Spørsmål: Hvordan designer man en «tohåndssikkerhetskontroll»-kring ved hjelp av doble pneumatiske ventiler for operatørsikkerhet?

Svar: For å designe en effektiv tohåndssikkerhetskontroll pneumatisk kring , må ingeniører bruke to separate 3/2-veis normalt lukkede manuelt betjente trykknappventiler som er koblet til en spesialisert pneumatiske to-håndssikkerhetsstyringsblokk, som fungerer som en selvovervåkende OG-logikk-enhet. I henhold til internasjonale sikkerhetsstandarder som EN 574 og ISO 13851 må kretsen kreve at operatøren trykker på begge trykknappventilene samtidig innenfor en streng tidsbegrensning på 0,5 sekunder. Hvis bare én knapp trykkes inn, eller hvis de trykkes inn sekvensielt med for stor forsinkelse, må sikkerhetsstyringsblokken blokkere pilotluftsignalet og trygt utløse eventuelt fangslufttrykk. Dette forhindrer operatører i å omgå sikkerhetssystemet ved å feste eller tape fast én av knappene, og sikrer dermed at begge operatørens hender er opptatt og trygt unna farlige knekkpunkter, som for eksempel i pneumatiske presseanordninger, høykraftige stanser eller tunge klampefikser under den høytrykkede arbeidsperioden.

Introduksjon: Filosofien bak operatørbeskyttelse i pneumatiske systemer

I moderne industriell produksjon er operatørens sikkerhet et primært ingeniørstilt mål. Pneumatiske aktuatorer kan generere enorme krefter og rask bevegelse, noe som utgjør en alvorlig risiko for knusing eller amputasjon hvis en operatørs hender kommer inn i arbeidsområdet til en maskin. Tohåndssikkerhetskontrollsystemer er den standard tekniske sikkerhetskontrollen som brukes for å eliminere denne risikoen.

Ved å pålegge operatøren å bruke begge hendene for å aktivere og opprettholde maskinsyklusen, garanterer systemet fysisk at operatørens hender ikke kan være inne i farezonen når maskinen senkes, klemmes eller skjæres. Som en ledende produsent av tungt utstyr for industriell pneumatiske komponenter tilbyr AIRWORK automasjonsdesignere og systemintegratorer pålitelige ventiler, sikkerhetsblokker og kretsløpsoppsett som trengs for å implementere robuste, etterlevelsesorienterte og kostnadseffektive tohåndssikkerhetskontroller.

Internasjonale sikkerhetsstandarder og etterlevelse

Når en tohåndskontrollsystem designes, må ingeniører overholde anerkjente internasjonale standarder, hovedsakelig ISO 13851 (som erstattet EN 574). Disse standardene kategoriserer tohåndskontrollsystemer i ulike typer basert på deres sikkerhetsintegritetsnivå:

• Type I: Krever to manuelle aktuatorer, men krever ikke samtidig aktivering eller overvåking mot svik. Ikke egnet for maskiner med høy risiko.
• Type II: Krever at begge manuelle aktuatorer må slippes før en ny syklus kan startes, men krever ikke samtidig aktivering.
• Type III: Høyeste sikkerhetsnivå. Denne typen krever samtidig aktivering. Begge knappene må trykkes inn innen et tidsvindu på 500 millisekunder (0,5 sekunder). Hvis dette kravet ikke oppfylles, vil systemet ikke aktiveres. Type-III-systemer er videre inndelt i type III A, III B og III C, avhengig av redundans og overvåkingskapasiteten til de pneumatiske kontrollkomponentene.

For de fleste farlige pneumatiske applikasjoner, som for eksempel presseanlegg eller klemestasjoner, er en sikkerhetsstyringskrets av type III den bransjestandarden som kreves. Å designe et slikt system manuelt ved hjelp av standard logikkventiler er svært komplisert og utsatt for feil, noe som gjør integrerte sikkerhetsblokker til den foretrukne løsningen.

Viktige komponenter i en sikkerhetsstyringskrets med to ventiler

For å bygge en overensstemmende og pålitelig to-hånders sikkerhetsstyringskrets trenger du følgende grunnleggende AIRWORK-komponenter:

• To 3/2-veis trykknappventiler: Disse må betjenes manuelt, ha fjærretur og være normalt lukket (NC). De må være fysisk adskilt og beskyttet med skjerming for å hindre utilsiktet aktivering av én arm, albue eller tungt gjenstand.
• Én AIRWORK tohåndssikkerhetskontrollblokk: Dette er hjernen i sikkerhetskretsen. Den har to inngangspilotporter og én utgangssignalsport. Internt inneholder den en spesialisert skyvepiston- og membranmontering som er utformet for å overvåke trykkstigningen på begge inngangene. Den sender kun ut et pneumatisk pilotsignal hvis begge inngangene er under trykk innen 0,5 sekund etter hverandre.
• Én 5/2-veis dobbeltpilotrettning Kontrollventil : Denne ventilen styrer den hovedsakelige dobbeltvirkende sylindern. Den krever et pilotsignal fra sikkerhetsblokken for å skifte til arbeidsstrekkposisjon.
• Én dobbeltvirkende pneumatisk sylinder: Aktuatoren som utfører arbeidet med høy kraft, utstyrt med passende hastighetskontrollere og sensorer for strekkovervåking.
• Nødstopp- og utløpsventiler: Utsluttende nødvendige for å fjerne trykk fra systemet ved strømbrudd eller i nødsituasjoner.

Trinnvis kretskonstruksjon og driftslogikk

Å forstå den nøyaktige mekaniske logikken i to-håndskontrollkretsen er avgjørende for systemintegrering. Systemet virker gjennom fire forskjellige faser:

• Fase 1: Leerstilling. I hvileposisjonen er begge trykkknappene sluppet. Tilførselen av inngående luft er blokkert ved trykkknappventilene. To-håndssikkerhetskontrollblokken har ingen trykk på inngangsportene sine, og utgangsporten er ventilet til utblåsing. Hovedkontrollventilen med 5/2 veier forblir i hjemmeposisjonen, slik at sylinderrakken holdes fullstendig inntrukket.
• Fase 2: Samtidig aktivering. Operatøren trykker på begge trykknappene innen 0,5 sekund. Trykkluft strømmer fra knappene inn i de to inngangsportene på AIRWORKs sikkerhetsstyringsblokk. Ettersom trykkene ankommer nesten samtidig, flyttes den interne spolen slik at utblåsningen sperres av og den innkommende luftbanen kobles til utgangsporten. Dette utgangspilotssignalet går til pilotporten på hovedstyringsventilen (5/2-vei), hvilket fører til at spolen flyttes og den pneumatiske sylindern utvides for å utføre klem- eller presseoperasjonen.
• Fase 3: Forsinket eller utilgjengelig trykknapp. Hvis operatøren prøver å omgå sikkerhetssystemet ved å tape sammen eller feste én knapp, og deretter trykker på den andre knappen senere, vil sikkerhetsblokken oppdage tidsavviket. Når den første knappen holdes nede, kommer luft inn på én inngangsport og flytter spolen i sikkerhetsblokken til en låst utblåsingsstilling. Når den andre knappen trykkes ned, ventileres luften som kommer inn på den andre inngangsporten umiddelbart gjennom utblåsingsporten på blokken. Ingen pilot-signal sendes ut, og sylindern forblir trygt trukket inn. For å nullstille blokken må begge knappene slippes helt.
• Fase 4: Slipp og tilbakeføring. Når arbeidsperioden er fullført, slipper operatøren begge trykknappene. Innstrømmende luft til sikkerhetsblokken kuttes av og ventileres tilbake gjennom NC-trykknappens utblåsingsport. Utgangssignalet fra sikkerhetsblokken faller umiddelbart, slik at 5/2-veiskoblingsventilen kan gå tilbake til sin standardstilling, noe som trygt trekker sylindern inn.

Beste praksis for mekanisk design for systemintegratorer

For å sikre at sikkerhetskringen ikke kan omgås fysisk, bør systemintegratorer følge disse reglene for mekanisk design:

• Fysisk avstand: I henhold til sikkerhetsforskrifter må de to manuelle trykknappene monteres minst 260 millimeter fra hverandre (sentrum til sentrum). Dette forhindrer at en operatør trykker på begge knappene med én hånd eller med én hånd og albuen på samme armen.
• Beskyttende skjerm: Hver knapp må være omgitt av en beskyttende skjerm eller kabinett. Dette forhindrer utilsiktet aktivering av et fallende verktøy, en forbipasserende arbeidstaker eller operatøren som leaner kroppen sin mot kontrollpanelet.
• Beregning av sikker avstand: Kontrollstasjonen må plasseres i en beregnet sikker avstand fra fareområdet. Denne avstanden bestemmes av stopptiden til luftcylinderen. Operatøren må ikke kunne slappe knappene og nå inn i maskinen før cylinderen har stoppet sin farlige bevegelse.
• Tungt utstyrsrør: Bruk stive eller sterkt beskyttede rør mellom trykknappene og sikkerhetsstyringsblokken for å unngå knipning eller knekking, som kan føre til en kontinuerlig pilot-signal.

Standardisering på AIRWORK sikkerhetspneumatikk

Ved å kjøpe doble pneumatiske ventiler og integrerte to-hånd-sikkerhetsblokker fra AIRWORK, kan OEM-maskinbyggere og industrielle distributører garantere drift med høy pålitelighet. AIRWORK-sikkerhetsventiler er konstruert med lave friksjonsspoler og robuste returfjærer for å sikre millioner av feilfrie sikkerhets-sykluser, selv i harde produksjonsmiljøer.

For fullstendige CAD-filer, tekniske dataark og tilpassede manifold-oppsett, besøk jzpnu.com eller kontakt vår ingeniørgruppe for applikasjoner for å diskutere dine spesifikke maskinsikkerhetskrav i dag.