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(cè)距安全防護(hù)設(shè)施，具有抗油污、抗電磁、抗震動(dòng)的特點(diǎn)，反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠，解決了剪沖設(shè)備尤其是折彎?rùn)C(jī)一直以來(lái)存在的缺少穩(wěn)定可靠的安全防護(hù)設(shè)施問(wèn)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(tái)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(duì)正、剪沖、下料幾個(gè)環(huán)節(jié)。剪沖作業(yè)需要操作者長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)同一個(gè)動(dòng)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(duì)手部造成的傷害，相對(duì)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(duì)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(tái)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(hào)方可正常工作，實(shí)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(duì)角”過(guò)程中精度越高，操作難度越大，耗時(shí)耗力，作業(yè)過(guò)程中受到震動(dòng)等影響，時(shí)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全和工作效率。

激光測(cè)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(cè)距裝置組成，激光發(fā)射器發(fā)射出激光，測(cè)距裝置實(shí)時(shí)對(duì)激光長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè)、與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，如小于設(shè)定值則剪沖設(shè)備停止動(dòng)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(cè)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(cè)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(hào)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(dòng)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(dòng)。

二是根據(jù)實(shí)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(wú)法進(jìn)入時(shí)，防護(hù)設(shè)施不起作用。測(cè)距裝置僅對(duì)設(shè)定的長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè)，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(shí)，沖頭或上刀胎立即停止運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能。

五是一旦遮擋物移出防護(hù)區(qū)域，測(cè)距裝置檢測(cè)到激光長(zhǎng)度等于設(shè)定值，則測(cè)距裝置自動(dòng)恢復(fù)離合器正常動(dòng)作，剪沖作業(yè)恢復(fù)正常，無(wú)需手工操作復(fù)位。

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

七是針對(duì)工件尺寸差異大，實(shí)際所需防護(hù)區(qū)域不一樣，可設(shè)置導(dǎo)軌，通過(guò)移動(dòng)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?rùn)C(jī)安裝安全防護(hù)設(shè)施難度突出，絕大多數(shù)折彎?rùn)C(jī)上料、下料均在同一側(cè)，且在工作過(guò)程中需要操作者手臂通過(guò)把扶工件、跟隨工件在折彎?rùn)C(jī)壓力作用下逐漸變型而緩慢移動(dòng)，從而對(duì)工件進(jìn)行對(duì)檔、固定，否則工件易偏移或墜落。受到工作過(guò)程中操作者無(wú)法脫離工件、自動(dòng)化成本過(guò)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(lái)沒(méi)有有效的防護(hù)措施，僅能依靠操作者提高注意力來(lái)防控。

經(jīng)對(duì)激光測(cè)距式安全防護(hù)設(shè)施原理與折彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程、安全防護(hù)實(shí)際需求進(jìn)行對(duì)照分析、設(shè)計(jì)，確定最簡(jiǎn)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(cè)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(cè)距式安全防護(hù)設(shè)施的折彎?rùn)C(jī)如圖2所示。

圖2 加裝激光測(cè)距安全防護(hù)設(shè)施的折彎?rùn)C(jī)

由于上刀胎上行過(guò)程不會(huì)對(duì)操作者產(chǎn)生危險(xiǎn)，所以上行時(shí)折彎?rùn)C(jī)不受安全防護(hù)設(shè)施控制，下行過(guò)程中測(cè)距裝置始終檢測(cè)上刀胎下方15 mm高度處、4 m長(zhǎng)度（可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整）內(nèi)激光是否被阻擋，當(dāng)檢測(cè)到激光被阻擋、長(zhǎng)度小于4 m，即認(rèn)為危險(xiǎn)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(dòng)指令、離合器產(chǎn)生制動(dòng)、上刀胎停止下行動(dòng)作，即在上刀胎距障礙物頂部10～15 mm時(shí)停止動(dòng)作，從而起到防護(hù)作用。

效果與結(jié)論

3年來(lái)，通過(guò)對(duì)實(shí)際運(yùn)用效果跟蹤來(lái)看，激光測(cè)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(méi)有發(fā)生相關(guān)生產(chǎn)安全事故，且對(duì)生產(chǎn)效率影響甚小，扭轉(zhuǎn)了操作者對(duì)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(shí)轉(zhuǎn)變。

與以往形式的安全防護(hù)設(shè)施比較，激光測(cè)距式具有較強(qiáng)的抗油污、抗電磁、抗震動(dòng)的特點(diǎn)，并能夠消除偏角帶來(lái)的誤動(dòng)作、解決調(diào)節(jié)困難，且安裝簡(jiǎn)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(shí)間短等，非常適合剪沖設(shè)備的安全防護(hù)要求。