TSZMES 9-2024 手持式激光加工机械安全要求

ICS31.260CCSL51团 体 标 准T/SZMES9—2024手持式激光加工机械安全要求Safetyrequirmentsofhand-heldorhand-operatedlaserprocessingmachines2024-10-24发布 2024-10-31实施深圳市机械工程学会  发布T/SZMES9T/SZMES9—2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 录前 言 II引 言 III范围 4规范性引用文件 4术语和定义 4风险评估 4安全要求和措施 11安全要求和措施的验证 14用户信息 148标志 14前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由深圳市机械工程学会提出。本文件由深圳市机械工程学会-手持式激光加工机产业技术标准联盟归口。本文件主要起草人：冯建国，吴波，孙帅华，韩伟，赵巨云，张頔，陈虹，曾丽霞。引 言T/SZMES9T/SZMES9—2024PAGEPAGE10手持式激光加工机械安全要求范围本文件适用于手持式激光加工机械的设计、制造、验收及应用。本文件不适用于：（（用户不接触的工件或与激光加工头机械连接的部件。涉及不属于机械范畴的无驱动系统的激光加工机械。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T5226.1 机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/T7247.1 1部分：设备分类和要求（IEC60825-1:2014IDT）GB/T18490.1—2017 1部分：通用安全要求（ISO11553-1:2007MOD）IEC60204-1-2021机械的安全性.机械的电气设备.第1部分:一般要求ISO12100-2010机械安全性.设计一般原则.风险评估和风险降低术语和定义GB/T18490.2—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1手持式激光加工机械 hand-heldorhand-operatedlaserprocessingmachine,HLM产生激光辐射及其操作激光器所需的基本附加设施（如冷却、电源和气体供应）的装备。提供足够的激光能量/功率来熔化、蒸发或在工件的一部分中引起相变，并且在激光加工过程中手动或手持引导激光束或待加工的工件。注：本文件中手持（hand-held）和手动操作（hand-operated）是同一含义。（来源：GB/T18490.2—2017，3.1，有修改）3.2手持式激光加工头 hand-heldorhand-guidedlaserhead,HLH手持或手动引导的组件，包含激光输出/孔径。手持激光加工头可以通过光纤配备外部激光源，也可以包含激光系统本身。风险评估风险评估应考虑的因素机械限制系统识别在手持式激光加工机械生命周期所有阶段可合理遇见的危险（永久性危险和意外突发危险）、危险状态和/或危险事件。生命周期阶段包括：运输、装配和安装；试运行；使用；拆卸、停用以及报废。暴露人员风险评估应考虑所有合理可预见的暴露于危险的人员（操作者或其他人员）。人的因素人的因素可影响风险，风险评估时应考虑因素包括但不限于：——人员与机械的相互作用；——人体功效学因素；——人员对风险认知的培训、经验和能力；——疲劳因素。风险评估的步骤总体要求GB/T7247.1的要求，确定可达发射水平和激光产品安全类别，以及潜在相关危险的分类、描述。1：手持激光加工机械的限制手持式激光加工机械限制的定义应包括以下内容：应用限制——功能描述、预期用途、可预见的故障和误用；——不同类型应用程序的描述；——分析过程顺序和手动操作/干预；——接口说明；——电源连接；——所需和/或预期的操作员技能。与机器部件相关的限制——特定/预期应用所需的空间/房间；——组合手持式激光加工机械组件的要求；——手持式激光加工机械组件的接口，包括规格。时间限制——整个手持式激光加工机械和每个组件的预期使用寿命；——工艺流程图；——建议的维护间隔。其他限制——在特殊环境条件下使用的适用性/兼容性；——待加工材料的特性；——对环境/第三方/旁观者的危害。2：预期用途手持式激光加工机械的预期用途，是否预期将激光辐射导向眼睛、面部和/或皮肤。3：识别和分析已知或可预见的危险已知或可预见的危险包括：——机械危险；——电气危险；——操作员的手和脸可能会暴露在外；——激光束的反射和散射；——激光束具有在所有方向上传播的潜在可能性；——激光束错位；——激光辐射可以从激光传播系统中的光纤、孔径或连接器发射；——工作范围距离大。4：风险估计估计危害的严重程度和发生的可能性。5：选择减小风险的措施6：确定风险减小通过评估结果确定风险减小。7：采用减小风险的措施并进行验证8：风险评估报告应生成一份风险评估报告，显示目标和结果。风险评估相关文件通过规定程序完成的风险评估应包括以下相关文件：已进行风险评估的机器（例如，规格、限制、预期用途）；已做出的任何相关假设（载荷、强度、安全系数）；风险评估中确定的危害和危险情况以及考虑的危险事件；，以及与所用数据相关的不确定性及其对风险评估的影响；通过保护措施实现的风险降低目标；为消除已识别的危害或降低风险而采取的保护措施；与机器相关的双重风险；风险评估结果；风险评估期间填写的任何表格。主要危险与危险情况见表1。表1 主要危险与危险情况清单编号危险原因和危险情况手持式激光加工机械危险情况举例潜在后果1激光辐射危险1.1高能量激光束在加工材料表面的反射操作人员未佩戴防护眼镜眼睛损伤操作人员未穿戴防护服皮肤灼伤1.2手持式激光加工头在输出激光时朝向非加工区域手持式激光加工头在输出激光时朝向人严重灼伤手持式激光加工头在输出激光时朝向可燃物火灾和爆炸产生燃烧1.3激光束传输路径受阻接手持式激光器光纤在加工过程中折叠光纤及激光器的损坏并向环境发射激光辐射光纤端头污染光纤及激光器损坏激光束和光束整形元件错位设备内部及外壳损坏并向环境发射激光辐射1.4非屏蔽激光危险区域内加工第三方（人）受到直接或反射/散射辐射的威胁眼睛及皮肤损伤1.5过近的靠近激光光束操作员在加工过程中手靠近加工区严重灼伤高温烫伤2机械危险2.1运动部件手持式激光加工头的加工距离超过光纤允许可达范围光纤及光纤连接器的损坏或故障2.2尖状和锐边操作人员在加工过程中意外碰到尖锐位置刺破或擦伤2.3重力手持式激光加工头因重力而坠落磕碰2.4稳定性固定不牢的箱体和激光头部件坠落或倾倒磕碰及挤压3电气危险3.1带电部件接触带电部件电击3.2故障条件下变为带电部件接触故障条件下变为带电部件的部件触电烫伤4热危险4.1高温的物体和材料加工后立即接触加工工件灼伤加工后工件放置在易燃易爆环境中燃烧爆炸接触加工过程中激光头喷嘴严重灼伤5噪声危险5.1设备工作过程中产生噪声冷却系统的工作产生的噪声听力下降或干扰正常交流自动送丝系统产生的噪声听力下降或干扰正常交流激光与材料表面的相互作用产生的噪声听力下降或干扰正常交流综合噪声或特定频率噪声干扰信号传感器数据采集6电磁辐射危险6.1高低频电磁辐射电气设备在运行过程中产生的辐射影响有源值入物（如起搏器、除颤器）影响内分泌系统7材料/物质产生的危险7.1气体氮气或氩气泄漏窒息金属熔化过程产生烟尘扩散呼吸系统损伤7.2液体水冷系统冷却水泄露触电或短路7.3火灾危险材料加工易燃易爆材料，如铝、镁火灾和爆炸产生的燃烧8人类工效学危险8.1指示光和视觉显示单元的设计或位置不当在操作者位置指示信息错误解读其他人为错误引起的加工不合格及设备损坏8.2控制装置的设计、定位或识别在操作者位置误操作8.3费力对人体解剖学和操作人员运动的考姿势或过度用力疲劳8.4身体姿势肌肉骨骼系统损伤8.5重复活动疲劳8.6清晰度，亮度，局部照明在正常操作或维护或维修期间对人工操作准确性和判断力的影响疲劳及人为失误造成的其他危险9设计不当或组件故障危险设计不当未设计钥匙、身份信息识别等权限识别未经授权启动而带来的危险喷嘴和工件之间的定位控制没有不能控制激光有效作用距离控制系统缺乏保护安全的互锁措施易出现加工事故紧急停止装置或安全互锁装置位置设计不当易出现加工事故9.2组件故障光纤或光纤连接器的损坏或故障人员受伤、设备损坏或无法正常使用（损坏光束引导和整形元件（如光学调制正常喷嘴和工件之间的定位控制出现故障紧急停止或安全互锁装置故障10与使用情况有关的危险10.1未经授权的操作未经授权的启动或操作全部危险列于上面操作员的培训不足意外启动或继续操作10.2动作不当光纤与电缆缠绕触电摔倒激光加工头的脱落磕碰加工实际区域偏离安全位置人员灼伤或火灾手持式激光加工头与工件之间的接触或距离过近加工头与工件焊接（清洁）未切换激光工作模式加工效果不合格或激光器损伤11组合危险11.1供电故障加工过程中冷却系统失效激光器突然停止工作电源受急停冲击易出现加工事故11.2能源中断后恢复非正常的/意外的启动11.3控制系统故障非正常的/意外的出光送丝/粉速度异常激光能量调节失效安全要求和措施概述重大危险是指根据风险评估需要设计者采取具体行动消除或降低风险的危险。根据ISO12100:2010所述进行的危害识别和风险评估的结果。手持式激光加工机械可能由特殊原因引起应用或条件以及手持式激光加工机械与其他机器和设备的交互的其他危害，应针对具体情况，使用危害分析和风险评估进行单独处理应用或条件。机械安全制造商必须通过设计确保所有部件都能达到所需的机械强度。包括但不限于：——激光装置（外壳、手柄、滚轮）；——光纤电缆（防止机械断裂、弯曲半径）；——激光加工头（外壳、喷嘴、附件（如送丝夹具）；——脚踏开关（如适用）。（预期电气安全制造商应按照IEC60204-1-2021的要求设计手持式激光加工机械。如果是在室外操作时，应遵守应对湿度和雨水的额外要求。热安全制造商应通过相应应用的风险评估来估计热危害水平以及手持式激光加工机械和待加工材料的配置。HLH用手指/手的套环/——行政法规；——使用的个人防护设备，如隔热手套、隔热服以及隔热眼镜/面罩。二次辐射安全（产生的二次非相干辐射水平用于手持式激光加工机械的相应应用和配置。如果无法采取技术预防措施，制造商的最低要求是提供：——紫外线防护手套；——紫外线防护服；——紫外线防护眼镜；——通常距离内可预见的（最坏的情况）二次辐射（UV、可见光、NIR）的辐照度。激光辐射安全概述在手持式激光加工机械运行期间，可达发射极限（AE）可以明显超过GB/T7247.1中定义的3R类激光产品的可达发射极限（AEL）。激光辐射的暴露量可能超过眼睛和皮肤的最大允许照射量（MPE）。在采取风险降低措施后，尽量减少激光辐射对操作员和旁观者的风险应进行（包括但不限于）：——尽量减少暴露于可接触激光辐射的危险区域：这包括直接激光束、镜面反射光束和散射激光束的辐射区域；——尽量减少镜面反射激光束的危害。手持式激光加工机械的安全分类所有手持式激光加工机械应由制造商根据GB/T7247.1进行分类。对于连接到外部激光组件的手持式激光加工机械应按照以下要求进行分类：——分类基于可访问的激光辐射发射水平（取决于输出功率和波长），从而产生最高可能的等级；——应对手持式激光加工机械的所有正常使用操作模式进行分类。防止激光辐射意外发射或者指错方向的措施为了避免激光辐射的危害，激光辐射可能会以非预期的方向传播，而不会到达工件，HLH应配备一个控制装置，用于控制HLH孔（喷嘴）和工件之间的接触或预期距离。可以使用以下技术：——安装在工件/工作台上的电流钳（设计上应避免将电流钳直接安装在HLH上而无法闭合电路）；——通过集成在HLH中的其他传感器，例如电感传感器、接触开关；——通过光学传感器，测量HLH喷嘴/孔径和工件之间的距离（适用于改变距离，例如特别是在激光清洗过程中）；——通过评估来自激光与材料相互作用的次级信号。光与物质相互作用安全人体功效学安全控制系统安全与控制系统的安全性和可靠性有关，提高安全性的关键考虑因素包括但不限于：——控制系统的可靠性：——联锁和安全装置：实施联锁和安全设备，防止未经授权的访问——对于激光辐射，确保适当的外壳和屏蔽；——紧急停止（E-Stop）系统：包括紧急停止按钮或开关，可立即在紧急情况或不安全条件下停止激光操作和其他危险功能；——故障检测和诊断：包括控制中的故障检测机制和诊断功能系统，用于及时识别和提醒操作员系统故障、错误或异常；——冗余和可靠性：集成冗余组件或系统，如冗余传感器，电源或通信信道，以提高系统可靠性和容错性。对于3B类和4（（人员安全制造商应明确使用手持式激光加工机械所需的培训：内容和培训最短时间。建议培训时间不少于8小时，并包含主要培训法规、标准、事故案例以及相关技术、流程知识和设备。每个手持式激光加工机械应在操作员的视野内提供以下辐射报警装置：可见激光就绪指示器（例如LED）和其具有光学和/或声学指示装置。环境安全操作环境在使用手持式激光加工机械时，室内操作要有充分的照明。湿度安全要求和措施的验证制造商应验证是否满足以下所有要求：——手持式激光加工机械的安全要求和风险