一種手動(dòng)沖壓線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域安全防護(hù)系統(tǒng)

文／陳昌廷，劉甦民，陳華，李志湖·江鈴汽車股份有限公司

手動(dòng)沖壓線在工作臺(tái)切換運(yùn)行時(shí)，工作臺(tái)與壓機(jī)之間沒有硬件聯(lián)鎖防護(hù)，存在人員進(jìn)入受傷風(fēng)險(xiǎn)，安全評(píng)審為2 級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)防護(hù)為劃紅線管理或加裝鐵圍欄防止人員進(jìn)入，人為管控不僅制約了整線生產(chǎn)節(jié)拍，也存在很大的不確定因素。

手動(dòng)沖壓線工作臺(tái)切換防護(hù)現(xiàn)狀

沖壓手動(dòng)線都設(shè)有自動(dòng)換模功能，在實(shí)際自動(dòng)換模（壓機(jī)立柱內(nèi)外工作臺(tái)）切換過程中，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域沒有聯(lián)鎖保護(hù)硬件設(shè)備，存在人員進(jìn)入受傷的風(fēng)險(xiǎn)，特別是壓機(jī)內(nèi)部區(qū)域，工作臺(tái)夾緊器有夾傷員工腳部的風(fēng)險(xiǎn)，如圖1 所示。傳統(tǒng)的安全管理理念是采用“限入紅線管理”，即在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域外劃上紅線區(qū)域，并禁止工作人員在工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)進(jìn)入該區(qū)域。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為2 級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)只能使用手動(dòng)換模。采用手動(dòng)換模，需設(shè)置專人監(jiān)控?fù)Q模設(shè)備狀態(tài)，嚴(yán)重影響整線生產(chǎn)效率。另一方面，手動(dòng)線大多數(shù)采用的是單臺(tái)換模，人為管控存在很多不確定因素。

圖1 沖壓手動(dòng)線工作臺(tái)示意圖

更高的質(zhì)量、更大的產(chǎn)能以及更低的成本需求讓汽車制造行業(yè)感受到前所未有的壓力，全身心投入提升整線生產(chǎn)效率，提升生產(chǎn)效益成為沖壓生產(chǎn)線的最終目的。安全自動(dòng)化生產(chǎn)成為沖壓生產(chǎn)的大勢所趨，排除安全生產(chǎn)隱患，為員工創(chuàng)造一個(gè)良好安全的生產(chǎn)環(huán)境是企業(yè)第一責(zé)任。因此急需一種高效的，全方位的安全防護(hù)系統(tǒng)，以增加自動(dòng)換模安全穩(wěn)定性。

一種手動(dòng)沖壓線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域安全防護(hù)系統(tǒng)

為解決上述問題，本文提供如下一種沖壓手動(dòng)線工作臺(tái)的安全防護(hù)系統(tǒng)。

下面結(jié)合圖2 和圖3，對(duì)具體實(shí)施方式進(jìn)行說明：防護(hù)系統(tǒng)包括設(shè)置在沖壓機(jī)立柱1 位置的安全光柵5、設(shè)置在左工作臺(tái)3 左端和右工作臺(tái)4 右端的光幕掃描儀7、設(shè)置在沖壓機(jī)兩端沿工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的智能道閘6，單側(cè)智能道閘之間的距離為剛好滿足工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)通過，所述智能道閘的長度滿足工作臺(tái)在最大停止位置時(shí)，超出工作臺(tái)尾部距離。所述的安全光柵5 分別設(shè)置在沖壓機(jī)的四個(gè)立柱位置。所述安全光柵5 和光幕掃描儀7 均連接至安全繼電器。所述的安全光柵5、智能道閘6 和光幕掃描儀7 均通過沖壓機(jī)PLC 系統(tǒng)控制。所述安全光柵5 為對(duì)射光柵，其安裝位置從底部直立長度為1500mm。智能道閘6 與壓機(jī)柵欄門控制聯(lián)鎖，滿足壓機(jī)柵欄門上升前，道閘落下；工作臺(tái)開出到位，道閘抬起。

圖2 一種手動(dòng)沖壓線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域安全防護(hù)系統(tǒng)示意圖

圖3 沖壓手動(dòng)線工作臺(tái)在最大停止位置時(shí)示意圖

立柱兩端增加的安全光柵以及光幕掃描儀均連接至安全繼電器運(yùn)行模式：無重啟聯(lián)鎖，使用外部設(shè)備監(jiān)控(EDM)。如果保護(hù)區(qū)域未占用以及安全繼電器的靜止位置正確，則啟用系統(tǒng)。輸出端OSSD1 和OSSD2 帶電，安全繼電器接通。防護(hù)區(qū)域中斷時(shí)輸出端OSSD1 和OSSD2 斷開安全繼電器模塊。實(shí)際操作中，將安全光柵、智能道閘和光幕掃描儀均連接沖壓機(jī)PLC 控制系統(tǒng)，并編輯控制程序加入到壓機(jī)工作臺(tái)控制和柵欄門等控制條件中。工作臺(tái)開動(dòng)時(shí)，工業(yè)智能道閘落下，開動(dòng)工作臺(tái)光幕掃描儀繼電器輸出安全信號(hào)，掃描發(fā)出脈沖，脈沖轉(zhuǎn)化為測量值反饋給安全繼電器和壓機(jī)控制PLC。

具體設(shè)置方法：

⑴根據(jù)壓機(jī)立柱最大間距選用合適安全光柵（發(fā)射與接收器光幕范圍超過立柱最大距離）。

⑵根據(jù)現(xiàn)場工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域，確定光幕掃描儀安裝位置，光幕掃描儀位置從工作臺(tái)底面開始往上覆蓋。

⑶根據(jù)現(xiàn)場工作臺(tái)尺寸、工作臺(tái)開出與立柱間距選用合適智能道閘和掃描光幕（道閘高度和長度依據(jù)現(xiàn)場工作臺(tái)尺寸確定）。

⑷將立柱兩端增加的安全光柵以及工作臺(tái)光幕掃描儀各連接至安全繼電器。

⑸將安全光柵、智能道閘和光幕掃描儀控制程序加入到壓機(jī)工作臺(tái)控制和柵欄門等控制條件中。

對(duì)西門子人機(jī)界面進(jìn)行組態(tài)和（離線/在線）模擬調(diào)試的方法以及對(duì)變量、畫面、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、以太網(wǎng)通信的組態(tài)方法。增加觸摸屏程序，實(shí)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)顯示（報(bào)錯(cuò)需確認(rèn)后手動(dòng)復(fù)位），確保員工及設(shè)備安全。

如圖2 所示，本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括壓機(jī)立柱安全光柵5、智能道閘6、光幕掃描儀7 等元件，通過安全繼電器將以上設(shè)備的信號(hào)與壓機(jī)PLC 模塊進(jìn)行信息交換、控制。構(gòu)成的安全防護(hù)區(qū)域?yàn)椋簤簷C(jī)內(nèi)立柱之間的區(qū)域A、智能道閘之間的區(qū)域B 和光幕掃描儀前方的報(bào)警區(qū)域C。工作臺(tái)開動(dòng)時(shí)，安全區(qū)域A、C 內(nèi)有人員或其他障礙物出現(xiàn)，工作臺(tái)立刻停止。壓機(jī)柵欄門上升（工作臺(tái)開動(dòng)）前，安全區(qū)域B 智能道閘自動(dòng)落下；工作臺(tái)開出到位，安全區(qū)域B 工業(yè)智能道閘自動(dòng)抬起；通過硬件設(shè)備防護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域（包括工作臺(tái)夾角）的安全防護(hù)。

采用上述防護(hù)系統(tǒng)后，安全評(píng)審為4 級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)，手動(dòng)生產(chǎn)線恢復(fù)自動(dòng)換模功能，單次換模平均節(jié)約時(shí)間4 分鐘，既保證了生產(chǎn)線換模安全穩(wěn)定性，也為整線提升生產(chǎn)效率做出了杰出貢獻(xiàn)。

結(jié)束語

本文針對(duì)手動(dòng)沖壓線工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)區(qū)域設(shè)計(jì)了一套完整的安全防護(hù)系統(tǒng)，充分考慮到手動(dòng)沖壓線的各種風(fēng)險(xiǎn)，通過硬件設(shè)備防護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域（包括工作臺(tái)夾角）的安全防護(hù)。采用該防護(hù)系統(tǒng)，手動(dòng)線可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換模且符合安全規(guī)定，換模不需要專人監(jiān)管，也提升了生產(chǎn)效率。另外，該防護(hù)系統(tǒng)具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合解決手動(dòng)線工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)區(qū)域安全防護(hù)問題。