趋势洞察：包装机械的安全

来源：国际食品加工及包装商情发布时间：2020-04-25 967

包装食品与饮料包装印刷二次包装与物流标识与打码其他包装设备其他食品及饮料配料食品加工及设备包装设备及材料饮料加工及设备自动化食品饮料

包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。包装的过程包括充填、裹包、封口等主要工序以及与其相关的前后工序，如清洗、堆垛码垛和拆卸等。  

包装机械的EN415安全标准

目前国内并没有针对包装机械的安全标准，一些对安全要求比较高的包装机械生产商在设计和制造时或者是要将设备出口到欧盟申请CE认证时，主要参考的是EN415系列安全标准，该标准根据包装机结构和功能的不同，主要分为9个部分（EN415-1~9），基本一个标准针对某个具体的机型，涵盖了一次包装、二次包装、缠绕膜机、码垛机、装填机等一些典型的包装机械。

该系列标准大部分的发布时间已久，最近的一个标准EN415-9的发布也已经是10年前的事了，随着这些年包装机械行业的发展，EN415系列标准已经无法覆盖现在很多新的包装应用情况了，而且由于这个标准是一个欧洲标准，国内的生产企业即使是参考EN415来做，也无法提供直接的合规性依据。

风险层级控制“三步法”

根据机械安全中标准中唯一的A类标准ISO12100，在机器进行安全设计，风险减少的过程中，需要遵循“三步法”风险层级控制，即：

a）通过本质安全设计消除或减小风险；

b）针对不可消除的风险来安装必须的保护措施；

c）告知用户由于所采取的保护措施的局限性造成的剩余风险。

既然是A类标准，包装机械自然被涵盖其中。近期国际包装机械安全委员会正在讨论包装机安全的通用标准细则，相信不久就会颁布推行，皮尔磁作为该通用安全标准制定的参与者，深得其精髓。

如何通过本质安全措施来消除或减小风险？

通过本质安全的措施来消除或减小风险，无外乎从三个方面进行：

1、减小作用力、压强和动能，使其达不到导致人员受伤的程度，据悉在讨论的通用标准中将可能引入一个新的表格，提供不同身体部位所能够承受的挤压力，冲击力，静态压强的阈值。这样即使存在挤压或碰撞危险，只要能将其限制在对人体安全的阈值之内，则无需考虑额外的安全防护措施

2、针对挤压危险，通过设计控制移动部件和固定部件之间或两个移动部件之间的距离，当停止时，部件之间的距离满足EN349的要求，就可以认为已经消除了挤压带来的风险。

3、针对卷入危险，在不存在高摩擦力的衣物或防护用品的情况下，如果旋转轴的末端光滑，没有凸起部件且轴突出机器本体的部分不超过自身直径的1/4或20mm（取较小的值对比），那旋转轴的末端引起的缠绕和摩擦风险可以被忽略。

以上阐述的是关于包装机如何通过本质安全的措施进行消除或减小风险，但是做过风险评估的专业人员都知道，其实机械设备能够通过本质安全方法来减少的风险是极为有限的，很多时候为了实现机械的功能，必须存在夹紧点，卷入点。针对这些不能通过本质安全方法减少的风险，我们只能采取风险减少措施中的第二步，也就是通过安装必要的保护措施来降低风险。

因此，这里就先来讲讲保护措施中的第一个大类，防护装置。在新的标准中，针对防护装置的基本要求中有以下几个值得注意的地方：

•当防护装置使用透明材料制成，且存在人员进入需要进入防护装置区域打开防护装置的，防护装置应施加标记或提供措施确保防护装置清晰可见；

•用玻璃制作的防护装置，应使用夹层安全玻璃来防止碎片造成的伤害和产品的污染；

•操作员整个身体能够进入机器以及人员可能受困于机器内的情况，人员应能够通过在机器内部打开联锁活动式防护装置离开危险区域。

另外，由于包装机的工作特性，绝大部分包装机械需要设计有出入口来允许产品的进出。以前针对安全距离只能够参考ISO13857来判断合规性，有时候由于产品体积较大，可能造成无法满足安全距离。但是根据新的标准，该问题也会得到改善：

•根据开口高度及宽度的不同，标准中计划将开口归为小(S)，中（M），大（L）三个类别，其尺寸定义如图1所示；

•当防护装置归类为小开口（S）时，出入口传输带的开口的防护装置适合于隧道形状。当在隧道防护装置后的位置有可预见的定期的干预措施时，这些隧道防护装置应当设计为活动式并带有联锁开关的的；

•中等尺寸的开口(M)的安全距离根据开口的尺寸来确定安全距离，根据是否存在输送带，是否存在折角的通道式防护，其要求的安全距离不尽相同；

•针对大尺寸的靠口，通常要求使用固定防护装置和联锁活动式防护装置和电敏保护装置组合，电敏保护装置通常需要带有屏蔽功能。当传输带使用的托盘负载和有源光电保护装置的支撑柱或传输带的任意一边之间距离应小于180mm，以防止操作人员在光电保护装置被屏蔽期间通过该间隙进入危险区域（图2）。

当然这些防护措施的是否最终如此还需要通过专家和企业的共同讨论，图表中的数字仅供参考。

除了上面提到的方法，如何在开口部分通过安全装置来进行风险降低，也是另一个值得关注的步骤。根据ISO12100对机器进行安全设计，风险减少的过程中，需要遵循的三步法风险层级控制：

a)通过本质安全设计消除或减小风险；

b)针对不可消除的风险来安装必需的保护措施；

c)告知用户由于所采取保护措施的局限性造成的剩余风险。针对包装机械中无法避免的的危险源，安装必要的保护措施来降低风险中的第一个大类是防护装置，而第二个大类则是保护装置。

防护装置VS保护装置

这两个概念对于熟知标准的人而言，简直不值一提，但对于不太研究过标准的人而言，很容易搞不明白这两者的区别，从中文字面上来看，这两者仅一字之差，究竟有什么差别呢？

要把两者的区别讲明白，还得用它们的英文来做进一步区分：

防护装置=Guard

保护装置=ProtectiveDevice

这样是不是就直白多了？防护装置主要指的是围栏、保护罩之类防护措施，而保护装置则是指安全光幕、安全联锁开关等产品。

保护装置应用常见问题

在这里，我们将重点聊一聊保护装置的在包装机械中应用时常见的一些问题以及对应的在新标准中可能提出的新要求。

Q1：什么时候需要安装保护装置？

A：从成本考虑，设备制造商通常更倾向于使用固定式防护来作为风险减少措施，而非安全保护装置。但从实际使用来说，固定防护带来的不方便显而易见，有的用户甚至在生产过程中不得不把一些固定式防护拆除，造成了安全隐患。在新的标准中，将明确规定，如果预期进入频次大于等于1周1次，那么就必须使用保护装置（如安全光幕，安全扫描，安全联锁开关等）与防护罩相结合的方式，作为风险减少措施。

Q2：如果货物进出的开口很大，人员能够钻入甚至走入，是否需要使用安全光幕？

A：关于这个问题，新标准中也将有明确规定。即尺寸归属于大开口时，需要使用固定防护装置、联锁活动式防护装置和电敏保护装置的组合。其可能的形式包括但不限于如下几类：

1）带有连锁的回转门：通过带防护锁定或不带防护锁定的联锁回转门防止人员通过开口进入危险区域。联锁活动式防护装置依靠产品进行推开，当产品通过后自动关闭（图3）；

2）自动卷帘门：当产品到达人员无法从产品和护栏之间间隙进入到危险区域时（卷帘门与产品之间的间隙不应超过230mm），允许卷帘门打开，产品进入。当产品到达人员能够进入的位置前，卷帘门就应当关闭（图4）；

3）当机器的开口被设计成允许不同形状的货物通过，可能会产生人员通过货物与护栏之间间隙进入危险区域的风险。此时可以选择可根据外部的信号来激活预设保护检测区域的电敏保护装置（如光幕和激光扫描仪）。外部激活信号会触发不同大小的检测区域，确保进入的货物较小时，能够最小化不被检测到的区域，从而防止人员在光电装置被屏蔽期间，进入危险区域（图5）。

Q3：在包装机械特别是后段的码垛，缠绕等工序中，常常会存在负载提升机构，这类机构在维修时，如何防止由于电机刹车失效等造成的重力坠落危险？