ГОСТ Р 51345-99
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Безопасность машин
БЛОКИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА,
СВЯЗАННЫЕ С ЗАЩИТНЫМИ
УСТРОЙСТВАМИ
Принципы конструирования и выбора
ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ОАО «ЭНИМС»)
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 70 «Станки»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 ноября 1999 г. № 421-ст
3 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст международного стандарта ЕН 1088-95 «Безопасность машин. Блокировочные устройства, связанные с защитными устройствами. Принципы конструирования и выбора»
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
|
1 Область применения. 3 2 Нормативные ссылки. 3 3 Определения. 3 4 Принципы функционирования и типовые виды блокировочных устройств, взаимодействующих с защитными ограждениями. 5 4.1 Методы блокировки. 5 4.2 Типы блокировочных устройств. 8 4.3 Технологические признаки блокировочных устройств. 11 5 Руководство по конструированию блокировочных устройств независимо от природы источника энергии. 11 5.1 Режимы функционирования позиционных датчиков механического действия. 11 5.2 Устройство и крепление позиционных датчиков. 12 5.3 Устройство и крепление кулачков. 12 5.4 Сокращение возможностей получения отказов общего типа. 13 5.5 Фиксаторы защитного устройства (см. 3.4, 4.2.2 и 4.2.3) 13 5.6 Устройства временной задержки. 14 5.7 Конструкции блокировочных устройств, сводящие к минимуму возможность выведения их из строя. 14 5.8 Учет условий окружающей среды.. 16 6 Дополнительные технологические требования к электрическим блокировочным устройствам.. 16 6.1 Соответствие требованиям ГОСТ Р МЭК 60204-1. 16 6.2 Блокировочные устройства с позиционными переключателями механического действия. 16 6.3 Блокировочные устройства с позиционными датчиками немеханического действия (электромагнитные и бесконтактные переключатели) 16 7 Выбор блокировочных устройств. 17 7.1 Основные положения. 17 7.2 Условия использования и предусмотренное использование блокировочных устройств. 17 7.3 Оценка риска. 17 7.4 Время на останов и время доступа. 18 7.5 Частота доступа (частота открывания защитного устройства для доступа в опасную зону) 18 7.6 Выполнение условий. 18 Приложение а.. 11 Блокировочное устройство, взаимодействующее с защитным и снабженное кулачковым исполнительным механизмом Приложение в.. 20 Блокировочное устройство, взаимодействующее с защитным и снабженное язычковым механизмом Приложение с.. 21 Блокировочное устройство, предотвращающее открывание защитного устройства Приложение d.. 22 Блокировочное устройство с внутренним ключом Приложение е. 23 Блокировочное устройство с передаваемым ключом Приложение f. 25 Блокировочное устройство со штепсельным гнездом (комбинация штепсель/гнездо) Приложение g.. 27 Блокировочное устройство с двумя позиционными датчиками, управляемыми кулачками Приложение н.. 28 Механическая блокировка между защитным устройством и подвижным элементом Приложение j. 28 Электрическое блокировочное устройство с электромагнитными переключателями Приложение к.. 30 Электрическое блокировочное устройство с двумя бесконтактными переключателями Приложение l. 30 Пневматическое/гидравлическое блокировочное устройство Приложение м.. 32 Блокировочное устройство с фиксатором, работающим от пружины или при выключении энергии Приложение n.. 33 Блокировочное устройство с механизмом временной задержки |
ГОСТ Р 51345-99
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Безопасность машин
БЛОКИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА, СВЯЗАННЫЕ С ЗАЩИТНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
Принципы конструирования и выбора
Safety of machinery. Interlocking devices associated with guards.
Principles for design and selection
Дата введения 2000-07-01
1 Область применения
Настоящий стандарт определяет общие принципы конструирования и выбора блокировочных устройств, связанных с ограждениями независимо от природы источника энергии (как определено в ГОСТ Р 51333; 3.31).
Настоящий стандарт содержит технологические требования, предъявляемые к электрическим блокировочным устройствам.
Настоящий стандарт распространяется и на те элементы защитных устройств, которые обеспечивают срабатывание блокировочных устройств.
Требования к защитным устройствам приведены в ГОСТ Р 51342. Обработка сигналов, поступающих от блокировочного устройства для остановки и фиксации машины в определенном положении, рассматривается в ЕН 954-1.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 50030.5.1-99 (МЭК 60947-5-1-97) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5-1. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Электромеханические аппараты для цепей управления
ГОСТ Р 51333-99 Безопасность машин. Основные понятия, общие принципы конструирования. Термины, технологические решения и технические условия
ГОСТ Р 51334-99 Безопасность машин. Безопасные расстояния для предохранения верхних конечностей от попадания в опасную зону
ГОСТ Р 51342-99 Безопасность машин. Съемные защитные устройства. Общие требования по конструированию и изготовлению неподвижных и перемещаемых съемных защитных устройств
ГОСТ Р 51343-99 Безопасность машин. Предотвращение неожиданного пуска
ГОСТ Р 51344-99 Безопасность машин. Принципы оценки и определения риска
ГОСТ Р МЭК 60204-1-99 Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования
МЭК 60617-7-96* Обозначения условные графические для схем. Часть 7: Коммутационная аппаратура, механизмы управления и защитные устройства
ЕН 954-1-96* Безопасность машин. Элементы систем управления, имеющие отношение к безопасности. Часть 1. Общие конструктивные решения
ЕН 999-98* Безопасность машин. Скорость перемещения кисти руки и руки от кисти до плеча. Скорость подвода частей тела человека для позиционирования предохранительных устройств
____________
* Международные стандарты - во ВНИИКИ и ВНИИНМАШ Госстандарта России.
3 Определения
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 блокировочное устройство; блокировка: Механическое, электрическое или прочее устройство, цель которого состоит в предотвращении функционирования элементов машины в заданных условиях (обычно до тех пор, пока не закрыто защитное устройство);
3.2 защитное устройство с блокировкой: Защитное устройство, объединенное с блокировочным устройством таким образом, чтобы:
- «перекрываемые» защитным устройством опасные функции машины не могли бы сработать до тех пор, пока не будет закрыто защитное устройство;
- если защитное устройство будет открыто в то время, когда осуществляются опасные функции машины, то подавалась бы команда на останов машины;
- когда защитное устройство будет закрыто, а опасные функции машины, «перекрываемые» этим устройством, могут быть осуществлены, закрытие самого защитного устройства не послужило бы причиной начала осуществления этих функций (ГОСТ Р 51333; 3.27);
3.3 защитное устройство с блокировкой и фиксацией закрывания: Защитное устройство объединено с блокировочным устройством и устройством фиксации закрывания таким образом, что:
- «перекрываемые» защитным устройством опасные функции машины не смогут осуществляться до тех пор, пока не будет закрыто и зафиксировано от открывания защитное устройство;
- защитное устройство остается закрытым и зафиксированным от открывания до тех пор, пока не будет устранен риск травмирования оператора от воздействия опасных функций машины;
- если защитное устройство закрыто и зафиксировано от открывания, опасные функции машины, «перекрываемые» защитным устройством, могут осуществляться, но закрытие и фиксация от открывания этого устройства сами по себе не вызовут начала осуществления этих функций (ГОСТ Р 51333; 3.28);
3.4 фиксатор защитного устройства: Устройство, предназначенное для фиксации защитного устройства в закрытом положении при определенных условиях:
- машина не может работать, пока защитное устройство закрыто и заблокировано; устройство остается заблокированным до тех пор, пока риск не устранен;
3.5 автоматический контроль: Автоматический контроль представляет собой резервную функцию безопасности, обеспечивающую срабатывание мер безопасности в том случае, если способность элемента или компонента осуществлять предназначенную для него функцию снизилась или если условия осуществления процесса изменились настолько, что возникают потенциальные опасности. Существуют две категории автоматического контроля - непрерывный и дискретный:
- непрерывный автоматический контроль, при котором меры безопасности принимаются сразу же после возникновения дефекта;
- дискретный автоматический контроль, при котором меры безопасности в случае возникновения сбоя или дефекта принимаются в течение следующего цикла работы машины (ГОСТ Р 51333; 3.15);
3.6 принудительное срабатывание: Если движущийся механический компонент неизбежно увлекает за собой второй компонент как путем непосредственного контакта, так и через промежуточные жесткие элементы, то считается, что второй компонент срабатывает в принудительном порядке (или принудительно) под воздействием первого (ГОСТ Р 51333; 3.5);
3.7 принудительное открывание контактного элемента: Достижение разделения контактов в качестве непосредственного результата заданного перемещения исполнительного органа переключателя посредством неупругих элементов (например независимо от действия пружины) (ГОСТ Р 50030.5.1).
Примечание - В гидропневмосистемах соответствующая концепция может быть названа как «принудительное прерывание»;
3.8 время на останов (время для исключения опасности): Период между моментом, когда блокировочное устройство выдает команду на останов, и моментом, когда риск опасной функции машины прошел;
3.9 время доступа (время для доступа в опасную зону): Время, принимаемое для доступа к опасным частям машины после выдачи блокировочным устройством команды на останов. Рассчитывается на основе достигаемой скорости, значение которой может быть выбрано для каждого конкретного случая, принимая во внимание параметры, приведенные в ЕН 999.
4 Принципы функционирования и типовые виды блокировочных устройств, взаимодействующих с защитными ограждениями
4.1 Методы блокировки
4.1.1 Управляющая блокировка
Поступившая от блокировочного устройства команда на останов подается в систему управления таким образом, чтобы отключение подачи энергии к исполнительным органам или механическое разъединение подвижных частей от исполнительного органа осуществлялось системой управления (косвенное прерывание: уровни А, В на рисунке 1).
Подача энергии к исполнительному органу
Механическая связь
Команда на останов, подаваемая блокировочным устройством
__________
* В соответствии с ГОСТ Р 51343
Рисунок 1 - Размещение блокировочных устройств в машинах (ГОСТ Р 51333, приложение А)
4.1.2 Силовая блокировка
Поступившая от блокировочного устройства команда на останов машины непосредственно прерывает подачу энергии к ее исполнительным органам или разъединяет подвижные части и исполнительные органы (уровень С на рисунке 1). «Непосредственно» означает, что в отличие от управляющей блокировки (4.1.1) система управления не играет промежуточной роли в функции блокировки.
4.2 Типы блокировочных устройств
4.2.1 Блокировочное устройство без фиксации закрывания
Защитное устройство всегда можно открыть. Как только защитное устройство оказывается незакрытым, блокировочное устройство подает команду на останов, т.к. оказывается возможным открывание защитного устройства во время работы машины (или опасных элементов машины). Функция устройства сводится к блокировке, как определено в ГОСТ Р 51333; 3.27).
Примеры блокировочных устройств без фиксации закрывания приведены в приложениях А, В, F, G, J, К, L к настоящему стандарту.
4.2.2 Блокировочное устройство с фиксацией закрывания
Защитное устройство удерживается в открытом состоянии фиксатором.
Существуют два типа блокировок:
- расфиксация защитного устройства может быть осуществлена в любое время оператором (расфиксация без условия: см. таблицу 1 и рисунок 3.b.1);
Таблица 1 - Различные аспекты работы блокирующих устройств с фиксацией закрывания и без нее (типовые примеры)
- расфиксация защитного устройства возможна, только если выполнено условие устранения опасности (расфиксация с условием: см. таблицу 1 и рисунок 3.b.2).
Фиксатор защитного устройства (3.4) может быть частью блокировочного устройства или может представлять отдельный узел.
Узел, осуществляющий фиксацию/расфиксацию защитного устройства может быть:
- с ручным управлением, освобождаемый вручную (рисунок № 1);
- с запиранием пружиной и отпиранием при подаче энергии (рисунок 2а);
- с запиранием при подаче энергии и освобождением пружиной (рисунок 2b);
- с запиранием и освобождением при подаче энергии (рисунок 2с).
|
Пружина включена |
Энергия отключена |
|
|
|
|
а |
|
|
Энергия включена |
Пружина отпущена |
|
|
|
|
b |
|
|
Энергия включена |
Энергия отключена |
|
|
|
|
с |
|
Рисунок 2 - Варианты действия блокировочных устройств, срабатывающих при подаче энергии
Рисунок 3 - Функциональная схема для различных типов защитных устройств с взаимной блокировкой
4.3 Технологические признаки блокировочных устройств
Техника блокировки включает широкий спектр технологических аспектов. Блокировочные устройства могут быть классифицированы по разным критериям, например по связи между защитным устройством и токоподводящими элементами или технологическому типу (электромеханический, пневматический, электронный и т.д.) токоподводящих элементов.
В таблице 2 представлены главные технологические признаки блокировочных устройств и относящиеся к ним номера пунктов настоящего стандарта.
Таблица 2 - Технологические признаки блокировочных устройств
|
Технологические признаки |
Описание в пунктах |
Пример в приложениях |
|
Блокировочное устройство с механически управляемым датчиком: |
5.1, 5.4.1, |
|
|
- с датчиком, действующим от кулачка; |
5.7.2, 6.2 |
|
|
- с датчиком, действующим от язычка |
5.7.2.1 |
A, G, L, М |
|
5.7.2.2 |
D |
|
|
Блокировочное устройство с немеханически управляемым датчиком: |
||
|
- с электромагнитным выключателем; |
5.7.3 - 6.3 |
J |
|
- с электронным бесконтактным датчиком |
5.7.3 - 6.3 |
К |
|
Системы со встроенным ключом: |
||
|
- система с внутренним ключом; |
- |
D |
|
- система с передаваемым ключом |
- |
Е |
|
Система штепсель/гнездо |
5.7.4 |
F |
|
Механическая блокировка между защитным устройством и подвижными частями |
- |
Н |
5 Руководство по конструированию блокировочных устройств независимо от природы источника энергии
5.1 Режимы функционирования позиционных датчиков механического действия
Срабатывание датчика одинарного действия осуществляется в принудительном режиме (см. таблицу 3 и 3.6).
Таблица 3 - Принудительный и непринудительный режимы позиционных датчиков
|
Режим позиционных датчиков |
Ограждение закрыто |
Ограждение открыто |
Режим работы |
|
Принудительный режим |
|
|
Стержень датчика (исполнительный орган) удерживается кулачком в сжатом состоянии до тех пор, пока защитное устройство остается открытым. Когда защитное устройство закрыто, датчик меняет свое положение в результате воздействия пружины возврата |
|
Непринудительный режим |
|
|
Стержень датчика (исполнительный орган) удерживается кулачком в сжатом состоянии до тех пор, пока защитное устройство остается закрытым. Когда защитное устройство открыто, датчик меняет свое положение в результате воздействия пружины возврата |
Непринудительный вариант разрешается лишь при совместном функционировании с позиционным датчиком, работающим в принудительном режиме, преимущественно для того, чтобы избежать отказов по общим причинам (см. 5.4.1). Для предотвращения сбоев исполнительный механизм выполняют предельно простым.
5.2 Устройство и крепление позиционных датчиков
5.2.1 Позиционные датчики должны быть устроены таким образом, чтобы они были достаточно защищены от изменения позиции этих устройств. Для этого необходимо выполнять следующие требования:
- для закрепления датчиков должен применяться инструмент;
- использование пазов ограничивается первоначальной настройкой;
- должны быть предусмотрены средства принудительной установки после настройки (например с помощью штифтов или шпонок).
Смещение позиционного датчика должно быть возможным без потребности в каком-либо регулировании.
5.2.2 Кроме того, должны быть выдержаны следующие требования:
- саморазжим или несложная разборка позиционного датчика или его исполнительного механизма должны быть исключены;
- опора для позиционных датчиков должна иметь достаточную жесткость, чтобы обеспечивать правильную эксплуатацию этих датчиков;
- перемещение, возникающее при механическом срабатывании исполнительного устройства, должно оставаться в пределах установленного рабочего диапазона позиционного датчика, чтобы обеспечить правильную эксплуатацию блокировочного устройства и предотвратить его перебег;
- смещение защитного устройства до того, как позиционный датчик изменит свое положение, не должно быть достаточным, чтобы снизить предохранительное действие этого устройства (для доступа в опасные зоны см. ГОСТ Р 51334 и ГОСТ Р 51342);
- позиционные датчики нельзя использовать в качестве механических упоров;
- позиционные датчики размещают и, если необходимо, защищают таким образом, чтобы избежать получения повреждений от предсказуемых внешних причин;
- должна быть обеспечена легкая доступность к позиционным датчикам для проведения их технического обслуживания и проверки правильности эксплуатации.
5.3 Устройство и крепление кулачков
Дисковые и плоские кулачки для привода в действие механических позиционных датчиков должны быть спроектированы таким образом, чтобы:
- они были установлены и закреплены с помощью крепежных деталей, требующих для своего раскрепления применения различных инструментов (гаечных ключей, отверток и т.д.);
- их самораскрепление было предотвращено;
- они могли быть установлены только в правильном положении;
- они не повреждали позиционный датчик и не сокращали срок его службы.
В это руководство не входит функциональная сборка.
5.4 Сокращение возможностей получения отказов общего типа
Отказов общего типа можно избежать при дублировании коммутирующих элементов, например, путем использования мер, описанных в 5.4.1 и/или 5.4.2.
5.4.1 Принудительный и непринудительный режимы механических позиционных датчиков
Основные случаи возникновения дефектов механических позиционных датчиков:
a) избыточный износ исполнительного механизма (плунжера или ролика) или кулачка, находящегося в контакте с защитным устройством; несносности кулачка и исполнительного механизма;
b) заклинивание исполнительного механизма (плунжера), делающее невозможным действие пружины.
Если датчик работает в принудительном режиме, как D1 (см. рисунок 4), снижается опасность в позиции а), но не в позиции b).
Если датчик работает в непринудительном режиме, как D2 (см. рисунок 4), то снижается опасность в позиции b), но не в случае а).
В случае дефектов D1 или D2 прерывание цепи осуществляется обоими датчиками.
Рисунок 4 - Метод исключения сбоя двух механически управляемых позиционных датчиков с использованием совместных принудительных и непринудительных режимов функционирования
5.4.2 Варианты источников энергии
Чтобы свести к минимуму возможность отказов общего типа, два независимых блокировочных устройства, каждый из которых прерывает поток энергии различного типа, могут быть объединены с защитным устройством (см. пример на рисунке L.3).
5.5 Фиксаторы защитного устройства (см. 3.4, 4.2.2 и 4.2.3)
Фиксатор защитного устройства срабатывает при вводе в контакт двух жестких деталей (принудительное размещение).
В этом случае фиксатор будет работать в режиме «фиксация пружиной, расфиксация подачей энергии» (рисунок 2а).
Могут быть использованы и другие системы (например рисунки 2b, 2с), которые при конкретном применении обеспечивают повышенный уровень безопасности.
Для фиксаторов защитных устройств, работающих в режиме «фиксация пружиной, расфиксация подачей энергии», предусматривается ручное расфиксирующее устройство, требующее для своей эксплуатации использование инструмента.
Позиция фиксатора защитного устройства отслеживается (например детектором), работающим в принудительном режиме таким образом, чтобы машина не могла быть запущена до тех пор, пока этот фиксатор не войдет полностью в соответствующий контакт (см. приложение М).
Фиксатор должен иметь возможность противостоять усилиям, воздействия которых следует ожидать при нормальном режиме эксплуатации защитного устройства.
Усилие, которое сможет выдержать фиксатор без повреждения (5.4.2), влияющего на его дальнейшую эксплуатацию, указывается либо на самом фиксаторе, либо в руководстве по эксплуатации, которое предоставляется изготовителем вместе с защитным устройством.
Примечание - Фиксаторы защитных устройств могут быть использованы для предотвращения открывания ограждения вокруг автоматического устройства до тех пор, пока машина/процесс не достигнет окончательной стадии, предотвращая тем самым потерю информации или повреждение материала.
5.6 Устройства временной задержки
Когда используется устройство временной задержки (см. раздел 7), сбой в этом устройстве не должен снижать время задержки.
5.7 Конструкции блокировочных устройств, сводящие к минимуму возможность выведения их из строя
5.7.1 Общие положения
Блокировочные устройства конструируют таким образом, чтобы при остановке и эксплуатации их нельзя было вывести из строя простыми способами.
Примечание - Понятие «вывести из строя простыми способами» означает намеренную операцию, осуществляемую вручную или с помощью реально существующего предмета.
В качестве реально существующих предметов для осуществления этих целей могут рассматриваться:
- винты, иглы, куски листового металла;
- предметы ежедневного использования, например ключи, монеты;
- инструменты, применяемые при плановой эксплуатации машины.
Средства, с помощью которых выведение из строя блокировочных устройств можно осуществить с большим трудом, включают:
- средства, упомянутые в 5.2.2;
- блокировочные устройства или системы, закодированные, например, механическим, электрическим, магнитным или оптическим способом;
- физическое ограждение или экранирование блокировочного устройства на то время, пока открыто защитное устройство (примеры приведены на рисунках 5, 6 и F.2).
Там, где использование систем блокировки основано на применении специальных исполнительных органов или ключей (кодированных или некодированных), в руководствах по эксплуатации должны быть приведены рекомендации относительно риска, связанного с наличием запасных исполнительных органов или ключей - обычных и эталонных.
5.7.2 Конструкции, предназначенные для сведения к минимуму возможности выведения из строя позиционных датчиков механического действия.
5.7.2.1 Позиционные датчики, приводимые в действие кулачками
При использовании одного датчика его работа будет осуществляться в принудительном режиме (5.1), при этом среди других характеристик такой режим предотвращает выведение датчика из строя простым способом.
Примечание - Более высокий уровень защиты от выведения из строя может быть получен, например при закрывании кулачка и датчика соответствующим корпусом.
5.7.2.2 Устройства язычкового типа
Поскольку целостность переключателя в значительной мере определяется конструкцией язычка и исполнительного механизма, этот переключатель вводят в систему или системы для усложнения его выведения из строя такими простыми инструментами, как кусачки, отвертки, проволока и т.д.
Более высокий уровень защиты от выведения из строя может быть получен, например с помощью:
- физического ограждения или крышки, предотвращающих ввод запасных исполнительных механизмов (рисунок 5);
Рисунок 5 - Примеры защиты от выведения из строя язычкового переключателя
- применения неразъемной сборки (получаемой, например, с помощью сварки, клепки и т.д.) язычка с защитным устройством с тем, чтобы затруднить разборку.
5.7.3 Конструкция, предназначенная для сведения к минимуму возможности выведения из строя электромагнитных и бесконтактных переключателей
Бесконтактные и электромагнитные переключатели, функционирующие исключительно на принципе присутствия или отсутствия отслеживаемого материала или магнита для их приведения в действие, могут быть легко выведены из строя. Следовательно, метод их установки должен обеспечить защиту от выведения из строя (см. рисунок 6 и 6.3.1).
а) поступательно перемещаемо;