機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，對(duì)安全防范措施要求越來越高。而注塑機(jī)由于操作者長(zhǎng)時(shí)間使用，尤顯重要。如針對(duì)注塑機(jī)安全方面，各國制定了安全標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)大多數(shù)采用美國EN或國際ISO、IEC安全標(biāo)準(zhǔn)，國外的安全標(biāo)準(zhǔn)有歐洲CE、美國SPI標(biāo)準(zhǔn)。

通過安全認(rèn)證的注塑機(jī)，安全事故的發(fā)生概率得到了極大的降低，這是因?yàn)槠淅碚撋弦蚬P(guān)系邏輯性強(qiáng)，多層防護(hù)，但是國內(nèi)注塑機(jī)應(yīng)用中安全事故還是偶有發(fā)生，為什么呢?安全可靠性有沒有進(jìn)一步提升的空間呢?這是現(xiàn)在探討的一個(gè)焦點(diǎn)。

本課題的主旨是，通過對(duì)注塑機(jī)鎖模部分現(xiàn)有的安全裝置及部分改良版本，在使用中存在的隱患進(jìn)行分析，并從實(shí)踐應(yīng)用的角度，從提升鎖模安全保護(hù)的可靠性出發(fā)，提供解決方案。

注塑機(jī)鎖模安全防護(hù)裝置的隱患分析

注塑機(jī)鎖模安全保護(hù)裝置有電氣、液壓、機(jī)械三種。國內(nèi)配置要求不少于其中兩種裝置。

機(jī)械保護(hù)

顧名思義，當(dāng)注塑機(jī)異常動(dòng)作時(shí)，通過機(jī)械裝置及時(shí)有效的阻擋，進(jìn)行安全保護(hù)。

正常情況下，前安全門關(guān)上，機(jī)械鎖擋板被安全門壓住，離開阻擋位置，機(jī)器有效鎖模。異常時(shí)，當(dāng)安全門未有效關(guān)上，機(jī)械鎖擋板處于阻擋位置，阻擋異常鎖模動(dòng)作的進(jìn)行。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，存在如下隱患：擋塊卡住，沒有進(jìn)入阻擋;擋塊丟失;擋桿為半牙型時(shí)，當(dāng)擋桿異常旋動(dòng)后，有效阻擋面積將變小而失效;采用全牙型擋桿時(shí)，開模到位時(shí)擋塊落在擋桿牙頂上或無牙部位，導(dǎo)致保護(hù)失效。

擋桿采用無牙光桿(早期注塑機(jī)大多采用這種方式)時(shí)，開模到位后，擋板落在光桿上或擋桿與擋板位置太遠(yuǎn)，導(dǎo)致保護(hù)失效(每次換模后，需用調(diào)節(jié)擋桿的有效長(zhǎng)度，才能確保擋板與擋桿有效阻擋，工作量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不實(shí)用)。

由于以上原因，機(jī)械鎖在使用中往往處于失效狀態(tài)。

液壓保護(hù)

液壓油路中增加一個(gè)液壓油閥起開關(guān)作用，當(dāng)此液壓油閥沒有有效打開，會(huì)中斷液壓回路。由于增加了一個(gè)液壓開關(guān)閥，降低了鎖模動(dòng)作油路異常導(dǎo)通(油閥卡住、油閥內(nèi)泄)的概率，提升了保護(hù)系數(shù)。

實(shí)際控制有兩種模式：機(jī)械液壓聯(lián)動(dòng)和電氣液壓聯(lián)動(dòng)。

機(jī)械液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)—安全門關(guān)閉時(shí)通過安全門機(jī)械力直接作用或者通過傳動(dòng)桿施加機(jī)械力給液壓開關(guān)閥，通斷液壓回路。

電氣液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)—鎖模時(shí)，鎖模條件滿足后，電腦首先輸出鎖模液壓開關(guān)閥信號(hào)，此信號(hào)與前安全門專門設(shè)置的行程開關(guān)的觸點(diǎn)(安全門關(guān)，觸點(diǎn)接通)串連，輸出到液壓開關(guān)閥，液壓開關(guān)閥動(dòng)作后，觸發(fā)閥芯位移檢測(cè)開關(guān)，輸出一個(gè)開關(guān)電信號(hào)給電腦。電腦在設(shè)定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到此信號(hào)，才輸出鎖模信號(hào)。提升了電氣、液壓保護(hù)的保障系數(shù)。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，存在以下隱患：

機(jī)械液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置當(dāng)傳動(dòng)桿松動(dòng)、卡住或者液壓開關(guān)閥卡住導(dǎo)致異常導(dǎo)通，從而保護(hù)失效。

電氣液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置液壓開關(guān)閥卡住，開關(guān)閥位移檢查開關(guān)異常、外部線路短路致開關(guān)閥異動(dòng)而保護(hù)失效。

電氣液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置是通過電氣信號(hào)對(duì)液壓開關(guān)閥進(jìn)行控制，在液壓方面，可靠性不如機(jī)械力直接將開關(guān)閥進(jìn)行通斷控制，但其增加了電氣控制的保障性。考慮到安裝的不方便、成本方面的因素，現(xiàn)今國內(nèi)大多數(shù)注塑機(jī)沒有安裝液壓安全保護(hù)裝置。

電氣保護(hù)

電氣保護(hù)是指鎖模電氣條件沒有達(dá)到，注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)不會(huì)輸出鎖模信號(hào)。具體是指前后安全門關(guān)閉，注塑機(jī)鎖模前一動(dòng)作的有效復(fù)位后，然后啟動(dòng)鎖模，注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)輸出鎖模pf及動(dòng)作信號(hào)。如果安全門關(guān)有效信號(hào)中斷，控制系統(tǒng)無鎖模輸出。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，存在以下隱患：開關(guān)被卡主、接觸不良或電路輸入回路短路觸發(fā)鎖模信號(hào)。安全門安裝不穩(wěn)，晃動(dòng)導(dǎo)致鎖模開關(guān)信號(hào)異常觸發(fā)。外部信號(hào)干擾，電腦板壞(譬如塵埃潮濕導(dǎo)致電路觸發(fā))、程序失效觸發(fā)鎖模信號(hào)。

以上隱患，大多數(shù)注塑機(jī)機(jī)廠家已給以重視，并推出改良版本。

注塑機(jī)鎖模安全防護(hù)裝置的改良版本分析

市場(chǎng)上改良版本主要是電氣保護(hù)，這是因其安裝方便、設(shè)計(jì)改動(dòng)量少、成本低。

改良措施1：主要解決安全門開關(guān)壞或輸入回路短路，處于鎖模條件觸發(fā)狀態(tài)的安全隱患。

具體改良措施如：前安全門關(guān)閉過程中，兩個(gè)安全門觸發(fā)開關(guān)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(如力勁注塑機(jī)3s內(nèi)完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換原先狀態(tài)，達(dá)到鎖模條件所需狀態(tài)，注塑機(jī)控制系統(tǒng)才確認(rèn)安全門關(guān)閉有效。如果有一開關(guān)壞，長(zhǎng)期處于觸發(fā)狀態(tài)，則不會(huì)鎖模。

改良措施2：主要解決電腦控制系統(tǒng)異常，輸出鎖模動(dòng)作隱患。

具體改良措施如：增加一個(gè)電氣保護(hù)模塊，安全門關(guān)的信號(hào)經(jīng)過電氣保護(hù)模塊處理后，再輸入給電腦，電腦接收后輸出鎖模信號(hào)。鎖模輸出信號(hào)經(jīng)過電氣保護(hù)模塊輸出回路后提供給鎖模油閥。

經(jīng)改良，可將電器控制系統(tǒng)自身異常時(shí)，輸出鎖模信號(hào)的概率降低一半以下，但還存在不足之處，注塑機(jī)控制系統(tǒng)輸出端到油路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與油閥的外部線路短路或異常觸發(fā)(譬如老鼠咬壞線)則沒有有效保護(hù)。同時(shí)由于增加了相同性質(zhì)保護(hù)元件(如液壓開關(guān)閥與鎖模方向閥、電腦控制系統(tǒng)與電氣保護(hù)模塊)，也相應(yīng)增加了應(yīng)用成本與故障點(diǎn)。

關(guān)鍵是電氣以外的液壓、機(jī)械失效時(shí)，電氣保護(hù)裝置不能最終監(jiān)控并防止注塑機(jī)動(dòng)板往定板方向的異常移動(dòng)，安全可靠性提升空間有限。這是因?yàn)殡姎獗Ｗo(hù)裝置的特點(diǎn)決定了它是鎖模保護(hù)系統(tǒng)中的一個(gè)控制環(huán)節(jié)，不是最終保護(hù)裝置。

雖然通過電氣液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置，可靠性得到較大的提升，但可靠性不如機(jī)械液壓聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置。

注塑機(jī)安全保護(hù)裝置可靠性的提升方案

我們知道，注塑機(jī)鎖模安全保護(hù)最直接、直觀的是鎖模機(jī)械保護(hù)裝置。當(dāng)外在因素導(dǎo)致保護(hù)裝置控制回路失效時(shí)，我們的辦法是讓操作人員形成操作習(xí)慣，使得機(jī)械鎖時(shí)刻處于有效保護(hù)中。

怎樣做到讓操作人員形成良好的操作習(xí)慣，使得機(jī)械鎖時(shí)刻處于有效保護(hù)中，這就是此方案的主要課題。加上考慮鎖模機(jī)械安全鎖在使用中的隱患，提出以下解決方案：

安裝安全機(jī)械鎖監(jiān)控裝置，達(dá)到以下目的。

當(dāng)擋塊卡住，沒有進(jìn)入阻擋位置;擋塊丟失或被人為取消;擋塊檢測(cè)感應(yīng)電眼失效;則中斷鎖模安全門關(guān)的輸入信號(hào)，同時(shí)切斷電腦鎖模閥輸出信號(hào)的外線回路。

改良機(jī)械鎖擋桿為全牙型，并且可以通過固定端部位來調(diào)節(jié)擋桿的有效長(zhǎng)度。

改良后，擋桿異常轉(zhuǎn)動(dòng)后，不會(huì)導(dǎo)致阻擋有效面積的變化而保護(hù)失效;換模時(shí)，不會(huì)因?yàn)槟＞吆癖∽兓瘜?dǎo)致阻擋位置變化而保護(hù)失效;只有當(dāng)開模距離有要求的模具(如拉桿模)，才需要調(diào)節(jié)擋桿的有效長(zhǎng)度。

鎖模前，安全鎖擋塊必須處于擋桿的牙底，后續(xù)的鎖模條件才能有效觸發(fā)。

改良后，讓阻擋失效距離大大縮短(等于擋桿單個(gè)牙底的寬度-擋板的厚度)，同時(shí)防止了開模后，擋板落在擋桿牙頂，導(dǎo)致阻擋失效的隱患。

重要的是，操作調(diào)試人員適應(yīng)后，每次換模時(shí)，自覺的將開模位置設(shè)定到擋板處于擋桿牙底位置的習(xí)慣。當(dāng)所有監(jiān)控及控制保護(hù)系統(tǒng)偶然失效時(shí)，那么我們看得見的擋板與擋桿進(jìn)行阻擋，最后確保鎖模動(dòng)作得到有效保護(hù)。

機(jī)械鎖改良系統(tǒng)-機(jī)械電氣聯(lián)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原理。

1、K1—NPN近接感應(yīng)開關(guān)，安裝在擋板附近，用以檢測(cè)擋板狀態(tài)：擋板處于擋桿牙底時(shí)，感應(yīng)開關(guān)處于中斷狀態(tài);擋板被安全門壓住而離開擋桿阻擋位置后，感應(yīng)開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)。

2、K2—前安全門行程開關(guān)。前安全門關(guān)閉后，K2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通。開前安全門離開K2時(shí)，K2常開觸點(diǎn)斷開。

3、注塑機(jī)電腦控制系統(tǒng)，為0V輸入有效，0V輸出有效。

4、J1、J2為24v工作電壓的14插腳的中間繼電器。

原理分析：

正常動(dòng)作流程：關(guān)前安全門，首先壓合K2，k2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通，J2得電并自鎖，然后壓合擋塊，K1感應(yīng)導(dǎo)通，J1得電。因此J1、J2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通，將前安全門信號(hào)輸入給電腦，電腦輸出鎖模信號(hào)，鎖模信號(hào)經(jīng)過J1、J2常開觸點(diǎn)輸出到鎖模油閥。

異常情況的保護(hù)分析：

▲ 鎖模前，由于開模位置設(shè)定不當(dāng)，安全擋塊處于擋桿牙頂上或擋塊被卡住，沒有處于擋桿牙底，脫離了阻擋位置。此時(shí)K1感應(yīng)導(dǎo)通，J1得電，J1常閉觸點(diǎn)斷開。

那么關(guān)前安全門，首先壓合K2，k2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通，由于J1常閉斷開，J2無法得電。那么電腦接收不到前安全門信號(hào)，也就沒有鎖模信號(hào)輸出，同時(shí)J2的常開觸點(diǎn)將鎖模油閥外接線斷開，進(jìn)一步保障鎖模誤動(dòng)作不會(huì)發(fā)送。

▲ 擋板丟失、人為取消或者感應(yīng)開關(guān)K1壞了，一直處于中斷狀態(tài)。以上情況 K1中斷，J1無法得電，J1常開觸點(diǎn)一直處于中斷狀態(tài)，那么電腦接收不到前安全門輸入信號(hào)，同時(shí)J1的常開觸點(diǎn)將鎖模油閥外接線斷開，進(jìn)一步保障鎖模誤動(dòng)作不會(huì)發(fā)送。

▲ 擋塊感應(yīng)開關(guān)壞，K1一直處于得電狀態(tài)，此時(shí)J1得電，J1常閉觸點(diǎn)斷開。那么前安全門關(guān)閉到位，J2也無法得電，那電腦接收不到前安全門信號(hào)，也就沒有鎖模信號(hào)輸出，同時(shí)J2的常開觸點(diǎn)將鎖模油閥外接線斷開，進(jìn)一步保障鎖模誤動(dòng)作不會(huì)發(fā)送。

▲ 前安全門開關(guān)K2常開觸點(diǎn)一直處于導(dǎo)通的異常狀態(tài)。當(dāng)擋塊處于正常位置，此時(shí)由擋塊是否被安全門壓合來判斷安全門是否關(guān)閉，觸發(fā)前安全門關(guān)的輸入信號(hào)，由J1控制鎖模動(dòng)作。防止了前安全門沒有關(guān)閉，因K2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通而發(fā)生鎖模動(dòng)作的隱患。

以上方案從成本方面考慮，在注塑機(jī)原有基礎(chǔ)上只增加了1個(gè)感應(yīng)近接開關(guān)、2個(gè)24v中間繼電器，相對(duì)鎖模電氣保護(hù)裝置的改良、鎖模液壓安全保護(hù)裝置的加裝來說有很大的優(yōu)勢(shì)。從安全可靠性方面分析：電氣方面，由于在前安全門輸入信號(hào)回路與鎖模輸出外接線回路串聯(lián)了控制元件，增加了原有的電氣控制系統(tǒng)中鎖模保護(hù)的可靠性。機(jī)械鎖模保護(hù)方面，這能讓操作人員養(yǎng)成好的習(xí)慣：每次更換模具后，設(shè)定合理的開模位置，才能鎖模。使得每次開模后，安全擋塊處于擋桿牙底的有效阻擋位置，確保機(jī)械鎖模保護(hù)有效。達(dá)到了此次課題的基本訴求。

現(xiàn)有的注塑機(jī)鎖模保護(hù)裝置，除了本身缺陷有待完善外，在使用過程中，由于不確定的外在因素的存在，特別是操作使用者本身的專業(yè)性、習(xí)慣性的影響，保護(hù)裝置可靠性達(dá)不到設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此事故時(shí)有發(fā)生。

鎖模保護(hù)裝置的終端目的是：保護(hù)裝置生效時(shí)，阻擋注塑機(jī)動(dòng)板向定板異常移動(dòng)。鎖模機(jī)械保護(hù)裝置就是三種鎖模保護(hù)裝置中的終端保護(hù)裝置。

此次解決方案的提出，對(duì)鎖模終端保護(hù)裝置進(jìn)行改良，完善保護(hù)裝置本身的失效隱患外，從操作人員的使用習(xí)慣的角度進(jìn)行思考，概念上跳出注塑機(jī)保護(hù)裝置的原有設(shè)計(jì)模式，從而將安全保護(hù)有效性提升一個(gè)檔次。