機械行業(yè)的發(fā)展，對安全防范措施要求越來越高。而注塑機由于操作者長時間使用，尤顯重要。如針對注塑機安全方面，各國制定了安全標準。國內(nèi)大多數(shù)采用美國EN或國際ISO、IEC安全標準，國外的安全標準有歐洲CE、美國SPI標準。

通過安全認證的注塑機，安全事故的發(fā)生概率得到了極大的降低，這是因為其理論上因果關系邏輯性強，多層防護，但是國內(nèi)注塑機應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一步提升的空間呢?這是現(xiàn)在探討的一個焦點。

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

注塑機鎖模安全防護裝置的隱患分析

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

機械保護

顧名思義，當注塑機異常動作時，通過機械裝置及時有效的阻擋，進行安全保護。

正常情況下，前安全門關上，機械鎖擋板被安全門壓住，離開阻擋位置，機器有效鎖模。異常時，當安全門未有效關上，機械鎖擋板處于阻擋位置，阻擋異常鎖模動作的進行。

實際應用時，存在如下隱患：擋塊卡住，沒有進入阻擋;擋塊丟失;擋桿為半牙型時，當擋桿異常旋動后，有效阻擋面積將變小而失效;采用全牙型擋桿時，開模到位時擋塊落在擋桿牙頂上或無牙部位，導致保護失效。

擋桿采用無牙光桿(早期注塑機大多采用這種方式)時，開模到位后，擋板落在光桿上或擋桿與擋板位置太遠，導致保護失效(每次換模后，需用調節(jié)擋桿的有效長度，才能確保擋板與擋桿有效阻擋，工作量大，費時費力，不實用)。

由于以上原因，機械鎖在使用中往往處于失效狀態(tài)。

液壓保護

液壓油路中增加一個液壓油閥起開關作用，當此液壓油閥沒有有效打開，會中斷液壓回路。由于增加了一個液壓開關閥，降低了鎖模動作油路異常導通(油閥卡住、油閥內(nèi)泄)的概率，提升了保護系數(shù)。

實際控制有兩種模式：機械液壓聯(lián)動和電氣液壓聯(lián)動。

機械液壓聯(lián)動保護—安全門關閉時通過安全門機械力直接作用或者通過傳動桿施加機械力給液壓開關閥，通斷液壓回路。

電氣液壓聯(lián)動保護—鎖模時，鎖模條件滿足后，電腦首先輸出鎖模液壓開關閥信號，此信號與前安全門專門設置的行程開關的觸點(安全門關，觸點接通)串連，輸出到液壓開關閥，液壓開關閥動作后，觸發(fā)閥芯位移檢測開關，輸出一個開關電信號給電腦。電腦在設定時間內(nèi)檢測到此信號，才輸出鎖模信號。提升了電氣、液壓保護的保障系數(shù)。

實際應用時，存在以下隱患：

機械液壓聯(lián)動保護裝置當傳動桿松動、卡住或者液壓開關閥卡住導致異常導通，從而保護失效。

電氣液壓聯(lián)動保護裝置液壓開關閥卡住，開關閥位移檢查開關異常、外部線路短路致開關閥異動而保護失效。

電氣液壓聯(lián)動保護裝置是通過電氣信號對液壓開關閥進行控制，在液壓方面，可靠性不如機械力直接將開關閥進行通斷控制，但其增加了電氣控制的保障性?？紤]到安裝的不方便、成本方面的因素，現(xiàn)今國內(nèi)大多數(shù)注塑機沒有安裝液壓安全保護裝置。

電氣保護

電氣保護是指鎖模電氣條件沒有達到，注塑機電氣控制系統(tǒng)不會輸出鎖模信號。具體是指前后安全門關閉，注塑機鎖模前一動作的有效復位后，然后啟動鎖模，注塑機電氣控制系統(tǒng)輸出鎖模pf及動作信號。如果安全門關有效信號中斷，控制系統(tǒng)無鎖模輸出。

實際應用時，存在以下隱患：開關被卡主、接觸不良或電路輸入回路短路觸發(fā)鎖模信號。安全門安裝不穩(wěn)，晃動導致鎖模開關信號異常觸發(fā)。外部信號干擾，電腦板壞(譬如塵埃潮濕導致電路觸發(fā))、程序失效觸發(fā)鎖模信號。

以上隱患，大多數(shù)注塑機機廠家已給以重視，并推出改良版本。

注塑機鎖模安全防護裝置的改良版本分析

市場上改良版本主要是電氣保護，這是因其安裝方便、設計改動量少、成本低。

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

具體改良措施如：前安全門關閉過程中，兩個安全門觸發(fā)開關在規(guī)定時間內(nèi)(如力勁注塑機3s內(nèi)完成狀態(tài)轉換)轉換原先狀態(tài)，達到鎖模條件所需狀態(tài)，注塑機控制系統(tǒng)才確認安全門關閉有效。如果有一開關壞，長期處于觸發(fā)狀態(tài)，則不會鎖模。

改良措施2：主要解決電腦控制系統(tǒng)異常，輸出鎖模動作隱患。

具體改良措施如：增加一個電氣保護模塊，安全門關的信號經(jīng)過電氣保護模塊處理后，再輸入給電腦，電腦接收后輸出鎖模信號。鎖模輸出信號經(jīng)過電氣保護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，輸出鎖模信號的概率降低一半以下，但還存在不足之處，注塑機控制系統(tǒng)輸出端到油路驅動系統(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。同時由于增加了相同性質保護元件(如液壓開關閥與鎖模方向閥、電腦控制系統(tǒng)與電氣保護模塊)，也相應增加了應用成本與故障點。

關鍵是電氣以外的液壓、機械失效時，電氣保護裝置不能最終監(jiān)控并防止注塑機動板往定板方向的異常移動，安全可靠性提升空間有限。這是因為電氣保護裝置的特點決定了它是鎖模保護系統(tǒng)中的一個控制環(huán)節(jié)，不是最終保護裝置。

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

注塑機安全保護裝置可靠性的提升方案

我們知道，注塑機鎖模安全保護最直接、直觀的是鎖模機械保護裝置。當外在因素導致保護裝置控制回路失效時，我們的辦法是讓操作人員形成操作習慣，使得機械鎖時刻處于有效保護中。

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

安裝安全機械鎖監(jiān)控裝置，達到以下目的。

當擋塊卡住，沒有進入阻擋位置;擋塊丟失或被人為取消;擋塊檢測感應電眼失效;則中斷鎖模安全門關的輸入信號，同時切斷電腦鎖模閥輸出信號的外線回路。

改良機械鎖擋桿為全牙型，并且可以通過固定端部位來調節(jié)擋桿的有效長度。

改良后，擋桿異常轉動后，不會導致阻擋有效面積的變化而保護失效;換模時，不會因為模具厚薄變化導致阻擋位置變化而保護失效;只有當開模距離有要求的模具(如拉桿模)，才需要調節(jié)擋桿的有效長度。

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(等于擋桿單個牙底的寬度-擋板的厚度)，同時防止了開模后，擋板落在擋桿牙頂，導致阻擋失效的隱患。

重要的是，操作調試人員適應后，每次換模時，自覺的將開模位置設定到擋板處于擋桿牙底位置的習慣。當所有監(jiān)控及控制保護系統(tǒng)偶然失效時，那么我們看得見的擋板與擋桿進行阻擋，最后確保鎖模動作得到有效保護。

機械鎖改良系統(tǒng)-機械電氣聯(lián)動裝置設計原理。

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

2、K2—前安全門行程開關。前安全門關閉后，K2常開觸點導通。開前安全門離開K2時，K2常開觸點斷開。

3、注塑機電腦控制系統(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：

正常動作流程：關前安全門，首先壓合K2，k2常開觸點導通，J2得電并自鎖，然后壓合擋塊，K1感應導通，J1得電。因此J1、J2常開觸點導通，將前安全門信號輸入給電腦，電腦輸出鎖模信號，鎖模信號經(jīng)過J1、J2常開觸點輸出到鎖模油閥。

異常情況的保護分析：

▲ 鎖模前，由于開模位置設定不當，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K1感應導通，J1得電，J1常閉觸點斷開。

那么關前安全門，首先壓合K2，k2常開觸點導通，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，也就沒有鎖模信號輸出，同時J2的常開觸點將鎖模油閥外接線斷開，進一步保障鎖模誤動作不會發(fā)送。

▲ 擋板丟失、人為取消或者感應開關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，同時J1的常開觸點將鎖模油閥外接線斷開，進一步保障鎖模誤動作不會發(fā)送。

▲ 擋塊感應開關壞，K1一直處于得電狀態(tài)，此時J1得電，J1常閉觸點斷開。那么前安全門關閉到位，J2也無法得電，那電腦接收不到前安全門信號，也就沒有鎖模信號輸出，同時J2的常開觸點將鎖模油閥外接線斷開，進一步保障鎖模誤動作不會發(fā)送。

▲ 前安全門開關K2常開觸點一直處于導通的異常狀態(tài)。當擋塊處于正常位置，此時由擋塊是否被安全門壓合來判斷安全門是否關閉，觸發(fā)前安全門關的輸入信號，由J1控制鎖模動作。防止了前安全門沒有關閉，因K2常開觸點導通而發(fā)生鎖模動作的隱患。

以上方案從成本方面考慮，在注塑機原有基礎上只增加了1個感應近接開關、2個24v中間繼電器，相對鎖模電氣保護裝置的改良、鎖模液壓安全保護裝置的加裝來說有很大的優(yōu)勢。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)中鎖模保護的可靠性。機械鎖模保護方面，這能讓操作人員養(yǎng)成好的習慣：每次更換模具后，設定合理的開模位置，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，確保機械鎖模保護有效。達到了此次課題的基本訴求。

現(xiàn)有的注塑機鎖模保護裝置，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、習慣性的影響，保護裝置可靠性達不到設計目標，因此事故時有發(fā)生。

鎖模保護裝置的終端目的是：保護裝置生效時，阻擋注塑機動板向定板異常移動。鎖模機械保護裝置就是三種鎖模保護裝置中的終端保護裝置。

此次解決方案的提出，對鎖模終端保護裝置進行改良，完善保護裝置本身的失效隱患外，從操作人員的使用習慣的角度進行思考，概念上跳出注塑機保護裝置的原有設計模式，從而將安全保護有效性提升一個檔次。