专利名称：一种使用冲床时保护方法及其保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲床冲压技术领域，特指一种安装在冲床上保护工作人员安全的装
置，特别适用装在普通冲床来保护工作人员的人身安全。
背景技术：
在机械加工领域中，广泛的使用冲床来冲压零件，但由于冲床速度快、惯性大，工 作人员在操作冲床过程中，难免发生意外或操作不当。针对这种意外情况，当前采用的安全 保护装置主要有二大类一类属于制动装置在冲头下行时可随时控制冲头迅速制动，(如 光电传感保护器)，但由于飞轮的带动下，冲头下行时惯性相当大，在突然停电、跳闸及电路 故障时这种装置不能及时有效地控制冲头的惯性运行。第二类属于隔离保护，即在冲压模 块运动时使操作者的手部隔离在模区之外，但这种装置不但需要操作人员不停地操作保护 装置，降低生产效率，而且操作复杂，安装不方便，占用空间大，如专利92240161. 6 —种拉 手式保护装置，使手远离模区的同时也限制了工作人员的操作速度，从而降低生产效率，而 且设备复杂，制作和加工难度较大。 本发明是通过检测装置直接检测危险区域的状况，用继电器和液压缸分别控制电 动机和冲头的运动，在发生危险时使电动机断电的同时液压缸立即使冲头停止惯性运动， 本装置属于全自动保护装置，不需要人工操作，反应速度快，工作性能稳定，体积小，寿命 长，可直接安装在普通冲床。
发明内容
本发明的目的是在冲床上安装一种由光、电、液三种技术结合一起发明制作的冲 床保护装置，特别适用装置在普通冲床来保护工作人员的人身安全。 本发明的特征是用检测元件检测冲床危险区域以及电路是否正常，在工作人员有 危险动作或障时突然停电、跳闸及电路故障时，及时向执行元件发送信号，执行元件接收信 号后立即使电机电源断开的同时控制冲头停止运动。 实施该方法的装置主要包括检测部分、液压刹车部分和控制部分，其中检测部 分包括光源和光电传感器；刹车部分包括液压缸、电磁阀、油路；控制部分包括可编程控制
器、继电器o 刹车部分的两个液压缸对称的安装在冲床冲头下方的两侧，液压缸的活塞杆和冲
头相联，液压缸体和冲床工作台相联，液压缸的上下油腔内充满液压油，上下腔通过油管经
电磁阀联通；光源和光电传感器的安装位置以人手伸向冲头的下方时能够挡住光源照射到
光电传感器上的光信号为准，可编程控制器控制检测部分、电磁阀和继电器。 上述装置中，中间继电器的触点接入到冲床的三相电动机控制回路。 上述装置中，可编程控制器的输入检测接口与光电传感器相连，来检测传感器的
信号状态，同时进行信号处理。 上述装置中，可编程控制器的输出端口分别与继电器和电磁阀相连。[(Km] 上述装置中，液压缸工作压力为冲床额定冲力的2倍。 上述装置中，液压缸的缸体固定在工作台上，液压缸的活塞杆与冲头相连。
本发明实施过程如下 1、根据冲床的额定冲力，按2倍冲力选取液压缸工作压力，并选择相应的液压缸。
2、在冲头两侧的工作台上对称的地方装上两个完全相同的液压缸，缸体固定在工 作台上，活塞杆与冲头相连，保证冲头正常往复冲压运动时液压缸的活塞与缸体也做相对 运动。 3、在冲模前方工作台上两侧分别装上光源和光电传感器，用于检测是否有违规操 作或意外动作。 4、可编程控制器(PLC)的输入检测接口与光电传感器相连，来检测传感器的信号 状态，同时进行信号处理。 5、将中间继电器的触点接入冲床的三相电动机控制回路，来控制电动机与电源的 接通与断开。 6、把液压缸的两个出油口分别通过油管接到同一个电磁阀，用电磁阀来控制液压 缸的运动状况。 7、可编程控制器(PLC)的输出端口分别与继电器和电磁阀相连，在检测到危险动 作时，PLC控制继电器使电机断电，同时控制电磁阀切断液压缸油路。 本发明是用光电传感器检测是否有危险情况发生，如果发生异常情况，光电传感 器把信号发给PLC，可编程控制器(PLC)对信号进行处理，并且把执行指令同时发给中间继 电器和电磁阀，中间继电器和电磁阀接到命令后立即使电动机断电同时把液压缸的油路切 断，从而阻止了冲头的惯性运动，及时有效地让整个冲床停止工作，从而解决了操作人员的 安全问题。整个反应过程迅速，可靠性高，特别适用于普通冲床的安全装置。
下面结合附图对本发明作进一步说明 图1光电液保护系统示意图 1液压缸2油路3电磁阀4光源5光电传感器6冲头 图2电动机电气控制电路图 7继电器 FU熔断器FR热继电器1SB冲床启动开关SB停止开关 KM电动机线圈。 图3可编程控制器(PLC)的I/O接线图 8可编程控制器KA继电器线圈，KV电磁阀线圈
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明提出的具体装置的细节和工作情况。
实施本发明的冲床光电液保护装置，主要由光电检测部分、电气控制部分、液压装 置组成，其中光电检测部分包括光源4、光电传感器5 ;电气控制部分包括继电器6、和可编 程控制器(PLC)8 ;液压刹车装置包括液压缸1、油路2、电磁阀3。
光源4和光电传感器5分别安装在冲床工作台两侧，光电传感器5通过导线和电 气控制部分的可编程控制器(PLC)8的输入端相联，可编程控制器(PLC)8的一个输出端和 串联在电机控制回路中的继电器7相联，另一个输出端和液压装置中的电磁阀3相联；两个 液压缸1对称的安装在冲床模具两侧的冲头和工作台之间，液压缸上端与冲头连接，下端 与工作台相联。 如图2所示，光电传感器5与可编程控制器(PLC)8的输入端相连，PLC的输出端 分别接继电器7和电磁阀3 ;继电器7控制电机的转动，电磁阀3控制液压缸1的运动。
电气控制部分的具体连接方式为可编程控制器(PLC)8的输入端01，02，03分别 连接光电传感器5，输出端00，01分别连接继电器7的线圈KA和电磁阀3的线圈KV。
在冲床正常冲压过程中，电磁阀3打开，冲头6与工作台之间两个完全相同的液 压缸上下两腔之间通过油路2、电磁阀3形成回路，当操作人员的手不小心伸向冲头的下方 时，挡住光源4照射到光电传感器5上的光信号，光电传感器5的工作状态立即改变，并把 信号传送到可编程控制器(PLC)8的输入端，可编程控制器(PLC)8对输入信号进行处理，并 使输出端00和01得电，01端得电驱动继电器7断开连接在电机控制回路中的触点，切断电 机电源，这时冲床飞轮在惯性作用下继续运动，OO端得电则驱动电磁阀3线圈KV使电磁阀 运动关闭液压回路，从而使液压缸下腔的液压油被封闭，阻止液压缸活塞向下运动，达到液 压刹车的目的，制止了冲头的惯性运动。 另外，在突然停电、跳闸及电路故障时中间继电器能自动使常开触点1K断开，以 免突然来电时冲头突然运动所带来的危险。 由于本发明在使电动机断电的同时液压缸及时地制止了冲头的惯性运动，所以此 装置工作可靠性比较高，且反应及时，发生意外时能及时有效的保护操作者的人身安全。
权利要求
一种使用冲床时保护方法，其特征在于在工作人员有危险动作或障时突然停电、跳闸及电路故障时，及时向控制元件发送信号，控制元件接收信号后立即使电机电源断开的同时控制冲头停止运动。
2. 权利要求l所述的保护方法，具体为当操作人员的手不小心伸向冲头的下方时，挡 住光源照射到光电传感器上的光信号，光电传感器把信号发给可编程控制器，可编程控制 器对信号进行处理，并且把执行指令同时发给中间继电器和电磁阀，中间继电器和电磁阀 接到命令后立即使电动机断电同时把液压缸的油路切断，阻止了冲头的惯性运动，及时有 效地让整个冲床停止工作；在突然停电、跳闸及电路故障时中间继电器能自动使常开触点 断开，以免突然来电时冲头突然运动所带来的危险。
3. 实现权利要求1所述的方法的保护装置，包括检测部分、液压刹车部分和控制部分， 其中检测部分包括光源(4)和光电传感器(5);刹车部分包括液压缸(1)、电磁阀(3)、油路 (2);控制部分包括可编程控制器(8)、继电器(7);刹车部分的两个液压缸(1)对称的安装 在冲床冲头(6)下方的两侧，液压缸(1)的活塞杆和冲头(6)相联，液压缸体和冲床工作台 相联，液压缸(1)的上下油腔内充满液压油，上下腔通过油管经电磁阀(3)联通；光源(4)和光电传感器(5)的安装位置以人手伸向冲头(6)的下方时能够挡住光源(4)照射到光电 传感器(5)上的光信号为准，可编程控制器(8)控制检测部分、电磁阀(3)和继电器(7)。
4. 权利要求3所述的保护装置，其特征在于继电器(7)的触点接入到冲床的三相电 动机控制回路。
5. 权利要求3所述的保护装置，其特征在于可编程控制器(8)的输入检测接口与光 电传感器(5)相连，来检测传感器的信号状态，同时进行信号处理。
6. 权利要求3所述的保护装置，其特征在于可编程控制器(8)的输出端口分别与继 电器(7)和电磁阀相连。
7. 权利要求3所述的保护装置，其特征在于液压缸(1)工作压力为冲床额定冲力的2倍。
8. 权利要求3所述的保护装置，其特征在于液压缸(1)的缸体固定在工作台上，液压缸的活塞杆与冲头(6)相连。
全文摘要
一种使用冲床时保护方法及其保护装置，本发明涉及冲床冲压技术领域。装置主要包括检测部分、液压刹车部分和控制部分，其中检测部分包括光源和光电传感器；刹车部分包括液压缸、电磁阀、油路；控制部分包括可编程控制器、继电器。如果发生异常情况，光电传感器把信号发给可编程控制器(PLC)，PLC对信号进行处理，并且把执行指令同时发给中间继电器和电磁阀，中间继电器和电磁阀接到命令后立即使电动机断电同时把液压缸的油路切断，从而阻止了冲头的惯性运动，本发明能够及时有效地让整个冲床停止工作，从而解决了操作人员的安全问题。整个反应过程迅速，可靠性高，特别适用于普通冲床的安全装置。
文档编号B21D55/00GK101698216SQ200910233730
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者张敏, 张明月, 王汉超, 董宏图, 郑茂军, 顾永玉 申请人:江苏大学