Fråga: Hur utformar man en tvåhands-säkerhetsstyrningskrets med dubbla pneumativa ventiler för operatörsskydd?

Svar: För att utforma en effektiv tvåhands-säkerhetsstyrning pneumatisk cirkulation , ingenjörer måste använda två separata 3/2-vägs normalt stängda manuellt opererade tryckknappsventiler som är anslutna till en specialiserad pneumatisch tvåhands-säkerhetsstyrblock, vilket fungerar som en självrödande OCH-logikenhet. Enligt internationella säkerhetsstandarder som EN 574 och ISO 13851 måste kretsen kräva att operatören trycker på båda tryckknappsventilerna samtidigt inom en strikt tidsgräns på 0,5 sekunder. Om endast en knapp trycks ned eller om de trycks ned sekventiellt med för stor fördröjning måste säkerhetsstyrblocket blockera pilotluftsignalen och säkert avlägsna eventuellt instängt tryck. Detta förhindrar att operatörer kringgår säkerhetssystemet genom att fästa eller tejpka fast en av knapparna, vilket säkerställer att båda operatörens händer är sysselsatta på ett säkert avstånd från farliga kläm- och knipppunkter, såsom i pneumativa pressar, högkraftiga stansverktyg eller kraftfulla spännfack under den högtrycksarbetscykeln.

Introduktion: Filosofin bakom operatörs skydd i pneumatsystem

I modern industriell tillverkning är operatörens säkerhet ett primärt ingenjörsobjektiv. Pneumatiska aktuatorer kan generera stora krafter och snabb rörelse, vilket innebär en allvarlig risk för krossskador eller amputation om en operatörs händer kommer in i maskinens arbetsområde. Tvåhands-säkerhetskontrollsystem är den standardmässiga tekniska åtgärden som används för att eliminera denna risk.

Genom att tvinga operatören att använda båda händerna för att påbörja och bibehålla maskincykeln garanterar systemet fysiskt att operatörens händer inte kan befinna sig i farozonen när maskinen utför nedstötning, spänning eller skärning. Som ledande tillverkare av tunga industriella pneumatiska komponenter tillhandahåller AIRWORK automationsdesigners och systemintegratörer de pålitliga ventilerna, säkerhetsblocken och kretslayouterna som krävs för att implementera robusta, efterlevande och kostnadseffektiva tvåhands-säkerhetskontroller.

Internationella säkerhetsstandarder och efterlevnad

Vid utformning av ett tvåhandsstyrningssystem måste ingenjörer följa erkända internationella standarder, främst ISO 13851 (som ersatte EN 574). Dessa standarder kategoriserar tvåhandsstyrningssystem i olika typer baserat på deras säkerhetsintegritetsnivå:

• Typ I: Kräver två manuella aktuatorer, men kräver inte samtidig aktivering eller övervakning mot omgående manipulation. Lämplig inte för maskiner med hög risk.
• Typ II: Kräver att båda manuella aktuatorerna släpps innan en ny cykel kan påbörjas, men kräver inte samtidig aktivering.
• Typ III: Den högsta säkerhetsnivån. Denna typ kräver samtidig aktivering. Båda knapparna måste tryckas in inom ett tidsfönster på 500 millisekunder (0,5 sekunder). Om detta villkor inte uppfylls aktiveras inte systemet. Typ III-system är vidare indelade i Typ III A, III B och III C, beroende på redundans och övervakningsfunktioner hos de pneumatiska styrelementen.

För de flesta farliga pneumativa applikationer, såsom pressar eller klämmstationer, är en säkerhetskrets av typ III branschens standardkrav. Att manuellt designa ett sådant system med hjälp av standardlogikventiler är extremt komplicerat och benäget för fel, vilket är anledningen till att integrerade säkerhetsblock är den föredragna lösningen.

Viktiga komponenter i en dubbelventilsäkerhetskrets

För att bygga en efterlevnadskonform och pålitlig tvåhands-säkerhetsstyrkrets behöver du följande kärnkomponenter från AIRWORK:

• Två 3/2-vägs tryckknappsventiler: Dessa måste vara manuellt betjänade, fjäderåterförda, normalt stängda (NC) ventiler. De ska vara fysiskt åtskilda och skyddade med huvar för att förhindra oavsiktlig aktivering med en enda arm, armbåge eller tungt föremål.
• En AIRWORK tvåhands-säkerhetskontrollblock: Detta är hjärnan i säkerhedskretsen. Det har två ingående pilotanslutningar och en utgående signalanslutning. Inuti finns en specialkonstruerad glidpiston och ett membranmonterat arrangemang som övervakar tryckökningen på båda ingångarna. Det ger endast ut en pneumatisk pilotssignal om båda ingångarna pressuriseras inom 0,5 sekunder från varandra.
• En 5/2-vägs dubbelstyrande riktningssventil Kontrollventil : Denna ventil styr den huvudsakliga dubbelverkande cylindern. Den kräver en pilotssignal från säkerhetsblocket för att växla till arbetsstegpositionen.
• En dubbelverkande pneumatisk cylinder: Aktuatorn som utför arbetet med hög kraft, utrustad med lämpliga hastighetsregulatorer och sensorer för övervakning av slaglängden.
• Nödstopp- och avgasventiler: Avgörande för att dekomprimera systemet vid strömavbrott eller i nödsituationer.

Steg-för-steg-kretskonstruktion och driftlogik

Att förstå den exakta mekaniska logiken i tvåhandsstyrkretsen är avgörande för systemintegration. Systemet fungerar genom fyra olika faser:

• Fas 1: Vila-läge. I viloläget är båda tryckknapparna släppta. Tilluftsförsörjningen är blockerad vid tryckknappsventilerna. Tvåhands-säkerhetsstyrblocket har inget tryck vid sina ingående portar, och dess utgående port är ventilerad till avgasen. Den 5/2-vägs huvudstyrventilen förblir i hemläget, vilket håller cylinderstaven fullständigt indragen.
• Fas 2: Samtidig aktivering. Operatören trycker på båda tryckknapparna inom 0,5 sekunder. Tryckluft strömmar från knapparna till de två ingående portarna på AIRWORK:s säkerhetsstyrblock. Eftersom trycken anländer nästan samtidigt skiftar den interna spolen för att stänga av avgasen och ansluta ingående luftvägen till utgående porten. Denna utgående pilot signal går till pilotporten på huvudstyrventilen (5/2-vägs) och skiftar spolen, vilket får den pneumatiske cylindern att förlängas för att utföra klampan eller pressoperationen.
• Fas 3: Fördröjd eller undertryckt tryckknapp. Om operatören försöker kringgå säkerhetssystemet genom att fästa eller trycka ner en knapp med tejp och sedan trycka på den andra knappen senare, upptäcker säkerhetsblocket tidsdiskrepansen. När den första knappen hålls nedtryckt strömmar luft in i en ingångsport, vilket förskjuter den interna säkerhetsspolen till en låst avgasposition. När den andra knappen trycks ned ventileras luften som strömmar in i den andra ingångsporten omedelbart genom blockets avgas. Ingen pilot signal skickas ut och cylindern förblir säkert återdragen. För att återställa blocket måste båda knapparna släppas fullständigt.
• Fas 4: Släppning och återställning. När arbetscykeln är avslutad släpper operatören båda tryckknapparna. Inmatningsluften till säkerhetsblocket avbryts och ventileras tillbaka genom NC-tryckknappens avgas. Utgångssignalen från säkerhetsblocket sjunker omedelbart, vilket gör att 5/2-vägs huvudriktningsservon kan återgå till sin standardposition och cylindern säkert återdras.

Bästa praxis för mekanisk design för systemintegratörer

För att säkerställa att säkerhetskedjan inte kan kringgås fysiskt bör systemintegratörer följa dessa regler för mekanisk design:

• Fysiskt avstånd: Enligt säkerhetsregleringar måste de två manuella tryckknapparna monteras minst 260 millimeter ifrån varandra (centrum till centrum). Detta förhindrar att en operatör kan trycka på båda knapparna med en hand eller med en hand och armbågen på samma arm.
• Skyddshöljen: Varje knapp måste omges av ett skyddshölje eller ett skyddshus. Detta förhindrar oavsiktlig aktivering genom ett fallande verktyg, en förbi gående arbetare eller genom att operatören lutat sin kropp mot kontrollpanelen.
• Beräkning av säkert avstånd: Kontrollstationen måste placeras på ett beräknat säkert avstånd från farozonen. Detta avstånd bestäms av stopptiden för den pneumatiska cylindern. Operatören får inte kunna släppa knapparna och nå in i maskinen innan cylindern har slutat sin farliga rörelse.
• Tungt utrustade rör: Använd styva eller högt skyddade slangar mellan tryckknapparna och säkerhetsstyrblocket för att förhindra klämmning eller knickning, vilket annars kan efterlikna en kontinuerlig pilot signal.

Standardisering på AIRWORK:s säkerhetspneumatik

Genom att köpa dubbla pneumatiska ventiler och integrerade tvåhands-säkerhetsblock från AIRWORK kan OEM-maskintillverkare och industriella distributörer garantera drift med hög tillförlitlighet. AIRWORK:s säkerhetsventiler är konstruerade med låg-friktionsspetsar och robusta återfjädrar för att säkerställa miljontals problemfria säkerhetscykler, även i krävande tillverkningsmiljöer.

För fullständiga CAD-filer, tekniska datablad och anpassade manifold-layouter, besök jzpnu.com eller kontakta vår grupp för teknisk applikationsstöd idag för att diskutera dina specifika krav på maskinsäkerhet.