CN103591434A - 用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置，包括继电器、主动防护单元、被动防护单元和控制器；主动防护单元包括设置在机床安全区域内的红外光传感器、离合、制动和报警装置；机床操作人员从操作区触发红外光电传感器时，通过继电器激活供磁电路，促使曲轴停止运动；被动防护的步骤是：机床操作人员未触发红外光电传感器，但人体的某些部位却位于机床重锤的打击范围内时，若是机床重锤处于工作状态，则激活报警、离合和制动装置，使机床停止运动；若机床重锤处于未工作状态，则既不触发报警、离合和制动装置，也不激活机床运行。主动防护和被动防护两者相互结合，使得防护可以真正做到危险未放松时进行预防，发生时减少危害。

Description

用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种机床安全防护系统，尤其涉及一种用于曲柄型压力机床的安全防护系统。

背景技术

当前对于人员安全越来越重视，尤其对于那些对人身安全极易造成极大损害的行业，基于此，我国对于曲柄压力机床的安全防护提出了明确的指标性规则，如安全操作流程、设备的应急防护机构、应急响应时间等。可是由于该类机床操作的重复性劳动基于产生神经疲劳和无意识动作，在长时间的操作后很容易产生误操作，进而对于人员操作很大损伤。现在常规方法是在机床前操作区设置光电传感器，当人触发该设备的时候使压力机床无法运行。这样的方法在一定的程度上保证了安全。这类基本属于安全操作预防或者主动防护，而未达到真正危险时刻的自我处理即危险应急防护，如由于某些原因人的身体某些部位已经处于压力机重锤打击下如何保护？基于此，结合现有的方法我们考虑一种新的具有双重安全防护的方法，使得防护具有主动与应急两层防护特点和较高的安全系数。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置及方法，目的是针对当前曲柄型压力机床的安全基本主要考虑主动防护，而对于危险发生时候的应急防护未有涉及的现象，参考现有的技术方法而提出的。

为了解决上述技术问题，本发明一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置，包括继电器、主动防护单元、被动防护单元和控制器；所述主动防护单元包括设置在机床安全区域内的红外光传感器、离合装置、制动装置和报警装置；所述离合装置包括设置在机床主动轮轮毂处设有的主摩擦轮、主摩擦轮和从摩擦片，位于所述机床主动轮的设有主摩擦盘的同侧端面设有强力磁铁，所述强力磁铁与所述主摩擦盘之间设有压缩弹簧，所述强力磁铁通过导电线路连接至所述继电器；所述制动装置包括活塞部件和摩擦式抱轴部件；所述活塞部件包括活塞杆、活塞腔和供磁电路，所述活塞杆的顶部设有吸力铁块，所述活塞杆上套装有压力弹簧，所述压力弹簧的两端分别顶在吸力铁块和活塞腔的底部，所述活塞腔的顶部设有强力电磁铁，所述供磁电路与所述强力电磁铁和所述继电器连接；所述摩擦式抱轴部件包括固定轴、制动轴套、制动带和摩擦带；所述固定轴设置在机床的床身上，所述制动轴套与机床的曲轴键连接，所述制动带绕在所述制动轴套上，所述制动带的一端与所述活塞杆连接，所述制动带的另一端与所述固定轴铰接，所述摩擦带设置在所述制动带与所述制动轴套之间；所述控制器由有一台8入8出IO的plc模块构成，所述控制器接收从所述红外光电传感器、继电器传输过来的信号，所述控制器的外部输出信号是给报警装置、离合装置和制动装置的控制信号；所述继电器包括有1脚、2脚、3脚和4脚，其中，1脚和2脚为继电器的控制信号，1脚与操作人员直接连接，并通过操作人员进而与控制电源12v连接，2脚与机床的重锤相连，机床底部与控制电源0v连接，从而使得0v与2脚导通；3脚为触发信号，输出12v高电平，常态下3脚与4脚是断开的，当1脚与2脚联通时，3脚与4脚导通，4脚接入所述控制器的IO输入口。

本发明一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护方法，包括主动防护和被动防护，其中：主动防护的步骤是：机床操作人员从操作区触发红外光电传感器时，通过继电器激活供磁电路，使得强力电磁铁得电产生吸力吸合吸力铁块，进而拉紧压力弹簧，带动活塞杆上移，通过活塞杆带动制动带和摩擦带与制动轴套紧密连接产生阻力，促使曲轴停止运动；被动防护的步骤是：机床操作人员未触发红外光电传感器，但人体的某些部位却位于机床重锤的打击范围内时，机床是控制电源的负极，机床操作人员处于断路状态，控制电源为继电器和操作人员提供外部供电，继电器的1脚和2脚为继电器的控制信号，当机床操作人员与机床未发生直接碰触的情况下，由控制电源产生的触发信号只达到继电器的3脚，与继电器的4脚为断开状态，当机床操作人员与机床发生肢体接触时，则会使得继电器的1脚与2脚短路，促使3脚与4脚导通，进而传递给控制器，若是机床重锤处于工作状态，则激活报警装置、离合装置和制动装置，使得离合松开、制动装置激活，机床停止运动，并进行报警提示；若机床重锤处于未工作状态，则控制器既不触发报警装置、离合装置和制动装置，也不激活机床运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

针对当前曲柄式压力机床的安全防护特点，本发明提出了主动防护和被动防护两者相互结合的理念，使得防护可以真正做到危险未放松时进行预防，发生时减少危害。并利用强力电磁铁的高响应速度以及所有信号传递通过继电器直接触发激活，设计了新的离合与制动装置，保证了危险信号的及时响应，真正达到保证安全的目的。

附图说明

图1是本发明曲柄型压力机床双重安全防护装置总体构图；

图2为本发明中主动防护单元中红外光传感器位置示意图；

图3为本发明中主动防护单元中离合装置的结构示意图；

图4为本发明中主动防护单元中制动装置示意图；

图5为红外光电传感器信号与安全防护操作框图；

图6为基于电路通断的被动安全防护操作框图；

图7为控制器对于基于电路通断的安全防护操作判断流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

具体来讲，本发明主要涉及危险信号的获取以及获取之后的应急动作两部分，从危险发生的时刻来讲，可以分为主动防护时刻与被动应急防护时刻，它主要是指危险没有发生的时候如何进行规避即主动防护，它是采取现有常规方法即在机床操作区设置安全区域，如图2所示主要是通过在机床的安全区域设置红外光电传感器，两者直接的距离S由人体的移动速度v、制动时间t决定，一般公式为：S=vt。

而后当人在正面操作机床，若触发了红外光电传感器，则在产生控制信号，切断压力机动力电机动力，同时断开离合和激活制动装置，保证压力机可以快速停止，进而保障人身安全。

本发明一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置，包括主动防护单元、被动防护单元、控制器和曲柄压力机床，如图1所示。所述主动防护单元包括设置在机床安全区域内的红外光传感器（如图2所示）、离合装置、制动装置和报警装置。

如图3所示，所述离合装置包括设置在机床主动轮1轮毂处设有的主摩擦轮6、主摩擦轮7和从摩擦片8，位于所述机床主动轮1设有主摩擦盘6的同侧端面设有强力磁铁9，所述强力磁铁9与所述主摩擦盘6之间设有压缩弹簧11，所述强力磁铁9通过导电线路12连接至所述继电器。主动轮1通过同步带与主动电机（图中未表示）相连，主动轮1上面带有花键槽进而与主摩擦盘6和主摩擦片7连接实现同步转动，从摩擦片8通过花键与传动轴2连接，压缩弹簧11固定于主动轮1端部，产生挤压力，由于压缩弹簧11的作用，使得主从摩擦片相连，进而带动小轮3、大轮4的转动，压力机的往复运作则通过曲轴5实现。当红外光电传感器激活，则会通过继电器激活使得强力电磁铁9得电，强力电磁铁通过螺丝固定于主动轮1端部，并外围有起隔缘作用的防护套10，进而克服弹簧压力吸动主动摩擦片离开从摩擦片，使得离合松开。与此同时，通过制动装置使机床停止工作，如图3所示，在机床的曲轴5的端部安装制动装置13。

如图4所示，所述制动装置包括活塞部件和摩擦式抱轴部件；所述活塞部件包括活塞杆36、活塞腔32和供磁电路40，所述活塞杆36的顶部设有吸力铁块38，所述活塞杆36上套装有压力弹簧37，所述压力弹簧37的两端分别顶在吸力铁块39和活塞腔32的底部之间，所述活塞腔32的顶部设有强力电磁铁39，所述供磁电路40与所述强力电磁铁39和所述继电器连接；所述摩擦式抱轴部件包括固定轴31、制动轴套33、制动带34和摩擦带35；所述固定轴31设置在机床的床身41上，所述制动轴套33与机床的曲轴5键连接，所述制动带34绕在所述制动轴套33上，所述制动带34的一端与所述活塞杆36连接，所述制动带34的另一端与所述固定轴31铰接，所述摩擦带35设置在所述制动带34与所述制动轴套33之间。机床正常工作常态下，摩擦带35与制动轴套33之间保持松连接，不产生制动效果。当触发安全防护装置之后，通过继电器激活供磁电路10，而后使得强力电磁铁9得电产生吸力吸合吸力铁块38，进而拉紧压力弹簧37，带动活塞杆36上移，通过活塞杆36带动制动带34和摩擦带35与制动轴套33紧密连接产生阻力，促使曲轴5可以尽快停止运动，保证安全。

所述报警装置由蜂鸣器和三色报警灯组成，当机床处于安全运行阶段，则报警装置不被激活，蜂鸣器不发出声音，三色报警灯显示绿色；当机床处于危险状况时，则报警被激活，蜂鸣器发出蜂鸣响声，三色报警灯中的红色闪亮提出警示。

如图6所示，所述继电器的四个接脚的连接关系是，其中1脚和2脚为继电器的控制信号，1脚与操作人员直接连接，并通过操作人员进而与控制电源的12v连接，2脚与曲柄压力机床的重锤相连，同时由于机床整体是一个导体，机床底部与控制电源0v连接，从而使得0v与2脚导通。3脚为触发信号，它输出12v高电平，常态下3脚与4脚是断开的，当1脚与2脚联通时，3脚与4脚才会导通。4脚接入控制器的IO输入口。当人与机床未发生直接碰触的情况下，由控制电源产生的触发信号只达到继电器的3脚，与4脚保持断开状态。当人与设备发生肢体接触的时候，则会使得继电器的1脚与2脚短路，进而促使3脚与4脚导通，进而传递给控制器。而后控制器与操作工况两者结合决定是否激活安全防护操作。

本发明中控制器由一台常规的8入8出IO的plc模块组成即可，该控制器接收从红外光电传感器、继电器传输过来的信号，外部输出信号是给报警装置、离合装置和制动装置的控制信号，由内部逻辑运算决定输出的逻辑。

图5为红外光电传感器信号与安全防护操作框图，红外光电传感器由发光器和受光器组成，当在两者之间有物体阻挡了光线的传递，通过信号电缆就可以将高低电平信号传输给控制器，由控制器结合当前机床所处的工作状态进行判断是否需要激活报警装置、离合装置和制动装置。具体而言：若机床处于工作状态则立刻激活离合装置和制动装置，从而使得机床可以快速停止运动，并激活报警装置，通过灯光闪亮和蜂鸣声进行提示。若机床处于停止状态，则控制器不采取任何动作，但也使得任何激活机床运行的动作无效。

如图7所示，采用上述用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置实现防护的方法包括主动防护和被动防护，其中，实现主动防护的方法是：人从操作区触发红外光电传感器时，当触发安全防护装置之后，如图4所示，通过继电器激活供磁电路40，而后使得强力电磁铁39得电产生吸力吸合吸力铁块38，进而拉紧压力弹簧37，带动活塞杆36上移，通过活塞杆36带动制动带34和摩擦带35与制动轴套33紧密连接产生阻力，促使曲轴5可以尽快停止运动，保证安全。这是当从人丛操作区触发红外光电传感器而进行的安全动作，当人由于某些原因在未触发红外光电传感器的时候，而人的某些部位却恰好位于压力机重锤的打击范围，则可以采取以下的被动应急防护方法：由于机床整体与大地导通，可以认为是控制电源的负极，若在操作机床的时候操作人员带上正向电极（即与继电器的1脚连接），并整个人处于断路状态，如图6所示，控制电源是给继电器和操作人员提供外部供电，可以输出电压为0v和12v。继电器的1脚和2脚为继电器的控制信号当人与机床未发生直接碰触的情况下，由控制电源产生的触发信号只达到继电器的3脚，与4脚保持断开状态。当人与设备发生肢体接触的时候，则会使得继电器的1脚与2脚短路，进而促使3脚与4脚导通，进而传递给控制器，而后与操作工况两者结合去决定是否激活安全防护，如图7所示，控制器接收到电路的通断触发信号之后，再根据曲柄压力机床的运行状态决定后续操作，若是机床正在运行（即重锤处于工作状态），则激活报警装置、离合装置和制动装置，使得离合松开、制动装置激活，保证重锤尽快停止，使得机床尽快停止运动，并进行报警提示。若机床没有处于运行状态（即重锤未工作），则控制器不触发任何装置，但也不允许在这种情况下激活机床运行，同时若在电路短路情况下，不可激活重锤工作，以保证人员安全。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护装置，其特征在于，包括继电器、主动防护单元、被动防护单元和控制器；

所述主动防护单元包括设置在机床安全区域内的红外光传感器、离合装置、制动装置和报警装置；

所述离合装置包括设置在机床主动轮（1）轮毂处设有的主摩擦轮（6）、主摩擦轮（7）和从摩擦片（8），位于所述机床主动轮（1）的设有主摩擦盘（6）的同侧端面设有强力磁铁（9），所述强力磁铁（9）与所述主摩擦盘（6）之间设有压缩弹簧（11），所述强力磁铁（9）通过导电线路（12）连接至所述继电器；

所述制动装置包括活塞部件和摩擦式抱轴部件；所述活塞部件包括活塞杆（36）、活塞腔（32）和供磁电路（40），所述活塞杆（36）的顶部设有吸力铁块（38），所述活塞杆（36）上套装有压力弹簧（37），所述压力弹簧（37）的两端分别顶在吸力铁块（39）和活塞腔（32）的底部，所述活塞腔（32）的顶部设有强力电磁铁（39），所述供磁电路（40）与所述强力电磁铁（39）和所述继电器连接；所述摩擦式抱轴部件包括固定轴（31）、制动轴套（33）、制动带（34）和摩擦带（35）；所述固定轴（31）设置在机床的床身（41）上，所述制动轴套（33）与机床的曲轴（5）键连接，所述制动带（34）绕在所述制动轴套（33）上，所述制动带（34）的一端与所述活塞杆（36）连接，所述制动带（34）的另一端与所述固定轴（31）铰接，所述摩擦带（35）设置在所述制动带（34）与所述制动轴套（33）之间；

所述控制器由有一台8入8出IO的plc模块构成，所述控制器接收从所述红外光电传感器、继电器传输过来的信号，所述控制器的外部输出信号是给报警装置、离合装置和制动装置的控制信号；

所述继电器包括有1脚、2脚、3脚和4脚，其中，1脚和2脚为继电器的控制信号，1脚与操作人员直接连接，并通过操作人员进而与控制电源12v连接，2脚与机床的重锤相连，机床底部与控制电源0v连接，从而使得0v与2脚导通；3脚为触发信号，输出12v高电平，常态下3脚与4脚是断开的，当1脚与2脚联通时，3脚与4脚导通，4脚接入所述控制器的IO输入口。

2.一种用于曲柄型压力机床的双重安全防护方法，包括主动防护和被动防护，其中：

主动防护的步骤是：机床操作人员从操作区触发红外光电传感器时，通过继电器激活供磁电路（40），使得强力电磁铁（39）得电产生吸力吸合吸力铁块（38），进而拉紧压力弹簧（37），带动活塞杆（36）上移，通过活塞杆（36）带动制动带（34）和摩擦带（35）与制动轴套（33）紧密连接产生阻力，促使曲轴（5）停止运动；

被动防护的步骤是：机床操作人员未触发红外光电传感器，但人体的某些部位却位于机床重锤的打击范围内时，机床是控制电源的负极，机床操作人员处于断路状态，控制电源为继电器和操作人员提供外部供电，继电器的1脚和2脚为继电器的控制信号，当机床操作人员与机床未发生直接碰触的情况下，由控制电源产生的触发信号只达到继电器的3脚，与继电器的4脚为断开状态，当机床操作人员与机床发生肢体接触时，则会使得继电器的1脚与2脚短路，促使3脚与4脚导通，进而传递给控制器，若是机床重锤处于工作状态，则激活报警装置、离合装置和制动装置，使得离合松开、制动装置激活，机床停止运动，并进行报警提示；若机床重锤处于未工作状态，则控制器既不触发报警装置、离合装置和制动装置，也不激活机床运行。

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