安全光柵如何守護(hù)機(jī)械臂操作安全

在現(xiàn)代工廠里，機(jī)械臂精準(zhǔn)作業(yè)的場景很常見。但機(jī)械臂速度快、力量大，一旦和人發(fā)生碰撞，后果不堪設(shè)想。這時候，安全光柵就像一道無形的防護(hù)墻，默默守護(hù)著人機(jī)協(xié)作的安全?？蓜e小看這道 “墻”，選得不對、裝得不好，都可能變成擺設(shè)。下面就來說說安全光柵是怎么給機(jī)械臂 “站崗” 的，以及怎么選、怎么裝才能發(fā)揮它的最大作用。

一、機(jī)械臂操作有哪些 “隱形殺手”

機(jī)械臂作業(yè)時，危險往往藏在這些地方：

· 速度快：SCARA 機(jī)械臂的末端速度很快，比人反應(yīng)快得多，等發(fā)現(xiàn)危險再躲已經(jīng)來不及；

· 盲區(qū)多：機(jī)械臂關(guān)節(jié)多、運動軌跡復(fù)雜，手臂背后、工作臺下方這些地方容易形成視覺盲區(qū)，人不小心靠近就可能被撞到；

· 力量大：負(fù)載較大的工業(yè)機(jī)械臂，夾爪閉合時的力量足以造成嚴(yán)重傷害，要是誤碰到人，后果嚴(yán)重。

某汽車焊接車間就出過這樣的事：工人在機(jī)械臂旁調(diào)整零件，沒注意到機(jī)械臂開始運動，手臂被夾在機(jī)械臂和工作臺之間，造成骨折。后來分析，主要是當(dāng)時的防護(hù)措施只靠警示線，沒有實時檢測裝置。

二、安全光柵的 “三道防線”

安全光柵不是簡單地?fù)踝C(jī)械臂，而是通過 “預(yù)警 - 減速 - 停機(jī)” 的分級防護(hù)，既保證安全又不影響效率。

第一道防線：預(yù)警區(qū)，提前 “打招呼”

在機(jī)械臂工作范圍外一定距離，安全光柵形成第一道光墻。人一進(jìn)入這個區(qū)域，光柵就會給控制系統(tǒng)發(fā)信號，機(jī)械臂雖然不停，但會亮起警示燈、發(fā)出提示音，提醒人注意，同時也讓旁邊的人知道這里有機(jī)械臂在工作。

第二道防線：減速區(qū)，給足反應(yīng)時間

如果人繼續(xù)靠近，進(jìn)入離機(jī)械臂較近的范圍，光柵會讓機(jī)械臂減速。這時候，機(jī)械臂動作變慢，人有足夠的時間退開，也給控制系統(tǒng)留出判斷和響應(yīng)的余地。

第三道防線：停機(jī)區(qū)，強(qiáng)制 “踩剎車”

當(dāng)人進(jìn)入機(jī)械臂直接作業(yè)的范圍，遮擋了最內(nèi)側(cè)的光束，光柵會立即觸發(fā)停機(jī)信號，機(jī)械臂在短時間內(nèi)停止所有動作，就像急剎車一樣，避免碰撞。

這三道防線層層遞進(jìn)，就像給機(jī)械臂裝上了 “智能剎車系統(tǒng)”，既不會因為一點小動靜就停機(jī)影響生產(chǎn)，又能在真正有危險時果斷出手。

三、不同類型機(jī)械臂，適配的光柵不一樣

機(jī)械臂的種類很多，有的小巧靈活，有的高大笨重，安全光柵也得 “量體裁衣”。

比如電子廠的 SCARA 機(jī)械臂，每天要重復(fù)插拔電子元件上百次，安全光柵就得以較小的光束間距，精準(zhǔn)檢測到手指那么細(xì)的物體，防止指尖被機(jī)械臂夾傷；而車間里搬運重物的六軸機(jī)械臂，光柵的檢測高度得夠高，連機(jī)械臂抬臂時的上方區(qū)域也得覆蓋到，防止人從上方伸手靠近。

四、安裝調(diào)試：這些細(xì)節(jié)決定防護(hù)效果

裝在哪里，大有講究

· 高度：光柵的光墻要和人最容易靠近的部位對齊，比如機(jī)械臂在工作臺面作業(yè)，光柵高度就從地面一定范圍，剛好擋住人的手臂和身體；

· 范圍：光墻要比機(jī)械臂的最大運動范圍再大出一些，別讓防護(hù)范圍比機(jī)械臂活動范圍還小，留下盲區(qū)；

· 角度：對射式光柵的發(fā)射端和接收端要嚴(yán)格對齊，偏差不能太大，不然光束沒對準(zhǔn)，會出現(xiàn)漏檢的情況。

有個車間的機(jī)械臂總在沒人的時候突然停機(jī)，后來檢查發(fā)現(xiàn)是光柵角度歪了，一束光被旁邊的料盒擋住，誤當(dāng)成有人進(jìn)入。

調(diào)試時要 “模擬危險”

裝完光柵后，一定要做幾次 “破壞測試”：

· 人慢慢走進(jìn)防護(hù)區(qū)，看警示燈、減速、停機(jī)這三個步驟是不是依次觸發(fā)；

· 用和手臂粗細(xì)差不多的桿子，從不同方向（比如從機(jī)械臂下方、側(cè)面）伸進(jìn)防護(hù)區(qū)，測試光柵能不能都檢測到；

· 讓機(jī)械臂做一次完整的工作循環(huán)，同時有人在旁邊正常走動，看會不會誤判、誤停。

五、常見問題及解決辦法

機(jī)械臂工作環(huán)境復(fù)雜，光柵偶爾也會 “鬧脾氣”，這些問題要知道怎么處理：

· 粉塵多的車間：光柵鏡頭容易積灰，導(dǎo)致誤報。解決辦法是定期清潔鏡頭，或者給光柵裝個防塵罩；

· 機(jī)械臂振動大：長時間工作后，光柵支架可能松動，光束對準(zhǔn)出現(xiàn)偏差?？梢远ㄆ跈z查支架螺絲，用防松螺母固定；

· 多臺機(jī)械臂挨著：相鄰機(jī)械臂的光柵光束可能互相干擾。這時候要選帶編碼功能的光柵，讓每臺機(jī)械臂的光柵用不同 “頻率” 的光束，互不影響。

六、結(jié)語

安全光柵給機(jī)械臂上了一道 “保險”，但這道保險能不能生效，關(guān)鍵在選型和安裝。選的時候要根據(jù)機(jī)械臂的類型、工作范圍來定參數(shù)，裝的時候要把防護(hù)區(qū)覆蓋完整，調(diào)試的時候別嫌麻煩，多模擬幾次危險場景。

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