工业机械安全触边有哪些类型?

安全触边(Safety Edge)是一种实用的接触式安全防护装置,可用于防止工业设备运行过程中可能出现的挤压、剪切、碰撞、夹伤以及其他机械危险。与刚性防护装置或传统急停按钮不同,安全触边是一种柔性压力感应装置,可以直接安装在运动部件的危险边缘。当人员或障碍物接触并挤压安全触边时,传感器能够检测到这一接触,并向控制系统发送安全信号,使设备停止或执行相应的安全动作。

对于机械制造商和自动化工程师而言,选择安全触边并不只是确定一个合适的长度。不同机械设备对安全触边的截面尺寸、感应距离、触发力、接线方式以及安装结构都有不同要求。因此,了解不同类型的 Safety Edge,对于设计可靠的机械安全系统非常重要。


什么是安全触边(Safety Edge)?

安全触边是一种柔性压力感应式安全装置,主要用于检测人员或物体与设备之间的物理接触。根据穆柯安全触边产品资料,该产品可应用于AGV、AMR、物流自动化系统、电梯、机床、自动门、工业设备以及汽车制造设备等多种场景。

其基本工作原理比较简单。当人员或障碍物接触安全触边并使其发生一定程度的压缩时,内部导电结构产生电气状态变化,从而改变电路中的电阻状态。连接的安全控制器检测到这一变化后,可以向设备控制系统输出安全信号,使危险运动停止或反向运行。

一个完整的安全触边系统通常包括柔性安全触边本体、安装型材或铝型材、连接线缆以及相匹配的安全控制器。

需要注意的是,安全触边本身主要负责检测接触,而不是物理阻挡人员进入危险区域。因此,安全控制器以及设备自身的制动性能同样是整个安全防护系统的重要组成部分。


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1. 标准柔性安全触边

最常见的一类安全触边,是用于安装在运动设备边缘的柔性线性安全触边。

穆柯产品资料中提供了多种不同截面结构的安全触边,例如 SYD-A431-1、SYD-A160、SYD-A553、SYD-A454、SYD-A95、SYD-A87、SYD-A508 和 SYD-A20 等型号。这些产品具有不同的截面尺寸和感应特性,可以根据设备实际安装空间选择合适的结构。

例如,产品资料中既包含约 16 × 27 mm、24 × 21.5 mm 的紧凑型截面,也包含约 40 × 100 mm、54 × 56 mm 的较大截面产品。

这种尺寸上的多样性非常重要。小型自动门可能更适合采用紧凑型安全触边,而大型AGV、物流设备或工业机械则可能需要截面更大的产品,以获得更适合其机械结构和运动特性的感应能力。


2. 不同触发距离的安全触边

安全触边还可以按照触发距离(Trigger Distance)进行分类。

触发距离通常是指安全触边被压缩到能够产生安全信号变化所需的相应位移。穆柯产品系列中提供了不同触发距离的型号,例如 2–5 mm、2–6 mm、5–10 mm 和 7–13 mm。

较小的触发距离适用于需要较快检测响应、且设备可用变形空间有限的应用。较大的触发距离则可以适用于需要更大机械变形空间的设备。

不过,选择触发距离时不能只看一个参数。工程师还需要综合考虑设备运动速度、制动距离、危险区域尺寸、机械惯性以及人员或障碍物可能产生的接触方式。

最终目标是确保安全触边检测到危险接触后,设备能够在人员受到伤害之前完成安全停止。


3. 低触发力与高触发力安全触边

安全触边还可以根据触发力(Trigger Force)进行区分。

穆柯产品资料中包含触发力约为 8–25 N 的型号,同时也有较大截面的产品,其触发力可以达到约 20–50 N。部分紧凑型产品的触发力约为 5–15 N。

触发力的选择对于实际应用非常重要。

例如,如果安全触边安装在人员经常接触的自动化设备上,通常需要关注其是否能够对较轻的接触产生可靠响应。而对于大型工业机械,则可能需要考虑较大的机械结构和工作负载。

因此,在选择安全触边时,应综合评估触发力、触发距离、设备运动速度以及设备停止时间,而不是单独根据触发力的大小进行选择。


4. 适用于空间受限设备的紧凑型安全触边

并非所有工业设备都拥有充足的安装空间。因此,紧凑型安全触边适用于需要在有限空间内实现安全感应的设备。

穆柯产品资料中包含 SYD-GJ04、SYD-A11、SYD-A15 和 SYD-GJ54 等较小尺寸的安全触边型号,其截面尺寸相对紧凑。

这类产品适用于需要将安全感应功能集成到较窄机械结构中的设备。较小的外形尺寸能够降低安装空间要求,同时便于与设备原有结构进行集成。

对于机械设计人员而言,紧凑型 Safety Edge 尤其适合现有设备改造、自动门、活动面板以及空间受限的机械结构。


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5. 适用于大型危险区域的高截面安全触边

对于大型运动部件或机械结构较为复杂的设备,可以考虑采用较大截面安全触边。

穆柯产品资料中包含约 40 × 80 mm、40 × 100 mm、54 × 56 mm 和 25 × 60 mm 等截面规格。其中部分型号的触发距离可达到 7–13 mm,触发力约为 20–50 N。

较大截面的安全触边可以提供更大的柔性感应区域,因此可用于大型自动化设备、物料搬运设备、AGV、工业机械以及其他需要较大接触感应区域的应用。


6. 常开型与常闭型安全触边

安全触边还可以根据其电气信号形式进行分类。

穆柯产品资料介绍了**常开型(NO)和常闭型(NC)**等配置。具体接线方式应根据安全控制器的架构以及设备安全控制回路的要求进行选择。

产品资料还提供了多种引线方式,包括单侧底部出线、双侧底部出线、顶部出线以及通过型材或橡胶条进行出线等,同时也包含带末端电阻的相关配置。

不同接线形式能够适应不同机械结构和控制系统。对于OEM设备制造商而言,建议在设备设计阶段就确定安全触边的电气配置,而不是在设备制造完成后再考虑接线方式。


7. 定制型安全触边

工业设备的机械结构通常具有较强的差异性,因此,定制安全触边也是工业安全应用中的重要类型。

根据穆柯产品资料,安全触边可以根据客户需求对引线长度、安全触边长度、接线方式、电阻配置以及型材弯曲形式等进行定制。

产品标准引线长度为 1 m,也可以根据实际需求定制。单根安全触边的长度最高可达到约 8 m;在符合系统要求的情况下,还可以将多个安全触边进行串联。

这种定制能力使安全触边能够更好地适应OEM机械制造商和自动化系统集成商的实际设备结构。


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如何选择合适的安全触边?

选择合适的 Safety Edge,不能只考虑产品的外形尺寸。工程师至少需要综合考虑以下五个因素:

1. 危险类型

明确设备主要存在的是挤压、剪切、碰撞、夹伤还是其他机械危险。

2. 安装空间

确认设备能够提供的安装宽度、高度以及具体安装几何结构。

3. 触发特性

根据设备运动和人员接触条件选择合适的触发距离和触发力。

4. 设备停止性能

确认设备在安全触边检测到危险后,能够在规定的安全距离内完成停止或其他安全动作。

5. 电气配置

确认安全触边与安全控制器之间的兼容性,包括常开/常闭配置、接线方式以及串联连接要求。

除此之外,还需要考虑实际工作环境。穆柯产品资料中给出的相关参数包括EPDM外层材料、-30°C至+85°C工作温度范围以及IP65防护等级;产品系列的额定电压包括 12 V / 24 V,同时还规定了相应的最大工作电压和电流参数。


总结

对于工业机械而言,并不存在一种适用于所有设备的“最佳”Safety Edge。标准柔性安全触边、紧凑型安全触边、大截面安全触边、不同触发力和触发距离的产品,以及定制型安全触边,分别对应不同的机械结构和安全防护需求。

对于机械制造商和自动化系统集成商来说,更合理的选择方法是首先分析设备的危险源、制动性能、安装结构和所需感应性能,然后再确定合适的安全触边截面、触发参数以及电气配置。

合理选择和安装的安全触边可以作为一种灵活的接触式安全防护方案,广泛应用于AGV、AMR、工业门、物流设备、机床、汽车制造设备、包装机械以及其他自动化设备。

对于传统防护装置难以覆盖的运动边缘和潜在碰撞区域,Safety Edge 能够在不显著限制设备运动和机械设计自由度的情况下,为设备增加一层可靠的接触检测保护。因此,对于需要兼顾机械结构灵活性、自动化运行效率和人员安全的工业设备而言,安全触边是一种值得考虑的安全传感解决方案。

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