安全光幕和开关--用在机械安全上的人身保护神

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在现代工业生产中，最危险、最需要采取保护措施的部位，即对工件进行加工的部位安装防护门作为操作人员与加工工件之间的通道，但如何使防护门起到安全保护作用，成为安全门，就显得尤为重要。

对于防护门不同的开关方式，可以通过安装不同类型的安全开关来实现安全保护功能。由于机床的危险程度比较高，因此所需的安全保护等级也相应比较高，为此可通过将安全开关与各种安全监控器配合使用，来实现较高的安全保护目的。安全开关主要分为安全门开关和安全限位开关。但在有些危险场所，则需设置安全光幕。

一安全门开关

1. 安全门开关的功能

安全门开关主要安装在具有人身伤害危险性的机床、机器设备的防护门(或者盖板)上；使用安全门开关必须实现以下功能：

(1)隔离原则(人与机器空间上的分离原则)：在机器的危险运动停止之前，门被锁住，工作人员无法进入危险区域；其他危险因素被排除之前，门被锁住，工作人员无法进入危险区域；防护门关闭前和危险源被隔离前不可开机。
(2)停止原则(时间上分离原则)：关闭可移动的防护门都不会直接启动机器设备的危险动作；机器运转中打开防护门就要停机。

2. 安全门开关安全功能的实现

从结构上看，非安全开关通过弹簧施加的力来断开触点，而安全门开关通过刚性操动杆施加的力来断开触点。触点熔接和弹簧失效的情况下，本来应该断开的触点却无法断开，此时就无法确保安全。而安全门的刚性操动杆，在此时可以强行断开触点，从而确保安全。因此，在实践上往往在安全开关上印上经过认证的"→"箭头标记如图1所示。

通过比较安全门开关和非安全开关可以看出，安全门开关不仅通过对防护门开闭和锁定进行检测来实现安全功能，同时，带有NC接点的开关与刚性机械结构联动，这使之具有肯定断开接点的功能，即使接点熔接也能断开，从而，通过其安全功能保证人身不受到机器设备的伤害。

3. 安全门开关的国际标准

国际标准是IEC60947-5-1。其有关低压开关和控制装置的一般规则中有一部分规定："……肯定断开保证在常闭触点熔接时，它们可被开关的正常操作分开，即压下心杆，取出钥匙，旋转杠杆，或拉动绳索。换言之，即使在发生电路故障后，仍然保证开路。"

4. 安全门开关的分类

一般情况下，安全门开关分为机械锁定型和电磁锁定型安全门开关，这两种开关都具有绝缘塑料外壳和金属外壳两个系列，选择何种系列取决于它们所处的环境条件，这些条件包括：机械负载、温度、化学影响等。经验表明，金属外壳系列比绝缘塑料外壳系列更能承受恶劣的条件，但是，在通常的工业应用条件下，绝缘塑料外壳系列能更好地发挥作用，例如，在各种机床、工业机器人、印刷机械、造纸机械、包装机械等行业。

安全电磁开关锁有下述两种工作方式，无论选用何种工作方式的安全电磁开关锁，都必须考虑到在锁定状况下可能承受的最大拉力。

(1)弹簧力锁定工作方式的安全电磁开关，通过内部的弹簧力来进行锁定，通过内部的电磁线圈通电产生的电磁力来进行解锁，如果电磁线圈没有通电，则可移动的防护门将始终保持锁定状态。在这种形式的电磁开关锁中，内部的弹簧为安全型的弹簧，其弹簧线圈之间的间隙比弹簧钢丝的直径还要小，这样可避免弹簧损坏，确保弹簧可实现安全的锁定功能。

(2)电磁开关锁的另一种工作方式是通过电磁力锁定。当开关内部的电磁线圈通电后产生电磁力，这个电磁力克服弹簧的弹力之后将操动件锁定，而当电磁线圈断电之后，弹簧将恢复原状，从而将操动件解锁。

在EN 1088:1996标准中明确指出，通过弹簧力锁定的电磁开关锁可被当作安全开关用来保护人身安全；而通过电磁力锁定的电磁开关锁只能应用于少数情况，在这些情况中，机器设备经过分析后确认不会对人身安全造成伤害，但却需要对机器设备本身或材料的加工过程进行保护。原因显而易见，在使用通过电磁力锁定的电磁开关锁时，一旦因为外部线路的问题使得电磁线圈无法通电，则无法锁定操动件，从而使可移动的防护门能轻易被打开，电磁开关锁失去了安全锁定的功能。

欧姆龙的安全门开关(有D4NS常规安全门开关，D4GS-N纤细型安全门开关，D4BS安全门开关，D4GL小型电磁锁定安全门开关，D4JL电磁锁定安全门开关，D4NL小型电磁锁定安全门开关，D4BL电磁锁定安全门开关，D4NH小型安全铰链门开关，D40B小型非接触式门开关)都可以满足上述要求或者规定。

5. 安全门开关的特点

安全门开关由相互独立的两部分组成：开关本体和开关操动件。当安全防护门打开时，开关操动件被从开关本体中拉出，此时开关内的常闭触点会通过一个机械反弹装置断开。当安全防护门闭合时，开关操动件插入开关本体内，此时常闭触点闭合，这样机器设备的驱动或控制系统才能通电工作。在任何情况下，具有单独分离式操动件的安全保护开关，都不允许用作机械停止开关。

对于安全门开关，它是一种除了使用专用装置(钥匙等)以外，使用钥匙、硬币、螺丝刀、扁嘴钳、刀等常用工具无法轻易操作的开关，这样就可避免误操作或恶意操作带来安全方面的问题。

6. 安全门开关的应用

以D4JL电磁锁定型安全开关为例。在设备正常运转状态下，电磁开关置ON，防护门被锁定型开关锁定，操作人员即使使用钥匙插入也无法打开防护门进入危险区域，所以可确保安全。(D4JL，锁定力3000N)。只有电磁开关置OFF，同时插入钥匙，才可以打开门，此时，里面的设备停止运转。员工如果此时进入危险区域进行设备检修或者维护，即使关上门，进入者带上钥匙的情况下，电磁开关仍然置OFF，所以门还是没有锁定。如果此时电磁开关偶然置ON，门被锁定的情况下，还可以通过特殊的背面释放钥匙解锁，从而避免受到机械伤害而确保安全。

二安全限位开关

1. 安全限位开关功能

广泛应用于扶梯、塑机、立库、印刷、包装等行业的安全限位开关是指当开关操动部件操动到动作位置时，开关的常闭触头肯定断开，具有安全功能。对此类开关，IEC和欧洲都有相应的要求和标准，并用符号表示(如：国际电工，德国)。使用安全限位开关可避免普通开关的误动作及故障，保证当开关被操动到常闭触头断开位置时，常闭触头断开，使设备的工作电源断开，防止故障和事故的发生。