压力机械的安全保护装置的现状

摘要：介绍了设置压力机安全保护装置的必要性和重要性。在分析压力机生产常见事故的基础上，提出了选择压力机安全保护装置的原则。并介绍了国内外常见的压力机安全保护装置的性能特点。

A、概述

随着汽车、家电、轻工、仪表工业的迅猛发展，对板材的冲切加工要求也越来越高，这促进了国产压力机技术的进一步成熟与发展。但这不仅是先进的技术性能、稳定的产品质量的进步，而且也要求安全操作环节的成熟与发展。目前，我国每年发生上万起压力机械伤人事故，特别是在部分国有企业、乡镇企业屡屡发生断指、伤人事故，给压力机械的操作员工的身心带来不可磨灭的创伤。压力机操作属于单调的重复性劳动，是通过操作者用手或脚按照一定的节奏动作而进行的，需要操作者在工作时始终保持一定的注意力，稍有疏忽，乱了节奏，就会受伤，危害极大。

B、压力机生产事故的现状

（1）作业方式本身的危险性

目前，国内大多数正在使用的压力机，都是直接用手上下料。这种操作方式本身就具有危险性。

（2）压力机本身的危险性

占压力机本身总数约75%的压力机，都是使用刚性离合器，在下降过程中无停止功能；离合器和制动器的有关部件受冲击和磨损较大，易发生滑块二次下落。

（3）安全措施不适应压力机的通用性

压力机可以通过切换开关，进行各种加工，具有很大的通用性。

（4）非加工作业时的危险性

模具的安装、拆卸、调整等非加工作业时，人体需进入模具空间，当模具自然下落，或者启动开关误动作时，人身、死亡事故时有发生。

（5）小企业多，多品种小批量生产多

使用压力机的工厂企业大多是小企业，受资金、人材、时间等限制，往往都承包大企业的工作，不得不进行多品种小批量生产，故造成事故因素增多。

3、事故的主要原因

（1）机械故障和缺陷引起的事故

①离合器、制动器失效发生故障，或由于磨损引起滑块下降，或二次下落。

②控制离合器、制动器动作的电磁阀发生故障。

③电气元件中继电器接点接触不良，旋转凸轮开关因其寿命短、且由于振动使其安装位置位移等原因，也极易出故障。

④构造或工作缺陷：摩擦离合器因为在行程的任意位置都能断开，通过配置适当的安全措施，所以安全性较好；刚性离合器不能实现紧急停车，不带急停机构的刚性离合器结构的压力机占我国机械压力机的90%以上，安全性较差。

⑤压力机的机械部分如离合器、制动器、滑块、模具等调整不良引起的机械误动作。

⑥加工异形材料时，操作规程难以制定。

⑦安全装置的故障或缺陷等。

（2）误动作或错误操作引起的事故。

①在送料过程中，误踏脚踏开关或误按按钮。

②在压力机操作中，误将手伸出或手不小心打滑。

③修正材料位置时，踏了脚踏开关。

④虽有安全装置，却以麻烦等理由不使用。

4、安全装置的选择

采用机械化、自动化送、卸料是确保安全、杜绝压力机安全事故最积极有效的保护措施。在暂未实现机械化、自动化的送、卸料装置的地方，可根据下列原则采用相应措施来防止工伤事故的发生：

①滑块绝对不会二次下落。

②人体不能靠近危险区，如果靠近则压力机急停。

③不因模具破损等引起危险物飞出。

④具有防止操作失误和绝对安全的功能。

目前，国内外在压力机械上常采用的部分安全保护装置，按其功能分类，有如下形式：

（1）手用工具

主要用在中小型压力机上冲压小型工件，一般是用脚踏开关启动压力机时使用。其目的是用工具代替手进行上卸料，避免人手直接伸入上下模具之间，保证安全。

手用工具是根据各种不同毛料的形状重量设计的，可迅速钳住毛料，并准确地把毛料放置在凹模上，工具手柄的大小要便于操作者手持。

（2）双手结合装置（双手操作式安全装置）

用双手同时按住两个按钮或操作手柄，通过电磁力、弹簧力、空气压力或人力接近离合器，而使滑块下降。要求把操作按钮放在根据压力机急停性能而定的安全距离以外，以便滑块下行时，强制操作手离开危险区，防止在启动后松开手柄又到上下模之间拿东西而发生事故。这种操作必须是双手按钮连锁，大多数用来控制只配置一名操作员的机器。双手控制器（图1）常与其他安全设备一起安装，广泛用在生产设施上。

优点：低投资，占用空间小，容易安装，便于启动。适用性限制：只能提供手的保护，不提供第三方保护和重大潜在的人机控制冲突，如对于机械故障引起的滑块二次下落无效。

（3）机械式保护装置（门式安全装置）

在滑块下行时，用机械方法将危险区隔绝，或强制地将操作者的手移出危险区保证安全。机械式保护装置有栅栏式、推（拨）手式、牵手式等。

①栅栏式：即可用于使用刚性离合器的压力机，又可用于使用摩擦离合器的压力机。其原理是在操作者和危险区之间，或在被保护区的周围设置一套栅栏，随压力机的滑块运动而运动。滑块回程时，栅栏打开，可以装、卸料，滑块下降时，安全栅栏封闭，隔断人手进入上、下模具之间。安全栅栏一般适用于连续行程。当压力机械故障而误启动引起滑块连冲时，因栅栏与滑块运动连锁，可起保护作用。

②推手式安全装置：在滑块上有连杆拉杆和凸轮等连接着手推杆，当滑块下降时，把手强制推出危险区域，此装置必须能调节手推杆的长度及摆幅，装有确保滑块运动中手的安全的防护板。主要用于小型开式压力机，当滑块二次下落时，也能准确动作，起到保护作用。

③拨手式安全装置：滑块下降时，通过两根套在操作者双手上的绳索，将操作者的双手从模具中拉出到安全区域。只要调节好拉带和拉力，即使发生滑块二次下落，也可保障安全。

上述机械式保护装置动作可靠，结构简单易于维修，可有效防止由于机械失灵而发生连冲。其缺点在于在操作者和上下模具之间，有一机械物体在运动，易影响操作者视线，引起疲劳，对送卸料也非常不方便，主要限用于老式压力机的安全改造。

（4）固定式围栏和防护装置

固定式防护装置是永久使用的，可确保操作员在危险区或危险机器以外安全地工作。它们采用屏障、罩盖或塑料构件的形式，最适用于连续冲压等落料加工。

优点是：永久性装置、低投资、寿命长、无危险凸出部分。使用限制：进入区域进行维护时可能有困难，容易未经检验被移去。

（5）自动保护装置

在操作者与上下模具之间或危险区域周围，设置一种不影响视线和操作的光束、气流、电场等，当操作者的身体或手持某种物体进入危险区域时，能向压力机械的控制电路发出停止信号，使滑块立即停止下降，以保障安全。自动保护装置有光电保护、电容式保护和气幕式保护等。

光电保护装置：是在操作者与上下模具之间或危险区域周围，设置光幕，形成具有检测能力的检测区域（图2），当操作者的身体或手持某种物体进入检测区域遮断光幕时，控制机构发出停机信号，令滑块立即停止下降，达到保护目的。这一装置主要用于双动拉深加工、连续加工及脚踏开关操作，而对于防止因压力和故障而引起的滑块二次下落无效。

优点：具有高的可靠性；大的抗电气干扰能力。适用性限制：占用空间；往往还需要添加固定式防护装置。

单光束和多光束系统：这类系统形成围绕机器的周边来控制入口通道。它们是为检测操作员身体而设计的。反射镜的使用产生了L或U型保护形式。优点：灵活性强。

（6）激光扫描器

激光扫描器（图3）保护危险机器周围区域。只要检测到直径大于70mm的物体（如：脚、腿），设备就会启动机器安全控制系统的停机信号。此外，这类设备具有提前报警功能，使人们在进入危险区前，就可得到警告，从而避免不必要的停机。

优点：容易给形状复杂的保护区编程，可扩大保护面积。适用性限制：对污染环境敏感。

（7）电容式保护装置（又称人体感应装置）

在操作者与危险区域之间，设置一个对地构成一个有一定电容量的电容器作为敏感元件，通过人体上下料时靠近敏感元件的距离变化，来改变对地电容器的大小，再通过放大，就可使机器停止，或不能启动。由于感应式保护受人体各种因素和场地的影响（如穿鞋袜不同，带手套新旧不同等）较大，使用极为不便。

（8）气幕式保护装置

在操作者与危险区域之间，设置气幕，一旦操作者的手、身体或其他物体遮断气幕时，则断开启动装置的控制线路，停止滑块运动或启动。上述各种自动保护装置对操作者没有什么精神上和视线上的影响，从而减少精神上的疲劳。但对于故障引起的滑块二次下落无效。

（9）手动式防护装置

手动方法送料时，需打开安全围栏的门进行模具安装、调节等各种作业，为使一个动作或作业未结束时离合器不因操作有误而动作，就把操作系统的一部分，用机械或电气的方法连锁。

安全装置除应具有防止发生故障的功能以外，还应满足下述条件：应标有检查合格证；备有详细的使用说明书；易于调整，尽量多地适用于各种操作；安全装置的保护范围应尽量大；操作中，不应因故障或部件的位移而影响安全功能；安全装置应该容易检查或维修。

各种安全装置，各有优缺点。同时使用两种或两种以上安全装置，既能互补缺点，又能在一个突然发生故障时，启用另一个安全装置，可靠防止压力机事故。

5、结束语

综上，不仅要从压力机、模具、安全装置等设备方面来采取改善措施，还应该在设备管理上作好以下工作：

综上，不仅要从压力机、模具、安全装置等设备方面来采取改善措施，还应该在设备管理上作好以下工作：

（1）当压力机及安全装置发生故障，出现异常状态时，应立即停止使用压力机，查明原因。

（2）要求操作者每次开机前都应进行认真检查，确认压力机有无损伤，规定检查项目、检查周期以及检查中的注意事项。

（3）针对压力机不同的运转方式应采取相应的安全措施。

（4）正确进行模具的安装、拆卸及压力机的调试和试车。

（5）要求操作者必须掌握安全操作规范。

（6）针对具体不同的压力机，采取最适合、最安全的保护措施。

在工业发达国家相当重视产品安全性问题，都详细制定了相应的安全生产条例，并强制实施。日本的劳动卫生安全法（昭和47年法律第57号）规定：（防止压力机事故）：“企业负责人对使用没有安全围栏等压力机和剪切机（以下均称“压力机”等）进行作业的工人，必须采取不使他们身体的某一部分进入机器危险区的措施。”。美国国家标准学会（ANSI）和职业安全和健康管理局（OSHA）也已颁布与工业设备安全操作有关的法规和标准。欧盟委员会已发布旨在保证协调机器操作人员健康和安全要求的一系列指令，它们包括机器须如何设计、建造、安装和维修规定的所有方面的安全：“机械制造必须切合其功能，在制造厂可预见的状况下进行调整及维护时，不会置人于险境。在制造商预见的机械年限内，必须采取措施以消除意外事件所造成的任何危险，包括装配与拆卸造成的危险，甚至可预见的非正常状况所造成的危险”。并通过帮助压力机械的使用者进行危险分析和评估，了解选择安全设备的重要步骤，还通过一系列特定推荐，如安全距离等，指导用户选择机器安全设备类型，将危险减至最小。而机器制造商进行EC证明的申报必须符合有关的欧州标准，由指定机关进行EC型号检查，证明适用于它的机械指令条款后，制造商才可完成合格申报并贴上CE标志。

在我国，由于对企业安全生产的认识还不够深入，对安全保护装置的开发较晚，与国外先进水平仍有一定的差距，例如，激光扫描器仅有国外厂家生产，国外厂家生产的光电保护装置已可实现最高级别的4级保护，等等。因此，需要职能管理部门加强安全监管，国内厂家加强开发力度，尽快缩小差距，共同建设美好的明天.