BS EN ISO 13856——机械安全:压敏保护装置标准系列

Safety of Machinery — Pressure-Sensitive Protective Devices(机械安全:压敏保护装置系列)

🛡️ BS EN ISO 13856 系列是英国标准(BSI)采用欧洲标准 EN ISO 13856 而制定的机械安全(Safety of machinery)领域标准,规定了各类压敏保护装置(pressure-sensitive protective devices)设计与试验的一般原则。该系列由国际标准化组织 ISO/TC 199(机械安全)与欧洲标准化委员会 CEN/TC 114(机械安全)共同制定,BSI 的英国参与工作由技术委员会 MCE/3(机械防护)负责。压敏保护装置是机器安全防护的重要组成,通过感知人体与机器的接触压力,向安全控制系统发出停止或反向运动信号,从而防止挤压、夹伤等危险。系列取代了原 BS EN 1760 系列,主要 ICS 分类号为 13.110(机械安全)。

💡 压敏保护装置与安全光幕、联锁装置不同,它不依赖人体遮挡光束或门的状态,而是直接感知接触压力,特别适用于人员需频繁进入、无法采用固定式防护的危险区域。

一、系列构成 📌

本系列共收录 3 份文件(2013 年版),分别对应压敏装置的不同形态:

标准号年份标题(主题)装置形态
BS EN ISO 13856-12013压敏垫与压敏地板的设计与试验一般原则Pressure-sensitive mats / floors(压敏垫/地板)
BS EN ISO 13856-22013压敏边缘与压敏条的设计与试验一般原则Pressure-sensitive edges / bars(压敏边缘/条)
BS EN ISO 13856-32013压敏缓冲器、压敏板、压敏线及类似装置的设计与试验一般原则Pressure-sensitive bumpers / plates / wires(缓冲器/板/线)

从版本衔接看,第 1 部分于 2013 年 4 月 30 日由 BSI 出版,经 CEN 于 2013 年 3 月 7 日批准;第 2 部分同样于 2013 年 4 月 30 日出版,经 CEN 于 2013 年 3 月 1 日批准;第 3 部分于 2013 年 8 月 31 日出版,经 CEN 于 2013 年 7 月 5 日批准。三部分分别取代被撤销的 BS EN 1760-1、1760-2、1760-3 系列。标准由 ISO/TC 199 与 CEN/TC 114 合作制定,CEN/TC 114 秘书处由 DIN 承担。

⚠️ 系列取代了 BS EN 1760-1/2/3 系列。使用旧标准的设计文件应及时更新,并按新标准的响应时间、力阈值与耐久性要求重新评估。

二、压敏垫与压敏地板(第1部分)🧩

第 1 部分规定了压敏垫(mats)与压敏地板(floors)的一般设计要求与试验方法。压敏垫通常铺设在机器周围的地面上,当人员踏入危险区域时产生触发信号。标准规定了触发力阈值、响应时间、负载循环耐久性、环境适应性(温度、湿度、腐蚀)以及电气安全要求。垫的有效触发区域应覆盖整个危险区入口,且不得留有可绕过或未感知的死区。

在设计与选型时,应结合人员行走的踏压力、鞋底类型与地面状态确定合适的触发力阈值;同时评估垫在反复踩踏、重物碾压与清洁剂作用下的耐久性,确保安全功能在装置整个寿命周期内稳定可靠。

三、压敏边缘与压敏条(第2部分)📏

第 2 部分规定了压敏边缘(edges)与压敏条(bars)的一般原则。压敏边缘常用于门、闸、自动门、提升平台等活动部件边缘,当部件夹压人体时触发停止或反向。标准规定了触边长度、触发力、响应时间、弯曲与扭转下的可靠性,以及与控制系统连接后的安全功能验证方法。

对活动门类部件,压敏边缘的安装位置应能感知最危险的夹压点,且边缘在压缩、回弹后应能恢复初始状态;标准还考虑了边缘沿其长度方向受到不均匀压力时的触发可靠性,避免出现局部感知失效。

四、压敏缓冲器、压敏板与压敏线(第3部分)⚙️

第 3 部分规定了压敏缓冲器(bumpers)、压敏板(plates)、压敏线(wires)及类似装置的一般原则。此类装置常用于机器人工作站、输送设备、自动仓储等场合,通过感知接触或碰撞产生安全信号。标准规定了触发力、行程、响应时间、恢复特性与耐久性要求,确保装置在反复受压后仍能可靠触发。

🚨 压敏装置是安全功能部件,其安全性能必须满足 PL(性能等级)/ SIL 要求,并与控制系统正确联锁。触发力过大、响应时间过长或存在盲区,都可能导致保护失效。安装后必须进行功能验证与定期复检。

五、安全功能与系统集成 🔌

压敏保护装置作为安全功能部件,其安全性能应与整个安全控制系统相匹配。设计时应依据机械风险评价确定所需的性能等级(PL)或安全完整性等级(SIL),并按照 ISO 13849(机械安全——控制系统安全相关部件)或 IEC 62061(功能安全——安全仪表系统)的要求进行安全功能验证。压敏装置输出的信号应接入安全回路,与安全 PLC、安全继电器及急停系统协调动作,实现停止、反向或降速等安全状态。

此外,压敏装置的电气接口、信号电缆敷设与防护等级应适应现场环境,避免因短路、断线或电磁干扰导致安全功能失效。系统集成完成后,应进行故障注入测试与安全功能验证,确认在各类故障下装置仍能可靠地将机器置于安全状态。

六、工程实践与安全应用 🛠️

  • 🔍 风险评价:按 ISO 12100 进行机械风险评价,识别需要压敏保护的挤压、夹伤危险点。
  • 📋 选型安装:根据危险区几何与人员进入方式选择压敏垫、边缘或缓冲器,确保覆盖全部危险入口且无死区。
  • 🔌 系统集成:压敏装置接入安全回路,与安全 PLC、安全继电器及急停系统协调,满足所需 PL/SIL。
  • 📊 维护验证:定期进行触发功能测试、力阈值校验与电气检查,验证响应时间与恢复性能。

七、常见问题解答 ❓

❓ 问:压敏保护装置与安全光幕有何区别?
答:安全光幕通过光束遮挡检测进入,压敏装置通过接触压力检测;压敏装置适合人员需要踩踏或接触的场合(如地面、活动边缘),光幕适合需要快速响应的开放区域。二者可组合使用。
❓ 问:如何保证压敏装置无”死区”?
答:装置的有效触发区域必须完整覆盖危险区入口,拼缝、弯折处与边缘应保证连续感知;必要时进行多点触发测试,确认无感知盲区。
❓ 问:压敏装置的安全等级如何确定?
答:根据风险评价确定所需 PL 或 SIL,选择相应性能的压敏装置与控制系统,并进行安全功能验证,满足 ISO 13849 或 IEC 62061 的要求。
🔍 问:安装后需要做哪些测试?
答:需进行触发力与响应时间测试、整个有效区域的触发测试、与控制系统联锁的功能测试,以及环境与耐久性验证,并保留测试记录。
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