全保護裝置的原則。并介紹了國內外常見的壓力機安全保護裝置的性能特點。



A、概述


隨著汽車、家電、輕工、儀表工業的迅猛發展,對板材的沖切加工要求也越來越高,這促進了國產壓力機技術的進一步成熟與發展。但這不僅是先進的技術性能、穩定的產品質量的進步,而且也要求安全操作環節的成熟與發展。目前,我國每年發生上萬起壓力機械傷人事故,特別是在部分國有企業、鄉鎮企業屢屢發生斷指、傷人事故,給壓力機械的操作員工的身心帶來不可磨滅的創傷。壓力機操作屬于單調的重復性勞動,是通過操作者用手或腳按照一定的節奏動作而進行的,需要操作者在工作時始終保持一定的注意力,稍有疏忽,亂了節奏,就會受傷,危害極大。


B、壓力機生產事故的現狀



(1)作業方式本身的危險性


目前,國內大多數正在使用的壓力機,都是直接用手上下料。這種操作方式本身就具有危險性。


(2)壓力機本身的危險性


占壓力機本身總數約75%的壓力機,都是使用剛性離合器,在下降過程中無停止功能;離合器和制動器的有關部件受沖擊和磨損較大,易發生滑塊二次下落。


(3)安全措施不適應壓力機的通用性


壓力機可以通過切換開關,進行各種加工,具有很大的通用性。



(4)非加工作業時的危險性


模具的安裝、拆卸、調整等非加工作業時,人體需進入模具空間,當模具自然下落,或者啟動開關誤動作時,人身、死亡事故時有發生。


(5)小企業多,多品種小批量生產多

使用壓力機的工廠企業大多是小企業,受資金、人材、時間等限制,往往都承包大企業的工作,不得不進行多品種小批量生產,故造成事故因素增多。

壓力機械的安全保護裝置的現狀


3、事故的主要原因


(1)機械故障和缺陷引起的事故

①離合器、制動器失效發生故障,或由于磨損引起滑塊下降,或二次下落。

②控制離合器、制動器動作的電磁閥發生故障。

③電氣元件中繼電器接點接觸不良,旋轉凸輪開關因其壽命短、且由于振動使其安裝位置位移等原因,也極易出故障。

④構造或工作缺陷:摩擦離合器因為在行程的任意位置都能斷開,通過配置適當的安全措施,所以安全性較好;剛性離合器不能實現緊急停車,不帶急停機構的剛性離合器結構的壓力機占我國機械壓力機的90%以上,安全性較差。

⑤壓力機的機械部分如離合器、制動器、滑塊、模具等調整不良引起的機械誤動作。

⑥加工異形材料時,操作規程難以制定。

⑦安全裝置的故障或缺陷等。

(2)誤動作或錯誤操作引起的事故。

①在送料過程中,誤踏腳踏開關或誤按按鈕。

②在壓力機操作中,誤將手伸出或手不小心打滑。

③修正材料位置時,踏了腳踏開關。

④雖有安全裝置,卻以麻煩等理由不使用。


4、安全裝置的選擇


采用機械化、自動化送、卸料是確保安全、杜絕壓力機安全事故最積極有效的保護措施。在暫未實現機械化、自動化的送、卸料裝置的地方,可根據下列原則采用相應措施來防止工傷事故的發生:


①滑塊絕對不會二次下落。

②人體不能靠近危險區,如果靠近則壓力機急停。

③不因模具破損等引起危險物飛出。

④具有防止操作失誤和絕對安全的功能。


目前,國內外在壓力機械上常采用的部分安全保護裝置,按其功能分類,有如下形式:


(1)手用工具


主要用在中小型壓力機上沖壓小型工件,一般是用腳踏開關啟動壓力機時使用。其目的是用工具代替手進行上卸料,避免人手直接伸入上下模具之間,保證安全。


手用工具是根據各種不同毛料的形狀重量設計的,可迅速鉗住毛料,并準確地把毛料放置在凹模上,工具手柄的大小要便于操作者手持。


(2)雙手結合裝置(雙手操作式安全裝置)


用雙手同時按住兩個按鈕或操作手柄,通過電磁力、彈簧力、空氣壓力或人力接近離合器,而使滑塊下降。要求把操作按鈕放在根據壓力機急停性能而定的安全距離以外,以便滑塊下行時,強制操作手離開危險區,防止在啟動后松開手柄又到上下模之間拿東西而發生事故。這種操作必須是雙手按鈕連鎖,大多數用來控制只配置一名操作員的機器。雙手控制器(圖1)常與其他安全設備一起安裝,廣泛用在生產設施上。


優點:低投資,占用空間小,容易安裝,便于啟動。適用性限制:只能提供手的保護,不提供第三方保護和重大潛在的人機控制沖突,如對于機械故障引起的滑塊二次下落無效。


(3)機械式保護裝置(門式安全裝置)


在滑塊下行時,用機械方法將危險區隔絕,或強制地將操作者的手移出危險區保證安全。機械式保護裝置有柵欄式、推(撥)手式、牽手式等。


①柵欄式:即可用于使用剛性離合器的壓力機,又可用于使用摩擦離合器的壓力機。其原理是在操作者和危險區之間,或在被保護區的周圍設置一套柵欄,隨壓力機的滑塊運動而運動。滑塊回程時,柵欄打開,可以裝、卸料,滑塊下降時,安全柵欄封閉,隔斷人手進入上、下模具之間。安全柵欄一般適用于連續行程。當壓力機械故障而誤啟動引起滑塊連沖時,因柵欄與滑塊運動連鎖,可起保護作用。


②推手式安全裝置:在滑塊上有連桿拉桿和凸輪等連接著手推桿,當滑塊下降時,把手強制推出危險區域,此裝置必須能調節手推桿的長度及擺幅,裝有確保滑塊運動中手的安全的防護板。主要用于小型開式壓力機,當滑塊二次下落時,也能準確動作,起到保護作用。


③撥手式安全裝置:滑塊下降時,通過兩根套在操作者雙手上的繩索,將操作者的雙手從模具中拉出到安全區域。只要調節好拉帶和拉力,即使發生滑塊二次下落,也可保障安全。



上述機械式保護裝置動作可靠,結構簡單易于維修,可有效防止由于機械失靈而發生連沖。其缺點在于在操作者和上下模具之間,有一機械物體在運動,易影響操作者視線,引起疲勞,對送卸料也非常不方便,主要限用于老式壓力機的安全改造。


(4)固定式圍欄和防護裝置


固定式防護裝置是永久使用的,可確保操作員在危險區或危險機器以外安全地工作。它們采用屏障、罩蓋或塑料構件的形式,最適用于連續沖壓等落料加工。


優點是:永久性裝置、低投資、壽命長、無危險凸出部分。使用限制:進入區域進行維護時可能有困難,容易未經檢驗被移去。

壓力機械的安全保護裝置的現狀


(5)自動保護裝置


在操作者與上下模具之間或危險區域周圍,設置一種不影響視線和操作的光束、氣流、電場等,當操作者的身體或手持某種物體進入危險區域時,能向壓力機械的控制電路發出停止信號,使滑塊立即停止下降,以保障安全。自動保護裝置有光電保護、電容式保護和氣幕式保護等。


光電保護裝置:是在操作者與上下模具之間或危險區域周圍,設置光幕,形成具有檢測能力的檢測區域(圖2),當操作者的身體或手持某種物體進入檢測區域遮斷光幕時,控制機構發出停機信號,令滑塊立即停止下降,達到保護目的。這一裝置主要用于雙動拉深加工、連續加工及腳踏開關操作,而對于防止因壓力和故障而引起的滑塊二次下落無效。


優點:具有高的可靠性;大的抗電氣干擾能力。適用性限制:占用空間;往往還需要添加固定式防護裝置。


單光束和多光束系統:這類系統形成圍繞機器的周邊來控制入口通道。它們是為檢測操作員身體而設計的。反射鏡的使用產生了L或U型保護形式。優點:靈活性強。

壓力機械的安全保護裝置的現狀


(6)激光掃描器


激光掃描器(圖3)保護危險機器周圍區域。只要檢測到直徑大于70mm的物體(如:腳、腿),設備就會啟動機器安全控制系統的停機信號。此外,這類設備具有提前報警功能,使人們在進入危險區前,就可得到警告,從而避免不必要的停機。



優點:容易給形狀復雜的保護區編程,可擴大保護面積。適用性限制:對污染環境敏感。


(7)電容式保護裝置(又稱人體感應裝置)


在操作者與危險區域之間,設置一個對地構成一個有一定電容量的電容器作為敏感元件,通過人體上下料時靠近敏感元件的距離變化,來改變對地電容器的大小,再通過放大,就可使機器停止,或不能啟動。由于感應式保護受人體各種因素和場地的影響(如穿鞋襪不同,帶手套新舊不同等)較大,使用極為不便。



(8)氣幕式保護裝置


在操作者與危險區域之間,設置氣幕,一旦操作者的手、身體或其他物體遮斷氣幕時,則斷開啟動裝置的控制線路,停止滑塊運動或啟動。上述各種自動保護裝置對操作者沒有什么精神上和視線上的影響,從而減少精神上的疲勞。但對于故障引起的滑塊二次下落無效。


(9)手動式防護裝置


手動方法送料時,需打開安全圍欄的門進行模具安裝、調節等各種作業,為使一個動作或作業未結束時離合器不因操作有誤而動作,就把操作系統的一部分,用機械或電氣的方法連鎖。


安全裝置除應具有防止發生故障的功能以外,還應滿足下述條件:應標有檢查合格證;備有詳細的使用說明書;易于調整,盡量多地適用于各種操作;安全裝置的保護范圍應盡量大;操作中,不應因故障或部件的位移而影響安全功能;安全裝置應該容易檢查或維修。


各種安全裝置,各有優缺點。同時使用兩種或兩種以上安全裝置,既能互補缺點,又能在一個突然發生故障時,啟用另一個安全裝置,可靠防止壓力機事故。


5、結束語


綜上,不僅要從壓力機、模具、安全裝置等設備方面來采取改善措施,還應該在設備管理上作好以下工作:



綜上,不僅要從壓力機、模具、安全裝置等設備方面來采取改善措施,還應該在設備管理上作好以下工作:

(1)當壓力機及安全裝置發生故障,出現異常狀態時,應立即停止使用壓力機,查明原因。

(2)要求操作者每次開機前都應進行認真檢查,確認壓力機有無損傷,規定檢查項目、檢查周期以及檢查中的注意事項。

(3)針對壓力機不同的運轉方式應采取相應的安全措施。

(4)正確進行模具的安裝、拆卸及壓力機的調試和試車。

(5)要求操作者必須掌握安全操作規范。

(6)針對具體不同的壓力機,采取最適合、最安全的保護措施。




在工業發達國家相當重視產品安全性問題,都詳細制定了相應的安全生產條例,并強制實施。日本的勞動衛生安全法(昭和47年法律第57號)規定:(防止壓力機事故):“企業負責人對使用沒有安全圍欄等壓力機和剪切機(以下均稱“壓力機”等)進行作業的工人,必須采取不使他們身體的某一部分進入機器危險區的措施。”。美國國家標準學會(ANSI)和職業安全和健康管理局(OSHA)也已頒布與工業設備安全操作有關的法規和標準。歐盟委員會已發布旨在保證協調機器操作人員健康和安全要求的一系列指令,它們包括機器須如何設計、建造、安裝和維修規定的所有方面的安全:“機械制造必須切合其功能,在制造廠可預見的狀況下進行調整及維護時,不會置人于險境。在制造商預見的機械年限內,必須采取措施以消除意外事件所造成的任何危險,包括裝配與拆卸造成的危險,甚至可預見的非正常狀況所造成的危險”。并通過幫助壓力機械的使用者進行危險分析和評估,了解選擇安全設備的重要步驟,還通過一系列特定推薦,如安全距離等,指導用戶選擇機器安全設備類型,將危險減至最小。而機器制造商進行EC證明的申報必須符合有關的歐州標準,由指定機關進行EC型號檢查,證明適用于它的機械指令條款后,制造商才可完成合格申報并貼上CE標志。


在我國,由于對企業安全生產的認識還不夠深入,對安全保護裝置的開發較晚,與國外先進水平仍有一定的差距,例如,激光掃描器僅有國外廠家生產,國外廠家生產的光電保護裝置已可實現最高級別的4級保護,等等。因此,需要職能管理部門加強安全監管,國內廠家加強開發力度,盡快縮小差距,共同建設美好的明天.


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