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?rùn)C(jī)已成為鈑金行業(yè)最重要加工設(shè)備之一，尤其在電梯行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。通常折彎?rùn)C(jī)的操作是踩下腳踏開(kāi)關(guān)上模開(kāi)始下行，松開(kāi)腳折彎?rùn)C(jī)便停下，再踩繼續(xù)下行。當(dāng)操作員的手、手指錯(cuò)誤或意外進(jìn)入折彎?rùn)C(jī)上下模之間時(shí)，如果還繼續(xù)踩腳踏開(kāi)關(guān)，手或手指勢(shì)必發(fā)生被剪斷的可能[1]。這種事故既給折彎?rùn)C(jī)操作者的健康帶來(lái)極大傷害，同時(shí)也會(huì)給公司在安全生產(chǎn)管理方面帶來(lái)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(hù)裝置在數(shù)控折彎?rùn)C(jī)上的應(yīng)用，從而徹底解決折彎?rùn)C(jī)因操作不當(dāng)而造成的安全事故問(wèn)題。目前，能夠應(yīng)用于數(shù)控折彎?rùn)C(jī)的安全保護(hù)裝置有多種類型，其中滿足自動(dòng)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(duì)以上兩種安全裝置開(kāi)展對(duì)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(méi)有受到阻擋時(shí)，可進(jìn)行折彎作業(yè)； 如操作員的手、手指進(jìn)入折彎?rùn)C(jī)上下模之間時(shí)，會(huì)對(duì)激光光束產(chǎn)生遮擋作用，使受光器無(wú)法接收到激光束, 此時(shí)安全裝置便快速發(fā)出信號(hào)讓折彎?rùn)C(jī)滑塊立即無(wú)條件停止下行, 此時(shí)即便繼續(xù)踩腳踏開(kāi)關(guān)，折彎?rùn)C(jī)滑塊也不會(huì)繼續(xù)下行，從而保證手、手指不會(huì)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(duì)于遮擋物的敏感度會(huì)更高一些。

圖1 折彎?rùn)C(jī)上激光安全裝置構(gòu)成

2 兩種安全裝置的對(duì)比分析

以下從安裝方式、安全性及折彎工件適應(yīng)性等方面，對(duì)光柵式和激光式安全裝置進(jìn)行對(duì)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(tái)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(yùn)動(dòng)，如圖2所示。

圖2 二者安裝方式區(qū)別

光柵式裝置安裝時(shí)，需要設(shè)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(shí)，直到突然停止機(jī)構(gòu)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)的時(shí)間(ms)；Ts為從突然停止機(jī)構(gòu)開(kāi)始運(yùn)作到停止為止的時(shí)間(ms)。

激光式裝置安裝時(shí)，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(shè)備發(fā)出停止指令到實(shí)際停止的制動(dòng)距離。

2.2 適用條件[2]

光柵式安全裝置適用于所有折彎?rùn)C(jī)；而激光式安全裝置適用的折彎?rùn)C(jī)條件為：

1) 慣性下降值為14mm以下；

2) 低速操作時(shí)的速度為10mm/s以下；

3) 不適用于帶自動(dòng)交換功能的折彎設(shè)備。

2.3 安全性

無(wú)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(kāi)始制動(dòng)，但制動(dòng)有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，這時(shí)滑塊還會(huì)因慣性原因在制動(dòng)過(guò)程中繼續(xù)低速下降，這樣就需要合理設(shè)置低速切換限界位置(圖3)。低速切換限界位置設(shè)置太高，會(huì)影響折彎效率；太低則會(huì)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(guān)，表1中說(shuō)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(shè)置要低。因此，安裝光柵式安全裝置的折彎加工效率會(huì)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(guān)系

2.4 折彎工件適應(yīng)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?rùn)C(jī)來(lái)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(dòng)作引起停機(jī)。在這種情況下，只有關(guān)閉安全裝置后才能進(jìn)行作業(yè)[3]。

3 安全裝置的選擇流程

通過(guò)以上對(duì)比分析可知，激光式與光柵式安全裝置在數(shù)控折彎?rùn)C(jī)上的應(yīng)用各有其特點(diǎn)。如何合理選擇，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：1) 所有的對(duì)象產(chǎn)品是否需要將安全裝置無(wú)效處理(關(guān)閉)后才可以作業(yè)；2) 折彎?rùn)C(jī)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(duì)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(fèi)用等進(jìn)行綜合考慮。具體選擇流程可參考圖5。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然激光式與光柵式安全裝置在工作原理上沒(méi)有根本區(qū)別，但在數(shù)控折彎?rùn)C(jī)上應(yīng)用時(shí)還是各具特點(diǎn)的。因此，在選擇哪種安全保護(hù)裝置時(shí)需要綜合考慮多方面的因素，才能既確保安全生產(chǎn)，同時(shí)又不犧牲作業(yè)效率。當(dāng)然，無(wú)論是哪一種安全裝置都不能適用所有的折彎工件，此時(shí)就應(yīng)該考慮安全裝置之外的對(duì)策，比如輔助支撐工具等。

圖5 安全裝置選擇流程