應用本質較安全策略探討機械安全連鎖裝置較佳化設計之研究–以某TFT-LCD廠為例

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(1)國立交通大學工學院產業安全與防災學程碩士論文. 應用本質較安全策略探討機械安全連鎖裝置較佳化設計之研究–以某 TFT-LCD廠為例 Discussion on the Optimum Design of Safety Interlock of Machine Set Using Intrinsically Safe Strategy - Taking a TFT-LCD plant as an Example. 研究生：楊文忠指導教授：陳春盛. 教授. 中華民國九十九年九月.

(2) 應用本質較安全策略探討機械安全連鎖裝置較佳化設計之研究 -以某 TFT-LCD 廠為例 Discussion on the Optimum Design of Safety Interlock of Machine Set Using Intrinsically Safe Strategy - Taking a TFT-LCD plant as an Example. 研究生：楊文忠. Student：Wen-Chung Yang. 指導教授：陳春盛. Advisor：Chun-Sung Chen 國立交通大學. 工學院產業安全與防災學程碩士論文 A Thesis Submitted to Degree Program of Industrial Safety and Risk Management College of Engineering National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Industrial Safety and Risk Management September 2010 Hsinchu, Taiwan, Republic of China 中華民國九十九年九月.

(3) 應用本質較安全策略探討機械安全連鎖裝置較佳化設計之研究-以某 TFT-LCD廠為例研究生：楊文忠. 指導教授：陳春盛教授. 國立交通大學工學院產業安全與防災學程碩士班. 摘要 LCD 生產設備具有大型化、高速化、自動化等特性，且設備尺寸仍不斷放大，複雜的生產設備間存在著各種可能造成嚴重傷害的危害源。從 TFT-LCD 產業重大傷亡及分析某光電廠之職災傷害類型，仍以機械傷害為首。分析事故原因，以機械設備的本質安全性及安全連鎖裝置失效等安全防護不足為主因，其次為人員作業錯誤所造成。事實上機械不可能不故障，且又無法保證人員永不錯誤。針對機械的危害，本研究將應用本質較安全策略，其作法有強化、取代、減弱、限制影響、簡單化、避免骨牌效應、防愚設計、狀態清晰、容忍、易於控制及軟體等，利用其優勢並搭配結合安全連鎖裝置較佳化設計，以電磁式、舌片式、動力源多樣化及安全光柵等型式之應用，達到使人員要進入能量運作空間危險區域時，能量的運作必須停止;而當能量要開始運作時，可確保人員不在危險區域。並藉由案例來驗證其防護安全性，對於操作人員的安全，全面進行新人及在職人員機台操作安全及危害認知等訓練及查核獎懲制度之執行，讓員工了解機台的危害及針對不同作業危害訂定其安全標準作業規範，使作業人員能確實依標準作業程序作業。達到防止發生重大職業災害致生產中斷之不可接受風險之研究目的。關鍵字：TFT-LCD、機台安全、本質安全、安全連鎖裝置 i.

(4) Discussion on the Optimum Design of Safety Interlock of Machine Set Using Intrinsically Safe Strategy - Taking a TFT-LCD plant as an Example Student：Wen-Chung Yang. Advisor：Chun-Sung Chen. Institute of Industrial Safety and Risk Management Engineering National Chiao Tung University Abstract LCD production equipments are featured by large scale, high speed , and automation. As larger and more complex equipments continue to become available, there are various hazard sources that may cause serious damages. Analysis on serious casualties occurred in the TFT-LCD industry and the occupational injury types of a photoelectric plant indicated that, mechanical injury is the primary cause. The main reason is insufficient safety protections , such as failure of intrinsic safety on the mechanical equipment and safety interlock , followed by improper operation. However, it is inevitable for machines to encounter malfunctioning and for personnel to make mistakes. Hence, this study applied intrinsically safe strengthening, substitution, attenuation, limitation of effects, simplification, avoidance of domino effect, foolproof design, clear status, tolerance, easy to control, and software . These strategies were combined with the optimum design of safety interlock, in the form s of electromagnetic type, tongue type, diversification of power source s, and safe optical grating. There fore, once personnel enter into the danger zone of energy operation space, the energy operation will stop, and the personnel are guaranteed to be out of the danger zone once the energy operation restart s. Meanwhile, a case study was conducted to verify the protection safety. To ensure the operators’ safety, comprehensive trainings could be provided for newly-hired and in-service staffs on the operating safety and hazard recognition of the equipments. Moreover, a reward and penalty system could be implemented to reinforce the staffs’ understanding of the ii.

(5) machinery hazards and the safety standards. The code for practice against different operating hazards needs to be established to ensure the operators to operate in accordance with the standard procedures in order to prevent the unacceptable risk of production interruption caused by occupational hazards. Keywords: TFT-LCD; machinery safety; intrinsic safety; safety interlock. iii.

(6) 誌謝本論文能順利完成首先要感謝指導教授陳春盛老師修業期間所給予之指導，因從訂定題目，經過老師之指點作部份修改，而撰寫期間承蒙陳俊瑜教授不辭辛勞，悉心指導及林志高教授撥冗審閱本論文，並且對內容疏漏與謬誤不當之處所給予寶貝之建議與指導，使本論文能更臻完整，在此致上十二萬分之謝意。在進入職場工作多年後，為延伸過往所學及累積更多工作實務上之需求，選擇進入產業安全與防災學程專班就讀，進修期間得同時面對工作上及課業學習中之雙重壓力，雖然很辛苦，但仍於這段期間，認識業界許多精英及能順利完成這篇碩士論文，如今回憶起來，一切都是值得的。三年修業期間，感謝友達光電安衛部官經理盛宏及共處的同事們在工作及課業上之協助，讓敝人得以在忙碌工作之餘、有再進修課業的機會。感謝玉峰同學及財團法人精密機械發展中心之潘家祥、黃志明及李益昇先生等團隊之技術支援，並感謝陪在我身邊最親愛的媽媽及妻子一路以來鼎力支持，使我無後顧之憂下，才能順利完成學業。最後，更要感謝諸位授課老師及業界同學所傳授交流的專業知識與實務經驗，讓我獲益匪淺，感謝所有貴人，感謝之情銘記在心。. iv.

(7) 目摘要英文摘要誌謝目錄表目錄圖目錄第一章 1.1 1.2 1.3 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4 第三章 3.1 3.2 3.3 第四章 4.1 4.2 第五章 5.1 5.2 第六章. 錄. ……………………………………… ……………………………............ i ………………………………………………………………………… .... ii ………………………………………………………………………… .... iv ………………………………………………………………………… .... v …………………………………………………………………………… vi …………………………………………………………………………… vii 1 緒論……………………………………………………… …………….... 1 前言…………………………………………………………………… .... 研究目的……………………………………………………….. .............. 5 研究流程…… ……………………………………………… ................... 6 文獻回顧……………………………………………………………… .... 7 機台安全設計方法…………………………………… ............................ 9 機械安全連鎖裝備-設計與選擇原則...................................................... 22 緊急停止設計原則.................................................................................... 30 美國斯麥半導體設備和材料國際組織之安全指引 ……………............ 33 研究方法………………………………………… ……………………… 36 TFT-LCD 製程原理…………………………………………………… ... 36 TFT-LCD 機台設備 Interlock 建置及查核測試分析………………….. 39 安全連鎖裝置(Interlock)較佳化設計策略……………………………... 47 Interlock 較佳化設計策略之結果與應用 ……………………………... 55 Interlock 較佳化設計策略之結果……….……………………………... 55 Interlock 較佳化設計策略之應用…………………………….………... 62 結論與建議……………………………………………………………… 93 結論……………………………………………………………………… 93 建議……………………………………………………………………… 94 參考文獻………………………………………………………………… 96. v.

(8) 表目錄表 2-1 表 2-2 表 2-3 表 2-4 表 2-5 表 2-6 表 2-7 表 3-1 表 3-2 表 4-1 表 4-2 表 4-3 表 4-4 表 4-5 表 4-6 表 4-7 表 4-8 表 4-9 表 4-10 表 4-11 表 4-12. 安全及健康危害嚴重度 S. (Severity)等級……………………….…... 危害暴露頻率 F. (Frequency of Exposure)分級….…………………... 損害發生機率 P. (Probability of Loss)分級…………………………... 風險控制(等級判斷)…………………………………… .…………….. 安全防護分類………………………………………………………… ... 控制類別分類要求摘要表…………………………………………… ... 連鎖裝置之各種技術形式…………………………………………… .. 機台 Interlock 狀況調查表…………………………………………… . 安全光柵類型比較…………………………………………………… .. 安全連鎖裝置及緊急停機開關查核表 ……………………………….. 機台設備安全查核表………………………………………………… ... 機台安全連鎖查檢表………………………………………………… ... 製作彙整各部門 Interlock清單範例……………………………….. 環安 KPI 評量標準…………………………………………………… .. 違規懲處規範………………………………………………………… ... 安衛部門之 99年度之教育訓練計劃表……………………………..... 工程師安全教育訓練評量成績……………………………………… ... 2010 年證照專班開立時程表 …………..…………………………….. 安全衛生風險登錄評估表-Sputter 機台………..…………………….. Interlock Shut Down 潛在風險分析………….…..…………………… 安全衛生風險登錄評估表-EO 機台………….…..……………………. vi. 13 13 14 14 19 21 24 46 51 63 66 72 73 75 78 81 82 85 88 90 92.

(9) 圖目錄. 圖 1-1 圖 1-2 圖 1-3 圖 1-4 圖 1-5 圖 2-1 圖 2-2 圖 2-3 圖 2-4 圖 2-5 圖 2-6 圖 2-7 圖 2-8 圖 2-9 圖 2-10 圖 2-11 圖 2-12 圖 2-13 圖 2-14 圖 2-15 圖 2-16 圖 2-17 圖 2-18 圖 2-19 圖 3-1 圖 3-2 圖 3-3 圖 3-4 圖 3-5 圖 3-6 圖 3-7 圖 3-8 圖 3-9 圖 3-10. 災害發生處所………………………………………………………… ... 工作區示意圖………………………………………………………… ... 事故現場照片………………………………………………………… ... 某光電廠 2009 年 1 月~2010 年月事故類型統計事故類型統計…...... 研究流程……………………………………………………………… ... 高科技廠房本質較安全設計策略應用聯想圖 ………………………... 內在及外在安全機會與設計階段關係 ………………………………... 歐洲機台安全標準彙整示意圖……………………………… ………... 機台安全設計方法流程圖…………………………………………… ... 製程機台安全設計風險管理流程圖 ……………………………….….. 本質較安全設計整體概念圖………………………………………… ... 機台安全對策………………………………………………………… ... 結合 1.Door Sensor2.Safety plug 3.安全光柵等多重安全連鎖置 ……. 緊急停止開關按鈕………………………………… …………………... 矽甲烷鋼瓶緊急遮斷閥……………………………………………… ... EN 954-1 風險評定及安全類別樹狀圖………………………………. 在動力作動護罩鎖定裝置中之護罩鎖定裝置的操作模式 …………... 正向模式與負向模式應用在推拉門之例子 …………………………... 正/負向模式(雙迴路信號設計)安全連鎖開關使用範例……………... 雙迴路信號設計………………………………… ……………………... 防止無效化範例………………………………………………… .…….. Category 0 功能圖解…………………………………………………… Category 1 功能圖解…………………………………………………… Category 2 功能圖解…………………………………………………… Array 製程簡介………………………………………………………… . Cell 製程簡介…………………………………………………………… 模組製程簡介………………………………………………………… ... 進入停機開關………………………………………………………… ... Area Sensor…………………………………………………………… ... 光通訊 Sensor………………………………………………………… ... 安全門鎖……………………………………………………………… ... 按鈕型緊急停止裝置及拉線型緊急停止裝置……………………….. 機台設備中 light sensor 的整體結構及其排列情況………………….. Array 舌片式 Interlock…………………………...……………………. vii. 2 2 4 5 6 7 8 9 10 11 15 16 17 18 18 20 24 25 27 27 29 31 32 32 37 38 38 39 39 40 40 40 41 41.

(10) 圖目錄. 圖 3-11 圖 3-12 圖 3-13 圖 3-14 圖 3-15 圖 3-16 圖 3-17 圖 3-18 圖 3-19 圖 3-20 圖 3-21 圖 3-22 圖 3-23 圖 3-24 圖 4-1 圖 4-2 圖 4-3 圖 4-4 圖 4-5 圖 4-6 圖 4-7 圖 4-8 圖 4-9 圖 4-10 圖 4-11 圖 4-12 圖 4-13 圖 4-14 圖 4-15 圖 4-16 圖 4-17 圖 4-18 圖 4-19 圖 4-20. CF Safety Plug Interlock……………….……………………………….. 機台 EMO、EMS 按鈕、蜂鳴器和 Teaching Box…………………… Cell 機台設備 Interlock……………………………………………… ... Robot 安全連鎖裝置…………………………………………………… Interlock 功能測試分析(一)…………………………………………… . Interlock 功能測試分析(二)…………………………………………… . 機器人安全防護措施………………………………………………… ... 機器內互鎖裝置的位置……………………………………………… ... 危險之場所設置最適合的安全機器之防護元件示意圖……………... 光柵式安全裝置原理圖……………………………………………… ... 安全距離示意圖……………………………………………………… ... 安全距離計算式示意圖……………………………………………… ... 強制牽引接點結構示意圖…………………………………………… .. Interlock 較佳化建置範例……………………………………………… 工業用機器人應有護欄、連鎖裝置…………………………………… 模擬啟動按鈕接點熔著情境，按下停止按鈕機台應停止…………… 連鎖機制之基本構成………………………………………………… ... 安全防護應用範例…………………………………………………… ... 維修門 Interlock 使用範例…………………………………………….. 控制盤切換至維修模式或懸掛 PM/維修告示牌……………………... 緊急停止裝置配線原理圖(a、b 接點運轉之迴路)…………………… 緊急按鈕要求事項…………………………………………………… ... 機器人最大動作範圍示意圖………………………………………… ... EMO 設置規範及查核缺失改善對策 ………………………………… . Interlock安全規範及查核缺失改善對策彙整 (一)………………… Interlock安全規範及查核缺失改善對策彙整 (二)…………………. Robot Z 軸沈降支撐架………………………………………………… 支撐頂桿垂直固定架………………………………………………… ... 清查作業流程………………………………………………………… ... 傷害千人率趨勢圖…………………………………………… ............... 活線作業管制程序流程……………………………………………… ... 機台設備安全管理流程……………………………………………… ... 人員遭 Door valve 關閉時夾傷示意圖………….……………………... 雷射切割機台配置…………………………………………………… ... viii. 41 42 42 43 44 45 47 48 49 50 52 52 53 54 56 56 57 58 59 59 60 61 62 67 68 69 71 71 74 76 77 79 86 89.

(11) 第一章緒論 1.1前言隨著數位化技術的演進，順勢而起的數位應用產品為人類生活帶來極佳的便利性與樂趣，所有數位產品皆需透過一個顯示介面來呈現內容，數位資訊時代的產品講求擁有輕、薄、短、小及省電等特性，液晶顯示器(liquid crystal display，簡稱 LCD)因具備輕薄、體小、省電、低電壓及低輻射等優異特性，已廣泛使用在各種顯示設備上【1】。政府在2002年提出了「兩兆雙星產業」計畫，其中的「兩兆」產業就是指半導體產業及影像顯示產業，由此可知，LCD 產業是科技產業植根台灣的發展重心，對國家總體經濟成長具有重要的貢獻，半導體產業及影像顯示產業可說是台灣極重要的產業代表。薄膜電晶體液晶顯示器產業特性分析： 1、資本密集，生產設備具有大型化、自動化、高速化之特點。 2、技術密集，技術由國外引進，設備則來自國外進口及本土廠商製造，故安全規範、標準不一。 3、產業急速成長，人才素質要求相對較高，技術人才供給與需求失衡。 4、產品生命週期短、生產線技術更替速度快，致人員操作熟悉度不佳、輕忽危險等都增加人員暴露機械危害源的風險。 TFT-LCD 產業其結合了前段 Array 半導體製程技術，中段 Cell 液晶製程技術與後段 Module 組裝製程技術。但在封閉的大型廠房中，隨時充斥著大量的有毒、易燃的化學物品，火災、機械引起之撞擊、捲入、切斷、刺入等傷害，高毒性與高危險性的環境也造成社會大眾對 TFT-LCD 產業的不安與恐懼。 1.

(12) 圖1-1及圖1-2為7月20日動力搬運機械之維修門未有連鎖性能、維修門前未有足夠之活動空間且安全衛教不足致勞工於異常排除時發生台車暴衝撞夾頭部致內出血死亡之發生處所及工作區示意圖。台車重量約 290 公斤頭部被台車和維修門門框夾住處. 維修門被工作梯阻擋未能完全開啟. 安全插韒未拔除以切斷台車之伺伏馬達電源. 圖1-1災害發生處所：機械設備之維修門。罹災者站立於門外，上半身探入台車行走之軌道艙進行故障排除作業時遭台車撞夾致死【2】. 圖1-2工作區示意圖災害原因分析： 1.直接原因：從事機械設備內台車故障排除時遭蓄積能量之台車向前 2.

(13) 暴衝撞夾頭部致顱骨骨折、顱內出血死亡。 2.間接原因： (1)不安全狀況： (a)台車之時規皮帶張力未釋放。 (b)機械設備之維修門未有連鎖性能及門前未有足夠之活動空間。 3.基本原因： (1)安全衛生教育不足。 (2)機械設備之安全作業標準書未訂定其故障排除、維修方法及安全注意事項。(未明訂於故障排除、維修時應拔除維修門之安全插韒使台車之伺伏馬達電源切斷。) (3)勞工安全意識不足。災害防止對策： 1.機械設備之維修門應設有連鎖性能之安全裝置。 2.機械設備之操作控制盤及維修門前應淨空，以提供勞工足夠之活動空間。 3.機械設備停止運轉時，有彈簧等彈性元件、液壓、氣壓或真空蓄能等殘壓引起之危險者，應採釋壓、關斷或阻隔等適當設備或措施。 4.機械設備之安全作業標準應訂定其故障排除、維修方法及安全注意事項;機械設備之維修前斷電及維修後送電之程序應明文規定。 5.對勞工應施以從事工作及預防災變所必要之安全衛生教育、訓練、並應強調維修前斷電之重要性與必要性，以提升勞工之安全意識。 6.應評估廠內機械設備之風險及可能危害類型，建立災害預防之資料。 3.

(14) 圖1-3為7月31日為點燈測試機之玻璃傳送設備排除異常時因未遵守標準作業且安全門連鎖裝置未作動意外被夾壓頭頸部致死。. 頭頸部夾壓點升降台. 安全門. 安全連鎖裝置. 安全連鎖裝置. 圖1-3事故現場照片：罹災者打開安全門後，頭頸部被升降機台夾壓致死現場照片【2】圖1-4 為某光電廠2009年1月至2010年6月事故統計資料，共計有43 件，因機械設備引起之職災案例計有13件，佔有30%，高居第一位，由此可見因機械所引起之危害，已不容忽視。除此之外，光電面板產業由7.5代玻璃基板尺寸195cm×225cm，演進至8.5代玻璃基板，尺寸達 220cm×250cm，伴隨 TFT-LCD 產品解析度提升及玻璃基板尺寸增大，機械設備逐漸朝向大型化、精密化、系統化及自動化型態發展，致使機械故障和危險的型態越形複雜 , 機械運動中的動能也相對大幅增加，對作業人員的潛在危害也相對增大。. 4.

(15) 2009年1月~2010年6月傷害類型分析撞擊、滑倒, 6 , 1 4 %. I n t e r l o c k 相關職災, 9 , 2 1 % 機台引起夾、捲傷, 4 , 9 %. 刺、割、切傷, 4 , 9 %. 壓傷, 5 , 1 2 %. 夾、捲, 4 , 9 %. 有害物接觸, 3 , 7 %. 拉、扭傷, 8 , 1 9 %. 圖1-4 某光電廠 2009年1月~2010年6月事故類型統計所以本文選擇產值或產量均為全球前茅的 TFT-LCD 光電面板廠為探討對象，針對其製程機台可能的危害源來分析、說明機台安全防護的較佳方法，如何防止機台設備於裝機、測試、故障、維修等機械全生命週期間，人員需進入機械運作範圍內所可能隱藏之傷亡風險，實刻不容緩之要事。 1.2 研究目的為有效降低機械性之壓碾、捲入、撞擊‥等危害，如何選購本質較安全之機械設備及應用本質較佳化設計之安全連鎖裝置，以維護機械設備於正常安全之運轉模式下運作，減少其發生故障之機率或人員不當操作致其安全防護功能失效，確保操作人員的安全，以達成下列研究目的： 1.防止發生重大職業災害致生產中斷之不可接受風險。 2.防止人體的任何部位與機械設備的操作點、捲入點及運動機件等可能發生危害的部位或區域直接或間接接觸。. 5.

(16) 1.3研究流程圖1-5為本研究流程，由確定研究主題及目的與研究範圍開始，待蒐集相關文獻探討後，先分析了解 TFT-LCD 製程及各機台 Interlock 建置現況及實際功能測試，並與安全連鎖裝置較佳化之設計規範作比對，找出其建置缺失與潛在風險問題。研究過程中是以「文獻回顧、分析及測試、查核與改善及案例印證」為主軸，而經彙整上述所有工作項目後進行報告之撰寫。確定研究主題、目的與研究範圍. 文獻探討. TFT-LCD 機台 Interlock 之建置分析與測試. Interlock 較佳化之設計策略. Interlock 較佳化設計策略之結果與應用. 結論與建議圖1-5 研究流程. 6.

(17) 第二章文獻回顧過去經驗發現，事故發生的原因有98%多屬不安全行為所造成，人員在作業中可能因為疏忽、遺忘、錯誤認知、違反規定等情況而導致事故發生，並且因為TFT-LCD產品之玻璃基板尺寸不斷增大與新製程技術之不斷研發與創新，致使生產技術不斷推陳出新之演進，機台設備逐漸朝向大型化、精密化、系統化及自動化型態發展，致使機台故障和危險的型態越形複雜。因此，為了達到機台安全的目的，不能僅依靠『教育訓練』、『工作教導』等行政管理措施來達成，最根本、有效的方式，應該自『機台設計』時就考量降低風險，竭盡所能的使機台設備達到『本質較安全（inherently Safer）』程度。圖2-1為高科技廠房本質較安全設計策略應用聯想圖，由圖中可看出，想要完全杜絕人為失誤而發生的災害，最好的解決之道就是利用本質較安全策略，將發生源所產生的危害能量有效的排除，如果尚無法確實達成，才可由能量傳遞途徑與最終能量接受者著手工程改善，另外想要持續維持安全狀態與行為，則必須依賴完善的行政管理措施，再參酌先進國家有關機械安全標準指引，逐步提升機台安全等級及管理手段【3】。防護具. 本質較安全策略應用. 發生源危害（能量）. ‧ 熱能 ‧ 電能 ‧ 機械能 ‧ 位能 ‧ 化學能 ‧ 其他危害物. 途徑廠房構成. ‧ 主結構 ‧ 通道、走廊 ‧ 樓梯 ‧ 無塵室 ‧ 隔間與高架. 接受者作業人員. ‧ ‧ ‧. 製程作業人員製程、設備工程師廠務人員. 地板. 阻隔. 工程改善（硬體）. 7. 行政管理（軟體） ‧ 勞工安全衛生法 ‧ 建築法 ‧ 電業法 ‧ 消防法 ‧ 原子能法 ‧ 空氣污染防治法 ‧ 水污染防治法 ‧ ISO14000 ‧ OHSAS18000.

(18) 圖2-1高科技廠房本質較安全設計策略應用聯想圖【4】以 TFT-LCD 製程機台而言，需要重視機台安全設計的人員主要有光電面板廠使用者（如採購及環安人員、作業員、製程及設備工程師等）、設備製造者、外包維護保養廠商等，因為前述人員會在機台不同時間階段與機台進行不同程度的接觸，所以機台危害是隨時存在的。不過這些設備製造者在開發製成機台時，多會設計成容易調整、擴充的基本型，初期大多僅滿足機台製程功能性與基本安全機制，後續於售出後才會與使用者研討較完整的機台安全設計內容，並加裝相關附屬設備，所以基於內在本質安全機會原則下（圖 2-2 內在及外在安全機會與設計階段關係），製程機台在設備製造者規劃、設計階段，就必須妥善進行機台安全設計，如此才能輕易有效且較經濟的原則下達成本質較安全目標【3】。最高. 最高. 內在本質安全機會. 外在本質安全機會. 最低發展及企劃. 最低程序設計. 細部設計. 營建施工. 運轉維護. 圖 2-2 內在及外在安全機會與設計階段關係【5】針對光電面板製程機台採購時，必須訂定機台設備之安全認證規範，所有在機台安全設計程序中，應結合有效的機台設備風險評估和風險管理，將機台安全規範要求及設計結果提供給設備供應者，以達到機台使用與安全要求，如此才能在設備的設計與製造階段，將風險 8.

(19) 降低至可接受的最低程度，也才能確保操作人員安全。 2.1 機台安全設計方法【3】本研究將以歐洲實施之機台安全指令 98/37/EEC 為基礎，來進行機台安全設計方法建立，經由機台安全設計、製造、妥善保養及維修來減少停機、事故等損失情況。該指令中廣泛列出設計與操作可能發生的潛在危害，並提供設計及製造機台應注意的安全規範，據此要求設備製造者負起安全的責任，在設計階段就必須考量如何降低危害源風險，或加裝完善的防護裝置，這十分符合內在本質安全機會原則的精神。目前全球各經濟組織或先進國家大多制定與製程機台有關的安全標準和安全規範，圖 2-3 為歐盟就將機台安全訂定了三類標準，任何進入歐盟的機台、設備，都必須符合機台安全指令及其他相關指令的基本要求，機台安全已受到先進國家及產業所重視。製程機台的功能性規劃完成後，著手設計時安全性應列為第一優先考慮，但為了確保機械能夠連續安全運轉，所採取的安全對策必須不能破壞機台的使用簡易度及預定使用功能，如果對此考慮不周，在最大限度使用機械時，可能遭機台使用者為節省時間或怕麻煩，而使安全對策無效化【6】。. TypeA:基本安全規格. . ENISO-12100-1基本觀念、設計的一般原則(基本術語、安全設計的方法). A. . B.     . C. EN201橡膠和塑膠機械-射出成形機. TypeB：群體安全規格.   . B1:特定安全功能面的相關規格 EN954-1控制系統的安全相關零件 EN60204-1機械的電子設備. TypeC：個別機器之安全規格. EN81-1/-2電子/液壓起重機的建造和安裝安全規則 EN115電梯和乘客輸送帶的建造和安裝安全規則. 9. ENISO-12100-2基本觀念、設計的一般原則(技術原則及規格).  . B2:安全相關裝置之規格 EN418緊急停止裝置 EN574雙手控制裝置 EN1088和監控系統相關連的互鎖裝置 EN61496-1感電保護性設備. 械-安全規範 EN415包裝機械的安全性 EN692機械沖床-安全性.

(20) 圖 2-3 歐洲機台安全標準彙整示意圖【6】根據 EN ISO 12100-1 的建議，為了達到機械安全設計之目的，必須遵循下列 1 到 5 的步驟和對策，以確保安全，圖 2-4 為機台安全設計方法流程圖【7】。決定機台的使用功能、狀況與範圍. 製程機台安全設計風險管理. 依本質較安全 11項策略消除中度以上風險. 對殘存風險採取危害防護措施. 最後殘留風險提供危害資訊與警告指示. 圖 2-4 機台安全設計方法流程圖【7】製造者由實施風險評估及管理至安全對策的建立，可將事故風險降低至使用者接受程度，當製程機台於使用者作業現場組裝、試機完成後，再依現場情況增加環境上之安全防護裝置，如此即可將殘留風險降至最低。 2.1.1決定機台的使用功能、狀況與範圍這包括機台預期使用壽命、可預測的錯誤使用、錯誤操作等情況，但無論是何種製程機台，會被設計、製造、使用，一定是希望達成某特定『功能』，當了解機台主要功能及運作原理後，也才能分析危害源及危害發生可能情境，後續也才能進行風險評估與安全對策的制定。 2.1.2製程機台安全設計風險管理製程機台風險管理主要目的是希望能提供機台安全設計人員，於機台安全設計階段依評估風險等級並能確認風險已控制在可接受等級內的一項工具，圖2-5為製程機台風險管理程序。當初步規劃預定功能性及組成架構後，細部設計前必須先對機器進行風險評估，以確認使用者所能承受的風險等級，然後根據風險等級結果，採取相關的安全措施來降低或消除危害源之風險，進而達到可接受等級之安全要求。 10.

(21) 設計開始. 初步規劃機台組成構造及應有功能性完成. 機台危害辨識定義機台危害源. 危害分析. 風險評估（機率）風險管理最高風險項目判定有達到容許的風險水準. Yes. 完成. No. N 風險控制以降低風險 o. 圖2-5製程機台安全設計風險管理流程圖【3】 1.機台危害辨識逐項、全面地識別機械於全生命週期內，設備操作者、維修人員及設備供應商等，於例行性（產品製程）及非例行性（維修保養、清潔等）作業、設備故障異常，甚至人員不安全操作等情況下，可能遭遇的所有危害。例如人員於維修TFT-LCD製程機台機械手臂時，可能遭受撞擊之危害。 2.定義機台危害源依據EN ISO 12100-1，一般而言機器所造成的危險情形可分為以下幾類：【7】 (1)機械性危害：壓碾、夾入、刺入、切剪、捲入、摩擦、切斷、撞擊等。 (2)電氣性危害：與帶電部分接觸、絕緣不良、靜電等。 11.

(22) (3)熱源危害：火災、爆炸、放射熱、燙傷等。 (4)噪音危害：聽力降低、耳鳴等。 (5)震動危害：造成手、腕、腰等全身重大傷害。 (6)放射線危害：低頻、高頻、紫外線、紅外線、X光等。 (7)原物料所造成的危害：有害物質或刺激、粉塵或爆炸等。 (8)人體工學危害：不健康的姿勢、人為錯誤等。 (9)連鎖的危險：有些獨立的危險，其本身的嚴重性很小，但是若干個獨立危險相互連結發生時，卻會造成嚴重性很高的危險。當分析出危害源後，再深入分析使用之能量因子，評估設備各種能量因子於最壞情況下所釋放出的能量程度，並模擬能量釋放的情境與過程。 3.風險評估(機率)【8】依據現行業界事業單位執行 OHSAS18001風險評估之普遍作法，採用半定量評估法，並使用「風險因子綜合值」進行風險等級區分。首先將風險評估因子分為(S)嚴重度(Severity)、(F)危害暴露頻率(Frequency of Exposure)、(P)損害發生機率(Probability of Loss)，分別以定性方式描述等級區分後，予以數值量化。如表2-1~ 表2-3所示。由於TFT-LCD產業及其關係企業無危害發生頻率數據可供參考，因此本研究採用危害暴露頻率，作為風險頻率的計算因子： (1) (S)嚴重度(Severity)：考量包括人員安全、人員健康、影響範圍、停工損失等項目，為嚴重性之等級。如表2-1所示。 (2) (F)危害暴露頻率(Frequency of Exposure)：主要以作業人數與危險源接近之作業頻率為等級劃分基準。如表2-2所示。 (3) (P)損害發生機率(Probability of Loss)：危害發生可能性主要以企 12.

(23) 業現有的安全控制(硬體保護)程度估算而得。如表2-3所示。 (4) 風險積分(R)：以前項各因子等級計算風險積分 (R)= (S)嚴重度 (Severity) ×(F)危害暴露頻率(Frequency of Exposure)×(P) 損害發生機率(Probability of Loss)。最後依風險積分劃分風險等級，如表2-4所示。表2-1 安全及健康危害嚴重度 S. (Severity)等級人員安全. 人員健康. 無明顯危害. 1.不會造成感官的不適或職業病. 可能導致醫療的需求（或曾經發生驚嚇情況）. 1.工作中可能造成感官上的輕微不舒服 2.與有害物接觸 1-2(含)hr. 影響範圍. 非生產線. 停工損失. 等級. 無明顯危害. 無明顯損失. 不會造成生產停工. 1. 部份或全部機械設小於 5 備萬停工1日以下. 2. 範圍限於設備附近. 1.工作中可能造成感官上可能導致暫的明顯不舒服(員工曾反應時性失能或報怨) (傷害) 2.與有害物接觸2-4(含)hr. 範圍於工作區附近(例如工作 3.處於噪音區80-84dB/8hr 樓面). 1.長期工作可能造成必要範圍擴的醫療，但可能在醫療後恢及廠內其他工可能導致永復機能久性失能 2.與有害物接觸4-6(含)hr 作區域 (傷害) 3.處於噪音區85-89dB/8hr (例如該工作樓面以外) 1.長期可能造成永久性職範圍擴及工廠可能導致死業病亡 2.與有害物接觸6-8(含)hr 以外 3.處於噪音區90dB/8hr. 部份或全部 5~20萬. 20~50 萬. 機械設備停工1~3 日部份或全部機械設備停工3 日~1週. 部份或全大於50 部機械設備停工1 萬週以上. 3. 7. 10. 表2-2 危害暴露頻率 F. (Frequency of Exposure)分級每項作業執行人數直接影響 1人. (A). 每人每天作業執行時數少於 1小時 (a). 1~8小時 (b). 大於 8小時(c). 1. 2. 3. 13.

(24) 2~5人. (B). 2. 3. 3. 5人以上. (c). 3. 3. 5. 表2-3 損害發生機率 P. (Probability of Loss)分級無硬體保護設計(a) 有硬體保護(b) 多重硬體保護(c) 危害性物質. (A). 極端溫度、感電、機械手臂、夾、捲(A). 5. 3. 1. 3. 2. 1. 3. 2. 1. 接觸其他非危害物化學物質(B) 跌倒、擦傷、切割、舉推拉伸用力過度、重覆單調/限時作業(B) 其他(生物性、人因性)(C). 4.最高風險項目判定此階段為應用風險評估結果，來衡量風險可接受程度，以決定採取安全措施等級之優先順序。表2-4為風險控制等級判斷，評估表本研究乃運用OHSAS18001安全衛生風險登錄評估表來進行 TFT-LCD製程機台機械安全設計之最高風險項目判定。表2-4 風險控制(等級判斷) 風險等級. 嚴重風險. 高度風險. 不可接受風險. 中度風險準可接受風險. 低度風險. 輕微風險. 可接受風險. 等級代號. 1. 2. 3. 4. 5. 風險評分. 大於 75分. 50~75分. 18~49分. 6~17分. 小於 6分. 風險控制. 在風險降低. 在風險降低. 在一定時程. 前不能開始. 前，不可開. 內，應執行. 或繼續作. 始作業，可. 風險降低的. 業，若任何. 能需要相當. 措施。. 不計成本的. 多的資源以. 1.制/修訂作. 增加成本條控制。. 改善措施仍. 降低風險，. 業標準。. 件下，應考. 無法降低風. 若現行作業. 量增加更符. 險時，必須. 具高度風. 2.加強監督與量測、溝. 立即禁止作. 險，應儘速. 通及訓練管. 的改善方. 14. 可接受風維持既有險，不需額控制措施，不需外控制措施，但不在額外任何. 合成本效益.

(25) 業。. 進行風險降. 制。. 低措施。. 3.優先納入. 法，須定期查核以確. 安衛目標/方. 保控制措施. 案管理考量。之持續性。. 2.1.3 本質較安全設計策略【3】本質安全的觀念係由國外學者 Kletz 所提出，強調化學製程應著重在本質上的強化、取代、減弱與限制影響等製程上，以減少反應量，將危害能量降低而減少所需面對的風險程度。Kletz Trevor 教授於 1984 年 12 月印度 Bhopal 毒氣外洩事件發生後隨即提出本質安全設計觀點，指所有化工製程應重視製程之本質安全設計，在設計階段即先妥善考慮才不致發生類似 Bhopal 事件之嚴重傷害事故【9】。其提出化工製程之友善廠房的觀念，他擴大了本質安全設計理念，應由源頭來消除化工廠之可能危害源，藉由完善的設計，可以根本性的有效預防人員失誤操作，更廣泛擴展應用於軟體設計中【10】。根據本質較安全 11 項策略(如圖 2-6 所示)，消除表 2-4 風險評估表內中度以上之風險。防愚設計簡單化. 狀態清晰強化. 取代. 容忍限制影響. 減弱反應器. 易於控制. 事故. 避免骨牌效應軟體. 機台設備. 圖 2-6 本質較安全設計整體概念圖【11】因為無論如何精密的設計，都難以完全杜絕危害發生，而無法達到「零風險」、「零危害」的絕對安全境界。因此，『安全』可以解釋為『沒有無法承受的風險』。所以機台安全對策最重要的就是不論. 15.

(26) 機台發生何種故障，都應確保使用者的安全，也就是製程機台應具備『相對安全』功能。圖 2-7 為 EN ISO 12100-1 所提出的四種安全對策，分別為本質安全、安全防護、增加預防對策、使用注意事項提供等。 1 本質安全. 2. 4. 安全. 因隔離所形成的防護柵欄安全裝置安全防護. 隔離危險源與人之間的空間. 防護. 因停止所形成的安全裝置防護柵欄安全防護. 隔離危險源與人之間的時間. 增加預防對策. 緊急停止裝置. 可最優先確保時常為安全狀況的設備裝置. 使用注意事項. 確保為無動力的狀況. 安全對策. 3. 製作安全的機台本體. 讓使用者了解殘留風險. 危險狀態表附屬文. 圖 2-7 機台安全對策【7】以TFT-LCD製程機台而言，本質較安全各種策略設計原則說明如下： 1.強化（Strengthening）即「儘可能採取製程必需的最小使用量」，即使用量減少，所以投入的反應氣體、化學品也將減少。如降低設備之電流、電壓、化學品等，並藉此強化其本質之安全。 2.取代（Substitution）即「儘可能用較安全的化學物質來替代原先較危險的物質」，例如以弱酸取代強酸、低毒性物質取代高毒性物質等方式，例如HF 製程危害性較高，在TFT–LCD新世代廠房已不再使用高危害之 HF，借著較安全化學品的導入來取代高危害化學品的使用。 3.減弱（Attenuation）即「最好在最低危害條件下使用危險性物質」，例如可以調整製程反應參數，如選擇低溫度、低壓力等，或是在平面輸送不要在 16.

(27) 高空輸送，將可減少不必要的落差能量，如此危害性也會較低。 4.限制影響（Limitation of Effects）即「採用較佳的設備、反應條件來限制失控狀況的發生機率與影響範圍」，例如乾蝕刻機台盡可利用金屬材質而非易燃的塑膠材質，以減少不必要的火災風險。 5.簡單化（Simplification）即「降低工廠的複雜度」，因為複雜的線路、製程設計、操作介面與環境皆會增加操作困難度及故障發生或操作錯誤的機率 6.避免骨牌效應（Avoidance of Dmino Effect）「即使發生故障也不致產生連鎖的骨牌效應」，可由適當的屏蔽措施讓危害侷限於固定區域範圍內，或是消除危害情況，如維修門的設計多半會設計成需要控制面板解鎖 (Door Lock Release)再加上維修門安全栓摘除後才可開啟的設計，而且在門上多半會再加上一個維修門定位偵測器或入口處設置安全光柵，三道之安全連鎖裝置即是設計在防止因為單一的設施故障造成人員誤入不可承受危害的區域進行作業 ( 例 Robot) ，圖 2-8 為結合 1.Door Sensor 2.Safety plug 3.安全光柵等，多重安全連鎖裝置。 1. 1 2. 2 3 5. 3. 圖2-8結合1.Door Sensor2.Safety plug 3.安全光柵等多重安全連鎖置 7.防愚設計（Foolproof Design）即「在不正確的操作情況下，設備不會或非常困難發生危害」，例如在高科技廠房常見到氣體快速接頭於採購與設置時對於呼吸. 17.

(28) 面罩之接頭選用為廠內獨特且不易取得之型式，可避免呼吸面罩錯接其它氣體管路(氮氣)快速接頭而造成人員窒息之危害風險。 8.狀態清晰（Clear Status ）即「能讓操作者在未經思考之情況輕易判斷異常」，可多利用顏色管理，各種按鈕、按鍵、標示燈號、標識符號、區劃範圍等，讓操作員第一眼就能辨識現況，甚至是危害情況，例如圖2-9為「緊急停止開關」按鈕，要求採用相同之國際標準，使廠內所有操作者皆能在危害發生的第一時間，不經思考的快速判斷出正確的緊急停止開關，迅速作控制反應達到阻斷危害擴大的效果。. 圖2-9緊急停止開關按鈕 9.容忍（Tolerance）「在未失常狀況下，系統本身有較高的忍受度」，對危險性高的特殊氣體或化學品供應，可以採用柔性管材於應力較大位置，或是氣體鋼瓶為防止劇烈震動而採取防震及連動遮斷裝置等設計。 10.易於控制(Ease to Control) 為「運用物理定律來執行製程控制或操作」，例如高毒性之氣體供氣裝置設置為負壓供應之型式，可避免發生異常狀況時供氣裝置內的毒性氣體外洩造成危害。圖2-10為矽甲烷鋼瓶之緊急遮斷閥所採用當遭遇異常狀況下，致使推動其供氣之氮氣源若中斷時，即自動切斷矽甲烷供應方式較為安全。. 18.

(29) 圖2-10 矽甲烷鋼瓶緊急遮斷閥 11.軟體（Software）即「在某些可程式電子系統中，錯誤易被偵測及矯正，如此將優於其他未設置的系統」，完整的製程軟體並連動各種探測裝置，於發生異常或洩漏時，能自動發出警報與指示燈號，並適時連鎖停止，完善的軟體可以補助硬體的不足，且反應更快又安全。 2.1.4對殘存風險採取危害防護措施當運用本質較安全策略將大部分之危害風險消除後，尚未排除之危害風險就必須由機台主體四周途徑來防阻或消除，尤其機台災害多發生於人員與機台作業空間重疊的危險區域中，所以仍需使用其他安全防護裝置，目地就是不讓人與機台危害源接觸。安全防護種類可分為兩大類，即空間性分離與時間性分離，其設計思考方法如表2-5所示。表2-5 安全防護分類空間性的分離手段隔離的原則：使人與機械的運轉部位隔離，可採取柵欄的安全防護  完全涵蓋並隔離危險  做到必要的最小開口. 時間性的分離停止的原則：採取連鎖（interlock）的安全防護，當人員或防護裝置未處在正常狀態時，可藉由連鎖安全功能達到阻止機台運轉的目的  如果無法確認為安全應立即停止  已組裝可以確認停止的裝置. 方法.  可動柵欄  柵欄打開時即停止  到停止為止，柵欄不會打開. 固定柵欄. 19.

(30) 一般而言，固定式之防護具，例如柵欄、圍籬等，可提供較高的防護等級，但在需頻繁進出危險區域，例如入料、出料口，則無法以固定式防護具的方式提供防護，在此情況下，可選擇光柵、安全地毯等安全控制系統為安全防護。另外製程機台的安全控制系統通常由安全輸入設備、安全控制電氣元件和安全輸出控制來組成。安全輸入設備有急停按鈕、安全門限位開關或連鎖開關或安全光柵。安全控制電氣元件包括有安全繼電器、監控繼電器、安全可程式控制器等。安全輸出控制通常則是主迴路中的接觸器、繼電器或閥等。但實現安全保護功能的控制迴路，若因缺陷或故障而導致功能失效（如觸電熔焊、電氣短路等故障），就會失去安全保護功能，引起事故的發生。因此需採取本質結構上較安全之措施，以確保控制迴路就算在故障的情況下，人員也能得到保護。所以控制迴路及各項安全元件種類需獨立加強判定，可依照圖2-11 EN 954-1風險評定及安全類別樹狀圖決定【6】。評估因子. 安全對策. S. F. P. 傷害的程度. 暴露頻率. 避免危險的可能性. 安全類別. B 1 2 3 4 S1 輕傷( 無後遺症). 評估起點. F1. P1. 發生次數少、短時間. 有時可能. S2. ‧●○○○ ‧●●○○. P2. 重傷( 有後遺症). 難以避免. F2. P1. 經常發生、長時間. 有時可能. P2. ‧●●○ ‧‧●○. ● ：優先選擇的種類難以避免 ‧‧‧● ・：需要進一步對策才可選擇 ○ ：對策超過相關風險的需求範圍圖2-11 EN 954-1 風險評定及安全類別樹狀圖【17】圖中各英文字母代表意義如下： 1.受傷的程度（S）： 20.

(31) S1：輕傷（身體傷害等）； S2：重傷（手腳截斷、死亡等），在美國的Robot規格內，殘留後遺症的即為重傷；在歐洲，如果是輕微擦傷的程度為輕傷，其餘為重傷。 2.暴露於危險的程度（F）： F1：發生次數少或短時間； F2：經常發生或長時間美國為一小時一次以上；歐洲為一天一次以上即稱為頻繁。 3.迴避危險程度（P）： P1：有時可能； P2：難以避免，在美國Robot規格內，250mm/sec 以上為不能迴避，歐洲是以過去的事故案例等綜合判斷來決定。各類別所需達到之安全需求如表 2-6所示。. 表 2-6 控制類別分類要求摘要表控制類別. B. 1. 2. 範例：EN 954-1. 安全要求摘要. 系統的行為. 安全迴路. 控制系統的安全相關零件必須依據相關的安全標準進行設計、建造、選擇、組合和組裝，以便能承受預期的影響。必須符合 B 的要求。且應使用測試良好的模組和安全準則。此點即與「類別 B」不太相同。. 當故障發生時，可能導致安全功能的喪失。. 必須符合 B 的要求。應使用測試良好的模組和安全準則。安全功能應由機器控制系統在適當的期間內進行檢查。必須在啟動時發生，然後必須定期地按照每次要求安全功能 — 即執行至少一百次檢測的頻率發生。. 故障發生時，可 Category 2 輸入能導致安全功能於兩次自我檢查期間喪控制邏輯失，但安全功能的喪輸出失，可於檢查時被偵測出來。. 當故障發生時， Category 1 輸入可能導致安全功能喪失，但機率小於 B。控制邏輯輸出. 21.

(32) 控制邏輯. 輸出. 輸入. 控制邏輯. 輸出. 4. 單一故障發生 Catagory3 時，安全功能尚可被執行。不是所有的故障都可被檢測出。未被檢測出來的故障之累積，可能導致安全功能喪失。輸入. 3. 控制迴路. 輸出. 輸入. 控制迴路. 輸出. 當故障發生時， Catagory4 安全功能尚可被執行；故障會被及時的檢測出來，以防止安全功能喪失。輸入. 必須符合 B 的要求。應使用測試良好的模組和安全準則。安全相關零件應依下列規範設計： 1. 任何零件的單一故障均不會造成安全功能喪失。 2. 在合理的使用下，可偵測到單一故障 DC 值必須至少在 60%。必須符合 B 的要求。應使用測試良好的模組和安全準則。安全相關零件應依下列規範設計： 1. 任何零件的單一故障均不會造成安全功能喪失。 2. 在下一個安全功能需求期間，即可偵測到此單一故障；若無法偵測，故障的累積也不至於導致安全功能喪失。 3. 「類別 3」必須要能偵測大部分的故障，但「類別 4」則是必須要能偵測所有的單一故障，因此 DC(診斷涵蓋範圍)至少須達 99%。即使是組合型式的故障，亦不得導致危險的故障情形。. 2.1.5最後殘留風險提供危害資訊與警告指示製程機台依前述程序設計完成後，最後未能排除之危害風險，應以書面方式將危害資料提供予使用者，並利用貼紙、印製或張貼等方式，以圖形配合文字，明顯標示於機台危害源四週，如果也一同將已排除之危害風險一併提供，將更能有效確保相關人員安全。 2.2機械安全連鎖裝備設計與選擇原則【12】 2.2.1各種具有防護裝置之連鎖裝置之操作原理與代表性形式 1.連鎖原理 (1)控制之連鎖由連鎖裝置傳來之 ”停止命令”引入控制系統致觸發控制系統輸. 22.

(33) 入至機器致動器之能源中斷或使來自機器致動器之運動機件鬆脫(間接阻斷)。 (2)動力之連鎖來自連鎖裝置之”停止命令”直接將輸至機器致動器之能源予以斷絕，或直接將各機器致動器之機件拆開，控制系統在連鎖功能中並不具任何中間作用。 2.連鎖裝置之代表性形式 (1)連鎖裝置(無防護裝置閉鎖動作) 防護裝置是經常開啟，只要防護裝置未關閉，連鎖裝置即產生一個停止命令，因為有可能在機器(或危險機件)操作時開始將防護裝置開啟，故此功能即如一個連鎖裝置之功能。 (2)具有防護裝置閉鎖動作之連鎖裝置 (具有護罩鎖之連鎖裝置) 此種防護裝置是由一個護欄防護裝置鎖緊連鎖裝置保持關閉著，有下列二種形式 (a)在任何時間，操作者可以觸發防護裝置之解鎖動作。 (b)只有在滿足某一條件時，方可作解鎖動作，可確保危險已經消失(有條件解鎖動作) 防護裝置閉鎖動作裝置可為連鎖裝置構成之一部份，亦可為一各別單元，在一個防護裝置閉鎖裝置中，用為閉鎖(或解鎖)該防護裝置之機件可為： ◎手動作動、手動釋放者; ◎用彈簧作動、動力釋放者（見圖2-12a）； ◎用動力作動、彈簧釋放者（見圖2-12b）； ◎用動力作動、動力釋放者（見圖2-12c）；。各種具有防護裝置閉鎖動作之連鎖裝置如圖 2-12所示 23.

(34) (a)彈簧作動.... ...動力釋放. (b)動力作動.... ...彈簧釋放. (c)動力作動.... ...動力釋放. 圖2-12 在動力作動護罩鎖定裝置中之護罩鎖定裝置的操作模式 3.各種連鎖裝置之技術型式表2-7列舉介於各種連鎖裝置之技術形式，包括的技術層面頗廣，因此，各種連鎖裝置可以使用多樣的準則來分類。表2-7連鎖裝置之各種技術形式(請參閱CNS 15344，B1385) 技術層面的樣式. 提供的章節. 附件中的實例. 連鎖裝置具機械式致動偵測器： ◆ 凸輪操作偵測器 ◆具舌鍵操作偵測器. 5.1到5.4，5.7.2，6.2 A,G,L,M 5.7.2.1 B 5.7.2.2. 連鎖裝置具非機械式致動偵測器： 5.7.3-6.3 ◆ 具磁力致動開關 5.7.3-6.3 ◆具電子近接開關. J K. 系統結合鑰匙： ◆ 禁閉式鑰匙系統 ◆捕捉式鑰匙系統. D D. 插頭和插座系統. 5.7.4. 護罩與可移動件間之機械式連鎖. F H. 24.

(35) 2.2.2有關各種連鎖裝置設計之規定 (不論能源之性質) 1.各種機械致動之位置偵測器之致動模式當使用單一偵測器產生一個停止命令時，應以正向模式致動如圖2-13所示。負向模式致動只有在與正向模式致動偵測器合併使用時才被允許，注意要避免各種一般經常疏失所致之故障。致動器之設計應儘可能的簡單，如此可減少故障之發生。. 圖2-13 正向模式與負向模式應用在推拉門之例子 (PMC 技術通報第161期第22頁)【17】 2.各種位置偵測器之安排與安裝 (1)位置偵測器之安排須確保其位置不會改變，可依下列各項達成此要求： (a)位置偵測器之扣件應可靠的且需要用工具才能鬆脫它們; (b)槽溝之使用只限於開始的調整; (c)在調整後須固定之(例如使用定位銷等)。偵測器的更換應是可能不需要任何再調整。 (2)此外，尚須符合以下各項要求： 25.

(36) (a)應避免偵測器與其致動器之鬆脫或易使失效; (b)各位置偵測器的支撐須是夠牢固以便維持位置偵測器的正確操作; (c)機械式致動所產生的運動應在該位置偵測器之指定操作範圍內，以確保其正確操作和/或防止行程超過; (d)在位置偵測器改變其狀態之前，防護裝置之位移須不致損及防護裝置之保護作用 (有關接近危險區域事項，參照CNS 14805 與pr EN 953）; (e)位置偵測器不可以充當機械的停止器。 (f)位置偵測器應給予安置且視需要加以保護，以避免受到可預見的外在因素造成損害； (g)應確保為正確操作之維護與查驗時可易於接近位置偵測器 3.減少一般經常疏失發生之機會 (降低其共同原因失效的可能性 ) 當開關元件做成附設組件時，應避免共同原因之失效，例如圖 2-14為使用正向模式或動力源多樣化。 (1)致動位置偵測器之正向和負向模式的結合，機械式致動位置偵測器典型的失效原因為： (a)裝在彈簧裝置之位置偵測器（例如柱塞或滾輪）或凸輪過度磨損；凸輪和致動器之間未對準。 (b)致動器（柱塞）被卡住，使得彈簧無法致動。偵測器以正向模式致動，如圖2-14所示，在情況D1(如打開門)失效會產生危險，但在情況D2則不會。偵測器若改以負向模式致動，在情況D2(如打開門)之失效會產生危險，但在D1則不會，所以D1 或D2 之一失效，藉由另一偵測器來斷絕電路以確保安全。. 26.

(37) D2. D1. 圖2-14 正/負向模式(雙迴路信號設計)安全連鎖開關使用範例避免共同原因之失效(PMC技術通報第161期第24頁)【17】 (2)動力源多樣化：為了將常見失效減至最低，可在一個防護裝置上裝設兩種獨立及能源不同的連鎖裝置，可將不同的能源切斷。例如圖2-15 雙迴路信號設計。. 圖2-15雙迴路信號設計(資料來源：PMC 技術通報第161期)【17】設計兩組接點可連接安全迴路，可分別針對”門的開/關狀態及”鎖定狀態”進行監控。電磁鎖型安全連鎖開關除了提供一組門開/關偵測信號外，會再提供一組偵測門是否已被鎖定的監控信號，此信號可準備偵測安全門是否已確實在鎖定狀態，可避 27.

(38) 免專用操作key安裝位置或角度的偏差，與開關本體存在間隙時，安全門雖已關閉但可能未被真正鎖定，此時若只偵測門開 /關或電磁線圈ON/OFF的信號，有可能發生機器在啟動運轉的狀態下，安全門仍有可能被拉開而產生危險。所謂雙迴路信號亦可用兩組安全連鎖開關搭配使用，一組設計為正向模式，另一組則為負向模式，兩組信號做雙重確認，可提高安全迴路的可靠度，如圖2-14所示。 4.防護裝置之閉鎖裝置(護罩鎖定裝置) 護罩的鎖定應為兩個剛體零件嚙合的結果（確定的位置）。用來鎖定護罩之零件（插銷/栓）應為「彈簧作動—動力釋放」，如圖2-12a所示，應備有一個手動解鎖裝置，此裝置須用工具方能操作。任何C 類型標準規定此種護罩鎖定時，也應對手動解除鎖定裝置的特性加以規定。插銷/栓的位置應加以監視（例如藉由正向模式致動的偵測器），因此在致動器插銷未到達完全嚙合位置之前，機器不能啟動，如圖2-15所示。專用操作key應能承受護罩正常操作時預期發生的力量。而不會受損，以致影響其更進一步使用之力量，應註明於護罩鎖定裝置本身上或與裝置在一起供應製造商的說明書上。備註：護罩鎖定裝置可用於，例如防止在機器／製程已到達確定的狀態之前，圍繞在自動單元四周的設施被打開，因而避免資訊的遺失或材料受損。 5.延遲裝置當延遲裝置（定時器）被應用，此裝置失效時應不會減少延遲時間。. 28.

(39) 6.降低破壞可能性之設計 (1)通則：連鎖裝置之設計與其安裝及維護之說明中應使其不被輕易破壞。備註：”輕易破壞”係指”故意用手破壞或用隨手可得之物品破壞”。隨手可得物品指： (a)螺絲、針、薄金屬片； (b)日常使用的物品，例如鑰匙、錢幣，使用機器時所需的工具，如圖2-16所示。. 圖2-16 防止無效化範例 (PMC技術通報第161期第20頁)【17】可能較難破壞(防止無效化)之方式包括 (a)第2.2.2節之位置偵測器之安排與安裝所描述之方式 (b)用密碼方能使用的連鎖(互鎖)裝置，例如機械式、電動式、電磁鎖型安全連鎖（如圖2-15所示）或光學式。 (c)當護罩打開時，有實體的阻擋或遮蔽以防止接近連鎖裝置者。 (2)降低機械式位置偵測器被破壞之設計 (a)凸輪作動之位置偵測器當採用單一凸輪時，應將其用於正向模式，因為特性之一即是此種致動模式可防止偵測器被輕易破壞。備註：欲達較高層次防止破壞保護，可將凸輪與偵測器包在同一個機殼內。 29.

(40) (b)以舌片作動之開關由於開關的可靠度有賴於舌片和機構之設計，此開關應裝有一個或多個系統，使它不易為簡單工具所破壞，簡單工具指如手鉗、螺絲起子、線材等。欲達較高層次防止破壞保護例如： ◎實體阻礙或護罩以防止備用致動器之介入 ; ◎在防護裝置與舌片為固定式之組合件（例如銲接、鉚接「單向」螺釘等）使得拆卸較為困難。 (3)降低近接開關與磁力開關被破壞之設計近接開關與磁力開關易被破壞，因為它們只靠偵測材料或有無磁場存在與否來作其作動，故其安裝方式應提供防止被破壞之保護。 (4)降低插頭與插座式連鎖裝置被破壞，有下列方法： (a)當防護裝置開啟時使人不能接近插座。 (b)在個別應用場合使用特別設計的插頭與插座系統，或此系統零組件不易取得。 7.環境方面之考慮選擇一個連鎖裝置該組件應考慮到其所使用之環境，例如震動、衝擊、溫度、粉塵、溼度、腐蝕物質、流體等之影響。 2.3緊急停止設計原則【13】 1.一般規定 (1)緊急停止之功能應優於機械所有操作模式下之所有其他功能，而且不會損及設計用來釋放被困人員之任何設施，除非緊急停止裝置經復歸，否則無論是有意無意或意外均不能將該機械啟動。 (2)緊急停止功能不可作為取代安全防護用途及其他決定性之安全. 30.

(41) 功能，但可以設計作為輔助之用(例如當失效時)。 (3)緊急停止功能不得損及防護裝置或具有其他安全決定性功能裝置之效果。備註：為達此一目的，必須確定輔助設備(例如磁力停止裝置或煞車裝置)可以繼續動作。 (4)緊急停止功能應納入設計，使之在緊急停止裝置動作後，機械停止在適當之狀態下，依照風險評估，不會產生新的危害。所謂「停止在適當之狀態下」包括： (a)選擇最理想之減速率。 (b)選擇停止分類(請參照2.3.1節緊急停止應具有之功能)。 (c)所採用之預定停機程序。 (5)緊急停止應具有第0類或第1類停止之功能(IEC 60204-1：1992〔 Safety of machinery-Electrical of machines-Part 1 ： General requirements 〕之第9.2.2節)如下所述。當風險評量認定其功能上有需要時，機器應備有第0類、第1類及／或第2類停止。不論何種操作模式，第0類和第1類停止應皆可操作，且第0類有優先性，停止功能應能超越相關的啟動功能。說明如下： (a)Category 0：立即移除機器引動器的動力而停止；所有煞車或機械式停止裝置均作動 (如圖2-17所示)。. 圖2-17 Category 0功能圖解 (PMC技術通報第161期第11頁) (b)Category1：一種有控停止使得機械引動器持續保有動力直到 31.

(42) 停止，然後將動力移除(如圖2-18所示)。. 圖2-18 Category 1功能圖解 (c)Category2：一種有控停止，並始終讓機器引動器保有動力(如圖2-19所示)。。. 圖2-19 Category 2功能圖解其中動力源之移除例包括： ◎關閉電動馬達之電源。 ◎將移動元件與機械性動力源分離。 ◎遮斷供應至衝擊或滑動部分之流體動力。所選擇之緊急停止類別應經由對該機器之風險評估加以決定 (請參照IEC 60204-1：1992之第9.2.5.4節-緊急操作：只要給予一個緊急停止指令，作動元件就會依指令停止運轉，且指令的效力會一直持續到下次重置為止。及第10.7節-緊急停止裝置：應容易接近且安置每一個操作控制台及其他可能需要啟動緊急停止的地方)。 2.操作狀況及環境影響： 32.

(43) 用以達到緊急停止之功能之構件及元件應加以選擇、組合、連接及保護，使之在可預期之操作狀況及環境影響之下可以正確操作。這些過程包括下列之情況： (1)操作之頻率及非經常性操作之定期測試。 (2)震動、衝擊、溫度、粉塵、外物、溼度、腐蝕物質、流體等。 3.以纜索或繩索作為操作器之附加規定 (1)應包括下列項目： (a)產生緊急停止信號需要多少偏離量。 (b)最大之可能偏離量。 (c)纜索或繩索與附近最接近物體之間最小間距。 (d)為操作緊急停止裝置所需加於纜索或繩索上之力量。 (e)使操作者易於辨別該等纜索或繩索(例如加上標示旗幟) (2)緊急停止裝置在纜索或繩索斷裂或脫開時應自動產生緊急停止指令，如果有困難則必須採取變通之安全措施。 (3)應設定緊急停止裝置復歸措施之位置，以便能從該位置觀察到纜索或繩索之整條長度。如果實際上無法辦到，則操作說明應敘述有關動作後，於復歸前對機器應沿著整個纜索或繩索之全長加以檢查，以便找出造成動作之原因。 2.4美國斯麥半導體設備和材料國際組織之安全指引【14】 SEMI(國際半導體設備材料產業協會 )從1970年起開始推動產業國際技術標準的制定，提供半導體與平面顯示器產業的元件製造商和設備材料供應商一個交換訊息的機制，共同討論和制定技術規格和影響產業經濟的重要標準，來克服技術挑戰、提升生產力，進而促進產業的整體發展。在SEMI的推廣之下，國內製造商與設備供應商都已經採用SEMI國際技術標準。 33.