专利名称：冲床安全装置与冲床及其改装方法
技术领域：
本发明涉及一种冲床安全装置与冲床及其改装方法，尤其是由飞轮驱动的曲轴滑 块式冲床安全装置与冲床及其改装方法。
背景技术：
冲床如何摆脱操作者由于操作失误而频繁发生的伤指、断指之类的人身损害事 故，一直困扰着冲压加工行业。针对这一问题，业内人士一直在寻求有效的解决方案。在长 期以来所形成的现有技术中，有多种专用于冲床的安全保护装置，主要有两类，一类是机械 式安全保护装置，机构可调节性差，对冲压作业干扰较大。另一类是目前普遍采用的光电感 应式安全保护装置，在冲床作业台前设置至少一对光幕，相对光幕上若干排列点互为红外 线发射或接收器；光幕感应器是非常有效的危险动作感知器，冲床作业时一旦光幕感应到 有异物，即发出信号，控制电机停止驱动，飞轮离合器分离。但现有技术在一旦光幕感应到 有异物，在制动执行过程中，仍存在不足一旦冲床操作人员或他人的失误动作是发生在冲 床飞轮已驱动曲轴滑块自上止点向下运动时，这时尽管光幕感应器感知到即发出信号，电 机停止，但此时滑块还会在惯性及自重力作用下向下运动，从而造成损害事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种能在作业的任何时间 一旦有危险均能即时制动的冲床安全装置与冲床及其改装方法，即使是在冲床飞轮已驱动 曲轴滑块自上止点向下运动时，只要光幕感应器感知到危险动作，也能及时制止滑块向下 运动，从而有效地避免此类事故。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种冲床安全装置，用于由飞轮驱动的曲轴滑块式冲床，包括设置在所述冲床操 作台前两侧的红外线光幕，设置在所述冲床飞轮同轴另一端的摩擦轮刹车装置，设置在所 述冲床或其周围合适位置的配电控制箱，所述冲床，其特征在于还包括设置在所述摩擦轮 刹车装置旁用于驱动摩擦轮刹车装置的第一气缸，所述第一气缸前经气管连接第一电磁控 制气阀，所述第一电磁控制气阀设有压缩空气输入端口，所述红外线光幕、电控气动阀均与 所述配电控制箱电连接。为了保持冲压作业的连续性，将滑块回程排除在光幕有效感知的范围外；也就是 说，整个滑块回程时间段为专留作冲压动作前装入或调整工件的，在该整个滑块回程时间 段内，光幕停止有效感知或不发出信号，或控制系统对其该时间段内的的感知信号不执行， 但不管何种方式，均需确定该整个滑块回程时间段。于是在上述方案的基础上，还包括一设 置在所述摩擦轮旁用于监测冲床冲头回程的第一行程开关，相应地，在所述摩擦轮刹车装 置的摩擦轮轮周上设有一适合被所述第一行程开关感知的凸起块。所述红外线光幕中段留有上下间隔略大于冲床所加工工件空间厚度的无感知功 能的空档位置。以避免工件被误判为异物。所述红外线光幕为便于上下间隔略大于冲床所加工工件空间厚度安装的2对。
在上述基本方案的基础上，本发明还进一步提出以下以按钮控制方式代替传统的 脚踏式起动控制方式的技术方案，即以按钮式操纵机构代替脚踏式操纵机构，以进一步提 高冲压过程的安全性，同时提升冲床的操作轻便性与自动化程度。还包括按钮式操纵机构，所述按钮式操纵机构包括按钮控制板及由其控制的第二 电磁控制气阀，与所述第二电磁控制气阀相联的第二气缸，所述第二气缸与所述冲床的操 纵杆连接，用于驱动操纵杆。所述第二电磁控制气阀与所述第一电磁控制气阀并联共用同一压缩空气输入端 口，并且二者并联设置在同一底座上。所述按钮控制板设置在所述冲床机架上或另行独立可移动设置在所述冲床操作 台前的合适地面位置上。所述按钮控制板设有2个启动按钮与单手/双手启动选择键，当所述选择键位于 单手启动位时，只要按动其中的指定的单手启动按钮即能启动冲床，而另一个按钮不起作 用；当所述选择键位于双手启动位时，只有双手同时按动所述2个按钮才能启动冲床。所述冲床由电机驱动的飞轮，再经飞轮离合器驱动曲柄滑块机构而实现其滑块的 上下运动，对所述离合器的操纵是这样实现的在冲床曲轴上紧靠飞轮空套一个带有档块 的转轮并与离合器形成联动关系，另设有一凸轮，在起始状态所述档块被该凸轮挡住；还包 括用于监测冲床起动时转轮档块所处角度位置是否正常的第二行程开关、用于监测凸轮所 处角度位置是否正常的监测器及相应的位置异常报警器。一种冲床，包括机架，由电机驱动的飞轮，再经飞轮离合器驱动曲柄滑块机构而实 现其冲头的上下运动，其特征在于还包括如上所述的安全装置。一种冲床改装方法，用于脚踏式开关控制的飞轮驱动的曲柄滑块式冲床的改装， 仍沿用其脚踏式开关装置，其特征在于使用如上所述的安全装置。一种冲床改装方法，用于脚踏式开关控制的飞轮驱动的曲柄滑块式冲床的改装， 其特征在于拆除或闲置其脚踏式开关装置，使用如上所述的安全装置。由于本发明采用上述技术方案，解决了现有技术中在作业的任何时间遇险及时制 动问题，尤其是解决了现有技术中当危险危险动作发生在冲床飞轮驱动曲轴滑块自上止点 向下运动时刻不能及时制动的技术问题。采用上述技术方案，只要保证安全装置完好，可基 本杜绝操作者由于操作失误而发生的伤指、断指之类的人身损害事故，使得冲床安全性大 大提高。本发明安全装置方案结构简单，各构成部件目前市场上均有成熟可靠的现成产品 可供采购，整个装置对险情反应灵敏、制动动作快捷有效，安全性能十分可靠，并且实施方 便，实施成本较低；本发明不但可用于冲床制造业，也可用于冲床使用单位的设备改造，值 得推广应用。本发明安全装置尤其适合用于国内常见的J23系列开式可倾冲床(可叫压力机)， 包括出厂前用本发明安全装置进行配套升级，或用本发明安全装置对出厂后的J23系列开 式可倾冲床进行改造
图1为本发明安全装置实施例一的正视示意图。图2为本发明安全装置实施例一的后视示意图。
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图3为本发明安全装置实施例一与的实施例二制动机构左视局部示意图。图4为本发明安全装置实施例一脚踏式操纵机构右视局部示意图。图5为本发明安全装置实施例二的正视示意图。图6为本发明安全装置实施例二的后视示意图。图7为本发明安全装置实施例二按钮式操纵机构右视局部示意图。图8为本发明安全装置实施例二中独立可移动设置在所述冲床操作台前的合适 地面位置上的按钮控制板立体示意图。图9为本发明安全装置实施例二中按钮控制板按钮排列示意图
具体实施例方式以本发明安全装置用于国内常见的J23系列开式可倾冲床(可叫压力机)为例进 行具体说明。以下实施例是用本发明安全装置与出厂前的J23系列开式可倾冲床进行配套 升级，或用本发明安全装置对出厂后的J23系列开式可倾冲床进行改造，以大大提高其操 作安全性。实施例一如图1至图4所示，J23系列开式可倾冲床，参见如图1、图2细线部分所示。包括 机架1，设在机架1后上部的电机2经皮带传动飞轮3，飞轮3内设有离合器，该离合器空套 在曲轴4上，通过活动键的离合实现离合功能；J23系列开式可倾冲床通过以下方案保证正 常状态离合器处于分离状态在曲轴4上紧靠飞轮3空套一个带有一档块101的转轮10并 与离合器形成联动关系，当转轮10被另物挡住不动时，离合器也不能转动而使其处于分离 状态；当离合器处于分离状态时，飞轮3处于空转状态；一且该另物不挡住，转轮10便会因 飞轮带动而转动，进而带动离合器转动，促使离合器活动键接合，离合器处于接合状态时， 飞轮经离合器传动曲轴4转动，进而驱动滑块5上下运动。这种冲床设有脚踏式操纵机构，参见图4细线部分所示，该脚踏式操纵机构通过 脚踏板6操纵凸轮9转动达到操纵离合器接合的目的，而离合器分离状态为常态，是由多个 回复弹簧实现的。正常状态下，在多个回复弹簧(图中未全部显示)作用下，电机2开动经 皮带传动飞轮3转动后，如果不踩踏脚踏式操纵机构，由于安装在飞轮3内的离合器在常态 时处于分离状态，飞轮3处于空转状态；当用力踩踏脚踏式操纵机构的脚踏板6时，经连杆 传动使齿条7下移，经齿轮8带动与其同轴的凸轮9转动，凸轮9即是以上所述起挡住转轮 10作用的另物。凸轮9转动后，转轮10不再被挡住，因飞轮带动而转动，进而带动离合器转 动，离合器活动键接合，飞轮经离合器传动曲轴4转动，进而驱动滑块5上下运动。在本实施例中，本发明安全装置参见图1至图4粗线部分所示，包括设置在冲床操 作台前两侧的红外线光幕11，设置在所述冲床飞轮同轴另一端的摩擦轮刹车装置12，设置 在所述冲床或其周围合适位置的配电控制箱13，还包括设置在摩擦轮刹车装置12旁用于 驱动摩擦轮刹车装置的第一气缸14，第一气缸14前经气管连接第一电磁控制气阀15，第一 电磁控制气阀15设有压缩空气输入端口，压缩空气在进入该输入端口前还经过三联件19， 该三联件19具有调压、润滑、排水功能；红外线光幕、电控气动阀均与配电控制箱13电连 接。在冲床工作时，一旦红外线光幕U检测到异物，信号即传至控制箱13，控制箱13控制 电机2停止工作，同时控制电磁控制气阀15打开导入压缩空气，压缩空气推动第一气缸14动作，收紧摩擦轮刹车装置12的摩擦带121实现刹车。如是红外线光幕11是一个能识别 人的手指的智能型识别装置的话，以上方案就能达到良好的实施效果。由于目前市场可供经济采购的红外线光幕是以有物体挡光而发出电信号，不能区 别挡光物的性质，如是人的手指还是金属或塑料工件。这样，在冲床工作时的任何时间，只 要红外线光幕所覆盖的区域有挡光异物，都会导致电机停止、摩擦轮刹车装置实现刹车，这 样显然是不行的。因为首先，为了保持冲压作业的连续性进行和冲压作业效率，一般都是利 用滑块回程更换装载工件，在此过程中，由于滑块5处于回缩过程，不会伤及人，是不需要 光幕监测的。如果在滑块回程时光幕也在起监测作用的话，冲床就不能连续作业。其次，红 外线光幕11中段也必须留有上下间隔略大于冲床所加工工件空间厚度的无感知功能的空 档位置，以避免工件被误判为异物使得冲压作业无法进行。所以，以上方案基础上还需进一
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少兀吾。本实施例在上述方案的基础上，还包括一设置在所述摩擦轮旁用于监测冲床冲头 (即滑块5)回程的第一行程开关16，相应地，在所述摩擦轮刹车装置12的摩擦轮轮周上设 有一适合被所述第一行程开关感知的凸起块122，以此来确定该整个滑块回程时间段。如设 曲轴4的转动周期时间为T，当滑块5位于上止点时，曲轴4的曲拐也位于上止点，凸起块 122也位于上止点按动第一行程开关16，光幕11开始发挥作用，直到位于下止点结束；也就 是说，光幕11的有效时间与无效时间约各占1/2T。此外，为避免工件被误判为异物，红外线光幕中段需留出上下间隔略大于冲床所 加工工件空间厚度的无感知功能的空档位置17。对此，可选用以下两种方案一是红外线 光幕为短的2对，分别上下安装，如图1、图2所示，中间留有略大于冲床所加工工件空间厚 度的间隔17。二是红外线光幕为长的1对，拆除其中间部分或使其不工作，当然也可定制。 由于前者易采购、成本低，故本实施例采用前者。本实施例用于对出厂后的J23系列开式可倾冲床进行改造时，可保留原机上的所 有部件，在原机上按本实施例说明装上本发明安全装置即可，其中，摩擦轮刹车装置12也 可采用原机上的摩擦轮刹车装置。实施例二本实施例是在实施例一的基础上的进一步改进方案，用按钮控制方式代替传统的 脚踏式起动控制方式的技术方案，即以按钮式操纵机构代替脚踏式操纵机构，以进一步提 高冲压过程的安全性，同时提升冲床的操作轻便性与自动化程度。如图5至图7所示，细线部分同样表示本发明安全装置所应用的国内常见的J23 系列开式可倾冲床(可叫压力机)，本发明安全装置参见图1至图4粗线部分所示，包括设 置在冲床操作台前两侧的红外线光幕11，设置在所述冲床飞轮同轴另一端的摩擦轮刹车装 置12，设置在所述冲床或其周围合适位置的配电控制箱13，还包括设置在摩擦轮刹车装置 12旁用于驱动摩擦轮刹车装置的第一气缸14，第一气缸14前经气管连接第一电磁控制气 阀15，第一电磁控制气阀15设有压缩空气输入端口，压缩空气在进入该输入端口前还经过 三联件19，该三联件19具有调压、润滑、排水功能；红外线光幕、电控气动阀均与配电控制 箱13电连接。以上机构设置与动作均与实施例一相同。所不同的是以按钮式操纵机构代 替了脚踏式操纵机构。如图7所示，按钮式操纵机构包括按钮控制板21及由其控制的第二电磁控制气阀22，与第二电磁控制气阀22有气管相联的第二气缸23，所述第二气缸23与所述冲床的操纵 杆24连接，用于驱动操纵杆24。实施例第二电磁控制气阀22与第一电磁控制气阀15并联 共用同一压缩空气输入端口，并且二者并联设置在同一底座上。按钮控制板21独立设置在 冲床操作台前的合适地面位置上，便于移动。当然，也可设置在冲床机架上。如图8、图9所示，按钮控制板21上设有2个启动按钮211与单手/双手启动选择 键212，当所述选择键位于单手启动位时，只要按动其中的指定的单手启动按钮即能启动冲 床，而另一个按钮不起作用；当所述选择键位于双手启动位时，只有双手同时按动所述2个 按钮才能启动冲床。显然，双手启动方式更为更为安全。但在实际生产时，有时需要操作人 员一手扶持工件，如长条状工件，这时，就需要采用单手启动方式。另外，还包括一用于监测冲床起动时转轮10所处角度位置是否正常的第二行程 开关25与凸轮9所处角度位置是否正常的监测器26及相应位置异常报警器。如图5、图7 所示，与配电控制箱13电连接的第二行程开关25位于转轮10下方，正常情况冲床接通电 源后开动电机前转轮10的挡块101应朝下，刚好触动第二行程开关25。如果冲床接通电源 后开动电机前控制箱没有收到第二行程开关25触动信号，则报警器批示红灯亮并发出报 警声，操作人员就可知道初始位置异常，可断电进行手动调整或在保持安全警惕性的前提 下起动电机让曲轴空转一周从而恢复正常的初始状态。设置第二行程开关25的目的就是 为了监测冲床起动时转轮10所处角度位置是否正常，当然也可采用其它方案达到该目的。 同样地，设置监测器26的目的就是为了监测冲床起动时凸轮9所处角度位置是否正常，本 实施例采用以下方案在凸轮9的转轴的另一端套上一个带有能被监测器26感知的凸起物 的外套27，该凸起物可用金属螺丝钉等充当，监测器26设置在外套27的下方，监测器26与 配电控制箱13电连接，当然也可采用在凸轮9旁设置行程开关的方案或其它方案。本实施例用于对出厂后的J23系列开式可倾冲床进行改造时，可拆除原机上的脚 踏式操纵机构，在原机上按本实施例说明装上本发明安全装置即可，其中，摩擦轮刹车装置 12可采用原机上的摩擦轮刹车装置。
权利要求
一种冲床安全装置，用于由飞轮驱动的曲轴滑块式冲床，包括设置在所述冲床操作台前两侧的红外线光幕，设置在所述冲床飞轮同轴另一端的摩擦轮刹车装置，设置在所述冲床或其周围合适位置的配电控制箱，其特征在于还包括设置在所述摩擦轮刹车装置旁用于驱动摩擦轮刹车装置的第一气缸，所述第一气缸前经气管连接第一电磁控制气阀，所述第一电磁控制气阀设有压缩空气输入端口，所述红外线光幕、电控气动阀均与所述配电控制箱电连接。
2.如权利要求1所述的安全装置，其特征在于还包括一设置在所述摩擦轮旁用于监 测冲床冲头回程的第一行程开关，相应地，在所述摩擦轮刹车装置的摩擦轮轮周上设有一 适合被所述第一行程开关感知的凸起块。
3.如权利要求1所述的安全装置，其特征在于所述红外线光幕中段留有上下间隔略 大于冲床所加工工件空间厚度的无感知功能的空档位置。
4.如权利要求3所述的安全装置，其特征在于所述红外线光幕为便于上下间隔略大 于冲床所加工工件空间厚度安装的2对。
5.如权利要求1所述的安全装置，其特征在于还包括按钮式操纵机构，所述按钮式操 纵机构包括按钮控制板及由其控制的第二电磁控制气阀，与所述第二电磁控制气阀相联的 第二气缸，所述第二气缸与所述冲床的操纵杆连接，用于驱动操纵杆。
6.如权利要求5所述的安全装置，其特征在于所述第二电磁控制气阀与所述第一电 磁控制气阀并联共用同一压缩空气输入端口，并且二者并联设置在同一底座上。
7.如权利要求5所述的安全装置，其特征在于所述按钮控制板设置在所述冲床机架 上或另行独立可移动设置在所述冲床操作台前的合适地面位置上。
8.如权利要求7所述的冲床安全装置，其特征在于所述按钮控制板设有2个启动按 钮与单手/双手启动选择键，当所述选择键位于单手启动位时，只要按动其中的指定的单 手启动按钮即能启动冲床，而另一个按钮不起作用；当所述选择键位于双手启动位时，只有 双手同时按动所述2个按钮才能启动冲床。
9.如权利要求1所述的安全装置，所述冲床由电机驱动的飞轮，再经飞轮离合器驱动 曲柄滑块机构而实现其滑块的上下运动，对所述离合器的操纵是这样实现的在冲床曲轴 上紧靠飞轮空套一个带有档块的转轮并与离合器形成联动关系，另设有一凸轮，在起始状 态所述档块被该凸轮挡住；其特征在于还包括用于监测冲床起动时转轮档块所处角度位 置是否正常的第二行程开关、用于监测凸轮所处角度位置是否正常的监测器及相应的位置 异常报警器。
10.一种冲床，包括机架，由电机驱动的飞轮，再经飞轮离合器驱动曲柄滑块机构而实 现其滑块的上下运动，其特征在于还包括如权利要求1至9任一项所述的安全装置。
11.一种冲床改装方法，用于脚踏式开关控制的飞轮驱动的曲柄滑块式冲床的改装，仍 沿用其脚踏式开关装置，其特征在于使用如权利要求1至4任一项所述的安全装置。
12.—种冲床改装方法，用于脚踏式开关控制的飞轮驱动的曲柄滑块式冲床的改装，其 特征在于拆除或闲置其脚踏式开关装置，使用如权利要求5至10任一项所述的安全装置。全文摘要
涉及一种曲轴滑块式冲床安全装置，在作业的任何时间一旦有危险均能即时制动，包括设置在所述冲床操作台前两侧的红外线光幕，设置在所述冲床飞轮同轴另一端的摩擦轮刹车装置，设置在所述冲床或其周围合适位置的配电控制箱，设置在所述摩擦轮刹车装置旁用于驱动摩擦轮刹车装置的第一气缸经气管连接第一电磁控制气阀，气阀设有压缩空气输入端口，红外线光幕、电控气动阀均与所述配电控制箱电连接；还可包括一设置在所述摩擦轮旁用于监测冲床冲头回程的第一行程开关，相应地，在所述摩擦轮刹车装置的摩擦轮轮周上设有一适合被所述第一行程开关感知的凸起块。
文档编号B21D55/00GK101985145SQ20101051363
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者乐拥军, 张孝峰, 陈剑东 申请人:宁波敏实汽车零部件技术研发有限公司