聚焦制造安全 | 有风险 致危险 导事故——施迈赛汽车生产的安全评估与集成安全系统

中国作为汽车行业生产大国,关注制造安全,保护人员与设备安全,如何将制造中可能发生的事故风险降到最低?

根据国际汽车制造商组织OICA的最新统计数据,中国的汽车产量排全球第一,是第二名日本的3

中国作为汽车行业生产大国,关注制造安全,保护人员与设备安全,如何将制造中可能发生的事故风险降到最低?

随着全球安全标准和技术的不断发展,制造安全逐渐成为优化生产的有力工具。工业安全标准和技术的实施不仅有助于促进风险管理和减少伤害,还可以大幅提升制造生产力和效率以及员工和客户的积极性。

机械安全标准

目前我们经常使用的机械安全标准分别来自国际(IEC、ISO)、欧盟(EN、DIN)和国家标准(GB)。国际标准以ISO 13849-1或 IEC  61508  中的 IEC  62061  为代表,对机械的电气安全相关的设计进行规范和指导。欧盟标准以机械指令为法规,通过相关标准对法规进行细化。但中国的机械安全标准分为强制性和推荐性标准,并无法规支撑。

欧盟和中国的机械安全标准分为A,B,C三类,如下图。

A类标准为基础安全标准,给出适用于所有机械的基本概念、设计原则和一般特征,如ISO12100 是机械安全风险评估的基础。

B类标准为通用安全标准,涉及机械的一种安全特征或使用范围较宽的一类安全防护装置,如ISO 13849、ISO13850、ISO14119、ISO13855、IEC60204等。

C类标准为机器安全标准,对一种特定的机器或者一组机器规定出详细的安全要求的标准,如ISO 10218。

机械生产安全分析

任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。分析表明,事故的发生主要与人的不安全行为物的不安全状态两个因素有关。

人的不安全行为是指人的违章、违规操作。我们可以通过严格的生产规章制度、安全培训、采用安全劳防用具等手段来减少人的不安全行为。

而物的不安全状态则是指机械本身的安全失效,诸如安全防护失效、控制系统中的相关安全部件失效、机械制造结构不合理等。物的不安全状态则可以通过合理的设计、正确的风险评估与分析、安全自动化控制系统的正确实施等措施来消除。

冲压车间安全装置应用

    在汽车制造业中有冲压、焊装、涂装、总装四大核心工艺。其中,冲压车间是这几个工艺中最危险的。所以安全自动化技术在冲压车间的应用最多、要求也最高。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

一条冲压生产线一般由 5 至 6 台压机顺序组成。压机与压机之间由机械自动化装置连接,进行加工件的传递。这些机械自动化装置通常由机器人手臂组成。加工件在第一台压机完成冲压成形之后,由机械手传递至下一台压机,完成第二次冲压成形。如此类推,从最后一台压机运送出来的加工件就是目标成形产品。

这样的一条高速冲压生产线,对自动化的要求非常高。由于其复杂程度高,在保证工艺功能的同时,还必须保证生产线的安全性。其安全性就是要保证生产线在生产运行、调试、清洗、维修过程中,不会对工作人员造成任何的伤害。通常,机器生产商或系统集成商会采用各种各样的安全保护功能来提高冲压生产线安全性。

1)紧急停止装置

为了消除直接的或即将出现的危险,压机生产线中的每一个操作台、每一个现场电箱上必须装有紧急停止功能。紧急停止功能可以通过一个或多个紧急停止装置来实现。在实际使用过程中,紧急停止装置只能被用作为机器设备附加的预防危险的措施, 而不能用来取代必需的安全保护装置,也不能用作自动的安全装置。

可以根据标准 ISO13850 来设计和使用紧急停止装置。要求控制装置或操动装置的锁定与紧急停止信号的触发之间的互相依赖关系更加紧密,同时还要能够防止意外解除紧急停止装置的锁定状态。特别要指出的是,对紧急停止装置有一个特殊的要求, 即在给出紧急停止的命令信号之后,控制装置的操动头必须能够通过预先设置在内部的机械结构来自动运动到切断位置。这就意味着只有那些内部具有弹簧结构,在操动力达到了压力点之后,能够自动锁定的装置才能满足这个要求。而那些通过内部升起动作来实现锁定功能的装置则不能满足这个要求。

施迈赛EDRRZ系列紧急停止装置,采用纯金属操作件,电气触点具备直接断开动作结构,符合IEC 60947-5-1。

2)安全门防护装置

为了防止人员在压机内遇到危险,可以采用多种方法,安装可移动的防护门是其中非常普遍的一种。设计压机生产线的防护门时,应该能够做到在机器的危险运动停止之前,或其他危险因素被排除之前,工作人员无法进入危险区域。安全门开关和电磁锁可以用来对可移动的防护门进行位置监控和锁紧。安全门开关和电磁开关锁最大的特点是,具有一个单独的分离式的操动件。使用安全门开关和电磁开关锁必须实现以下功能:

① 能够确保在安全防护门打开时,压机或机械自动化装置不会产生危险的动作;

② 如果使用的是安全门开关,则在压机或机械自动化装置运行过程中,一旦将可移动的安全防护门打开,必须能够使压机或机械自动化装置的危险动作停止下来;

③ 如果使用的是电磁开关锁,则可移动的安全防护门必须一直保持锁定,直到压机或机械自动化装置运行状态不会导致危险状况的产生;

④ 在两种情况下,关闭可移动的防护门都不会直接启动压机或机械自动化装置的危险动作。

施迈赛拥有全系的安全门锁装置,可用于各种复杂的工业环境。除了传统的AZM161、AZM170, 施迈赛还发布了具有创新革命性的AZM300及AZM400。

AZM300优点:

(1)    AZM300采用创新的星型棘轮和旋转转轴操动方法,该操作方法的优点是安全门在关闭时,拉到最底端同时保持锁紧状态。

(2)    AZM 300采用RFID技术对操动件进行安全识别,有3种不同的安全代码,安全保护的同时,可以防止人为篡改。

(3)    AZM300 具有串联诊断功能,最多允许31个同时串联,性能等级可达PLe/SIL3。

AZM400优点:

(1)    AZM联锁装置采用双稳态系统,由传感器技术、电机驱动系统及RFID识别技术共同组成1套系统。确保装置在任何操作条件下的安全。

(2)    目前世界最高的锁定力,可达10000N,解锁后抗横向力也可高达300N。

(3)    独立编码,符合ISO14119, 适用于Cat 4/PLe/SIL3。

3)双手控制设备

每一台压机必须使用至少一套双手控制装置,进行手动冲压操作。双手控制装置属于电敏式安全保护装置,其作用是当有人在操作机器设备,给机器设备一个产生危险动作的信号时,迫使其同时使用双手,从而必须待在一个地方,这样可以确保安全。

双手控制装置是安全保护装置,要求双手的动作必须要保持同时,这也就意味着在启动机器或保持机器设备的运转时,只要机器设备的危险动作没有停止,操作人员的双手就会被一直限制在远离危险区域的范围之内。

施迈赛提供SEPK与SEPG两种材质的双手按钮控制装置。不仅遵循人体工程学原则,而且符合ISO13851。

4)安全光幕/ 光栅

在冲压生产线中,必须采用安全光幕/ 光栅进行换模区域和压机区域的安全防护。当自动换模的时候,必须要保证人员没有进入该危险区域。由于模具是安放在压机线之外的开放区域,可以采用安全光栅进行安全保护。在压机与机械手的接口区域,也必须安装安全光幕。以保证机械手或人员在压机内的时候,压机不能进行冲压操作。安全光幕/ 光栅是一种保护各种危险机械装备周围工作人员的先进技术。同传统的安全措施,比如机械栅栏、滑动门、回拉限制等来相比,安全光幕/ 光栅更自由,更灵活。

施迈赛有各种不同类型的安全光幕/光栅,以应对复杂多变的工业环境,如目前主推的SLC440COM(经济型)、SLC440(标准型)、SLC445(高阶型)。其中,SLC445拥有强大功能,可在复杂的工业环境中使用,如:

(1)    独立编码,防止多个光幕系统间的相互影响

(2)    EDM外部监控功能

(3)    Blanking与Muting功能

(4)    多重扫描功能,以应对刨花、昆虫、外来光及凝结水滴露等引起的误动作。

(5)    双重复位功能,当危险区域较大或无法观察到全局时,双重复位可避免危险设备的意外启动。

5)安全控制设备

安全传感装置分布于整条线的各个不同位置。安全继电器、安全 PLC 都可以作为安全控制装置应用于压机生产线。但是由于安全功能较多,且逻辑功能较为复杂,安全继电器的硬接线控制方式显然不适合冲压生产线安全应用。而各个安全传感装置的离散式分布, 使得采用集中式的模块化安全 PLC 的解决方案带来了电缆长、诊断困难等缺点。现场安全总线是最适合冲压生产线的安全解决方案。

施迈赛有最新的安全控制PLC:PSC1-C-100,  可灵活编程,根据需要增加扩展模块,其特点如下:

(1)    最多带8个扩展模块,达到PLe/SIL 3

(2)    最多272个I/O,可连接几乎所有开关应用

(3)    最多可监控12个轴

(4)    统一接口,可使用多种常用现场总线

(5)    符合EN61800-5-2的安全驱动监控

施迈赛工业安全产品线应用

通过以下措施帮助防范机器安全危险,施迈赛安全产品在汽车制造机器人流水线的应用。

施迈赛安全技术服务

 

若需更多产品信息,欢迎访问:www.schmersal.com.cn/

若需咨询相关专业技术问题,欢迎致电:+86 21 - 63758287

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