ISO 16092-42019 机床安全压力机第4部分气动压力机的安全要求标准立项发展报告

机床安全压力机第4部分：气动压力机的安全要求标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Machinetoolssafety—Presses—Part4:Safetyrequirementsforpneumaticpresses摘要关键词：机床安全；压力机；气动压力机；ISO16092-4；安全要求；风险防控；标准化Keywords:Machinetoolssafety;Presses;Pneumaticpresses;ISO16092-4;Safetyrequirements;Riskprevention;Standardization正文1.引言在现代制造业中，压力机作为金属及非金属材料成形加工的核心设备，其安全性直接关系到操作人员的生命健康及企业的生产连续性。气动压力机凭借其结构简单、成本低廉、动作速度快、无油污染等特性，在小型冲压件、装配、铆接、整形等领域得到了广泛应用。然而，气动压力机通常采用压缩空气驱动，其工作机构（如滑块、模具）在运行过程中具有较大的动能和冲击力，一旦发生误操作或防护失效，极易引发严重的压伤、挤伤甚至死亡事故。长期以来，机床的通用安全标准如ISO12100（机械安全——设计通则风险评估与风险降低）提供了基础框架，但针对特定机器类型的专用安全标准更为必要，因为它们能更精确地识别该领域特有的危险源并规定具体措施。为响应全球对气动压力机安全性能的更高要求，填补专用安全标准的空白，国际标准化组织（ISO）启动了ISO16092系列标准的制定工作。其中，ISO16092-4:2019《机床安全压力机第4部分：气动压力机的安全要求》应运而生，成为该领域首个国际通用的专用安全标准。本报告将对该标准的发展历程、核心技术要素、参与单位及其行业应用价值进行全面分析。2.标准发展背景与立项历程2.1行业需求与技术演进在ISO16092-4发布之前，气动压力机的安全要求主要参照通用机械安全标准以及部分区域性标准，例如欧盟的EN692（机械压力机——安全）和EN693（液压机——安全）主要针对机械和液压驱动形式，而对气动压力机的特殊性规定不足。这种标准上的“滞后”导致了市场上气动压力机安全水平参差不齐，事故时有发生，也阻碍了国际间的技术交流与贸易。随着自动化技术的应用，气动压力机越来越多地与自动送料装置、机器人、PLC控制系统集成，形成了自动化生产线。这一趋势使得风险评估的范围从单机扩展到整个系统，对控制系统安全相关部分（SRP/CS）的性能等级（PLr）要求更为明确。因此，迫切需要一份既涵盖传统机械危险又包含现代控制与电气危险的综合性安全标准。2.2立项与制定过程基于上述行业需求，国际标准化组织机床技术委员会（ISO/TC39）联合其下属的标准化委员会，推动了ISO16092系列标准的立项。ISO16092-4的制定过程严格遵循ISO导则，涵盖了新工作项目提案（NP草案的提出、工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）以及最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段。在制定过程中，来自德国、美国、日本、中国、意大利等主要工业国家的专家进行了多轮激烈讨论。争议焦点主要集中在：气动压力机的“飞车”风险（即因气动回路突然失压或控制系统故障导致滑块失控下坠）的应对策略；光幕、双手控制等保护装置的具体性能要求；以及安全阀、排气阀等气动元件的可靠性验证方法。经过充分的技术验证和利益平衡，标准终于在2019年11月正式发布。2.3标准架构与定位ISO16092系列标准采用模块化结构：-第1部分(ISO16092-1):通用要求。-第2部分(ISO16092-2):机械压力机（包括偏心、螺旋、肘杆等）的安全要求。-第3部分(ISO16092-3):液压压力机的安全要求。-第4部分(ISO16092-4):气动压力机的安全要求（本标准）。ISO16092-4明确指出，其与第1部分通用要求配合使用，共同构成对气动压力机的完整安全要求。标准的定位是“C类标准”（产品安全标准），其优先级高于A类（基础安全标准）和B类（通用安全标准）。3.标准核心技术内容剖析ISO16092-4:2019全文共分若干章节，并包含多个规范性附录和信息性附录。其核心内容不仅是对传统机械危险的防范，更强调了对现代气动与控制系统安全的系统性要求。3.1风险识别与危险源分析标准在引言中明确将气动压力机的主要危险源分为四类：1.机械危险：主要来自于运动部件（滑块、模具、联杆）的挤压、剪切、切割、卷入等。2.气动危险：高压气体管路破裂的喷射、气动系统突然失压导致的滑块失控、排气噪音等。3.电气危险：电击、控制系统故障导致意外启动。4.其它危险：噪声、高温（模具摩擦热）、材料飞溅等。3.2风险评估与安全设计与保护措施标准要求制造商必须按照ISO12100的规定进行风险评估，并基于风险层级采取防护措施。核心措施包括：1.本质安全设计：-防止“飞车”：这是气动压力机最独特的安全问题。标准规定，必须具备可靠的防坠落措施，如重力锁（机械弹簧制动器）或背压制动回路，确保在气源或控制系统失效时，滑块能安全停止或维持在安全位置。这一要求远超通用标准，是气动压力机安全设计的核心。-排气安全：快速释放被压缩空气时，必须配备消声器，防止高压气体伤人及产生职业性噪声危害。-管路安全：气压管路必须采用足够的强度设计，并安装安全阀或溢流阀，防止超压。2.防护装置与保护装置：-固定式防护罩：用于操作者无法接近危险区域的位置，必须具有足够强度且不能轻易移动。-联锁防护装置：当防护罩打开时，联锁装置应切断动力源，阻止滑块运动。-光电保护装置（AOPDs，如光幕）：标准对光幕的安装位置、分辨率和响应时间提出了量化要求，确保操作者任何身体部位在危险区域被发现时，机器能立即停止。-双手控制装置：要求必须在机器循环的全过程中，操作者双手持续按压两个独立的控制按钮，任何一只手的松脱都会中断机器循环。这有效防止了单手操作导致另一只手处于危险区域的情况。标准对双手控制装置的类别（需达到ISO13849-1中的Category3或4）和布置间距有明确规定。3.3控制系统安全相关部件（SRP/CS）的要求这是本标准最具技术深度的部分。标准明确要求，气动压力机的控制系统（包括气动逻辑回路）中，那些与安全功能直接相关的部件（如双手控制阀、急停阀、安全PLC等）必须符合ISO13849-1《机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则》的规定。-性能等级（PLr）要求：标准根据风险评估，将不同安全功能所需的最低性能等级进行了规定。通常，双手控制、光幕、防坠落制动等功能要求达到PLr=d或PLr=e（最高级别）。这意味着控制系统必须具备高可靠性的冗余架构，并进行严格的诊断覆盖率（DCavg）计算。-气动逻辑与气控阀：标准特别强调，纯粹的气动控制系统（如气动逻辑阀）也能满足安全要求，通过串联冗余、双通道设计以及带有监控功能的阀块来实现高PLr等级。这为一些不需或不宜使用复杂电控系统的场景提供了解决方案。3.4验证与检验标准对制造商和用户提出了双重验证要求：1.设计验证：制造商需要提供文件，证明机器符合所有适用的安全要求（如PLr的计算、气动回路的安全性分析）。2.型式试验与例行试验：在批量生产前，需进行型式试验（如寿命测试、环境测试）；每台机器出厂前需进行例行功能测试（如所有安全装置的功能检查、制动距离测试）。4.主要起草单位介绍——德国标准化协会（DIN）及其标委会4.1机构概况德国标准化协会（DeutschesInstitutfürNormunge.V.，简称DIN）成立于1917年，是全球最具影响力的标准化组织之一。DIN代表德国国家利益参与国际标准化活动，是ISO和IEC的核心成员。DIN本身并非政府机构，而是一个注册的公益性民间协会，其成员包括企业、研究机构、行业协会、消费者保护组织等。这种公私合营的模式使其在标准制定中既能反映产业需求，又能兼顾公共利益。4.2在ISO16092-4制定中的核心角色在ISO16092-4的制定过程中，德国发挥了主导作用，具体体现为：1.担任标准工作组秘书处与召集人：ISO/TC39/SC10（机床安全分技术委员会）的秘书处由DIN承担。在制定压力机系列标准时，德国派出了来自德国工程师协会（VDI）、德国机床制造商协会（VDW）以及Sick、Pilz、BOSCHRexroth等知名安全与控制企业的顶尖专家组成工作组。他们不仅提供了大量原型机设计数据和事故分析报告，还运用了德国在机械安全领域（如欧盟EN标准）积累的丰富经验。2.提供关键技术提案：针对气动压力机的独特性，德国专家提出了“气动回路安全完整性等级”的评估方法，即借鉴了ISO13849-1的功能安全理念，并将其具体化到气动元件，形成了标准中关于“防止飞车”和“气动逻辑系统”的强制性要求。此外，德国提出的“压力脉冲监控”作为验证制动器功能的一种非侵入式方法，也被最终版本采纳为规范性附录。3.推动实验验证：德国亚琛工业大学（RWTHAachen）机床与生产工程实验室（WZL）承担了大量针对不同规格气动压力机的制动距离、反应时间测试，其成果直接支撑了标准中对光幕响应时间（如<20ms）与制动距离（如<1mm）之间关系的技术规定。4.3DIN标委会的工作机制DIN下属的NA060-30-01AA“机床安全”标准委员会具体负责压力机领域的标准化工作。该委员会由来自行业的专家代表、事故保险机构（如德国法定事故保险机构DGUV）、检测认证机构（如TÜV莱茵、TÜV南德）以及研究机构组成。这种“多方利益平衡”机制确保了标准既不过于严苛以致影响产业创新，又不至于过于宽松而无法保障安全。委员会定期开会，审查国际标准草案，形成德国国家立场。5.结论与展望5.1结论ISO16092-4:2019《机床安全压力机第4部分：气动压力机的安全要求》的发布，是国际机床安全标准化进程中的一个重要里程碑。该标准系统性地解决了气动压力机在高速冲压过程中的特定安全问题，特别是对防坠落、高性能保护装置（光幕、双手控制）以及高可靠气动与电气控制系统的规定，大大提升了全球气动压力机的本质安全水平。它从源头上减少了可能导致严重伤害的风险，为设备制造商提供了明确的设计规范，为用户提供了选购、验收和操作维护的统一标尺。同时，标准的统一也消除了技术壁垒，促进了全球气动压力机市场的规范化和国际贸易的便利化。5.2未来展望随着“工业4.0”和“智能制造”的深入发展，气动压力机正逐步向智能化、网络化方向演进。因此，ISO16092系列标准在未来的修订中，预计将重点关注以下几个方向：1.数字化与互联安全：如何确保通过工业以太网（如PROFINET,EtherCAT）连接的气动压力机在数据通信、远程维护和控制系统固件更新过程中的安全（即功能安全与信息安全的融合）。标准可能会引入IEC62443（工控网络安全标准）的部分要求。2.人机协作（HRC）：针对小型、低能量气动压力机，如何在模具小型化、操作者需要频繁进入工作区的场景下，设计出更智能的安全方案（如带有激光扫描的虚拟围栏、有约束地降低