安全產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

　　現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床逐步向高速、高效、高精、復(fù)合等功能的方向發(fā)展。在一臺高速和復(fù)雜的機(jī)床中保證高效生產(chǎn)，安全可靠性是一個必要條件。所以，我們評價一臺機(jī)床的優(yōu)劣，不僅需要看其功能有多強(qiáng)大，同時也需要關(guān)注其安全性能有多高。提高數(shù)控機(jī)床的安全性能，既可以減少生產(chǎn)事故、保護(hù)人員和機(jī)器安全，提高自身產(chǎn)品附加值，也能夠突破西方國家的技術(shù)壁壘、增加出口機(jī)會。

　　歐盟作為世界上最大的自由經(jīng)濟(jì)貿(mào)易區(qū)，為了建立統(tǒng)一的歐洲市場，推出了新方法指令，以清除技術(shù)壁壘。歐盟所頒布的這些指令，針對性、系統(tǒng)性強(qiáng)，易于操作實施，因此也被歐盟外的一些國家和地區(qū)的制造商使用，除了使產(chǎn)品能投放市場的原因外，也是表明產(chǎn)品所達(dá)到的安全水平，便于銷售。所以，如果要設(shè)計一臺安全的數(shù)控機(jī)床，可以參照新方法指令中的機(jī)械指令98/37/EC。此外，制造商要使其產(chǎn)品符合指令所規(guī)定的基本要求，最好的方法就是按標(biāo)準(zhǔn)來制造產(chǎn)品，因為這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實現(xiàn)指令所規(guī)定的基本要求的技術(shù)措施。

　　機(jī)床行業(yè)常用的一些C類標(biāo)準(zhǔn)如下所示：

　　Ø EN 12415：2000 機(jī)床 安全 小型數(shù)控車床和車削中心

　　Ø EN 12417：2001 機(jī)床 安全 加工中心

　　Ø EN 12478: 2000 機(jī)床安全 大型數(shù)控車床和車削中心

　　Ø EN 1550：1997 機(jī)床安全 工件夾緊用卡盤設(shè)計和制造的安全要求

　　Ø EN 12717：2001 機(jī)床安全 鉆床

　　Ø EN 12840：2001 機(jī)床安全 自動或無自動控制的手控車床

　　Ø EN 13128：2001 機(jī)床安全 銑床（包括鏜、鉆）

　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，首先會要求對機(jī)器進(jìn)行風(fēng)險評估和風(fēng)險評價。在數(shù)控機(jī)床的使用中，軸的旋轉(zhuǎn)或線性移動都會對操作和維修人員造成摩擦、碰撞的危險。刀庫的轉(zhuǎn)塔和刀具也會對操作和維修人員帶來摩擦、切割的傷害。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價，一臺數(shù)控機(jī)床所要求的安全等級通常在3級以上。

　　在識別了機(jī)器的危險和風(fēng)險之后，必須采用一系列的措施來降低風(fēng)險。可以采用緊急停止按鈕，保證在危險的情況下，機(jī)器能夠快速的停止；可以采用安全門防護(hù)裝置，如帶閉鎖的或不帶閉鎖的機(jī)械式插片開關(guān)，防止人員隨意進(jìn)入危險的區(qū)域，保證維修人員在危險區(qū)域內(nèi)安全地進(jìn)行操作；可以使用安全監(jiān)控速度功能、調(diào)試使能按鈕和電子手輪，監(jiān)控機(jī)器的超速和停止?fàn)顟B(tài)，并且保證人員在打開安全門的情況下安全地調(diào)試機(jī)器；必須采用安全控制模塊，如安全繼電器或安全PLC來監(jiān)控以上安全功能，避免控制模塊本身的故障而導(dǎo)致安全功能的失效。

　　一臺小型數(shù)控機(jī)床帶有一個急停按鈕、一個帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)監(jiān)視內(nèi)側(cè)安全門、一個不帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)監(jiān)視外側(cè)安全門。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價，對其的安全要求要求為：在任何一個安全功能被觸發(fā)的情況下，伺服或變頻器的電源以及相應(yīng)的使能必須被切斷，軸安全的停止運轉(zhuǎn)。對此應(yīng)用，根據(jù)安全功能較少的特點，我們可以選取單一安全繼電器作為安全控制模塊。在這里，我們選用了3個PNOZ X2.8P安全繼電器和一個S1SW P停止監(jiān)控繼電器。PNOZ X2.8P最高安全等級可以達(dá)到4級，符合應(yīng)用要求；帶有3個安全常開輸出觸點，1個常閉輔助輸出觸點。每一個安全繼電器控制一個安全功能。K12安全繼電器控制帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)。其解鎖開關(guān)的信號來自S1SW P停止監(jiān)控器，以確保只有在軸停止運轉(zhuǎn)的條件下，內(nèi)側(cè)安全門才能夠被打開。K13安全繼電器控制不帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)。K11安全繼電器控制急停按鈕，并且接受K12和K13傳送過來的安全信號。此安全解決方案，成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、接線清晰、故障診斷便捷，適應(yīng)與4個以下安全功能的應(yīng)用。

　　對于一臺中型復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，通常會有以下安全功能：主緊急停止按鈕、刀庫緊急停止按鈕、刀庫和工作區(qū)安全門、調(diào)試使能按鈕、電子手輪、操作模式選擇開關(guān)、速度監(jiān)控。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價，對這臺機(jī)床的安全要求為：按下緊急停止按鈕，伺服的電源和使能必須被切斷；打開刀庫安全門，刀架轉(zhuǎn)塔必須停止運轉(zhuǎn)；在刀庫安全門被打開的情況下，可以通過使能按鈕和點動按鈕對刀架進(jìn)行調(diào)試；打開工作區(qū)安全門，切斷伺服使能信號，同時監(jiān)控軸的靜止?fàn)顟B(tài)；在工作區(qū)安全門被打開的情況下，可以通過使能按鈕和點動按鈕的組合操作或使用電子手輪，對主軸、X軸、Y軸、Z軸進(jìn)行限速調(diào)試，同時使用速度監(jiān)控模塊監(jiān)控旋轉(zhuǎn)軸或線性軸的超速狀態(tài)。可以發(fā)現(xiàn)，這臺數(shù)控機(jī)床的安全功能較多，且各個安全功能之間具有復(fù)雜的邏輯關(guān)系。如果使用單個安全繼電器進(jìn)行控制的話，會導(dǎo)致接線復(fù)雜、成本高、故障診斷困難等諸多問題。為此，Pilz推出了PNOZmulti模塊化的安全繼電器，可以對這個應(yīng)用提供一個高性價比、完美的安全解決方案。

　　PNOZmulti 是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他PNOZ安全繼電器不同，PNOZmulti的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。 PNOZmulti由一個PNOZ m0（1/2）p基礎(chǔ)模塊和若干個擴(kuò)展模塊組成。基礎(chǔ)模塊可單獨使用，包括20個可連接急停按鈕、安全門、雙手控制器等所有安全功能的輸入點；4個2A容量的半導(dǎo)體安全輸出；2個