安全开关 | 中国
目录表
Interlock Switches 联锁开关
Control by Interlock Switches 由联锁开关控制
Applications for Spring Lock Interlock Switches 弹簧锁定联锁开关的应用
Applications for Solenoid Lock Interlock Switches 电磁锁定联锁开关的应用
Installation Notes for Interlock Switches 联锁开关安装注意事项
联锁开关
在许多情况下，当人们接近正在运行的机器和设备时，可能会发生严重事故。因此，必须通过将人员与运行中的机器和设备隔离来确保安全。另一方面，有时必须在机器和设备内部完成工作，例如维护，安装和清洁。在这些情况下，必须通过在进入机器和设备之前将机器完全停止来确保安全（图1）。这被称为隔离和停机保护，是确保机械设备安全的基本概念。
联锁开关（有时称为门联锁装置或防护罩联锁装置）安装在机床的前门或封闭工业机器人的防护罩门段上，以检测门的开启和关闭（图2）。
换句话说，这是控制系统中与安全相关的部分，它只允许机器在门关闭时运行，并在门打开时保持机器停止。
由联锁开关控制
联锁开关有两种类型：非锁定型，它允许门在任何时候打开，而不管机器的状态如何；锁定型，它允许门只有在满足一定条件时才打开。
一、基本无锁联锁开关如下图所示。
联锁开关具有开关本体与配对执行机构分离的结构，如图2所示。
所述开关体安装在机器上，所述配对执行器安装在门上。开关体的内部触点配合门的启闭（执行机构是否插入联锁开关体中）开启和关闭，信号作为门的启闭信息传输。
图3左侧图为门关闭时联锁开关状态，右侧图为门打开时联锁开关状态。
如图左图所示，当门关闭时，安装在门上的执行机构转动内凸轮，NC触点通过弹簧力闭合，使电流在电路中流动。在这种状态下，控制系统确定门关闭，机器准备运行。
另一方面，如右图所示，当门打开时，执行机构转动内凸轮，凸轮将NC触点向下推断，从而切断电路中的电流。在这种状态下，控制系统判断门是打开的，使机器进入停止状态。因为保持这种停止状态，所以即使使用启动开关，机器也不会启动。
联锁开关的结构特点
下面介绍联锁开关的结构特点。
联锁开关防击穿保护
从安全的角度来看，联锁开关检测门的打开/关闭状态，因此只有在门关闭时机器才能运行。然而，有时联锁开关失效并禁用，使机器在门打开的情况下继续运行，例如，因为每次装卸工件时打开和关闭门很麻烦，或者因为操作员想在机器运行时进行调整工作。这是一个非常危险的情况，严重的事故随时可能发生。
如图4所示，为了防止联锁开关的这种破坏，联锁开关的设计使其不能被螺钉、针或除成对执行器以外的金属板件或常用工具和物体（如钥匙、硬币和螺丝刀）禁用。
直接断开动作
为保证操作人员和维修人员进入机器内部的安全，当门打开时，必须打开联锁开关内部的NC触点，断开电路，使机器停止。
因此，内置于联锁开关中的NC触点必须配备直接开启动作。
这种直接开启动作是一种功能，其中打开门的力直接传递为打开NC触点的力，因为执行器和NC触点之间的空间仅由非弹性结构材料组成。因此，即使具有直接开启动作的NC触点已经焊接在一起（触点开启和关闭过程中由于浪涌电流超过容量，接触面熔化然后冷却并粘附在一起的状态），打开门将打开所有NC触点，并且机器可以停止。
具有这种直接开启动作的NC触点用箭头符号标记，如图5所示。
Selecting a Model Based on the Need to Lock Door
联锁开关主要有两种类型：非锁定和锁定。此外，还有两种类型的锁定开关：用于安全目的的锁定开关（弹簧锁定型）和用于非安全目的的锁定开关（电磁锁定型）。
对于这三种类型，图6显示了何时选择每种类型的联锁开关。
如图6(1)所示，如果开门时机器的危险运动部件立即停止，且不需要锁门，则选择前面介绍的无锁联锁开关。
如图6(2)所示，如果开门时，由于机器的危险运动部件立即停止，出于安全原因不需要锁门，但由于生产或其他原因需要锁门，则选择电磁锁联锁开关（非安全目的的锁定类型）。
Click here for details on solenoid lock interlock switches 点击这里了解电磁锁定联锁开关的详细信息
如图6(3)所示，如果机器的危险运动部件在开门时没有立即停止，并且有可能由于滑行操作或类似危险而对人造成伤害，则选择弹簧锁联锁开关（出于安全考虑的锁定类型）。
Click here for details on spring lock interlock switches 点击这里了解弹簧锁定联锁开关的详细信息
弹簧锁定联锁开关的应用
图7显示了安装在机床门上的弹簧锁联锁开关的示例。它主要安装在具有大惯性且不能立即停止的机器上。机器运行时，门被牢牢锁住，只有在滑行操作完全停止后，门才能打开。这样可以防止由于机器的滑行而对人造成伤害。
弹簧锁联锁开关主要用于机械危险风险高的机器，例如大型加工中心和车床，即使发出停止信号也会继续滑行，工业机器人即使发出停止信号也会继续移动直到周期结束。除了机械危险之外，这些开关还用于隔离热危险和其他需要时间来降低风险的危险。
弹簧锁定联锁开关的安全特性
弹簧锁定联锁开关锁开基本操作如图8所示
使用这种类型的锁定/解锁机制是出于安全考虑。这是因为该机制考虑到了意外断电和断线的可能性。如果由于意外断电或电线断开而解锁，操作人员可能会陷入机器的滑行操作中，而机器的惯性很大，无法立即停止，从而导致事故。
当使用弹簧锁联锁开关时，即使发生意外断电或断线，电磁阀也无法通电，因此无法解锁，门也无法打开。因此，事故不会发生，因为一个人被困在机器，而它是滑行。
对于这种由于滑行操作而具有高风险的机器，必须使用弹簧锁联锁开关，以确保在意外断电或断线的情况下安全。
弹簧锁定联锁开关的结构
弹簧锁定联锁开关的标准结构如图9所示。
图9的左半部分几乎与非锁定联锁开关的结构相同。当门开启或关闭时，凸轮与安装在门上的执行机构一起旋转，打开或关闭触点C，以检测门的开启或关闭，此动作打开或关闭端子1和端子2之间的电路。
另一方面，图9的右半部分是控制门锁和解锁的部分。图9显示了螺线管断电（没有施加电压）时的状态，B杆被压缩弹簧F锁住，与凸轮凹槽啮合。
为了操作机器，门必须关闭并锁上，如图9所示。因此，通过串联触点C和触点D，只有当两者都接通时，机器才会工作。
弹簧锁定联锁开关和开门/关门
Figure 10 shows the relationship between a spring lock interlock switch and the opening and closing of a door.
状态1
门关闭并锁上，机器运行。更详细地看，执行机构插入开关体，因此C段的NC触点闭合。螺线管未被激发，连杆受与凸轮凹槽啮合的压缩弹簧的力锁住，C段的NC触点也闭合。因此，电流从端子1流向端子2。这意味着门关闭并锁定，机器运行（安全状态）。
状态2
机器停了下来，门也打开了。分别检测到机器因滑行结束或其他运动而停止后，电磁铁被激励，D段NC触点打开。因此，从1号端子到2号端子的电流中断，机器无法运行。
注意电磁阀已经被激发，门已经解锁，所以门可以打开。
状态3
门开着。执行机构被拉出，因此C段的NC触点被杆打开。无论螺线管的激励状态如何，凸轮的旋转使杆保持在D段NC触点的打开位置。这样，当门打开时，C段的NC触点和D段的NC触点都打开，使机器保持在停机状态，可靠性高。
然后，重新启动机器，关闭门，使其返回状态1。
然而，除了少数例外，简单地关门，让机器运行可能会导致意外事故。因此，必须确保在操作员检查了周围区域的安全后，才能在安全位置按下另一个启动按钮重新启动机器。
电磁锁定联锁开关的应用
图11显示了安装在机床门上的联锁开关的示例。
机器运行时，门必须关闭，使人员与潜在危险隔绝。
如果门一打开机器就停止，出于安全考虑，门不需要锁上。
然而，由于生产原因，可能有必要锁门，例如不想不必要地停止生产线或避免损坏正在加工的工件并丢弃它，尽管打开门是安全的，因为门一打开，机器就会停止。
电磁锁定联锁开关的安全特性
电磁锁联锁开关锁定和解锁的基本操作如图12所示。锁门是在门关闭并插入执行器后，向电磁阀供电。电磁力使连杆在压缩弹簧的作用下锁定在凸轮的凹槽中。切断电源后，拉杆受压缩弹簧的力向凸轮反方向（图12向右）运动，门锁开。
门在关闭和锁紧的过程中，如果出现意外断电或断线，通过切断螺线管的电源，锁将被释放，门可以打开。因此，在进行危险滑行操作的机器上错误地使用电磁锁联锁开关是极其危险的，因为当操作员在停电或断线的情况下打开门检查机器内部状态时，如果机器正在进行滑行操作，可能会发生事故。因此，电磁锁联锁开关只能用于没有滑行操作的机器，并且在收到停止信号时立即停止。
电磁锁定联锁开关和开门/关门
电磁锁定联锁开关与门的启闭关系如图13所示。
状态1
门关闭并锁上，机器运行。更详细地看，执行机构插入开关体，因此C段的NC触点闭合。同时，螺线管被激发，连杆通过啮合凸轮凹槽被压缩弹簧的力锁住，D段的NC触点闭合。
因此，电流从端子1流向端子2。这意味着门关闭并锁定，机器运行（安全状态）。
状态2
螺线管断电，使杆通过压缩弹簧从凸轮的凹槽中释放出来，凸轮能够旋转。在此状态下，D段NC触点处于开状态。因此，从1号端子到2号端子的电流中断，机器无法运行。门没锁，所以门可以打开。
状态3
门开着。执行机构已拔出，C段NC触点已打开。无论螺线管的激励状态如何，凸轮的旋转使杆保持在D段NC触点的打开位置。这样，当门打开时，C段的NC触点和D段的NC触点都打开，使机器保持在停机状态，可靠性高。
然后，要重新启动机器，必须在门关闭后激励螺线管以锁住门并使其返回状态1。
联锁开关安装注意事项
在机器上安装非锁定联锁开关、电磁锁联锁开关或弹簧锁联锁开关时，有一些要点需要考虑。
例如，在门关闭时，执行机构与开关体之间应有适当的间隙，或在门上安装专用的限位器（图14）。这样可以防止执行机构或门本身与联锁开关本体碰撞，造成安装位置移位或损坏开关。
另外，要注意门在用力关闭时由于后坐力而产生的弹跳。这是因为门的弹跳可能会导致以下情况。
对于非锁定联锁开关，门的弹跳对联锁开关的内部凸轮施加截面力，导致双NC触点只有一侧打开。因此，这将被错误地识别为故障，并且机器将无法运行。
对于锁定联锁开关，门的弹跳对锁定机构产生作用力，对拉杆的运动产生摩擦力，门无法打开，因为拉杆即使在试图解锁时也不动。
对于锁定联锁开关，门的反复弹跳会对锁定机构产生重复的力，可能会损坏锁定机构和/或NC触点开/关机构。
机器可操作的条件
为了使机器运行，机器必须同时满足门关闭和锁住的条件。例如，如图9所示，将检测开门/关门触点与检测锁/解锁触点串联即可满足上述条件。
当然，从安全的角度来看，这种方法是足够的，但它需要两个NC触点，一个用于检测门的打开/关闭，另一个用于检测锁定/解锁。
另一方面，在联锁开关本身的结构中也有NC触点的产品，只有在门关闭和锁定时才会打开。如果使用这些产品，由于只需要一个NC触点，因此联锁开关的尺寸可以相对较小，并且由于触点数量少，可以降低成本。这些NC触点仅在门关闭和锁定时才打开，由图15中所示的锁定监控标记表示。带有此锁定监控标志的数控触点可用于控制系统的安全相关部分，作为机器运行的安全条件之一。
然而，如果将NC触点与锁监控标记单独作为安全条件，则需要考虑另一点。
也就是说，当锁定机制失效时会发生什么？例如，如果在锁定状态下对联锁开关施加超过制造商规定的锁定时执行机构拉出强度规定值的静力，或者由于门弹跳或其他作用而反复对锁定机构施加动态力，即使力小于锁定时执行机构拉出强度规定值，也可能损坏锁定机构。
因此，对于安全性来说，一个极其重要的问题是机器是否会停止（安全故障）或不停止（危险故障），即当锁定机构断裂，门打开时，发生哪种故障状态。这是因为带有锁定监控标志的联锁开关主要用于操作员可能涉及严重事故的机器上。
因此，在选择弹簧锁联锁开关时，建议选择能显示如图15所示锁监控标志的产品，并在锁定机构损坏时检查故障状态。
如果弹簧锁联锁开关的锁定机构损坏，机器在危险故障时发生故障而不停机，或者不能确定机器在危险故障或故障时是否会发生故障，则必须在弹簧锁联锁开关之外单独安装带有非锁定联锁开关或安全限位开关的门。如果需要4类的PL=e，同样，安全标准要求在安装弹簧锁联锁开关的同时，还要安装无锁联锁开关或安全限位开关。
