沖床安全裝置與沖床及其改裝方法

專利名稱：沖床安全裝置與沖床及其改裝方法
技術領域：
本發明涉及一種沖床安全裝置與沖床及其改裝方法，尤其是由飛輪驅動的曲軸滑 塊式沖床安全裝置與沖床及其改裝方法。
背景技術：
沖床如何擺脫操作者由于操作失誤而頻繁發生的傷指、斷指之類的人身損害事 故，一直困擾著沖壓加工行業。針對這一問題，業內人士一直在尋求有效的解決方案。在長 期以來所形成的現有技術中，有多種專用于沖床的安全保護裝置，主要有兩類，一類是機械 式安全保護裝置，機構可調節性差，對沖壓作業干擾較大。另一類是目前普遍采用的光電感 應式安全保護裝置，在沖床作業臺前設置至少一對光幕，相對光幕上若干排列點互為紅外 線發射或接收器；光幕感應器是非常有效的危險動作感知器，沖床作業時一旦光幕感應到 有異物，即發出信號，控制電機停止驅動，飛輪離合器分離。但現有技術在一旦光幕感應到 有異物，在制動執行過程中，仍存在不足一旦沖床操作人員或他人的失誤動作是發生在沖 床飛輪已驅動曲軸滑塊自上止點向下運動時，這時盡管光幕感應器感知到即發出信號，電 機停止，但此時滑塊還會在慣性及自重力作用下向下運動，從而造成損害事故。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，提供一種能在作業的任何時間 一旦有危險均能即時制動的沖床安全裝置與沖床及其改裝方法，即使是在沖床飛輪已驅動 曲軸滑塊自上止點向下運動時，只要光幕感應器感知到危險動作，也能及時制止滑塊向下 運動，從而有效地避免此類事故。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種沖床安全裝置，用于由飛輪驅動的曲軸滑塊式沖床，包括設置在所述沖床操 作臺前兩側的紅外線光幕，設置在所述沖床飛輪同軸另一端的摩擦輪剎車裝置，設置在所 述沖床或其周圍合適位置的配電控制箱，所述沖床，其特征在于還包括設置在所述摩擦輪 剎車裝置旁用于驅動摩擦輪剎車裝置的第一氣缸，所述第一氣缸前經氣管連接第一電磁控 制氣閥，所述第一電磁控制氣閥設有壓縮空氣輸入端口，所述紅外線光幕、電控氣動閥均與 所述配電控制箱電連接。為了保持沖壓作業的連續性，將滑塊回程排除在光幕有效感知的范圍外；也就是 說，整個滑塊回程時間段為專留作沖壓動作前裝入或調整工件的，在該整個滑塊回程時間 段內，光幕停止有效感知或不發出信號，或控制系統對其該時間段內的的感知信號不執行， 但不管何種方式，均需確定該整個滑塊回程時間段。于是在上述方案的基礎上，還包括一設 置在所述摩擦輪旁用于監測沖床沖頭回程的第一行程開關，相應地，在所述摩擦輪剎車裝 置的摩擦輪輪周上設有一適合被所述第一行程開關感知的凸起塊。所述紅外線光幕中段留有上下間隔略大于沖床所加工工件空間厚度的無感知功 能的空檔位置。以避免工件被誤判為異物。所述紅外線光幕為便于上下間隔略大于沖床所加工工件空間厚度安裝的2對。
在上述基本方案的基礎上，本發明還進一步提出以下以按鈕控制方式代替傳統的 腳踏式起動控制方式的技術方案，即以按鈕式操縱機構代替腳踏式操縱機構，以進一步提 高沖壓過程的安全性，同時提升沖床的操作輕便性與自動化程度。還包括按鈕式操縱機構，所述按鈕式操縱機構包括按鈕控制板及由其控制的第二 電磁控制氣閥，與所述第二電磁控制氣閥相聯的第二氣缸，所述第二氣缸與所述沖床的操 縱桿連接，用于驅動操縱桿。所述第二電磁控制氣閥與所述第一電磁控制氣閥并聯共用同一壓縮空氣輸入端 口，并且二者并聯設置在同一底座上。所述按鈕控制板設置在所述沖床機架上或另行獨立可移動設置在所述沖床操作 臺前的合適地面位置上。所述按鈕控制板設有2個啟動按鈕與單手/雙手啟動選擇鍵，當所述選擇鍵位于 單手啟動位時，只要按動其中的指定的單手啟動按鈕即能啟動沖床，而另一個按鈕不起作 用；當所述選擇鍵位于雙手啟動位時，只有雙手同時按動所述2個按鈕才能啟動沖床。所述沖床由電機驅動的飛輪，再經飛輪離合器驅動曲柄滑塊機構而實現其滑塊的 上下運動，對所述離合器的操縱是這樣實現的在沖床曲軸上緊靠飛輪空套一個帶有檔塊 的轉輪并與離合器形成聯動關系，另設有一凸輪，在起始狀態所述檔塊被該凸輪擋住；還包 括用于監測沖床起動時轉輪檔塊所處角度位置是否正常的第二行程開關、用于監測凸輪所 處角度位置是否正常的監測器及相應的位置異常報警器。一種沖床，包括機架，由電機驅動的飛輪，再經飛輪離合器驅動曲柄滑塊機構而實 現其沖頭的上下運動，其特征在于還包括如上所述的安全裝置。一種沖床改裝方法，用于腳踏式開關控制的飛輪驅動的曲柄滑塊式沖床的改裝， 仍沿用其腳踏式開關裝置，其特征在于使用如上所述的安全裝置。一種沖床改裝方法，用于腳踏式開關控制的飛輪驅動的曲柄滑塊式沖床的改裝， 其特征在于拆除或閑置其腳踏式開關裝置，使用如上所述的安全裝置。由于本發明采用上述技術方案，解決了現有技術中在作業的任何時間遇險及時制 動問題，尤其是解決了現有技術中當危險危險動作發生在沖床飛輪驅動曲軸滑塊自上止點 向下運動時刻不能及時制動的技術問題。采用上述技術方案，只要保證安全裝置完好，可基 本杜絕操作者由于操作失誤而發生的傷指、斷指之類的人身損害事故，使得沖床安全性大 大提高。本發明安全裝置方案結構簡單，各構成部件目前市場上均有成熟可靠的現成產品 可供采購，整個裝置對險情反應靈敏、制動動作快捷有效，安全性能十分可靠，并且實施方 便，實施成本較低；本發明不但可用于沖床制造業，也可用于沖床使用單位的設備改造，值 得推廣應用。本發明安全裝置尤其適合用于國內常見的J23系列開式可傾沖床(可叫壓力機)， 包括出廠前用本發明安全裝置進行配套升級，或用本發明安全裝置對出廠后的J23系列開 式可傾沖床進行改造


圖1為本發明安全裝置實施例一的正視示意圖。圖2為本發明安全裝置實施例一的后視示意圖。
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圖3為本發明安全裝置實施例一與的實施例二制動機構左視局部示意圖。圖4為本發明安全裝置實施例一腳踏式操縱機構右視局部示意圖。圖5為本發明安全裝置實施例二的正視示意圖。圖6為本發明安全裝置實施例二的后視示意圖。圖7為本發明安全裝置實施例二按鈕式操縱機構右視局部示意圖。圖8為本發明安全裝置實施例二中獨立可移動設置在所述沖床操作臺前的合適 地面位置上的按鈕控制板立體示意圖。圖9為本發明安全裝置實施例二中按鈕控制板按鈕排列示意圖
具體實施例方式以本發明安全裝置用于國內常見的J23系列開式可傾沖床(可叫壓力機)為例進 行具體說明。以下實施例是用本發明安全裝置與出廠前的J23系列開式可傾沖床進行配套 升級，或用本發明安全裝置對出廠后的J23系列開式可傾沖床進行改造，以大大提高其操 作安全性。實施例一如圖1至圖4所示，J23系列開式可傾沖床，參見如圖1、圖2細線部分所示。包括 機架1，設在機架1后上部的電機2經皮帶傳動飛輪3，飛輪3內設有離合器，該離合器空套 在曲軸4上，通過活動鍵的離合實現離合功能；J23系列開式可傾沖床通過以下方案保證正 常狀態離合器處于分離狀態在曲軸4上緊靠飛輪3空套一個帶有一檔塊101的轉輪10并 與離合器形成聯動關系，當轉輪10被另物擋住不動時，離合器也不能轉動而使其處于分離 狀態；當離合器處于分離狀態時，飛輪3處于空轉狀態；一且該另物不擋住，轉輪10便會因 飛輪帶動而轉動，進而帶動離合器轉動，促使離合器活動鍵接合，離合器處于接合狀態時， 飛輪經離合器傳動曲軸4轉動，進而驅動滑塊5上下運動。這種沖床設有腳踏式操縱機構，參見圖4細線部分所示，該腳踏式操縱機構通過 腳踏板6操縱凸輪9轉動達到操縱離合器接合的目的，而離合器分離狀態為常態，是由多個 回復彈簧實現的。正常狀態下，在多個回復彈簧(圖中未全部顯示)作用下，電機2開動經 皮帶傳動飛輪3轉動后，如果不踩踏腳踏式操縱機構，由于安裝在飛輪3內的離合器在常態 時處于分離狀態，飛輪3處于空轉狀態；當用力踩踏腳踏式操縱機構的腳踏板6時，經連桿 傳動使齒條7下移，經齒輪8帶動與其同軸的凸輪9轉動，凸輪9即是以上所述起擋住轉輪 10作用的另物。凸輪9轉動后，轉輪10不再被擋住，因飛輪帶動而轉動，進而帶動離合器轉 動，離合器活動鍵接合，飛輪經離合器傳動曲軸4轉動，進而驅動滑塊5上下運動。在本實施例中，本發明安全裝置參見圖1至圖4粗線部分所示，包括設置在沖床操 作臺前兩側的紅外線光幕11，設置在所述沖床飛輪同軸另一端的摩擦輪剎車裝置12，設置 在所述沖床或其周圍合適位置的配電控制箱13，還包括設置在摩擦輪剎車裝置12旁用于 驅動摩擦輪剎車裝置的第一氣缸14，第一氣缸14前經氣管連接第一電磁控制氣閥15，第一 電磁控制氣閥15設有壓縮空氣輸入端口，壓縮空氣在進入該輸入端口前還經過三聯件19， 該三聯件19具有調壓、潤滑、排水功能；紅外線光幕、電控氣動閥均與配電控制箱13電連 接。在沖床工作時，一旦紅外線光幕U檢測到異物，信號即傳至控制箱13，控制箱13控制 電機2停止工作，同時控制電磁控制氣閥15打開導入壓縮空氣，壓縮空氣推動第一氣缸14動作，收緊摩擦輪剎車裝置12的摩擦帶121實現剎車。如是紅外線光幕11是一個能識別 人的手指的智能型識別裝置的話，以上方案就能達到良好的實施效果。由于目前市場可供經濟采購的紅外線光幕是以有物體擋光而發出電信號，不能區 別擋光物的性質，如是人的手指還是金屬或塑料工件。這樣，在沖床工作時的任何時間，只 要紅外線光幕所覆蓋的區域有擋光異物，都會導致電機停止、摩擦輪剎車裝置實現剎車，這 樣顯然是不行的。因為首先，為了保持沖壓作業的連續性進行和沖壓作業效率，一般都是利 用滑塊回程更換裝載工件，在此過程中，由于滑塊5處于回縮過程，不會傷及人，是不需要 光幕監測的。如果在滑塊回程時光幕也在起監測作用的話，沖床就不能連續作業。其次，紅 外線光幕11中段也必須留有上下間隔略大于沖床所加工工件空間厚度的無感知功能的空 檔位置，以避免工件被誤判為異物使得沖壓作業無法進行。所以，以上方案基礎上還需進一
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少兀吾。本實施例在上述方案的基礎上，還包括一設置在所述摩擦輪旁用于監測沖床沖頭 (即滑塊5)回程的第一行程開關16，相應地，在所述摩擦輪剎車裝置12的摩擦輪輪周上設 有一適合被所述第一行程開關感知的凸起塊122，以此來確定該整個滑塊回程時間段。如設 曲軸4的轉動周期時間為T，當滑塊5位于上止點時，曲軸4的曲拐也位于上止點，凸起塊 122也位于上止點按動第一行程開關16，光幕11開始發揮作用，直到位于下止點結束；也就 是說，光幕11的有效時間與無效時間約各占1/2T。此外，為避免工件被誤判為異物，紅外線光幕中段需留出上下間隔略大于沖床所 加工工件空間厚度的無感知功能的空檔位置17。對此，可選用以下兩種方案一是紅外線 光幕為短的2對，分別上下安裝，如圖1、圖2所示，中間留有略大于沖床所加工工件空間厚 度的間隔17。二是紅外線光幕為長的1對，拆除其中間部分或使其不工作，當然也可定制。 由于前者易采購、成本低，故本實施例采用前者。本實施例用于對出廠后的J23系列開式可傾沖床進行改造時，可保留原機上的所 有部件，在原機上按本實施例說明裝上本發明安全裝置即可，其中，摩擦輪剎車裝置12也 可采用原機上的摩擦輪剎車裝置。實施例二本實施例是在實施例一的基礎上的進一步改進方案，用按鈕控制方式代替傳統的 腳踏式起動控制方式的技術方案，即以按鈕式操縱機構代替腳踏式操縱機構，以進一步提 高沖壓過程的安全性，同時提升沖床的操作輕便性與自動化程度。如圖5至圖7所示，細線部分同樣表示本發明安全裝置所應用的國內常見的J23 系列開式可傾沖床(可叫壓力機)，本發明安全裝置參見圖1至圖4粗線部分所示，包括設 置在沖床操作臺前兩側的紅外線光幕11，設置在所述沖床飛輪同軸另一端的摩擦輪剎車裝 置12，設置在所述沖床或其周圍合適位置的配電控制箱13，還包括設置在摩擦輪剎車裝置 12旁用于驅動摩擦輪剎車裝置的第一氣缸14，第一氣缸14前經氣管連接第一電磁控制氣 閥15，第一電磁控制氣閥15設有壓縮空氣輸入端口，壓縮空氣在進入該輸入端口前還經過 三聯件19，該三聯件19具有調壓、潤滑、排水功能；紅外線光幕、電控氣動閥均與配電控制 箱13電連接。以上機構設置與動作均與實施例一相同。所不同的是以按鈕式操縱機構代 替了腳踏式操縱機構。如圖7所示，按鈕式操縱機構包括按鈕控制板21及由其控制的第二電磁控制氣閥22，與第二電磁控制氣閥22有氣管相聯的第二氣缸23，所述第二氣缸23與所述沖床的操縱 桿24連接，用于驅動操縱桿24。實施例第二電磁控制氣閥22與第一電磁控制氣閥15并聯 共用同一壓縮空氣輸入端口，并且二者并聯設置在同一底座上。按鈕控制板21獨立設置在 沖床操作臺前的合適地面位置上，便于移動。當然，也可設置在沖床機架上。如圖8、圖9所示，按鈕控制板21上設有2個啟動按鈕211與單手/雙手啟動選擇 鍵212，當所述選擇鍵位于單手啟動位時，只要按動其中的指定的單手啟動按鈕即能啟動沖 床，而另一個按鈕不起作用；當所述選擇鍵位于雙手啟動位時，只有雙手同時按動所述2個 按鈕才能啟動沖床。顯然，雙手啟動方式更為更為安全。但在實際生產時，有時需要操作人 員一手扶持工件，如長條狀工件，這時，就需要采用單手啟動方式。另外，還包括一用于監測沖床起動時轉輪10所處角度位置是否正常的第二行程 開關25與凸輪9所處角度位置是否正常的監測器26及相應位置異常報警器。如圖5、圖7 所示，與配電控制箱13電連接的第二行程開關25位于轉輪10下方，正常情況沖床接通電 源后開動電機前轉輪10的擋塊101應朝下，剛好觸動第二行程開關25。如果沖床接通電源 后開動電機前控制箱沒有收到第二行程開關25觸動信號，則報警器批示紅燈亮并發出報 警聲，操作人員就可知道初始位置異常，可斷電進行手動調整或在保持安全警惕性的前提 下起動電機讓曲軸空轉一周從而恢復正常的初始狀態。設置第二行程開關25的目的就是 為了監測沖床起動時轉輪10所處角度位置是否正常，當然也可采用其它方案達到該目的。 同樣地，設置監測器26的目的就是為了監測沖床起動時凸輪9所處角度位置是否正常，本 實施例采用以下方案在凸輪9的轉軸的另一端套上一個帶有能被監測器26感知的凸起物 的外套27，該凸起物可用金屬螺絲釘等充當，監測器26設置在外套27的下方，監測器26與 配電控制箱13電連接，當然也可采用在凸輪9旁設置行程開關的方案或其它方案。本實施例用于對出廠后的J23系列開式可傾沖床進行改造時，可拆除原機上的腳 踏式操縱機構，在原機上按本實施例說明裝上本發明安全裝置即可，其中，摩擦輪剎車裝置 12可采用原機上的摩擦輪剎車裝置。
權利要求
一種沖床安全裝置，用于由飛輪驅動的曲軸滑塊式沖床，包括設置在所述沖床操作臺前兩側的紅外線光幕，設置在所述沖床飛輪同軸另一端的摩擦輪剎車裝置，設置在所述沖床或其周圍合適位置的配電控制箱，其特征在于還包括設置在所述摩擦輪剎車裝置旁用于驅動摩擦輪剎車裝置的第一氣缸，所述第一氣缸前經氣管連接第一電磁控制氣閥，所述第一電磁控制氣閥設有壓縮空氣輸入端口，所述紅外線光幕、電控氣動閥均與所述配電控制箱電連接。
2.如權利要求1所述的安全裝置，其特征在于還包括一設置在所述摩擦輪旁用于監 測沖床沖頭回程的第一行程開關，相應地，在所述摩擦輪剎車裝置的摩擦輪輪周上設有一 適合被所述第一行程開關感知的凸起塊。
3.如權利要求1所述的安全裝置，其特征在于所述紅外線光幕中段留有上下間隔略 大于沖床所加工工件空間厚度的無感知功能的空檔位置。
4.如權利要求3所述的安全裝置，其特征在于所述紅外線光幕為便于上下間隔略大 于沖床所加工工件空間厚度安裝的2對。
5.如權利要求1所述的安全裝置，其特征在于還包括按鈕式操縱機構，所述按鈕式操 縱機構包括按鈕控制板及由其控制的第二電磁控制氣閥，與所述第二電磁控制氣閥相聯的 第二氣缸，所述第二氣缸與所述沖床的操縱桿連接，用于驅動操縱桿。
6.如權利要求5所述的安全裝置，其特征在于所述第二電磁控制氣閥與所述第一電 磁控制氣閥并聯共用同一壓縮空氣輸入端口，并且二者并聯設置在同一底座上。
7.如權利要求5所述的安全裝置，其特征在于所述按鈕控制板設置在所述沖床機架 上或另行獨立可移動設置在所述沖床操作臺前的合適地面位置上。
8.如權利要求7所述的沖床安全裝置，其特征在于所述按鈕控制板設有2個啟動按 鈕與單手/雙手啟動選擇鍵，當所述選擇鍵位于單手啟動位時，只要按動其中的指定的單 手啟動按鈕即能啟動沖床，而另一個按鈕不起作用；當所述選擇鍵位于雙手啟動位時，只有 雙手同時按動所述2個按鈕才能啟動沖床。
9.如權利要求1所述的安全裝置，所述沖床由電機驅動的飛輪，再經飛輪離合器驅動 曲柄滑塊機構而實現其滑塊的上下運動，對所述離合器的操縱是這樣實現的在沖床曲軸 上緊靠飛輪空套一個帶有檔塊的轉輪并與離合器形成聯動關系，另設有一凸輪，在起始狀 態所述檔塊被該凸輪擋住；其特征在于還包括用于監測沖床起動時轉輪檔塊所處角度位 置是否正常的第二行程開關、用于監測凸輪所處角度位置是否正常的監測器及相應的位置 異常報警器。
10.一種沖床，包括機架，由電機驅動的飛輪，再經飛輪離合器驅動曲柄滑塊機構而實 現其滑塊的上下運動，其特征在于還包括如權利要求1至9任一項所述的安全裝置。
11.一種沖床改裝方法，用于腳踏式開關控制的飛輪驅動的曲柄滑塊式沖床的改裝，仍 沿用其腳踏式開關裝置，其特征在于使用如權利要求1至4任一項所述的安全裝置。
12.—種沖床改裝方法，用于腳踏式開關控制的飛輪驅動的曲柄滑塊式沖床的改裝，其 特征在于拆除或閑置其腳踏式開關裝置，使用如權利要求5至10任一項所述的安全裝置。全文摘要
涉及一種曲軸滑塊式沖床安全裝置，在作業的任何時間一旦有危險均能即時制動，包括設置在所述沖床操作臺前兩側的紅外線光幕，設置在所述沖床飛輪同軸另一端的摩擦輪剎車裝置，設置在所述沖床或其周圍合適位置的配電控制箱，設置在所述摩擦輪剎車裝置旁用于驅動摩擦輪剎車裝置的第一氣缸經氣管連接第一電磁控制氣閥，氣閥設有壓縮空氣輸入端口，紅外線光幕、電控氣動閥均與所述配電控制箱電連接；還可包括一設置在所述摩擦輪旁用于監測沖床沖頭回程的第一行程開關，相應地，在所述摩擦輪剎車裝置的摩擦輪輪周上設有一適合被所述第一行程開關感知的凸起塊。
文檔編號B21D55/00GK101985145SQ20101051363
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者樂擁軍, 張孝峰, 陳劍東 申請人:寧波敏實汽車零部件技術研發有限公司