自動化設備人手防護：U 型光柵的作用

在自動化車間里，機械臂快速抓取零件、傳送帶不停輸送工件，操作員的手需要頻繁靠近設備進行上料、調整 —— 這時候，傳統的直線型安全光柵往往難以覆蓋 “多角度伸入” 的風險，而 U 型光柵憑借 “三面環繞” 的結構，能像一個 “防護罩” 一樣圍住設備的危險區域，從上下左右多個方向攔住靠近的人手，成為自動化設備人手防護的 “靈活衛士”。

一、U 型光柵的獨特優勢：解決直線光柵的 “防護盲區”

自動化設備的危險區多是 “開放式” 的 —— 比如裝配線的機械手工作位，操作員可能從正面、側面甚至下方伸手；機床的進料口，手可能從上方或兩側伸入。直線型光柵只能形成一道 “平面光墻”，無法覆蓋多角度風險，而 U 型光柵的結構剛好彌補這一缺陷：

· 三面環繞設計：U 型光柵由 “兩側垂直段 + 頂部水平段” 組成，發射器和接收器集成在同一框架上，形成一個 “U” 形的閉合光墻，能從左右兩側和頂部三個方向覆蓋設備的危險區域；

· 無死角防護：無論操作員的手從哪個方向靠近（正面伸、側面探、上方往下放），只要進入 U 型光墻范圍，就能被光束檢測到，不會像直線光柵那樣留下 “側面盲區”。

某電子廠的手機裝配線，之前用直線光柵防護機械手，操作員從側面伸手調整零件時未被檢測，險些被夾傷；換成 U 型光柵后，三面光墻完全圍住機械手工作區，類似隱患再也沒出現過。

二、U 型光柵在不同自動化設備上的防護作用

（一）裝配線機械手：攔住 “多方向伸來的手”

裝配線的協作機械臂需要與人配合工作，手可能從三個方向靠近：

· 正面：操作員伸手遞零件；

· 側面：調整機械手旁邊的工裝；

· 上方：伸手取走裝配好的成品。

U 型光柵安裝在機械臂的工作平臺周圍，兩側垂直段擋住左右方向，頂部水平段擋住上方，形成一個 “U” 形防護圈。當手靠近任何一側 10 厘米內，光柵立即讓機械臂減速；進入 5 厘米內，機械臂停止運動，同時發出聲光報警。

某汽車零部件裝配線的測試顯示，用 U 型光柵后，機械臂周邊的人手誤闖次數從每月 8 次降到 0 次，且不影響正常遞料效率。

（二）自動化機床：守護 “進料口的危險區”

車床、銑床等自動化機床的進料口，是人手防護的重點 —— 操作員可能伸手清理廢料、調整夾具，或誤將手伸入旋轉的刀具范圍。U 型光柵適配進料口的 “半開放結構”：

· 兩側垂直段安裝在進料口的左右立柱上，高度覆蓋從臺面到刀具頂部；

· 頂部水平段橫跨進料口上方，防止從上方伸手進入。

當手進入進料口區域，光柵不僅觸發機床急停，還會聯動關閉刀具的旋轉動力，避免慣性造成傷害。某五金廠的數控車床，用 U 型光柵后，因誤伸手導致的事故率下降 100%。

（三）自動分揀機：防止 “手伸入分揀通道”

物流倉庫的自動分揀機，通道內的皮帶和分揀機構高速運轉，操作員若伸手整理堵塞的包裹，很容易被卷入。U 型光柵安裝在分揀通道的入口處：

· 兩側垂直段沿通道邊緣固定，頂部水平段貼近通道上方的蓋板；

· 只要有手伸入通道，哪怕只進入 5 厘米，光柵立即讓分揀機停機，同時打開通道側面的應急門，方便操作員撤離。

三、U 型光柵的安裝與調試：按設備選對 “尺寸”

（一）尺寸適配：根據設備危險區定規格

U 型光柵的 “開口寬度” 和 “高度” 需要與設備危險區匹配：

· 開口寬度：比設備危險區的寬度大 10-15 厘米，確保手在靠近危險區前就被檢測；

· 高度：從設備臺面開始，到危險區的最高處（如機械手的最高點、刀具的頂部），避免上方留下盲區。

某機械廠給銑床選 U 型光柵時，因開口寬度剛好等于進料口寬度，手靠近邊緣時才被檢測，調整為比進料口寬 15 厘米后，提前預警時間增加了 0.3 秒。

（二）調試重點：確保光墻閉合無斷點

U 型光柵的三個邊需要形成連續的光墻，調試時要：

1.用遮光板逐一遮擋每束光，檢查是否所有光束都能觸發報警；

2.重點檢查拐角處的光束（兩側與頂部的銜接處），避免因安裝傾斜導致斷點；

3.測試不同角度伸手（正面、側面、斜上方），確保無遺漏。

四、不同自動化設備的 U 型光柵選型表

五、結語

自動化設備的人手防護，關鍵在于 “覆蓋多角度風險”，U 型光柵用三面環繞的光墻，完美解決了直線光柵的盲區問題，既不影響操作員與設備的協作，又能在危險靠近時快速響應。在需要頻繁人機交互的自動化場景中，U 型光柵的靈活性和可靠性，讓防護更貼合實際作業需求。

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