- Нет непреднамеренного выброса при потере воздуха; контролируемый выпуск после — это принцип выпуска для промышленного погрузочно-разгрузочного инструмента. Удерживайте нагрузку во время неисправности, затем отпускайте ее на низкой скорости с возможностью диагностики и сброса, как только это позволят блокировки. Потеря воздуха сама по себе не должна рассматриваться как команда открытия.
- Защита от потери воздуха требует скоординированной механической самоблокировки, геометрической поддержки, удержания давления, обнаружения утечек, мониторинга падения давления, блокировки разблокировки, рабочих процедур и сброса при техническом обслуживании. Воздушный ресивер или реле давления обеспечивают лишь часть этой защиты.
- Проверьте силу захвата, используя метод эквивалентной нагрузки, включая ускорение, удар при аварийной остановке, минимальное трение и износ губок. Для указанного примера горячей заготовки 300 kg целевая общая нормальная сила составляет не менее примерно 36.7 кН.
- Используйте несколько сигналов для диагностики потери воздуха: давление P1/P2/P3, скорость снижения давления, смещение челюсти, зацепление замка и подтверждение поддержки. Рекомендуемая общая реакция блокировки при потере воздуха составляет ≤150 мс.
Организация: Цзянсу AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. (AUREK Intelligent Technology Research Group, Ляньюньган, Цзянсу) · Период проверки: 2023.05—2026.04 · Тип документа: Методы промышленного проектирования. Параметры идентифицируются как расчетные, записанные в ходе испытаний или рекомендованные инженерами значения и должны проверяться для каждого проекта. Этот документ не является сторонней сертификацией, отчетом о типовых испытаниях, актом приемки заказчиком или сертификатом качества. Полный PDF-файл доступен для скачивания.
00Абстрактный
Пневматические промышленные манипуляторы, пневматические погрузочно-разгрузочные системы, концевые исполнительные механизмы роботов, вакуумные подъемники и специальные погрузочные инструменты требуют оценки удержания нагрузки после внезапной потери давления, разрыва шланга, неисправностей клапана и потери управляющего сигнала. Ослабление захвата или непреднамеренное освобождение могут привести к падению заготовок, столкновениям оборудования, ожогам и остановке производства. В этом исследовании организуются методы защиты от потери воздуха, безопасного выпуска и инженерной проверки этих рисков.
Нет непреднамеренного выброса при потере воздуха; контролируемое последующее отпускание означает приоритет удержания захвата, прекращение манипуляций и запрет приостановленного отпускания при потере воздуха. Низкоскоростной выпуск с возможностью диагностики и сброса разрешен только тогда, когда заготовка поддерживается, инструмент находится в безопасном положении, манипулятор или робот находится в разрешенном положении освобождения, персонал находится в безопасной зоне и блокировки управления выполнены.
В следующих разделах описаны проверки усилия захвата, самоблокировки, геометрической поддержки, удержания давления и контроля утечек, блокировки освобождения, сброса при техническом обслуживании и проверки пневматического зажима, челюсти, вакуума, Оснастка внутреннего расширения, крючковая, оборотная и горячая заготовка. Значения давления, времени, силы захвата, скольжения и времени отклика являются техническими справочными данными или значениями внутренних испытаний и должны быть проверены на соответствие заготовке, конструкции инструмента, подаче воздуха, профилю движения и требованиям безопасности на рабочем месте.
01Введение
Погрузочно-разгрузочные инструменты устанавливаются на пневматических промышленных манипуляторах, пневматических балансирах, портальных манипуляторах, промышленных роботах, консольных кранах и системах загрузки специального назначения для захвата, поддержки, ориентации, перемещения и освобождения заготовок. Проект должен учитывать номинальные условия и прогнозируемые неисправности, такие как отказ подачи воздуха, неисправности управления, износ челюстей, эксцентричная нагрузка, лучистое тепло и ошибки обслуживания, ограничивая эскалацию риска после отказа.
Давление воздуха обычно обеспечивает захват, приводит в движение челюсти и приводит в действие освобождение. В тех случаях, когда удержание полностью зависит от непрерывной подачи, прерывание подачи, разрыв шланга, отсоединенные муфты, застревание катушек, непреднамеренное срабатывание выпускного клапана или утечка в зажимной камере могут быстро ухудшить сцепление и вызвать скольжение, падение или удар. Горячее литье, поковки и термообработанные детали также связаны с окалиной, переменным трением и ограниченным доступом для вмешательства персонала; эти условия должны быть включены в проект защиты.
02Исследовать объекты и граничные условия
2.1 Объекты исследования
Исследование охватывает пневматические зажимы, захваты с захватами, вакуумные инструменты, захваты с внутренним расширением, крюки, инструменты для оборота и инструменты для обработки горячих заготовок, а также другие специальные промышленные инструменты. Основное внимание уделяется безопасному выпуску, защите от потери воздуха и инженерной проверке пневматических промышленных манипуляторов, пневматических балансиров, портальных манипуляторов, концевых исполнительных механизмов роботов, систем загрузки специального назначения, стреловых кранов и вакуумных подъемников.
2.2 Граничные условия
Этот метод предназначен для пневматических и комбинированных инструментов при потере воздуха, утечке, непреднамеренном выпуске и сбросе при техническом обслуживании. Каждый проект по-прежнему должен выполнять оценку рисков, расчеты механической прочности, проверку безопасности системы управления, ввод в эксплуатацию на объекте и приемку заказчиком. В исходных данных проектирования должны быть указаны масса заготовки, размеры, поверхность, температура, центр тяжести, метод захвата, профиль движения, время цикла, методы работы персонала и условия снабжения, после чего следует проектирование, проверки и валидация для конкретного проекта.
03Риски потери воздуха и типичные виды отказов
Анализ отказов должен включать вес заготовки, ускорение, удар при аварийной остановке, изменения ориентации, износ губок, пониженное трение, лучистое тепло, смещение центра тяжести и ошибки оператора. Хотя инструменты для закручивания, захвата, внутреннего расширения, вакуума, крюка и поворота имеют разные механизмы, все они требуют оценки сниженного удержания, непреднамеренного освобождения, непреднамеренного движения и невозможности безопасного сброса.
| Нет. | режим отказа | Описание основных рисков |
|---|---|---|
| 1 | Внезапно прерывается основная подача сжатого воздуха. | Когда подача давления в зажимной цилиндр прекращается, без механической блокировки или мер по поддержанию давления зажимное усилие может быстро снизиться. |
| 2 | Давление основного источника сжатого воздуха медленно падает. | Сцепление постепенно уменьшается; без предупреждения о низком давлении манипуляции могут продолжаться с недостаточным усилием. |
| 3 | Разрыв воздушного шланга | Давление в ответвлении быстро падает, что может привести к потере давления в зажимной камере или неисправности привода. |
| 4 | быстроразъемный разъем | Это часто проявляется как мгновенная утечка, и ее необходимо идентифицировать по скорости падения давления и пороговому значению давления. |
| 5 | Заедание золотника клапана | Может привести к неполному захвату, неполному освобождению или непреднамеренному выхлопу. |
| 6 | Неисправность выпускного клапана | Если блокировка освобождения недостаточна, непреднамеренное освобождение может произойти, когда заготовка подвешена. |
| 7 | Утечка в зажимной камере | Усилие зажима медленно ослабевает, что может привести к проскальзыванию заготовки. |
| 8 | Неисправность воздушного ресивера или обратного клапана | Уменьшается способность выдерживать местное давление и сокращается время удержания потери воздуха. |
| 9 | Неправильный сигнал датчика давления | Система управления может неправильно оценить состояние зажима или потери воздуха. |
| 10 | износ губок захвата | Площадь контакта, коэффициент трения и геометрическая ограничивающая способность уменьшаются. |
| 11 | Высокая температура повреждает воздухопровод, уплотнения и датчики. | Это может привести к утечке воздуха, дрейфу сигнала или ненормальной работе. |
| 12 | Оператор по ошибке нажимает кнопку спуска | Без двойного подтверждения и блокировки опоры груз может быть непреднамеренно выпущен во время подвешивания. |
| 13 | Непреднамеренный запуск во время технического обслуживания | Когда обслуживающий персонал находится в опасной зоне, неисправность зажима может привести к травме. |
| 14 | Заготовка случайно высвободилась до того, как была надежно зафиксирована | Заготовка может упасть прямо и является основной целью предотвращения и контроля блокировки разблокировки. |
| 15 | Смещение центра тяжести вызывает эксцентричное проскальзывание груза. | Эксцентричные нагрузки увеличивают силу на одной стороне захвата, что может вызвать вращение, опрокидывание или скольжение. |
Таблица 1. Риски потери воздуха и типичные виды отказов
Анализы конструкции должны касаться механической самоблокировки, геометрической поддержки, удержания давления, обнаружения утечек, мониторинга падения давления, блокировок разблокировки, рабочих процедур и сброса при техническом обслуживании индивидуально, проверяя каждую функцию после потери воздуха. Установка только воздушного ресивера или реле давления не обеспечивает полной защиты.
04Принципы проектирования для безопасного выпуска и защиты от потери воздуха
Координация оценки рисков, изначально безопасной геометрии, механического резервирования, удержания давления, мониторинга, блокировок, контролируемого выпуска, сброса при техническом обслуживании и тестирования. Сохраняйте нагрузку после неисправности. Разрешите выпуск на низкой скорости только после подтверждения поддержки, безопасности персонала, положения и всех условий управления.
Искробезопасность должна свести к минимуму зависимость только от пневматического удержания посредством V-образных канавок, профильных опор, нижних опор, боковых упоров, ограничителей и термостойких губок; механическое резервирование должно сочетать в себе клиновые самоблокирующиеся, подпружиненные стопорные штифты, собачьи механизмы, геометрические опоры и ограничители для обеспечения пассивного удержания после потери воздуха; Блокировки управления должны разрешать разблокировку только после подтверждения поддержки заготовки, подтверждения положения инструмента, подтверждения положения манипулятора или робота, подтверждения зоны безопасности персонала, подтверждения состояния давления и подтверждения согласованности сигнала датчика.
| Сравнение | стандартный пневматический инструмент | Инструмент с защитой от потерь воздуха |
|---|---|---|
| Способ зажима и удержания | Он главным образом основан на непрерывной подаче давления цилиндром. | Комбинированное удержание давления, механическая блокировка, геометрическая поддержка, блокировка мониторинга и разблокировки. |
| Реакция на отключение подачи воздуха | Сила зажима может уменьшаться по мере уменьшения давления. | Прекратить манипуляцию, заблокировать механически, сохранить захват и запретить приостановленное освобождение. |
| Условия выпуска | Часто запускается одной кнопкой или обычным управлением клапаном. | Условия блокировки должны включать подтверждение установки заготовки, подтверждение положения, подтверждение положения, безопасность персонала и состояние давления. |
| Способ обнаружения утечек | Больше полагайтесь на манометры или ручное наблюдение. | Мониторинг давления P1, P2, P3, оценка скорости падения давления и диагностика последовательности сигнала. |
| безопасность обслуживания | Статус технического обслуживания может зависеть от рабочих процедур. | Управляемый сброс давления, ручной сброс, подтверждение технического обслуживания и запрет повторного запуска. |
| Подходящие применения | Подходит для сценариев с низким уровнем риска, небольшой нагрузкой и стабильной подачей сжатого воздуха. | Подходит для высоких температур, тяжелых грузов, погрузочно-разгрузочных работ в подвешенном состоянии, изменений положения и нестандартных сценариев погрузочно-разгрузочных работ. |
| Зависимость от персонала/обеспечения сжатым воздухом | выше. | Снижение зависимости от непрерывности подачи за счет удержания давления и механического удержания с блокировками разблокировки. |
Таблица 2. Пневматическая оснастка и оснастка с защитой от потерь воздуха
05Метод расчета зажимной силы и репрезентативный расчет инженерной проверки
5.1 Основная логика расчета
Инструменты, основанные на трении, должны использовать метод эквивалентной нагрузки, а не оценивать только статический вес. Входные данные включают вес, ускорение обработки, удар при аварийной остановке, изменение ориентации, минимальный коэффициент трения, высокотемпературную шкалу, износ челюстей и эксцентричную нагрузку:
Fe — эквивалентная нагрузка (Н), включая движение и удар. m — масса заготовки (кг), g = 9.81 m/s², a — максимальное ускорение обработки (м/с²), а φ — коэффициент воздействия при аварийной остановке, выбранный на основе профиля движения и поведения торможения. Целевая общая нормальная сила равна:
Ntotal — целевая общая нормальная сила (Н), Ks — коэффициент запаса прочности и μmin — минимальный коэффициент трения с учетом нагрева, окалины, масла, износа и изменений поверхности. Эффективная производительность цилиндра составляет:
где Fc - эффективная выходная сила цилиндра (Н); P – рабочее давление (Па); А – эффективная площадь поршня (м²); η – КПД передачи; Fr — сопротивление уплотнению, сопротивление пружины и сопротивление трению механизма (Н). Если сила зажима усиливается механизмами, увеличивающими усилие, такими как клинья, коленно-рычажные рычаги и эксцентриковые механизмы, следует также проверить передаточное число, эффективность, износ, заедание, тепловое расширение, сопротивление размыканию, срез штифта, упругую деформацию зажимной губки и несущую способность в условиях блокировки с потерей воздуха.
5.2 Репрезентативные входные данные расчета и проверки
Следующие входные данные связаны с записями инженерной проверки AUREK для 2023.05–2026.04. Они применимы к указанным условиям расчета и испытаний. Проверьте использование проекта на соответствие первичным записям, проектной документации и требованиям безопасности на объекте.
| Проект | Записанный тестовый ввод |
|---|---|
| Тип заготовки | Отливки или поковки из высокотемпературного чугуна |
| Масса заготовки | 300 kg |
| Габаритные справочные размеры | 900 mm × 450 mm × 250 mm |
| Температура поверхности заготовки/температура окружающей среды | 250 °C / 25 °C |
| Смещение центра тяжести заготовки | ≤80 mm |
| Максимальное ускорение обработки | 0.3 g |
| Коэффициент коррекции воздействия аварийной остановки φ | 1.2 |
| Минимальный коэффициент трения μ в условиях высокотемпературных оксидных отложенийmin | 0.25 |
| Коэффициент запаса прочности зажимного усилия Ks | ≥2.0 |
Таблица 3. Типичные входные данные для испытаний горячих деталей и тяжелых нагрузок (2023.05–2026.04)
Подставьте в уравнение (1) и уравнение (2):
Для этого примера общая нормальная сила составляет не менее 36.7 кН. При двух челюстях расчетная цель составляет около 18.4 кН на каждую челюсть. Целевое значение 20–22 кН на каждую губку учитывает заявленные факторы износа, давления, температуры, эксцентриситета и сборки. При необходимости комбинируйте фрикционный захват с V-образными канавками, опорными ступенями, контурными или нижними опорами.
06Конструкция механического самоблокирующегося и предохранительного механизма разблокировки
Механическая самоблокировка обеспечивает пассивную защиту после потери воздуха, удерживая нагрузку при пропадании сигналов питания или управления и предотвращая немедленное открытие зажимов при падении давления. Обнаружение состояния, блокировки и последовательность разблокировки остаются функциями системы управления; ни одно не заменяет другое. Для горячих, тяжелых или подвешенных грузов рассмотрите возможность механического резервирования, сочетающего в себе самоблокирующиеся клинья, пружинные стопорные штифты, собачки, геометрические опоры и упоры.
Используйте два этапа: разблокируйте механическое удерживающее устройство, затем под контролем откройте челюсти. Разблокируйте только после подтверждения поддержки заготовки, положения инструмента, положения манипулятора/робота, безопасности персонала, давления и статуса диагностической блокировки. Для медленного открытия используйте дросселированный выпуск, пропорциональное управление или механическое ограничение скорости. Аварийное ручное отключение также требует поддержки груза и ограждения, двойного действия, специального ключа или механического подтверждения для предотвращения случайного срабатывания.
| Элементы параметров | Технические эталонные значения/рекомендуемые показатели проверки | описание конструкции |
|---|---|---|
| угол клина | 5°～7° | Принимая во внимание как способность к самоблокировке, так и сопротивление разъединению, необходимо учитывать состояние поверхности трения. |
| Время входа стопорного штифта | ≤100 мс | Используется для быстрой механической блокировки после потери воздуха или электропитания. |
| Общее время срабатывания блокировки утечки воздуха | ≤150 мс | Цель проверки от распознавания неисправности до завершения блокировки |
| Нормальное контролируемое время высвобождения | 0.8～1.5 s | Избегайте ударов или отскоков, вызванных мгновенным выпуском. |
| Нормальная скорость выпуска и раскрытия захвата. | ≤80 mm/с | Используется для уменьшения удара во время контролируемого освобождения после подтверждения посадки заготовки. |
| Скорость открытия захвата аварийного ручного освобождения | ≤50 mm/с | Ручное освобождение должно быть медленным, прерываемым и поддающимся подтверждению. |
| Максимальная упругая деформация конца зажима. | ≤0.2 mm | Необходимо проверить длину, материал и напряженное состояние зажимной губки. |
| Коэффициент безопасности сдвига стопорного штифта | ≥3.0 | Проверяет допустимую критическую нагрузку при удержании после потери воздуха. |
| Коэффициент запаса прочности контактной поверхности клина | ≥1.5 | Необходимо учитывать контактное напряжение, износ и условия смазки. |
| Максимальное эквивалентное напряжение основных несущих частей | ≤60% допустимого напряжения материала | В качестве эталонной границы для расчета прочности конструкции. |
Таблица 4 Справочные показатели проектирования механических конструкций
Для инструментов для горячей заготовки также оцените изоляционные прокладки, термостойкие губки, металлические шланги, радиационно-защищенную проводку и экранирование датчиков. По возможности размещайте шланги, уплотнения и датчики на стороне с меньшим воздействием излучения, используя металлические шланги, изолирующие втулки или теплозащитные экраны, чтобы уменьшить тепловые повреждения.
07Удержание пневматического давления и обнаружение утечек
Организуйте пневматическую конструкцию с учетом фильтрации подачи, местного удержания давления, изоляции неисправностей, мониторинга давления, контролируемого выхлопа и сброса давления при обслуживании. К типичным компонентам относятся фильтры-регуляторы, обратные клапаны, клапаны поддержания давления, воздушные ресиверы, предохранительные запорные клапаны, дроссельные выпускные клапаны и предохранительные выпускные клапаны. Мониторинг охватывает главный датчик давления P1, датчик давления в ответвлении P2 и датчик давления в зажимной камере P3, а также скорость падения давления, классификацию утечек и защиту шлангов в горячих зонах.
| Элементы параметров | Техническая ссылка/значение тестовой записи | Описание |
|---|---|---|
| Номинальное давление подачи воздуха | 0.5~0.8 MPa | Он подходит для обычных условий промышленного сжатого воздуха и требует калибровки в соответствии с подачей сжатого воздуха на объекте. |
| Проверка начального давления подачи воздуха | 0.60 MPa | Исходные условия для заявленных испытаний |
| Порог предупреждения о низком давлении | P1 < 0.45 MPa, длительностью ≥200 мс | Распознает недостаточную подачу воздуха и запрещает начало нового цикла. |
| Давление срабатывания защиты от потери воздуха | P1 < 0.35 MPa или P2 < 0.35 MPa | Вызывает остановку манипуляции, механическую блокировку и запрет освобождения. |
| Условия срабатывания быстрой утечки | Скорость падения давления ≥0.08 MPa/с | Выявление внезапных утечек, таких как разрыв воздухопровода и разъединенные соединения. |
| Давление предварительного зажима | 0.18 MPa (приблизительно 30% номинала) | Для использования на стадиях мягкого контакта. |
| Нормальное давление зажима | 0.60 MPa | Используется для имитации нормальных условий зажима. |
| Допустимое изменение давления | ±5% (приблизительно ±0.03 MPa) | Предлагаемые индикаторы проверки стабильности давления. |
| Период выборки давления/частота записи | ≤20 мс / ≥50 Hz | Для снижения давления и быстрого выявления утечек. |
| Основная подача сжатого воздуха – оценка неисправности ответвления | |P1−P2| > 0.08 MPa, длительностью ≥300 мс | Выявить неисправности в основных путях подачи сжатого воздуха и ответвленных воздушных путях. |
| Оценка аномалий зажимной полости | |P2-P3| > 0.10 MPa, длительностью ≥300 мс | Выявить утечки в зажимной камере или неисправности блока клапанов. |
Таблица 5: Справочные значения для проектирования пневматических систем и скомпилированные значения внутренних испытаний
Скорость падения давления определяется по следующей формуле:
Rp представляет собой скорость падения давления (МПа/с), ΔP - изменение давления и Δt - интервал отбора проб. Заявленный порог испытания 0.08 MPa/с активирует защиту от быстрой утечки. Установите уровни сигнализации медленной утечки для объема контура, уплотнения и требуемого времени выдержки. Постоянные аномальные различия P1/P2/P3 указывают на неисправности датчика, клапана или цепи и требуют консервативного безопасного реагирования.
08Логика управления и условия разблокировки
Для освобождения требуется поддержка заготовки, положение инструмента, положение манипулятора/робота, состояние захвата, состояние блокировки, безопасность персонала, команда освобождения, состояние давления и постоянные сигналы датчиков. Прежде чем поддержка будет подтверждена, отклоните выпуск. Противоречивые сигналы требуют консервативного безопасного состояния: прекратить манипуляции, сохранить захват и запретить отпускание.
| уровень ответа | Условие триггера | Ответ системы |
|---|---|---|
| Предупреждение первого уровня | P1 < 0.45 MPa, длительностью ≥200 мс | Предупреждение о низком давлении; подавлять новые циклы |
| Вторичная защита | P1 < 0.35 MPa или P2 < 0.35 MPa | Прекратите манипуляции, включите механическую блокировку и заблокируйте разблокировку. |
| Уровень 3 Аварийный останов | Скорость падения давления ≥0.08 MPa/с или ненормальное смещение губок захвата | Немедленно остановитесь, задействуйте стопорный штифт, удерживайте захват и заблокируйте освобождение во время подвешивания. |
| условие сброса | Давление восстановлено, утечка устранена, заготовка надежно установлена, ручное подтверждение выполнено, сброс блокировки, сигналы датчиков согласованы, рабочая зона безопасна. | Обеспечивает доступ к процессам контролируемого освобождения, повторного зажима или ручного обращения. |
Таблица 6. Логика реагирования на потерю воздуха
Примените принцип сохранения нагрузки после сбоя; выпускать только после подтверждения. Прерывание подачи не должно выступать в качестве команды на разблокировку, в том числе для горячих или тяжелых заготовок.
09Анализ рисков и FMEA
FMEA выявляет критические сбои, определяет приоритетность рисков и связывает их с корректирующими мерами. В этом исследовании используется уровень серьезности S, возникновение O, обнаружение D и номер приоритета риска RPN, при этом RPN = S × O × D. Оценки в таблице представляют собой примеры из модели внутренней инженерной оценки; сравнения проектов и ранжирование рисков требуют переоценки.
| режим отказа | S | O | D | Начальный RPN | Меры по улучшению | После улучшения |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Внезапно прерывается основная подача сжатого воздуха. | 5 | 4 | 4 | 80 | Обратный клапан, клапан удержания давления, механическая блокировка и блокировка сброса потери воздуха. | 20 |
| Основная подача сжатого воздуха медленно уменьшается | 4 | 3 | 4 | 48 | Предупреждение о низком давлении, запрет новых циклов, мониторинг тенденции давления | 16 |
| Разрыв воздушного шланга | 5 | 3 | 4 | 60 | Обнаружение падения давления, металлический шланг, ограничители шланга и механическая блокировка. | 15 |
| быстроразъемный разъем | 5 | 3 | 4 | 60 | Блокирующая муфта, контроль P2 и меры по удержанию муфты | 15 |
| Неисправность выпускного клапана | 5 | 3 | 4 | 60 | Поддержка блокировки, двойного подтверждения, контроль выходного сигнала безопасности. | 12 |
| износ губок захвата | 4 | 4 | 3 | 48 | Сменные износостойкие блоки, шкалы износа и регулярные проверки. | 18 |
| Стопорный штифт не на месте. | 5 | 3 | 3 | 45 | Обнаружение двойного положения, защищенный стопорный штифт и блокировка манипуляций в случае неисправности. | 15 |
| Неправильный сигнал датчика давления | 4 | 3 | 4 | 48 | Перекрестная проверка P1/P2/P3, периодическая калибровка | 16 |
| Повреждение шлангов лучистым теплом | 5 | 3 | 3 | 45 | Металлический шланг, изоляционная оболочка, регистрация температуры | 15 |
| Случайный выпуск вручную | 5 | 3 | 4 | 60 | Защитная крышка, двойного действия, специальный ключ, подтверждение поддержки | 12 |
| Непреднамеренный запуск во время технического обслуживания | 5 | 3 | 3 | 45 | Режим обслуживания, блокировка и маркировка, подтверждение ручного сброса | 15 |
| Команда освобождения получена, когда заготовка не поддерживается | 5 | 3 | 4 | 60 | Датчик поддержки, блокировка положения, отклонение команды отпускания | 10 |
| Утечка в зажимной камере | 4 | 4 | 3 | 48 | Мониторинг P3, оценка скорости падения давления, сигнализация классификации утечки | 16 |
| Неисправность воздушного ресивера или обратного клапана | 4 | 3 | 4 | 48 | Испытание на удержание давления, периодическая проверка обратного клапана и испытание на удержание потери воздуха. | 16 |
Таблица 7: Пример FMEA для защиты от потерь воздуха промышленного погрузочно-разгрузочного оборудования (RPN является моделью внутренней оценки предприятия и не используется в качестве заключения сторонней сертификации)
В этой модели оценки S=5 представляет потенциальную серьезную травму, серьезное повреждение оборудования или падение горячей детали. RPN ≥50 требует корректирующих действий и повторного тестирования или специальной проверки; 30 ≤ RPN <50 требует проверки проекта, распределения ответственности и оценки остаточного риска; RPN <30 остается предметом проверки и сохранения записей.
10План проверки теста
Перед поставкой завершите проверку конструкции, настройку параметров и анализ рисков, используя приведенную ниже таблицу. Сохраняйте необработанные записи испытаний и информацию о калибровке для обоснования соответствующих выводов.
| тестовые задания | Цель испытания | Проблемы с принятием |
|---|---|---|
| Номинальное испытание на зажим | Проверьте зажимную способность при номинальных рабочих условиях. | Аномального проскальзывания нет, а деформация зажимной губки находится в пределах допустимого диапазона. |
| Тест на динамическую управляемость | Проверка способности удерживаться при ускорении и ударе при аварийной остановке. | Заготовка не имеет явного проскальзывания, и состояние фиксации является стабильным. |
| испытание на потерю воздуха | Проверьте логику защиты от прерывания подачи основного воздуха. | Прекратить манипуляции, заблокировать механически и заблокировать разблокировку. |
| испытание на медленную утечку | Проверьте предупреждение о низком давлении и идентификацию утечки. | Он может подавать сигналы тревоги на разных уровнях и запрещать новые циклы. |
| Быстрый тест на утечку | Проверьте реакцию на разрыв воздушного шланга или отсоединение соединителя. | Вызовите предусмотренную аварийную реакцию, удерживайте захват и запретите приостановленное освобождение. |
| Поддержка теста блокировки | Проверяют отказ от разблокировки до подтверждения посадки заготовки. | Система отказывается выпускать версию. |
| тест с контролируемым высвобождением | Проверьте разблокировку на низкой скорости после подтверждения посадки заготовки. | Высвобождение происходит плавно, без значительного удара или отскока. |
| Испытание на высокотемпературное излучение | Проверка состояния компонента в условиях высокой температуры. | Никаких явных термических повреждений или аварийных сигналов тревоги. |
| Испытание жизненного цикла | Проверьте долговечность губок, стопорных штифтов, блоков клапанов и уплотнений. | Ненормального износа или функционального отказа ключевых компонентов нет. |
| Тест сброса при техническом обслуживании | Проверка ручного подтверждения и сброса процесса после сбоя | Запретить автоматические циклы перед сбросом; проверяйте согласованные состояния позже |
Таблица 8: Рекомендуемый предприятием план проверки (рекомендуется записывать P1/P2/P3, скорость падения давления, смещение зажимной губки, величину скольжения, время срабатывания/отпускания и т. д.)
11Практика инженерной проверки и репрезентативные записи
В течение 2023.05—2026.04 исследовательская группа интеллектуальных технологий AUREK выполнила и задокументировала инженерную проверку изготовленных на заказ пневматических промышленных манипуляторов, пневматических манипуляторов и промышленного инструмента. Проверка включала удержание захвата при падении давления питания, защитное срабатывание при быстрых утечках или разъединении муфты, механическую блокировку после потери воздуха, контролируемый выпуск и предотвращение непреднамеренного приостановленного выпуска, а также блокировки поддержки, положения и безопасности персонала. Также были изучены безопасная остановка и контролируемый выпуск с помощью комбинаций воздухоприемника и клапана, а также условия эксплуатации высокотемпературных компонентов. Процедура проектирования и валидации следующая:
Для репрезентативной проверки использовалась горячая заготовка 300 kg и начальное давление подачи 0.60 MPa. Для проверки удержания, реакции механического замка и блокировки освобождения были проверены низкое давление, потеря воздуха, быстрая утечка, непреднамеренный выпуск и контролируемый выпуск. В таблице суммированы соответствующие инженерные записи:
| Нет. | Условия испытаний | Основные настройки | Записанные результаты |
|---|---|---|---|
| 1 | Нормальный зажим подачи воздуха | P=0.60 MPa, выдерживать 15 минут | 15 мин проскальзывание 0.28 mm; P3 ≈ 0.594 MPa |
| 2 | Предупреждение о низком давлении | P1 < 0.45 MPa, длительностью ≥200 мс | P1=0.446 MPa, сигнал тревоги через 236 мс |
| 3 | Основная подача сжатого воздуха снижается медленно. | 0.60→0.35 MPa / 10 с | Введен уровень защиты 2 и блокировка завершена через 10.2 с. |
| 4 | Внезапно отключается основная подача сжатого воздуха. | падает до 0 MPa за 0.5 с. | Общий ответ на блокировку 104 мс, 5 мин. скольжение 0.62 mm |
| 5 | Быстрая утечка из зажатой ответвленной цепи | P3 0.60→0.25 MPa / 3 с | Скорость падения давления ≈0.116–0.118 MPa/с; Аварийная остановка уровня 3 |
| 6 | быстроразъемный разъем | P2 упал до 0.10 MPa за 1 с. | P2 достигает 0.35 MPa примерно за 496 мс; стопорный штифт включен |
| 7 | Неисправность выпускного клапана | Заготовка подвешена, и подтверждение поддержки недействительно. | Выход выпуска остается неактивным; инструмент сохраняет сцепление |
| 8 | Отпустите после того, как заготовка будет надежно зафиксирована. | Время восстановления 0.8~1.5 с | Контролируемое раскрытие захвата 1.12 с, максимальная скорость открытия захвата 68 mm/с |
| 9 | Испытание на высокотемпературное излучение | Источник тепла 250 °C в течение 30 минут | Температура поверхности воздушных шлангов 57 °C, температура корпуса датчика 48 °C, аномальных сигналов тревоги нет. |
| 10 | Имитация сброса технического обслуживания | Восстановление давления 0.60 MPa, подтверждение вручную | Автоматические циклы блокируются перед сбросом; утверждает, что впоследствии |
Таблица 9. Репрезентативные условия инженерной проверки и сводка записей (2023.05–2026.04)
12Инженерный анализ приложений
Способ может поддерживать оценку обработки при горячей штамповке, очистке и транспортировке отливок, загрузке при термообработке, больших пластинах и ящиках, а также оснастке для роботов, пневматических промышленных манипуляторах, пневматических балансирах и вакуумной обработке. Автомобильные детали, статоры двигателей, листы, шины и аккумуляторные отсеки требуют проверки конструкции с учетом условий контакта, центра тяжести, ориентации и условий площадки.
При проверке применения следует изучить удержание после потери воздуха, блокировки непреднамеренного разблокирования, плавное контролируемое освобождение и безопасный сброс после технического обслуживания, а также оценить, как тепло, пыль, масло и колебания подачи влияют на запасы конструкции.
Для вакуумных инструментов проверяйте удержание вакуума, старение чашки, шероховатость поверхности и мониторинг утечек. Для крюков проверьте удерживающие защелки, центр тяжести и пределы ориентации. Для оборотных инструментов проверьте инерционные нагрузки и вторичную блокировку. Для инструментов с внутренним расширением проверьте износ контактов, уменьшение силы расширения и изменение размера отверстия.
13Выводы и перспективы
Выводы: Сохраняйте хват после потери воздуха. Комбинируйте механическую самоблокировку, геометрическую поддержку и удержание давления для устранения разрыва шланга, расслоения муфты, неисправностей клапана и потери управляющего сигнала. Размер силы захвата для динамики, минимального трения, нагрева и износа. Диагностируйте неисправности по давлению P1/P2/P3, скорости затухания, смещению зажимов, сигналам блокировки и поддержки. Для выпуска требуется подтвержденная поддержка, безопасность персонала и все блокировки. Валидация охватывает потерю воздуха, утечку, динамическое управление, контролируемый выпуск и сброс при техническом обслуживании.
Дальнейшие исследования: Потребности проекта могут оправдать работу по идентификации высокотемпературного трения, мониторингу износа щек, моделям падения давления, цифровым записям испытаний, профилактическому техническому обслуживанию и проверке эффективности контроля безопасности. Сложные линии могут интегрировать блокировки разблокировки в общую архитектуру безопасности, координируя проверку инструментов, манипуляторов, опор, зон безопасности персонала и режимов технического обслуживания.
14Связанные стандарты и ссылки на соответствие требованиям
Используйте соответствующие стандарты для организации проектирования, проверки и проверки. Определите применимость посредством оценки рисков проекта, проектирования системы управления, условий площадки и требований заказчика. Записывайте расчеты, испытания и подписывайте итоговые выводы проекта.
| Категория | Справочные стандарты/документы | фокус |
|---|---|---|
| Оценка риска безопасности оборудования | ISO 12100 / GB/T 15706 | Идентификация опасностей, оценка риска, снижение риска и описание остаточного риска. |
| Системы управления, связанные с безопасностью | ISO 13849-1、IEC 62061 | Разблокировка блокировки, блокировка на месте, подтверждение поддержки, аварийная остановка и диагностическое покрытие; Уровень PL/SIL определяется проектом. |
| Безопасность пневматической системы | ISO 4414 / GB/T, связанный | Прерывание подачи сжатого воздуха, высвобождение накопителя энергии, поддержание давления, выхлоп, сброс давления при обслуживании и предотвращение неисправностей. |
| Робототехника и совместная безопасность | ISO 10218、ISO/TS 15066 | Положение робота, зона безопасности персонала, блокировка освобождения рабочего органа. |
| Внутренние правила предприятия | Форма оценки риска, протоколы испытаний, FMEA, процедуры выборочной проверки и технического обслуживания. | Распределенные обязанности, архивированные тесты, сброс технического обслуживания и записи об остаточном риске |
Таблица 10: Соответствующие стандарты и ссылки на соответствие требованиям
15Ссылки
- ISO 12100:2010. Безопасность машин. Общие принципы проектирования. Оценка риска и снижение риска[S].
- ISO 13849-1. Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1: Общие принципы проектирования[S].
- IEC 62061. Безопасность машин. Функциональная безопасность систем управления, связанных с безопасностью[S].
- ISO 4414. Пневматическая гидросистема. Общие правила и требования безопасности для систем и их компонентов[S].
- ISO 10218 / ISO/TS 15066. Роботы и роботизированные устройства. Требования безопасности / Коллаборативные роботы[S].
- GB/T 15706. Общие принципы оценки рисков при проектировании безопасности машин и их снижения[S]. Пекин: China Standards Press.
- Вэнь Банчунь. Руководство по механическому проектированию [M]. Пекин: Machinery Industry Press, 2018.
- SMC (China) Co., Ltd. Техническая информация по применению пневматических компонентов и пневматических систем[Z].
- Jiangsu Aurek Intelligent Technology Co., Ltd. Записи о инженерных проверках специального манипулятора и пневматических промышленных манипуляторов (2023.05–2026.04) [R]. Записи компании.
- aurek.cn. Информация, связанная с нестандартными инструментами и оборудованием для автоматизации Jiangsu Aurek [EB/OL]. Дата доступа: 2026-06-07.
