IEC 61310-2:2007 — 机械安全 — 指示、标记和驱动

面向机械设计师和安全工程师的综合性技术指南
核心标准概要: IEC 61310-2:2007规定了机械指示、标记和驱动装置的技术要求。该标准确保操作人员通过视觉、听觉和触觉方式获得清晰、明确的安全信息,并确保驱动装置(按钮、脚踏板、手柄)的设计和布置能够防止误操作。

1. 范围与核心原则

IEC 61310-2是IEC 61310机械安全系列标准的一部分,主要解决机器如何向操作者传递安全关键信息的问题。与侧重于通用标记原则的IEC 61310-1不同,第2部分专门涵盖驱动装置及其与指示和标记的关系。该标准适用于所有需要操作人员交互的机械设备——从简单的车间工具到复杂的自动化生产线。

核心原则是:机器操作人员必须能够清晰识别控制装置,理解其功能,并接收关于机器状态的明确反馈。这对于防止因操作人员混淆或误解控制功能而导致的事故至关重要。

关键安全缺口: 许多工业事故的发生是因为操作人员操作了错误的控制器或误读了机器状态指示。IEC 61310-2通过系统化的设计要求直接应对这些故障模式。

2. 指示和标记的技术要求

2.1 视觉指示器

标准规定了基于IEC 60073的视觉指示器颜色编码。红色表示紧急或故障状态,黄色/琥珀色表示注意或异常状态,绿色表示正常运行,蓝色表示必须执行的操作。白色/无色用于不需要特定颜色编码的一般信息。每个指示器必须清晰标注并位于操作人员正常视野范围内。

2.2 标记耐久性和可读性

所有标记在正常运行条件下必须在机械设备的预期寿命内保持可读。标准要求标记能够抵抗褪色、磨损、化学品暴露和清洁过程的影响。字符最小高度根据视距确定——例如,1米视距要求在正常照明条件下字符高度至少为5毫米。

视距(米) 最小字符高度(毫米) 典型应用
0.5 3.0 控制面板标签
1.0 5.0 机器铭牌
2.0 10.0 大型机械标记
4.0 20.0 桥式起重机标记
8.0 40.0 建筑级标识

3. 驱动装置设计要求

3.1 按钮和控制驱动器

IEC 61310-2根据物理动作将驱动装置分类为:瞬动型(弹簧复位)、保持型(自锁)和紧急型(断开复位)。紧急停止驱动器必须为红色底黄色背景、蘑菇头形状,并保持自锁状态直至手动复位。启动驱动器必须凹入或加装防护装置,以防止在无意操作可能产生危险的情况下意外启动。

标准规定驱动力应符合人体工程学范围。按钮应需要2.5 N至15 N的力。脚踏板应根据使用频率需要10 N至60 N的力——频率较高的脚踏板使用较小的力,安全关键的脚踏板使用较大的力以防止意外操作。

3.2 防止无意操作

一项关键的工程要求是,驱动装置的设计、布置和防护必须最大程度地降低意外操作的风险。这包括对凹入按钮、两步操作(如推转式)、防护罩以及相关控制器的逻辑分组的要求。相邻控制器之间的间距必须足够大,以防止同时无意操作——对于用手指操作的按钮,典型最小间距为25毫米。

设计洞见: 设计机械控制面板时,应将紧急控制器与非紧急控制器分开布置在专用区域,间距至少50毫米。使用触觉差异化手段(凸起边缘、不同表面纹理)实现盲识别。考虑到工业环境中操作人员常佩戴手套,此时需要更大的最小尺寸和更高的驱动力。

4. 急停与安全相关功能

标准对急停驱动装置进行了重点规定。急停装置必须易于触及、清晰可辨,并且独立于正常控制系统运行。它们必须使用开关触点的直接断开动作(正向断开),符合IEC 60947-5-1和IEC 60947-5-5的规定。红色驱动器配黄色背景的颜色组合是国际公认的,不得用于任何其他功能。

对于具有多个操作位置或大尺寸的机械设备,需要设置多个急停装置。从任何操作位置到急停装置的最大伸展距离不应超过2.5米。

不合规风险: 将红/黄急停颜色组合用于非紧急功能是一种常见但危险的设计错误。这会降低操作人员对急停信号的敏感度,并可能在真正的紧急情况下导致响应延迟。

5. 工程实施指南

将IEC 61310-2要求整合到机械设计时,需考虑以下实际工程方面:

  • 环境因素: 照明水平、环境噪音和振动都会影响指示装置的感知效果。相应选择指示器亮度和声学信号水平——例如,声音报警应至少高于环境噪声10 dB。
  • 文化考虑: 应尽可能使用基于符号的标记以克服语言障碍。使用文字时,可能需要根据机器操作地点提供多种语言。
  • 全生命周期标记: 考虑到标记在机器翻新时可能需要更换。使用模块化标签系统,便于在不损坏涂漆表面的情况下进行更换。
  • 与功能安全的集成: 作为安全功能组成部分的指示和驱动装置必须符合IEC 62061或ISO 13849的相关SIL或PL等级要求。
安全功能 驱动器类型 颜色 IEC参考标准
急停 蘑菇头、保持型 红底黄框 IEC 60947-5-5
启动/开机 瞬动或保持型 绿、白或灰 IEC 60073
停止/关机 瞬动型 红、黑或灰 IEC 60073
点动/微动 瞬动型、带防护 蓝、白或灰 IEC 61310-2
复位 瞬动型 蓝、白或灰 IEC 61310-2

6. 常见问题解答

问:能否将发光按钮同时用于指示和驱动?

答:可以,但发光颜色必须符合相应功能的颜色编码。例如,绿色发光按钮既可以作为启动驱动器,也可以作为”运行中”指示器。但需确保发光功能不会干扰按钮的触觉识别。

问:脚踏操作器是否属于IEC 61310-2的范围?

答:是的,脚踏板在标准中有专门规定。其设计必须通过要求有意的施力来防止意外操作,驱动方向应可预测(通常为向下踩压)。用于安全功能的脚踏板需要防护罩或保护盖。

问:标记耐久性的测试要求是什么?

答:标准引用了相关测试方法,包括耐磨测试(通常使用标准橡皮擦或刷子)、耐化学性测试(使用常见工业清洁剂)以及户外设备的紫外线暴露测试。具体验收标准应由制造商和客户协商确定。

问:IEC 61310-2与欧盟机械指令的关系是什么?

答:IEC 61310-2作为B类标准被欧盟机械指令(2006/42/EC)协调引用。合规性可推定符合相关的基本健康和安全要求。将产品投放欧盟市场的机械制造商应将该标准作为符合性评估的一部分。

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