壓力機機械保護裝置研究

沈盛陽，唐 堅

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

壓力機作為工業母機之一，在沖壓生產中占有舉足輕重的地位。而沖壓過程中的安全問題，更是重中之重。壓力機完成沖壓動作的過程，表面上看是壓力機滑塊運行、停止的過程，從原理上來說則是通過離合器、制動器脫開結合的配合來實現的。壓力機滑塊運行時，制動器先行進氣，推開其內部的彈簧，制動器脫開，然后離合器進氣，離合器結合，讓飛輪存儲的能量傳遞給壓力機，為其運行提供能量；壓力機滑塊停止時，離合器先行排氣脫開，然后制動器排氣，其內部彈簧復位，壓緊制動器中的摩擦片，通過摩擦片之間的摩擦力實現制動。結合以上論述可知，如果制動器發生機械故障，無法進行有效制動，壓力機電氣上所配備的光電保護，急停等用于緊急安全制動的裝置則無法起到相應的作用，對操作人員、模具、設備等會造成致命傷害。所以，針對制動器失效時的壓力機保護裝置的研究十分必要。本文就從電控系統和機械結構兩方面進行闡述。

1 電控系統

機械保護電控系統的作用是為了判斷壓力機的制動器是否發生機械故障，然后利用可編程控制器控制相應氣路上電磁閥的通斷狀態，從而實現機械保護功能。如圖1 所示，本文中的電控系統由編碼器、行程開關一、行程開關二、電磁閥一、電磁閥二、可編程控制器和人機界面組成。編碼器主要用于采集壓力機滑塊運行時的實時角度，與壓力機的制動角度做比較，該電控系統的編碼器建議選用絕對值型編碼器，這種類型的編碼器能夠以角增量的方式提供位置、角度和轉速等信息。每個角增量都被賦予唯一的編碼，每個編碼都能成為一個清晰的參考，以每圈被賦予的編碼數量定義分辨率，響應速度和精度都能達到要求。行程開關一用于檢測頂出機構的頂出桿的頂出狀態，并作為電磁閥二啟動的必要條件。行程開關二用于檢測鎖緊機構的鎖緊桿是否鎖緊到位。而人機界面用于顯示壓力機的實時角度，制動角度及其運行相關狀態，可編程控制器作為整個電控系統的核心，采集編碼器、行程開關的輸入信號，進行內部運算，判斷出制動器的狀態，如果判定為故障，可編程控制器將分別控制電磁閥一和電磁閥二，電磁閥一用于控制頂出機構氣缸進氣的通斷，電磁閥二則用于控制鎖緊機構氣缸進氣的通斷。

圖1 機械保護電控系統

2 機械結構

本文所述機械結構由位于工作臺下方的頂出機構和鎖緊機構組成。頂出機構和鎖緊機構都有相應的氣控裝置，其原理圖如圖2 所示，涉及到的元器件有：1 為儲氣罐，2 為電磁閥一，3 為頂出機構氣缸，4為電磁閥二，5 為鎖緊機構氣缸，6 為球閥，7 為單向閥，8 為主氣源。具體工作過程：主氣源分別經過單向閥、球閥連接至儲氣罐，儲氣罐上有兩個出口，儲氣罐的一個出氣口連接到電磁閥一的進氣口，電磁閥一的出氣口連接至頂出機構的氣缸；而儲氣罐的另一個出氣口連接到電磁閥二的進氣口，電磁閥二的出氣口連接到鎖緊機構的氣缸；當電控系統判斷壓力機制動機構發生機械故障失效后，電磁閥一立即得電，頂出機構氣缸迅速進氣，頂出桿工作至頂出狀態，頂住自由下落的滑塊，當頂出桿頂住滑塊時，會觸發到行程開關一，行程開關一閉合發出信號至控制器，控制器控制電磁閥二得電，這時鎖緊機構氣缸立刻進氣，鎖緊機構中的鎖緊桿隨即頂出，穿過頂出桿中部預置的孔洞，形成十字型結構，橫向固定支撐頂出桿，使用鎖緊桿牢牢的鎖住頂出桿，從而起到穩固頂出桿的作用，也為支撐自由下滑的滑塊提供足夠的支撐力。鎖緊桿鎖緊到位之后會觸發到行程開關二，行程開關二閉合發出信號至控制器，在人機界面上顯示鎖緊到位，這時維護人員可以進入操作區域檢查發生的情況，做進一步處理。

圖2 氣控裝置圖

3 結論

本文所述壓力機機械保護裝置，結構簡單，安全可靠，成本低廉，采用氣動驅動方式，動作迅捷，完全能滿足突發的壓力機滑車問題需求。該裝置已在現場試驗，驗證了其可行性和有效性。作為其機械安全的重要屏障，能夠有效降低因制動器故障而引發的重大安全事故，為安全生產提供有力的保障。