Spørgsmål: Hvordan designer man en 'tohåndssikkerhedskontrol'-kreds ved hjælp af dobbelte pneumatiske ventiler til operatørbeskyttelse?

Svar: For at designe en effektiv tohåndssikkerhedskontrol pneumatisk cirkus , ingeniører skal bruge to separate 3/2-vejs normalt lukkede manuelt betjente trykknapventiler, der er forbundet til en specialiseret pneumatiske to-håndssikkerhedsstyringsblok, som fungerer som en selvovervåget OG-logikenhed. I henhold til internationale sikkerhedsstandarder som EN 574 og ISO 13851 skal kredsløbet kræve, at operatøren trykker på begge trykknapventiler samtidigt inden for en streng tidsgrænse på 0,5 sekund. Hvis kun én knap trykkes ned, eller hvis de trykkes ned sekventielt med for stor forsinkelse, skal sikkerhedsstyringsblokken blokere pilotluftsignalet og sikkert aflede eventuelt fanget tryk. Dette forhindrer operatører i at omgå sikkerhedssystemet ved at fastholde eller tape én af knapperne, hvilket sikrer, at begge operatørens hænder er beskæftiget og sikkert væk fra farlige knusningspunkter, såsom dem i pneumatiske presse, høj-kraft stansmaskiner eller tunge klemefikser under den højtryksarbejdscyklus.

Introduktion: Filosofien bag operatørbeskyttelse i pneumatiske systemer

I moderne industrielle fremstilling er operatørens sikkerhed et primært teknisk mål. Pneumatiske aktuatorer kan generere kolossale kræfter og hurtige bevægelser, hvilket udgør en alvorlig risiko for knusning eller amputation, hvis en operatørs hænder kommer ind i maskinens arbejdsområde. Tohåndssikkerhedskontrolsystemer er den standardmæssige tekniske kontrol, der anvendes til at eliminere denne risiko.

Ved at tvinge operatøren til at bruge begge hænder til at aktivere og opretholde maskinens cyklus sikrer systemet fysisk, at operatørens hænder ikke kan befinde sig i farezonen, når maskinen neddykker, spænder eller skærer. Som en fremtrædende producent af tungt udstyr til industrielle pneumatiske komponenter leverer AIRWORK automationsdesignere og systemintegratorer de pålidelige ventiler, sikkerhedsblokke og kredsløbsopsætninger, der er nødvendige for at implementere robuste, overholdende og omkostningseffektive tohåndssikkerhedskontrolsystemer.

Internationale sikkerhedsstandarder og overholdelse

Når man designer et tohåndskontrolsystem, skal ingeniører overholde anerkendte internationale standarder, primært ISO 13851 (som erstattede EN 574). Disse standarder kategoriserer tohåndskontrolsystemer i forskellige typer baseret på deres sikkerhedsintegritetsniveau:

• Type I: Kræver to manuelle aktuatorer, men kræver ikke samtidig aktivering eller overvågning mod omgåelse. Er ikke egnet til maskiner med høj risiko.
• Type II: Kræver, at begge manuelle aktuatorer frigives, før en ny cyklus kan påbegyndes, men kræver ikke samtidig aktivering.
• Type III: Det højeste sikkerhedsniveau. Denne type kræver samtidig aktivering. Begge knapper skal trykkes ind inden for et tidsvindue på 500 millisekunder (0,5 sekund). Hvis denne betingelse ikke opfyldes, aktiveres systemet ikke. Type III-systemer er yderligere underopdelt i Type III A, III B og III C, afhængigt af redundansen og overvågningsmulighederne for de pneumatiske styreelementer.

For de fleste farlige pneumatiske anvendelser, såsom presseanlæg eller fastspændingsstationer, er en sikkerhedskreds af type III den branchestandard, der kræves. At designe et sådant system manuelt ved hjælp af almindelige logikventiler er yderst kompliceret og udsat for fejl, hvilket er grunden til, at integrerede sikkerhedsblokke er den foretrukne løsning.

Vigtige komponenter i en dobbeltventilsikkerhedskreds

For at opbygge en overensstemmelsesmæssig og pålidelig tohåndssikkerhedskredsløsning skal du bruge følgende kernekomponenter fra AIRWORK:

• To 3/2-vejs trykknapventiler: Disse skal betjenes manuelt, have fjederretur og være normalt lukkede (NC) ventiler. De skal være fysisk adskilt og beskyttet med skærme for at forhindre utilsigtet aktivering af én arm, albue eller tung genstand.
• En AIRWORK tohåndssikkerhedsstyringsblok: Dette er hjernen i sikkerhedskredsløbet. Den har to indgangspilotport og én udgangssignalport. Indeni indeholder den en specialiseret skydepiston og en membranmontage, der er designet til at overvåge trykstigningen på begge indgange. Den udsender kun et pneumatisk pilotssignal, hvis begge indgange pressuriseres inden for 0,5 sekund af hinanden.
• En 5/2-vejs dobbelt-pilot retningssventil Styringsventil : Denne ventil styrer den primære dobbeltvirkende cylinder. Den kræver et pilotssignal fra sikkerhedsblokken for at skifte til arbejdshubens position.
• En dobbeltvirkende pneumatisk cylinder: Aktuatoren, der udfører arbejdet med høj kraft, udstyret med passende hastighedsregulatorer og sensorer til overvågning af slaglængden.
• Nødstop- og udluftningsventiler: Uundværlige for at dekomprimere systemet ved strømudfald eller i nødsituationer.

Trinvis kredsløbsdesign og funktionslogik

At forstå den præcise mekaniske logik i tohåndskontrolkredsløbet er afgørende for systemintegration. Systemet fungerer gennem fire forskellige faser:

• Fase 1: Standby-tilstand. I hvilepositionen er begge trykknap sluppet. Tilførslen af indluft er blokeret ved trykknapventilerne. Tohåndssikkerhedskontrolblokken har ingen tryk på sine indgangsporte, og dens udgangsport ventileres til udstødning. Den 5/2-vejs hovedkontrolventil forbliver i hjemmepositionen, hvilket holder cylinderstangen fuldt tilbagetrækket.
• Fase 2: Samtidig aktivering. Operatøren trykker på begge trykknappe inden for 0,5 sekund. Trykluft strømmer fra knapperne til de to indgangsporte på AIRWORK-sikkerhedsstyringsblokken. Da trykkene ankommer næsten samtidigt, skifter den interne spole position for at lukke udluftningen og forbinde indgangsluftstien til udgangsporten. Dette udgangspilotssignal sendes til pilotporten på hovedstyringsventilen (5/2-vejs), hvilket får spolen til at skifte position og udvide den pneumatiske cylinder for at udføre klemme- eller presoperationen.
• Fase 3: Forsinket eller blokeret tryk. Hvis operatøren forsøger at omgå sikkerhedssystemet ved at tape eller fastholde én knap og derefter trykke på den anden knap senere, vil sikkerhedsblokken registrere tidsmæssig uoverensstemmelse. Når den første knap holdes nede, trænger tryk ind i én indgangsport og skubber den interne sikkerhedsspole til en låst udluftningsposition. Når den anden knap trykkes ned, ventileres luften, der trænger ind i den anden indgangsport, øjeblikkeligt gennem blokkens udluftning. Der genereres ingen pilot-signal, og cylinderen forbliver sikkert tilbagetrækket. For at nulstille blokken skal begge knapper fuldt ud slippes.
• Fase 4: Frigivelse og tilbagevenden. Når arbejdscyklussen er afsluttet, slipper operatøren begge trykknappe. Indgangsluften til sikkerhedsblokken afbrydes og udluftes tilbage gennem NC-trykknapens udluftning. Sikkerhedsblokkens outputsignal falder øjeblikkeligt, hvilket tillader den 5/2-vejs hovedrettningsventil at vende tilbage til sin standardposition, hvilket sikkert trækker cylinderen tilbage.

Bedste praksis for mekanisk design til systemintegratorer

For at sikre, at sikkerhedskredsløbet ikke kan omgås fysisk, bør systemintegratorer følge disse regler for mekanisk design:

• Fysisk afstand: Ifølge sikkerhedsreglerne skal de to manuelle trykknap monteres mindst 260 millimeter fra hinanden (centrum til centrum). Dette forhindrer, at en operatør kan trykke på begge knapper med én hånd eller med én hånd og albuen på samme arm.
• Beskyttende beslag: Hver knap skal være indkapslet i et beskyttende beslag eller et hus. Dette forhindrer utilsigtet aktivering af en falder værktøj, en forbifarende medarbejder eller operatøren, der læner sig op ad kontrolpanelet.
• Beregning af sikker afstand: Kontrolstationen skal placeres i en beregnet sikker afstand fra farezonen. Denne afstand bestemmes ud fra stop-tiden for den pneumatiske cylinder. Operatøren må ikke kunne slippe knapperne og nå ind i maskinen, før cylinderen har standset sin farlige bevægelse.
• Kraftige rør: Brug stive eller meget beskyttede rør mellem trykknap og sikkerhedsstyringsblok for at forhindre knusning eller bukning, hvilket kunne efterligne et kontinuerligt pilotssignal.

Standardisering af AIRWORK sikkerhedspneumatik

Ved at købe dobbelte pneumatiske ventiler og integrerede to-håndssikkerhedsblokke fra AIRWORK kan OEM-maskinbyggere og industrielle distributører garantere drift med høj pålidelighed. AIRWORK-sikkerhedsventiler er udviklet med lavtfriktionsstempel og robuste returfjedre for at sikre millioner af fejlfrie sikkerhedscykler, selv i krævende produktionsmiljøer.

For fuldstændige CAD-filer, tekniske datablade og tilpassede manifold-layouts besøg jzpnu.com, eller kontakt vores ingeniøransøgningsgruppe i dag for at drøfte dine specifikke maskinsikkerhedskrav.