當今世界，汽車作為最重要的交通、運輸工具之一，在人們生活、工作中，占據了非常重要的地位。自19 世紀第一臺汽車在FORD 公司誕生，汽車就開始改變了人們的生活方式和生活節奏。汽車制造業在經歷手工——-機械化——-自動化的發展過程中，人們通過不斷加強和改善汽車制造技術，使汽車逐漸成為放心的安全交通工具。可以說，先進、安全的制造技術功不可沒，是人們不斷接受汽車新產品、新技術堅實的后盾和基礎。 汽車制造業特別需要安全生產 目前汽車整車生產線，依據主要工序可分為沖壓、焊接、總裝/涂裝、發動機四大環節。首先機器人的使用，大大提高生產率，但也使得生產環境更加危險。機器人動作預設程序復雜、機器手臂的力量大，對處于其周圍的人的安全威脅也相對大。其次汽車車身、底盤等金屬殼體大多都是機器沖壓而成。目前最多使用的是油壓機自動化生產線，在這些機器周圍，因為危險而受到傷害的程度是非常嚴重的。在焊接場所，無論焊接機器人，還是手工焊接，人的視覺疲勞、長時間的重復勞動，都容易增加生產事故。加上機器人在四周運動發出的“吱吱”聲，呼嘯的動作，都對人的心理造成壓力。在總裝和涂裝線上，受碰傷、切傷、擠壓的可能性都很大。在發動機制造工序，數控機床、銑床的使用，追求效率和在生產成本的驅使，高速刀具、換刀架，高加速度的機床設備，對操作人員的威脅越來越多。先進的生產設備、工藝，促使汽車制造業的繁榮和復雜，同時處在其中的工作人員也就更危險，更加需要先進的安全保護技術，以確保他們的人身安全，維護企業的生產安全和利益。競爭加劇、成本降低要求汽車制造業的自動化程度越來越高，但是決不是說完全可以不需要人工干預。對于生產技術、過程監控，及時調整等要求，人員的經驗和靈活性都是機器無法比擬的，所以對汽車制造這種自動化程度非常高的環境，處于其中的人員安全就尤其重要。 安全保護技術標準 安全保護的技術基礎是來自歐洲先進的安全保護技術。機器最早起源于歐洲，經過200多年的不斷發展和完善，目前已經形成眾多標準。并被分成三個不同的層次結構：A 類、B類和C 類標準。A 類標準規定的是所有機器都必須要符合的基本標準。B 類標準是對整個類別的機器的共性做出了規定。B 類標準可細分為B1 標準和B2 標準，B1 標準對與安全保護相關的參數做出了規定，如安全間距、表面溫度、噪音等；B2 標準規定的是對安全保護裝置的具體要求，如雙手按鈕、安全門開關、安全地毯等。在大量的C 類標準里，每一個C類標準都對一種具體的機器裝置做出了詳細的規定。最常見的有關安全的標準有EN292、EN1050 危險評估和EN954-1 安全等級分類和使用標準。汽車制造業無論自動化程度的高低，都是建立在大大小小、各種各樣的機器和生產線的基礎上，所有設備都必須符合相應的安全標準，才可能確保生產作業人員和機器設備的安全。 根據98/37/EC 機器指令，機器安全保護的原則是如下： 1）.凡是有危險的地方，就需要保護。 2）.保護要依據危險的等級，進行分析，從而選擇合適的安全保護等級和措施。 3）.安全保護設計需要遵循的設計順序，而且不可以逆序。 安全應該貫穿機器開始設計、裝配、調試到制造完成整個過程如果第一步無法完全避免危險，必須采取安全防護。上述措施無法避免的剩余危險，加貼醒目的警告標識說明書中關于機器操作的正確方法和警告安全保護產品在汽車行業的應用實例介紹對機器設備實現安全保護有多種方式，如機電式、電子式、液壓式、氣動式等等，使用最多、技術最成熟的方式是機電式。根據汽車制造業的特點和安全要求的特殊性，一般在汽車制造行業，依據要工序、工藝、保護的環境，結合經濟、成本預算等，確定采取合適的安全標準和產品技術。主要可采取的方法如圖1。 安全保護技術第3頁， 施邁賽工業開關制造（上海） 有限公司， 2 0 0 4.06 安全保護技術 （安全防護危險） 可分離式保護裝置不可分離式保護裝置 固定裝置移動裝置 圍柵等門、蓋等 位置約束位置不約束接近功能 接觸開關電子感應 裝置 - 位置開關 - 門鎖開關 - 地毯開關 - 邊沿開關 - 光幕開關 - 激光掃描雙手按鈕確定開關 - 繼電器 - 監控模塊 - 總線 急停開關 圖1. 常見安全保護裝置、產品 安全保護裝置，可分兩種：可分離式保護裝置和不可分離式保護裝置。對于前者，是比較經濟的方式，需要機械圍欄，將危險和人隔離開來，從而確保人遠離危險。但是要求的生產場地相對較大，在人需要進出的地方，設置通道門，門上安裝分離式安全門開關，和/或安全門鎖開關，再和安全繼電器組成安全監控保護電路。比如最常見的汽車生產現場中： 焊接機器人、裝配機器人等周圍，全部用鐵機械圍欄保衛起來，在不是很頻繁進出的通道門上，安裝有門鎖開關（圖2）。安全門開關和門鎖開關鎖最大的特點是，具有一個分離式的操動件。使用安全門開關和電磁開關鎖必須確保在安全防護門打開時，機器設備不會產生危險的動作，這是通過門開關和門鎖開關內部的肯定斷開式安全觸點來實現的；防護門關閉，不會意外啟動機器。安裝門開關，是在機器設備運行過程中，一旦安全防護門打開，控制機器的危險動作停止下來。使用安全門鎖開關，一般是安全防護門必須一直保持鎖定，只有機器停止運行且沒有危險后，才允許打開門進入。除了焊接、總裝工序使用機器人外，在發動機制造設備上，安全門、門鎖開關也大量被應用于數控機床、銑床。在一些數控機床的安全門裝置上，也可以安裝安全限位開關，但是必須使用肯定斷開式安全觸點。肯定斷開式安全觸點的記號是： 。。 圖2. 機器人現場圖 3. 光幕/光柵應用 在汽車制造行業，制造自動化程度高，集成度高，材料消耗快等特點，需要頻繁進出危險區域， 常常在危險區域入口選擇光柵和光幕（圖3）。比如在沖壓工序，需要不斷送、取料的沖壓設備上。在總裝線上，機器人在一邊取料裝配，另一邊，對生產物料的隨時進行補充時，不希望停止整條生產線，僅僅暫時停止該工位的取料機器人，那麼光柵/光幕成為最佳選擇。帶屏蔽功能的安全光幕/光柵在汽車制造行業的應用更為廣泛，通過設定，這種光柵可以智慧地判斷是產品，還是人阻擋了光線，分別作出停機或不與理會。而且這個設計保護原理，被盡可能大地復制到整條生產線上。這也就是為什麼光電式光柵和光幕在汽車線上 應用的最多（圖4）。 設計選擇、安裝光柵和光幕后，必須人不能夠繞過光柵和光幕進入危險區域。另外，如果周圍光線太強，也會干擾機器人的動作可靠性。所以在焊接工序上，大量使用的是安全門、門鎖保護裝置。 圖4. 帶屏蔽的光幕/光柵圖 5. 安全地毯圖 6. 安全模塊 接觸式的安全地毯也是應用廣泛的一種。安全地毯必須確保符合歐共體標準EN 1760-1（圖5）。通常，安全地毯用于保護經常有人通過的危險區域。當有人經過或站在安全地毯上時，安全地毯能夠檢測到所受的壓力，并通過配套檢測繼電器輸出一個斷開信號。安全地毯結構非常堅固，甚至車輛通過，也能承受。安全地毯外層特殊的橡膠材料，具有很高的耐磨性和防水性，并能夠承受多種化學物質的腐蝕。 在機器設備的安全保護中，為了提高可靠性，特別是非常危險的機器設備，都采用安全監控器模塊，以提高安全保護的等級。除了檢測安全開關的開啟和緊急停止開關的動作之外，安全監控器模塊根據不同的設計，還可以檢測到安全電路的其他故障：開關/傳感器失效；電路斷路；電路短路；接地短路；輸出接觸器觸點燒焊；模塊的繼電器失效；檢測電路故障；工作電壓不足等（圖6）。 所有的機器設備都必須具有緊急停止功能（只有少部分例外情況）。緊急停止開關只能被用作為機器設備附加的預防危險的措施，而不能用來取代必需的安全保護裝置，也不能用作自動的安全裝置。在汽車總裝線上，緊急安全拉線開關也是最多的緊急停止設備，在緊急情況下，在任何一處，拉動拉線，就可以實現停止。一個拉線開關可以等效若干個緊急停止按鈕。所有安全保護產品均是符合一定的安全標準制造的。此外，還有保護雙手的雙手設備、安全邊沿開關、復雜的區域保護用激光掃描器等等。這里就不一一介紹。 結束語 隨著經濟全球化的發展，國際標準化組織對于機器安全保護的標準選用，基礎也大多是來自歐洲/德國相關的標準。這些標準的發展和命名以后將以ISO EN XXX 或EN ISO XXXX的形式出現。相對地，我國的國家標準主要是來自ISO 國際標準，但是在安全保護方面，目前還沒有完整的對應的機器安全保護方面的標準，依照歐洲標準是當前最佳選擇。有理由相信：隨著汽車制造業的飛速發展，安全技術也將隨著先進的汽車制造技術得到長足的發展。安全保護技術隨著汽車制造加工技術的推廣，必將應用到更廣泛領域。