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沖壓機械的安全對策－趙子巖第1頁沖壓機械的安全對策(本文刊載於2006年第4季『工業安全科技』季刊第60期)趙子巖電話：04-7524131現職：金豐機器工業股份有限公司總經理E-mail：JackChao@chinfong.com.tw壹、前言根據職災統計資料顯示，災害媒介物（不含交通事故）屬於機械類型所導致職災率最高。依金屬製品各子行業肇事機械類別資料顯示，主要肇事案例所使用的機械有六種，其中以沖壓機械最具危險性。從災害類型得知，以被夾、被捲及被切、割、擦傷為主，常見的受傷部位以指、腕與手最嚴重。沖壓機械（沖床，壓力機，Press）是利用儲存於飛輪的慣性潛能，瞬間釋放於模具間的工件，以進行剪切、引伸、打印及彎曲之作業，因此沖床在滑塊下衝時所產生的能量，對操作人員具有非常大的威脅。若控制裝置故障或操作人員疏忽，潛在的危害（機械動能）就有可能傷害人體，導致災害發生。沖床安全係指沖床及其裝置、裝備（保護裝置和沖模等）的機械設備安全，操作者、與沖床有關的工作人員（例如維修人員和沖模安裝調整工等）、由於機械設備產生的偶然故障或事故而危及到的人身安全及操作上的方便性或不過多地耗費體力。保證沖壓生產過程中的安全，必須應用系統工程協調有效地採取技術措施，而不是依賴操作者過分的注意和努力。在設計(沖壓件結構、工藝、沖床、安全裝置、模具、生產組織和管理)階段，對一切可能產生的危險和不安全因素，採取措施加以防範。工廠必須經常對操作者進行綜合性安全技術和生產技術的訓練，並指導操作者遵守企業、地方或國家的安全規章、制度和法律、法令。本文目的在探討沖壓機械潛在危害及其安全對策。沖壓機械的安全對策－趙子巖第2頁貳、沖床安全性分析系統風險程度遠超過一般日常生活中非工商業活動的風險程度時，自然無法被社會大眾所接受；反之，過分的安全設施與管理，會大幅增加生產成本及建廠費用。可接受的風險程度(acceptablerisk)隨國情、時間、風俗及環境而改變，難有定論；唯機械產品必須有安全設計是全球必然的趨勢。去除或降低危害因素，將系統的風險程度降至可接受的範圍。學習及發展控制危害、降低危險機率的技術，努力改善工作環境，選擇最佳設計方法及遵循安全準則，自然可以將危害控制到最低。增加安全的程序為：1.危害鑑定。2.避免/去除危害。3.改善設計或條件，以控制危害。4.緩和（圍堵及處理）危害所產生的後果。危害鑑定的方法主要有：事故樹分析(FaultTreeAnalysis,FTA)、事件樹分析(EventTreeAnalysis,ETA)、失效模式與影響分析(FaultModeandEffectiveAnalysis,FMEA)、工作安全分析(JobSafetyAnalysis,JSA)、如果－會怎樣分析(What-If)、初步危害分析(PreliminaryHazardAnalysis,PHA)、危害及可操作性分析(HazardandOperabilityStudies,HAZOP)等。由沖床傷害的事故樹分析（圖一），在操作者手在沖模內的條件下，當滑塊突然非正常下降，而安全防護裝置未起作用的時候，就會發生沖床傷害事故。分析下去就可查出事故的基本原因，如果能消除或控制這些基本原因事件，則事故－沖床傷害就能避免。AND沖床傷害事故‧‧滑塊下行手在沖模內沖模沒有防護作用沖床開動作業者違反規定作業者採用沖模作業監督不徹底維修不好安全管理上的缺陷監督者默認ANDOROR作業者操作離合器離合器誤動作OR設計上引起的不安全離合器破裂離合器磨損OR防護裝置有缺陷防護裝置被拆除沒有防護裝置防護裝置妨礙作業‧‧監督者默認因急于作業而拆下缺乏安全管理ANDOR+++++圖一沖床傷害事故樹沖壓機械的安全對策－趙子巖第3頁沖床切邊時若用夾鉗取放工件是安全的；若用手取放工件或清除飛邊而沖床未工作，當然不會壓傷手；若沖床正在工作，滑塊下滑，如果有充足時間將手取出，也不會發生危險。若沒有充足時間將手取出，但操作者緊急停車並措施有效，則可避免危險發生，否則將會把手壓傷；如果操作者未採緊急停車措施，則必然發生壓傷事故，切邊操作事件樹如圖二所示。瞬間造成事故的後果，往往是多環節事件失敗所造成，事件樹分析能找出系統中發生事故的規律，指出消除事故的根本措施，改善系統的安全狀況。後果用夾鉗操作有充足時間切邊用手取放工件沖床工作無充足時間未採取緊急措施手壓傷手壓傷安全採取緊急停車措施措施有效措施無效冒險安全安全圖二切邊操作事件樹參、製造者的安全對策過去製造者雖從安全設計、安全製造上考慮安全問題，但基本上仍要使用者過多的注意和努力，訂出繁雜而難以遵循的安全操作程序，以防危險發生。依產品責任精神，製造者應思考設計對使用者友善(user-friendly)的操作介面，在設計階段考慮包括機械性危險在內的種種危害狀況，用機構上的設計、安全防護對策、控制技術及使用上的資訊來達到保護勞工安全的目的。在世界各國的沖床標準及規範上（如CE標誌、我國機械器具防護標準等），規定需設有相關的安全裝置，這些安全裝置在國際標準中亦進一步規定需做到「安全確認」的功能，以保障相關人員生命安全。行政上的管制、安全訓練及安全防護設施僅是治標而非治本之道，製造者與使用者的責任範圍如圖三所示。沖壓機械的安全對策－趙子巖第4頁沖床安全性分析製造者的安全對策本質安全設計安全防護及補充防護對策使用上的資訊Ø在機械上使用說明書ü警報標誌·信號ü警報裝置使用者的安全對策組織安全作業程序·監督作業許可系統追加安全防護裝置保護具訓練持續改善滿足顧客溝通需求回饋問題研究發展設計細部設計製造安裝試車訓練使用運轉(早夭期)(平穩期)(老化期)大風險小不能接受的風險製造者安全技術後殘留的風險使用者安全管理後多數可接受的風險使用者安全技術後可以容許的風險圖三製造者與使用者的責任範圍在危害預防方面，其作法由「緊急搶修」到「危害預防」、「危害預知」，再進一步到「安全確認」。由過去管末處理（消減/應變），進一步往上游的設計進行源頭之改善與預防。為防止沖床危害發生最根本的解決之道，應朝本質安全設計(InherentlySaferDesign,ISD)著手，將安全確認的設計理念，落實於沖床設計中。本質安全設計是避免危害而非控制危害，特別是移除或減少危害源。在研發及設計階段，改進本質安全的機會很高，但到了使用運轉時，由於既有的環境及設計上的限制，改善機會較低，只能加強外在安全設計。最能表現本質安全化的要素為系統的安全性依靠系統自身，而不是系統外附加的安全裝置與措施來保證，人對機、物、環境有良好的適應性，即使人出現了失誤或誤操作，也能自動避免或降低事故的發生。本質安全設計的原則有：強化(intensification)、取代(substitution)、減弱(attenuation)、限制失誤所造成的影響(limitationoftheeffectoffailure)、簡單化(simplification)、避免碰撞效應(avoidknock-oneffect)、避免組裝錯誤(makingincorrectassemblyimpossible)、狀態清晰(makingstatusclear)、容易控制(easeofcontrol)等。安全確認是經由危害評估與分析，訂出安全指標，在「機械設備一定會故障」及「人的操作一定會產生錯誤」的兩大前提下，發展縱使失誤亦需安全，達到所界定的「安全判定基準」。危險區域為沖床與操作人員的共同作業空間，若安全裝置失效或操作員因疲勞而造成疏忽，便有可能導致災害的發生。沖床在正常作業過程中，為防止機械動能對人體造成傷害，以護罩將傳動部及可動部等危害源加以隔離，以保障作業人員的安全；護罩型式有固定式、移動式、可調式、互鎖式、控制式等。互鎖控制(interlockcontrol)指當人員要進入共同作業空間時，沖床必須停止動作；而當沖床要起動時，必須先確認人員不在共同作業空間內，才可沖壓機械的安全對策－趙子巖第5頁起動。互鎖裝置為機械、電子或其他類型的裝置，其目的在危險狀態下禁止機械元件的操作。正向模式(forwardmode)指一機件移動會帶動另一元件，即一機件會限制另一機件之移動，用於互鎖控制的開關必須以正向模式動作。人機系統安全邏輯之設計應達到：當沖床運轉時，人不能在危險區域中；當人員在操作沖床時，沖床必須保持在安全的狀態下，得到安全確認而運轉沖床。沖床的安全對策如圖四，最主要的功能在於防止機器本身的誤動作及人為操作的不當等所造成的意外傷害。自動化安全護罩上、下模間隔在8㎜以下安全沖床安全裝置手工具（Pinset,Magnet）光電式双手按鈕掃除式柵欄拉開式兩手起動式兩手操作式沖床的安全對策非本質安全化本質安全化圖四沖床的安全對策若依防護的功能設計上來區分，可分為機器設計面及作業面的安全防護裝置。茲將沖床各種安全防護裝置分類列舉如下：一、機器設計面：1.再啟動防止(anti-repeat)2.安全一行程(safetyonestroke)3.雙手操作式安全裝置(twohandoperationpushbutton)4.緊急停止裝置(emergencypushbutton)5.壓力開關(pressureswitch)6.附鎖切換開關(keyswitch)7.雙聯式電磁閥(dualsolenoidvalve)8.剎車器監視裝置(brakemonitor)9.回轉部的防護蓋(safetycover)10.連鎖裝置(interlock)。二、作業面：11.安全護罩(safetyguard)12.掃除式安全裝置(sweepsafetydevice)13.拉開式安全裝置(pull-backssafetydevice)14.光電安全裝置(photo-electricsafetydevice)15.安全插銷＆安全頂柱(safetyplug&safetyblock)16.安全手工具(handfeedingandretrievaltools)。肆、使用者的安全對策組織依存於顧客，製造者必須知道誰是您的顧客，瞭解顧客需求；計畫、控制以滿足顧客需求，避免為顧客造成問題；取得顧客的回饋，依據顧客回饋持續改善。使用者必須與製造者溝通您的需求，提供回饋給製造者。沖床製造者應積極致力於安全技術，以達降低職業災害、保障勞工安全的目的。CE標誌的基本沖壓機械的安全對策－趙子巖第6頁精神為：1.製造安全的工業產品是製造者的法律責任。2.用技術文件來證明已盡此法律責任。3.用CE符合聲明書宣告符合安全法規。4.用CE標誌告知該產品符合安全規定。5.用品保制度確定所有的安全品質。而ISO9000的基本精神是：1.滿足客戶的需求。2.說到做到(liability)、留下記錄(traceability)，使相關技術能夠傳承。安全技術的發展是必須且持續的，但在技術尚未能確保百分之百的安全情況下，為達到最有效的全面性安全，必須採用「4E」安全對策：以工程(Engineering)方法改善環境；以勞工安全衛生教育(Education)訓練來消除人為錯誤、認識危害；依規定步驟、程序、方法切實執行(Enforcement)安全衛生管理組織、人員及自動檢查；以熱忱(Enthusiasm)從事安全工作，建立安全職場。根據過去的統計資料，除由硬體設備不足或設計不週全而引起的事故外，絕大多數風險來自於人為失誤(如對機械危害認識不夠、操作不熟練、抄近路、錯覺、好奇或恐懼、緊急時的驚嚇、錯愕反應等)。如欲達到安全生產、零災害的最終目標，使用者必須加強安全管理系統。包括：1.安全意識2.安全政策及責任3.安全管理組織4.危害通識5.行政控制6.緊急應變計劃7.危險管理8.意外管理9.訓練。提供合理的安全設計及硬體設施，以達到安全生產的要求是製造者的主要責任；然徒有良好的硬體設施而無合理的安全管理及操作運轉，災害仍會不斷的發生。沖床普遍使用於製造業，雖然多數的沖床製造者有提供部份或全部的安全裝置，但常依使用顧客的要求來決定是否安裝，部份使用者為節省機器成本及按件計酬之勞工，往往忽略之。事實上，事故的發生不僅會使勞工傷殘、