用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置，包括繼電器、主動防護單元、被動防護單元和控制器；主動防護單元包括設置在機床安全區(qū)域內的紅外光傳感器、離合、制動和報警裝置；機床操作人員從操作區(qū)觸發(fā)紅外光電傳感器時，通過繼電器激活供磁電路，促使曲軸停止運動；被動防護的步驟是：機床操作人員未觸發(fā)紅外光電傳感器，但人體的某些部位卻位于機床重錘的打擊范圍內時，若是機床重錘處于工作狀態(tài)，則激活報警、離合和制動裝置，使機床停止運動；若機床重錘處于未工作狀態(tài)，則既不觸發(fā)報警、離合和制動裝置，也不激活機床運行。主動防護和被動防護兩者相互結合，使得防護可以真正做到危險未放松時進行預防，發(fā)生時減少危害。
【專利說明】用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機床安全防護系統(tǒng)，尤其涉及一種用于曲柄型壓力機床的安全防護系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]當前對于人員安全越來越重視，尤其對于那些對人身安全極易造成極大損害的行業(yè)，基于此，我國對于曲柄壓力機床的安全防護提出了明確的指標性規(guī)則，如安全操作流程、設備的應急防護機構、應急響應時間等?？墒怯捎谠擃悪C床操作的重復性勞動基于產生神經疲勞和無意識動作，在長時間的操作后很容易產生誤操作，進而對于人員操作很大損傷?，F在常規(guī)方法是在機床前操作區(qū)設置光電傳感器，當人觸發(fā)該設備的時候使壓力機床無法運行。這樣的方法在一定的程度上保證了安全。這類基本屬于安全操作預防或者主動防護，而未達到真正危險時刻的自我處理即危險應急防護，如由于某些原因人的身體某些部位已經處于壓力機重錘打擊下如何保護？基于此，結合現有的方法我們考慮一種新的具有雙重安全防護的方法，使得防護具有主動與應急兩層防護特點和較高的安全系數。

【發(fā)明內容】

[0003]針對上述現有技術，本發(fā)明提供一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置及方法，目的是針對當前曲柄型壓力機床的安全基本主要考慮主動防護，而對于危險發(fā)生時候的應急防護未有涉及的現象，參考現有的技術方法而提出的。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置，包括繼電器、主動防護單元、被動防護單元和控制器；所述主動防護單元包括設置在機床安全區(qū)域內的紅外光傳感器、離合裝置、制動裝置和報警裝置；所述離合裝置包括設置在機床主動輪輪轂處設有的主摩擦輪、主摩擦輪和從摩擦片，位于所述機床主動輪的設有主摩擦盤的同側端面設有強力磁鐵，所述強力磁鐵與所述主摩擦盤之間設有壓縮彈簧，所述強力磁鐵通過導電線路連接至所述繼電器；所述制動裝置包括活塞部件和摩擦式抱軸部件；所述活塞部件包括活塞桿、活塞腔和供磁電路，所述活塞桿的頂部設有吸力鐵塊，所述活塞桿上套裝有壓力彈簧，所述壓力彈簧的兩端分別頂在吸力鐵塊和活塞腔的底部，所述活塞腔的頂部設有強力電磁鐵，所述供磁電路與所述強力電磁鐵和所述繼電器連接；所述摩擦式抱軸部件包括固定軸、制動軸套、制動帶和摩擦帶；所述固定軸設置在機床的床身上，所述制動軸套與機床的曲軸鍵連接，所述制動帶繞在所述制動軸套上，所述制動帶的一端與所述活塞桿連接，所述制動帶的另一端與所述固定軸鉸接，所述摩擦帶設置在所述制動帶與所述制動軸套之間；所述控制器由有一臺8入8出IO的pic模塊構成，所述控制器接收從所述紅外光電傳感器、繼電器傳輸過來的信號，所述控制器的外部輸出信號是給報警裝置、離合裝置和制動裝置的控制信號；所述繼電器包括有I腳、2腳、3腳和4腳，其中，I腳和2腳為繼電器的控制信號，I腳與操作人員直接連接，并通過操作人員進而與控制電源12v連接，2腳與機床的重錘相連，機床底部與控制電源Ov連接，從而使得Ov與2腳導通；3腳為觸發(fā)信號，輸出12v高電平，常態(tài)下3腳與4腳是斷開的，當I腳與2腳聯通時，3腳與4腳導通，4腳接入所述控制器的IO輸入口。
[0005]本發(fā)明一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護方法，包括主動防護和被動防護，其中：主動防護的步驟是：機床操作人員從操作區(qū)觸發(fā)紅外光電傳感器時，通過繼電器激活供磁電路，使得強力電磁鐵得電產生吸力吸合吸力鐵塊，進而拉緊壓力彈簧，帶動活塞桿上移，通過活塞桿帶動制動帶和摩擦帶與制動軸套緊密連接產生阻力，促使曲軸停止運動；被動防護的步驟是：機床操作人員未觸發(fā)紅外光電傳感器，但人體的某些部位卻位于機床重錘的打擊范圍內時，機床是控制電源的負極，機床操作人員處于斷路狀態(tài)，控制電源為繼電器和操作人員提供外部供電，繼電器的I腳和2腳為繼電器的控制信號，當機床操作人員與機床未發(fā)生直接碰觸的情況下，由控制電源產生的觸發(fā)信號只達到繼電器的3腳，與繼電器的4腳為斷開狀態(tài)，當機床操作人員與機床發(fā)生肢體接觸時，則會使得繼電器的I腳與2腳短路，促使3腳與4腳導通，進而傳遞給控制器，若是機床重錘處于工作狀態(tài)，則激活報警裝置、離合裝置和制動裝置，使得離合松開、制動裝置激活，機床停止運動，并進行報警提示；若機床重錘處于未工作狀態(tài)，則控制器既不觸發(fā)報警裝置、離合裝置和制動裝置，也不激活機床運行。
[0006]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0007]針對當前曲柄式壓力機床的安全防護特點，本發(fā)明提出了主動防護和被動防護兩者相互結合的理念，使得防護可以真正做到危險未放松時進行預防，發(fā)生時減少危害。并利用強力電磁鐵的高響應速度以及所有信號傳遞通過繼電器直接觸發(fā)激活，設計了新的離合與制動裝置，保證了危險信號的及時響應，真正達到保證安全的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖I是本發(fā)明曲柄型壓力機床雙重安全防護裝置總體構圖；
[0009]圖2為本發(fā)明中主動防護單元中紅外光傳感器位置示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明中主動防護單元中離合裝置的結構示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明中主動防護單元中制動裝置示意圖；
[0012]圖5為紅外光電傳感器信號與安全防護操作框圖；
[0013]圖6為基于電路通斷的被動安全防護操作框圖；
[0014]圖7為控制器對于基于電路通斷的安全防護操作判斷流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細地描述。
[0016]具體來講，本發(fā)明主要涉及危險信號的獲取以及獲取之后的應急動作兩部分，從危險發(fā)生的時刻來講，可以分為主動防護時刻與被動應急防護時刻，它主要是指危險沒有發(fā)生的時候如何進行規(guī)避即主動防護，它是采取現有常規(guī)方法即在機床操作區(qū)設置安全區(qū)域，如圖2所示主要是通過在機床的安全區(qū)域設置紅外光電傳感器，兩者直接的距離S由人體的移動速度V、制動時間t決定，一般公式為：S=vt。
[0017]而后當人在正面操作機床，若觸發(fā)了紅外光電傳感器，則在產生控制信號，切斷壓力機動力電機動力，同時斷開離合和激活制動裝置，保證壓力機可以快速停止，進而保障人身安全。
[0018]本發(fā)明一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置，包括主動防護單元、被動防護單元、控制器和曲柄壓力機床，如圖I所示。所述主動防護單元包括設置在機床安全區(qū)域內的紅外光傳感器(如圖2所示)、離合裝置、制動裝置和報警裝置。
[0019]如圖3所示，所述離合裝置包括設置在機床主動輪I輪轂處設有的主摩擦輪6、主摩擦輪7和從摩擦片8，位于所述機床主動輪I設有主摩擦盤6的同側端面設有強力磁鐵9，所述強力磁鐵9與所述主摩擦盤6之間設有壓縮彈簧11，所述強力磁鐵9通過導電線路12連接至所述繼電器。主動輪I通過同步帶與主動電機（圖中未表示)相連，主動輪I上面帶有花鍵槽進而與主摩擦盤6和主摩擦片7連接實現同步轉動,從摩擦片8通過花鍵與傳動軸2連接，壓縮彈簧11固定于主動輪I端部，產生擠壓力，由于壓縮彈簧11的作用，使得主從摩擦片相連，進而帶動小輪3、大輪4的轉動,壓力機的往復運作則通過曲軸5實現。當紅外光電傳感器激活，則會通過繼電器激活使得強力電磁鐵9得電，強力電磁鐵通過螺絲固定于主動輪I端部，并外圍有起隔緣作用的防護套10，進而克服彈簧壓力吸動主動摩擦片離開從摩擦片，使得離合松開。與此同時，通過制動裝置使機床停止工作，如圖3所示，在機床的曲軸5的端部安裝制動裝置13。
[0020]如圖4所示,所述制動裝置包括活塞部件和摩擦式抱軸部件；所述活塞部件包括活塞桿36、活塞腔32和供磁電路40，所述活塞桿36的頂部設有吸力鐵塊38，所述活塞桿36上套裝有壓力彈簧37，所述壓力彈簧37的兩端分別頂在吸力鐵塊39和活塞腔32的底部之間，所述活塞腔32的頂部設有強力電磁鐵39，所述供磁電路40與所述強力電磁鐵39和所述繼電器連接；所述摩擦式抱軸部件包括固定軸31、制動軸套33、制動帶34和摩擦帶35 ;所述固定軸31設置在機床的床身41上，所述制動軸套33與機床的曲軸5鍵連接，所述制動帶34繞在所述制動軸套33上,所述制動帶34的一端與所述活塞桿36連接,所述制動帶34的另一端與所述固定軸31鉸接，所述摩擦帶35設置在所述制動帶34與所述制動軸套33之間。機床正常工作常態(tài)下，摩擦帶35與制動軸套33之間保持松連接，不產生制動效果。當觸發(fā)安全防護裝置之后，通過繼電器激活供磁電路10，而后使得強力電磁鐵9得電產生吸力吸合吸力鐵塊38，進而拉緊壓力彈簧37，帶動活塞桿36上移，通過活塞桿36帶動制動帶34和摩擦帶35與制動軸套33緊密連接產生阻力，促使曲軸5可以盡快停止運動，保證安全。
[0021]所述報警裝置由蜂鳴器和三色報警燈組成，當機床處于安全運行階段，則報警裝置不被激活，蜂鳴器不發(fā)出聲音，三色報警燈顯示綠色；當機床處于危險狀況時，則報警被激活，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴響聲，三色報警燈中的紅色閃亮提出警示。
[0022]如圖6所示，所述繼電器的四個接腳的連接關系是，其中I腳和2腳為繼電器的控制信號，I腳與操作人員直接連接，并通過操作人員進而與控制電源的12v連接，2腳與曲柄壓力機床的重錘相連，同時由于機床整體是一個導體，機床底部與控制電源Ov連接，從而使得Ov與2腳導通。3腳為觸發(fā)信號，它輸出12v高電平，常態(tài)下3腳與4腳是斷開的，當I腳與2腳聯通時，3腳與4腳才會導通。4腳接入控制器的IO輸入口。當人與機床未發(fā)生直接碰觸的情況下，由控制電源產生的觸發(fā)信號只達到繼電器的3腳，與4腳保持斷開狀態(tài)。當人與設備發(fā)生肢體接觸的時候，則會使得繼電器的I腳與2腳短路，進而促使3腳與4腳導通，進而傳遞給控制器。而后控制器與操作工況兩者結合決定是否激活安全防護操作。
[0023]本發(fā)明中控制器由一臺常規(guī)的8入8出IO的pic模塊組成即可，該控制器接收從紅外光電傳感器、繼電器傳輸過來的信號，外部輸出信號是給報警裝置、離合裝置和制動裝置的控制信號，由內部邏輯運算決定輸出的邏輯。
[0024]圖5為紅外光電傳感器信號與安全防護操作框圖，紅外光電傳感器由發(fā)光器和受光器組成，當在兩者之間有物體阻擋了光線的傳遞，通過信號電纜就可以將高低電平信號傳輸給控制器，由控制器結合當前機床所處的工作狀態(tài)進行判斷是否需要激活報警裝置、離合裝置和制動裝置。具體而言：若機床處于工作狀態(tài)則立刻激活離合裝置和制動裝置，從而使得機床可以快速停止運動，并激活報警裝置，通過燈光閃亮和蜂鳴聲進行提示。若機床處于停止狀態(tài)，則控制器不采取任何動作，但也使得任何激活機床運行的動作無效。
[0025]如圖7所示，采用上述用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置實現防護的方法包括主動防護和被動防護，其中，實現主動防護的方法是：人從操作區(qū)觸發(fā)紅外光電傳感器時，當觸發(fā)安全防護裝置之后，如圖4所示，通過繼電器激活供磁電路40，而后使得強力電磁鐵39得電產生吸力吸合吸力鐵塊38，進而拉緊壓力彈簧37，帶動活塞桿36上移，通過活塞桿36帶動制動帶34和摩擦帶35與制動軸套33緊密連接產生阻力，促使曲軸5可以盡快停止運動，保證安全。這是當從人叢操作區(qū)觸發(fā)紅外光電傳感器而進行的安全動作，當人由于某些原因在未觸發(fā)紅外光電傳感器的時候，而人的某些部位卻恰好位于壓力機重錘的打擊范圍，則可以采取以下的被動應急防護方法：由于機床整體與大地導通，可以認為是控制電源的負極，若在操作機床的時候操作人員帶上正向電極(即與繼電器的I腳連接)，并整個人處于斷路狀態(tài)，如圖6所示，控制電源是給繼電器和操作人員提供外部供電，可以輸出電壓為Ov和12v。繼電器的I腳和2腳為繼電器的控制信號當人與機床未發(fā)生直接碰觸的情況下，由控制電源產生的觸發(fā)信號只達到繼電器的3腳，與4腳保持斷開狀態(tài)。當人與設備發(fā)生肢體接觸的時候，則會使得繼電器的I腳與2腳短路，進而促使3腳與4腳導通，進而傳遞給控制器，而后與操作工況兩者結合去決定是否激活安全防護，如圖7所示，控制器接收到電路的通斷觸發(fā)信號之后，再根據曲柄壓力機床的運行狀態(tài)決定后續(xù)操作，若是機床正在運行（即重錘處于工作狀態(tài))，則激活報警裝置、離合裝置和制動裝置，使得離合松開、制動裝置激活，保證重錘盡快停止，使得機床盡快停止運動，并進行報警提示。若機床沒有處于運行狀態(tài)（即重錘未工作)，則控制器不觸發(fā)任何裝置，但也不允許在這種情況下激活機床運行，同時若在電路短路情況下，不可激活重錘工作，以保證人員安全。
[0026]盡管上面結合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。
【權利要求】
1.一種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護裝置，其特征在于，包括繼電器、主動防護單元、被動防護單元和控制器； 所述主動防護單元包括設置在機床安全區(qū)域內的紅外光傳感器、離合裝置、制動裝置和報警裝置； 所述離合裝置包括設置在機床主動輪（I)輪轂處設有的主摩擦輪（6 )、主摩擦輪（7 )和從摩擦片（8)，位于所述機床主動輪（I)的設有主摩擦盤（6)的同側端面設有強力磁鐵（9)，所述強力磁鐵（9)與所述主摩擦盤（6)之間設有壓縮彈簧（11)，所述強力磁鐵（9)通過導電線路（12)連接至所述繼電器； 所述制動裝置包括活塞部件和摩擦式抱軸部件；所述活塞部件包括活塞桿（36)、活塞腔（32)和供磁電路（40)，所述活塞桿（36)的頂部設有吸力鐵塊（38)，所述活塞桿（36)上套裝有壓力彈簧（37)，所述壓力彈簧（37)的兩端分別頂在吸力鐵塊（39)和活塞腔（32)的底部，所述活塞腔（32)的頂部設有強力電磁鐵（39)，所述供磁電路（40)與所述強力電磁鐵（39)和所述繼電器連接；所述摩擦式抱軸部件包括固定軸（31 )、制動軸套（33)、制動帶(34)和摩擦帶（35);所述固定軸（31)設置在機床的床身（41)上，所述制動軸套（33 )與機床的曲軸（5)鍵連接，所述制動帶（34)繞在所述制動軸套（33)上，所述制動帶（34)的一端與所述活塞桿（36)連接，所述制動帶（34)的另一端與所述固定軸（31)鉸接，所述摩擦帶(35)設置在所述制動帶（34)與所述制動軸套（33)之間； 所述控制器由有一臺8入8出IO的pic模塊構成，所述控制器接收從所述紅外光電傳感器、繼電器傳輸過來的信號，所述控制器的外部輸出信號是給報警裝置、離合裝置和制動裝置的控制信號； 所述繼電器包括有I腳、2腳、3腳和4腳，其中，I腳和2腳為繼電器的控制信號，I腳與操作人員直接連接，并通過操作人員進而與控制電源12v連接，2腳與機床的重錘相連，機床底部與控制電源Ov連接，從而使得Ov與2腳導通；3腳為觸發(fā)信號，輸出12v高電平，常態(tài)下3腳與4腳是斷開的，當I腳與2腳聯通時，3腳與4腳導通，4腳接入所述控制器的IO輸入口。
2.—種用于曲柄型壓力機床的雙重安全防護方法，包括主動防護和被動防護，其中： 主動防護的步驟是：機床操作人員從操作區(qū)觸發(fā)紅外光電傳感器時，通過繼電器激活供磁電路（40)，使得強力電磁鐵（39)得電產生吸力吸合吸力鐵塊（38)，進而拉緊壓力彈簧(37),帶動活塞桿（36)上移，通過活塞桿（36)帶動制動帶（34)和摩擦帶（35)與制動軸套(33)緊密連接產生阻力，促使曲軸（5)停止運動； 被動防護的步驟是：機床操作人員未觸發(fā)紅外光電傳感器，但人體的某些部位卻位于機床重錘的打擊范圍內時，機床是控制電源的負極，機床操作人員處于斷路狀態(tài)，控制電源為繼電器和操作人員提供外部供電，繼電器的I腳和2腳為繼電器的控制信號，當機床操作人員與機床未發(fā)生直接碰觸的情況下，由控制電源產生的觸發(fā)信號只達到繼電器的3腳，與繼電器的4腳為斷開狀態(tài)，當機床操作人員與機床發(fā)生肢體接觸時，則會使得繼電器的I腳與2腳短路，促使3腳與4腳導通，進而傳遞給控制器，若是機床重錘處于工作狀態(tài)，則激活報警裝置、離合裝置和制動裝置，使得離合松開、制動裝置激活，機床停止運動，并進行報警提示；若機床重錘處于未工作狀態(tài)，則控制器既不觸發(fā)報警裝置、離合裝置和制動裝置，也不激活機床運行。
【文檔編號】F16P3/12GK103591434SQ201310589978
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】王太勇, 劉清建, 蔡振杰, 胡志綱, 李征博 申請人:天津大學