壓力機(jī)機(jī)械保護(hù)裝置研究

沈盛陽，唐 堅

（揚力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

壓力機(jī)作為工業(yè)母機(jī)之一，在沖壓生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。而沖壓過程中的安全問題，更是重中之重。壓力機(jī)完成沖壓動作的過程，表面上看是壓力機(jī)滑塊運行、停止的過程，從原理上來說則是通過離合器、制動器脫開結(jié)合的配合來實現(xiàn)的。壓力機(jī)滑塊運行時，制動器先行進(jìn)氣，推開其內(nèi)部的彈簧，制動器脫開，然后離合器進(jìn)氣，離合器結(jié)合，讓飛輪存儲的能量傳遞給壓力機(jī)，為其運行提供能量；壓力機(jī)滑塊停止時，離合器先行排氣脫開，然后制動器排氣，其內(nèi)部彈簧復(fù)位，壓緊制動器中的摩擦片，通過摩擦片之間的摩擦力實現(xiàn)制動。結(jié)合以上論述可知，如果制動器發(fā)生機(jī)械故障，無法進(jìn)行有效制動，壓力機(jī)電氣上所配備的光電保護(hù)，急停等用于緊急安全制動的裝置則無法起到相應(yīng)的作用，對操作人員、模具、設(shè)備等會造成致命傷害。所以，針對制動器失效時的壓力機(jī)保護(hù)裝置的研究十分必要。本文就從電控系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行闡述。

1 電控系統(tǒng)

機(jī)械保護(hù)電控系統(tǒng)的作用是為了判斷壓力機(jī)的制動器是否發(fā)生機(jī)械故障，然后利用可編程控制器控制相應(yīng)氣路上電磁閥的通斷狀態(tài)，從而實現(xiàn)機(jī)械保護(hù)功能。如圖1 所示，本文中的電控系統(tǒng)由編碼器、行程開關(guān)一、行程開關(guān)二、電磁閥一、電磁閥二、可編程控制器和人機(jī)界面組成。編碼器主要用于采集壓力機(jī)滑塊運行時的實時角度，與壓力機(jī)的制動角度做比較，該電控系統(tǒng)的編碼器建議選用絕對值型編碼器，這種類型的編碼器能夠以角增量的方式提供位置、角度和轉(zhuǎn)速等信息。每個角增量都被賦予唯一的編碼，每個編碼都能成為一個清晰的參考，以每圈被賦予的編碼數(shù)量定義分辨率，響應(yīng)速度和精度都能達(dá)到要求。行程開關(guān)一用于檢測頂出機(jī)構(gòu)的頂出桿的頂出狀態(tài)，并作為電磁閥二啟動的必要條件。行程開關(guān)二用于檢測鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊桿是否鎖緊到位。而人機(jī)界面用于顯示壓力機(jī)的實時角度，制動角度及其運行相關(guān)狀態(tài)，可編程控制器作為整個電控系統(tǒng)的核心，采集編碼器、行程開關(guān)的輸入信號，進(jìn)行內(nèi)部運算，判斷出制動器的狀態(tài)，如果判定為故障，可編程控制器將分別控制電磁閥一和電磁閥二，電磁閥一用于控制頂出機(jī)構(gòu)氣缸進(jìn)氣的通斷，電磁閥二則用于控制鎖緊機(jī)構(gòu)氣缸進(jìn)氣的通斷。

圖1 機(jī)械保護(hù)電控系統(tǒng)

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

本文所述機(jī)械結(jié)構(gòu)由位于工作臺下方的頂出機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)組成。頂出機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)都有相應(yīng)的氣控裝置，其原理圖如圖2 所示，涉及到的元器件有：1 為儲氣罐，2 為電磁閥一，3 為頂出機(jī)構(gòu)氣缸，4為電磁閥二，5 為鎖緊機(jī)構(gòu)氣缸，6 為球閥，7 為單向閥，8 為主氣源。具體工作過程：主氣源分別經(jīng)過單向閥、球閥連接至儲氣罐，儲氣罐上有兩個出口，儲氣罐的一個出氣口連接到電磁閥一的進(jìn)氣口，電磁閥一的出氣口連接至頂出機(jī)構(gòu)的氣缸；而儲氣罐的另一個出氣口連接到電磁閥二的進(jìn)氣口，電磁閥二的出氣口連接到鎖緊機(jī)構(gòu)的氣缸；當(dāng)電控系統(tǒng)判斷壓力機(jī)制動機(jī)構(gòu)發(fā)生機(jī)械故障失效后，電磁閥一立即得電，頂出機(jī)構(gòu)氣缸迅速進(jìn)氣，頂出桿工作至頂出狀態(tài)，頂住自由下落的滑塊，當(dāng)頂出桿頂住滑塊時，會觸發(fā)到行程開關(guān)一，行程開關(guān)一閉合發(fā)出信號至控制器，控制器控制電磁閥二得電，這時鎖緊機(jī)構(gòu)氣缸立刻進(jìn)氣，鎖緊機(jī)構(gòu)中的鎖緊桿隨即頂出，穿過頂出桿中部預(yù)置的孔洞，形成十字型結(jié)構(gòu)，橫向固定支撐頂出桿，使用鎖緊桿牢牢的鎖住頂出桿，從而起到穩(wěn)固頂出桿的作用，也為支撐自由下滑的滑塊提供足夠的支撐力。鎖緊桿鎖緊到位之后會觸發(fā)到行程開關(guān)二，行程開關(guān)二閉合發(fā)出信號至控制器，在人機(jī)界面上顯示鎖緊到位，這時維護(hù)人員可以進(jìn)入操作區(qū)域檢查發(fā)生的情況，做進(jìn)一步處理。

圖2 氣控裝置圖

3 結(jié)論

本文所述壓力機(jī)機(jī)械保護(hù)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，成本低廉，采用氣動驅(qū)動方式，動作迅捷，完全能滿足突發(fā)的壓力機(jī)滑車問題需求。該裝置已在現(xiàn)場試驗，驗證了其可行性和有效性。作為其機(jī)械安全的重要屏障，能夠有效降低因制動器故障而引發(fā)的重大安全事故，為安全生產(chǎn)提供有力的保障。