分组安全标准ISO14119:2013 | 中国
ISO14119是标准(B类标准),它建立了“机械安全-与防护装置相关的联锁装置(注1)-设计和选择原则”,主要涉及以下主题:
▪ 联锁装置的种类和分类;
▪ 当防护罩打开时停止机器;
▪ 当危险机器功能运行时,根据机器停止所需的时间锁定保护装置;
▪ 以合理可预见的方式尽量减少联锁装置失效可能性(注2)的措施;和
▪ 基于上述事项的保护装置和联锁装置的设计和选用要求。
注1)联锁装置或联锁装置是一种机械、电气或其他类型的装置,其设计目的是防止在规定条件下(通常只要防护装置未关闭)运行危险机器的功能。请注意,IDEC使用“联锁开关”一词来称呼用于检测门的打开和关闭的联锁装置或联锁装置。
注2)失效是使联锁装置失效或绕过联锁装置的动作。因此,机器的使用方式不是设计者所希望的,或者没有必要的安全措施。
请注意,以下是对ISO14119:2013部分内容的引用,以及IDEC根据其解释对其进行的解释。如果您有任何疑问或疑虑,也请参考ISO的原文。
内容
保护锁定类型的联锁保护与保护锁定 Guard locking types of interlocked guards with guard locking
联锁装置的安装要求 Requirements for the installation of interlocking devices
附加解锁功能的联锁警卫与警卫锁定 Additional unlocking functions of interlocked guards with guard locking
选择联锁装置时应考虑的事项 Matters to be considered in selecting interlocking deices
尽量减少联锁装置失效可能性的措施 Measures to minimize defeat possibilities of interlocking devices
按动作原理对联锁装置进行分类
如图1和表1所示,根据执行机构是机械式还是非接触式,执行机构是否专门设计,与保护装置相关联的联锁装置分为1型到4型四种。每种类型都有不同的击败难度,因此对与守卫的组合有不同的要求。
表1中的“编码”表示执行器是否专门设计用于驱动特定的联锁装置。
例如,在3型磁性联锁装置的情况下,每种与磁性反应的金属都可以代替常规执行器驱动联锁装置。在这种情况下,3型磁联锁装置的致动器被视为未编码。
2型舌动位置开关(IDEC称之为“联锁开关”)的执行器是专门设计的。这可以防止联锁装置被在工厂现场容易获得的工具(包括尺子和螺丝刀)驱动(以减少失败的可能性)。在这种情况下,舌动位置开关的执行器被认为是编码的。
如表2所示,执行器按编码数分为未编码、低编码、中编码、高编码。代码的级数越多,就越难失效。
需要带保护锁定的联锁保护的条件
一般来说,为了防止人们因操作危险机器功能而卷入事故,危险机器功能被封闭了一个保护装置。尽管用一个完全固定的护罩将其封闭起来是安全的,但考虑到诸如进出工作、维护(包括清洁)和设置更改等任务的便利性,这是不现实的。因此,通常的做法是设计一种联锁防护装置,其中部分防护装置用作门(活动防护装置),并配备联锁装置来检测门的开启和关闭。联锁防护装置的功能是,只要门关闭,就允许危险机器功能运行,而只要门打开,就停止危险机器功能,从而在生产率和安全性之间保持平衡。
对于这样的联锁保护,首先要考虑的是它是否需要锁(locking)。
在这种情况下,需要考虑的问题是以下两种时间之间的关系:
进入时间,或人员开门后到达危险机器功能所需的时间;和
联锁保护打开时发出停止命令和危险机器功能终止之间的时间间隔(注3)(这称为系统总体停止性能)。
注3)终止是指危险因素降低到不造成伤害或健康损害的水平的状态。注意,即使在机器完全停止之前也可以完成终止,如果无法确定完成终止的时间点,则应考虑机器完全停止所需的时间。
如图2所示,联锁保护中是否需要锁是根据这两种时间之间的关系来确定的。
如果整个系统停止性能<访问时间,则联锁保护不需要锁,因此,将使用没有保护锁的联锁保护。
(这是因为一个危险的机器功能在一个人打开门并接近它之前就终止了。)
如果整个系统停止性能≥访问时间,则联锁保护不需要锁,因此,联锁保护需要锁应使用。
(这是因为在人打开门并接近它之前,危险的机器功能不会终止。为了释放锁,危险机器功能需要已经终止。)
联锁装置的功能图
如前所述,如果整个系统停止性能<访问时间,则危险机器功能在人员打开门并接近它之前终止,从而使联锁保护装置无需出于安全目的而具有锁。
如图3所示,没有保护装置锁定的联锁装置允许在保护装置关闭时操作危险机器功能。同时,防护罩可以随时打开,当防护罩打开时,设备不允许危险机器功能操作。
如前所述,如果整个系统停止性能≥访问时间,则联锁保护需要具有锁,以防止人员在危险机器功能终止之前接近。注意,带有保护锁定的联锁保护具有两种类型的解锁条件,如图4所示。一个是“a)无条件解锁”,另一个是“b)条件解锁”。
上述a)无条件解锁是指操作符可以随时释放的一种锁定。然而,这种类型是受条件限制的。例如,在操作员按下释放按钮以产生停止信号后,终止危险机器功能所需的时间需要短于释放锁定所需的时间。
另一种b)条件解锁是指操作员只有在危险机器功能终止后才能解锁的一种锁定类型。为了满足这一条件,需要以某种方式检测危险机器功能的终止。
保护锁定类型的联锁保护与保护锁定
如果系统整体停止性能≥访问时间,且需要联锁保护,且需要保护锁定,则保护锁定类型需要如图5或图6所示。
图5显示了螺线管端子不加电压的状态。此时,弹簧的力使图中的连杆向左移动以锁定凸轮。
当对螺线管施加电压时,螺线管断开,使杆向图中正确方向移动,释放凸轮锁。
图6显示了向某一方向施加电压到螺线管端子上的状态。此时,电磁阀的激励产生的力使图中的连杆向左移动,锁定凸轮。
当对螺线管施加相反方向的电压时,由螺线管的激励产生的力使其方向相反,使杆向图中正确的方向移动,并释放凸轮锁。
在图6“电源锁/解锁类型:通过通电锁定螺线管,通过弹簧力解锁”中,出于安全考虑,不需要锁;它只能用于保护生产过程(例如,希望禁止任何人未经许可打开门的情况)。
联锁装置的安装要求
联锁装置主体或执行机构的错误定位以及在使用过程中由于振动/冲击而导致的位置移动可能会产生负面影响,例如无法正确检测门的开启和关闭,以及联锁装置的损坏。为了解决这个问题,对联锁装置的安装要求如下。
联锁装置主体的安装要求
为了按照制造商的说明保持设备正确安装的位置,需要满足以下要求:
▪ 确保可靠安装,并要求工具(注4)松开设备。
注4)临时物品,包括硬币或指甲锉,不能视为工具。
▪ 对于1型联锁装置,具有调整后永久固定位置的方法(例如,销子、销子)。
▪ 能够使用联锁装置进行维护和操作检查。然而,必须考虑以合理可预见的方式防止失败。
▪ 防止装置自发松动。
▪ 防止以合理可预见的方式破坏联锁装置。
▪ 定位并在必要时加以保护,以避免可预见的外部原因造成的损害。
▪ 执行机构与联锁装置主体之间的位置关系遵循制造商的说明。
▪ 不得将本装置用作机械塞子(除非制造商允许)。
▪ 不能在防护罩上产生缝隙,人体的一部分可能因安装不对准而进入内部并造成事故。
▪ 牢固地安装设备,以保持其正确的运动。
▪ 对于2型联锁装置,在插入执行机构的开口处有防尘罩或替代装置,或通过将装置安装在可以防止灰尘从开口进入的方向上,以避免因灰尘而污染和损坏机器零件。
执行机构的安装要求
为了最大限度地减少设备在预期使用寿命期间松动或偏离正确安装位置的可能性,需要满足以下要求:
▪ 确保可靠安装,并要求工具(注4)松开执行机构的紧固件。
注4)临时制作的工具,如硬币或指甲锉,不能视为工具。
▪ 防止执行机构自发松动。
▪ 定位并在必要时加以保护,以避免可预见的外部原因造成的损害。
▪ 不得将执行器用作机械挡板(除非制造商允许)。
▪ 牢固地安装执行机构,以保持其正确的运动。
危险机器的启动条件在具有保护锁定的联锁保护中起作用
如果系统整体停止性能≥进入时间,且需要联锁防护罩和防护罩锁定,则启动危险机器功能需要满足规定的条件。也就是说,门是关着的和锁着的两个条件都需要满足。
例如,如图5所示,检测门状态(开/关)的触点和检测锁状态(锁上/解锁)串联的触点可以满足这些条件。
或者,在联锁开关的结构中实现只在门关闭和锁定时工作的NC触点也可以满足这些条件。
这种电路只有在门关闭和锁住的情况下才能启动危险机器功能,其锁定监控标志如图8所示。
附加解锁功能的联锁防护与防护锁定
正如ISO12100中规定的,当安全措施作为风险评估的结果被采取时,确认它们不会产生新的危害是很重要的。这也适用于出于安全目的需要联锁防护装置的情况。当系统整体停止性能≥进入时间,并且安装了带保护锁的联锁保护装置,防止人们靠近,直到危险机器功能终止时,需要确认安装没有造成新的危险。有各种各样的机器,大大小小的,那些需要特别注意的是大型的,有一个联锁的保护与保护锁定,大到足以容纳整个人体。对于这些大型机器,有必要确认用保护锁锁定联锁保护不会因将工人或维修人员困在机器中而产生新的危险。
如果可以产生这种新的危险,机器需要配备“紧急释放功能”,以便在紧急情况下从外部释放防护锁定,并配备“逃生释放功能(图9)”,以便从内部释放防护锁定。此外,为了解决带有防护锁定的联锁防护失效并需要从外部释放的情况,可能需要“辅助释放功能(图10)”。
具有解锁功能的联锁开关
具有解锁功能的联锁开关
HS1T重型锁定
HS5L紧凑型锁定
选择联锁装置时应考虑的事项
对抗静态力的锁定强度和对抗动态力的锁定强度
当联锁保护装置需要锁紧时,需要检查联锁装置的锁紧强度。这是因为如果超过锁定强度规定值的力导致锁定机构损坏,则人员将暴露在操作危险的机器功能中。
为了避免这种情况的发生,有必要综合考虑门的重量和门的移动动力(靠人力或电机等移动)等因素,选择符合锁型联锁开关的规格,使其达到要求的锁定强度。应该注意的是,联锁开关的规格通常说明了对静力的锁定强度。锁定强度规格值表示在锁定状态下,当一个力缓慢地施加在门的开启方向上时,它所能承受的最大力。
例如,当门被强行关闭时,反弹或机器振动会对锁定机构施加动态力,但这些动态力在锁定强度标准值中不考虑。因此,如果在机器实际运行中,由于用力关门而反复出现回弹或机器振动,即使该动力低于锁紧强度规定值,也可能导致锁紧机构出现意外故障或损坏。
为了解决这个问题,需要一种机器设计,使门被强行关闭时产生的反弹或机器振动最小化。在安全方面,检查锁定机构在损坏时是如何损坏的也很重要。建议在设计机器之前,根据时间和情况,检查机器是否会停止(安全故障),或者不停止(危险故障),或者两者都可能发生。
IDEC提供各种锁定型联锁开关,在锁定机构损坏的情况下考虑故障模式。请选择适合您应用的产品。
尽量减少联锁装置失效可能性的措施
联锁装置可能由于各种原因而失效。例如,人们可能想要破坏联锁装置,以便在门开着的情况下操作机器进行调整工作,以便在门开着的情况下工作,以避免频繁地打开和关闭门的麻烦任务,以及为了提高工作效率,因为联锁装置的故障/故障导致机器频繁停止。然而,击败联锁装置可能会危及工人的安全,并导致意外事故的可能性大大增加。
这就是为什么防止联锁装置失效是很重要的。
一种是改进机器的设计和工作流程,例如使其更容易操作,从而从根本上减少失败的动机。
其次,如果难以消除失败的动机,则对每种联锁装置规定的措施,如表3所示,将以合理可预见的方式防止失败。
(注)失败的联锁装置,试图手动或使用现成的对象。它包括使用机器预期用途所需的工具或现成的工具(即螺丝刀、扳手、六角扳手、钳子)拆卸联锁装置主体或致动器。现成的物品包括我们日常生活中使用的东西,如螺丝、针、一块金属、钥匙、硬币、胶带、绳子和电线,以及备用的执行器。
注)对联锁装置(①-1至①-3)的安装位置或安装方法所采取的其他失效措施,需在现场安装的机器上检查其有效性。
