剪沖設備上的激光測距安全防護設施

文·圖/耿立雙

在機械加工企業中，剪沖設備較多，由于手工近距離上料或下料狀況普遍，發生生產安全事故也較多。激光測距安全防護設施，具有抗油污、抗電磁、抗震動的特點，反應靈敏，穩定可靠，解決了剪沖設備尤其是折彎機一直以來存在的缺少穩定可靠的安全防護設施問題，提高了工作效率。

剪沖作業是在剪沖設備壓力機的工作平臺上，利用模具進行定位，再利用壓力機將原料剪裁或折成所需形狀的作業。主要用于零件成型階段，包括上料、對正、剪沖、下料幾個環節。剪沖作業需要操作者長時間重復同一個動作，極易導致操作者視覺、體力、精力的疲勞。另外，加工件形狀差異大，很難實現全自動化，手工近距離上料或下料狀況普遍，所以事故發生概率和頻次都很高。

盡管剪沖作業發生生產安全事故的頻率較高，但絕大部分事故是對手部造成的傷害，相對于電氣、高空、有限空間作業等事故容易造成軀干等部位重傷甚至死亡而言，其安全管理重視程度相對薄弱。

剪沖設備安全防護設施現狀

目前，剪沖設備使用的安全防護設施基本為機械式或紅外式。機械式防護罩只是將手部與沖頭或上刀胎有效阻隔，但手部容易被擠壓在防護罩和工作臺之間。紅外式防護設施需要接收端接收到發射端信號方可正常工作，實際上發射端與接收端存在一定偏角，隨著發射端和接收端距離的增大，偏角需要變小，在調試“對角”過程中精度越高，操作難度越大，耗時耗力，作業過程中受到震動等影響，時常出現誤動作，嚴重影響生產安全和工作效率。

激光測距安全防護設施工作原理

激光式安全防護設施由激光發射器和測距裝置組成，激光發射器發射出激光，測距裝置實時對激光長度進行檢測、與設定值進行對比，如小于設定值則剪沖設備停止動作，起到防護作用，如圖1所示。

圖1 激光安全防護設施工作原理示意圖

綜合分析，激光測距能夠實現功能和剪沖設備安全防護需求，具體技術條件有：

一是防護設施測距裝置輸出端串聯到剪沖設備行程控制機構的信號輸入端上，使防護設施可以控制剪沖設備的離合器制動與否，從而控制剪沖設備是否工作，而不需要總電源頻繁啟動。

二是根據實際需要，可在沖頭或上刀胎上行程和下行程均起作用，也可以只在下行程或上行程起作用。

三是當沖頭或上刀胎與工件距離小到人手指頭無法進入時，防護設施不起作用。測距裝置僅對設定的長度進行檢測，超出部分即使被遮擋也不起作用。

四是操作者身體任何部位或工件等物體進入防護區域時，沖頭或上刀胎立即停止運行，從而實現保護的功能。

五是一旦遮擋物移出防護區域，測距裝置檢測到激光長度等于設定值，則測距裝置自動恢復離合器正常動作，剪沖作業恢復正常，無需手工操作復位。

六是得益于沒有接收端，為此激光發射器和測距裝置安裝在設備同一側即可。從本質上消除實際應用過程中發射端與接收端必然存在的偏角所帶來的一系列問題。

七是針對工件尺寸差異大，實際所需防護區域不一樣，可設置導軌，通過移動安全防護設施在導軌上的位置形成不同防護區域，也為檢維修提供拆卸和安裝便利。

應用案例

剪沖設備中折彎機安裝安全防護設施難度突出，絕大多數折彎機上料、下料均在同一側，且在工作過程中需要操作者手臂通過把扶工件、跟隨工件在折彎機壓力作用下逐漸變型而緩慢移動，從而對工件進行對檔、固定，否則工件易偏移或墜落。受到工作過程中操作者無法脫離工件、自動化成本過高且不能適應多種產品尺寸要求等條件限制，一直以來沒有有效的防護措施，僅能依靠操作者提高注意力來防控。

經對激光測距式安全防護設施原理與折彎機工作過程、安全防護實際需求進行對照分析、設計，確定最簡單的安裝方式為在上刀胎一側加裝導軌，在導軌上安裝激光測距式安全防護設施，并設定相關參數（見下表）。

光電安全裝置的技術參數表

安裝有激光測距式安全防護設施的折彎機如圖2所示。

圖2 加裝激光測距安全防護設施的折彎機

由于上刀胎上行過程不會對操作者產生危險，所以上行時折彎機不受安全防護設施控制，下行過程中測距裝置始終檢測上刀胎下方15 mm高度處、4 m長度（可根據實際需要調整）內激光是否被阻擋，當檢測到激光被阻擋、長度小于4 m，即認為危險區域內有操作者肢體或障礙物，防護設施發出緊急制動指令、離合器產生制動、上刀胎停止下行動作，即在上刀胎距障礙物頂部10～15 mm時停止動作，從而起到防護作用。

效果與結論

3年來，通過對實際運用效果跟蹤來看，激光測距式安全防護設施起到了預想的作用，使用率大大提高，沒有發生相關生產安全事故，且對生產效率影響甚小，扭轉了操作者對傳統安全防護設施的抵觸心理，大大推進了員工從“要我安全”向“我要安全”的意識轉變。

與以往形式的安全防護設施比較，激光測距式具有較強的抗油污、抗電磁、抗震動的特點，并能夠消除偏角帶來的誤動作、解決調節困難，且安裝簡單，參數和位置調整便捷，反應靈敏，穩定可靠，拆除和恢復時間短等，非常適合剪沖設備的安全防護要求。