安全光柵安裝設計規范

張勇

摘 要：隨著工業自動化水平的不斷提高，自動化設備應用越來越廣泛，在要求設備的自動化、智能化的同時，設備安裝及操作安全非常重要。因此，有必要通過科學計算，制定設備安全標準。本文論述了關于安全光柵安裝的設計規范，通過公式科學確定光柵的保護范圍。

關鍵詞：自動化；操作安全；科學計算；標準；光柵；保護范圍；分析

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

1 安全光柵介紹

安全光柵，又稱光電安全保護裝置，是通過一組紅外線光束、形成保護光柵。一旦操作員的身體干擾由發送器發射的光束，信號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的機械設備停止工作。

安全光柵保護裝置用于保護危險點和危險區。例如在金屬和木材制造、沖壓件、機器人、塑料制模、包裝、印刷、紡織和一般制造中，安裝安全光柵可實現進入危險區域報警或與設備的安全保護系統聯鎖，有效保護作業人員安全。

當人體由安全區域進入到紅色危險區域時，設計人員必須確保措施能夠迅速做出反應，以阻止人員受到傷害，如圖1。

2 安全光柵定位方式規范

安全裝置的不當定位，是最常見的違規原因之一，以典型的手動進料壓力機為例，如果安全光柵安裝存在盲區，致使保護作用失效，操作人員的手會在不經過安全區的情況下，接觸到危險區，這可能會產生毀滅性的結果，如圖2。

3 安全光柵安全距離計算

為確保所有機器或自動化程序設備能夠保障操作員的安全，安全工程師必須對顯示出“明顯而即刻”危險的關鍵動作，進行分析和鑒定。應注意，安全工程師應遵守安全規范，以實現復雜的距離計算精確度，以及估算危險運動安全停止時間的準確性。

根據EN999/EN775/EN294標準，安全距離S由4個因素組成：

（1）安全裝置（ESPE）響應時間 t1。

（2）機器的溢出時間t2。

（3）安全裝置（ESPE）的分辨率d 。

（4）物體需要檢測的逼近速度K。

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

計算規則如下：

（1）水平安裝：β=0°時。

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），是指物體進入安全區域內，安全設備觸發前的附加距離

例如：一臺壓機響應時間是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。

S = 1600 * T + （1200 – 0.4 * H）

此時C = （1200 – 0.4 * H） ≥ 850 mm

安裝高度H<1000mm

例如：一臺壓機響應時間是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，附加距離C=1200-0.4*700=920mm.

4 總結

自動化設備的操作防護一定要經過精確計算，并嚴格按照計算結果執行，這樣才能將設備安全等級提升到最高。同時，設計人員應當做好安全保護系統聯鎖，這樣才能從根本上保護操作者安全。

參考文獻：

[1]EN /ISO 13855：2010《機器安全-有關人體進場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》.