基于冲床的安全自动送料系统优化设计

龙淑嫔

（河源职业技术学院，河源 517000）

基于冲床的安全自动送料系统优化设计

龙淑嫔

（河源职业技术学院，河源 517000）

针对冲床送料效率低、生产安全性能低等现状进行分析，并根据实际情况进行优化设计。采用电机带动送料机构实现自动送料，采用光电控制原理设计出光电安全装置，使其满足高效率、安全生产，提高自动化程度和安全性能。

自动送料 优化设计 安全装置

1 冲床自动送料系统设计开发现状

随着制造业自动化程度越来越高，冲压制件类型、工艺、外形日益复杂，精度要求也越来越高。冲压生产自动化主要指材料的供给、制品及废料的排除、冲床的调整与运转等作业过程的自动化。将这些技术应用到冲压生产流水线的相应环节，以实现冲压生产过程的自动化。

由于很多普通冲床的使用年限未到，因此近年来针对冲床的辅助装置——自动送料机构的研究与开发应用得到了重视，并发展很快。同时，普通冲床的安全性能不高，容易出现安全事故，因此要在提高普通冲床自动化程度的同时提高其安全生产性能。自动送料机构作为冲压加工生产实现自动化的最基本要求，它的自动化程度高低，直接影响着冲压生产效率、生产节拍以及冲压生产整体自动化水平。只有其自动化程度与冲压设备相匹配，甚至高于冲压设备，才能够实现冲压生产的完全自动化。安全装置可以在生产过程中保障高效率同时降低事故率，延长安全生产时间。在进行结构和安全装置设计时，采用先进的优化设计手段，可以对自动送料机构的性能及结构进行优化，以达到更好的使用效果。

2 冲床自动送料系统工作流程及优化方案设计

普通冲床工作情况如下：进行铝板冲压，每分钟完成落料件60个。

根据冲床工作要求，其加装自动送料装置后，工作过程如下：设备就绪——送料——到位——冲压——完成。具体为冲压设备准备就绪，按下启动装置，送料机构开始送料，材料到达位置后检测装置发出指令，冲床进行冲压工作。冲压工作完成后，反馈装置反馈信息至控制系统，完成一个送料、冲压加工操作。

根据实际情况，冲床自动送料机构采用电机驱动，通过滚筒进行传送，具体工作原理为：驱动电机提供运行动力，并将动力传送给减速装置。减速装置与主动链轮连接，经传动链传动到从动链轮，从动链轮通过机构或其他装置与滚筒相连，滚筒与辊轴之间用传送带联接，通过传送带与滚筒之间的摩擦力，滚筒转动带动辊轴一起旋转，实现加工材料的输送。图1为冲床自动送料机构的装配简图，图2为冲床自动送料机构的三维结构简图。

图1 冲床自动送料机构的装配简图

图2 自动送料机构三维图

3 冲床安全装置优化方案设计

3.1 冲床安全装置的设计

冲床工作时，当启动系统后冲头会随主轴的转动而上下往复运动。因进行了自动送料机构的设计，工人不需在每一个动作完成后进行上料和下料，只需进行工作检测和进行落料的清理。原有冲床无安全装置，导致工人在进行落料清理时容易发生安全事故，因此通过增设安全装置，达到能够在加工时可以成功检测到工位上是否有操作工人进行动作。若有，则发出警报且能自动停机，以保障工人安全。

根据现有冲床结构和使用要求，进行安全装置方案设计。安全装置采用光电控制，其基本原理为：当工人进行落料清理过程中，有人体器官穿过光束将平行光束遮挡住时，安全装置需及时发送报警信号给控制系统；系统发出警报并停止主轴电机，冲头停止动作。安全装置进行制动操作后，此状态必须保持到平行光束不再被阻挡，系统才能恢复正常工程状态。

根据设计方案进行光电安全装置系统设计，电路原理图如图3、图4所示。安全装置由发光头、接收头、灵敏继电器及控制电路等组成。正常工作时，光线照射到光敏元件上，继电器KA吸合，KM吸合，牵引电磁铁YB吸合，冲床正常开车。当有工人或其他人员的手伸进冲床的危险区时，光线被挡，KA释放，KM释放，YB失电释放，刹车机构动作，冲床电机停止运转，实现紧急停车。光源与接收头之间的距离与工作灯光源的功率大小有关，可以根据具体要求进行选择和设置。

图3 光电控制原理

图4 制动回路

3.2 安全装置的安装

安全装置的光源和感应器的距离与产生安全事故的危险区域之间的距离必须保持在最小安全距离（S）。

安全距离的计算大小为：S=1.6(t1+t2)。式中：S为安全距离（m）；1.6为人体器官的伸进速度（m/s）；t1为安全装置的响应时间（s）；t2为设备运行到完全停止的时间（s）。

安全装置高度及位置确定后，应使安全装置的保护高度覆盖整个工作区域，并在工作区域的最上边缘和最下边缘，各留出至少一个遮光样品直径值的余量。

4 基于冲床的安全自动送料系统优化设计的优点及使用情况

本装置通过进行自动送料设计，使生产效率由原来的每分钟20次落料加工提升为每分钟60次，且降低了废品率和废料损耗。通过进行安全装置设计，满足了工厂安全生产的要求，且系统响应快、可靠性高，能保证生产的安全进行。综上所述，基于冲床的安全自动送料系统经过优化设计，提高了生产效率和安全性能，经投入使用，效果良好。

[1]陈晓斌，段海峰.冲床自动送料机构设计[J].装备制造技术，2012，（8）：50-51.

[2]边起.冲床步进送料控制系统研究与开发[D].杭州：浙江农林大学，2013.

[3]赵夫超，江建刚.一种冲床自动送料装置的设计与研究[J].机械工程师，2013，（9）：23-24.

[4]李卓斌.基于PLC的冲床自动装箱系统设计[D].大连：大连理工大学，2015.

[5]刘爱华.冲床自动保护装置的设计[J].传感器与微系统，2005，24（9）：56-57.

Optimal Design of Safety Automatic Feeding Device for Punch Press

LONG Shuping
(Heyuan Polytechnic, Heyuan 517000)

In view of the present situation of the low efficiency and low production safety performance of the punch press, the optimized design is carried out according to the actual situation. By motor driven feed mechanism to realize automatic feeding, using photoelectric control principle designed photoelectric safety device to improve the safety performance, to meet the requirement of high efficiency, safety in production, improve the degree of automation and the safety performance.

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河源市科技课题“基于冲床自动送料系统关键技术的研究与设计”（编号：2011-100）。