完善剪板機安全裝置 打造設備本質安全

平高集團有限公司 李付平 孫 巖

內容提要：本文闡述了Q11－13×2500剪板機在使用過程中存在的安全隱患以及設備存在的潛在不安全缺陷，經研究分析，采取安全措施進行改造完善，彌補缺陷，消除隱患，加裝增加安全防護裝置，完善設備本質安全，提高安全操作可靠性，效果較好。

■引言

在備料生產過程中，剪板機是下料的原始設備，關鍵工序，使用頻繁，有效利用率較高，是板材下料的主要加工設備，也是設備操作安全管理中的危險性設備。完善操作管理、加強安全培訓、完善安全操作規程是重要的基礎環節，但如何完善剪板機設備本質安全，從源頭控制安全風險是現代設備安全管理的主要手段，因此，根據集團公司推行TPM全員生產自主維護活動實踐，以及安全性評價對設備的要求，充分調動操作、維修人員積極性，群策群力，查找安全隱患采取安全措施進行改造完善，取得較好效果。

■剪板機的基本功能和狀況

剪板機，型號Q11－13×2500型，剪板厚度13mm，剪板寬度2500mm，2001年制造出廠，屬傳統機械傳動結構。剪板機的剪切運動是由電動機通過聯軸器及飛輪傳遞到變速箱，通過變速箱傳遞到另一端小齒輪，動力從小齒輪傳遞給剪切軸上的主軸傳動齒輪，主軸傳動齒輪軸上裝有離合機構，主軸傳動齒輪平時作空轉，當操作剪切時主軸傳動齒輪帶動剪切軸傳動，剪切軸上偏心軸通過連桿帶動上刀架作上下直線運動達到剪切目的。本機采用轉鍵離合器裝置，當機器準備剪切時，通過腳踏開關，使電磁鐵吸鐵，轉鍵打手與轉鍵離合器在彈簧力的作用下，分離脫開，轉鍵與離合器接合，從而帶動主軸旋轉，進行剪切。制動機構：制動系統由制動輪凸輪機構、彈簧拉桿機構組成的凸輪作用的帶式制動器，制動機構裝在主軸的右端，制動器的作用是當剪切運動過程中提供摩擦力矩，抵消刀架重量和壓料彈簧力造成的不平衡力矩，保證運動的平穩性。制動器力矩的大小可以通過制動彈簧部的螺母進行調整。上刀架后端配置有對尺機構，可以調整剪板尺寸，兩個標尺，距離剪口1800mm左右，凸出床子外，隨上刀架剪切過程上下移動，后下料區為剪切后成品工件或板料存放地，存料區根據機床結構安裝操作要求設置有地坑，地坑內有軌道和推車，可移動轉運工件或板料。

■剪板機存在缺陷和安全隱患分析

該剪板機存在缺陷和安全隱患，不符合安全評價標準和要求。安全性評價標準要求：1、設備設施安全防護罩、網和防護欄應完整可靠，符合GB/T8196要求；2、離合器動作靈敏、可靠。傳動外露部分的防護裝置齊全可靠，安全防護裝置可靠有效，使用專用工具符合安全要求；3、剪板機等壓料腳應平整，危險部位有可靠的防護。4、機械設備外露轉動部分有防護罩，并設有必要的閉鎖裝置，機床配置的各種安全防護裝置及安全保護控制裝置應齊備、性能可靠。剪板機存在的主要缺陷和安全隱患：1、該剪板機出廠時主軸傳動齒輪僅輪沿有防護罩，防護性能不足，主軸傳動齒輪位置較低安裝在床子左側側面，在剪板過程中，主軸傳動齒輪起動后空轉待加工，處于長轉動狀態，由于剪切力需求，慣性較大，制動后依然轉動較長時間，易產生碰觸及進入主軸傳動齒輪中物件和人手部位等，作業過程中，由于操作送料人員經常靠近接觸，易發生傷害事故，手料等能伸進去，存在潛在危險，如圖1所示；2、制動系統由制動輪凸輪機構、制動彈簧拉桿機構等組成，整體機構無防護罩，其位置較低裸露，安裝在床子右側，設計制造安全防護有缺陷，操作過程中產生危險視覺，且易造成碰觸傷害，制動凸輪機構經常操作旋轉隨時制動，凸輪高低位置循環變化，易造成視覺混亂，操作傳料過程極易靠近，存在明顯缺陷和危險，如圖2所示；3、剪扳機前臺剪口處無防護欄設施，由于出廠設計缺陷，存在嚴重安全隱患，剪板機前臺剪口在送料剪切過程中，很容易在送料腳踩開關操作過程中不協調失控，易導致剪指傷手事故，非常危險，存在嚴重的安全隱患和設計制造缺陷等，如圖3所示；4、剪板機后區下料區，有地坑及軌道推車移動轉運工件板料，還有對尺機構外凸并隨剪切過程上下移動，未設置防護欄，給操作生產帶來了很多的危險性，易誤入地坑或碰觸對尺機構等，可能造成人身傷害事故，存在安全風險和安全隱患等，如圖4所示。針對上述問題，應采取安全對策進行改造，

圖1 剪板機主軸傳動齒輪防護罩不完善

圖2 剪板機制動輪凸輪機構無防護裝置

圖3 剪板機剪口無防護裝置

圖4 剪板機后下料區無防護圍欄

■制定對策完善安全措施

針對存在問題，制定對策完善安全措施。為防止發生人身傷害事故，經多方研究后決定為該設備加裝防護設施，根據剪板機基本功能和運行原理，考慮其機械傳動結構，既要保持原有功能效率及固有結構組成，又要保證制作安裝檢修方便，不隨意增加剪板機復雜程度，經論證測量、設計，擬在主軸傳動齒輪端部原防護罩基礎上增加安裝防護罩，并考慮觀察檢修需要，同時考慮有效安全效果，防護罩覆蓋整體空間三分之二，效果很好，如圖5所示；對于制動輪凸輪機構，考慮其完全置于低空中，危險性及安全隱患較大，且不易安裝等特點，經現場分析認為考慮在周邊機身上制作安裝防護罩較為合理，可使防護罩完全包圍制動輪，可固定在機架上，開扇形口不影響現連桿傳動功能和彈簧制動調整機構，不增加制動輪凸輪機構的負荷，使用效果很好，如圖6所示；對于剪板機前臺剪口，是關鍵要害部位，根據加工操作習慣，易于進料剪切方便，生產效率較高，而往往忽視安全問題，完全靠操作者的主觀意識來控制，缺乏本質安全設施，同時，針對員工操作習慣和不良意識，必須改變操作意識，還要考慮加工過程視線及方便，在改造時盡可能考慮操作方便和生產效率等，采用框架結構，保證視線要求，易于安裝檢修等，滿足使用要求，如圖7所示；加工制作后，把要裝的防護配件制造完成，防護罩材料采取鋁合金材料，輕便便于加工安裝，不增加設備自身負荷，便于拆卸檢修維護保養。主軸傳動輪防護罩及制動輪凸輪機構防護罩采用2.5t鋁合金板廢料利用制作，剪板機前臺剪口防護欄用10t鋁板邊角余料制作而成，成本低，重量輕，便于安裝固定。對剪板機后下料區采用鋼管結構制作護欄，按照安全評價要求高度進行加工安裝，并考慮對尺及轉運工件板料需要，做成活動護欄，非常實用，如圖8所示，剪板機后下料區防護欄狀況等。剪板機后下料區圍欄用一般鋼管焊制分多段組成，并可移動，既起到安全作業防止接近設備操作及誤入地坑而導致危險，又可拆卸移動對尺及轉運工件板料檢修清理等。

圖5 改造后主軸傳動齒輪防護罩

圖6 改造后制動輪凸輪機構防護罩

圖7 改造后剪板機剪口防護欄狀況

圖8 完善后后下料區加防護圍欄狀況

■改造后效果

經過維修人員操作人員加工制作及安裝，將所有安全防護措施安裝到位后，可以看到剪板機安全系數明顯提高，安裝前后形成明顯對比，為操作工人的安全又加上了一道安全鎖。根據以上改造完善前后的對比圖可以看出：圖1主軸傳動輪改裝前防護一般，手、料能伸進去，嚴重不合理，圖5改造后，補充完善防護功能，消除安全隱患，安全可靠。圖2制動輪凸輪機構改造前完全外露危險性較大，圖6改造后增加防護罩安全多了，消除潛在危險；圖3剪板機剪口改造前無防護罩，存在缺陷，易發生事故，存在嚴重安全隱患，圖7剪板機剪口改造后增加防護欄，安全性能提高，從根本上消除安全隱患。圖4完善前剪板機后下料區敞開狀況隨時可能誤入碰觸或掉入地坑內，造成意外傷害，圖8完善后剪板機后下料區增加防護圍欄，有效防止誤入下料區內，防止意外傷害。剪板機整體本質安全得到加強，消除安全隱患，彌補了缺陷，滿足生產工藝需求，效果很好。

■改造后的監督管理和安全作業

剪板機經改造完善安全措施后確實消除了安全隱患和缺陷，增強了剪板機的本質安全，效果顯著。因此，如何維護改造效果，保持改造成果至關重要，必須加強監督管理，定期檢查維護，主要要求：維護保養時要重點檢查防護罩固定情況，是否松動是否有裂紋等不正常現象，重點監督剪口防護欄是否變形和松動，后下料區防護圍欄是否規范使用等，對存在問題及時解決，對剪口防護欄是否檢修保養后不及時安裝，對于下料區護欄要求必須正常固定，傳料使用移動后及時還原，對其維護保養過程要求增加到安全作業指導書中，對于未及時安裝或有意拆卸不使用的行為進行考核，保證安全裝置設施完備。

■結語

設備的本質安全具有高度的可靠性和安全性，可以杜絕或減少傷亡事故的發生，減少操作過程不當行為，提高安全防范性能。設備本質安全從控制導致事故的安全操作和設備本身方面入手，通過改造完善安全措施，從根本上發現和消除事故與危害的隱患，防止設備本身存在安全隱患可能發生傷害，是根本的積極的安全措施。通過剪板機改造前后可以看出，設備本質安全及操作過程人員的安全性是有明顯區別的，Q11－13×2500型剪床安全防護措施的改造方案和實施是可行的，是切合實際的，也是成功的。改造后大大提高剪板機的本質安全和安全運行保障，消除了缺陷和安全隱患，增強了員工的安全歸屬感，提高了工作效率。