冲压模具保护方法及其专用保护装置.pdf

本发明公开了一种冲压模具保护方法及其专用保护装置，该方法是在冲床的上下模之间安装一光电检测机构，且设定一个时段作为一检测窗口区，由光电编码器提供每个冲程的位置信号，当发生冲床冲头折断、拔出和带材上卷情况，光电检测机构的光幕受遮挡，控制电路发出控制信号，由执行器完成机床停机保护，故障报警指示灯亮，形成一种完善的闭环控制系统。该专用装置含有光电检测机构、测试探头、光电编码器、控制电路和执行器，所述光电检测机构通过支架分别安装在模具两侧的冲床工作平台上。本发明采用光电检测机构，其反应灵敏度高、安全性高。采用控制电路和执行器进行控制，其抗干扰性好，适用冲压工作现场环境，性能稳定，可靠性高，社会和经济效益良好。

1、  一种冲压模具保护方法，其特征是：在冲床的上下模之间，且在冲材上面一合适位置，安装一光电检测机构，在冲压过程中，根据需要设定一个时段，作为一检测窗口区，由光电编码器提供每个冲程的位置信号，调节按钮实现检测窗口区域，在检测窗口区，检测时段发生冲床冲头折断、拔出和带材上卷情况，光电检测机构的光幕受遮挡，控制电路发出控制信号，由执行器完成机床停机保护，故障报警指示灯亮，整个系统实现了检测窗口区设定、位置检测、光幕遮挡检测反馈、执行器按指令要求控制机床，形成一种完善的闭环控制系统。

2、  根据权利要求1所述的冲压模具保护方法，其特征是：所述光电检测机构采用红外单元分段和分层控制，其中，分段控制实现对红外监测长短距离的控制，以适应不同的监控宽度；分层控制实现对红外发射接收排的控制，以适应不同控制灵敏度和精度的要求。

3、  一种权利要求1所述冲压模具保护方法的专用保护装置，含有光电检测机构、测试探头、光电编码器、控制电路和执行器，其特征是：所述光电检测机构含有发射器和接收器，所述发射器和接收器通过支架分别安装在模具两侧的冲床工作平台上，所述发射器和接收器在同一平面，形成光电检测平面，且此平面略高于冲材的上平面，所述光电检测机构、光电编码器与所述控制电路的输入端连接，并且，所述控制电路的输出端通过所述执行器与冲床控制电路连接，所述冲床控制电路控制冲床的运动和停止；所述光电编码器安装在冲床的凸轮控制器上，做为冲床行程的位置基准；所述测试控头安装于所述光电检测机构的发射器下面，受控于控制电路测试程序。

4、  根据权利要求3所述专用保护装置，其特征是：所述支架含有调整座和固定架，所述调整座的下端通过螺栓和T型固定块安装在冲床工作台面的T型槽上，其上端与所述固定架的下端活动式连接，使所述固定架能够升高和降低，所述固定架的上端安装有U型固定板，所述U型固定板中安装有所述光电检测机构的发射器或接收器。

5、  根据权利要求4所述专用保护装置，其特征是：所述固定架下端和所述调整座上端为轴和轴套式结构，二者套接在一起，能相互移动，并且贯穿所述轴套设置有定位螺栓；所述固定架的下端或调整座的上端设置有刻度线。

6、  根据权利要求5所述专用保护装置，其特征是：所述U型固定板和所述固定架之间设置有转轴，所述U型固定板能绕转轴转动，并且，所述转轴的轴线与所述固定架的轴线可进行垂直或小角度度倾斜调整。

7、  根据权利要求6所述专用保护装置，其特征是：所述固定架和所述调整座之间移动范围在160mm以内，其移动定位精度为1mm。

8、  根据权利要求3所述的专用保护装置，其特征是：所述测试探头安装于发射器检测平面下面，与U型固定板进行固定联接；所述测试探头通过小型气缸实现15mm的伸缩量，可完成对光幕的遮挡测试。

9、  根据权利要求3所述专用保护装置，其特征是：所述光电检测机构的发射器和接收器通过分段控制单元与所述控制电路连接，实现对红外监测光幕宽度的控制，以适应不同冲材的监控宽度要求；所述光电检测机构的发射器和接收器分层交叉排列，且通过分层控制单元与所述控制电路连接，实现对红外发射接收排的控制，以适应不同控制灵敏度和精度的要求。

冲压模具保护方法及其专用保护装置
一、技术领域：
本发明涉及一种工业模具的防护，特别是涉及一种冲压模具保护方法及其专用保护装置。
二、背景技术：
当前工业模具防护，主要有以下四种方式：
1、采用CCD相机成像，拍照标准位置照片，每个行程相同位置与标准比对，经主机运算处理、分板对比后，发现异常情况，就控制设备停机并报警。目前这种检测保护方式仅适用于注塑机的模具防护。
2、键台式防护装置：它由悬挂着的活动上模夹紧板组成，板上有行程开关，当有异物存在时，模具保护装置启动，使该板升高，行程开关触点接触，滑块传动马上停止。其优点是可以控制整个模具安全装空间，但上台板需要有导向，以防止偏心负荷大、设备压力过大时被卡住，失去保护作用，且必需在设备制造时同时加入，成本很高，再则采用的有触点开关，触点易失效，可靠性低。
3、键板式保护装置：作用区域在齿圈压板的活动元件上。也是靠开关元件导通与否，来确认有无异物，并控制机床。此种装置同样也采用触点开关，安装困难。
4、触键保护装置：滑块以小压力快速闭合时，到达设定位置没有异物，主控系统启动正常压力冲压，若有异物压力陡增，主控系统不启动不进行冲压。此装置与设备一体化制造，仅用于液压精冲设备，对于高速冲压设备不适用
以上四种防护都不能适用于普通、高速冲压设备，且成本高，对冲头折断，材料上卷等状况，不能检测和保护。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、灵敏度高且稳定性高的冲压模具保护方法及其专用保护装置。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种冲压模具保护方法，在冲床的上下模之间，且在冲材上面一合适位置，安装一光电检测机构，在冲压过程中，根据需要设定一个时段，作为一检测窗口区，由光电编码器提供每个冲程的位置信号，调节按钮实现检测窗口区域，在检测窗口区，检测时段发生冲床冲头折断、拔出和带材上卷情况，光电检测机构的光幕受遮挡，控制电路发出控制信号，由执行器完成机床停机保护，故障报警指示灯亮，整个系统实现了检测窗口区设定、位置检测、光幕遮挡检测反馈、执行器按指令要求控制机床，形成一种完善的闭环控制系统。
所述光电检测机构采用红外单元分段和分层控制，其中，分段控制实现对红外监测长短距离的控制，以适应不同的监控宽度；分层控制实现对红外发射接收排的控制，以适应不同控制灵敏度和精度的要求。
上面所述的冲压模具保护方法的专用保护装置，含有光电检测机构、测试探头、光电编码器、控制电路和执行器，所述光电检测机构含有发射器和接收器，所述发射器和接收器通过支架分别安装在模具两侧的冲床工作平台上，所述发射器和接收器在同一平面，形成光电检测平面，且此平面略高于冲材的上平面，所述光电检测机构、光电编码器与所述控制电路的输入端连接，并且，所述控制电路的输出端通过所述执行器与冲床控制电路连接，所述冲床控制电路控制冲床的运动和停止；所述光电编码器安装在冲床的凸轮控制器上，做为冲床行程的位置基准；所述测试控头安装于所述光电检测机构的发射器下面，受控于控制电路测试程序。
所述支架含有调整座和固定架，所述调整座的下端通过螺栓和T型固定块安装在冲床工作台面的T型槽上，其上端与所述固定架的下端活动式连接，使所述固定架能够升高和降低，所述固定架的上端安装有U型固定板，所述U型固定板中安装有所述光电检测机构的发射器或接收器。
所述固定架下端和所述调整座上端为轴和轴套式结构，二者套接在一起，能相互移动，并且贯穿所述轴套设置有定位螺栓；所述固定架的下端或调整座的上端设置有刻度线。
所述U型固定板和所述固定架之间设置有转轴，所述U型固定板能绕转轴转动，并且，所述转轴的轴线与所述固定架的轴线可进行垂直或小角度度倾斜调整。
所述固定架和所述调整座之间移动范围在160mm以内，其移动定位精度为1mm。
所述测试探头安装于发射器检测平面下面，与U型固定板进行固定联接；所述测试探头通过小型气缸实现15mm的伸缩量，可完成对光幕的遮挡测试。
所述光电检测机构的发射器和接收器通过分段控制单元与所述控制电路连接，实现对红外监测光幕宽度的控制，以适应不同冲材的监控宽度要求；所述光电检测机构的发射器和接收器分层交叉排列，且通过分层控制单元与所述控制电路连接，实现对红外发射接收排的控制，以适应不同控制灵敏度和精度的要求。
本发明的有益效果是：采用光电检测机构，其反应灵敏度高，且光电检测机构在模具之外，当发生上模的冲头脱落或与下模未能脱离时，冲床在模具闭合之前完成停机保护，安全性高。另外采用分段分层控制，抗干扰性好，精度高，适用冲压工作现场环境，性能稳定，可靠性高。其设计合理、结构简单，易于推广，具有良好的社会和经济效益。
四、附图说明：
图1为冲压模具保护方法的方框原理图；
图2为专用保护装置的使用状态图；
图3为专用保护装置的结构示意图；
图4为图3所示专用保护装置的侧视图；
图5为控制模块与外围电路的连接图；
图6为红外发射接收分层控制原理框图；
图7为红外发射接收分段控制原理框图；
图8为红外发射接收构成原理框图。
五、具体实施方式：
实施例：参见图1～图8，图中，冲压模具保护方法是：在冲床1的上下模4、5之间，且在冲材3上面一合适位置，安装一光电检测机构2，在冲压过程中，根据需要设定一个时段，作为一检测窗口区，由光电编码器提供每个冲程的位置信号，调节按钮实现检测窗口区域，在检测窗口区，检测时段发生冲床1冲头折断、拔出和带材上卷情况，光电检测机构2的光幕受遮挡，控制电路发出控制信号，由执行器完成机床1停机保护，故障报警指示灯亮，整个系统实现了检测窗口区设定、位置检测、光幕遮挡检测反馈、执行器按指令要求控制机床，形成一种完善的闭环控制系统。
该冲压模具保护方法的专用保护装置含有光电检测机构2、测试探头、光电编码器、控制电路和执行器，光电检测机构2含有发射器和接收器，发射器和接收器通过支架分别安装在模具两侧的冲床1上，发射器和接收器在同一平面，形成光电检测平面，且此平面略高于下模5的上平面，光电检测机构2、光电编码器与控制电路的输入端连接，并且，控制电路的输出端通过执行器与冲床控制电路连接，控制电路和执行器与冲床控制电路相配合控制冲床1的运动和停止；测试探头5-1安装于发射器下面，受控于控制电路测试程序，可进行工前测试；光电编码器安装在冲床1的凸轮控制器上，为控制系统提供设备冲压过程的位置信号，做为冲床行程的位置基准。因光电编码器是光电信号，其可靠性高、寿命长、方便调节。
支架含有调整座8和固定架10，调整座8的下端通过螺栓7和T型固定块6安装在冲床工作台面的T型槽上，其上端与固定架10的下端活动式连接，使固定架10能够升高和降低，固定架10的上端安装有U型固定板11，U型固定板11中安装有光电检测机构2的发射器或接收器12。
固定架10下端和调整座8上端为轴和轴套式结构，二者套接在一起，能相互移动，并且贯穿轴套设置有定位螺栓9；固定架10的下端或调整座的上端设置有刻度线。固定架10下端设置有弹簧13。U型固定板11和固定架10之间设置有转轴，U型固定板11能绕转轴转动，并且，转轴的轴线与固定架10的轴线垂直。可实现水平和重直调整，光幕可调整为水平和倾斜两种状态，可操作和实用性增强。固定架10和调整座8之间移动范围为160mm以内，其移动定位精度为1mm。测试探头5-1安装于发射器检测平面下面，与U型固定板11进行固定联接；测试探头5-1通过小型气缸实现15mm的伸缩量，可完成对光幕的遮挡测试。
光电检测机构2的发射器和接收器通过分段控制单元与控制电路连接，实现对红外监测光幕宽度控制，以适应不同冲材的监控宽度要求；另外，光电检测机构2的发射器和接收器分层交叉排列，且通过分层控制单元与控制电路连接，实现对红外发射接收排的控制，以适应不同控制灵敏度和精度的要求。光电检测机构2是一种红外光电传感器，其发光器器件与受光器件分层交叉排列，便于调节，可操作性强，其检测分辨率可达2.5mm，响应速度≤20ms，对不同的冲材和模具都可进行范围内的调节。设置自检测装机构：控制转换至自检位后，按下自检按钮后，自检装置将按预设程序参数要求，在检测窗口时段伸出检测探头，检验系统的有效性和可靠性。以验证设备运行前系统处于正常状态。
改变支架的具体结构、改变光电检测机构的类型和安装方式、以及改变支架和冲床的安装方式能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不一一详述。