數(shù)控折彎機安全保護裝置對比分析

彭文武

(廣東菱電電梯有限公司，廣東 中山 528455)

0 引言

數(shù)控折彎機已成為鈑金行業(yè)最重要加工設備之一，尤其在電梯行業(yè)已有廣泛的應用。通常折彎機的操作是踩下腳踏開關上模開始下行，松開腳折彎機便停下，再踩繼續(xù)下行。當操作員的手、手指錯誤或意外進入折彎機上下模之間時，如果還繼續(xù)踩腳踏開關，手或手指勢必發(fā)生被剪斷的可能[1]。這種事故既給折彎機操作者的健康帶來極大傷害，同時也會給公司在安全生產(chǎn)管理方面帶來極大困擾。因此，為了滿足安全生產(chǎn)的需要，必須研究安全保護裝置在數(shù)控折彎機上的應用，從而徹底解決折彎機因操作不當而造成的安全事故問題。目前，能夠應用于數(shù)控折彎機的安全保護裝置有多種類型，其中滿足自動化、智能化生產(chǎn)需要的主要有光柵式與激光式安全裝置。本文著重對以上兩種安全裝置開展對比分析。

1 激光式與光柵式安全裝置的工作原理

激光式安全裝置主要由控制箱、投光器、受光器、操作盒組成，如圖1所示。其工作原理為：投光器發(fā)出的激光直接傳送給受光器, 在光束沒有受到阻擋時，可進行折彎作業(yè)； 如操作員的手、手指進入折彎機上下模之間時，會對激光光束產(chǎn)生遮擋作用，使受光器無法接收到激光束, 此時安全裝置便快速發(fā)出信號讓折彎機滑塊立即無條件停止下行, 此時即便繼續(xù)踩腳踏開關，折彎機滑塊也不會繼續(xù)下行，從而保證手、手指不會受到傷害[2]。

與激光式安全裝置相比，光柵式安全裝置的主要不同在于其投光器發(fā)出的是紅外線光帶，而非一束激光。其工作原理與激光式安全裝置大體相同，唯一的區(qū)別僅在于受光器接收到的是光帶，因此，對于遮擋物的敏感度會更高一些。

圖1 折彎機上激光安全裝置構成

2 兩種安全裝置的對比分析

以下從安裝方式、安全性及折彎工件適應性等方面，對光柵式和激光式安全裝置進行對比分析。

2.1 安裝方式

光柵式安全裝置是將投/受光器固定安裝在工作臺前面；而激光式安全裝置則是將投/受光器安裝在滑塊上，連同上模一起運動，如圖2所示。

圖2 二者安裝方式區(qū)別

光柵式裝置安裝時，需要設置“安全距離”(如圖2(a)中的A)，安全距離(mm)A= 1.6(Tl+Ts)，其中，Tl為在切斷光線時，直到突然停止機構開始啟動時的時間(ms)；Ts為從突然停止機構開始運作到停止為止的時間(ms)。

激光式裝置安裝時，其在上模兩端的安裝位置離折彎工件上表面高度為“慣性下降值”+5mm，其中慣性下降值為從設備發(fā)出停止指令到實際停止的制動距離。

2.2 適用條件[2]

光柵式安全裝置適用于所有折彎機；而激光式安全裝置適用的折彎機條件為：

1) 慣性下降值為14mm以下；

2) 低速操作時的速度為10mm/s以下；

3) 不適用于帶自動交換功能的折彎設備。

2.3 安全性

無論是光柵式還是激光式安全裝置，在光線被遮擋后，控制系統(tǒng)開始制動，但制動有一個響應時間，這時滑塊還會因慣性原因在制動過程中繼續(xù)低速下降，這樣就需要合理設置低速切換限界位置(圖3)。低速切換限界位置設置太高，會影響折彎效率；太低則會影響安全性。因此，在確保安全的情況下，低速切換限界位置跟慣性下降值直接相關，表1中說明在相同慣性下降值情況下，光柵式安全裝置的低速切換限界位置可以比激光式安全裝置的設置要低。因此，安裝光柵式安全裝置的折彎加工效率會高于激光式裝置。

表1 低速切換限界位置 mm

圖3 低速切換限界位置關系

2.4 折彎工件適應性

因兩種安全裝置的安裝位置不同，光柵式安全裝置一般不適合寬度較窄的工件折彎加工，而激光式安全裝置則不受工件寬度的限制。如圖4工件，如果采用光柵式安全裝置的折彎機來加工，操作者的手容易遮擋光柵的光束從而觸發(fā)安全裝置動作引起停機。在這種情況下，只有關閉安全裝置后才能進行作業(yè)[3]。

3 安全裝置的選擇流程

通過以上對比分析可知，激光式與光柵式安全裝置在數(shù)控折彎機上的應用各有其特點。如何合理選擇，可以從以下幾個方面進行考慮：1) 所有的對象產(chǎn)品是否需要將安全裝置無效處理(關閉)后才可以作業(yè)；2) 折彎機是否可以滿足安裝激光式安全裝置的參數(shù)條件；3) 加工對象工件是否多數(shù)寬度偏窄。最后，再根據(jù)作業(yè)性、投資費用等進行綜合考慮。具體選擇流程可參考圖5。

4 結(jié)語

雖然激光式與光柵式安全裝置在工作原理上沒有根本區(qū)別，但在數(shù)控折彎機上應用時還是各具特點的。因此，在選擇哪種安全保護裝置時需要綜合考慮多方面的因素，才能既確保安全生產(chǎn)，同時又不犧牲作業(yè)效率。當然，無論是哪一種安全裝置都不能適用所有的折彎工件，此時就應該考慮安全裝置之外的對策，比如輔助支撐工具等。

圖5 安全裝置選擇流程