ICS31.260CCSL51團 體 標 準T/SZMES9—2024手持式激光加工機械安全要求Safetyrequirmentsofhand-heldorhand-operatedlaserprocessingmachines2024-10-24發布 2024-10-31實施深圳市機械工程學會??發布T/SZMES9T/SZMES9—2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 錄前 言 II引 言 III范圍 4規范性引用文件 4術語和定義 4風險評估 4安全要求和措施 11安全要求和措施的驗證 14用戶信息 148標志 14前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由深圳市機械工程學會提出。本文件由深圳市機械工程學會-手持式激光加工機產業技術標準聯盟歸口。本文件主要起草人：馮建國，吳波，孫帥華，韓偉，趙巨云，張頔，陳虹，曾麗霞。引 言T/SZMES9T/SZMES9—2024PAGEPAGE10手持式激光加工機械安全要求范圍本文件適用于手持式激光加工機械的設計、制造、驗收及應用。本文件不適用于：（（用戶不接觸的工件或與激光加工頭機械連接的部件。涉及不屬于機械范疇的無驅動系統的激光加工機械。規范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T5226.1 機械電氣安全機械電氣設備第1部分:通用技術條件GB/T7247.1 1部分：設備分類和要求（IEC60825-1:2014IDT）GB/T18490.1—2017 1部分：通用安全要求（ISO11553-1:2007MOD）IEC60204-1-2021機械的安全性.機械的電氣設備.第1部分:一般要求ISO12100-2010機械安全性.設計一般原則.風險評估和風險降低術語和定義GB/T18490.2—2017界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1手持式激光加工機械 hand-heldorhand-operatedlaserprocessingmachine,HLM產生激光輻射及其操作激光器所需的基本附加設施（如冷卻、電源和氣體供應）的裝備。提供足夠的激光能量/功率來熔化、蒸發或在工件的一部分中引起相變，并且在激光加工過程中手動或手持引導激光束或待加工的工件。注：本文件中手持（hand-held）和手動操作（hand-operated）是同一含義。（來源：GB/T18490.2—2017，3.1，有修改）3.2手持式激光加工頭 hand-heldorhand-guidedlaserhead,HLH手持或手動引導的組件，包含激光輸出/孔徑。手持激光加工頭可以通過光纖配備外部激光源，也可以包含激光系統本身。風險評估風險評估應考慮的因素機械限制系統識別在手持式激光加工機械生命周期所有階段可合理遇見的危險（永久性危險和意外突發危險）、危險狀態和/或危險事件。生命周期階段包括：運輸、裝配和安裝；試運行；使用；拆卸、停用以及報廢。暴露人員風險評估應考慮所有合理可預見的暴露于危險的人員（操作者或其他人員）。人的因素人的因素可影響風險，風險評估時應考慮因素包括但不限于：——人員與機械的相互作用；——人體功效學因素；——人員對風險認知的培訓、經驗和能力；——疲勞因素。風險評估的步驟總體要求GB/T7247.1的要求，確定可達發射水平和激光產品安全類別，以及潛在相關危險的分類、描述。1：手持激光加工機械的限制手持式激光加工機械限制的定義應包括以下內容：應用限制——功能描述、預期用途、可預見的故障和誤用；——不同類型應用程序的描述；——分析過程順序和手動操作/干預；——接口說明；——電源連接；——所需和/或預期的操作員技能。與機器部件相關的限制——特定/預期應用所需的空間/房間；——組合手持式激光加工機械組件的要求；——手持式激光加工機械組件的接口，包括規格。時間限制——整個手持式激光加工機械和每個組件的預期使用壽命；——工藝流程圖；——建議的維護間隔。其他限制——在特殊環境條件下使用的適用性/兼容性；——待加工材料的特性；——對環境/第三方/旁觀者的危害。2：預期用途手持式激光加工機械的預期用途，是否預期將激光輻射導向眼睛、面部和/或皮膚。3：識別和分析已知或可預見的危險已知或可預見的危險包括：——機械危險；——電氣危險；——操作員的手和臉可能會暴露在外；——激光束的反射和散射；——激光束具有在所有方向上傳播的潛在可能性；——激光束錯位；——激光輻射可以從激光傳播系統中的光纖、孔徑或連接器發射；——工作范圍距離大。4：風險估計估計危害的嚴重程度和發生的可能性。5：選擇減小風險的措施6：確定風險減小通過評估結果確定風險減小。7：采用減小風險的措施并進行驗證8：風險評估報告應生成一份風險評估報告，顯示目標和結果。風險評估相關文件通過規定程序完成的風險評估應包括以下相關文件：已進行風險評估的機器（例如，規格、限制、預期用途）；已做出的任何相關假設（載荷、強度、安全系數）；風險評估中確定的危害和危險情況以及考慮的危險事件；，以及與所用數據相關的不確定性及其對風險評估的影響；通過保護措施實現的風險降低目標；為消除已識別的危害或降低風險而采取的保護措施；與機器相關的雙重風險；風險評估結果；風險評估期間填寫的任何表格。主要危險與危險情況見表1。表1 主要危險與危險情況清單編號危險原因和危險情況手持式激光加工機械危險情況舉例潛在后果1激光輻射危險1.1高能量激光束在加工材料表面的反射操作人員未佩戴防護眼鏡眼睛損傷操作人員未穿戴防護服皮膚灼傷1.2手持式激光加工頭在輸出激光時朝向非加工區域手持式激光加工頭在輸出激光時朝向人嚴重灼傷手持式激光加工頭在輸出激光時朝向可燃物火災和爆炸產生燃燒1.3激光束傳輸路徑受阻接手持式激光器光纖在加工過程中折疊光纖及激光器的損壞并向環境發射激光輻射光纖端頭污染光纖及激光器損壞激光束和光束整形元件錯位設備內部及外殼損壞并向環境發射激光輻射1.4非屏蔽激光危險區域內加工第三方（人）受到直接或反射/散射輻射的威脅眼睛及皮膚損傷1.5過近的靠近激光光束操作員在加工過程中手靠近加工區嚴重灼傷高溫燙傷2機械危險2.1運動部件手持式激光加工頭的加工距離超過光纖允許可達范圍光纖及光纖連接器的損壞或故障2.2尖狀和銳邊操作人員在加工過程中意外碰到尖銳位置刺破或擦傷2.3重力手持式激光加工頭因重力而墜落磕碰2.4穩定性固定不牢的箱體和激光頭部件墜落或傾倒磕碰及擠壓3電氣危險3.1帶電部件接觸帶電部件電擊3.2故障條件下變為帶電部件接觸故障條件下變為帶電部件的部件觸電燙傷4熱危險4.1高溫的物體和材料加工后立即接觸加工工件灼傷加工后工件放置在易燃易爆環境中燃燒爆炸接觸加工過程中激光頭噴嘴嚴重灼傷5噪聲危險5.1設備工作過程中產生噪聲冷卻系統的工作產生的噪聲聽力下降或干擾正常交流自動送絲系統產生的噪聲聽力下降或干擾正常交流激光與材料表面的相互作用產生的噪聲聽力下降或干擾正常交流綜合噪聲或特定頻率噪聲干擾信號傳感器數據采集6電磁輻射危險6.1高低頻電磁輻射電氣設備在運行過程中產生的輻射影響有源值入物（如起搏器、除顫器）影響內分泌系統7材料/物質產生的危險7.1氣體氮氣或氬氣泄漏窒息金屬熔化過程產生煙塵擴散呼吸系統損傷7.2液體水冷系統冷卻水泄露觸電或短路7.3火災危險材料加工易燃易爆材料，如鋁、鎂火災和爆炸產生的燃燒8人類工效學危險8.1指示光和視覺顯示單元的設計或位置不當在操作者位置指示信息錯誤解讀其他人為錯誤引起的加工不合格及設備損壞8.2控制裝置的設計、定位或識別在操作者位置誤操作8.3費力對人體解剖學和操作人員運動的考姿勢或過度用力疲勞8.4身體姿勢肌肉骨骼系統損傷8.5重復活動疲勞8.6清晰度，亮度，局部照明在正常操作或維護或維修期間對人工操作準確性和判斷力的影響疲勞及人為失誤造成的其他危險9設計不當或組件故障危險設計不當未設計鑰匙、身份信息識別等權限識別未經授權啟動而帶來的危險噴嘴和工件之間的定位控制沒有不能控制激光有效作用距離控制系統缺乏保護安全的互鎖措施易出現加工事故緊急停止裝置或安全互鎖裝置位置設計不當易出現加工事故9.2組件故障光纖或光纖連接器的損壞或故障人員受傷、設備損壞或無法正常使用（損壞光束引導和整形元件（如光學調制正常噴嘴和工件之間的定位控制出現故障緊急停止或安全互鎖裝置故障10與使用情況有關的危險10.1未經授權的操作未經授權的啟動或操作全部危險列于上面操作員的培訓不足意外啟動或繼續操作10.2動作不當光纖與電纜纏繞觸電摔倒激光加工頭的脫落磕碰加工實際區域偏離安全位置人員灼傷或火災手持式激光加工頭與工件之間的接觸或距離過近加工頭與工件焊接（清潔）未切換激光工作模式加工效果不合格或激光器損傷11組合危險11.1供電故障加工過程中冷卻系統失效激光器突然停止工作電源受急停沖擊易出現加工事故11.2能源中斷后恢復非正常的/意外的啟動11.3控制系統故障非正常的/意外的出光送絲/粉速度異常激光能量調節失效安全要求和措施概述重大危險是指根據風險評估需要設計者采取具體行動消除或降低風險的危險。根據ISO12100:2010所述進行的危害識別和風險評估的結果。手持式激光加工機械可能由特殊原因引起應用或條件以及手持式激光加工機械與其他機器和設備的交互的其他危害，應針對具體情況，使用危害分析和風險評估進行單獨處理應用或條件。機械安全制造商必須通過設計確保所有部件都能達到所需的機械強度。包括但不限于：——激光裝置（外殼、手柄、滾輪）；——光纖電纜（防止機械斷裂、彎曲半徑）；——激光加工頭（外殼、噴嘴、附件（如送絲夾具）；——腳踏開關（如適用）。（預期電氣安全制造商應按照IEC60204-1-2021的要求設計手持式激光加工機械。如果是在室外操作時，應遵守應對濕度和雨水的額外要求。熱安全制造商應通過相應應用的風險評估來估計熱危害水平以及手持式激光加工機械和待加工材料的配置。HLH用手指/手的套環/——行政法規；——使用的個人防護設備，如隔熱手套、隔熱服以及隔熱眼鏡/面罩。二次輻射安全（產生的二次非相干輻射水平用于手持式激光加工機械的相應應用和配置。如果無法采取技術預防措施，制造商的最低要求是提供：——紫外線防護手套；——紫外線防護服；——紫外線防護眼鏡；——通常距離內可預見的（最壞的情況）二次輻射（UV、可見光、NIR）的輻照度。激光輻射安全概述在手持式激光加工機械運行期間，可達發射極限（AE）可以明顯超過GB/T7247.1中定義的3R類激光產品的可達發射極限（AEL）。激光輻射的暴露量可能超過眼睛和皮膚的最大允許照射量（MPE）。在采取風險降低措施后，盡量減少激光輻射對操作員和旁觀者的風險應進行（包括但不限于）：——盡量減少暴露于可接觸激光輻射的危險區域：這包括直接激光束、鏡面反射光束和散射激光束的輻射區域；——盡量減少鏡面反射激光束的危害。手持式激光加工機械的安全分類所有手持式激光加工機械應由制造商根據GB/T7247.1進行分類。對于連接到外部激光組件的手持式激光加工機械應按照以下要求進行分類：——分類基于可訪問的激光輻射發射水平（取決于輸出功率和波長），從而產生最高可能的等級；——應對手持式激光加工機械的所有正常使用操作模式進行分類。防止激光輻射意外發射或者指錯方向的措施為了避免激光輻射的危害，激光輻射可能會以非預期的方向傳播，而不會到達工件，HLH應配備一個控制裝置，用于控制HLH孔（噴嘴）和工件之間的接觸或預期距離。可以使用以下技術：——安裝在工件/工作臺上的電流鉗（設計上應避免將電流鉗直接安裝在HLH上而無法閉合電路）；——通過集成在HLH中的其他傳感器，例如電感傳感器、接觸開關；——通過光學傳感器，測量HLH噴嘴/孔徑和工件之間的距離（適用于改變距離，例如特別是在激光清洗過程中）；——通過評估來自激光與材料相互作用的次級信號。光與物質相互作用安全人體功效學安全控制系統安全與控制系統的安全性和可靠性有關，提高安全性的關鍵考慮因素包括但不限于：——控制系統的可靠性：——聯鎖和安全裝置：實施聯鎖和安全設備，防止未經授權的訪問——對于激光輻射，確保適當的外殼和屏蔽；——緊急停止（E-Stop）系統：包括緊急停止按鈕或開關，可立即在緊急情況或不安全條件下停止激光操作和其他危險功能；——故障檢測和診斷：包括控制中的故障檢測機制和診斷功能系統，用于及時識別和提醒操作員系統故障、錯誤或異常；——冗余和可靠性：集成冗余組件或系統，如冗余傳感器，電源或通信信道，以提高系統可靠性和容錯性。對于3B類和4（（人員安全制造商應明確使用手持式激光加工機械所需的培訓：內容和培訓最短時間。建議培訓時間不少于8小時，并包含主要培訓法規、標準、事故案例以及相關技術、流程知識和設備。每個手持式激光加工機械應在操作員的視野內提供以下輻射報警裝置：可見激光就緒指示器（例如LED）和其具有光學和/或聲學指示裝置。環境安全操作環境在使用手持式激光加工機械時，室內操作要有充分的照明。濕度安全要求和措施的驗證制造商應驗證是否滿足以下所有要求：——手持式激光加工機械的安全要求和風險