- La seguridad de la pinza requiere la verificación de ambos que sostienen la carga cuando se requiere y que impiden la liberación cuando las condiciones de seguridad no se cumplen . Estos corresponden a la capacidad de retención y autorización de liberación.
- Restringir la liberación rutinaria a través de la máquina de estado de carga (S0-S8) . Ejecutar solo en S6, Release Permitted ; software y hardware bloquean la rutina de liberación en S1-S5 y S8.
- El asiento requiere Altura, posición, contacto de apoyo y transferencia de carga juntos. Confirmación de la transferencia de carga (Fs/W ≥ η para al menos τ) comprueba el soporte disponible después de la liberación.
- Los enclavamientos neumáticos, la retención del vacío, la retención de la carga después de la pérdida de aire, la supervisión de la presión/del vacío, los botones dobles y el bloqueo de la falta proporcionan Defensa en profundidad contra diferentes rutas de fallo. Establezca cada umbral a partir de los riesgos del proyecto y los datos de prueba.
Organización: Jiangsu AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. · Centro de Investigación de Ingeniería (Lianyungang, Jiangsu) · Tipo de documento: Libro blanco de investigación de ingeniería corporativa · Versión: V1.1. Este artículo apoya el diseño, la revisión del diseño y la validación de aceptación de pinzas de manipulación personalizadas. Los umbrales y los parámetros de ejemplo ilustran el método; La configuración real está determinada por la pieza de trabajo, las condiciones de funcionamiento, la evaluación de riesgos y los registros de validación. Descargue el PDF completo desde la esquina superior derecha o al final del artículo.
00 Resumen
Durante la sujeción, elevación, transporte, posicionamiento y liberación, una pinza de manipulación personalizada debe mantener su agarre en la pieza de trabajo y controlar cuando se retira ese agarre. Si la pieza de trabajo está suspendida, todavía no está estable en su soporte o todavía no se ha transferido completamente a ese soporte, la operación accidental del botón o las fallas neumáticas/de vacío pueden causar una liberación no deseada, una carga caída o daños en el equipo. Por lo tanto, la seguridad de liberación debe diseñarse y validarse independientemente de la capacidad de carga.
Este artículo organiza el control de liberación en torno a un modelo de estado de carga. La altura, la posición, el contacto del soporte y la transferencia de la carga forman la liberación permisiva, apoyada por los enclavamientos neumáticos, la retención del vacío, la protección de la pérdida de aire, los botones duales, la confirmación de la presión-y-retención, el bloqueo de la falta y la evaluación del sensor múltiple para asegurar ninguna liberación en un estado no autorizado . Incluye definiciones variables, puntos de configuración para diferentes pinzas, FMEA, matrices de prueba y listas de verificación de aceptación. La evaluación del riesgo del proyecto y los datos medidos determinan los umbrales, los recuentos de prueba y los criterios de aceptación; los ejemplos demuestran el método de análisis.
01Introducción
1.1 Antecedentes de investigación de
Las pinzas utilizadas en el mecanizado, componentes de automóviles, módulos de baterías, chapa metálica y logística de carga pesada requieren estructuras, sensores y lógica de control adaptados a la forma de la pieza de trabajo, masa, superficie, tiempo de ciclo y condiciones del equipo. Junto con los controles de capacidad de carga, La fase de liberación requiere una evaluación separada: la eliminación de la sujeción todavía puede causar pérdida de control mientras la pieza de trabajo está suspendida o ha entrado en contacto con un soporte sin transferir su carga. El diseño debe definir la relación lógica entre el establecimiento del soporte y la autorización de la liberación.
1.2 Capacidad de retención y control de liberación
La capacidad de agarre y sujeción demuestra que la carga se puede adquirir y retener de forma segura. La autorización de liberación y el control de estado evitan la apertura en condiciones inseguras. El fracaso de cualquiera de ellos puede causar la pérdida de control de la carga, por lo que ambos deben validarse por separado.
1.3 Alcance del uso de
Este artículo cubre la prevención de la liberación involuntaria y la confirmación de la colocación de carga para mordazas mecánicas, pinzas de vacío, imanes electropermanentes y herramientas combinadas. En un proyecto, relacionar el método con las consecuencias del fallo de la pieza de trabajo, los movimientos de manipulación, el acceso del personal, la arquitectura de control y las normas pertinentes. Completa evaluaciones de riesgos de proyectos y equipos y cualquier cálculo y validación de seguridad funcional requerida. La certificación de terceros sigue sus procedimientos aplicables por separado.
02 Riesgos y objetivos de control de la liberación involuntaria
2.1 Definición de liberación inadvertida
La liberación no intencionada significa abrir las mordazas, despresurizar, romper el vacío, desmagnetizar, aplicar el soplado de liberación o reducir de otra manera la fuerza de retención antes de que se cumplan las condiciones de liberación segura. A diferencia del fallo de agarre causado por una capacidad de retención insuficiente, el problema definitorio es que La acción de liberación se produce en un estado no autorizado. El control debe verificar el estado de carga, la liberación permisiva, la intención del operador y la cadena de seguridad juntos para evitar la liberación en el aire, antes de la colocación estable o durante un estado anormal.
2.2 Categorías de riesgo de liberación inadvertida
| No. | Tipo de riesgo | Situación típica | Principales medidas de control |
|---|---|---|---|
| R1 | Liberación mientras está suspendido | La carga sigue suspendida y la válvula de liberación o el mecanismo de liberación de la abrazadera recibe una solicitud de liberación. | Bloqueo de estado de la máquina, confirmación de colocación/transferencia, bloqueo de liberación neumático o eléctrico |
| R2 | Liberación antes de que la carga esté completamente asentada | La carga ha entrado en contacto con la superficie de apoyo, pero el apoyo es insuficiente o el peso no se ha transferido | Confirmación de fuerza de contacto, confirmación de transferencia de carga, determinación del tiempo de estabilización |
| R3 | Solicitud de liberación accidental | Pulsación accidental de botones, entrada de HMI o operación de mantenimiento | Control de dos botones, confirmación de presión y mantenimiento, control de acceso y registros |
| R4 | Desbloqueo después de la pérdida de aire | El suministro de aire comprimido se interrumpe y la presión es inferior al umbral, lo que hace que la fuerza de sujeción disminuya. | Diseño normalmente cerrado/autoblocante, válvula de retención, válvula de retención de presión, receptor de aire y interruptor de presión |
| R5 | Pérdida de retención de vacío | La fuga de vacío, la falla de la ventosa o la interrupción del suministro de aire comprimido reducen el nivel de vacío | Depósito de vacío, interruptor de vacío, válvulas de retención, circuitos independientes y bloqueo de pérdida de presión |
| R6 | Decisión de sensor incorrecta | Sensores de altura, posición, contacto o carga afectados por contaminación, deriva, choque | Fusión multifuente, votación 2oo3, autodiagnóstico y bloqueo de fallas |
Tabla 1 Clasificación de riesgos y principales medidas de control para la liberación accidental
2.3 Lógica de eventos superiores
Tomando "pérdida inesperada de carga de soporte" como el evento superior T, la ruta de causa principal se puede describir por la siguiente fórmula:
Eair denota liberación mientras está suspendido; Eunstable denota liberación antes de un asiento estable; Epressure denota una fuerza de sujeción reducida por fallas de presión o vacío; Econtrol Denota fallas de control o error del operador. Cualquier ruta crítica puede causar el evento superior, así que utilice un Combinación de restricciones de estado, confirmación de sensores, bloqueos de hardware y protección contra fallas.
03 Modelo de estado de carga
3.1 Necesidad de un modelo de Estado
El modelo de estado relaciona una solicitud de liberación con la etapa real de manejo de carga. La pulsación de un botón o la señal activa de posición de liberación deben ir seguidas de la confirmación de que la carga está colocada, estable y transferida a su soporte. La lógica de control restringe la liberación en consecuencia: liberación puede ocurrir solo en el estado de liberación autorizada .
3.2 Definiciones de estado de
| Estado | Nombre | significado | Release constraints |
|---|---|---|---|
| S0 | Sin carga | El accesorio no sujeta la pieza de trabajo | Sin acción de liberación cargada; evita movimientos no deseados |
| S1 | Confirmación de sujeción | La pieza de trabajo está sujeta, sujeta al vacío o sujeta magnéticamente, pero aún no se ha levantado | Se prohíbe la liberación fuera de los procedimientos controlados de recogida/colocación o mantenimiento |
| S2 | elevación | La pieza de trabajo sale de la superficie de recogida y entra en el elevador | Inhibir la liberación |
| S3 | Transferencia | La pieza de trabajo se mueve con el accesorio y está suspendida o sostenida por el accesorio | Inhibir la liberación |
| S4 | Enfoque y colocación | La pieza de trabajo se baja hacia el área de soporte objetivo | Inhibir la liberación |
| S5 | Transferencia de carga | La pieza de trabajo entra en contacto con la superficie de apoyo y la carga se transfiere del accesorio a la superficie de apoyo. | Lanzamiento prohibido hasta que la transferencia sea completa y estable |
| S6 | Lanzamiento permitido | Se cumplen las condiciones de posicionamiento, soporte, transferencia de carga y cadena de seguridad | El único estado normal de liberación permisiva |
| S7 | Lanzamiento completado | La abrazadera se libera y la carga es soportada por la estructura de soporte | La acción de liberación termina y se inicia el proceso de salida o restablecimiento. |
| S8 | Bloqueo de fallas | Pérdida de presión, anomalía de vacío, inconsistencia del sensor, parada de emergencia o anomalía lógica detectada | Suelta prohibida; mantener el soporte o completar la manipulación segura antes del restablecimiento controlado |
Tabla 2 Definición del estado de carga y restricciones de liberación
3.3 Principios de transición de estado
En la fórmula, State(t) es el estado actual, Sensor(t) es el conjunto de señales del sensor, Logic(t) es la máquina de estado y la lógica de permiso de liberación, y Safety(t) es la señal de la cadena de seguridad, como parada de emergencia, puerta de seguridad, PLC de seguridad o relé de seguridad. Las operaciones normales pueden proceder a lo largo de S0→S1→S2→S3→S4→S5→S6→S7. En cualquier estado, si se detecta presión anormal, vacío, contradicción del sensor, anormalidad de la comunicación, parada de emergencia o desconexión de la cadena de seguridad, se debe ingresar la cerradura anormal S8. El avance del estado debe basarse en suficiente evidencia de detección; cuando la evidencia es insuficiente, debe permanecer en el estado actual o entrar en el estado del lado seguro.
04 Lógica de liberación y arquitectura de control
4.1 Lógica multicondición "Y"
Utilice un AND multicondición para la liberación: altura, posición, contacto, transferencia de carga, solicitud del operador, cadena de seguridad y estado libre de fallas deben ser válidos. Ningún sensor, botón o variable de software puede activar la liberación de forma independiente.
4.2 Permiso de liberación de cuatro factores
R es permiso de liberación. H s confirma la altura; L s confirma la posición horizontal y la orientación; P s confirma el contacto de soporte; O s confirma la transferencia de carga. Las cuatro deben ser verdaderas. La altura no puede reemplazar la transferencia de carga, la posición no puede reemplazar el contacto y una solicitud del operador no puede reemplazar la confirmación de seguridad.
4.3 Síntesis de comandos de la versión final
Para la liberación rutinaria, se requiere Estado = S6. Operator_Request es la solicitud después de las salvaguardas contra la operación accidental; Safety_OK denota una cadena de seguridad válida. No_Fault excluye bloqueos, fallas de sensores, presión/vacío insuficiente y derivación de mantenimiento no autorizada. Habilite la válvula de liberación a través de una salida de seguridad, permiso de piloto o bloqueo de hardware, con diagnóstico de retroalimentación y verificación de inyección de fallas.
4.4 Arquitectura permisiva de canal doble y diversidad
R sensor es la decisión del canal de detección física; R logic es la decisión de la máquina de estado y la lógica de control, incluida la confirmación S6 para la liberación rutinaria. Utilice diversos principios de detección cuando sea posible. Un canal de detección puede combinar altura, pesaje en el lado del soporte y interruptores de presión/vacío; el canal lógico comprueba el estado, la secuencia, las ventanas de tiempo y la cadena de seguridad. El desacuerdo inhibe la liberación y genera información diagnóstica.
4.5 Separación de responsabilidades de software y hardware
Divida el control de liberación en cuatro etapas: permiso de software , habilitación de hardware, accionamiento de la válvula y confirmación de retroalimentación de accionamiento , y proporcione diagnósticos en cada etapa. El software gestiona la máquina de estado, la fusión de señales, los diagnósticos y los registros. Los bloqueos de hardware continúan bloqueando la liberación no autorizada si el software emite una solicitud errónea.
05 Confirmación de asientos y transferencia de carga
5.1 Confirmación de altura
H es la altura medida; H set es la altura de asiento objetivo; ΔH es la desviación; E H es la tolerancia seleccionada para la precisión de posicionamiento, la geometría de soporte y la repetibilidad del sensor. La altura muestra la proximidad al objetivo, pero no establece de forma independiente que el soporte lleva la carga .
5.2 Confirmación de posición y orientación
X, Y y θ son medidas de posición horizontal y orientación. X 0, Y 0 y θ 0 son objetivos; E X, E Y y E θ son tolerancias. Compruebe la posición Z, el enganche del pasador de localización o la ubicación del palet cuando sea necesario. Compruebe que la carga se encuentra dentro del área de soporte efectivo, incluido el soporte parcial, la carga excéntrica y el riesgo de vuelco.
5.3 Soporte-Contacto Confirmación
F c representa la fuerza de contacto de soporte detectada o la señal de contacto definida; F min es su umbral efectivo mínimo. Establezca F min por encima del ruido, la vibración y la deriva sin carga, utilizando pruebas sin carga y cargadas.
5.4 Confirmación de transferencia de carga (criterio básico)
La confirmación de la carga-transferencia comprueba si la estructura de apoyo ha tomado el peso de la pieza de trabajo . Esto aborda directamente el soporte disponible después de que se elimine el agarre; alcanzar la altura correcta por sí sola no puede proporcionar esa evidencia.
W es la carga de diseño, m la masa de la pieza de trabajo, g la aceleración gravitatoria y a z la aceleración vertical de diseño; use 0 para el cálculo estático e incluya efectos dinámicos para impacto, descenso rápido o parada de emergencia. F g es la carga sostenida por la herramienta y F s la carga sostenida por el soporte. Durante la sesión, F s aumenta y F g disminuye. s confirma transferencia. Seleccione η, a menudo comenzando desde 0.85–0.95 , a través de la validación; τ filtra el impacto transitorio y la oscilación. Para soportes múltiples o piezas largas, compruebe también la distribución de carga individual y el vuelco, por ejemplo F si ≥ F si,min en cada momento crítico de soporte y soporte |M x | y |M y | dentro de sus límites.
5.5 Fusión y confianza multifuente
El pesaje del lado del soporte, la detección de presión/fuerza del lado de la pinza, los cambios en la corriente del eje de elevación, los cambios en el vacío de la ventosa y los interruptores de contacto pueden proporcionar evidencia de la transferencia de carga. Las decisiones críticas deben cruzar las señales de al menos dos principios físicos diferentes.
En la fórmula, 2oo3 representa un voto de dos de tres, es decir, la conclusión se adopta solo cuando al menos dos de las tres señales de juicio independientes se confirman como válidas (el fallo ocasional de un sensor puede ser tolerado, pero no reemplaza el diagnóstico del sensor y la evaluación del riesgo del proyecto); S i es el resultado normalizado del i-ésimo sensor o canal de decisión, w i es el peso, C es la credibilidad integral, C th es el umbral de credibilidad. Las ponderaciones y los umbrales deben determinarse experimentalmente y su base debe documentarse.
5.6 Criterio combinado de asientos
La altura, la posición, el contacto y la transferencia de carga deben cumplirse. Transfer_OK es una condición necesaria ; evidencia insuficiente de transferencia requiere inhibición de liberación.
06 Neumático, vacío y diseño a prueba de fallos
6.1 Capas de Interlock
Configurar la prevención de liberación no intencionada como Tres capas de defensa en profundidad: circuitos mecánicos, eléctricos/control de seguridad y neumáticos/vacío. La capa mecánica proporciona autobloqueo o límites de recorrido, la capa eléctrica determina el estado y emite salidas de seguridad, y la capa neumática / de vacío bloquea la liberación no autorizada dentro del circuito de accionamiento.
6.2 Bloqueo de liberación neumática
Esta lógica significa que el piloto de la válvula de liberación o el circuito de habilitación puede actuar solo cuando el permisivo de liberación completo es verdadero, la cadena de seguridad es válida y no hay falla presente. No reduzca el bloqueo a Position_OK, porque la posición por sí sola no demuestra la transferencia de carga. Utilice un diseño de colector de válvula que mantenga el agarre o inhiba la liberación después de la pérdida de energía o aire. Si las salidas estándar del PLC coexisten con las salidas de seguridad, controle la ruta de energía de la válvula de liberación con una salida de seguridad o un relé de seguridad; utilice la salida estándar solo para la solicitud del operador o el comando de movimiento.
6.3 Protección contra pérdida de aire y retención de presión
Después de una falla en el suministro de aire, el sistema debe mantener la carga controlada y seguir la secuencia diseñada de parada segura, bajada controlada o bloqueo por falla. La protección contra pérdida de aire no autoriza la manipulación normal continua.
- Las pinzas deben utilizar una estructura normalmente cerrada, autoblocante o mecánicamente cuñada para que la pérdida de aire o energía no libere activamente la carga.
- Instale una válvula de retención, válvula de mantenimiento de presión o válvula de bloqueo en la cámara de sujeción o de vacío para reducir la tasa de pérdida de presión anormal.
- Cuando sea necesario, proporcione un receptor de aire o una unidad de almacenamiento de energía, con tiempo de retención, presión mínima y estrategia de respuesta claramente definidos.
- El interruptor de presión debe ser una entrada de hardware independiente a la cadena de liberación-inhibición. Si la presión cae por debajo del umbral, se debe inhibir la liberación y generar una alarma.
- La capacidad de retención de presión debe validarse mediante pruebas de fugas, tiempo de retención y fuerza mínima de sujeción; la mera presencia de una válvula no establece que se cumpla el requisito de seguridad.
6.4 Retención de vacío y control de liberación de vacío
Las herramientas de vacío deben abordar la pérdida de fuerza de sujeción por bajo vacío y comandos prematuros de rotura de vacío o soplado. Las acciones de rotura de vacío, soplado y válvula de escape requieren permiso S6, al igual que el desbloqueo mecánico.
- Proporcione un interruptor o sensor de vacío para supervisar si el nivel de vacío cumple con los umbrales de permiso de agarre y retención de manipulación.
- Utilice un depósito de vacío, válvulas de retención y circuitos segmentados para reducir el efecto de una fuga de un solo punto en todas las ventosas.
- Las pruebas de fugas deben cubrir la retención estática, la aceleración de manejo, el envejecimiento de la ventosa y la variación en la condición de la superficie de la pieza de trabajo.
- La válvula de liberación de rotura de vacío/soplado debe estar regida por el permiso de liberación. Se prohíbe el desvío no autorizado en modo de mantenimiento o puesta en marcha.
- El tiempo de retención del vacío, la tasa de caída del vacío y el umbral de alarma deben determinarse sobre la base de un proyecto; si se usan indicadores como "la tasa de caída no excede 10% dentro de 30 s", deben estar respaldados por registros de prueba.
6.5 Bloqueo y restablecimiento de estado anormal
El bloqueo de fallas S8 incluye inhibición de movimiento, alarmas, grabación de estado y reinicio controlado. Después del restablecimiento, vuelva a comprobar el estado de carga, presión/vacío, consistencia del sensor y autorización de funcionamiento; la capacidad de liberación no debe reanudarse directamente.
07 Protección de liberación para diferentes tipos de herramientas
7.1 Herramientas de agarre mecánico
Las pinzas mecánicas dependen principalmente del ajuste de la forma, la fuerza de sujeción y la fricción para sostener la pieza de trabajo. Para las condiciones de manipulación vertical que dependen de la fricción para mantener, la fuerza de sujeción se puede comprobar de la siguiente manera:
n es el número de superficies de fricción efectivas, μ el coeficiente de fricción en el peor caso y F N la fuerza normal por superficie. K es el factor de seguridad; m, g y a z conservan sus significados anteriores. Compruebe el deslizamiento y el vuelco bajo aceleración horizontal, excentricidad e impacto. Proporcione retención normalmente cerrada / autobloqueante, retroalimentación de agarre y apertura, monitoreo de presión, retención de pérdida de aire e interbloqueos de válvula de liberación. Para herramientas de ajuste de forma, verifique la profundidad de enganche, la ubicación de pasadores y bloqueos, así como la posición del cilindro.
7.2 Herramientas de vacío
F vac es la fuerza de retención de vacío disponible, ΔP la diferencia de presión de vacío y A eff el área de succión efectiva. λ representa la compresión de la ventosa, la condición de la superficie, la fuga y la orientación. S es el margen de retención; F available utiliza el peor caso de vacío y área efectiva, mientras que F required incluye peso, aceleración, orientación y perturbación. Establecer S min de la evaluación de riesgos del proyecto. Permita la elevación solo después de alcanzar el umbral de vacío, supervise el vacío durante la transferencia e ingrese a los procedimientos de espera/alarma/respuesta segura en vacío bajo. La liberación por rotura de vacío requiere S6. Compruebe la capacidad restante después de la falla de la ventosa, rama o fuente de vacío.
7.3 Herramientas magnéticas (imán electropermanente)
Los agarradores magnéticos electropermanentes utilizan la energía eléctrica para la magnetización o la desmagnetización y pueden generalmente retener la fuerza magnética después de que se quite el poder. Son adecuados para materiales magnetizables. Las comprobaciones de diseño deben cubrir el contacto deficiente, el cambio de los espacios de aire, la variación del material, la interpretación incorrecta del magnetismo residual y la desmagnetización accidental, así como el comportamiento de pérdida de potencia.
F mag es una fuerza de retención magnética efectiva bajo las peores condiciones de espacio de aire, material y contacto. Verifique los valores mediante pruebas de muestra o datos válidos del proveedor. Incluya retroalimentación de magnetización, fuerza de retención o confirmación de contacto, permiso de liberación para desmagnetización, control de acceso de mantenimiento y un plan de respuesta después de una pérdida de energía anormal.
7.4 Comparación de tipos de herramientas
| Tipo del agarrador | Principio de tenencia | Modos principales del fracaso | Puntos clave para evitar la liberación accidental |
|---|---|---|---|
| Pinza de agarre mecánica | Fuerza de sujeción, fricción, ajuste de forma | Desbloqueo por pérdida de aire, fuerza insuficiente, deslizamiento o bloqueo incompleto | Normalmente cerrado/autobloqueo, monitoreo de presión, retroalimentación de apertura, bloqueo de válvula de liberación |
| Manipulación de vacío | Diferencia de presión entre el interior y el exterior de la ventosa | Fugas, envejecimiento de la ventosa, mal funcionamiento de rotura de vacío, superficie defectuosa | Monitoreo de vacío, depósito, válvulas de retención, circuitos segmentados y permiso de rotura de vacío |
| Electro imán permanente | Fuerza de retención del circuito magnético | Ajuste deficiente, diferencias de material, disparo falso de la desmagnetización, juicio erróneo del magnetismo residual | Control de estado de magnetización/desmagnetización, confirmación de fuerza de retención y control de acceso |
| Accesorio de combinación | Principios de tenencia combinados | Solo fallo del modo de retención, error de conmutación lógica | Aclarar la relación de retención primaria/auxiliar y mantener al menos una retención efectiva al cambiar |
Tabla 3 : Principios de sujeción, modos de fallo y puntos clave para evitar la liberación accidental de varias unidades de herramientas
08 Ergonomía y protección contra el mal uso
Los botones dobles, la operación de presión y mantenimiento y las indicaciones de interfaz reducen la entrada accidental, mientras que la máquina de estado, la confirmación del sensor y los bloqueos de hardware controlan conjuntamente el permiso de liberación. Si la liberación permisiva es falsa, el sistema debe rechazar la liberación incluso cuando sea solicitada por el operador.
8.1 Confirmación de dos botones y pulsación y mantenimiento
B 1 y B 2 son entradas de botón independientes. T sync es la ventana de sincronización, T press la duración de la pulsación continua y T hold el umbral de retención. Seleccione T sync y T hold para el tiempo de ciclo, ergonomía y riesgo. Cuando se requiera un nivel de rendimiento de seguridad, utilice entradas adecuadamente clasificadas y una arquitectura de control de seguridad correspondiente.
8.2 HMI Confirmación secundaria e indicación de estado
El HMI muestra la inhibición de liberación, la colocación próxima, la transferencia de carga, el permiso de liberación y el bloqueo de fallas, con confirmación en las estaciones críticas. Soporta visibilidad y trazabilidad; no puede omitir S6, R, Safety_OK o No_Fault para la liberación rutinaria .
8.3 Modo de mantenimiento y control de acceso
Administre la liberación de mantenimiento, la rotura de vacío manual y la desmagnetización manual a través de permisos de acceso, interruptores de llave, operación de baja velocidad/jogging, espacio libre en el área y registros de operación. El modo de mantenimiento debe conservar la detección de soporte de carga o confirmación de soporte de accesorio manual siempre que sea posible, evitando que las operaciones de derivación introduzcan un lanzamiento no deseado.
09 Análisis de riesgos FMEA
La siguiente tabla muestra cómo organizar un FMEA para la prevención de liberaciones no intencionales. Las puntuaciones del proyecto se evalúan a partir de la masa de la pieza de trabajo, la exposición del personal, el tiempo de ciclo, el historial de fallas, la cobertura de diagnóstico y los datos medidos. Las puntuaciones de ejemplo no son resultados medidos del proyecto.
| modo de falla | La razón principal | Consecuencias | S/O/D/RPN | Medidas de control | Puntos de verificación |
|---|---|---|---|---|---|
| Liberación mientras está suspendido | Error de la máquina de estado, mal funcionamiento de la válvula de liberación, derivación no controlada | Carga que cae, daño del equipo, riesgo del personal | 10/3/4/120 | S1 ~ S5 inhibe la liberación; bloqueo de seguridad en la válvula de liberación; S6 es el único estado de liberación permisivo | Solicite la liberación mientras está suspendido; verifique que no se activa la válvula y registre la alarma |
| Liberación antes de que la carga esté completamente asentada | Altura correcta pero soporte insuficiente, carga excéntrica o transferencia incompleta | Volcar, resbalar, daños en accesorios o piezas de trabajo | 9/4/4/144 | Confirmación de contacto, confirmación de transferencia de carga, tiempo de estabilización, monitoreo de carga excéntrica | Pruebe las tolerancias del asiento, las cargas excéntricas y el apoyo parcial; verifique que las condiciones inseguras no reciban permiso |
| Desbloqueo después de la pérdida de aire | Interrupción del suministro principal de aire comprimido, fuga de tuberías, fuga de válvulas | Reducción de la fuerza de sujeción y pérdida de control de la carga | 10/2/5/100 | Retención normalmente cerrada/autoblocante, válvula de retención, válvula de retención de presión, interruptor de presión y receptor de aire | Corte el suministro de aire y mida el tiempo de retención, la presión mínima y la fuerza de sujeción |
| Pérdida de presión de vacío | Fuga de ventosa, fuente de vacío anormal, contaminación superficial | La fuerza de retención del vacío disminuye y la carga disminuye. | 10/3/4/120 | Tanque de vacío, válvula unidireccional, control de vacío, circuito dividido, bloqueo de pérdida de presión | Simule las tasas de fuga y verifique la alarma, la retención y la inhibición de liberación |
| Liberación por toque accidental | Toque accidental del solo botón, misclick de HMI, misoperation del mantenimiento | Solicitud de liberación inesperada entra en el sistema | 8/5/3/120 | Doble botón, pulsación larga, confirmación secundaria, gestión de permisos | Un solo botón, pulsación corta y operación no autorizada no activarán el lanzamiento. |
| Error de sensor | Contaminación, deriva, fallo del cable, reflexión o vibración | Confirmación incorrecta de asientos o traslado | 8/4/4/128 | Fusión multifuente, 2oo3, autodiagnóstico, comprobación de consistencia de señal | Inyectar fallas de desconexión, cortocircuito y deriva; verificar inhibición o bloqueo |
| Software o anormalidad de comunicación | Defectos del programa, retrasos en la comunicación, errores de escritura variable | Error de lógica de liberación permisiva o inconsistencia de estado | 10/2/5/100 | PLC de seguridad, perro guardián, permisivo de doble canal, control de versiones | Interrupciones de comunicación, tiempos de espera de watchdog y pruebas de regresión de versiones |
Table 4. FMEA para la prevención de liberaciones accidentales (puntuaciones ilustrativas)
Priorice los interbloqueos de hardware y la validación de pruebas para elementos de alto RPN o severidad 9–10. Retener la validación periódica y las comprobaciones de mantenimiento para fallas de alta gravedad después de las medidas de reducción de riesgos.
10 Métodos de prueba y artículos de aceptación
10.1 Principios de validación de
Utilice pruebas de condición límite, inyección de fallas y repetibilidad para evaluar la inhibición de liberación de , decisiones falsas positivas inseguras y diagnósticos de fallas . Conservar registros trazables que indiquen muestra, recuento de ciclos, condiciones de tarea, anomalías y método estadístico. Informe de cuentas de liberación y ciclos libres de errores de pruebas reales.
10.2 Matriz de prueba funcional y de enclavamiento
| Categoría de prueba | Método de prueba | Resultado esperado | Registro de aceptación |
|---|---|---|---|
| Estado bloqueado | Enviar solicitudes de liberación una por una en S1 ~ S5 | No se establece la liberación, la válvula de liberación no funciona y el sistema da la razón de la prohibición. | Estado del registro, petición, salida de la válvula, información de la alarma |
| Permitir la liberación | Enviar una solicitud de liberación cuando se cumplan todas las condiciones de S6 | Las acciones de liberación se ejecutan en secuencia, y S7 se ingresa después de que se complete la liberación. | Registro H s /L s /P s /O s, cadena de seguridad, retroalimentación de la acción |
| Bloqueo neumático | Enviar un comando de liberación normal después de desconectar la salida permisiva o de seguridad del piloto | La válvula de liberación no tiene acción y la ruta de aire permanece bloqueada. | Registre la presión piloto o la retroalimentación de posición de válvula |
| Cadena de seguridad | Parada de emergencia activada, desconexión de puerta de seguridad o relé de seguridad | Inhibir inmediatamente la liberación; mantener la sujeción o realizar una eliminación segura si es necesario | Registro de entradas de cadena de seguridad y transiciones de estado |
| Restablecimiento anormal | Cree señales de sensor conflictivas o presión insuficiente, luego restablezca | Después del restablecimiento, todas las condiciones diagnósticas y permisivas deben ser restablecidas; la liberación directa está prohibida. | Registre los códigos de falla, la persona que realiza las condiciones de reinicio y reinicio |
Tabla 5: Matriz de prueba de función y bloqueo
10.3 Pruebas de asiento y transferencia de carga
| Item | Método de prueba | Criterios de aceptación |
|---|---|---|
| Altura confirmada | Probado por separado a la altura objetivo, altura límite y altura fuera de tolerancia | Height_OK solo se permite si la altura está dentro del umbral; se rechaza si excede la tolerancia. |
| Confirmación de ubicación | Establezca condiciones de trabajo tales como desviación de X / Y / orientación, pin de posicionamiento que no entra, compensación de palet, etc. | Position_OK es falso cuando la desviación excede el límite o el posicionamiento no está en su lugar. |
| Confirmación de contacto | Configure el contacto, el contacto ligero, ningún contacto y las condiciones de trabajo del ruido del sensor | Inhibir el lanzamiento si la fuerza de contacto está por debajo de F min o la señal no es confiable |
| Transferencia de carga | Medición de la relación de transferencia mediante pesaje, fuerza lateral de la pinza o tendencias actuales | F s /W alcanza η y dura τ antes de establecer Transfer_OK |
| Carga desequilibrada/soporte multipunto | Creación de un solo punto suspendido, carga excesiva en un lado o punto de apoyo anormal | Inhibir la liberación cuando la carga excéntrica excede su límite, incluso si la fuerza de soporte total es suficiente |
| Decisión falsa positiva inseguro | Cuenta el número de permisos falsos para todas las condiciones de trabajo que deben rechazarse | Permisos falsos inseguros: 0. Registre y revise los rechazos conservadores. |
Cuadro 6: Ensayos de colocación y transferencia de carga
10.4 Pruebas de pérdida de aire, pérdida de presión y mantenimiento
| Item | Método de prueba | Contenido de registro | Preocupaciones de aceptación |
|---|---|---|---|
| Retención de pérdida de aire | Cierre el suministro de aire comprimido a la carga nominal | Curva de presión, fuerza de sujeción, tiempo de retención, transferencia de estado | La duración de la sujeción satisface las necesidades de respuesta segura; sin desbloqueo |
| Fuga lenta | Configurar artificialmente pequeñas fugas y monitorearlas continuamente | Tasa de caída de presión/vacío, tiempo de alarma, tiempo de bloqueo | Los umbrales de alarma son apropiados y la tendencia es diagnosticable. |
| Pérdida rápida de presión | Desconecte la fuente principal de aire o vacío | Posición de la válvula, presión, estado de carga, alarma | El sistema entra en espera/bloqueo, sin liberación permitida |
| Restablecer el suministro de aire comprimido | Después de la anomalía, restaure el suministro de aire comprimido e intente la operación | Si es necesario restablecer y si es necesario volver a confirmar el estado | La restauración no debe liberar automáticamente la carga ni eliminar la falla. |
Table 7. Pruebas de pérdida de aire, pérdida de presión y mantenimiento
10.5 Pruebas de operación incorrecta por factor humano
| Artículos de prueba | Método de prueba | Resultado esperado |
|---|---|---|
| Un solo botón | Solo presione B 1 o B 2 | La liberación no está establecida |
| Prensa asincrónica | Presione los botones más de T sync aparte | La liberación no está establecida |
| Prensa corta | Duración inferior a T hold | La liberación no está establecida |
| Versión de mantenimiento sin permiso | El usuario no autorizado realiza la liberación manual o la ruptura del vacío | Denegar la operación y registrarla |
| Permitir solicitud de liberación | El operador realiza la liberación en S6 | Indicación clara del estado y secuencia correcta de acciones |
Table 8. Pruebas de salvaguardias contra el funcionamiento incorrecto
10.6 Salidas de documentación y aceptación
- Registros de evaluación de riesgos y FMEA;
- cálculos de fuerza de agarre, fuerza de retención de vacío o fuerza de retención magnética;
- diagrama lógico de liberación permisiva, diagrama de máquina de estado y lista de E/S de seguridad;
- Esquemas neumáticos, de vacío y eléctricos con descripciones de interbloqueo;
- registros de prueba, registros de inyección de fallos y registros de restablecimiento anormal;
- Artículos de mantenimiento-inspección y un plan periódico de validación de retención de presión/fugas;
- Instrucciones de funcionamiento e instrucciones de control de acceso en modo de mantenimiento.
11 Lista de comprobación de diseño de ingeniería
| Categoría | Compruebe los elementos | Criterios de aceptación |
|---|---|---|
| Capacidad de sujeción | Cálculo de sujeción/presión por vacío/fuerza magnética | Se adoptan los parámetros más desfavorables de la condición de trabajo, y el factor de seguridad y la base son claros |
| Capacidad de sujeción | Consideraciones de carga dinámica | Considere las cargas adicionales causadas por levantar, bajar, paradas de emergencia, oscilaciones o impactos |
| Confirmación de colocación | Confirmación de altura y ubicación | La base del umbral está clara y la prueba de límite se pasa |
| Confirmación de colocación | Confirmación de contacto de soporte | La señal del contacto es mayor que el ruido y la deriva, y el fracaso se puede diagnosticar |
| Transferencia de carga | Confirmación de la relación de transferencia | F s /W alcanza el umbral del proyecto η y mantiene τ; se controla la carga excéntrica del soporte multipunto |
| Lógica de liberación | Permiso de cuatro factores | R = H s ∧ L s ∧ P s ∧ O s, no se permite la sustitución de un solo punto |
| Lógica de liberación | Síntesis de comando final | Estado = S6, Operator_Request, R, Safety_OK y No_Fault son simultáneamente verdaderos |
| Bloqueo neumático | Piloto permisivo | La cadena de permisos completa habilita la válvula de liberación; la pérdida de energía o aire inhibe la liberación |
| Protección de cierre de suministro de aire | Retención de Presión y Retención de Carga | El tiempo de retención documentado después de la pérdida de aire cumple con el requisito de respuesta segura |
| Sistema de vacío | Monitoreo de vacío y prevención de fugas | Gama completa de interruptores/sensores de vacío, tanques de vacío, válvulas de retención y pruebas de fugas |
| Ergonomía | Botón doble/pulsación larga/permisos | El toque accidental de un solo punto, la presión corta y la operación no autorizada no pueden activar el lanzamiento. |
| Medidas correctivas | Bloqueo y restablecimiento anormales | S8 totalmente documentado con bloqueo, códigos de error, reinicios controlados y operaciones |
| Información de verificación | Pruebas y trazabilidad | Métodos completos, muestras, criterios, registros sin procesar y cierre de problemas documentado |
Tabla 9 herramientas de manejo personalizado lista de verificación de diseño de ingeniería de liberación anti-accidental
12 Conclusión de ingeniería
La aceptación verifica por separado la capacidad de retención y el control de liberación. La máquina de estado restringe la liberación de rutina, que se permite solo en S6 . Liberación rutinaria de bloques de software y hardware en S1-S5 y S8.
La confirmación de colocación requiere Altura, posición, contacto de soporte y transferencia de carga a satisfacer juntos. Compruebe el soporte disponible después de la apertura utilizando la evidencia de transferencia de carga, luego aborde las rutas de falla relevantes con bloqueos neumáticos, retención de vacío, retención de carga después de la pérdida de aire, monitoreo de presión / vacío, botones dobles, operación de presión y mantenimiento y bloqueo de falla.
Establezca umbrales, ventanas de sincronización, tiempos de espera, ratios de transferencia y factores de seguridad de la evaluación de riesgos del proyecto, pruebas de muestras y registros de aceptación. Aplique el control de seguridad basado en el estado durante el agarre, transporte, colocación y liberación para establecer requisitos de diseño y aceptación que puedan inspeccionarse y probarse.
