GB T 19671-2005 机械安全 双手操纵装置 功能状况及设计原则.pdf
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1、L ICS 13.110 J 09 王GB/T 19671 2005 全双能、Safety of machinery Two-hand control devices -Functional aspects and design principles (lSO 13851:2002,MOD) 况2005-02-21发布2005-07-01实/一飞、中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 19671一2005目次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 引言. . . . . . .
2、 . . . . . . . . .国. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E 1 范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 2 规范性引用标准. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . . . . . . . . . 1 4 双手操纵装置的类型及其选用. . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . . . . . 3 5 安全功能特性. ., . . . ., . . . . . . . . . . . . . 3 6 与控制类别相关的要求-. . . 5 7 可编程电子系统的使用. . 5 8 意外操作和不当使用的预防. . . 5 9 一般要求. . . . . 7 10 检验., . . . . . . 8 11 标志. . . . . . . . . . ., . 10 12 安装、使用和维护信息. 10 附录A(规范
4、性附录)预防失效的设计测量试验和相关数据. . . . 12 附录B(资料性附录)各类双手操纵装置采用的控制系统有关安全部件类别(按照GB/T16855. 1-1997) . . . . . . . . . . . 15 ,品. 目UGB/T 19671-2005 本标准是根据SOl3851 ,2002(机械安全准与ISO13851的一致性程度为修改采用。双手操纵装置功能状况及设计原则制定的。本标本标准采用翻译法起草,并对ISO13851做了编辑性修改,主要差异如下z一一本国际标准一词改为本标准气按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改;取消了国际标准的前言.SO 13851前言只是对标准起草和审
5、批程序的说明,其存在与否对本标准的理解和使用没有影响;规范性引用文件的导语按GB/T1. 1-2000的格式编写;一一将引用的有关国际、国外标准改为对应的回家标准;一一取消了附录C.因SO13851附录C为有关参考资料名称,取消这一部分对理解和使用标准无影响;一-GB/T15706.2-1995没有附录A这一部分,而ISO/TR12100-2,1992附录A的内容与GB/T 15706.2-1995有关规定基本相间,对ISO13851要求符合ISO/TR12100-2,1992附录A规定的内容,本标准均以GB/T15706.2一1995相对应条款替代。本标准的附录A为规范性附录;附录B为资料性
6、附录。本标准由全国机械安全标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位g机械科学研究院。本标准主要起草人2陈建民、宁燕、李勤、聂北刚、路增林、王金武。I GB/T 19671-2005 言|双手操纵装置是一种安全装置(安全元件),它通过在特定位置安设操纵控制装置的方法为操作者提供一种防止在危险状态下抵达危险区的防护措施。对于手持机械来说,应考虑到危险区不是固定的。双手操纵装置作为适当的安全装置,应按照GB/T15706. 1和GB/T16856的规定、依掘出设计者、标准制定者和其他人做出的风险评价来进行选择。本标准3.1中所给出的双手操纵装置的定义优先于GB/T15706. 1一1995的3.2
7、3. 4中给出的定义。在某些装置中,使动装置见GB/T15706. 1-1995中3.23. 2)和/或止动装置(见GB/T15706.1一1995中3.23.3)可遵循本标准中双手操纵装置的定义。此外,还有一些特殊的控制装置,例如机器人示教用的悬吊式操纵器和某些吊车控制装置等,都需要使用双手,这些控制装置也遵循本标准中双手操纵装置的定义。E GB/T 19671-2005 范围机械安全双手操纵装功能状况及设计原则本标准规定了双手操纵装置的安全要求和输出信号对输入信号的依赖性。本标准描述了双手操纵装置达到安全要求的主要特性,同时给出了三种类型功能特性的组合。本标准不适用于预计用作使动装置、止动
8、操作装置或专用控制装置的装置。本标准未规定双手操纵装置应与哪些机器一起使用,未规定应使用哪种类型的双手操纵装置,也未规定双手操纵装置和危险区之间的距离(见9.们。本标准基于风险评价给出了双手操纵装置在设计和选择上的要求与指南,包括对其评价、失效的预防和故障排除。标准也给出了对具有可编程电子系统的双手操纵装置的设计要求和选择指南。2 本标准适用于与使用能源元关的所有双手操纵装置,包括2一一是或者不是机器整体部分的双手操纵装置;由一个或多个分立元件组成的双手操纵装置。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订
9、版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB 5226. 1-2002 机械安全机械电气设备第1部分2通用技术条件(IEC60204-1 , 2000. IDT) GB/T 15706. 1-1995 机械安全基本概念与设计通则(GB/T 15706. 1-1995 eqv ISO/TR 12100-1 ,1992) GB/T 15706.2-1995 机械安全基本概念与设计通则(GB/T 15706.2-1995 eqv IS0/TR 12100-2 ,1 992) 第1部分s基本术语、方法学第2
10、部分=技术原则与规范GB/T 16855. 1一1997机械安全控制系统有关安全部件第l部分设计通则(GB/T16855.1-1997 eqv PREN 954-1 ,1994) 3 GB/T 16856-1997 机械安全风险评价的原则(GB/T16856-1997 eqv PREN 1050 ,1 994) ISO 13855 , 2002 机械安全与人体部位接近速度有关的防护设施的定位EN 894-3 机械安全设计显示器与操纵器的人类工效学要求第3部分:操纵器术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1 双手操纵装置two-hand control device 一种需要用双手同时操纵
11、,以便在肩动和维持机器某种运行的同时,针对存在的危险情况下,为操纵人员提供防护的装置(见图1)。3.2 输入信号input signaI 用手对操纵控制器件施加的外部操纵信号(见图1)。1 GB/T 19671-2005 3.3 1 输入信号;2 双手操纵装置53 操纵控制器件p4 信号转换器g5 信号处理器gE 输出信号:7一一逻辑单元。1 1 IFRJ 1 I5I 1 i , L工二二了二:.:t二二=二二fFJ 6 图1双手操纵装置的工作示意图操纵控制器件control actuating device 双手操纵装置的一个器件,该器件感受单手的输入信号并将其传递给信号转换器(见图1)。3
12、.4 同时操纵simultaneous actuation 在同一时间周期内同时持续操纵两个操纵控制器件,而不考虑两个输入信号的起始之间时间的问隔(见图2)。3.5 同步操纵synchronous actuation 同时操纵的一种特例。两个输入信号的起始时间间隔小于或等于o.5 s(见图3)。3.6 信号转换器signal converter 双手操纵装置的一个器件,该器件从一个操纵控制器件上接收一个输入信号,并将其传送到和(或)转换成信号处理器可以接受的形式(见图1)。3.7 信号处理器signaI processor 双手操纵装置的一个部件,该部件接收两个输入信号而产生一个输出信号(见图
13、1)。3.8 输出信号output signal 由双手操纵装置产生的、反馈到被控机械上的信号。该信号是基于一对输入信号而产生的(见图1)。3.9 晌应时间response time 操纵控制器件从释放到输出信号中断之间的问隔时间(见9.的。3. 10 移动式双手操纵装置mobile two-hand conlrol devic四能够移动的双手操纵装置,可以用于与所控机器危险区相关的多处确定位置上。2 GB/T 19671-2005 4 双手操纵装置的类型及其选用表1规定了三种类型的双手操纵装置,并针对本标准中每一类型双手操纵装置给出了功能特性和最低程度的安全要求。所有双手操纵装置都应符合GB
14、/T15706及GB5226. 1的规定。表1双手操纵装置类型及其最低安全要求要求条使用双手(同时操纵)5. 1 输入信号与输出信号间的关系5.2 输出信号中断5.3 意外操作预防5.4 不当使用的预防5. 5 输出信号的再激发5. 6 同步操纵5. 7 采用1类(见GB/T16855.1) 6. 2 采用3类(见GB/T16855. 1) 6. 3 采用4类(见GB/T16855. 1) 6. 4 a 选择类型I时,见8.6. 双手操纵装置的类型见表1)选用与设计取决于2一一存在的危险;一一风险评价;一一采用技术的经验;款I X a 类型皿E A B C X X X X 十一一对每种应用应规
15、定的其他因素如对意外操作、不当使用(见第8章以及其他情况的预防(见GB/T 15706.2一1995中第3章门。注z风险评价指南可以在GB/T15706. 1找到.GB/T16856里给出了详细的指南。5 安全功能特性表1中各类双手操纵装置应具有5.1至5.7所描述的安全功能特性。5. 1 使用双手(同时操纵)双手操纵装置的设计应使得操作者应在同一时间段内使用双手,每一个操纵控制器件用一只手,同时操作双手操纵装置,即为同时操纵。这种操作与两个输入信号中任一信号激发间的时间延迟元关(见图2)。5.2 输入信号与输出信号间的关系施加到两个操纵控制器件每个上的输入信号应一起激发,且只有施加两个输入信
16、号,来自双手操纵装置的输出信号才能够保持。输出信号的形式(如通道数、脉冲、波形等)可以根据不同情况的设计要求而改变,并应该总是能由机器控制线路认同和识别的单一输出信号。5.3 输出信号的中断释放一个或两个操纵控制器件,都应导致输出信号中断。3 一一一一一一-CB/T 19671-2005 3 4 / 1 5 / 2 4 L t 1 第一只手的信号32 第二只手的信号g3 第一个输入信号激发$4 第二个输入信号激发$5一一输入信号中断;6 同时操纵时不确定的时间差37 同时操纵的时间段。图2同时操纵情况下的输入信号5.4 意外操作的预防操纵控制器件的意外操作几率应被降低到最小限度(见第8章和第9
17、章)。5.5 不当使用的预防双手操纵装置的防护作用不应轻易失效(见第8章和第9章)。5.6 输出信号的再激发只有在两个操纵控制器件都被释放之后,输出信号才有可能再被激发。5.7 同步操作5. 7. 1 输出信号应在两个操纵控制器件的作用时间间隔小于或等于0.5s时产生(见图3)。3 .L -,/ 2 时间r6 7 1 第一只手的信号gz 第二只手的信号g3 第一个输入信号激发$4 第三个输入信号激发$5 输入信号中断g6 同步操纵时,时间拖延不大于O.5 S; 7 同时操纵的时间段。图3同步操纵情况下的输入信号5.7.2 机械式双手操纵装置应在满足两个操纵控制器件行程的特定空间要求时才能产生输
18、出信号。5.7.3 如果两个操纵控制器件动作不同步,不应产生输出信号,这种情况下应先释放两个操纵控制器件并再次施加两个输入信号。注z在使用两个或多个双手操纵装置来操作一台机器的场合,仅在每个双手操纵装置中需要同步操纵,而在各个双手操纵装置之间并不需要同步操纵。4 干一-GB/T 19671-2005 6 与控制类别相关的要求6. 1 类别选择双手操纵装置的部件在失效情况下的行为表现应符合GB/T16855. 1-1997中所选用类别的规定要求(见表2)。双手操纵装置的控制类别不应低于与机器控制系统相关部件的相应安全控制类别(见GB/T16855. 1)。附录B描述了双手操纵装置的型式与GB/T
19、16855. 1-1997相关类别的关系。6.2 采用1类I型和IIIA型双手操纵装置应采用至少符合GB/T16855. 1-1997中1类的、经验证是成熟的安全元件和安全原则。注为了达到高可靠性和高可操作性,建议所有型式的双手操纵装置均采用经验证的安全元件和安全原则因6.3 采用3类6. 3. 1 当风险评价表明单项故障安全要求时.II型和IIIB型双手操纵装置应符合GB/T16855. 1一1997中3类6.3.2和6.3.3及6.3.4的规定。6.3.2 双手操纵装置中的单项故障不应导致安全功能的丧失。6.3.3 出现单项故障时,双手操纵装置不应转变成单手操纵装置。6.3.4 出现单项故
20、障时,不应产生输出信号。注2上述要求并不意味着所有故障都会被探测到。因此,未发现的各种故障积累后可以导致安全功能的丧失和双手操纵装置的意外输出。6.4 采用4类6. 4. 1 当风险评价表明自动监控要求时.III C型双手操纵装置应符合GB/T16855. 1-1997中的4类和6.3、6.4:2、6.4. 3和6.4.4的规定。6.4.2 单项故障应在安全功能实施时前或下一步操作前被监测到。6.4.3 单项故障发生后,双手操纵装置应不能再次激发输出信号。6.4.4 在单项故障发生时产生的输出信号可以持续下去,但当一个或两个输入信号中断时,输出信号就应中断。如果不能发现单项故障,那么,各种故障
21、的组合不应导致安全功能的丧失。7 可编程电子系统的使用当通过采用可编程电子系统(PES)来达到双手操纵装置的功能特性时.PES的硬件与软件的安全要求应根据风险评价进行验证。P囚的软件和硬件应有保证措施,以确保设计所要求的功能特性不受干扰。田B型和IIIC型双手操纵装置的输出信号不应单独通过一个单通道的PES产生和传送到机器控制系统上去。B 意外操作和不当使用的预防8.1 -般要求按特定应用场合的风险评价要求,对双手操纵装置的操纵控制器件的设计和配置,应使双手操纵装置的防护作用不至于因不当使用而失效,同时应使意外操作的可能性也降至最低程度。因用单手或一只手与身体其他部位和(或)合并利用一些简单辅
22、助物件的可能性都会造成所谓的不当使用,所有这些情况均应加以考虑,以避免进入危险状态。意外操作(如因操作者的衣物引起也应按同样方式加以考虑。简单的辅助物件可能是桥状物件、绳索、钢尺等。在选用异向操纵、盖板、挡板等时,均应使不当使GB/T 19671-2005 用的可能性减至最小。由两个人同时操作的双手操纵装置而造成的两手空闲的可能性,可以通过利用同步操纵的方法加以避免.注g全面预防不当使用是不可能的。8. 2至8.6说明了一些有可能造成各种使用不当的行为方式,同时给出了一些预防措施。应考虑到的不当使用的方式取决于双手操纵装置的设计、操纵工况、双手操纵装置的装设与定位方法以及规定的安全距离要求等。
23、8.7给出了一些防止意外操作的方式方法。所列预防措施可以单独使用或组合使用才能满足本标准的要求。10.5给出了适用于最常用设计的试验程序。对于双手操纵装置的其他设计来说,这些试验程序有些可采用,有些不可采用。在这种情况下,就应针对双手操纵装置设计的那些可能的使用和(或)误用进行危险分析和风险评价,并且提出适宜的防护措施以满足本标准的要求。8.2 使用单手造成不当使用的预防应提供防止使用单手造成不当使用的措施,合适的预防措施举例如下2将操纵控制器件至少相隔260mm(内缘距离h在操纵控制器件之间设置一块或多块挡板或架高一块区域,使两个操纵控制器件在挡板周围260 mm的范围内相互隔离。8.3 使
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