前言
本标准是非等效采用欧洲标准草案prEN1760.1:1994制定的,是压敏防护装置系列标准之一。欧洲在压敏防护装置方面现有三个标准草案,即prEN1760.1《机械安全 压敏防护装置 第1部分:压敏垫和压敏地板》,prEN1760.2《机械安全 压敏防护装置 第2部分:压敏边和压敏杆》,prEN1760.3《机械安全 压敏防护装置 第3部分:压敏杠和压敏板》。对欧洲的这三个标准草案,ISO/TC199均列入了新工作项目。第2部分和第3部分我们也将要制定为国家标准。
本标准的主要技术内容与prEN1760.1:1994基本相同,不同点主要有以下几方面:
1. 在引用标准方面,结合国内情况,凡有相应国家标准的一律改为引用国家标准,无相应国家标准的ISO和IEC标准仍引用原标准;对prEN1760.1中引用的IEC标准草案和其他欧洲标准草案,本标准一律未引用。
2. 对“引言”和“范围”两章进行了改写。
3. 对第3章的12个术语定义删去了8个,只留下了4个。
4. 在编写格式方面根据国内情况进行了修改。
本标准的附录A、附录B和附录C均为提示的附录。
本标准自1999年7月1日开始实施。
本标准由机械工业部提出。
本标准由全国机械安全标准化技术委员会归口。
本标准负责起草单位:机械工业部机械科学研究院。
本标准主要起草人:马贤智、李勤、张尔正、徐自芬、张铭续、石俊伟。
0 引言
本标准主要预定用于工业领域中与机械配用的压敏垫和压敏地板。
压敏垫和压敏地板通常是用脚驱动的,它与机器控制器相互作用提供一个安全信号,以使机器进入安全状态,保护人们免受相应危险机械的伤害。
1 范围
本标准规定了使用各种能量形式的(如电的、液压的、气动的或机械的)压敏垫和压敏地板的最低安全要求及标志、使用信息和试验要求。这种压敏垫和压敏地板可以带或不带重调装置。
本标准适用于以下两种类型的压敏垫和压敏地板:
a) 为感测人体质量大于或等于30kg的;
b) 为感测人体质量大于或等于15kg而小于30kg的。
本标准不包括感测质量在15kg以下的儿童的压敏垫和压敏地板。
2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T2423.3—93 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ca:恒定湿热试验方法
GB2423.10—1995 电工电子产品基本环境试验规程 试验Fc:振动(正弦)试验方法
GB2423.22—87 电工电子产品基本环境试验规程 试验N:温度变化试验方法
GB4208—93 外壳防护等级(IP代码)
GB/T5226.1—1996 工业机械电气设备 第一部分:通风技术条件
GB/T13026.2—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 第2部分:静电放电要求
GB/T13026.4—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 第4部分:电快速瞬变脉冲群要求
GB/T15706.1—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第1部分:基本术语、方法学
GB/T15706.2—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分:技术原则与规范
GB/T16855.1—1997 机械安全 控制系统有关安全部件 第一部分:设计通则
GB/T16856—1997 机械安全 风险评价原则
ISO6431:1992 气动流体 单杠气缸,1000kPa系列,带有可检查的安装件,孔径从32—320mm安装尺寸
IEC:664:1980/A:1981 低压系统内的隔离配位 包括设备的间隙蠕变距离
3 定义
本标准所用的术语除符合GB/T15706.1中给出的定义外,还要用下列定义:
3.1 压敏垫 pressure sensitive mat
一种安全装置,它包含有一个或多个响应于应用压力的传感器和一个控制单元,有或没有监控功能取决于规定的类别(见GB/T16855.1),并且具有一个或多个输出信号开关装置(见图1)。
1―压敏垫或压敏地板;2―传感器;3―控制单元;(可以是机器控制系统的一部分);4―输出信号开关装置;5―用压敏垫或压敏地板输出信号处理的机器控制系统部分;6―驱动力;7―传感器输出;8―接通/断开状态信号;9―手动重调信号(适当处变换到A);10―来自机器控制系统的重调信号(适当处);11―监控信号(任选的);A―手动重调信号到机器控制系统(适当处变换到9);a―机器控制系统
图1 用于机器上的压敏垫或压敏地板
在压敏垫中当传感器被驱动时,有效敏感区产生局部变形。
3.2 压敏地板pressure sensitive floor
一种安全装置,它包含有一个或多个响应于应用压力的传感器和一个控制单元,有或没有监控功能取决于规定的类别,并且具有一个或多个输出信号开关装置(见图1)。
在压敏地板中当传感器被驱动时,有效敏感区整个被移动。
3.3 有效敏感区effective sensing area
压敏垫或压敏地板的传感器或传感器组合的上表面的一部分,在该部分内将会产生一个对驱动力的响应。
3.4 死区dead zone
对驱动力没有响应的传感器的上表面部分。
4 要求
4.1 传感器形状、尺寸和组合
制造厂应规定每个传感器的尺寸和形状限制。
制造厂应规定可能与一个控制单元一起使用的传感器组合数量和尺寸的限制以及传感器与控制单元之间连接的主要长度限制。
4.2 驱动力
4.2.1 单个传感器(试验方法见7.4.1和7.4.2)
在工作温度范围内当以最高速度2m/s向试件(见图2)施加表1中所述的驱动力时,压敏垫和压敏地板应产生响应。
1―仅为安装用;2―橡胶;3-钢
图2 试件
表1 驱动力
试件1、2、3应用于感测人体质量大于或等于30kg的压敏垫或压敏地板,试件4附加用于为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童而设计的压敏垫和压敏地板。
4.2.2 传感器组合(试验方法见7.4.3和7.4.4)
在一个有效敏感区安装两个或两个以上传感器的场合,它应没有死区。为感测质量大于或等于30kg的人而设计的压敏垫和压敏地板除试验时只用2号试件外,连接和接头处还应达到4.2.1的要求。
在压敏垫和压敏地板是感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童的场合,只应采用试件2和4。
对于有效敏感区的其他部分,应按4.2.1的要求(见表1)。
4.3 响应时间(试验方法见7.5)
响应时间由制造厂规定并且在全部工作温度范围内不应超过200ms。响应时间是以下a)和b)之间的时间:
a) 当一个质量为30kg,直径为表1中试件2直径的一个试件以0.5m/s的速度垂直地触及有效敏感区,并且
b) 输出信号开关装置断开状态开始(见图3至图5)。
a) 压敏垫或压敏地板的动力源
b) 驱动力
c) 重调信号
d) 传感器输出
e) 输出信号开关装置的输出
t―时间;t
R―响应时间;
图3 驱动力和具有重调装置的输出之间的关系(通过重调功能激发传感器输出)
a) 压敏垫或压敏地板的动力源
b) 驱动力
c) 传感器输出
d) 重调信号
e) 输出信号开关装置的输出
t―时间;t
R―响应时间;
图4 驱动力和具有重调装置的输出之间的关系(传感器输出独立于重调功能)
a) 压敏垫或压敏地板的动力源
b) 驱动力
c) 传感器输出
d) 输出信号开关装置的输出
t―时间;t
R―响应时间;
图5 驱动力和无重调装置输出之间的关系(通过驱动力的去除激发传感器输出)
注:规定200ms的限制是为了防止安全装置由于应用短步距脉冲而失败。
4.4 静力(试验方法见7.6)
4.4.1 在有效敏感区内通过试件2(见图2)施加2000N±50N的静力8h,当力被去除后的2min内输出信号开关装置应改变状态并且1h后上表面的最低处变形不大于2mm。
4.4.2 在4.4.1所述有效敏感区内的另一位置,通过试件1(见图2)施加750N±20N的静力8h,在1h后 上表面最低处的变形应不大于2mm。
4.5 动作次数(试验方法见7.7)
4.5.1 通过试件2(对压敏垫)和试件5(对压敏地板)用75kg±1kg的质量以0.7m/s±0.07m/s的速度向有效敏感区内的任一位置垂直冲击10
6次后单个传感器还应能执行其功能。
4.5.2 应用试验装置通过试件6或试件7(见图2)向有效敏感区内的位置8、16与23和两个随机位置24与25中每一位置(见图10)作用50000次后压敏垫或压敏地板应还能执行其功能。
4.5.3 将传感器水平旋转90°(见图11)在4.5.2所述的同样位置进一步试验50000次后压敏垫或压敏地板应还能执行其功能。
4.5.4 如有效敏感区由多个传感器组合而成,4.5.2和4.5.3的要求应在图12和图13中给出的位置实施。
4.5.5 当4.4、4.5.1、4.5.2、4.5.3和4.5.4的要求都已满足时,压敏垫或压敏地板还应满足4.2和4.3的要求。
4.6 传感器和输出状态(试验方法见7.8)
当驱动力施加于传感器时,传感器的输出状态应改变并且保持到驱动力被去除(见图3至图5)。
4.7 输出信号开关装置对驱动力的响应(试验方法见7.9)
当驱动力施加于输出信号开关装置时,它应从接通状态变到断开状态。只要施加驱动力就应保持在断开状态。
4.7.1 对有重调装置的压敏垫和压敏地板,重调信号应当既能通过手动直接施加到安全装置的控制单元也可通过机器控制系统施加(见图1)。
重调应执行以下两种功能:
a) 起动联锁
当动力源在接通状态时,在未施加重调信号之前输出信号开关装置应一直保持在断开状态。
b) 重新起动联锁
当驱动力被去除后,输出信号开关装置的输出只有在施加重调信号后才能变到接通状态。
如果在施加驱动力前和施加驱动力时连接地施加重调信号,当驱动力被去除时输出信号开关装置的输出不应变到接通状态(见图3和图4)。
重调信号既可控制传感器和输出信号开关装置的输出(见图3)也可以只控制输出信号开关装置的输出(见图4)。
4.7.2 无重调装置
对于无重调装置的压敏垫和压敏地板输出信号开关装置的输出信号应在电源接通时和驱动力去除后变到接通状态(见图5)
图3和图4说明如何应用重调信号,当力施加到有效敏感区时将不允许输出信号开关装置变到接通状态。
4.8 进入(试验方法见7.10)
压敏垫和压敏地板的外壳应采用某种固定措施,在需要进入其内部时,只有借助于钥匙或工具才有可能。
4.9 调整(试验方法见7.11)
对驱动力和响应时间都不设置调整手段。
供方若规定压敏垫或压敏地板的组件可以单个地更换,这种更换不应降低压敏垫或压敏地板的整体性能,且不需调整。
4.10 连接(试验方法见7.12)
插头/插座的正确安置应做到使其型号、形状、标志或铭牌(或这些的组合)都十分明显。在压敏垫或压敏地板内存在有可互换的不同外形的元件的场合,这些元件的不正确的安置或更换应不产生危险失效。
如果通过插头和插座连接的传感器或子系统,在插头和插座处将传感器或子系统与控制单元脱开时,应使输出信号开关装置进入断开状态。
4.11 环境条件(试验方法见7.13)
压敏垫或压敏地板应在下面给出的环境条件下或在制造厂规定的某一较宽范围内连续工作。
4.11.1 温度范围
压敏垫或压敏地板应符合4.2.1的要求,试件2只应用在标准温度范围为+5~+40℃的条件下。
注:推荐的非标准范围是-25~+40℃和+5~+70℃。
4.11.2 湿度
对湿度的要求应符合GB/T2423.3—93试验Ca,周期为4d。
4.11.3 电磁兼容性
应符合GB/T13026.2和GB/T13026.4的要求。
当根据表5中2级或3级对压敏垫和压敏地板进行试验时,各个部件应连接正常运行。
4.11.4 振动
对振动的要求应只适用于控制单元和输出信号开关装置并且还应符合GB2423.10的以下要求:
——频率范围10~55Hz;
——位移0.15mm;
——每轴线10个周期;
——扫描速率每分钟1倍频程。
4.12 动力源
4.12.1 电源(试验方法见7.14)
压敏垫和压敏地板的电源应满足GB/T5226.1—1996中第4章的要求。
4.12.2 非电动力源
对于非电动力源,制造厂应规定额定供应等级和保持正常运行所允许的公差范围。
在无超压保护装置的场合,当压力变化超出工作范围时应不导致危险失效。
压力变化至工作压力范围以下时不应导致危险失效。
4.13 电气设备(试验方法见7.15)
电气设备应满足GB/T5226.1的要求。
4.14 外壳(试验方法见7.16)
4.14.1 传感器
传感器外壳应满足最低标准IP54。
当制造厂规定传感器可以浸在水中时,则传感器外壳防护等级最低应为IP76。
4.14.2 控制单元和输出信号开关装置的外壳。
控制单元外壳应满足最低标准IP54。当控制单元被设计成安装在别的控制设备外壳中时,该外壳防护等级最低应为IP54,并且控制单位最低应不IP2X。
输出信号开关装置的封装也应满足这些要求。
4.15 类别(试验方法见7.17)
压敏垫和压敏地板应满足规定的类别要求(见GB/T16855.1)类别要标记在其上面并且必要时应加以验证。
4.16 传感器的固定
传感器应具有一种永久定位的固定措施。
4.17 防绊倒
在传感器或传感器覆盖物外部边缘存在有可能使人绊倒危险的场合,应提供适当的斜面。斜面对水平面的夹角不超过20°,并应通过对比色或标志识别。斜面应不产生物理障碍或其他危险。
在存在有传感器和/或附加覆盖物组合的地方,应在连接和接头处采取措施使绊倒危险减至最小。
4.18 传感器上表面的防滑(试验方法见7.18)
在传感器的上表面应采取措施使之在预期的操作条件下将打滑减至最小。
注:目前还没有关于这方面的标准,需参考可用的相关标准来处理(见附录B)。
4.19 传感器上表面的附加覆盖物(试验方法见7.19)
为了覆盖传感器的整个上表面,在提供有附加的或可更换的覆盖物如地毯或防护板的场合,本标准的全部要求应适用于覆盖的传感器(见附录B)。
5 标记
5.1 压敏垫和压敏地板应按GB/T15706.2—1995的5.4和GB/T5226.1进行标记。
5.2 标牌还应包括下列信息:
—类别;
—响应时间;
—有无重调功能(只在控制单元上);
—是否适合用于感测质量大于或等于15kg的儿童(只在传感器上);
—件号。
5.3 除了另有说明以外,控制单元和传感器上都应装有标牌。
另外,传感器应用一个符合表2规定的颜色的圆牌进行标记,以便识别压敏垫和压敏地板符合的类别。
表2 传感器的标记 圆牌颜色
圆牌的最小直径应为25mm,并且安置在正常操作条件下可见的位置。
5.4 所有的标牌和标记在压敏垫和压敏地板部件的预期寿命期内应牢固、持久。
5.5 根据使用说明书可能更换的压敏垫和压敏地板的每个零部件应标有说明书中所列的件号。
6 使用信息
6.1 提供给用户的信息及其表述方式应符合GB/T15706.2—1995第5章的规定。
6.2 使用说明书
该装置的使用说明书应包括以下信息:
6.2.1 应用
6.2.1.1 该装置的详细描述和警告:
在C类标准中规定的机器压敏垫和压敏地板的类别。
在没有C类标准的场合,应根据GB/T15706.1—1995的5.2和GB/T16855中规定的原则进行风险评价,以表明选择具有合适类别的防护装置的重要性。
6.2.1.2 传感器
——各个传感器的尺寸和形状限制;
——可能使用一个控制单元的传感器组合数量和尺寸组合限制;
——连接;
——压敏垫和压敏地板的各部分之间的连接长度限制和连接件的形式,如:电缆规范和插头、插座的限制。
6.2.1.3 响应时间
6.2.1.4 应提供与危险位置有关的所需的有效敏感区的计算公式。应给出该公式应用的典型示例(见本标准的A5及C3.3.1)。
6.2.1.5 预定的或批准的该装置的应用范围和条件,包括它应符合的类别。它应给出不恰当使用的例子。
6.2.1.6 系统图
安全功能的图解表示和机器控制界面的例子。
6.2.1.7 所有输入/输出端子的额定值、特征和位置。
6.2.1.8 自动检查间隔(需要时)。
6.2.1.9 考虑化学的、物理的和环境的干扰指南(例如:溶剂电阻、可允许的负荷、运行温度范围、可允许的动力源变化)。
6.2.1.10 关于轮式车辆可以在传感器表面上起动、制动或转向的适应性指南。
6.2.1.11 该装置是否设计具有符合4.7要求的重调装置。
6.2.2 包装、运输、搬运和贮存
6.2.2.1 尺寸。
6.2.2.2 质量(即每平方米传感器的质量)。
6.2.2.3 防止该装置损坏的包装和拆卸方法的说明。
6.2.2.4 防止损坏或人员伤害的运输和搬运方法。
6.2.2.5 贮存要求(例如平放、温度范围)。
6.2.3 安装和交付试运转
6.2.3.1 在进行某一安装工作之前应全面阅读使用说明书的说明。
6.2.3.2 关于场地安装表面、地面准备、条件和面积的要求。
6.2.3.3 安装方法,包括需要的工艺装备。
6.2.3.4 关于安装方法的信息(见附录A中的说明)。
6.2.3.5 有效敏感区和死区的设计特征和在安装期间它们如何被优化(合适的场合包括图样)。
6.2.3.6 安装后为使该装置能正常运行,应制定试运转的试验方案。
6.2.3.7 警告:机器及其防护装置的整个安全取决它们之间接口的完备性。
6.2.3.8 警告:装置的类别应通过检验其标志进行核查。
6.2.4 操作
6.2.4.1 各操纵器和指示器的用途和操作方法。
6.2.4.2 关于使用限制的信息。
6.2.4.3 关于故障的识别和调修后重新起动的说明。
6.2.5 维修
6.2.5.1 警告:在进行某种维修前必须全面阅读使用说明书。
6.2.5.2 检验与维修的类型和频次的详细说明。
6.2.5.3 对容许的设定、调整和清理的说明。
6.2.5.4 需要规定的技术知识或特定技能并因此应由经过适当培训的、熟练的人员专门执行的任务。
6.2.5.5 使经过培训的人员能执行故障查找任务的图样和图表等信息。
6.2.5.6 为了使装置达到设计规定的功能,更换零件后所需进行的详细试验。
6.2.5.7 警告:维修期间拆卸的所有盖、线夹、压边条和紧固件在维修后都必须重新装上,如果这种零件不能正确重新装配,则该装置将不满足要求。
6.2.5.8 充分详细的规定用户可更换的零件清单以保持一个符合本标准的系统。
6.2.5.9 警告:只有那些经制造厂同意的零件用户才能更换,如果使用未经制造厂同意的备件或进行未经同意的更改,这可能使该装置将不能按设计要求运行。
6.2.5.10 制造厂和/或能胜任的维修服务机构的名称和地址。
6.2.6 培训要求
建议对用户的人员培训至少应包括安装人员、操作者、维修/检验人员,以保证该装置的安装、使用和维修符合本标准。
6.3 使用说明书的编写
对使用说明书编写的进一步建议见GB/T15706.2—1995的5.5和本标准附录C(提示的附录)。
7 试验
7.1 总则
通过下列型式试验以确定压敏垫和压敏地板是否满足本标准的要求。试验应在准备好特用的压敏垫和压敏地板上进行。
除另有规定外,这些试验应在23℃±5℃的温度条件下进行。
下面是一些可能影响性能的参数:
1) 传感器表面尺寸;
2) 有效敏感区的顶部或覆盖材料;
3) 传感器的装配;
4) 互联电缆或管线长度。
下面的每一项试验都应以最不利的参数进行。
在没有规定专门试验方法的场合,应通过检验验证。
7.2 传感器试样
试样应具有上表面至少为1.0m×0.5m的一个传感器。
如果压敏垫和压敏地板只有一个传感器,试验将需要两个传感器。一个传感器用于验证4.2,4.3,4.4,4.5.2和4.5.3的要求,另一个用于验证4.5.1和4.10的要求。
如果压敏垫或压敏地板设计成由几个传感器组合形成一个有效敏感区,那么这些传感器需用一个控制单元连接。传感器组合将被用于验证4.2和4.3的要求。按图6的1~16个位置选择的传感器将用于验证4.4的要求并且与另一个传感器一起验证4.5.4的要求。剩余的传感器之一用于验证4.5.1和4.10的要求。
1―相应试件的直径;2―死区;3―连接电缆(例子)
图6 在单个传感器的有效敏感区上的试验位置
7.3 负荷试验试件
除另有规定外,试验应采用图2中所示的试件进行。除图2中的规定外,试件应由铝合金制造。
7.4 试验1:驱动力(要求见4.2)
7.4.1 单上传感器在室温下
表1中给出的试件和驱动力应垂直地施加于图6中所示的有效敏感区的各位置再加所考虑的5个关键点以满足驱动力的要求(见附录B)。在图6、图7和图8上的圆圈直径表明的是试件直径的位置。
1―接缝;2―死区;3―连接电缆
图7 在传感器之间的接缝位置试验
1―接缝;2―死区;3―连接电缆
图8 在传感器之间的接缝和接点位置试验
如果压敏垫和压敏地板是为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童设计的,则应采用试件4。
应以规定的动力源变化极限值,采用试件2在任一位置进行附加试验。
7.4.2 单个传感器在工作温度范围(或者按制造厂规定的温度范围)内
表1中给出的试件和驱动力应垂直地施加于有效敏感区上,如图6中所示的位置1、8和16,在极限温度下,以最高温度开始。在试验以前传感器应达到温度平衡。
如果驱动输出信号开关装置所需的驱动力是在所有情况下都低于表1所示相应试件驱动力的10%以上,则应认为在压敏垫的整个面积上将得出相同的结果。如果驱动力不是在这个范围内,但低于表1所示水平,那么试验应在极限温度下在图6所示的传感器的所有位置和7.4.1的关键点上进行。
7.4.3 传感器组合在室温下
在两个或多个传感器组合形成一个敏感区的场合,与7.4.1 同样的试验应在室温下一个传感器上进行。另外,随后的试件应垂直地施加于图7中接头位置和图8中的接头和接点位置的有效敏感区上。
7.4.3.1 对于为感测质量大于或等于30kg的人而设计的压敏垫和压敏地板采用表1中的试件2和驱动力。
7.4.3.2 对于为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童而设计的压敏垫和压敏地板采用表1的试件2和4及驱动力。
7.4.4 传感器组合在工作温度范围(或者由制造厂规定的温度范围)
在由两个或多个传感器组合形成一个有效敏感区的场合,与7.4.2同样的试验应在极限温度下在一个传感器上进行。
另外,随后的试件应在极限温度下垂直地施加于图7中的有效敏感区位置17、19和21或图8中的有效敏感区位置17、19、22、27和28。在试验前传感器应达到温度平衡。
7.4.4.1 对于为感测质量大于或等于30kg的人而设计的压敏垫和压敏地板采用表1中的试件2和驱动力。
7.4.4.2 对于为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童而设计的压敏垫和压敏地板采用表1中的试件2和4及驱动力。
7.5 试验2:响应时间(要求见4.3)
响应时间是用一个质量为
直径同表1中试件2直径的试件测定的。如果压敏垫和压敏地板是为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童设计的,则试验用一个质量为
,直径同表1中试件4的直径的试件进行。
试件(图9)应构造成当其下部用一个10N的力触及有效敏感区时,就产生一个电信号。试件应以
的速度垂直地施加于有效敏感区。
1―仅为安装用;2―连接电缆;3―导体;4―非导体
图9 用于测量响应时间的试件8(需要的附加质量未表示出来)
应测量由试件激发电信号开始到输出信号开关装置的断开状态开始之间的时间。
试验应在如图6所示的位置1、4、8和16进行。
当根据图7安排传感器组合时,应在传感器上位置1、4、8和16(如图6所示)进行试验,由于这些位置是在传感器组合内部,因此预期给出最长响应时间,并且还要在位置17与19(如图7所示)进行试验。
当根据图8安排传感器组合时,应在传感器上位置1、4、8和18(如图6所示)进行试验,由于这些位置是在传感器组合内部,因此预期给出最长响应时间,并且还要在位置17、19、22、27与28(如图8所示)进行试验。
在温度为23℃±5℃时进行上述各个位置的试验。在规定温度范围的极限上只在位置1与16(如图6所示)和位置17(如图7所示)或位置17、22、与27(如图8所示)进行试验。
在规定的动力源变化极限上应在23℃±5℃条件下在单个传感器上任一位置进行附加试验。
测得的最长时间应等于或少于规定的响应时间。
7.6 试验3:静力(要求见4.4)
7.6.1 将2000N±50N的静力通过试件2(如图2所示)垂直的施加于距传感器有效敏感区边缘120mm内的任一位置,时间为8h。
当该力被去除后,输出信号开关装置应在2min内变为接通状态(如果系统具有重调装置,它必须被驱动)。该静力去除后的1h,应测出通过试件引起的有效敏感区的表面变形,由顶面的最低处测量的变形深度应不超过2mm。
7.6.2 将750N±20N的静力通过试件1(如图2所示)垂直地施加于距传感器有效敏感区边缘120mm内的有效敏感区的另一位置8h。当该静力被去除后2min内输出信号开关装置应变为接通状态。(如果该系统具有重调装置,它必被驱动)。去除该静力后1h,应测出通过试件引起的有效敏感区的表面变形,由顶面的最低处测量的变形深度应不超过2mm。
7.6.3 在测量7.6.1和7.6.2中的变形后30min内驱动力和响应时间应在已进行过试验的位置被核查。对于试验驱动力和响应时间采用试件2(表1)。当试验为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童而设计的压敏垫和压敏地板时还应采用试件4。
7.7 试验4:动作次数(要求见4.5)
7.7.1 要求的试验应通过应用一个具有0.7m/s±0.07m/s垂直冲击速度的75kg±1kg的质量在断开输出信号开关装置的单个传感器上进行。它应作用10
6次,对压敏垫用试件2,对压敏地板用试件5(见图2)。试件应作用在距离有效敏感区内侧120mm的线上任一位置。
该试验期间每次驱动的间隔时间应为3s±1s。每一间隔期间,试件5应触及有效敏感区0.8s±0.2s。
7.7.2 应采用图10中的试验装置和图2中的试件6或试件7对4.5.2,4.5.3和4.5.4的要求进行试验。通过对气缸施加380kPa±20kPa的工作压力实现驱动,使气缸应符合ISO6431的规定,其直径为50mm,冲程125mm。
试验期间输出信号开关装置与传感器连接并且压敏垫和压敏地板必须是运行状态。传感器应采用制造厂在手册中规定的紧固件定位。
为了验证4.5.2和4.5.3的要求,试件6或试件7应作用在图10和图11中指明的位置8、16、23、24、25上,其中的一个位置必须与已进行的7.6.1试验位置相重合。
1―符合ISO6431规定的气缸,内径50mm,冲程125mm;2―图2中的试件6或试件7;3―连接电缆(示例);4―任一位置;5―死区
图10 单个传感器动作次数试验用的试验装置和位置(作用力的水平分力平行于传感器的最长边)
1―符合ISO6431规定的气缸,内径50mm,冲程125mm;2―连接电缆(示例);3―任一位置;4-图2中的试件6或试件7;5―死区
图11 单个传感器动作次数试验位置(作用力的水平分力平行于传感器的最短边)
为了验证4.5.4的要求,试件6或试件7应作用在图12和图13中指明的位置8、16、23、24、25与26上,其中的一个位置必须与已进行的7.6.1试验位置相重合。
1―连接电缆;2―任一位置;3―在连接线上的任意位置;4―死区;5―连接线;6―图2中的试件6或试件7;7―符合ISO6431规定的气缸,内径50mm,冲程125mm
图12 传感器组合动作次数试验位置(作用力的水平分力平行于传感器的最长边)
1―死区;2―图2中的试件6或试件7;3―连接线;4―连接电缆(例子);5―任一位置;6―在连接线上的任一位置;7―符合ISO6431规定的气缸,内径50mm,冲程125mm
图13 传感器组合动作次数和试验位置(作用力的水平分力平行于传感器的最短边)
根据图10~图13,通过试件6或试件7在有效敏感区的动作应在两个方向进行。在每个方向每个位置都应动作50000次。在试验期间试件6或试件7在每个位置应陆续地施加20次,直到在每个位置总计完成50000次动作。
7.7.3 压敏垫和压敏地板功能应通过在已进行过7.6.1和7.6.2试验的位置用试件2(表1)测试驱动力和响应时间来核查。
如果压敏垫或压敏地板是为感测质量大于或等于15kg而小于30kg的儿童设计的,还应用试件4(表1)作用于上述试验同样的位置进行附加试验。
7.8 试验5:传感器的输出状态(要求见4.6)
用试件2以表1中给出的驱动力垂直地作用于有效敏感区的任一位置至少8h。根据图3和图4,当这种驱动力作用到有效敏感区时传感器的输出状态应改变并保持到驱动力去除为止。
该试验期间,传感器的输出水平不应变到使输出信号开关装置逆转到接通状态的水平。
7.9 试验6:输出信号开关装置对驱动力的响应(要求见4.7)
如图3至图5所示的各单项功能的相互关系应采用试件2和表1中给出的驱动力在室温下垂直的作用于有效敏感区的任一位置进行试验。
7.10 试验7:进入(要求见4.8)
试验应通过目视检验代替。
7.11 试验8:调整(要求见4.9)
试验应通过检验和通过更换经制造厂同意的组件进行。
7.12 试验9:互换性/断开(要求见4.10)
在压敏垫或压敏地板内的可互换元件中的所有不同插头也应是互换的并且应在电源接通状态下将元件中的每个插头与插座脱开。
7.13 试验10:环境工况(要求见4.11)
7.13.1 功能试验
在下面的试验开始和结束时,压敏垫和压敏地板的功能应使用表1中给出的试件2和驱动力,在室温下以0.1m/s±0.005m/s的速度垂直地作用于有效敏感区的任一位置进行验证。
7.13.2 试验10.1:温度范围(要求见4.11.1)
应根据表3验证规定的温度范围。
表3 温度范围
温度变化率应为每分钟0.8℃±0.3℃和整个加热与冷却温度范围平均变化率每分钟0.8℃±0.2℃。
该试验的间隔期为1min,然后重复前面的试验。
该试验可以用一个有效敏感区小于7.2中指出的传感器进行。但是该有效敏感区的尺寸应不小于400mm×200mm。
压敏垫和压敏地板的功能应用7.13.1中的试验进行验证。
7.13.3 试验10.2:温度(要求见4.11.2)
湿度要求应按表4进行验证,周期4d。
表4 湿度范围
该试验后,应根据IEC664有关要求进行电压试验。
7.13.4 试验10.3:电磁兼容性(要求见4.11.3)
电磁兼容性要求应按表5进行验证
表5 电磁兼容性
7.13.5 试验10.4:振动(要求见4.11.4)
对于控制单元和输出信号开关装置的振动要求只应按表6进行验证。在该试验期间每10s的间隔内,需进行如同本试验的开始和结束时所做的同样功能试验。
表6 振动
7.14 试验11:电源(要求见4.12)
4.12.1的要求应按GB/T5226.1—1996第4章要求进行验证。
7.15 试验12:电气设备(要求见4.13)
电气设备应按GB/T5226.1的要求进行试验。
7.16 试验13:外壳(要求见4.14)
所有外壳应根据GB4208的要求进行试验。
7.17 试验14:类别(要求见4.15)
该试验的目的是为了保证系统满足要求的类别。应进行故障的风险评价,这种评价应符合GB/T16855.1中给出的类别。
7.18 试验15:防滑(要求见4.18)
在尚无合适的试验标准之前,该要求通过检验代替试验。
7.19 试验16:压敏垫和压敏地板和附加覆盖物(要求见4.19)
该试验应通过选择在第7.1中规定的对每种试验的最不利的参数组合进行。
附录A
(提示的附录)
应用注意事项
这些注意事项预定用作对制造厂、用户和试验机构关于产品的应用方面的指导,以使该产品能安全、可靠地运行。
A1 场地准备
事先计划。安装场地表面要适合于将使用的压敏垫和压敏地板的类型。地面凹凸不平会降低压敏垫的有效寿命,因此,地面凹凸不平应减至最小。应避免会引起压敏垫和压敏地板翘曲的大的凹凸不平。安装地面应准备得使之承受负载而不变形。
电缆进入点也应事先准备好,以保证控制器位于合适位置。
A2 系统的选择
研究压敏垫和压敏地板的不同设计特征并选择最适合要求的设计。
A3 环境考虑
压敏垫和压敏地板会受可能存在的液压或切削油等流体物质影响。流体物质的组合,例如切削油和液压油同时或持续作用时会特别有害。
随机械使用的清洗液体物质也会引起损害。
冷的或热的金属切屑也会产生问题。
机械附近可能的辐射热,即使是间断的,也可能引起失效。
要预防这些考虑因素的联合影响。
A4 避开死区
压敏垫和压敏地板应安装得不可能沿着死区而不驱动传感器走到危险区。例如沿着进入机器方向的压敏垫和压敏地板的侧边死区可能宽到足以在其上行走而不驱动传感器。这必须提供其他措施防止通过死区进入危险区,例如采用栅栏阻止通过这些区域而只有通过有效敏感区才能进入危险区。
A5 危险距离
危险距离应根据有关标准进行计算。
A6 适用性
下列清单包括了在确定具体应用的合适系统时应考虑的一些条件。
a) 只使用压敏垫和压敏地板还是与其他安全装置联合使用;
b) 使用强度,例如工作循环次数和频率,包括预期的系统寿命;
c) 输出信号开关装置的开关容量;
d) 静负荷的长期影响,例如机器零件停放在其上面;
e) 有关载荷的持殊效应,例如轮式行走机械由于制动和转向的剪切力。防止车辆在传感器上行驶的可能性;
f) 温度、湿度、辐射热的大幅度变化或急速变化;
g) 少量或大量化学物质,如油类、溶剂和切削液。这些流体物质的联合作用可能产生不良影响;
h) 浸水、冲洗、清洗和液压油泄漏的短期和长期影响;
i) 外来物如粉尘、油污、砂子等的长期影响;
j) 由于振动、冲击等引起的机械应力;
k) 如由某种焊接设备和无线电收发报机产生的强电磁干扰;
l) 在压敏垫和压敏地板附近由于大负荷转换可能引起超出设备规范的大幅度电源电压波动;
m) 可能需要超过本标准最低要求的灵敏度;
n) 重调。重调要求和重调按钮位置;
o) 与其使用有关的压敏垫和压敏地板的类别;
p) 长期考虑,例如在压敏垫上或压敏地板四周间隙处聚集固体物质;
q) 需要的专门文字说明、标识或标志。
A7 好的和不好的安装设计之间的对比(见图A1和图A2)
①―用斜盖板防止操作者利用机器底脚而不踩在压敏垫上进入危险区。斜盖板还能保护电缆和消除由于电缆覆盖而形成的死区;
②―使全部压敏垫牢固的定位并夹压在所需的位置;
③―压敏垫的死区位置合适,使用其作为踏脚而步入危险区的可能量小;
④―压敏垫的边缘用斜边压板防护,该压板也可保护电缆和连接器并减少了绊倒危险;
⑤―为了消除由防护装置和压敏垫之间进到危险区,设计了具有足够高支座的防护装置;
⑥―电缆槽安装在固定防护装置外侧;
⑦―控制单元位于一个好的防护位置,当使用局部重调按钮时,给出机器的充分可视性。
图A1 好的安装设计
图A2 不好的安装设计
附录B
(提示的附录)
设计注意事项
这些注意事项预定用作对制造厂、用户和试验机构在产品设计方面的指导,以使该产品能安全、可靠地运行。
不符合本设计注意事项中的建议并不一定意味着产品是不安全的。例如:对一个具体设计问题可能用另外的方式予以解决。
B1 压敏垫
压敏垫的传感器通常是由顶面、敏感元件和基座组成的夹层结构形式。
B1.1顶面材料
顶面材料应由能承受操作负荷的材料构成。该材料不应使顶面产生永久变形,以致使敏感元件的上方形成桥形以致产生危险失效。
在应用中顶面不应由于磨损或可能遇到的液体影响而出现打滑风险。这些液体不应使顶面下降或凸起形成不安全状态。
B1.2 传感器性能
传感器的某些部分的敏感性可能比其他部分低,并且也有些部分比其他部分更易于损坏。敏感度的降低通常是在压敏垫的周边引入电缆、管道、金属丝或引线连接处附近及压敏板被分离处。
对敏感度的测量应在敏感度最易减弱处进行。某些寿命试验也应在较易于损坏和早期失效处进行。这些区域可能包括电缆入口、经入电缆和传感器之间的的连接处及传感器内部的焊点或其他连接处。
B1.3 内部气隙
压敏垫传感器内任何气隙都应保持最小。在使用压敏垫的地方会有大大小小的粒状物质、寄生虫或液体侵入,这样会使传感器腐蚀或失去其敏感度。
在正常维修期间,要发现压敏垫表面上很小的孔隙一般是不可能的。然而,这些孔可能大到足以使流体进入压敏垫内部。气隙越大,可能进入其中的流体或尘埃就越多并形成阻止传感器被驱动的障碍。
B1.4 使用电传感器的压敏垫
在有些设计中,采用电子触板,板间通常用气隙隔开,当压力作用在其表面时就闭合。气隙可通过弹簧、绝缘垫片或弹性泡沫材料来保持。
应考虑给出这些元件的失效影响。例如,由于某些零件脱落在压敏垫的内部可能导致失效而影响敏感度或阻碍操作。
还应考虑传感器的接电方式。连接是否十分完备。
在使用两根引入线和两根引出线来防止电缆损坏的场合,引线应连到触板的相对两端以保证整个触板的完备性。如果各引线被接到一起并且有一通向触板的开路接头,就可能产生不安全状态。
关于电传感器的其他设计型式,传感器输出将随施加的力以线性方式变化。这种线性变化可能是以可变电阻、电容或其他效应的形式表现。应考虑给出在工作条件下可变部分的长期稳定性和水或其他化学物质入浸的影响。
B1.5 使用气动传感器的压敏垫
气动传感器通常产生一个压力变化。当在传感器的不同部分操作时它们可能产生不同的滞后时间。应考虑给出系统的最大滞后时间。
B1.6 使用光纤传感器的压敏垫
这类压敏垫的工作通常是依赖于通过光纤的光的衰减或变化。应考虑在光发生器、检波器和纤维中可能出现的长期性变化。考虑由机械力转换成光学变换方法是否稳定。假如在光纤损坏后光发生器发出的光没有通过光纤是否有可能被检波器检波。
B1.7 特别重的负荷
有些情况下,在工作期间或更换工具时可能有重负荷(如叉车)作用于传感器上。如果这是需要的,用户应向制造方/供应方清楚地表明这种要求。
B1.8 电缆连接
在实现使用中可预见到传感器可能被其连接电缆拉拽移动。因此,连接电缆和传感器之间的接头十分重要,它应经得住突然的和持续的拉拽和连续弯曲。另一种考虑,可以通过一种简单方法,即电缆断开而没有损害并保证其处于安全状态。
B1.9 防绊倒
附4.17的要求外,还可能有别的绊倒危险。
在几个传感器被装在一起的场合,为了防止绊倒,整个表面都应充分整平。上表面应不弯曲或翘曲,以免传感器安装后和使用时产生绊倒危险。
传感器的边缘应清楚地加以标记(例如:使用黄/黑标志)。
B2 压敏地板
压敏地板有一个像钢板一样的刚性活动表面。
B2.1 顶面材料
顶面材料应能承受住工作负荷。它不应使顶面产生永久变形以致形成跨越敏感元件的桥而产生危险失效。
在应用中顶面不应由于磨损或可能遇到的液体影响而出现打滑风险,这些液体不应使顶面下降或凸起而形成不安全状态。
B2.2 刚性活动表面的移动
刚性表面移动可能有被阻止或阻断的风险,这可能由于下面某一原因引起的:
a) 由于阻塞或楔住而失效;
b) 污物长期聚积;
c) 刚性活动表面翘曲;
d) 导销卡住。
大多数情况下,压敏地板的刚性活动表面下应有至少50mm的大气隙。这样地板下的污物聚积就不会阻碍其工作。
B2.3 极限转换开关的使用
在压敏地板中使用极限转换开关的地方,它们应设计和定位得确保安全(见图B1)。
图B1 极限转换开关使用
失效可能由以下原因引起:
a) 压敏地板顶面的升起或移动;
b) 由于超载使用顶面翘曲;
c) 由于很少使用,极限转换开关腐蚀;
d) 凸轮工作系统问题一凸轮过分磨损或未对准;
e) 极限转换开关框架松动引起对不准。
B2.4 连接电缆
连接电缆应安置在使其不会被损坏的地方,最好安置在地板下面,保证离开运动件。
B2.5 防绊倒
压敏地板的移动量不应该太大,以免在活动顶面和周围固定边之间产生绊倒危险(见图B2)
图B2 防绊倒
周边应明显地标记(例如:使用黄/黑标志)。
B2.6 考虑压敏地板设计的问题时,应留有余量,因为实际中特重型负荷会引起地板翘曲或永久变形。在最坏的情况下,这可能使压敏地板失灵。这种情况应不导致危险失效。
系统设计应确保当顶面被移开时压敏地板转换开关处于一种安全状态。
B3 通用条件
B3.1 在所有压敏垫和压敏地板设计中,应考虑一种事实,即它们可能经常数月不用。然而,一旦它们被驱动时,它们应能安全可靠地工作。
B3.2 另一方面,有些压敏垫和压敏地板可能被用于预期一年内工作3×10
6次以上的场合。这在机械生产中经常遇到,用脚在同一地方重复操作使该处过分磨损。有时这可能导致踏脚处(A)敏感度变化并且与邻近的踏脚点(B)的敏感度变化不同(见图B3)。
图B3 敏感度变化
B3.3 接头、衬垫、密封和修饰
压敏地板周边或内部的任何接头、衬垫或密封都应能承受住规定环境中的腐蚀性液体、蒸汽或气体的影响。所有表面处理,包括油漆修饰也应耐受环境。
附录C
(提示的附录)
安装、交付试运行和试验
本附录就有关安装后所建议的交付试运行和试验以及使整个系统持续安全运行方面提供了指导。
C1 系统信息
机械制造厂或其代理及压敏垫和压敏地板的制造厂或其代理都应保证向用户提供有关应用其设备的安装、例行维修和检验要求方面的信息。
这些要求的详细说明应包括固定、润滑、日常调整、日常检验以及在必要时更换预期磨损或失效的机械或电气零件。还应向用户提供适当的试验程序或制度,以检查机器和压敏垫或压敏地板在其规范内的运行情况。
C2 安装
C2.1 制造厂应阐明对安装压敏垫或压敏地板人员的资格要求。
C2.2 机械和电气方面的详细要求应清楚的说明并且在适当场合应采用图解的方式说明。
C2.3 应说明正确安装的试验和检验方法。
C3 交付试运行
C3.1 交付试运行应包括由经过培训合格的一个人或几个人进行的检验和试验,他们应具有制造厂提供的有关机器压敏垫或压敏地板的全部信息资料。
C3.2 检验和试验的结果应记录,并且该记录的副本应由用户保存。
C3.3 进行这些试验的人应保证处理好下列事项:
C3.3.1 检查压敏垫和压敏地板的位置以保证其与机器危险部位间的正确距离,该距离应像合同文件和使用信息中规定的那样。
C3.3.2 检查地面和环境条件对所用装置的适合程度。
C3.3.3 检查该装置是否可靠的固定在其位置上并且不产生绊倒危险。
C3.3.4 确保至危险区的通道没有任何死区并且死区的位置像制造厂设计的那样。
C3.3.5 检查断开压敏垫或压敏地板的动力源是否阻止机器继续运行。在动力恢复和操作重调装置前机器应不能被驱动。
C3.3.6 当驱动力作用于有效敏感区时,由压敏垫或压敏地板防护的机器危险部分应不可能运动。
C3.3.7 当机器处于运行周期危险阶段时,驱动压敏垫或压敏地板应使危险部分被抑制或在恰当的场合,在任何人的任何部位可能触及危险部分之前呈现现其他安全状态。在安全系统未恢复到其正常状态和机器控制装置未重新操作以前危险部分应不可能运动。
C3.3.8 在必须防止由未用压敏装置防护的某一方向进入机械危险部分的场合,保证提供有附加安全防护措施。
C3.3.9 如果人可能站在机械的危险部分和压敏垫或压敏地板之间,那么需有进一步的安全措施。
C3.3.10 对机器的充分安全要求取决于机器和其防护装置之间接口的安全完备性。
在类别是由C类标准规定的或通过风险评价决定的场合,应检查保证机器控制回路和与防护装置的连接符合机器控制器制造厂和防护装置制造厂之间商定的连接接口。
C3.3.11 如果配备有抑制功能,应安排抑制功能试验(见GB/T16855.1)。
C3.3.12 检查所有指示灯是否都在正确运行。
C3.3.13 检查压敏垫或压敏地板整个有效敏感区的敏感度。
C4 定期检验的试验、
C4.1 建议由经过培训并能胜任的人员进行定期检查、检验和试验,并且至少每6个月进行一次。
C4.2 C3.3中指出的检查应反复进行。
C4.3 另外还应进行以下各种检查:
C4.3.1 检查和试验机器主要控制元件,以保证它们正确运行,并且不需要维修和/或更换。
C4.3.2 检查机器以确保它由压敏垫或压敏地板控制停机时,没有其他机器或结构方面问题会阻止机器停机或阻止机器呈现其他安全状态。
C4.3.3 检查和检验机器操纵器及其与压敏垫或压敏地板的连接情况,以保证没有做过对系统有不利影响的变更,并对合适的变更已做了正确的记录。
C4.3.4 检查传感器表面状态及其连接情况,以保证没有产生过会妨碍系统按设计运行的损伤。
C4.3.5 检查是否可能由未用压敏垫或压敏地板的某一方向接近机器危险部位,并且在必要的场合侧边和后边要有防护装置,以确保不能由该处进入危险区。
C4.3.6 在机器静止时,对接通电源的压敏垫或压敏地板的有效性进行如下试验:
——首先检查指示器的合适状态,以确保压敏垫或压敏地板正在运行。
——按制造厂使用说明书的规定,通过对有效敏感区施加驱动力驱动压敏垫或压敏地板。
——检查输出信号开关装置是否已进入断开状态。
注:应变换驱动点以保证在一段时间内整个有效敏感区都被试验。
在提供有重调装置的场合,检查在系统被重调整以前机器不能运行。
C4.3.7 检查所有控制装置外壳是否关闭并处于良好状态,且只有用钥匙或工具才能打开。检查钥匙是否已被指定人员取去保管。
C4.3.8 在提供有抑制功能的场合,确保抑制只能发生在机器正常运转期间(见GB/T16855.1)。
如果设备未能通过上述任何一项试验,则该设备应隔离并报告该情况。
C5 维修后的试验
进行维修后,应按C4.1的规定全面检查该系统。应特别注意给出那些已更换或修理过的零件的功能。