数控折弯机安全保护装置对比分析

彭文武

(广东菱电电梯有限公司，广东 中山 528455)

0 引言

数控折弯机已成为钣金行业最重要加工设备之一，尤其在电梯行业已有广泛的应用。通常折弯机的操作是踩下脚踏开关上模开始下行，松开脚折弯机便停下，再踩继续下行。当操作员的手、手指错误或意外进入折弯机上下模之间时，如果还继续踩脚踏开关，手或手指势必发生被剪断的可能[1]。这种事故既给折弯机操作者的健康带来极大伤害，同时也会给公司在安全生产管理方面带来极大困扰。因此，为了满足安全生产的需要，必须研究安全保护装置在数控折弯机上的应用，从而彻底解决折弯机因操作不当而造成的安全事故问题。目前，能够应用于数控折弯机的安全保护装置有多种类型，其中满足自动化、智能化生产需要的主要有光栅式与激光式安全装置。本文着重对以上两种安全装置开展对比分析。

1 激光式与光栅式安全装置的工作原理

激光式安全装置主要由控制箱、投光器、受光器、操作盒组成，如图1所示。其工作原理为：投光器发出的激光直接传送给受光器, 在光束没有受到阻挡时，可进行折弯作业； 如操作员的手、手指进入折弯机上下模之间时，会对激光光束产生遮挡作用，使受光器无法接收到激光束, 此时安全装置便快速发出信号让折弯机滑块立即无条件停止下行, 此时即便继续踩脚踏开关，折弯机滑块也不会继续下行，从而保证手、手指不会受到伤害[2]。

与激光式安全装置相比，光栅式安全装置的主要不同在于其投光器发出的是红外线光带，而非一束激光。其工作原理与激光式安全装置大体相同，唯一的区别仅在于受光器接收到的是光带，因此，对于遮挡物的敏感度会更高一些。

图1 折弯机上激光安全装置构成

2 两种安全装置的对比分析

以下从安装方式、安全性及折弯工件适应性等方面，对光栅式和激光式安全装置进行对比分析。

2.1 安装方式

光栅式安全装置是将投/受光器固定安装在工作台前面；而激光式安全装置则是将投/受光器安装在滑块上，连同上模一起运动，如图2所示。

图2 二者安装方式区别

光栅式装置安装时，需要设置“安全距离”(如图2(a)中的A)，安全距离(mm)A= 1.6(Tl+Ts)，其中，Tl为在切断光线时，直到突然停止机构开始启动时的时间(ms)；Ts为从突然停止机构开始运作到停止为止的时间(ms)。

激光式装置安装时，其在上模两端的安装位置离折弯工件上表面高度为“惯性下降值”+5mm，其中惯性下降值为从设备发出停止指令到实际停止的制动距离。

2.2 适用条件[2]

光栅式安全装置适用于所有折弯机；而激光式安全装置适用的折弯机条件为：

1) 惯性下降值为14mm以下；

2) 低速操作时的速度为10mm/s以下；

3) 不适用于带自动交换功能的折弯设备。

2.3 安全性

无论是光栅式还是激光式安全装置，在光线被遮挡后，控制系统开始制动，但制动有一个响应时间，这时滑块还会因惯性原因在制动过程中继续低速下降，这样就需要合理设置低速切换限界位置(图3)。低速切换限界位置设置太高，会影响折弯效率；太低则会影响安全性。因此，在确保安全的情况下，低速切换限界位置跟惯性下降值直接相关，表1中说明在相同惯性下降值情况下，光栅式安全装置的低速切换限界位置可以比激光式安全装置的设置要低。因此，安装光栅式安全装置的折弯加工效率会高于激光式装置。

表1 低速切换限界位置 mm

图3 低速切换限界位置关系

2.4 折弯工件适应性

因两种安全装置的安装位置不同，光栅式安全装置一般不适合宽度较窄的工件折弯加工，而激光式安全装置则不受工件宽度的限制。如图4工件，如果采用光栅式安全装置的折弯机来加工，操作者的手容易遮挡光栅的光束从而触发安全装置动作引起停机。在这种情况下，只有关闭安全装置后才能进行作业[3]。

3 安全装置的选择流程

通过以上对比分析可知，激光式与光栅式安全装置在数控折弯机上的应用各有其特点。如何合理选择，可以从以下几个方面进行考虑：1) 所有的对象产品是否需要将安全装置无效处理(关闭)后才可以作业；2) 折弯机是否可以满足安装激光式安全装置的参数条件；3) 加工对象工件是否多数宽度偏窄。最后，再根据作业性、投资费用等进行综合考虑。具体选择流程可参考图5。

4 结语

虽然激光式与光栅式安全装置在工作原理上没有根本区别，但在数控折弯机上应用时还是各具特点的。因此，在选择哪种安全保护装置时需要综合考虑多方面的因素，才能既确保安全生产，同时又不牺牲作业效率。当然，无论是哪一种安全装置都不能适用所有的折弯工件，此时就应该考虑安全装置之外的对策，比如辅助支撑工具等。

图5 安全装置选择流程