第８卷第３期 ２０１０年９月 中国工程机械学报 ＶｏＩ．８ Ｎｏ．３ ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｓｅｐ．２０１０ 锯刨两用木工机床工伤事故的预防及安全设计 于贵文，马丽心，李丹婷，林 晶 （哈尔滨商业大学轻工学院，黑龙江哈尔滨１５００２８） 摘要：锯刨两用木工机床是众多木工机械中的一种，是家具生产企业和装潢公司必备的设备之一，其事故率远 远高于其他机床设备．从人的因素、环境因素和物的因素等三方面分析了工伤事故的原因，并提出了具体的预防 措施；通过对锯刨两用木工机床的传动系统和基座的改良设计，使人一机匹配，提高人机系统的可靠性． 关键词：锯刨两多用木工机床；事故；安全设计 中图分类号：ＴＳ ６４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５５８１（２０１０）０３—０３７５—０４ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｉｎｊｕｒｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｆｏｒ ｓａｗｉｎｇ－ｐｌａｎｉｎｇ—ｐｕｒｐｏｓｅ ｗｏｏｄ－ｗｏｒｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ ＹＵＧｕｉ—ｗｅｎ，ＭＡＬｉ—ｘｇｎ，ＬＩＤａｎ－ｒｉｎｇ，ＬＩＮＪｉｎｇ （Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓａｗｉｎｇ—ｐｌａｎｉｎｇ—ｐｕｒｐｏｓｅ ｗｏｏｄ—ｗｏｒｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｏｄ—ｗｏｒｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ。ｉｓ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｂｙ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｎｉｅｓ．Ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔａｌ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｏｄ－ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｇａｒｄ，ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｆｏｒ ｉｎｊｕｒｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ｓｕｃｈ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓ ａｓ ｈｕｍａｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅｔｒｉｃｓ ａｒｅ ｐｏｓｔｕｌａｔｅｄ．Ｂｙ ｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐｅｄｅｓｔａｌ ｏｆ ａ ｓａｗｉｎｇ—ｐｌａｎｉｎｇ—ｐｕｒｐｏｓｅ ｗｏｏｄ—ｗｏｒｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ．ｔｈｅ ｈｕｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ—ｍａｔｃｈｉｎｇ ｉｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓａｗｉｎｇ—ｐｌａｎｉｎｇ—ｐｕｒｐｏｓｅ ｗｏｏｄ—ｗｏｒｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ａｃｃｉｄｅｎｔ；ｓａｆｅｔｙ ｄｅｓｉｇｎ 木材加工企业受到加工材料特性、生产工艺和设备性能以及生产管理等多种因素的影响，在劳动安全 方面存在十分突出的问题．欧美一些工业发达国家的工伤事故统计数字显示：木材加工行业的工伤事故率 是其他各类工业行业事故率平均值的２倍以上＿１］． 根据有关资料显示，在使用木工机床的企业中，所发生的工伤事故主要与三大作业相关：机械作业、手 工作业和物料运输，其中以机械作业发生的事故为最多，占事故发生总数的６１％．传统的木工机床包括锯 刨两用木工机床、木工平压刨床和铣床这三类．其中，锯刨两用木工机床事故发生率最高，占事故总数的 ２１％，平压刨床和铣床分别占１０％和８％．因此，锯刨两用木工机床的安全性问题应该得到高度重视． １ 锯刨两用木工机床的事故成因 任何事故的发生都有具体的原因，导致锯刨两用木工机床工伤事故的原因主要有以下三方面因素：人 的因素、物的因素和环境因素，如图１所示嘲． 作者简介：于贵文（１９６７一），男，副教授，工学硕士．Ｅ．ｍａｉｌ：ｊｓｄｘｙｇｗ＠１６３．ｃｏｒｎ 中国工程机械学报 第８卷 １．１人的因素 在使用锯刨两用木工机床时，由于操作者的原因而导致事故发 生的因素有： （１）缺少安全知识．是指操作者缺少必要的操作安全知识和事 故危害知识． （２）操作不慎．操作者虽然了解危险的可能性，却缺少必要的安 全防护能力，不能及时有效地处理危险情况，而导致事故的发生． （３）违章操作．是指操作者不遵守安全条例或不履行安全操作 规程的行为，如为了操作方便，拆除圆盘刀锯内侧的防护装置等． （４）人因差错．人因差错又称人因故障，是指操作者在一组活 图Ｉ事故致因分析图 动中的任何一个超过某个可接受的极限而导致的故障或事故．人因Ｆｉｇ・１ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆａｃｃｉｄｅｎｔａｌ ｃａｕｓａｔｉｏｎ 差错概率是操作者行为的主要度量参数，它的定义为人因差错概率为给定差错类型的总次数与发生差错 机会的总次数之比．用概率的形式可以描述为： Ｅｎ （１） ｐ ＝ 式中：Ｐｎｅ为在完成某项作业总数中人因差错发生的概率；Ｅ 为某项作业中发生的差错数；Ｏ 为某项作业 总数中可能发生差错的机会的总次数ｌ＿３］． １．２物的因素 是指不安全的物料、工具以及设备本身存在的事故隐患． （１）不安全的物．在生产过程中涉及到的物质，如原料、动力、设备、产品及其他非生产性的物质．这些 物质的本身固有属性及潜在的破坏能力构成的不安全因素，是诱发事故的物质基础，物的不安全状态是事 故发生的可观原因． （２）设计隐患．这里指锯刨两用木工机床本身存在的由于人的失误造成的隐患，原因可能出现在设 计、计算、制造、维修、检测、保养等各个阶段，但最主要的隐患是由于设计不良造成的． １．３环境因素 由于锯刨两用木工机床的工作环境比较恶劣，操作者要承受噪声、振动灰尘等对人的心理生理的影 响，而易导致差错行为，引发事故；另一方面是环境对机床的影响，如木屑、振动等对机床可靠度的影响，易 产生机械故障． ２工伤事故预防措施 从事故的成因来看，要想减少甚至消除锯刨两用木工机床的事故，根本措施是消除潜在的危险因素 （物的不安全状态）和人发生误判断、误操作的差错行为［４３．具体措施包括以下四个方面：消除人的差错行 为和失误行为、改善工作环境、消除物的不安全状态． ２．１消除人的差错行为和失误行为 为了避免或减少人为的事故的发生，必须采取必要的措施消除人的失误行为和差错行为． （１）增加安全知识．操作者必须了解危险，具有危险意识．通过安全教育可以达到这个目标。 （２）避免操作不慎．强调岗位技能训练，使每位操作者具有必要的安全操作能力． （３）严禁违章操作．激励操作者的行为符合安全规则．必须对操作者进行挑选，并对其进行必要的职 业安全教育和安全技能训练． （４）合理安排作息时间．根据人的生理和心理承受能力以及集中精力的时间跨度，适度调整劳动间歇 时间，能够有效避免操作者的差错行为． ２．２改善工作环境 首先必须改善影响人的生理因素的工作条件，例如，氧的浓度、温度、湿度、振动、噪声和累计工作的 时间及其强度等＿５］．此外，改善工作条件还应包括改善工作地点的空间、照明度、工作环境的舒适程度等． 第３期 于贵文，等：锯刨两用木工机床工伤事故的预防及安全设计 统计数据表明，各种因素造成的心理影响多数表现为紧张，紧张能导致人的差错行为，人的差错行为易引 发工伤事故． 改善工作环境可以增加人的可靠性，进而提高人一机系统的可靠性． ２．３消除物的不安全状态 消除物的不安全状态包括两部分：首先是原料、动力、工具及产品等的不安全状态；其次是锯刨两用木 工机床本身存在的安全隐患． 通过科学、规范的管理和教育，将生产过程中涉及到的原料、动力、设备、产品等物质合理安放和防护， 消除这些物质的不安全状态，使这些物质的本身固有属性及潜在的破坏能力不被诱发，消除该类事故的 诱因 ． 以上措施都可以通过管理者和操作者的共同努力来减少工伤事故的发生，但是，要想从根本上降低或 消除工伤事故的发生，还应从机床的内部结构着手，从本质上改变机床自身的安全陛能． ３锯刨两用木工机床的科学安全设计 在锯刨两用木工机床上，圆盘刀锯与平刨刀设计在同一轴上，圆盘刀锯的刀具轴转速非常快，惯性较 大，且突出在工作台面之上，不论使用哪把刀具，圆盘锯都在飞速运转，时刻对操作者构成极大的威胁．操 作者稍有不慎，就会发生事故，严重威胁着操作者的人身安全．因此，必须在方案设计时进行科学的安全设 计，才能从本质上预防或杜绝工伤事故的发生． ３．１锯刨两用木工机床的安全防护措施 从事故防护角度出发，可以采用的最简便的技术措施是安全防护设计，可以采用安全装置或防护装置 对危险区域进行预防性的安全措施．对于锯刨两用木工机床，我们可以设计防护装置，如采用圆盘刀锯的 防护罩．这种方法比较简单，成本也较低，但防护罩易被木屑堵塞，需经常除屑，不方便使用，生产效率低． ３．２锯刨两用木工机床的本质安全设计 锯刨两用木工机床的平刨刀与圆盘刀具设计在同一根轴上，使用刨刀时，圆盘刀具也在高速运转，极 易造成操作者的手部伤害或物料的损坏．这是设计本身存在的隐患，极大地威胁着操作者的人身安全，人 机系统的可靠度也大幅度降低． 通过对其总体结构的研究，从设计角度改善机床的安全性能，必须改变多用木工机床内部传动结构， 将２把刀具设计在２根轴上，使刨刀、圆盘刀具不能同时转动，具体方法如下： （１）滑动齿轮控制法．如图２所示：将两把刀具分别安放在１轴和８轴上，电动机带动最下方的４轴， 中间的３轴和６轴是通过４轴滑动齿轮把动力分别传导刨刀１轴和圆盘刀具８轴上，１轴和３轴、６轴和８ 轴之间的动力传递可以采用齿轮传动、链式传动和带式传动． （２）摩擦式离合器法．摩擦式离合器是汽车上的部件，这种方法只需要两根轴，电机直接带动装摩擦 式离合器的刨刀轴，通过摩擦式离合器的离、合，分别控制刨刀轴和圆盘刀锯轴的转动，即在刨刀工作时， 圆盘刀具不转动，而当使用圆盘刀具时，刨刀轴与其一起转动，消除 了圆盘刀锯的隐患． （３）锯刨两用木工机床机座的人机设计．多用木工机床分为两 大类：台式多用木工机床和立式多用木工组合机床两种．但是不论 哪一种，机床的高度是固定不变的，这不符合操作者的人体尺寸参 数，不能满足多数操作者舒适工作的需要．根据《人机工程学》中人 体尺寸表格提供的数据，时代变化引起的人体尺寸的变化，成年男 子的身高一般在１ ５５０￣１ ８２０ ｍｍ之间，并且在１ ６８５ ｍｉｌｌ身高尺 寸较为集中，是一个近似的平均值Ｅ２］；按照人体尺寸的应用方法，选 择相应的百分位数Ｐｓ。（如图３所示），即按照１ ６８５ ｍｍ身高的操作 者设计机床，且底座可调．根据操作姿势尺寸变动范围，可调范围在 ±６０ ｍＩＩ１之间，确保绝大多数的操作者舒适工作，同时提高了人机 图２ 内部传动结构原理图 Ｆｉｇ。２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ Ｇｅａｒ ｂｏｘ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ １．刨刀轴；２．刨刀；３，４，６．传动轴； ５．滑动齿轮；７．圆盘刀；８．圆盘刀轴 ３７８ 中国工程机械学报 第８卷 系统的可靠性 ＿８＿ 人数 ４结论 通过科学有效的管理，改善工作环境的舒适度，消除物的不安 机床设计时，充分重视人一机可靠性的研究，运用人机工程原理进行 ０ 百分位数 全状态，可以从预防的角度减少工伤事故的发生；在锯刨两用木工 图３人体测量尺寸百分位数分布图 Ｆｉｇ．３ Ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ 设计，使人与机械达到最佳匹配，充分发挥人机效能，增加人一机系 统的可靠度，就能从本质上降低或杜绝工伤事故的发生率． 参考文献： ａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅ－ ｍｅｎｔｓ Ｅｌｉ付世萃，张显权，陈广元．木材加工机床多发性工伤事故的原因及预防［Ｊ］．木材加工机械，２００８，３（２）：１１—１３． ＦＵ Ｓｈｉｃｕｉ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｑｕａｎ，ＣＨＥＮ Ｇｕａｎｇｙｕａｎ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ ｗｏｏｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｉ－Ｊ］．Ｗｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ，２００８，３（２）：１１—１３． ［２］丁玉兰．人机工程学［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００４． ＤＩＮＧ Ｙｕｌａｎ．Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｅｓｓ，２００４． ［３］王金玉，商福强．赵庄．基于故障树方法的柴油机产品可靠性分析［Ｊ］．技术经济与管理研究，２００８，１６（１）：１８—２０． ＷＡＮＧ Ｊｉｎｙｕ，ＳＨＡＮＧ Ｆｕｑｉａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｚｈｕａｎｇ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｂｉｎａｒｙ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍＥＪ］．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００８，１６（１）：１８—２０． Ｅ４］曾凡勇，刘红良．工程机械人机可靠性研究与设计［Ｊ３．机械管理与开发，２００９，１０９（８）：４７—４８． ＺＨＥＮＧ Ｆａｎｙｏｎｇ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔ ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｊ］． ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００９，１０９（８）：４７—４８． ［５］ 昌森，程卫民，周刚，等．人一机一环境系统工程安全分析与评价研究［Ｊ］．工业安全与环保，２００９，３５（２）：４４—４６． ＢＵ Ｃｈａｎｇｓｅｎ，ＣＨＥＮＧ Ｗｅｉｍｉｎ，ＺＨＯＵ Ｇａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓａｆｅｔｙ ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ，２００９，３５（２）：４４—４６． ［６］杨美鑫，高志华．木工安全技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９９１． ＹＡＮＧ Ｍｅｉｘｉｎ，ＧＡＯ Ｚｈｉｈｕａ．Ｓａｆｅｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｗｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９９１． ［７］孟庆午，杨重兴，李传信．木工平刨床安全问题的探讨［Ｊ］．木材加工机械，２００２，３６（２）：５—１０． ＭＥＮＧ Ｑｉｎｇｗｕ，ＹＡＮＧ Ｃｈｏｎｇｘｉｎｇ，ＬＩ Ｃｈｕａｎｘｉｎ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｗｏｏｄ ｐｌａｎｅｒ ｔａｐｅｒ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｗｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ，２００２，３６（２）：５—１０． Ｅ８］高世杰，王宏．机械设计及作业中的人机工程学研究［Ｊ］．中国科教创新导刊，２００７，４８（２０）：５９—６０ ＧＡＯ Ｓｈｉｊｉｅ．ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍａｎ．ｍａｃｈｉｎｅ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ，２００７， ４８（２０）：５９—６０．