机械加工作业安全防护原理及改良方案

机械加工作业安全防护原理及改良方案2020－02－22

机械加工作业

安全防护原理及改良方案

编制单位：广东颖程环境科技有限公司

编制日期：2020年02月

一机械加工安全现状概述

机械加工作业范围很广，常见的有包装处理和存储机械、纺织木工及陶瓷加工机械、自动或半自动装配线、自动及手动冲床、机械压力机、液压式压力机、压膜机、剪板机、工业机械手及其他自动化加工设备。

大部分企业使用的加工机械安全防护设施老旧或缺失，如冲床加工生产的时候，仍然沿用了手工作业方法，用手直接在模腔内装取零配件，而且，大量的冲压机械设备都担负着多种产品的制造任务。以100吨冲床为例，因滑块运行速度太快，其上下往复时间约0. 1S、大大快过人的反应速度，在这种情况下，如果冲床设备和模具没有安全防护装置，就容易发生安全事故。所以，机械设备的加工生产过程中，应加强防护，提高机械安全防护程度，防止事故发生。

本文以冲床为例，对机械作业的安全防护措施的改良作简要描述。

二机械加工安全改良措施

冲床作业的技术改进措施大致包括以下两方面：

1、机械作业方式的改良

1）改善冲床作业自动化程度——通过机械及电器系统性改良来提高作业自动化程度，减少人工作业量，降低操作者接触危险因素的几率来提高安全性能。

2）改良模具结构——对模具进行改良，采用复合模、连续模、多工位模等方式，减少等产量作业工人数量及单人作业效率等方式来降低作业风险。

2、外部安全防护措施的改良

1）机械结构改良防护——包括在模具周围设置防护板(罩)和对模具结构进行改进。如缩小模具危险面积，扩大空间；设置机械出料装置，在不影响模具强度和产品质量的前提下，将原来的各种手工送料的单工序模具加以改进，以提高作业的安全性。

2）加装工位安全联锁保护装置——在冲压设备和模具上设置安全防护装置，如机械进出装置、双按钮开关、机械拉手、推手和拨手装置、光电自动保护装置、安全光栅检测装置等。

以上改良方案中，作业方式改良涉及的改造难度大、投入大，企业较难接受，从安全低费角度出发，现时最常见、快捷的改良方式是加装安全光栅检测装置，将人工作业区域用光栅进行检测并通过程控电器使之与原有冲压控制电路进行联锁，只有在工人送件完成、人手离开，冲压危险区域无人情况下才开启冲压类机械作业，从而保证工人作业的百分百安全及生产过程的可靠性。

三安全光栅在机械加工作业中的应用

安全光栅是目前保护冲压机械操作者人身安全的一种最有效的保护装置，它比防护栅栏、机械拉手、机械拨手等保护装置的保护效果更好，避免在生产过程中因操作不当或机器出现故障而导致事故的发生。广泛适用于各种人工作业高强度操作的加工机械。同时也可用于多面区域保护或防盗。

1、安全光栅概述

1）安全光栅组成（如图1）

发光器：由若干发光器件组成，发射红外光线；

受光器：由若干受光器件组成，接受红外光线，

与发光器的发光器件一一对应，形成保护光幕，产生通

光、遮光信号，同时通过信号电缆将信号传输给控制器

对外部设备进行控制；

信号电缆：用来传输控制器和发光器、受光器之间图1

的信号；

2）安全光栅工作原理（如图2－4）

安全光栅发光器发射红外光到受光器，形成红外线

保护光幕（如图2），实时检测是否有异物（人体）存

在，作正常或异常两种状态运作。

图2

正常情况如图3所示，控制系统无异常信号

输入，系统正常工作；

图3

异常情况如图4所示，当有物体经过或被遮

挡时，受光器将光幕遮光状态进行处理，NPN/PNP

三极管输出一个信号，传送给PLC或报警器，实

现机器停止运行或安全报警，能够有效避免安全

事故的发生。

图4

3）安全光栅的类型：根据使用需要及现场特点，常用安全光栅有对射式安全光栅（如图5）及多面式安全光栅（如图6)等

图5图6

4）安全光栅传感器的特点：

4.1可根据机台规格量身定制、配置灵活，安装方便

4.2完善的自检功能

4.3抗电磁、光干扰能力强

4.4抗振性强，防水、防尘性能优越

4.5可选择2、3级级联光幕多面保护

2、安全光栅的应用

从小投入高效率角度考虑，加装安全光栅是现时机械

加工作业行之有效的安全改造方案，其应用范围非常广

泛：

1)对于滑块能在行程的任意位置制动停止的压力机，

安装安全光栅置，可实现整个行程的安全保护，或与凸轮

开关配合，实现30°～180°之间行程的安全保护。

2)对于工业机械手、注塑机、包装设备、切纸机械、

压滤机、自动化设备、焊装流水线等危险工作区域，安装安全光栅，可实现进入危险区域报警或与设备的安全保护系统联锁，从而保护人身安全。

常见应用案例如下：

1）安全光栅应用于防止人员进入的特殊作业环境及特殊用途机器的安全防护，如机器人周边安全防护、高精度仪器操作柜等。

2）安全光栅应用于切削作业、冲压作业、自动装配防意外侵入保护。

3）安全光栅应用于自动包装、压力与吊装机械，折弯与剪板作业、自动运输生产线等。

4）安全光栅应用于手动或自动PCB测试机、高速元器件测试机、贴片机等。

四安全光栅在机械加工作业中的使用效果与意义

安装安全光栅后可实现对人员与设备的双重保护，有效降低冲压等机械加工作业的安全隐患。提高了设备的本质安全性能，杜绝了人身伤害事故的发生，为员工改善了工作环境，有效保障了员工安全。

安全光栅在机械加工作业中的应用，从技术角度减轻了安全管理的难度与管理成本，提高了企业安全管理水平，间接促进了企业生产效能提升，是一项“小投入、长回报”的举措，值得全面推广与应用。