注塑機(jī)械具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品,被廣泛應(yīng)用于國防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘I罡鱾€(gè)領(lǐng)域。注塑機(jī)械的工作原理與打針用的注射器相似,它是借助螺桿(或柱塞)的推力,將已塑化好的熔融狀態(tài)(即粘流態(tài))的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi),經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模,進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。
任何一臺(tái)機(jī)械都存在一定的危險(xiǎn)。一臺(tái)安全的機(jī)械,要求能夠在其整個(gè)使用壽命之內(nèi),在執(zhí)行其功能、安裝、調(diào)試、維修和拆卸的過程中,不能對(duì)工作人員造成任何傷害。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 954-1,注塑機(jī)械的安全等級(jí)要求為3級(jí)以上。其危險(xiǎn)主要存在于合模區(qū)域、夾持機(jī)械裝置區(qū)域、中子移動(dòng)區(qū)域、頂針驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置、噴嘴區(qū)域、注塑單元區(qū)域、出料區(qū)域等,包括有機(jī)械危險(xiǎn)、高壓液體釋放的危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、熱源導(dǎo)致的危險(xiǎn)、氣體&蒸汽&塵埃導(dǎo)致的危險(xiǎn)等等。我們可以根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1050、注塑機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)EN 201或GB 22530-2008,識(shí)別和評(píng)估以上危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn),然后采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少其風(fēng)險(xiǎn)、隔離其危險(xiǎn),最終設(shè)計(jì)和制造出一臺(tái)安全的注塑機(jī)械。
對(duì)于整臺(tái)機(jī)器,可以根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 418安裝緊急停止按鈕,一旦當(dāng)緊急停止按鈕被觸發(fā),必須發(fā)出一個(gè)超越與其他所有信號(hào)的動(dòng)作,切斷馬達(dá)和閥的電源,使機(jī)器安全的停止。
對(duì)于合模區(qū)域,模板的動(dòng)作會(huì)對(duì)操作人員造成致命的傷害。我們必須加施安全防護(hù)裝置,將危險(xiǎn)與工作人員隔離,并且保證安全防護(hù)裝置在被觸發(fā)的情況下,機(jī)器必須安全的停止。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1088和EN 201,我們采用一個(gè)強(qiáng)制斷開觸點(diǎn)開關(guān)和一個(gè)非強(qiáng)制斷開觸點(diǎn)開關(guān)作為安全門的監(jiān)控輸入信號(hào)。當(dāng)前門打開的時(shí)候,停止合模區(qū)域內(nèi)的一切動(dòng)作,包括切斷控制合模、注射等閥的電源。當(dāng)后門打開的時(shí)候,不僅僅合模區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作需要被停止,馬達(dá)的電源也必須被切斷。頂蓋防護(hù)門可以采用一個(gè)強(qiáng)制斷開觸點(diǎn)開關(guān)作為監(jiān)控輸入信號(hào)。當(dāng)頂蓋被打開的時(shí)候,停止合模區(qū)域內(nèi)的一切動(dòng)作。
同時(shí),在安全門下部必須安裝一個(gè)凸輪閥。當(dāng)門打開的時(shí)候,使凸輪動(dòng)作控制一個(gè)截止閥,用以斷開液壓回路。對(duì)于此凸輪閥,我們需要監(jiān)控其工作狀態(tài)。如果此截止閥出現(xiàn)故障,需要切斷控制合模、注射等閥的電源。
對(duì)于注塑單元區(qū)域,我們必須增加注射防護(hù)門來降低該區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)注射防護(hù)門被打開的時(shí)候,切斷控制注射、座進(jìn)、出料的閥的電源。
根據(jù)不同的應(yīng)用,還可以在注塑機(jī)械中使用模式轉(zhuǎn)換開關(guān)、鑰匙鎖或使能按鈕,用以控制特殊模式下的操作和動(dòng)作――如開門后,依然可以接通部分閥、進(jìn)行諸如開模、頂出等操作。
根據(jù)不同的規(guī)格的注塑機(jī)械,可以以拉桿距離來判斷是否需要安裝安全地毯。對(duì)于帶有氣動(dòng)裝置的自動(dòng)安全門,可以根據(jù)EN 954-1的等級(jí)評(píng)估,考慮是否需要使用邊沿開關(guān),并且將信號(hào)接入安全系統(tǒng),在安全門關(guān)閉的過程中,保護(hù)操作人員。
由于注塑機(jī)械的安全等級(jí)要求達(dá)到3級(jí)以上(如根據(jù)EN/ISO 13849,要求達(dá)到PL d以上),所以以上安全輸入和安全輸出信號(hào),必須經(jīng)由一個(gè)可靠的系統(tǒng)進(jìn)行控制,如安全繼電器或安全PLC。如果我們將上述安全輸入和安全輸出信號(hào)由一個(gè)非安全的系統(tǒng)來控制,如普通PLC或工業(yè)PC,一旦這些系統(tǒng)中出現(xiàn)任何故障――譬如處理器工作不規(guī)則、輸出短路、輸入熔焊等等――都會(huì)導(dǎo)致安全保護(hù)裝置的功能失效。而特殊的安全模塊由于采用了冗余的結(jié)構(gòu),加之以可靠的電路結(jié)構(gòu)和多樣的檢測電路,從而可以達(dá)到高安全等級(jí)的要求。
上述安全功能可以分別由單個(gè)安全繼電器來控制,再將這些安全繼電器的輸出進(jìn)行硬接線上的邏輯連接,最終控制相應(yīng)的安全輸出。但是,這樣的一個(gè)解決方案會(huì)導(dǎo)致諸多的問題。首先,成本增加。為了達(dá)到高的安全等級(jí),必須使用一個(gè)安全繼電器控制一個(gè)安全功能。這樣不僅使安全模塊的隱含使用成本增加,而且接線成本和隱含設(shè)計(jì)成本也一同提升。其次,故障診斷困難。由于各個(gè)安全功能之間的邏輯關(guān)系使用硬接線來完成,在既要達(dá)到一定安全等級(jí),又要兼顧邏輯功能的情況下,必然會(huì)使得診斷和維修變得異常困難。第三,擴(kuò)展能力差。如果要在這個(gè)安全系統(tǒng)上增加額外的安全功能,接線的改動(dòng)和安全模塊的安裝將會(huì)帶來較多工作量。所以,單一安全繼電器的解決方案并不適合于這個(gè)應(yīng)用。
對(duì)于這樣一種安全功能介于4至14個(gè)之間的應(yīng)用,Pilz專門開發(fā)了模塊化的安全繼電器PNOZmulti用以控制諸多不同的安全功能。PNOZmulti 是一個(gè)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(gè)人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。PNOZmulti由一個(gè)PNOZ m0(1/2)p基礎(chǔ)模塊和若干個(gè)擴(kuò)展模塊組成。基礎(chǔ)模塊可單獨(dú)使用,包括20個(gè)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(diǎn);4個(gè)