冲压作业的安全防护装置

　　冲压作业的安全防护装置形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。这里重点介绍光电式保护装置。光电保护器是目前保护冲压机械操作者人身安全的一种最有效的安全保护装置，它比防护栅栏、机械拉手、机械拨手等保护装置的保护效果更好，避免在生产过程中因操作不当或机器出现故障而导致安全事故的发生。适用于普通冲床（本公司配有整套改装装置，可使普通冲床更安全运行。）、高性能冲床、机械压力机、液压式压力机、压膜机、剪板机、工业机械手、包装设备及其他自动化设备,也可用于多面区域保护或防盗。

　　一、光电保护器的组成

　　光电保护器一般分为对射式和反射式两种类型。

　　对射式光电保护器是指发光单元、受光单元分别在发光器、受光器内，发光单元发出的光直射到受光单元，从而形成保护光幕的光电保护装置。对射式光电保护器由控制器、发光器、受光器及发光传输线和受光传输线五部分组成。

    反射式光电保护器是指发光单元、受光单元都在同一传感器内，发光单元发出的光通过反射器反射回受光单元，从而形成保护光幕的光电保护装置。发光器及反射器两部分之间形成安全保护屏。每当在安全保护屏受干扰或设备工作不正常时，发光器都发射信号，传送给压力机控制系统以防止可能发生的危险运动，停止锤头下行的危险。反射式光电保护器由控制器、传感器、反射器、传输线四部分组成。

    二．功能要点：

    本仪器具有自检功能，发送器出现错误信信息时，压机工作状态不受影响。光电安全保护光波作用区间，即有效敏感区，可通过下式进行计算： 

S=v′t（秒）=安全保护区（毫米）

　　　S为有效敏感区　　　　 V 为滑块滑行速度　　　　　　 T为滑块停止时间（百万分之一秒） 

　　这样由液压系统响应，可直接控制其有效敏感区。无论怎样，Rexroth高速响应阀和伺服回路可使光电保护光波尽可能地出现在模具空间内。这样为操作工人提供了非常安全的工作环境。在许多情况下为提高生产率也采用光电开关，当操作工人从光电安全保护光波作用区间内抽回手，模具中放好工件时即产生信号起动压力机工作，不再用脚踏板及手动开关。当然，在这种情况下，光电安全保护器仍可完成其安全保护作用，采用上述光电开关比机械脚踏开关生产效率提高25%。光电发射器及反射器由铁皮外壳保护，可防任何意外的损坏.

三、安装与调试

　　1．光电保护器的安装形式一般有固定式和可调式两种。

　　固定式安装：就是将传感器和反射器（或发、受光器）直接固定在机床床身上，它通常适用于模具比较固定，保护光幕不需经常调整的框架结构的闭式压力机。

　　可调式安装：是将传感器和反射器（或发、受光器）通过专用支架连接于机床上。此种安装形式，光幕可根据模口和安全距离的要求上下、左右灵活调整，一般适用于换模具比较频繁且模具大小不一的开式、闭式和四柱式压力机。

    2．光幕高度位置的确定及安全距离的计算。

　　光幕高度位置是指光电保护器的光幕相对于机床上下模口的位置。在保证安全距离的前提下，光电保护器的最下一束光不得高于模口下边缘，最上一束光不得低于模口上边缘。

　　光电保护器的保护高度是指光幕的最上一束光轴与最下一束光轴之间的距离，即光幕的有效高度。保护高度等于机床滑块行程加上调节量。保护高度的大小关系到光电保护器光束的多少，如果光电保护器光束数选择过少，光幕高度将不能完全覆盖危险区域，仍存在造成事故的可能；如果过大则造成资金的浪费和使用上的不便。所以说根据保护高度选择光电保护器的规格（光束数）也是很重要的。

　　光电保护器的安全距离是指光幕至工作危险区－－模具刃口之间的最短距离，即从手遮挡光幕的位置开始到达危险边界之前，能够使滑块停止所需要的距离。安全距离是确保光电保护器实现保护功能的必要条件之一，必须正确计算安全距离！其计算方法应根据压力机制动方式而定。

　　对于滑块能在行程的任意位置制动停止的压力机，安全距离依公式（1）计算：

    Ds=1.6（T1十T2） （1） 

    式中：Ds——安全距离，单位米（m）；

    1.6——人手的伸展速度，单位米／秒（m／s）；

    T1——光电保护器的响应时间，0.02秒（s）；

    T2——压力机的制动时间，即从制动开始到滑块停止的时间，单位秒（s），从实际制动情况测定。

    滑块不能在行程的任意位置制动停止的压力机，安全距离依公式（2）计算：

    Ds=1.6Ts （2）

    式中：Ds——安全距离，单位米（m）；

    1.6——人手伸展速度，单位米／秒（m／s）；

    Ts——从人手离开光幕（即允许起动滑块）至压力机滑块到达下死点的时间，即滑块的下行程时间，单位秒（s），可依公式（3）计算或实际测定。距冲压机械制造使用日期不满一年的，采用标牌上所记载的急停时间，超过一年，则需要测定出急停时间，与标牌上记载的数值相比较，然后选用其中较大的数值。

    Ts =(1/2+1/N)Tn (3)

    式中：N——离合器的接合槽数；

    Tn——曲轴回转一周的时间，单位秒（s）。

　　3．在实际工作中，发现有个别用户安装时不能确保正确的安装位置，如图3中的B、C、D、E四种位置。B图中安装安全距离小于计算安全距离，设想如果传感器安装位置与危险区域距离太近，则在滑块下行过程中，人手进入危险区域的时间小于光电的响应时间T1与压力机的制动时间T2(或滑块的下行程时间TS)之和，人手一旦进入危险区域，即使遮断光幕，光电装置输出停车信号，机床也不能完全停车，仍然可能造成伤残事故。C图安装光幕偏高，人手可从光幕下边伸入。D图安装光幕偏低，人手可从光幕上边伸入。E图中安装安全距离大于计算安全距离，光幕离模口太远，人可进入危险区域。C、D、E三种情况造成光电保护器不能起到实际保护作用，形同虚设，这同样是比较危险的，是不允许的安装情况。不难想象，如果安全距离设定的太近或太远，安装光幕偏低或偏高，均很有可能导致人身伤亡事故，因此设定光幕位置后绝对不允许变更。更换模具后，应根据光幕高度和安全距离的两项要求，重新调整光幕的安装位置，以使达到最佳使用效果。

    4．根据不同的安装形式和确定的安装位置，把控制器、传感器（发、受光器）、反射器固定在合适的位置，然后按照光电保护器说明书的要求进行控制器与机床电器的接线。如果回程不保护功能需要借助光电保护器实现时，还要调整凸轮开关的接触角度。

　　安装接线完成后，应详细检查，确保接线正确。核查无误，方可进行通电调试。

　　（1）将控制器的开关置于“关”位置，给机床供电，用万用表检查光电保护器接入的电源电压是否与产品铭牌上要求的电压相符。

　　（2）将控制器上的开关置于“开”位置，控制器上的电源红色指示灯和遮光红色指示灯均亮。

　　（3）对光：反射式--调整反射器与传感器的位置，使之平行、对应、对正，至控制器上的通光绿色指示灯亮，遮光红色指示灯灭。对射式--调整发、受光器的位置，使之平行、对应、对正，至控制器上的通光绿色指示灯亮，遮光红色指示灯灭。

　　（4）检验。遮挡任一光束，控制器上的通光绿色指示灯灭，遮光红色指示灯亮。不遮挡光幕时，通光绿色指示灯亮，遮光红色指示灯灭。则表明光电保护器状态正常。

　　（5）不保护区间角度的调整。若安全条件允许，并需要实现滑块行程的部分区间不保护时，必须依图4所示的状态调整凸轮开关的位置及角度。在设定的不保护区间，光电保护器不起保护作用，即使遮断光幕，滑块也不停止运行。在实际使用中，一般允许在滑块下行程的30°区间和滑块回程区间内，设置不保护功能，即将凸轮开关的断开角度调整为30°～180°，使滑块在下行程30°～180°之间处于保护状态。

　　（6）试车。遮挡光幕，观察控制器指示灯转换正常；在保护区间内（下行程30°～180°之间，回程不保护凸轮开关处于断开状态），遮挡光幕，机床滑块应能立即停止；滑块在下死点时（180°），遮挡住光幕，机床滑块应能回程。满足上述三条，试车成功，方可进入正式工作。