改進(jìn)“安全鎖” 提高注塑機(jī)操作安全

文/姜翰宇

大慶油田昆侖集團(tuán)管業(yè)公司隸屬于大慶油田昆侖集團(tuán)有限公司，主要承擔(dān)鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管材生產(chǎn)任務(wù)，主要生產(chǎn)設(shè)備有直管擠出機(jī)、封口注塑機(jī)、管件注塑機(jī)、旋風(fēng)車(chē)床等，采用流水線(xiàn)施工，管材主要經(jīng)過(guò)經(jīng)線(xiàn)鋼絲與緯線(xiàn)鋼絲焊接成網(wǎng)后，經(jīng)聚乙烯擠出復(fù)合工藝制成半成品；半成品經(jīng)過(guò)旋風(fēng)車(chē)床車(chē)削后用注塑機(jī)封口注塑形成成品。產(chǎn)品由優(yōu)質(zhì)低碳鋼及高密度聚乙烯制成，成品管材用以油田原油、清水及油水混合物輸送管道建設(shè)。

現(xiàn)場(chǎng)管材生產(chǎn)中，注塑機(jī)由人工輸入指令，完成預(yù)塑、座進(jìn)、合模、注塑、開(kāi)模動(dòng)作，人工輔助操作順序?yàn)椋菏止と肽！{(diào)整位置—打開(kāi)安全鎖。

注塑機(jī)安全機(jī)械鎖位于機(jī)身的中部，作用是在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，確保入模、出模等工序中不至于意外合模傷人，使操作人員免于被傷害，安全鎖見(jiàn)圖1。

問(wèn)題分析

原有安全鎖存在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，摩擦力較大，復(fù)位力不足的問(wèn)題，因此經(jīng)常不能自動(dòng)復(fù)位，存在較大的安全隱患。若因此發(fā)生生產(chǎn)安全事故，將可能導(dǎo)致人員肢體受傷。2020年，工作組對(duì)安全鎖故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)，分析發(fā)現(xiàn)其平均不復(fù)位率已經(jīng)達(dá)到7.82%，直接威脅到安全生產(chǎn)，隱患較大。

圖1 安全鎖

同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，原有安全鎖不能實(shí)現(xiàn)雙手操作保護(hù)，導(dǎo)致操作安全鎖時(shí)，空閑手可以隨意動(dòng)作，且安全鎖手動(dòng)開(kāi)鎖裝置距離模具開(kāi)合工作區(qū)域較近，操作工一只手操作打開(kāi)安全鎖過(guò)程中，另一只手仍然可以觸及模具。如果操作工在開(kāi)鎖注塑過(guò)程中忘記將空閑手移開(kāi)，就會(huì)導(dǎo)致模具將其空閑手夾傷的事故發(fā)生。

通過(guò)上述分析，安全管理人員一致認(rèn)為要確保注塑機(jī)安全鎖的高可靠性，安全鎖必須滿(mǎn)足以下要求：一是安全鎖能夠?qū)崿F(xiàn)可靠復(fù)位；二是實(shí)現(xiàn)雙手操作保護(hù)、防止空閑手夾傷。

解決方案

機(jī)械傳動(dòng)部分改進(jìn)方案

目前注塑機(jī)采用“手柄傳動(dòng)”，該技術(shù)有如下缺陷：機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)上有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力較大；手柄座高度大，尤其安全鎖打開(kāi)時(shí)，手柄呈水平狀態(tài)，橫向?qū)挾葮O大，與膠管及模具本體發(fā)生干涉，存在安全隱患；沒(méi)有定位銷(xiāo)，如圖2所示，在打開(kāi)安全鎖時(shí)有可能鎖板接近垂直狀態(tài)，導(dǎo)致回位力矩大幅度降低。

圖2 原設(shè)計(jì)圖

新設(shè)計(jì)“拉桿”傳動(dòng)方案：如圖3，取消轉(zhuǎn)動(dòng)手柄降低橫向?qū)挾龋雍矜i板防止變形，增設(shè)定位銷(xiāo)防止鎖板不回位。方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，關(guān)節(jié)數(shù)量少，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小，使用限位銷(xiāo)防止不回位，橫向?qū)挾刃〔粫?huì)被注塑機(jī)擠壓變形。

圖3 新設(shè)計(jì)圖

輸出阻斷設(shè)計(jì)方案

針對(duì)實(shí)現(xiàn)雙手操作的需求，技術(shù)人員提出可以借鑒沖床操作的雙手保護(hù)器原理進(jìn)行改進(jìn)。將雙手保護(hù)器兩個(gè)按鈕同時(shí)按下才會(huì)觸發(fā)動(dòng)作，即改為一只手操作安全鎖機(jī)械部分，另一只手按下電控按鈕，就能實(shí)現(xiàn)雙手保護(hù)。

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)雙手操作保護(hù)、防止空閑手夾傷，設(shè)置了阻斷開(kāi)關(guān)，公司研究人員認(rèn)為，阻斷開(kāi)關(guān)直接控制電源部分容易在通斷過(guò)程中產(chǎn)生較高感生電壓，從而引起接近傳感器損壞，因此，在接近開(kāi)關(guān)供電電路上，增加手動(dòng)開(kāi)關(guān)作為阻斷器，實(shí)現(xiàn)雙手操作合模的方法不可行。與之相比，在接近開(kāi)關(guān)輸出電路上，增加手動(dòng)開(kāi)關(guān)作為阻斷器，實(shí)現(xiàn)雙手操作合模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改進(jìn)難度不大，開(kāi)關(guān)瞬間無(wú)較大感生電壓。因此采用輸出阻斷方案，見(jiàn)圖4。

圖4 輸出阻斷方案圖

加工及實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)圖紙繪制完成以后，技術(shù)人員對(duì)圖紙進(jìn)行了審核，認(rèn)為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)合理，能夠滿(mǎn)足使用要求。圖紙審核通過(guò)以后，設(shè)計(jì)小組將設(shè)計(jì)圖紙報(bào)送生產(chǎn)安全科、技術(shù)研發(fā)中心進(jìn)行聯(lián)合審核。生產(chǎn)安全科、技術(shù)研發(fā)中心審核以后認(rèn)為，該設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)工藝無(wú)改變，不影響現(xiàn)行生產(chǎn)工藝的執(zhí)行，同時(shí)生產(chǎn)科也對(duì)裝置安全性進(jìn)行了評(píng)審，認(rèn)為該裝置設(shè)計(jì)合理能夠有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)，可以投入使用。

技術(shù)人員邀請(qǐng)技術(shù)研發(fā)中心、生產(chǎn)安全科到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)性能、安全性能驗(yàn)收。共同對(duì)安裝高可靠注塑機(jī)安全鎖機(jī)械部分的DN100、DN250封口注塑機(jī)進(jìn)行了不復(fù)位情況試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生安全鎖不復(fù)位情況。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，該裝置滿(mǎn)足技術(shù)及安全要求。

為驗(yàn)證新型安全鎖必須采用雙手操作才能進(jìn)行合模動(dòng)作，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。技術(shù)人員主要對(duì)安裝安全鎖的DN100、DN250封口注塑機(jī)進(jìn)行了單手操作誤動(dòng)作試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果單手誤動(dòng)作次數(shù)為0。

現(xiàn)場(chǎng)推廣

安全鎖的加工成本單套僅為747元，全面安裝后，技術(shù)人員對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行了監(jiān)控，從2020年4月1日至目前，安全鎖不復(fù)位問(wèn)題再未發(fā)生。同時(shí)，新型安全鎖采用雙手操作機(jī)電結(jié)合的原理，杜絕了單手操作，使安全性得到了大幅度提升。