壓力機械的安全保護裝置的現狀

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(yè)的迅猛發(fā)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(fā)展。但這不僅是先進的技術性能、穩(wěn)定的產品質量的進步，而且也要求安全操作環(huán)節(jié)的成熟與發(fā)展。目前，我國每年發(fā)生上萬起壓力機械傷人事故，特別是在部分國有企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)屢屢發(fā)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(chuàng)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(jié)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(jié)奏，就會受傷，危害極大。

B、壓力機生產事故的現狀

（1）作業(yè)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(fā)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(yè)時的危險性

模具的安裝、拆卸、調整等非加工作業(yè)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(fā)生。

（5）小企業(yè)多，多品種小批量生產多

使用壓力機的工廠企業(yè)大多是小企業(yè)，受資金、人材、時間等限制，往往都承包大企業(yè)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。

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(fā)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(fā)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(guī)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(fā)生：

①滑塊絕對不會二次下落。

②人體不能靠近危險區(qū)，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(qū)，防止在啟動后松開手柄又到上下模之間拿東西而發(fā)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(yōu)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(qū)隔絕，或強制地將操作者的手移出危險區(qū)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(qū)之間，或在被保護區(qū)的周圍設置一套柵欄，隨壓力機的滑塊運動而運動?；瑝K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(xù)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(qū)域，此裝置必須能調節(jié)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(qū)域。只要調節(jié)好拉帶和拉力，即使發(fā)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(fā)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(qū)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(xù)沖壓等落料加工。

優(yōu)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(qū)域進行維護時可能有困難，容易未經檢驗被移去。

（5）自動保護裝置

在操作者與上下模具之間或危險區(qū)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(qū)域時，能向壓力機械的控制電路發(fā)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(qū)域周圍，設置光幕，形成具有檢測能力的檢測區(qū)域（圖2），當操作者的身體或手持某種物體進入檢測區(qū)域遮斷光幕時，控制機構發(fā)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(xù)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(yōu)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(tǒng)：這類系統(tǒng)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(yōu)點：靈活性強。

（6）激光掃描器

激光掃描器（圖3）保護危險機器周圍區(qū)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(tǒng)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(qū)前，就可得到警告，從而避免不必要的停機。

優(yōu)點：容易給形狀復雜的保護區(qū)編程，可擴大保護面積。適用性限制：對污染環(huán)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(qū)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(qū)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(jié)等各種作業(yè)，為使一個動作或作業(yè)未結束時離合器不因操作有誤而動作，就把操作系統(tǒng)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(fā)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(yōu)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(fā)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(fā)生故障，出現異常狀態(tài)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(guī)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(guī)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(yè)發(fā)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(wèi)生安全法（昭和47年法律第57號）規(guī)定：（防止壓力機事故）：“企業(yè)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(yè)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(qū)的措施。”。美國國家標準學會（ANSI）和職業(yè)安全和健康管理局（OSHA）也已頒布與工業(yè)設備安全操作有關的法規(guī)和標準。歐盟委員會已發(fā)布旨在保證協(xié)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(guī)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(yè)安全生產的認識還不夠深入，對安全保護裝置的開發(fā)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(jiān)管，國內廠家加強開發(fā)力度，盡快縮小差距，共同建設美好的明天.