剪沖設(shè)備上的激光測距安全防護(hù)設(shè)施

文·圖/耿立雙

在機(jī)械加工企業(yè)中，剪沖設(shè)備較多，由于手工近距離上料或下料狀況普遍，發(fā)生生產(chǎn)安全事故也較多。激光測距安全防護(hù)設(shè)施，具有抗油污、抗電磁、抗震動的特點，反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠，解決了剪沖設(shè)備尤其是折彎機(jī)一直以來存在的缺少穩(wěn)定可靠的安全防護(hù)設(shè)施問題，提高了工作效率。

剪沖作業(yè)是在剪沖設(shè)備壓力機(jī)的工作平臺上，利用模具進(jìn)行定位，再利用壓力機(jī)將原料剪裁或折成所需形狀的作業(yè)。主要用于零件成型階段，包括上料、對正、剪沖、下料幾個環(huán)節(jié)。剪沖作業(yè)需要操作者長時間重復(fù)同一個動作，極易導(dǎo)致操作者視覺、體力、精力的疲勞。另外，加工件形狀差異大，很難實現(xiàn)全自動化，手工近距離上料或下料狀況普遍，所以事故發(fā)生概率和頻次都很高。

盡管剪沖作業(yè)發(fā)生生產(chǎn)安全事故的頻率較高，但絕大部分事故是對手部造成的傷害，相對于電氣、高空、有限空間作業(yè)等事故容易造成軀干等部位重傷甚至死亡而言，其安全管理重視程度相對薄弱。

剪沖設(shè)備安全防護(hù)設(shè)施現(xiàn)狀

目前，剪沖設(shè)備使用的安全防護(hù)設(shè)施基本為機(jī)械式或紅外式。機(jī)械式防護(hù)罩只是將手部與沖頭或上刀胎有效阻隔，但手部容易被擠壓在防護(hù)罩和工作臺之間。紅外式防護(hù)設(shè)施需要接收端接收到發(fā)射端信號方可正常工作，實際上發(fā)射端與接收端存在一定偏角，隨著發(fā)射端和接收端距離的增大，偏角需要變小，在調(diào)試“對角”過程中精度越高，操作難度越大，耗時耗力，作業(yè)過程中受到震動等影響，時常出現(xiàn)誤動作，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全和工作效率。

激光測距安全防護(hù)設(shè)施工作原理

激光式安全防護(hù)設(shè)施由激光發(fā)射器和測距裝置組成，激光發(fā)射器發(fā)射出激光，測距裝置實時對激光長度進(jìn)行檢測、與設(shè)定值進(jìn)行對比，如小于設(shè)定值則剪沖設(shè)備停止動作，起到防護(hù)作用，如圖1所示。

圖1 激光安全防護(hù)設(shè)施工作原理示意圖

綜合分析，激光測距能夠?qū)崿F(xiàn)功能和剪沖設(shè)備安全防護(hù)需求，具體技術(shù)條件有：

一是防護(hù)設(shè)施測距裝置輸出端串聯(lián)到剪沖設(shè)備行程控制機(jī)構(gòu)的信號輸入端上，使防護(hù)設(shè)施可以控制剪沖設(shè)備的離合器制動與否，從而控制剪沖設(shè)備是否工作，而不需要總電源頻繁啟動。

二是根據(jù)實際需要，可在沖頭或上刀胎上行程和下行程均起作用，也可以只在下行程或上行程起作用。

三是當(dāng)沖頭或上刀胎與工件距離小到人手指頭無法進(jìn)入時，防護(hù)設(shè)施不起作用。測距裝置僅對設(shè)定的長度進(jìn)行檢測，超出部分即使被遮擋也不起作用。

四是操作者身體任何部位或工件等物體進(jìn)入防護(hù)區(qū)域時，沖頭或上刀胎立即停止運(yùn)行，從而實現(xiàn)保護(hù)的功能。

五是一旦遮擋物移出防護(hù)區(qū)域，測距裝置檢測到激光長度等于設(shè)定值，則測距裝置自動恢復(fù)離合器正常動作，剪沖作業(yè)恢復(fù)正常，無需手工操作復(fù)位。

六是得益于沒有接收端，為此激光發(fā)射器和測距裝置安裝在設(shè)備同一側(cè)即可。從本質(zhì)上消除實際應(yīng)用過程中發(fā)射端與接收端必然存在的偏角所帶來的一系列問題。

七是針對工件尺寸差異大，實際所需防護(hù)區(qū)域不一樣，可設(shè)置導(dǎo)軌，通過移動安全防護(hù)設(shè)施在導(dǎo)軌上的位置形成不同防護(hù)區(qū)域，也為檢維修提供拆卸和安裝便利。

應(yīng)用案例

剪沖設(shè)備中折彎機(jī)安裝安全防護(hù)設(shè)施難度突出，絕大多數(shù)折彎機(jī)上料、下料均在同一側(cè)，且在工作過程中需要操作者手臂通過把扶工件、跟隨工件在折彎機(jī)壓力作用下逐漸變型而緩慢移動，從而對工件進(jìn)行對檔、固定，否則工件易偏移或墜落。受到工作過程中操作者無法脫離工件、自動化成本過高且不能適應(yīng)多種產(chǎn)品尺寸要求等條件限制，一直以來沒有有效的防護(hù)措施，僅能依靠操作者提高注意力來防控。

經(jīng)對激光測距式安全防護(hù)設(shè)施原理與折彎機(jī)工作過程、安全防護(hù)實際需求進(jìn)行對照分析、設(shè)計，確定最簡單的安裝方式為在上刀胎一側(cè)加裝導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝激光測距式安全防護(hù)設(shè)施，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)（見下表）。

光電安全裝置的技術(shù)參數(shù)表

安裝有激光測距式安全防護(hù)設(shè)施的折彎機(jī)如圖2所示。

圖2 加裝激光測距安全防護(hù)設(shè)施的折彎機(jī)

由于上刀胎上行過程不會對操作者產(chǎn)生危險，所以上行時折彎機(jī)不受安全防護(hù)設(shè)施控制，下行過程中測距裝置始終檢測上刀胎下方15 mm高度處、4 m長度（可根據(jù)實際需要調(diào)整）內(nèi)激光是否被阻擋，當(dāng)檢測到激光被阻擋、長度小于4 m，即認(rèn)為危險區(qū)域內(nèi)有操作者肢體或障礙物，防護(hù)設(shè)施發(fā)出緊急制動指令、離合器產(chǎn)生制動、上刀胎停止下行動作，即在上刀胎距障礙物頂部10～15 mm時停止動作，從而起到防護(hù)作用。

效果與結(jié)論

3年來，通過對實際運(yùn)用效果跟蹤來看，激光測距式安全防護(hù)設(shè)施起到了預(yù)想的作用，使用率大大提高，沒有發(fā)生相關(guān)生產(chǎn)安全事故，且對生產(chǎn)效率影響甚小，扭轉(zhuǎn)了操作者對傳統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)施的抵觸心理，大大推進(jìn)了員工從“要我安全”向“我要安全”的意識轉(zhuǎn)變。

與以往形式的安全防護(hù)設(shè)施比較，激光測距式具有較強(qiáng)的抗油污、抗電磁、抗震動的特點，并能夠消除偏角帶來的誤動作、解決調(diào)節(jié)困難，且安裝簡單，參數(shù)和位置調(diào)整便捷，反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠，拆除和恢復(fù)時間短等，非常適合剪沖設(shè)備的安全防護(hù)要求。