改進“安全鎖” 提高注塑機操作安全

文/姜翰宇

大慶油田昆侖集團管業公司隸屬于大慶油田昆侖集團有限公司，主要承擔鋼骨架聚乙烯塑料復合管材生產任務，主要生產設備有直管擠出機、封口注塑機、管件注塑機、旋風車床等，采用流水線施工，管材主要經過經線鋼絲與緯線鋼絲焊接成網后，經聚乙烯擠出復合工藝制成半成品；半成品經過旋風車床車削后用注塑機封口注塑形成成品。產品由優質低碳鋼及高密度聚乙烯制成，成品管材用以油田原油、清水及油水混合物輸送管道建設。

現場管材生產中，注塑機由人工輸入指令，完成預塑、座進、合模、注塑、開模動作，人工輔助操作順序為：手工入模—調整位置—打開安全鎖。

注塑機安全機械鎖位于機身的中部，作用是在整個生產過程中，確保入模、出模等工序中不至于意外合模傷人，使操作人員免于被傷害，安全鎖見圖1。

問題分析

原有安全鎖存在結構轉動不靈活，摩擦力較大，復位力不足的問題，因此經常不能自動復位，存在較大的安全隱患。若因此發生生產安全事故，將可能導致人員肢體受傷。2020年，工作組對安全鎖故障進行現場模擬實驗，分析發現其平均不復位率已經達到7.82%，直接威脅到安全生產，隱患較大。

圖1 安全鎖

同時還發現，原有安全鎖不能實現雙手操作保護，導致操作安全鎖時，空閑手可以隨意動作，且安全鎖手動開鎖裝置距離模具開合工作區域較近，操作工一只手操作打開安全鎖過程中，另一只手仍然可以觸及模具。如果操作工在開鎖注塑過程中忘記將空閑手移開，就會導致模具將其空閑手夾傷的事故發生。

通過上述分析，安全管理人員一致認為要確保注塑機安全鎖的高可靠性，安全鎖必須滿足以下要求：一是安全鎖能夠實現可靠復位；二是實現雙手操作保護、防止空閑手夾傷。

解決方案

機械傳動部分改進方案

目前注塑機采用“手柄傳動”，該技術有如下缺陷：機械鎖結構上有3個轉動關節，轉動阻力較大；手柄座高度大，尤其安全鎖打開時，手柄呈水平狀態，橫向寬度極大，與膠管及模具本體發生干涉，存在安全隱患；沒有定位銷，如圖2所示，在打開安全鎖時有可能鎖板接近垂直狀態，導致回位力矩大幅度降低。

圖2 原設計圖

新設計“拉桿”傳動方案：如圖3，取消轉動手柄降低橫向寬度，加厚鎖板防止變形，增設定位銷防止鎖板不回位。方案結構簡單，關節數量少，轉動阻力小，使用限位銷防止不回位，橫向寬度小不會被注塑機擠壓變形。

圖3 新設計圖

輸出阻斷設計方案

針對實現雙手操作的需求，技術人員提出可以借鑒沖床操作的雙手保護器原理進行改進。將雙手保護器兩個按鈕同時按下才會觸發動作，即改為一只手操作安全鎖機械部分，另一只手按下電控按鈕，就能實現雙手保護。

同時，為實現雙手操作保護、防止空閑手夾傷，設置了阻斷開關，公司研究人員認為，阻斷開關直接控制電源部分容易在通斷過程中產生較高感生電壓，從而引起接近傳感器損壞，因此，在接近開關供電電路上，增加手動開關作為阻斷器，實現雙手操作合模的方法不可行。與之相比，在接近開關輸出電路上，增加手動開關作為阻斷器，實現雙手操作合模，結構簡單，改進難度不大，開關瞬間無較大感生電壓。因此采用輸出阻斷方案，見圖4。

圖4 輸出阻斷方案圖

加工及實驗

設計圖紙繪制完成以后，技術人員對圖紙進行了審核，認為圖紙設計合理，能夠滿足使用要求。圖紙審核通過以后，設計小組將設計圖紙報送生產安全科、技術研發中心進行聯合審核。生產安全科、技術研發中心審核以后認為，該設計對生產工藝無改變，不影響現行生產工藝的執行，同時生產科也對裝置安全性進行了評審，認為該裝置設計合理能夠有效降低安全風險，可以投入使用。

技術人員邀請技術研發中心、生產安全科到現場進行技術性能、安全性能驗收。共同對安裝高可靠注塑機安全鎖機械部分的DN100、DN250封口注塑機進行了不復位情況試驗，實驗結果證明在實驗過程中未發生安全鎖不復位情況。經過現場驗收，該裝置滿足技術及安全要求。

為驗證新型安全鎖必須采用雙手操作才能進行合模動作，進行了現場試驗。技術人員主要對安裝安全鎖的DN100、DN250封口注塑機進行了單手操作誤動作試驗，實驗結果單手誤動作次數為0。

現場推廣

安全鎖的加工成本單套僅為747元，全面安裝后，技術人員對應用效果進行了監控，從2020年4月1日至目前，安全鎖不復位問題再未發生。同時，新型安全鎖采用雙手操作機電結合的原理，杜絕了單手操作，使安全性得到了大幅度提升。