一台从美国进口的CNC铣床必须进行改造,才能满足现行标准。铣床上安装了保护性围栏和光幕,以确保防护围栏的安全。作为方案的补充,加装了紧急停止按钮,以便安全地关闭驱动装置。
这台Haas GR712型CNC铣床由Klinkau公司自行从美国进口,也是此类型机床首次进入欧洲市场。为了满足现行的机器规范,该机床将由LKE GmbH &Co.KG公司再安装一个保护性围栏,配备了欧盟一致性声明和CE标志,由Klinkau公司投入运营。
分离的安全控制器负责机床的安全
与此同时,这家德国机床运营商还打算将另外两台已经投入生产的机床也进行改造,各装上一个事故保护光幕,方便机床的上料。但由于铣床的外壳部分不能使用常规的Kevlar薄板,这就需要一种在封闭状态下能够观察到铣削过程的解决方案。
由于铣床是用来加工塑料与木材的,因而依据的是型号C型标准EN 848-3的木材加工机械安全,用旋转刀具单侧加工的铣床第3部分:数控钻床和铣床。另外还按照EN ISO 12100进行了风险评估,以调查与标准有偏差的方面。保护围栏开口处的Focus II型光幕安装了Smile复位按钮,以便对驱动装置的安全关闭进行复位。

图1 这台用于加工聚丙烯制成的过滤器板坯件的铣床补装了安全综合方案
坯件被放置到机器上
为了对机床进行保护,选择用ABB Stotz Kontakt公司的Vital型分离式控制器进行控制。对各种安全功能要求的d级性能水平的遵守情况,使用LKE通过计算达到的数值被记录在Sistema中。控制装置的制造、安装调试和检验全部由Klinkau公司实施。整个安全控制装置最后通过LKE在按照EN ISO 13894-2标准进行审批范围内进行了检验,通过详细功能测试进行验收。
聚丙烯制成的过滤器板由许多预先制成的构件作为坯件进行预加工,以这些初设的几何形状和尺寸送到Haas GR712型铣床上。这些坯件被一一放置在铣床上,用精密的铣削程序加工成用户专用的尺寸和几何形状。此后将粗铣过的板子从铣床上取下,在后面的若干个互不相同的加工步骤中补充以按项目要求的后续加工。然后这些过滤器板又重新回到铣床上,在精加工工序中进行精细铣削,使所有剩余组件在后续补充组装中均非常合适。

图2 这种安全控制器可以监控49个动态安全传感器或紧急停车键
改造时需要对机床进行深入干预
为了在Klinkau铣床上达到降低风险的要求,需要对机床进行深入的干预,Klinkau公司在寻找一家提供整体安全方案的合作伙伴。拥有创新安全产品和安全围栏Quick-Guard的ABB Stotz Kontakt公司被证明是理想的合作伙伴。同LKE GmbH公司的长年合作是一个很好的基础,特别是对于最终用户来说,他们要让正在运行的设备始终保持在当前的技术水平上,且重视对于员工人身安全的防护。
保护围栏Quick-Guard由各种部件组成,如铝型材、获得专利权的组装件、栅栏联锁装置、点焊格栅、聚碳酸酯或吸音板(图1)。这样,系统的组装和修改费用会相应减少。由于拥有了获得专利权的螺旋联锁系统,所以全部五金件都是事先安装好后,连同固定螺钉和螺母一起交货。不需要在型材上打孔,板块均为直线型。
为了能够快速而舒适地以量体栽衣的方式制定切合实际的安全方案,ABB开发了计算机软件Safecad。这是Autocad的一种插入式程序。输入时使用所需保护系统的简单草图,指出门和活阀的位置,选定波纹格栅、聚碳酸酯、铝、钢或吸音板。软件自动绘制3D图纸和零件与材料表。图纸也可用作组装和安装保护围栏的依据。

图3 这种安全光幕截面仅为37mm×48mm,保护区高度为1500mm。后面是带M12插头的紧急停车键以及LED显示器
电子安全控制器可以监控49台机器
Vital型控制器可以安装同一条安全线路上连接的多种不同的事故保护装置(图2),尽管如此,仍可达到符合EN ISO 13849-1的PL e级性能水平。控制器宽度为22.5mm,可对所连接的事故保护装置进行动态监控。另外还配有自动和手动复位装置、对后面串接的接触器监控装置、双重常闭安全输出端和一个用于复位显示的信息输出端及一个用于SPS的状态信息装置。这些模块配有LED电压显示、有无动态信号显示及输出状态显示,可以取下的端子板方便故障查找和模块更换。
事故保护光幕Focus II的横截面积为37mm×48mm(图3),分辨率为14mm或30mm,保护区高度为2400mm。并行排列的红外射线射程为0.2~14m,在进入危险区时可发出切断指令。
按照EN 61496-1和IEC 61496-2安全标准经过认证的4型机,非常容易配置和安装。机器上配有光束部分或全部准入的输出端。突出的特点有,单节拍/双节拍工作,可选配浮动/固定消隐、预复位功能、手工监控或自动复位、带横向短接监控(OSSD)和M12接口的双重监控PNP安全输出端。LED负责简单的取向以及显示脏污、工作电压和输出状态。
每个维护门上都安装有产品名称为Eden的无接触成对安全传感器。传感器对由一个名为Adam的接电线有源部分和一个名为Eva起到操作器作用的无源部分组成。Vital安全控制器经Adam将编码信号传送给操作器,再由操作器将信号改变后反馈回去。

图4 这种安全传感器开关距离为0~15mm,操作角度为0~360°,LED闪率用于辅助校准
当成对传感器相向而立时,只在维护门关闭时有效。同时,两个部分之间距离和错位上的允许误差,保证了具有校准辅助作用的LED的闪频可以完全没有问题地组装。免维护和无磨损的传感器开关距离为0~15mm,可以在0~360°范围内操作(图4)。
由于采用动态输入/输出信号,一个(名为Vital)安全控制器单信道最多可监控49个无接触传感器。同时可以达到符合EN ISO 13849-1的PL e级性能水平,信息的信号可对任何一个门的状态提供说明,而信号可以轻易地穿过非金属材料如木材或塑料。
紧急停车键容易安装
容易安装的紧急停车键Smile 11EA Tina被指定安装在铝型材上或机器表面。这种紧急停车键在安全控制器Vital、Pluto或安全继电器上的连接用5极的M12插塞连接件。内装的LED显示该键当前的状态。LED灯为绿色,说明紧急停车键未被激活,红光则表示该键已被操作。
LED闪动说明前面连接的紧急停车键之一正在运行。这样很快就能发现被操作的是哪个紧急停车键。紧急停车键符合IP65保护方式,种类型号很多,用于动态和静态开关回路的市场均可找到。
通用安全继电器有助于机器安全
宽度为22.5mm的通用型安全继电器RT9用于对安全设施的监控,也可用于内部的机器安全。由于这种紧凑的继电器配有5个输出类型,可以用于各种各样的用途,可以取代许多其他继电器。此外,也可以选择自动复位和手动复位。5个发光二极管用于显示供电、输入/输出、短接及电压过低等情况。
连接端子可以取下,方便维护,并可在必要的紧急情况下更换仪器。安全继电器RT9适用于紧急停车键、光幕、三级同意键、安全开关、磁控开关、光栅、开关席垫、开关导线板和脚踏开关。Klinkau公司的员工非常看重ABB公司的Quick-Guard保护围栏的安装简便性及获得专利权的螺旋联锁装置,五金件预装齐备及计算机软件Safecad,因此,该公司加工方面的生产率提高了5%以上。
铣床改装进口机床附加安全设备满足相关标准
从美国进口的Haas GR712型三轴塑料铣床在Klinkau GmbH+Co.KG公司加工3m×1.8m大的聚丙烯过滤器板坯件。Klinkau公司委托LKE GmbH+Co.KG公司对这台全新的铣床进行全面的安全技术上的改装。
根据风险评估和相关的安全标准,整套设备采用成套的安全方案进行了改装。所有安全功能全部达到了符合EN ISO 13849-1的PL d级性能水平。
ABB Stotz Kontakt公司的安全包包括Quick-Guard保护围栏、4个Vital型安全控制器、一个Focus II型事故保护光幕、2个无接触门监控传感器Eden和紧急停车键Smile Tina及RT9型和BT51型安全继电器。
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作者:何发
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