现代制造业设备自动化程度和运行速度越来越高,冲压机,注塑机,机械臂,包装线等等高速设备比比皆是。同时生产安全面临着更加严峻的考验。以安全光幕为代表的非接触式安全防护装置是否能够对高速设备进行有效保护已成为众多工程师和企业安全管理者重点研究的问题。答案是:能够,但是一定要达到相应响应速度,安装距离以及系统配置等要求。
一、安全光幕是如何工作
安全光幕一般包括发射端和接收端两部分,构成了多束红外光构成的“光栅防线”。人或物进入光束区域后,光受到阻挡,接收端会即时探测信号的变化情况,通过控制系统下发停机指令使得装置在尽可能短的时间停止工作。对高速设备来说,这一响应过程一定要足够快,否则,即使光幕探测到了侵入,机械仍有可能完成危险的动作而丧失其防护意义,然后再停止工作。
二、高速设备保护重点:反应时间和安全距离
判断光幕是否能保护高速设备必须先了解2个核心参数:
光幕反应时间(T)描述的是光幕从侦测到被遮挡,再到输出停机信号所需的时间延迟,通常在5~20毫秒之间。
系统总响应时间:包括光幕反应时间和装置本身制动时间。以冲压机为例,如果机械制动需要40ms,光幕反应需要10ms,那么整个系统的反应时间是50ms。
按国际标准ISO 13855的安全距离计算公式如下:
S = K × T + C
其中K为人体接近速度常数(1600mm/s),T为总反应时间,C为补偿距离(一般为100mm)。
所以如果系统的总反应时间是50ms,那么安全光幕需要离危险点80mm+100mm=180mm左右才可以起到保护的作用。
三、光幕保护高速设备实施条件
选用高速响应光幕:高性能光幕反应时间可以低到5ms,适用于快速冲压,机器人抓取以及其他高节拍设备。
优化设备制动系统:如果机器自身停机慢,甚至光幕反应再快都没有用。应该采用高灵敏的制动器或者安全继电器系统。
合理设置地点:依据设备速度和操作特性科学测算光幕设置距离和高度,保证防护覆盖齐全,不存在盲点。
与安全控制系统相配合:高速设备要和光幕之间采用安全PLC或者双通道继电器进行联动以达到实时信号切断和状态监测的目的。
