T/SZMES 9-2024 手持式激光加工机械安全要求

ICS 31.260
CCS L 51
团体标准
T/SZMES 9—2024
手持式激光加工机械安全要求
Safety requirments of hand-held or hand-operated laser processing machines
2024 - 10 - 24 发布2024 - 10 - 31 实施
深圳市机械工程学会 发布

目录
前言............................................................................ II
引言........................................................................... III
1 范围................................................................................. 4
2 规范性引用文件....................................................................... 4
3 术语和定义........................................................................... 4
4 风险评估............................................................................. 4
5 安全要求和措施...................................................................... 11
6 安全要求和措施的验证................................................................ 14
7 用户信息............................................................................ 14
8 标志................................................................................ 14
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II
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由深圳市机械工程学会提出。
本文件由深圳市机械工程学会-手持式激光加工机产业技术标准联盟归口。
本文件起草单位：大族激光智能装备集团有限公司、深圳市荣者光电科技发展有限公司，深圳市睿
达科技有限公司、山东光之聚激光科技有限公司、天津凯普林光电科技有限公司、安徽赫耐工业自动化
有限公司。
本文件主要起草人：冯建国，吴波，孙帅华，韩伟，赵巨云，张頔，陈虹，曾丽霞。
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III
引言
手持式激光加工机械以其便携、柔性的优势，在焊接、清洗、切割、爆破等多个工艺场景中得到了
普及应用，成为近几年激光应用的热点，国内外设备制造商迅速展开了该领域的布局，迫切需要安全标
准对产品进行规范，保证手持式激光加工机械产品安全和使用安全，以防止并应对市场发展过快带来的
产品安全和人员健康等方面的风险。由于国际标准修订存在较长周期，快速建立适合我国生产厂家使用
的团体标准，将有效解决我国目前手持式激光加工设备在设计、制造、验收和使用各阶段遇到的与安全
有关的难点问题，有利于市场良性发展。
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4
手持式激光加工机械安全要求
1 范围
本文件规定了手持式激光加工机械的风险评估、安全要求和措施、安全要求和措施的验证、用户信
息及标志。
本文件适用于手持式激光加工机械的设计、制造、验收及应用。
本文件不适用于：
- 涉及由手动控制器（如操纵杆、键盘等）远程控制的激光加工机械，操作员（用户）不接触的
工件或与激光加工头机械连接的部件。
- 涉及不属于机械范畴的无驱动系统的激光加工机械。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 5226.1 机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件
GB/T 7247.1 激光产品的安全第1部分：设备分类和要求（IEC 60825-1:2014, IDT）
GB/T 18490.1—2017 机械安全激光加工机第1部分：通用安全要求（ISO 11553-1:2007, MOD）
IEC 60204-1-2021 机械的安全性.机械的电气设备.第1部分:一般要求
ISO 12100-2010 机械安全性.设计一般原则.风险评估和风险降低
3 术语和定义
GB/T 18490.2—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
手持式激光加工机械hand-held or hand-operated laser processing machine, HLM
产生激光辐射及其操作激光器所需的基本附加设施（如冷却、电源和气体供应）的装备。提供足够
的激光能量/功率来熔化、蒸发或在工件的一部分中引起相变，并且在激光加工过程中手动或手持引导
激光束或待加工的工件。
注：本文件中手持（hand-held）和手动操作（hand-operated）是同一含义。
（来源：GB/T 18490.2—2017，3.1，有修改）
3.2
手持式激光加工头hand-held or hand-guided laser head, HLH
手持或手动引导的组件，包含激光输出/孔径。手持激光加工头可以通过光纤配备外部激光源，也
可以包含激光系统本身。
4 风险评估
4.1 概述
风险评估包括风险分析和风险评价，风险分析包括危险识别和风险估计。有必要识别手持式激光加
工机械预期完成的动作和与其相互作用的操作人员执行的任务，同时考虑包括不同的部件、机械的机构
或功能，待加工物料以及使用环境。只有当危险已经被识别后才能采取措施消除危险或减小风险。
4.2 风险评估应考虑的因素
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4.2.1 机械限制
系统识别在手持式激光加工机械生命周期所有阶段可合理遇见的危险（永久性危险和意外突发危
险）、危险状态和/或危险事件。生命周期阶段包括：运输、装配和安装；试运行；使用；拆卸、停用
以及报废。
4.2.2 暴露人员
风险评估应考虑所有合理可预见的暴露于危险的人员（操作者或其他人员）。
4.2.3 人的因素
人的因素可影响风险，风险评估时应考虑因素包括但不限于：
——人员与机械的相互作用；
——人体功效学因素；
——人员对风险认知的培训、经验和能力；
——疲劳因素。
4.3 风险评估的步骤
4.3.1 总体要求
制造商进行风险评估，应在手持式激光加工机械开放过程的早期全面分析设计或制造工艺，目的是
发现和纠正潜在的设计或手持式激光加工机械使用前的制造缺陷。应根据GB/T 7247.1的要求，确定可
达发射水平和激光产品安全类别，以及潜在相关危险的分类、描述。
4.3.2 步骤1：手持激光加工机械的限制
手持式激光加工机械限制的定义应包括以下内容：
a) 应用限制
——功能描述、预期用途、可预见的故障和误用；
——不同类型应用程序的描述；
——分析过程顺序和手动操作/干预；
——接口说明；
——电源连接；
——所需和/或预期的操作员技能。
b) 与机器部件相关的限制
——特定/预期应用所需的空间/房间；
——组合手持式激光加工机械组件的要求；
——手持式激光加工机械组件的接口，包括规格。
c) 时间限制
——整个手持式激光加工机械和每个组件的预期使用寿命；
——工艺流程图；
——建议的维护间隔。
d) 其他限制
——在特殊环境条件下使用的适用性/兼容性；
——待加工材料的特性；
——对环境/第三方/旁观者的危害。
4.3.3 步骤2：预期用途
手持式激光加工机械的预期用途，是否预期将激光辐射导向眼睛、面部和/或皮肤。
4.3.4 步骤3：识别和分析已知或可预见的危险
已知或可预见的危险包括：
——机械危险；
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—— 电气危险；
—— 操作员的手和脸可能会暴露在外；
—— 激光束的反射和散射；
—— 激光束具有在所有方向上传播的潜在可能性；
—— 激光束错位；
—— 激光辐射可以从激光传播系统中的光纤、孔径或连接器发射；
—— 工作范围距离大。
4.3.5 步骤4：风险估计
估计危害的严重程度和发生的可能性。
4.3.6 步骤5：选择减小风险的措施
制造商通过设计传感器、安全控制或通过用户采取的附加措施，例如外部排气系统、个人防护装备、
工作场所激光防护措施来减小风险。
4.3.7 步骤6：确定风险减小
通过评估结果确定风险减小。
4.3.8 步骤7：采用减小风险的措施并进行验证
采用减小风险的措施并进行验证。应评估已实施的控制措施及其潜在的相互作用，以确定之前是否
未识别产生风险。
4.3.9 步骤8：风险评估报告
应生成一份风险评估报告，显示目标和结果。
4.4 风险评估相关文件
通过规定程序完成的风险评估应包括以下相关文件：
a) 已进行风险评估的机器（例如，规格、限制、预期用途）；
b) 已做出的任何相关假设（载荷、强度、安全系数）；
c) 风险评估中确定的危害和危险情况以及考虑的危险事件；
d) 风险评估所依据的信息：使用的数据和来源（事故历史、应用于类似机器的风险降低经验等），
以及与所用数据相关的不确定性及其对风险评估的影响；
e) 通过保护措施实现的风险降低目标；
f) 为消除已识别的危害或降低风险而采取的保护措施；
g) 与机器相关的双重风险；
h) 风险评估结果；
i) 风险评估期间填写的任何表格。
4.5 主要危险与危险情况
见表1。
表1 主要危险与危险情况清单
编号危险原因和危险情况手持式激光加工机械危险情况举例潜在后果
1 激光辐射危险
1.1
高能量激光束在加工材
料表面的反射
操作人员未佩戴防护眼镜
眼睛损伤
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操作人员未穿戴防护服
皮肤灼伤
1.2
手持式激光加工头在输
出激光时朝向非加工区
域
手持式激光加工头在输出激光时朝
向人
严重灼伤
手持式激光加工头在输出激光时朝
向可燃物
火灾和爆炸产生燃烧
1.3 激光束传输路径受阻
接手持式激光器光纤在加工过程中
折叠
光纤及激光器的损坏并向环境发射激光辐
射
光纤端头污染
光纤及激光器损坏
激光束和光束整形元件错位
设备内部及外壳损坏并向环境发射激光辐
射
1.4
非屏蔽激光危险区域内
加工
第三方（人）受到直接或反射/散射
辐射的威胁
眼睛及皮肤损伤
1.5 过近的靠近激光光束操作员在加工过程中手靠近加工区
严重灼伤
高温烫伤
2 机械危险
2.1 运动部件
手持式激光加工头的加工距离超过
光纤允许可达范围
光纤及光纤连接器的损坏或故障
2.2 尖状和锐边
操作人员在加工过程中意外碰到尖
锐位置
刺破或擦伤
2.3 重力手持式激光加工头因重力而坠落
磕碰
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2.4 稳定性
固定不牢的箱体和激光头部件坠落
或倾倒
磕碰及挤压
3 电气危险
3.1 带电部件接触带电部件
电击
3.2
故障条件下变为带电部
件
接触故障条件下变为带电部件的部
件
触电
烫伤
4 热危险
4.1 高温的物体和材料
加工后立即接触加工工件灼伤
加工后工件放置在易燃易爆环境中
燃烧
爆炸
接触加工过程中激光头喷嘴严重灼伤
5 噪声危险
5.1
设备工作过程中产生噪
声
冷却系统的工作产生的噪声听力下降或干扰正常交流
自动送丝系统产生的噪声听力下降或干扰正常交流
激光与材料表面的相互作用产生的
噪声
听力下降或干扰正常交流
综合噪声或特定频率噪声干扰信号传感器数据采集
6 电磁辐射危险
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6.1 高低频电磁辐射电气设备在运行过程中产生的辐射
影响有源值入物（如起搏器、除颤器）
影响内分泌系统
7 材料/物质产生的危险
7.1 气体
氮气或氩气泄漏窒息
金属熔化过程产生烟尘扩散呼吸系统损伤
7.2 液体水冷系统冷却水泄露触电或短路
7.3 火灾危险材料加工易燃易爆材料，如铝、镁火灾和爆炸产生的燃烧
8 人类工效学危险
8.1
指示光和视觉显示单元
的设计或位置不当
在操作者位置指示信息错误解读
其他人为错误引起的加工不合格及设备损
坏
8.2
控制装置的设计、定位
或识别
在操作者位置误操作
8.3 费力
对人体解剖学和操作人员运动的考
虑不足造成的重复性活动、不健康的
姿势或过度用力
疲劳
8.4 身体姿势肌肉骨骼系统损伤
8.5 重复活动疲劳
8.6
清晰度，亮度，局部照
明
在正常操作或维护或维修期间对人
工操作准确性和判断力的影响
疲劳及人为失误造成的其他危险
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9 设计不当或组件故障危险
设计不当
未设计钥匙、身份信息识别等权限识
别
未经授权启动而带来的危险
喷嘴和工件之间的定位控制没有不能控制激光有效作用距离
控制系统缺乏保护安全的互锁措
施
易出现加工事故
紧急停止装置或安全互锁装置位置
设计不当
易出现加工事故
9.2 组件故障
光纤或光纤连接器的损坏或故障
人员受伤、设备损坏或无法正常使用
光学元件（如保护镜、反射镜、透镜）
损坏
光束引导和整形元件（如光学调制
器、变焦镜头、激光扫描仪）工作不
正常
喷嘴和工件之间的定位控制出现故
障
紧急停止或安全互锁装置故障
10 与使用情况有关的危险
10.1 未经授权的操作
未经授权的启动或操作
全部危险列于上面
操作员的培训不足
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意外启动或继续操作
10.2 动作不当
光纤与电缆缠绕
光纤烧蚀
触电
摔倒
激光加工头的脱落磕碰
加工实际区域偏离安全位置人员灼伤或火灾
手持式激光加工头与工件之间的接
触或距离过近
加工头与工件焊接
实现不同的应用（例如，焊接，切割，
清洁）未切换激光工作模式
加工效果不合格或激光器损伤
11 组合危险
11.1 供电故障
加工过程中冷却系统失效
激光器突然停止工作
电源受急停冲击
11.2 能源中断后恢复非正常的/意外的启动易出现加工事故
11.3 控制系统故障
非正常的/意外的出光
送丝/粉速度异常
激光能量调节失效
5 安全要求和措施
5.1 概述
重大危险是指根据风险评估需要设计者采取具体行动消除或降低风险的危险。根据ISO 12100:2010
所述进行的危害识别和风险评估的结果。
手持式激光加工机械可能由特殊原因引起应用或条件以及手持式激光加工机械与其他机器和设备
的交互的其他危害，应针对具体情况，使用危害分析和风险评估进行单独处理应用或条件。
5.2 机械安全
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制造商必须通过设计确保所有部件都能达到所需的机械强度。包括但不限于：
—— 激光装置（外壳、手柄、滚轮）；
—— 光纤电缆（防止机械断裂、弯曲半径）；
—— 激光加工头（外壳、喷嘴、附件（如送丝夹具）；
—— 脚踏开关（如适用）。
制造商应包括正常（预期）使用、可预见的故障条件和可预见的误用相应手持式激光加工机械组件
的设计要求。保护操作员免受旋转部件、运动部件或锋利边缘的卡住。
5.3 电气安全
制造商应按照IEC 60204-1-2021的要求设计手持式激光加工机械。如果是在室外操作时，应遵守应
对湿度和雨水的额外要求。
5.4 热安全
制造商应通过相应应用的风险评估来估计热危害水平以及手持式激光加工机械和待加工材料的配
置。
首先，应将技术措施整合到手持式激光头（HLH）中。如果设计和操作适用，制造商应为用户提供HLH
用手指/手的套环/小护罩。如果无法采取技术预防措施，制造商的最低要求是提供为用户提供以下信息：
——行政法规；
——使用的个人防护设备，如隔热手套、隔热服以及隔热眼镜/面罩。
5.5 二次辐射安全
制造商应通过风险评估估算（产生的）二次非相干辐射水平用于手持式激光加工机械的相应应用和
配置。如果无法采取技术预防措施，制造商的最低要求是提供：
——紫外线防护手套；
——紫外线防护服；
——紫外线防护眼镜；
——通常距离内可预见的（最坏的情况）二次辐射（UV、可见光、NIR）的辐照度。
5.6 激光辐射安全
5.6.1 概述
在手持式激光加工机械运行期间，可达发射极限（AE）可以明显超过GB/T 7247.1中定义的3R类激
光产品的可达发射极限（AEL）。激光辐射的暴露量可能超过眼睛和皮肤的最大允许照射量（MPE）。
在采取风险降低措施后，尽量减少激光辐射对操作员和旁观者的风险应进行（包括但不限于）：
—— 尽量减少暴露于可接触激光辐射的危险区域：这包括直接激光束、镜面反射光束和散射激光
束的辐射区域；
—— 尽量减少镜面反射激光束的危害。
5.6.2 手持式激光加工机械的安全分类
所有手持式激光加工机械应由制造商根据GB/T 7247.1进行分类。
对于连接到外部激光组件的手持式激光加工机械应按照以下要求进行分类：
——考虑手持式激光加工机械激光组件中使用的所有设备，包括光束引导设备、光束整形设备以及
操作说明中指定的外部激光组件；
——分类基于可访问的激光辐射发射水平（取决于输出功率和波长），从而产生最高可能的等级；
——应对手持式激光加工机械的所有正常使用操作模式进行分类。
5.6.3 防止激光辐射意外发射或者指错方向的措施
为了避免激光辐射的危害，激光辐射可能会以非预期的方向传播，而不会到达工件，HLH应配备
一个控制装置，用于控制HLH孔（喷嘴）和工件之间的接触或预期距离。
可以使用以下技术：
——安装在工件/工作台上的电流钳（设计上应避免将电流钳直接安装在HLH上而无法闭合电路）；
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——通过集成在HLH中的其他传感器，例如电感传感器、接触开关；
——通过光学传感器，测量HLH喷嘴/孔径和工件之间的距离（适用于改变距离，例如特别是在激
光清洗过程中）；
——通过评估来自激光与材料相互作用的次级信号。
5.7 光与物质相互作用安全
为了防止光与物质相互作用产生的危害，制造商应首先确保捕获激光加工过程中产生的有害气体和
颗粒物质的固有安全设计措施，尽可能靠近加工区进行材料加工。应将有害气体和颗粒物从工作区移走，
并送往空气净化处理系统，设计HLH喷嘴集成捕获/抽吸装置。
5.8 人体功效学安全
手持式激光加工机械或激光加工头设计配重装置，应易于移动，或配备安全拾取和移动装置，或考
虑使用手动辅助装置。
5.9 控制系统安全
与控制系统的安全性和可靠性有关，提高安全性的关键考虑因素包括但不限于：
——控制系统的可靠性：
——联锁和安全装置：实施联锁和安全设备，防止未经授权的访问
——对于激光辐射，确保适当的外壳和屏蔽；
——紧急停止（E-Stop）系统：包括紧急停止按钮或开关，可立即在紧急情况或不安全条件下停
止激光操作和其他危险功能；
——故障检测和诊断：包括控制中的故障检测机制和诊断功能系统，用于及时识别和提醒操作员
系统故障、错误或异常；
——冗余和可靠性：集成冗余组件或系统，如冗余传感器，电源或通信信道，以提高系统可靠性
和容错性。
对于3B类和4类手持式激光加工机械，应配备防止未经授权操作的技术装置（例如，钥匙操作开关
或带授权单元的操作模式选择开关（例如，应答器）。
如果手持式激光加工机械允许多种应用（例如焊接、切割和清洁），制造商应评估应用程序的更改
是否与特殊应用程序的风险增加有关。在这种情况下，手持式激光加工机械应配备一个操作模式选择开
关（用于不同的应用）其包括授权控制（例如应答器）。
5.10 人员安全
制造商应明确使用手持式激光加工机械所需的培训：内容和培训最短时间。建议培训时间不少于8
小时，并包含主要培训法规、标准、事故案例以及相关技术、流程知识和设备。
每个手持式激光加工机械应在操作员的视野内提供以下辐射报警装置：可见激光就绪指示器（例如
LED）和其具有光学和/或声学指示装置。
5.11 环境安全
5.11.1 操作环境
在使用手持式激光加工机械时，室内操作要有充分的照明。
评估环境中现有的污染水平至关重要。采取适当的控制措施，以尽量减少操作员的暴露和风险。包
括提供足够的通风系统以去除空气中的污染物，实施噪音控制降低背景噪音的措施，确保可燃材料的正
确处理和储存，以及实施热应激管理策略，保护操作员免受过度高温暴露。
5.11.2 湿度
通过材料预处理以确保被处理的材料在加工前干燥无水分。激光加工开始。适当的材料准备和储存
可以帮助最大限度地降低与水分相关的危害风险。实施足够的通风和抽吸系统以去除水分以及激光加工
过程中产生的其他副产物。
培训操作员在加工过程中识别与水分相关的危险迹象处理，如嘶嘶声、蒸汽排放或材料表面的可见
反应。如果发现此类危险，操作员应准备立即停止处理。
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6 安全要求和措施的验证
制造商应通过目视检查确认是否符合本文件的要求，特别是与防护装置和控制装置的存在和定位有
关的条款。
制造商应验证是否满足以下所有要求：
——手持式激光加工机械的安全要求和风险降低措施的验证及其设计和功能的验证应按照相关标
准进行；
——应对风险评估进行验证，以确保识别出所有合理可预见的危害和故障情况，并在必要时采取纠
正措施；
——与激光辐射水平有关的验证程序应符合GB/T 7247.1的规定；
——机器电气设备的验证程序应符合GB/T 5226.1的规定；
——根据制造商规定的功能测试，验证每个产品的控制装置的正确功能
根据手持式激光加工机械及其特定用途，在使用一定时间后可能需要进行重复测试。
7 用户信息
用户信息应包括安全和正确使用整个系统所需的所有信息和说明。应包含有关任何剩余风险的信息
和警告，以及由用户执行的有关保护措施的信息。
用户信息应由文件（文本段落）、字符、信号、符号或图表组成。用户信息应包括相应手持式激光
加工机械的所有应用程序；在可以调整手持激光加工头的情况下，对于不同的应用（如焊接、切割、清
洁），制造商应提供转换信息，每种模式应包含预期用途以及可预见的故障条件和可预见的误用。
为降低剩余风险，用户信息应包含以下保护措施：
——用户对额外技术保护措施的要求；
——工作场所设计（如激光防护屏、窗帘、墙壁）；
——烟雾和气体的捕获和过滤装置。
——授权措施要求。
A
8 标志
手持式激光加工机械的标志应符合GB/T 18490.2中的相关规定。