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技術通報 286期_我國機械安全管理發展－申報登錄制度、車削機檢驗方式及安全說明 2022.04.27

我國機械安全管理發展-申報登錄制度、車削機檢驗方式及安全說明

文／財團法人精密機械研究發展中心　機械安全發展部　李元祐
 
一、前言

有鑑於車削機（業界稱為車床）主要機械設備之一，為保障國內勞工作業安全、改善整體的工作環境，勞動部職安署於民國104 年1 月1 日起正式啟動「機械、設備或器具安全資訊申報網站登錄制度」，限制製造者或輸入者不得製造、輸入不符安全標準之機械、設備或器具。目前傳統車削機已於民國108 年7 月1 日起正式列管，因此須於「機械器具安全資訊網」（圖一）進行申報登錄並張貼TS 安全標示（圖二）；半數值控制車削機、數值控制車削機及單主軸或多主軸之自動車削機預計將於民國112 年1 月1 日開始列管。考量未來將有更多車削機業者將進行申報登錄，因此本文將說明車床的申報登錄制度、驗證方式及並提到部分車削機的防護措施。

 
二、法規依據

2.1 源頭管理概述
近年來機器朝向高速化、精密化及自動化的發展，使得機械設備的危害類型更加複雜，其災害的嚴重性也更加劇烈。為保障使用者在操作機器時的安全性，政府推動源頭管理的制度，使機器在出廠前皆符合安全法規的要求。



源頭管理的相關法規為「職業安全衛生法」，本法第七條，「製造者、輸入者、供應者或雇主，對於中央主管機關指定之機械、設備或器具，其構造、性能及防護非符合安全標準者，不得產製運出廠場、輸入、租賃、供應或設置」且「製造者或輸入者對於第一項指定之機械、設備或器具，符合前項安全標準者，應於中央主管機關指定之資訊申報網站登錄，並於其產製或輸入之產品明顯處張貼安全標示，以供識別」。其中「中央主管機關指定之機械、設備或器具」可參考「職業安全衛生法施行細則第12 條」所列的項目（表一）。車削機為中央主管機管指定列管的機械設備器具之一。


2.2 排除對象
此次列管的車削機類型為「金屬材料加工用車削機」，依照勞動部頒布的公文（勞職安4 字第1101055182），若機器狀態符合以下條件，則可免受職業安全衛生法第7 條第3 項規定辦理指定網站申報登錄，業者可依輸入規定代號「375」說明內容第三項，於進口報單填列專用代碼ML999999999989 辦理通關：
(1) 常態加工之工件非為金屬材料者，例如木質、或非金屬材料之車削機械、竹筷加工機。
(2) 常態加工為使用人力或獸力作為機械運作動力者，例如人工腳踏或手轉輪式車製機。
(3) 常態加工非為ISO 23125:2015 之第3.4.3節給定義與圖三顯示機械架構之定製型金屬材料加工用車削機與車削中心機，例如攜帶式瓦斯管車牙機、管線工程之可攜式車削加工之專用機械。
(4) Group1 機械之常態加工非為ISO23125:2015 之第3.4.3 節所定義無數值控制之手動控制車削型態者，例如自動化車削加工之機械。
(5) 常態加工非為車削作業者，例如採用衝壓、剪切、折彎、壓製、輥軋或輥製、鋸、搪、刨、磨、銑、鑽、鎚、拉製或塑造成模具所規範或預期的成品形狀與尺寸型態等加工模式之機械，或組裝作業用起子或扳手機械。
(6) 非為完整成品，或其零組件或配件。
(7) 屬納管項目但未達實施日期者， 例如Group2 至Group4 之金屬車削機與車削中心機。
 
三、申報登錄辦法及相關文件準備

3.1 申報登錄
申報登錄的相關細則可參考「機械設備器具安全資訊申報登錄辦法」，第三條提到「製造者或輸入者，於國內生產、製造、加工、修改或自國外輸入前條產品( 可免申報登錄的產品)，認其構造、性能及防護符合中央主管機關所定安全標準者，應於中央主管機關指定之資訊申報網站（以下簡稱資訊網站）登錄該產品之安全資訊，完成自我宣告（以下簡稱宣告安全產品）」，中央主管機管指定的申報登錄網站如圖一所示，需進行產品申報登錄或搜尋申報登錄相關資訊，皆可由此網站查詢。
3.2 取證方式
依照「機械設備器具安全資訊申報登錄辦法」第四條，申報者依「職業安全衛生法」第七條第三項規定，宣告其產品符合安全標準者，應採下列方式之一佐證：
一、委託經中央主管機關認可之檢定機構實施型式檢定合格。
二、委託經國內外認證組織認證之產品驗證機構審驗合格。
三、製造者完成自主檢測及產品製程一致性查核，確認符合安全標準。
車削機的檢驗方式為第二種，經由國內外驗證組織進行產品驗證後並於勞動部職安署所建置的系統進行申報登錄，方可在國內進行販售、租賃。
若要進行機器產品驗證，須經過合格的機構進行輔導、測試及驗證的流程。輔導機構為通過ISO 17025 資格的輔導機構，驗證機構為通過ISO 17065 資格的驗證機構，通過驗證人員的審查並取證後，即可進行申報登錄。
輔導、測試及驗證執行程序如下及圖三的說明：
● 輔導：經輔導人員針對安全標準的要求進行查核，針對機台安全有不足的地方進行討論與修改，完成機器的改善工作與技術文件整理，車床的參考標準為ISO 23125:2015 或其同等標準。
● 測試：與輔導人員討論安全防護後，在機器完成標準要求的防護措施後，再進行機器的電氣測試，測試方式參考IEC 60204-1:2016 所要求的部分項目進行測試。
● 驗證：機器的安全狀態已達一定程度且也完成技術文件後，由驗證人員進行驗證。針對標準的要求及技術文件內容進行審核，若需再請廠商補充說明或增加防護設計的部分，會開立不符合通知書。完成驗證人員所開立的缺失並審查通過後，即可發證。


3.3 申報登錄佐證文件
取得安全認證後須進行申報登錄，才能將車削機在國內販售、租賃與使用，依照申報登錄辦法第五條提到，須在申報登錄時上傳以下文件：
一、符合性聲明書：簽署該產品符合安全標準之聲明。
二、設立登記文件：工廠登記、公司登記、商業登記或其他相當設立登記證明文件。但依法無須設立登記，或申報者之設立登記資料已於資訊網站登錄有案，且該資料記載事項無變更者，不在此限。
三、能佐證具有三個月以上效期符合安全標準之下列測試證明文件。但為單品申報登錄者，其測試證明文件之效期，不在此限，並免附產品製程符合一致性證明：
（一）型式檢定合格證明書、審驗合格證明或產品自主檢測報告。
（二）產品製程符合一致性證明。
四、產品基本資料：
（一）型式名稱說明書：包括型錄、產品名稱、產品外觀圖說、商品分類號列、主機器及控制台基本規格等資訊。但產品型式無法以型號辨識者，得以同型式之認定說明替代之。
（二）產品安裝、操作、保養與維修之說明書及危險對策：包括產品安全裝置位置及功能示意圖。
五、產品安全裝置及配備之基本資料：
（一）品名、規格、安全構造、性能與防護及符合性說明。
（二）重要零組件驗證測試報告及相關強度計算。但產品為經加工、修改後再銷售之單品，致取得相關資料有困難者，得以足供佐證之檢測合格文件替代之。
 
四、車削機防護方式設計

4.1 車削機引用標準
目前勞動部公告，車削機適用標準為ISO 23125:2015，國內的中文標準譯稿為CNS15883:2016，可於標檢局網站查詢及瀏覽。本章節將針對車削機的安全護罩、模式選擇開關、電氣安全及安全迴路設計等項目說明。
4.2 車削機標準範圍
ISO 23125:2015 中提到的防護方式旨在削除車削機的危害或降低使用機械的風險。標準依照車削機的不同特性，分成以下三類：
(1) 依據主軸刀具加工方式分為立式及臥式車削機;
(2) 依據車削機兩頂心間距及工件夾持外徑，分成大型及小型車削機（表一）; 及
(3) 依據車削機的操作方式分為四類（表二）。



4.3 車削機防護方式
車削機主要的危害區包含軸向移動的主軸、導螺桿、進給螺桿及驅動器，若搭配刀庫、換刀裝置、尾座等配件，也應評估其危害特性。
4.3.1 傳統車削機護罩設計
傳統車削機主要的危害區有主軸夾頭、車削機後側、鞍座、主軸箱以及滾珠螺桿，防護方式說明( 表三) 及護罩建議設置方式圖面如下( 圖四)。



4.3.2 半數值控制手動控制車削機護罩設計
半數值控制手動控制車削機依照不同模式及車削機大小，有以下安全防護措施：
(1)於手動模式下，傳統車削機的安全防護裝置也適用，或使用半閉式護罩來防止切屑噴濺（圖五）。
(2) 於自動模式下，提供符合夾頭護板需求的主要安全防護裝置、前切屑護板或半閉式護罩，而前切屑護板與主軸聯鎖。
(3) 若為小型半數值控制車削機而言，當尾座位於床台末端時，半閉式護罩應從工件夾持主軸延伸至尾座之前端。
(4) 若為大型車削機且於自動模式下，部分大型數值控制車削機的要求也應適用。

4.3.3 數值控制車削機防護方式護罩設計
數值控制車削機的工作區域需使用固定式防護裝置或移動式聯鎖防護裝置防止接近危害區，此類車削機的防護方式依據大、小型有不同的防護要求。
小型數值控制車削機的安全防護裝置要求如下：
(1) 能容納/ 或防止暴露在可能排放或射出之碎屑/ 切屑、流體及零件。
(2) 在模式0 時，應適用群組1 機器的主要安全防護要求。
(3) 在模式1 時，在切削操作期間，工作區域應以固定式以及聯鎖可移動防護裝置包覆，來防止接近危害區。

大型數值控制車削機的安全防護裝置要求如下：
(1) 若小型數值控制車削機的安全防護裝置要求可適用於大型車削機，則須依照其要求進行安全設計。
(2) 大型數值控制車削機若需配備平台、周邊圍籬等防護裝置，則須參考ISO 23125 及ISO14122 的相關要求進行防護設計。



4.4 模式選擇開關
模式選擇開關為一種區隔不同操作模式的方式，若車削機搭配不只一種的模式時，須搭配此種安全元件，以下為要求：
(1) 模式選擇的設計為鑰匙開關、電子密碼等可靠的上鎖方式（圖九及圖十）。
(2) 選擇模式後不能使機器直接啟動，發生危害狀況。
(3) 模式選擇開關每次只能致能一種模式。
模式選擇開關非CNC 車削機的操作面板上的模式選擇旋鈕（圖十一），但業界會將此旋鈕也稱之模式選擇開關，建議將此旋鈕的專有名詞與鑰匙類型的模式選擇開關區隔。
針對車削機的模式選擇開關有手動模式、自動模式、設定模式及維修模式，不同的車削機群組，將有不同的模式選擇搭配方式，搭配方式如表四所示。



4.4.1 手動模式
手動模式可讓操作員操作無NC 功能或無自動模式的車削機，在此模式下機器不可經由程式執行加工。限制條件如下:
(1) 若啟動主軸運轉，則護罩必須關閉且必須以手動的方式啟動；
(2) 刀塔轉位只能以步進/ 增量方式轉動，且雙手必須在危險區外;
(3) 啟動快速橫向移動時，只能以持動控制(Hold-to-run control) 執行移動，且大車的移動速度最高10m/min，小車的速度為6m/min;
(4) 軸向移動時，一次只能移動一個軸向。
4.4.2 自動模式
自動模式下機器可在護罩關閉時，依序進行程式操作，直到程式或操作員將機器停止為止。
若在此模式下開啟護罩，須遵守以下規定：
(1) 開啟護罩時，機器無法做任何的移動或轉動。
(2) 開啟後執行主軸轉動時，須使用致能裝置搭配壓動控制按鈕，且限制主軸轉速不得超過50rpm 且周速度不得超過1.3m/s。
(3) 護罩打開時，切削液不可噴濺。
4.4.3 設定模式
設定模式可讓操作員執行後續切削製程調整，在此模式下不可進行程式執行，開啟護罩時必須符合以下要求：
(1) 自動刀具及工件更換機構保持失能狀態;
(2) 只在使用致能裝置搭配壓動控制按鈕才能進行軸向移動，且軸向進給率只能限制在2m/min或只能限制在6mm 以內的增量移動，而速度必須進行監控;
(3) 動力刀具主軸以及工件夾持主軸的轉速不可超過50rpm，且只能使用致能裝置搭配壓動控制按鈕;
(4) 切削液在開啟護罩時不能啟動; 及
(5) 刀塔轉位只能為步進/ 增量的設計，且操作員之雙手須在危險區域之外（如以雙手控制時或已持動控制結合置能裝置）。
4.4.4 維修模式
維修模式可供經機器製造商及被授權的維修人員做機器保養及維護的模式，在此模式下自動工件更換必須維持在失能狀態，若在此模式下開啟護罩，須符合以下要求：
(1) 機器不可執行切削作業;
(2) 軸向移動速率不可超過2m/min;
(3) 不可使切削液噴射; 及
(4) 主軸轉速若超過50rpm 或周速度超過1.3m/s，且無任何夾頭護罩時，需有額外的護位置開關，該位置開關應與主軸驅動器聯鎖，且應於護板涵蓋夾頭本體的整個長度時，主軸才允許操作。
4.5 電氣安全
4.5.1 電氣安全要求
依照ISO 23125 的要求， 電氣安全相關要求應參考IEC 60204-1:2016 進行設計。IEC60204-1:2016 為國際電工法規，目的在於減低操作人員操作設備時受到電氣危害風險。其中挑選幾項電氣安全相關要求進行說明。
1. 電氣箱的防水防塵措施：電氣箱或配電盒須有防水措施，因此電氣箱可設計導水溝槽及防水膠條，除此之外電氣箱也不可有開口，避免液體流入電氣箱中造成危害。
2. 電氣元件防觸電防護：為了防止操作員碰觸到帶電端子，因此電氣零件的所有端子必須符合IP2X 的設計。IP 等級為防水及防塵的設計，IP2X 可允許直徑12.5mm 的孔洞，且與危險源有一定的距離來防止人員遭受電擊。
3. 導線顏色：導線顏色有特定的要求，可參考表五及圖十二。

4. 按鈕顏色及指示燈號顏色: 按鈕顏色及機器上的指示燈是指引操作人員的重要識別項目之一，操作人員可經由按鈕顏色判斷功能也可經由不同的顏色燈號判斷機器目前的狀態，按鈕及指示燈顏色建議可參考表六及表七。


5. 接地線設計：機器的帶電元件需有接地線的設計，防止機器漏電流造成人員的觸電，因此如馬達、電源供應器等帶電元件皆會有接地線的設計，而接地線須選用黃綠相間的接地線，且須有接地銅牌讓漏電流被引導到接地銅牌後，再由此銅牌將漏電流排出。
4.5.2 電氣安全測試
電氣安全測試項目共有五項，其測是目的是能確保機械設備在使用時的安全性，該測試項目的額定電壓範圍在50V 到1000V 的交流電或75 到1500V 的直流電，以下說明電氣安全測試的項目及要求。
(1) 接地連續性測試：參考IEC 60204-1:2016, 第18.2 節，量測所有從PE 端子到設備接地端子的阻抗。使用量測設備並設定10A 電流進入電氣元件的接地線，量測其接地線電阻，導線應符合的電阻值可參考表八的要求。



(2) 絕緣阻抗測試：參考IEC 60204-1:2016, 第18.3 節，於動力迴路與接地迴路間打入500V D.C.，量測其絕緣阻抗，依規定絕緣阻抗必須大於1MΩ。如果設備有使用突波吸收器，先行將其斷開移除。


(3) 高壓測試：參考IEC 60204-1:2016, 第18.4 節，測試電壓的標稱頻率為50 Hz 或60 Hz，於動力迴路與主接地迴路間打入1000V 電壓。在測試時，應卸下無法抵擋此測試電壓的零組件及裝置，測試後須確認機台的元件是否因元件的耐受性不足，造成被擊穿的情形，若有此情況，應選擇能抵擋高電壓的電氣元件。


(4) 導線耐壓測試：參考IEC 60204-1:2016, 第12.3 節，針對工作電壓高於50V A.C. 或120VD.C. 的導線持續5 分鐘打入2000V A.C.，測試導線在高壓環境中的耐受性，若導線被高電壓擊穿，則應選用能承受高壓的導線。


(5) 殘餘電壓測試：參考IEC 60204-1:2016, 第6.2.4 節，設備電源斷電後，其殘餘電壓，於5 秒內必須降至60V 以下，避免關閉機台總電源後，電壓無法在短時間內降到人體能承受的範圍。

4.6 控制系統相關要求
機械應有適當的迴路設計來避免機器在運轉時發生故障造成人員的危害，依照目前勞動部頒布的公文（勞職授字第1100201859 號），控制迴路須符合ISO 13849:1999，於列管後3 年再依ISO 13849:2006 來要求。
而ISO 13849:1999 與ISO 13849:2006 的差異在於ISO 13849:1999 定義安全迴路架構的分類及要求，而在 ISO 13849-1:2006 中引進了性能等級（PL），PL 等級除了須參考迴路架構也須考慮元件的失效率，將此觀念導入並評估後，除了能有較嚴謹的評估方式也更能符合實際動作的條件。
國內對於車削機的迴路配置要求是針對車削機的安全相關元件，依照ISO 23125:2015 提到的安全迴路架構進行設計（圖十八），安全迴路架構參考ISO 13849 的說明，可將迴路架構的種類分成B、1、2、3、4，各迴路架構的設計方式可參考表九的說明。
五、結論

一、國內目前已正式列管傳統車削機，CNC 車削機也將於民國112 年1 月1 日列管，其目的在於保障國內的使用者在操作機器時的安全性、降低職災發生，也藉此防止不良的機器在國內市場販售、租賃或使用。
二、目前車削機若須在國內使用，需經由合格的國內外驗證機構進行機器的輔導及驗證工作。通過驗證人員的審查，並完成缺失改正後，核發合格證書，才能進行申報登錄。由於PMC 已取得ISO 17025 及ISO 17065 的實驗室資格，因此可協助國內廠商進行機器的輔導及驗證工作。
三、車削機的安全設計須依照ISO 23125:2015 的要求進行機械安全設計。其標準針對傳統車削機及各類型的數值控制車削機的安全防護進行要求。本文針對車削機的安全護罩、模式選擇開關、電氣安全及安全迴路設計進行說明，但詳細的防護方式仍須參考標準的要求。
四、電氣安全要求應參考IEC 60204-1 的防護方式，本文針對部分安全防護項目進行說明。
五、安全迴路的要求目前依照ISO 13849:1999 的要求進行迴路設計，列管三年後將使用ISO13849:2006 進行要求。ISO 13849:1999 針對迴路架構進行要求，而ISO 13849:2006 除了須考慮迴路架構外，也須考慮安全元件的失效率，將此觀念導入並評估後，除了能有較嚴謹的評估方式也更能符合實際動作的條件。

🌸 本篇同步發表於PMC技術通報286期第26~43頁。  
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