Vraag: Hoe ontwerpt u een ‘tweehandige veiligheidsbediening’-circuit met behulp van dubbele pneumatische kleppen voor bedienerbescherming?

Antwoord: Om een effectieve tweehandige veiligheidsbediening te ontwerpen pneumatische Circuit , moeten ingenieurs twee afzonderlijke 3/2-weg normaal gesloten handbediende drukknopkleppen gebruiken die zijn aangesloten op een speciaal pneumatisch veiligheidsbesturingsblok voor tweehandige bediening, dat fungeert als een zelfbewakend EN-logica-apparaat. Volgens internationale veiligheidsnormen zoals EN 574 en ISO 13851 moet de schakeling vereisen dat de operator beide drukknopkleppen gelijktijdig indrukt binnen een strikte tijdslimiet van 0,5 seconde. Indien slechts één knop wordt ingedrukt of indien ze achtereenvolgens worden ingedrukt met te veel vertraging, moet het veiligheidsbesturingsblok het stuurluchtsignaal blokkeren en eventuele opgesloten druk veilig afvoeren. Dit voorkomt dat operators het veiligheidssysteem omzeilen door één van de knoppen vast te zetten of met plakband vast te maken, waardoor wordt gewaarborgd dat beide handen van de operator bezet zijn en veilig buiten gevaarlijke knijp- of klemgebieden blijven, zoals bij pneumatische persen, krachtige stempels of zwaar belaste klemgereedschappen tijdens de werkcycli onder hoge druk.

Inleiding: De filosofie van bescherming van de operator in pneumatische systemen

In moderne industriële productie is de veiligheid van de operator een primaire technische doelstelling. Pneumatische actuatoren zijn in staat om enorme krachten op te wekken en snel te bewegen, wat een ernstig risico op verplettering of amputatie inhoudt als de handen van een operator het werkgebied van een machine binnendringen. Tweehandige veiligheidscontrolesystemen zijn de standaardtechnische maatregel die wordt toegepast om dit risico te elimineren.

Door de operator te dwingen beide handen te gebruiken om de machinecyclus te activeren en te onderhouden, garandeert het systeem fysiek dat de handen van de operator zich niet in de gevaarlijke zone bevinden wanneer de machine neerdaalt, vastklemt of snijdt. Als toonaangevende fabrikant van zware industriële pneumatische componenten biedt AIRWORK automatiseringsontwerpers en systeemintegrators betrouwbare kleppen, veiligheidsblokken en schakelschema’s die nodig zijn voor de implementatie van robuuste, conformerende en kosteneffectieve tweehandige veiligheidscontroles.

Internationale veiligheidsnormen en conformiteit

Bij het ontwerpen van een tweehandige bedieningsinstallatie moeten ingenieurs voldoen aan erkende internationale normen, met name ISO 13851 (die EN 574 heeft vervangen). Deze normen classificeren tweehandige bedieningsinstallaties in verschillende typen op basis van hun veiligheidsintegriteitsniveau:

• Type I: Vereist twee handbediende actuatoren, maar dwingt geen gelijktijdige bediening of anti-omzeilingstoezicht af. Niet geschikt voor machines met een hoog risiconiveau.
• Type II: Vereist dat beide handbediende actuatoren worden losgelaten voordat een nieuwe cyclus kan worden gestart, maar dwingt geen gelijktijdige bediening af.
• Type III: Het hoogste veiligheidsniveau. Dit type vereist gelijktijdige bediening: beide knoppen moeten binnen een tijdvenster van 500 milliseconden (0,5 seconden) worden ingedrukt. Indien aan deze voorwaarde niet wordt voldaan, wordt de installatie niet geactiveerd. Type-III-installaties zijn verder onderverdeeld in Type III A, III B en III C, afhankelijk van de redundantie en toezichtmogelijkheden van de pneumatische besturingselementen.

Voor de meest gevaarlijke pneumatische toepassingen, zoals persen of klemeenheden, is een veiligheidscircuit van type III de industrienorm. Het handmatig ontwerpen van een dergelijk systeem met standaard logica-ventielen is uiterst complex en gevoelig voor storingen, waardoor geïntegreerde veiligheidsblokken de aangewezen oplossing zijn.

Essentiële onderdelen van een dubbelventiel-veiligheidscircuit

Om een conform en betrouwbaar tweehandige veiligheidsregelcircuit te bouwen, heeft u de volgende kerncomponenten van AIRWORK nodig:

• Twee 3/2-weg drukknopventielen: Deze moeten handmatig bedienbaar zijn, veerterugwerkend en normaal gesloten (NC). Ze moeten fysiek gescheiden en afgeschermde zijn om onbedoelde activering door één arm, elleboog of zwaar voorwerp te voorkomen.
• Eén AIRWORK-veiligheidsregelblok met tweehandbediening: Dit is het brein van de veiligheidscircuit. Het beschikt over twee ingangspilootaansluitingen en één uitgangssignaalpoort. Binnenin bevindt zich een speciale glijdende zuiger- en membraanopstelling die ontworpen is om de drukstijging van beide ingangen te bewaken. Er wordt alleen dan een pneumatisch pilootsignaal afgegeven als beide ingangen binnen 0,5 seconde na elkaar onder druk worden gezet.
• Eén 5/2-weg dubbele piloot richtingsklep REGELVENTIEL : Deze klep regelt de hoofdcilinder met dubbele werking. Om naar de werkstrokepositie te schakelen, is een pilootsignaal van het veiligheidsblok vereist.
• Eén pneumatische cilinder met dubbele werking: De actuator die de krachtintensieve werkzaamheid uitvoert, uitgerust met geschikte snelheidsregelaars en sensoren voor slagbewaking.
• Noodstop- en ontluchtingskleppen: Essentieel voor het ontluchten van het systeem bij stroomuitval of noodsituaties.

Stap-voor-stap circuitontwerp en bedrijfslogica

Het begrijpen van de exacte mechanische logica van de tweehandige bedieningskring is essentieel voor systeemintegratie. Het systeem werkt via vier afzonderlijke fasen:

• Fase 1: De rusttoestand. In de rustpositie zijn beide drukknoppen losgelaten. De toevoerluchtstroom wordt geblokkeerd bij de drukknopkleppen. Het tweehandige veiligheidsbesturingsblok heeft geen druk op zijn ingangspoorten en zijn uitgangspoort is verbonden met de uitlaat. De 5/2-weg hoofdbesturingsklep blijft in de thuispositie, waardoor de cilinderstang volledig ingetrokken blijft.
• Fase 2: Gelijktijdige bediening. De operator drukt beide drukknoppen binnen 0,5 seconden in. Perslucht stroomt vanaf de knoppen naar de twee ingangspoorten van het AIRWORK-veiligheidsregelblok. Omdat de drukken bijna gelijktijdig aankomen, verschuift de interne spoel om de uitlaat af te sluiten en het ingangsluchtpad met de uitgangspoort te verbinden. Dit uitgangspilotsignaal wordt doorgestuurd naar de pilootpoort van de 5/2-weg hoofdregelklep, waardoor de spoel verschuift en de pneumatische cilinder uitrijdt om de klem- of persbewerking uit te voeren.
• Fase 3: Vertraagde of geblokkeerde druk. Als de operator probeert het veiligheidssysteem te omzeilen door één knop met tape te bevestigen of vast te zetten en vervolgens later op de tweede knop te drukken, detecteert het veiligheidsblok het tijdsverschil. Wanneer de eerste knop ingedrukt wordt, stroomt luchtdruk een ingangspoort binnen, waardoor de interne veiligheidsspil naar een vergrendelde uitlaatpositie verschuift. Wanneer de tweede knop wordt ingedrukt, wordt de lucht die de tweede ingangspoort binnenstroomt, onmiddellijk via de uitlaat van het blok afgevoerd. Er wordt geen stuursignaal afgegeven en de cilinder blijft veilig ingetrokken. Om het blok te resetten, moeten beide knoppen volledig worden losgelaten.
• Fase 4: Loslaten en terugkeren. Zodra de werkcyclus is voltooid, laat de operator beide drukknoppen los. De luchtdruktoevoer naar het veiligheidsblok wordt afgesloten en via de NC-drukknopuitlaat weer afgevoerd. Het uitgangssignaal van het veiligheidsblok daalt onmiddellijk, waardoor de 5/2-weg hoofdrichtingsklep terugkeert naar zijn standaardpositie, waardoor de cilinder veilig wordt ingetrokken.

Beste praktijken voor mechanisch ontwerp voor system integrators

Om te waarborgen dat de veiligheidscircuit fysiek niet kan worden omzeild, moeten system integrators de volgende regels voor mechanisch ontwerp naleven:

• Fysieke afstand: Volgens de veiligheidsvoorschriften moeten de twee handbediende drukknoppen ten minste 260 millimeter uit elkaar (centrum tot centrum) worden gemonteerd. Dit voorkomt dat een operator beide knoppen met één hand of met één hand en de elleboog van dezelfde arm tegelijk indrukt.
• Beschermende omhulsels: Elke knop moet worden ingesloten in een beschermend omhulsel of behuizing. Dit voorkomt onbedoelde activering door een vallend gereedschap, een voorbijlopende werknemer of door de operator die met zijn lichaam tegen het bedieningspaneel leunt.
• Berekening van veilige afstand: De bedieningsstation moet op een berekende veilige afstand van de gevaarlijke zone worden geplaatst. Deze afstand wordt bepaald door de stilstandtijd van de pneumatische cilinder. De operator mag de knoppen niet loslaten en vervolgens de machine binnengrijpen voordat de cilinder zijn gevaarlijke beweging heeft gestopt.
• Zwaar uitgevoerde leidingen: Gebruik stijve of sterk beschermd buiswerk tussen de drukknoppen en het veiligheidsbesturingsblok om knijpen of plooien te voorkomen, wat een continue pilootsignaal zou kunnen nabootsen.

Standaardisatie op AIRWORK-veiligheidspneumatiek

Door dubbele pneumatische kleppen en geïntegreerde tweehandveiligheidsblokken van AIRWORK te kopen, kunnen OEM-machinebouwers en industriële distributeurs betrouwbare werking garanderen. De veiligheidskleppen van AIRWORK zijn ontworpen met lage-wrijvingsverplaatsbare spindels en robuuste terugveermechanismen om miljoenen storingvrije veiligheidscycli te waarborgen, zelfs in zware productieomgevingen.

Voor complete CAD-bestanden, technische datasheets en aangepaste manifoldopstellingen, bezoek jzpnu.com of neem vandaag nog contact op met onze engineeringtoepassingsgroep om uw specifieke machineveiligheidseisen te bespreken.