以下是一些设计和安装问题光幕"。说明:
在机械设计领域、自动机器的安全措施这是一个不可避免的重要问题。 特别是,选择和放置能检测到人类入侵并使机器停止运转的光幕(安全光幕),是实现生产率和安全性的关键。
然而,许多目录和网站只列出了 "产品规格 "和 "标准条款",而对于设计师在绘制图纸时实际面临的 "具体计算程序 "和 "现场安装诀窍",却很少提供相关信息。
在本文中,我们不仅引用了标准,还研究了日本主要制造商、JIS(日本工业标准)甚至 ANSI(美国标准)的概念,并结合我们在实际机械设计实践中的经验,进行了比较,深入探讨了设计人员容易混淆的要点。此外,我们还研究了主要日本制造商、JIS(日本工业标准)和 ANSI(美国标准)的概念。
其目的是让未来的安全设计人员能够自信地选择光幕,并确保有逻辑支持的安全距离。
光幕的基本知识和选择。
ESPE(电气检测和保护设备)以及 4 类和 2 类
机器安全设计的第一步是根据机器的风险等级选择合适的保护装置。 光幕在专业术语中被称为 ESPE(电传感和保护设备),根据其安全性能分为 "4 类 "和 "2 类"。
这种 "类型 "的选择不应完全基于设计者的偏好或预算。 必须始终进行风险评估,并根据机器所需的 "性能等级(PL)"或 "安全完整性等级(SIL)"做出决定。
在日本,第 4 类通常用于工业机器人和压力机等可能造成严重伤害(如手指截断或死亡)的设备,因为这些设备需要最高的安全等级。 而第 2 类则用于风险相对较低的区域或有限的应用场合,在这些场合中,如果被钉住,也只会造成轻微的伤害。
两者之间的决定性区别在于 "发生故障时的表现 "和安全功能的可靠性。下表涵盖了设计选择所需的比较信息。
| 比较项目 | 类型 4 | 第二类 |
| 响应风险(PL / SIL) | PL e / SIL 3
(应对死亡或严重伤害风险) |
PL c / SIL 1
(解决轻伤风险)。 |
| 冗余和故障检测 | 冗余且总是自我诊断
内部电路是完全冗余的,即使发生单一故障也不会失去安全功能。故障会立即被检测到并停止。 |
定期测试
内部电路不一定是冗余的。故障检测依赖于 "启动 "或 "定期 "测试,因此在两次测试之间仍然存在故障风险。 |
| 方向角(光的传播) | 窄(±2.5°以内)
由于光线不易扩散,因此不易因周围墙壁表面的反射光而造成假光输入(盲区)。 |
宽(±5°以内)
光线容易扩散,便于对准光轴,但也容易接收到墙壁和光亮表面的反射光,从而限制了安装环境。 |
| 允许安装距离(距墙) | 可短距离安装
例如:在 3 米的探测距离内,可将设备安装在距离墙壁 130 毫米的地方。 |
需要较长的距离
例如:在 3 米的检测距离内,墙壁必须距离 260 毫米(因为反射的风险很高)。 |
| 主要应用: | 压力机、机器人单元、切割机、自动装配线的主要保护装置 | 小型包装机、AGV 缓冲器、低风险运输线辅助检测装置 |
参考资料来源:Panasonic Industry(见下文)。https://industry.panasonic.com/)
为了了解实际产品,建议查看代表每种类型的主要制造商的系列产品。
- 类型 4 的典型示例(通用、稳健)
- Keyence:GL-R 系列
- 欧姆龙:F3SG-SR 系列
- 第 2 类的典型例子(体积小、成本低)
- 松下SF2C 系列
因此,虽然第 4 类极为可靠,但成本也很高。 然而,如果为了降低成本而选择 2 型,那么一旦发生事故,就有可能承担法律责任,这就是为什么不选择 4 型的原因。除非有明确的相反证据,否则设计师选择第 4 类是比较稳妥的。
与安全距离直接相关的最小可探测物体
在选择光幕时,"最小可探测物体 "的尺寸(探测能力)是设计目录规范中影响最大的因素。 这表示 "光幕可以检测到多粗的光条而不会漏掉它",这主要取决于光轴的间距(间距)。
最小可探测物体的大小直接关系到机器是否可以做得紧凑。 如上所述,在计算下述安全距离时、这是因为检测到的物体越小,"入侵距离"(额外距离)就越短。 从机器围栏到危险源的距离可能相差几十厘米,这取决于机器的设计是在指尖进入的瞬间停止,还是在手臂进入后停止。
| 检测类型 | 最小可探测物体直径 (d) | 特点和设计影响 | 建议使用地点 |
| 手指检测 | 直径 9 毫米至 14 毫米 | 最小安全距离。
精细的光轴间距(约 10 毫米)可实现指尖检测。但价格昂贵、可安装在机器附近是 |
手动设置工件开口,小型机器人单元 |
| 手部检测(手部) | 直径 20 毫米 - 30 毫米 | 标准型,平衡感好。
光轴间距约为 20 毫米。与手指检测相比安全距离需要延长 100 毫米。 |
一般自动机械的传送带开口,内部维护门 |
| 手臂/脚部检测 | 直径 40 毫米或以上 | 安全距离非常长。
用于逐体入侵检测,因为手指和手掌都可能滑过。必须距离危险源至少 850 毫米。 |
设备周边、AGV 通道、大型设备区域保护的入侵探测 |
如果在设计阶段选择了探测能力低(探测物体大)的机型,无论如何也要买到最便宜的机型,那么计算出的安全距离可能会比预期的要长,机器的占地面积(占地面积)也可能会增大。 相反,如果空间有限,选择手指探测型,即使价格稍高,也能缩短安全距离,节省空间。
指向角的特点和调整光轴的难度。
孔径角往往被列在产品目录的一角,它是一个重要参数,对安装和调试时间有重大影响。 孔径角是指投影仪发出的光线与接收器接收光线的角度。
4 型光幕的定向角非常窄,为"±2.5°以内"。 这是光直射前方的图像,就像手电筒中的聚光灯一样。
- 优点:. 它最大限度地降低了 "环绕"(反射)的风险,即光线从不锈钢墙壁或旁边的设备盖反射,意外地照射到接收器上。
- 缺点:. 除非投影仪和接收器面对面,否则光线无法到达投影仪和接收器。在几米远的距离上,光束偏离几毫米就会造成光屏蔽,因此安装支架的微调和确保支架的刚性(防震措施)至关重要。
而 2 型的设计则更宽,"在 ±5° 范围内"。
- 优点:. 即使方向稍有偏差,光线也能照到,便于调整光轴。
- 缺点:. 光线越分散,就越容易被周围物体反射。由于它容易受到镜面墙壁和其他传感器的干扰,因此周围需要留出空间。
具有丰富现场经验的设计人员已经设计出了减少现场调整时间的方法,即在使用 4 型时安排带有调整机构的支架,或选择可与激光指示器或其他调整夹具一起使用的型号。 特别是在长距离(5 米或以上)使用时,设计一个坚固的安装柱是至关重要的,因为光轴可能会因为建筑物振动或温度变化导致外壳变形而发生偏移。
计算光幕的安全距离。
了解基于 JIS B 9715 的公式
安全距离是指从操作员拦截光幕光轴到机器完全停止之间的 "物理距离",这样身体的任何部分都不会接触到危险源(如旋转或按压部件)。 确保这一距离是机器设计师最重要的责任之一。
在日本、JIS B 9715。(机械安全--根据接近人体部位的速度放置防护设备)。 和国际标准 ISO 13855。 计算的依据是不能凭直觉或 "大概是这么多 "的感觉做出决定。
基本公式如下
s = (k × t) + c
- S:安全距离(毫米
- K:人体接近速度(毫米/秒)
- T:系统总停机时间(秒)
- C:穿透距离(毫米)
虽然等式看似简单,但确定每个变量数值的过程却需要大量的验证。 让我们仔细看看每个变量的含义以及在设计实践中是如何确定的。
采用 K 值(接近人体的速度)的标准
K 值是一个参数,用于描述人接近危险源的速度。 JIS 标准定义了两个基本值,即 2000 mm/s(高速接近)和 1600 mm/s(步行接近),但许多设计人员都不确定使用哪个值。
明确的遴选规则如下
- 初始计算总是在 K = 2000 的条件下进行。
首先,将 K = 2000 mm/s 代入公式计算出安全距离 S。 - 有条件地采用 K = 1600
只有在初始计算的安全距离 S 超过 500 mm 时,才允许使用 K = 1600 mm/s 重新计算。 - 重新计算时的注意事项
如果使用 K = 1600 重新计算得出的安全距离 S 小于 500 mm,则不能按原样使用计算结果。 在这种情况下,使用 S = 500 mm 作为最小距离。
[结论。
如果要在距离机器 500 毫米以内的近距离安装光幕,则必须无一例外地使用 K = 2000 进行计算。 在工人经常把手伸进和伸出机器的开口处,例如进行工件安装操作时,2000 毫米/秒是安全设计的铁律。
系统响应时间和机器停机时间。
公式中最依赖和最易变的是 T(系统总静止时间),它取决于实际测量结果。 这不是单个设备的时间,而是信号传输和机器物理静止所需的时间。延误之和是
T = t1 + t2 + t3
准确确定和估算这一细目非常重要。
| 可变因素 | 目录 | 获取来源/测量方法 | 近似值(参考值) |
| t1 | 光幕的响应时间
从遮光到 OSSD 输出关闭的时间。 |
制造商目录的规格部分。
*请注意,这取决于光轴数量、串联数量和设置模式。 |
0.005 秒 - 0.020 秒 |
| t2 | 控制电路的响应时间
继电器或 PLC 接收信号并关闭接触器输出所需的时间。 |
安全继电器和安全 PLC 的规格。
*包括通信延迟时间。 |
0.010 秒 - 0.050 秒 |
| T3 | 机器停机
接触器断电、制动器启动以及运动机器的惯性完全停止所需的时间。 |
必须在实际设备上进行测量。
使用秒表测量装置或特殊的停止时间测量装置。 |
机械性
(0.1 秒至数秒) |
应特别注意 t3。 这不是一个目录数字,根据负载重量、运行速度和摩擦条件的不同,变化很大。在设计阶段,应使用类似机器的数据,或假设最坏情况下的数据,并留出足够的余量。
老化和制动性能考虑因素
不能保证设计时计算的安全距离在机器的使用寿命内始终是安全的。 这是因为机械制动器和液压系统在使用过程中会因磨损和油品降解而逐渐失去制动性能(制动距离增加)。
JIS 标准本身没有规定 "特定的老化余量值",但美国安全标准规定 ANSI B11.19. 这似乎是说,即使没有制动监控器,制动监控器(停车时间监控装置)的设定时间 Tbm 也会添加到安全距离计算中、建议加上约 20% 的实际测量停止时间余量。以下是所提供信息的摘要。
T = t1 + t2 + (t3 × 1.2)
虽然这只是一个参考值,但在日本,这一概念作为一种 "专业设计方法 "也被广泛应用于实际设计中,即添加 1.2 倍的实际测量值或一个固定值(如 0.05 秒)作为制动响应延迟。
操作和维护手册还应明确规定 "在定期检查时应重新测量停机时间,以确保其不超过设计公差"。
计算穿透距离(C 值)。
C(入侵距离)考虑了在光幕检测到物体和系统做出反应之间的极短时间内,手指或手在光幕之间滑动或被推到光幕之外的危险源的距离。 该值由光幕的 "最小可探测物体直径 (d) "在数学上确定。
JIS B 9715 中的垂直安装公式如下。
C = 8 × (d - 14)
但是,如果 C < 0,那么 C = 0。
根据这一公式得出的典型数据汇总于下表。
| 检测类型 | 最小可探测物体直径 (d) | 公式 8 x (d-14) | 采用的穿透距离 C | 备注 |
| 手指检测 | 14 毫米 | 8 × (14 - 14) = 0 | 0 毫米 | 无需额外距离。尽可能靠近。 |
| 手部检测 | 20 毫米 | 8 × (20 - 14) = 48 | 48 毫米 | - |
| 手部检测 | 25 毫米 | 8 × (25 - 14) = 88 | 88 毫米 | 一般通用模型值。 |
| 手部检测 | 30 毫米 | 8 × (30 - 14) = 128 | 128 毫米 | - |
| 手臂/身体检测 | 40 毫米 < d ≤ 70 毫米 | 不适用 | 850 毫米 | 使用 850 毫米的固定值作为臂长(标准值)。 |
从表中可以看出,如果选择手指检测类型(d=14),则可以达到 C=0,安全距离最小。 另一方面,如果选择手部检测类型(d=25),则必须在计算结果中加上 88 毫米。 如果使用 d=40 或更大的类型,则无论制动性能多好,都需要 850 毫米或更大的距离,因此在某些情况下无法在较小的机器上安装。
光幕的安装标准和措施。
垂直安装布局的铁律
计算出安全距离后,下一个问题就是如何对其进行物理定位。 垂直放置是探测水平入侵的最常见方法,光幕垂直于地面。
安置的铁律如下。
- 光轴平面是进入危险源的唯一通道。
如果不通过光幕,就不应该有通往危险源的路线。 - 刚性固定
为确保光轴在工人撞击或设备震动时不会发生偏移,应使用足够坚固的支架或支撑件进行固定。使用简单的铝制框架进行固定只需加固即可,因为这可能是振动导致故障的根源。 - 避免干扰透明体。
如果亚克力板或玻璃靠近(平行于)光轴,光线可能会从表面反射并到达接收器。确保光轴周围有足够的空间(间隙)。
确保防止来自三个方向的分流
光幕本身形成了一堵 "隐形墙",但这堵墙的 "两侧"、"顶部 "和 "底部 "都是空的。 设计者必须从物理上阻断这三个方向的分流。
- 从侧面绕过
如果光幕与机器框架(或安全围栏)之间有缝隙,人体就有可能滑过。一般来说,超过 150 毫米的缝隙对整个身体来说是可以通过的,但手臂可以伸入的缝隙也是危险的。必须设计安装金属板盖或辅助围栏,以完全填满缝隙。 - 从背后入侵
如果机器的背面或侧面是敞开的,还应该有一个带门开关的栅栏或门来保护整个周边。
安装设计的目标是创造一种情景,"无论你从哪里走近,都必须切断光幕的光轴,以接触到危险源"。是
反潜和克服措施
ISO 13855 / JIS B 9715 为 "爬下式 "和 "伸展式 "光幕制定了严格的标准。
反潜措施
从地面(或工人站立的参考平面)到光幕最低边缘光轴的高度为、300 毫米或以下 必须如此。 如果开口大于此值,就会被认为是敞开的,人可以爬进去。由于调整支架的成本较高,这往往是昂贵的,但如果超过 300 毫米,则必须用钢板或类似材料进行实际封堵。
克服措施
如果危险源 (a) 的高度较低,而光幕 (b) 的高度较低,则有可能从顶部俯身触及危险源。 为防止这种情况发生,必须进一步拉大与危险源的距离或加高光幕(或辅助防护装置)。
下表列出了危险源高度与所需保护高度/距离之间的关系 (概念范例(见下文)。
| 危险源高度 (a) [毫米]。 | 防护栏/LC 高度 (b) [毫米]。 | 克服 (Cro) 所需的水平距离 [毫米]。 |
| 2500 | - | 0(不需要,因为太高,够不着) |
| 1400 | 1200 | 要求距离 1100 或更远 |
| 1400 | 1400 | 需要 800+ 距离 |
| 1400 | 1600 | 需要 500+ 距离 |
| 1000(低风险来源) | 1000(低围栏) | 需要 1400 或更远的距离 |
| 1000(低风险来源) | 1200 | 要求距离 1200 或更远 |
从表中可以看出,如果危险源的位置较低,则低光幕需要至少 1 米的距离才能被判定为 "可从上方触及"。 在设计时,将这一爬越距离 Cro 与安全距离公式 S = (K × T) + C 的值进行比较、大 必须作为最终安装距离。
使用角镜时的注意事项
为了节省成本和安装空间,有一种技术是使用一对光幕和 "角镜",将光线各弯曲 90 度,将一个区域围成 "U "形或 "L "形。 不过,这种方法有两大缺点,不建议轻易采用。
- 光衰减
光每次被镜子反射时,都会损失约 10% - 15% 的光能。增加两面(三面保护)或三面(四面保护)镜子的数量会大大减少可达到的距离。有必要在考虑衰减率的情况下检查有效距离,而不仅仅是规格中给出的最大距离。 - 调整难度增加
镜子越多,光轴对准的难度就会成倍增加。即使是最有经验的操作员,也需要花时间将投影仪发出的光调整到第一面镜子的中心,将反射光调整到第二面镜子的中心,然后再调整到接收器。此外,在运行之后,即使是由于叉车振动或其他因素造成的最轻微的镜面位移,也会导致立即停机,因此需要非常坚固的支撑。
在实际操作中,镜子的使用应限制在最多两面(三面防护),如果四面都是封闭的,从长期稳定运行的角度考虑,最好使用两组光幕或与机械围栏相结合。
光幕的布线和控制
OSSD(安全输出)以及 PNP 和 NPN 输出
光幕的输出信号不是典型的传感器 ON/OFF 触点。OSSD(输出信号切换装置) 该系统使用具有自诊断功能的半导体输出,称为
即使在输出处于 ON(安全)状态时,OSSD 也会定期产生微秒级的极短 OFF 脉冲。 这样,它就能进行自我监控,确保 "输出电路没有因电源短路而发生故障,并始终保持接通状态 "或 "接线没有断开"。这些脉冲信号的速度非常快,如果将它们直接连接到普通的通用继电器或 PLC 输入卡上,脉冲会被误认为是 "信号丢失",反之,脉冲的存在会导致继电器颤动。
输出极性也有两种类型,必须与所连接的设备相匹配,具体如下。
| 输出格式 | 特点 | 主要用途和设备 |
| PNP 输出(信号源) | 接通时输出 +24 V 电压。接地故障(触点电压为 0 V)时输出关闭,这是全球安全标准。 | 欧洲设备,国内最新安全设备。 |
| NPN 输出(灌电流) | 接通时连接至 0 V。必须特别注意接线保护,因为接地故障时有可能误认为是接通(安全)。 | 日本的旧设备,部分设备用于亚洲 |
大多数现代光幕型号只需改变接线连接即可在 PNP 和 NPN 之间切换,但设计图纸必须明确说明使用哪一种,并在后续阶段与安全设备的极性相匹配。对于新设计,出于安全考虑,强烈建议使用 PNP 输出。
与安全继电器装置连接
正确接收 OSSD 输出并安全关闭电源(如电机和加热器)、安全继电器装置 或 安全控制器(安全 PLC) 是必不可少的。
在连接中,接线总是以 "双线(双通道)"方式进行。 光幕上有两条信号线 "OSSD1 "和 "OSSD2"。 分别连接至安全继电器的两个输入端子 "S1 "和 "S2"。
- 为什么是两瓶?
这是因为,如果一条电缆被老鼠咬断,或者内部电路发生故障并停留在 "ON "位置,另一条电路如果还活着,就能可靠地发出停止信号(冗余)。 - 难道不应该使用通用继电器吗?
通用继电器可能有焊接触点(触点粘在一起不分离的故障)。 安全继电器具有强制导向触点,即使发生焊接也能检测到。 绝不能使用通用继电器或通用 PLC 来降低成本,因为它们不符合安全标准(如 ISO 13849-1)。
使用 EDM(外部设备监控)
更高的安全级别用于确保 EDM(外部设备监控)。 功能。 这是光幕监测 "其下游设备(磁接触器和继电器)"是否正常工作的机制。
具体来说,信号线穿过驱动电机的磁接触器的 "b 触点"(NC 触点:常闭,但操作时打开),然后返回光幕的 EDM 输入端子。
- 正常运行:光幕关闭(停止指令)时,接触器也关闭,b 触点闭合。 光幕确认 "EDM 输入已接通(返回)",接触器已成功关闭。
- 异常操作(焊接):. 如果接触器触点被焊接和卡住,则即使光幕关闭,接触器仍处于接通状态,b 触点仍处于断开状态。 光幕检测到 "停止命令已发出,但 EDM 信号未返回",并锁定在错误状态(防止重启)。
这确保了整个系统的安全,不仅包括传感器,还包括关闭电源的开关故障。
手动复位和联锁
当光幕被遮挡、光线恢复(人消失)时,机器的重启方式有两种模式。
- 自动复位(自动返回)
当遮光板移除时,立即输出 ON 信号。- 使用条件:. 人们可以穿过光幕进入机器内部。 完全没有。 只有在这种情况下。 哪怕有一小块地方可以容纳整个身体,也绝不能使用。
- 手动复位(手动返回)
即使光屏蔽消失,它也会保持关闭状态,只有在按下不同位置的 "复位按钮 "时才会打开(联锁功能)。- 使用条件:. 如果可以通过光幕进入机器(全身进入)、必不可少的 是
[设计陷阱]
光幕通过 = 没有人 "并不一定意味着 "没有人"。 一旦有人进入该区域,光幕本身就不会被遮挡。 如果机器在这种状态下开始自行移动,里面的人将无处可逃。
因此,具有人性化结构的机器必须始终采用手动复位,而且复位按钮必须 "位于可以看到整个危险区域的位置,并且只能从危险区域外操作"。
光幕的应用和验证。
使用静音功能的条件
在生产线自动化中,经常需要让货物(工件)通过而不让人通过。 实现这一要求的方法是 静音。 功能。 该功能可在特定条件下暂时禁用(静音)光幕的安全功能,并允许工件通过。
您需要静音功能吗?(改编自 Keyence)
静音功能会自动暂时关闭安全功能。静音通常会禁用光幕的整个光轴,但是、
GL-R 可以通过配置软件(静音库功能)设置禁用哪个光轴,以提高安全性。
要使用该功能,必须满足严格的硬件配置和显示要求。 在 JIS 标准和日本现场规则中,"静音灯"(指示灯)的安装及其监控功能尤为重要。
静音灯的 "安装义务 "和 "灯泡烧毁监测"。
JIS B 9704-1 (IEC 61496-1) 要求在静音功能启用时,"应显示其状态"。即必须安装静音灯。而只用声音或没有任何表示的告知则违反了这一标准。
设计人员还需要考虑的一个问题是,如果灯泡烧坏,机器是否应该停止运转(断开监控任务)。
- 标准释义(JIS B 9704-1:2015)
根据以前的标准,"检测和停止灯泡故障的功能 "是安全等级 4 的强制性要求。 然而,2015 年的一项修正案规定,只有在风险评估确定可以保证安全的情况下,才可以在技术上省略这一监测功能。 - 日本的实际情况和建议。
尽管在标准方面已经有所放宽,但 "灯泡熄灭 = 正常运行(安全功能激活)"的观念在日本制造业,尤其是冲压机械和汽车行业根深蒂固。 在没有灯泡烧毁监控的系统中,如果灯泡烧毁,就会出现这样的情况:操作员误以为机器当前没有静音(安全功能处于激活状态)而进入某个区域,但实际上机器正在静音,机器无法停止,从而导致事故。 因此,基于日本职业健康与安全和公司特定安全标准的指南仍然强烈建议或事实上强制要求使用 "灯泡故障监控 "或 "不燃烧 LED 指示灯"。
因此,最佳的设计方案是选择以下方案之一
- 使用集成在光幕主体中的静音灯,并带有断开监控功能。
- 在使用外部灯具时,应选择可靠的 LED 层叠灯泡,而不是白炽灯泡,并尽可能启用光幕监控功能。
| 功能比较 | 静音 | 消隐 |
| 运行原则 | 只有当专用传感器确定是工件时,才会暂时禁用全部或部分光轴。 | 始终(或可变地)永久禁用某个光轴。 |
| 预期用途 | 允许托盘和工件进出。 | 忽略不会移动的障碍物,如传送带框架和固定夹具。 |
| 所需设备 | 光幕 + 静音传感器(2 或 4) + 静音灯(必备) | 光幕单独使用(通过设置支持) |
| 对安全距离的影响 | 基本不变。 | 可能更大(因为最小可探测物体更大)。 |
消隐功能和安全距离
消隐。 当由于结构原因而无法移除的障碍物(如传送带或夹具的一部分)进入检测区域时使用。
- Fixblanking(固定):。 某些光轴(例如从下至上的第三至第五个光轴)始终处于禁用状态。 障碍物必须始终存在。
- 浮动消隐:. 在障碍物上下移动或工件位置不恒定的情况下,可以使用 "忽略任何位置上最多两个光轴的阴影 "等设置。
[严重注意:
使用浮动消隐时,实际的 "最小可探测物体 (d)" 会变大。 例如,即使是最初设计为 φ14 mm(手指检测)的产品,如果在两个光轴上使用浮动消隐,也将看不到一个手指,实际检测能力将下降到大约 φ34 mm(低于手部检测水平)。
这就增加了安全距离公式 C = 8 × (d - 14) 中的 d,从而大大增加了所需的安全距离 S。 如果忽略了这一点,在不改变安装位置的情况下进行冲裁,机器就会有危险,因为手指可以触及危险源。
防止因相互干扰而发生故障
在有多个设备的线路中,存在 "相互干扰 "的风险,即邻近设备的光幕(投影仪)发出的红外辐射会到达自己设备的接收器。
当这种情况发生时,机器就会陷入一种极其危险的故障模式(危险方故障),即操作员挡住了设备的光幕(应该停止),但接收器却接收到了来自隔壁的强光,并误认为 "光来了 = 安全",机器就不会停止。
综合使用以下技术作为对策
- 安置:对于相邻的设备,投影仪和接收机的方向应相反(背靠背)。
- 频率设置:许多 4 类产品都具有切换功能,如 "扫描代码 A/B "。 通过在相邻组中设置不同的代码,可以将其他代码的光作为噪声忽略。
- 屏蔽板:中间竖立一块不透明的木板,对光线进行物理阻挡。
验证(确认)
在设计、安装、布线和配置好一切之后,最后要做的就是 验证(确认) 必须进行并记录。 这是用实际设备证明 "安全确实得到了计算和设计的保证 "的过程。
主要核查项目如下。
- 验证检测能力:
使用随产品提供的 "测试棒"(与检测能力相同粗细的棒),检查从检测区域的顶部到底部,在插入棒的任何位置是否都能确保红光(遮光)。如果有任何位置的指示灯变绿(进光),哪怕只是一瞬间,都属于 "死区"(盲点),需要纠正。 - 实际测量停车时间:
使用特殊的停止时间测量装置,测量从光幕实际遮蔽到机器停止的时间。 实际测量结果用于再次计算安全距离,并确认当前的安装距离超出了计算所需的距离。 - 检查联锁和其他功能:
检查手动复位是否有效,电火花成形器的焊缝检测是否有效(例如,按压伪接触器进行测试)。
只有将这些结果记录并存储在 "验证报告 "中,才能说机器设计者的责任得到了履行。
安全光幕设计概要。
以下是本文介绍的光幕安全设计要点摘要。
- 根据 JIS 标准和风险等级(4 类/2 类)选择光幕。
- 最小可探测物体(手指探测)越小,安全距离就越短,有利于节省设计空间。
- 安全距离必须始终按照 S = (K × T) + C 的公式计算,不得凭感觉确定。
- K 值首先以 2000 mm/s 计算,只有当结果超过 500 mm 时才能采用 1600 mm/s(但最小距离为 500 mm)。
- 对于机器停机时间 T,除实际测量值外,还应加上老化裕量(如 ANSI 推荐值或 1.2 倍)。
- 手指检测的穿透距离 C 为 0 毫米,但手部检测需要 88 毫米或以上的额外距离
- 垂直安装时,安装位置距离地面不应超过 300 毫米,以防止钻洞,缝隙不应大于 150 毫米,以防止全身侵入。
- 如果危险源较低,则需要将光幕升高或拉远,以作为一种压倒性措施
- 应尽量少用角镜(一面或两面),因为角镜会减弱光强,增加调节难度。
- 输出接线推荐使用 PNP 输出端,并且必须始终与安全装置(如双系统中的安全继电器装置)相连。
- 如果结构设计允许人员进入内部,则一定要使用手动复位和联锁功能。
- 使用放电加工(EDM)功能进行系统监控,甚至包括接触器焊接故障。
- 使用静音功能时必须安装灯泡,强烈建议在日本场所启用灯泡烧毁监控功能。
- 请注意,消隐功能会增加最小可探测物体,并增加安全距离。
- 颠倒发射器和接收器的排列,改变相邻设备之间的频率,防止因相互干扰而发生危险故障。
- 使用测试棒和停止时间测量进行最终检测检查,并保存验证记录。
上图
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