自动化设备人手防护：U型光栅的作用

自动化设备人手防护：U 型光栅的作用

在自动化车间里，机械臂快速抓取零件、传送带不停输送工件，操作员的手需要频繁靠近设备进行上料、调整 —— 这时候，传统的直线型安全光栅往往难以覆盖 “多角度伸入” 的风险，而 U 型光栅凭借 “三面环绕” 的结构，能像一个 “防护罩” 一样围住设备的危险区域，从上下左右多个方向拦住靠近的人手，成为自动化设备人手防护的 “灵活卫士”。

一、U 型光栅的独特优势：解决直线光栅的 “防护盲区”

自动化设备的危险区多是 “开放式” 的 —— 比如装配线的机械手工作位，操作员可能从正面、侧面甚至下方伸手；机床的进料口，手可能从上方或两侧伸入。直线型光栅只能形成一道 “平面光墙”，无法覆盖多角度风险，而 U 型光栅的结构刚好弥补这一缺陷：

· 三面环绕设计：U 型光栅由 “两侧垂直段 + 顶部水平段” 组成，发射器和接收器集成在同一框架上，形成一个 “U” 形的闭合光墙，能从左右两侧和顶部三个方向覆盖设备的危险区域；

· 无死角防护：无论操作员的手从哪个方向靠近（正面伸、侧面探、上方往下放），只要进入 U 型光墙范围，就能被光束检测到，不会像直线光栅那样留下 “侧面盲区”。

某电子厂的手机装配线，之前用直线光栅防护机械手，操作员从侧面伸手调整零件时未被检测，险些被夹伤；换成 U 型光栅后，三面光墙完全围住机械手工作区，类似隐患再也没出现过。

二、U 型光栅在不同自动化设备上的防护作用

（一）装配线机械手：拦住 “多方向伸来的手”

装配线的协作机械臂需要与人配合工作，手可能从三个方向靠近：

· 正面：操作员伸手递零件；

· 侧面：调整机械手旁边的工装；

· 上方：伸手取走装配好的成品。

U 型光栅安装在机械臂的工作平台周围，两侧垂直段挡住左右方向，顶部水平段挡住上方，形成一个 “U” 形防护圈。当手靠近任何一侧 10 厘米内，光栅立即让机械臂减速；进入 5 厘米内，机械臂停止运动，同时发出声光报警。

某汽车零部件装配线的测试显示，用 U 型光栅后，机械臂周边的人手误闯次数从每月 8 次降到 0 次，且不影响正常递料效率。

（二）自动化机床：守护 “进料口的危险区”

车床、铣床等自动化机床的进料口，是人手防护的重点 —— 操作员可能伸手清理废料、调整夹具，或误将手伸入旋转的刀具范围。U 型光栅适配进料口的 “半开放结构”：

· 两侧垂直段安装在进料口的左右立柱上，高度覆盖从台面到刀具顶部；

· 顶部水平段横跨进料口上方，防止从上方伸手进入。

当手进入进料口区域，光栅不仅触发机床急停，还会联动关闭刀具的旋转动力，避免惯性造成伤害。某五金厂的数控车床，用 U 型光栅后，因误伸手导致的事故率下降 100%。

（三）自动分拣机：防止 “手伸入分拣通道”

物流仓库的自动分拣机，通道内的皮带和分拣机构高速运转，操作员若伸手整理堵塞的包裹，很容易被卷入。U 型光栅安装在分拣通道的入口处：

· 两侧垂直段沿通道边缘固定，顶部水平段贴近通道上方的盖板；

· 只要有手伸入通道，哪怕只进入 5 厘米，光栅立即让分拣机停机，同时打开通道侧面的应急门，方便操作员撤离。

三、U 型光栅的安装与调试：按设备选对 “尺寸”

（一）尺寸适配：根据设备危险区定规格

U 型光栅的 “开口宽度” 和 “高度” 需要与设备危险区匹配：

· 开口宽度：比设备危险区的宽度大 10-15 厘米，确保手在靠近危险区前就被检测；

· 高度：从设备台面开始，到危险区的最高处（如机械手的最高点、刀具的顶部），避免上方留下盲区。

某机械厂给铣床选 U 型光栅时，因开口宽度刚好等于进料口宽度，手靠近边缘时才被检测，调整为比进料口宽 15 厘米后，提前预警时间增加了 0.3 秒。

（二）调试重点：确保光墙闭合无断点

U 型光栅的三个边需要形成连续的光墙，调试时要：

1.用遮光板逐一遮挡每束光，检查是否所有光束都能触发报警；

2.重点检查拐角处的光束（两侧与顶部的衔接处），避免因安装倾斜导致断点；

3.测试不同角度伸手（正面、侧面、斜上方），确保无遗漏。

四、不同自动化设备的 U 型光栅选型表

五、结语

自动化设备的人手防护，关键在于 “覆盖多角度风险”，U 型光栅用三面环绕的光墙，完美解决了直线光栅的盲区问题，既不影响操作员与设备的协作，又能在危险靠近时快速响应。在需要频繁人机交互的自动化场景中，U 型光栅的灵活性和可靠性，让防护更贴合实际作业需求。

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