本发明为一机械安全装置，特别是用于冲压式机械的安全传感系统。这里所说的“冲压式机械”包括了至少带有一个作往复运动的工作头、工具、滑块或导轨的所有工业机械。 在各种工业机械的使用过程中，为了防止工伤事故的发生，人们制造了大量的用于该种机械上的安全保护装置。关于这一点大多数机械都按照严格的管理规定，要求在使用机械设备之前，必须安装一个满足一定要求的保护装置。但许多种工业机械在按要求的保护方式安装了机械式保护装置之后，却不能在不损失生产效率和/或不受机械设备使用限制的情况下进行工作。
为了克服这些困难，发展了带有光学探测装置地系统。该系统一般包括位于操作者与机械设备之间的一个光束“栅栏”。典型的光束栅栏是由几个平行和共面的光束来构成。当光束栅栏被遮断时，保护系统以某种方式使机械设备停止或运动速度减慢。但这些系统仍然受到与机械式保护系统同样的限制。特别是用于需要操作者在冲压工具下面放置工件的冲压式机械时。
主要的困难是保护系统中的光束不能置于离机械设备很近的地方，以致于在冲压过程中，光束由被冲压的材料遮断;同时光束也不能置于离机械设备太远的地方，以致于操作者有可能在未遮断光束的情况下进入危险区。
本发明的目的是提供一种冲压机械上使用的安全传感系统和提供一种安全保护的方法，本发明克服或基本改善了上述的不足之处。
本发明一方面，公开了一种冲压机械（该机械的冲压工具沿一轨迹按朝着工件和离开工件的方向作往复运动）的安全保护方法。该方法包括下述步骤：在靠近所说轨迹并横跨轨迹附近的地方放置一个或多个第一电磁辐射光束;在所说轨迹中，离开工件予定距离的地方放置第二电磁辐射光束;如果在任何其它光束被干扰之前，第一光束或几个第一光束之一首先被干扰，冲压工具朝着工件方向的运动将受到阻止。但是如果在任何其它光束被干扰之前，首先干扰第二光束，则冲压工具将完成朝着工件方向的运动。
发明另一方面公开了冲压机械（该机械的冲压工具沿一轨迹按朝着工件和离开工件的方向做往复运动）用的安全传感系统。该系统包括：一个或多个第一电磁辐射光发射装置和与每个第一发射装置相对应的第一电磁辐射光接收装置，这两种装置的安装位置应使发射的一个或多个从上述第一发射装置到第一接收装置之间的第一电磁辐射光束位于靠近轨迹并横跨轨迹附近的地方;一个第二电磁辐射光发射装置和一第二电磁辐射光接收装置，上述装置的安装位置应使发射的第二电磁辐射光束位于轨迹上离工件为一预定距离的地方;和一联接于上述机械设备与第一、第二电磁辐射装置之间的控制电路。如果在任何其它光束被遮断之前，首先遮断第一光束或部分第一光束，该控制电路将阻止冲压工具朝工件方向的运动，但是如果第二光束首先被遮断，则控制电路将允许冲压工具完成朝工件方向的运动。
电磁辐射发射装置和接收装置最好分别发射和接收一种光束或者一种脉冲红外辐射光束。
监控装置最好包括一个自检装置，它可以检查安全感应系统是否正常，在机械运转的每个循环中至少检查一次。
下面参考附图叙述本发明的一个实施方案。
图1为一冲压机械的部分正视图。该机械上安装了一个最佳实施方案的安全传感系统。
图2为沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的横剖面图。
图3为最佳实施方案的安全传感系统的线路方块图。
图4为由图3线路驱动的一线路图。
图5为由图3线路驱动的另一线路图。
图6为图3线路的一输入线路图。
图7为图3线路的另一输入线路图。
图8为图3线路中的时钟脉冲发生器的详细线路图。
图9为一图3线路中的复位装置的详细线路图。
现在看图1和图2，图中表示了一个带有冲压刀片（21）的冲压机械（19），冲压刀片（21）沿垂直轴线（25）作往复运动（如图2中所示）。冲压机械（19）还包括一个基座或床身（22）。冲压前为一金属平板的工件（24）放在床身（22）上，被冲压刀片（21）冲压后成为大致L形的金属件，如图2中虚线所示。
一电磁辐射光发射装置（11）和一电磁辐射光接收装置（13）安装在冲压机械（19）的二端，该二装置之间的直线通路与垂直轴线（25）相交，交点位于靠近待冲压的工件（24）上方一予定距离之处。
还有电磁辐射发射装置12和15，和相应的电磁辐射接收装置14和16也位于冲压机械19的各个对称的二端，每一对装置12、14和15、16之间的光束通道均位于靠近冲床刀片21的轨迹之处。因此装置12、14、15、16是位于大体上与包含轴线25和压床刀片21在内的垂直平面相平行的平面上。建议发射和接收装置采用公知的由日本东京三菱电气工业有限公司制造的光学装置。但是本发明也可采用红外线发射和接收装置。
冲压机械（19）是由一个普通的控制开关来操作的（图中未示出），此开关用来控制降低和升高冲压刀片（21）。此开关由操作者控制，因此冲压机械（19）的一般操作顺序为：随着冲压刀片（21）升高，将平板工件（24）放在床身（22）上如图1中所示的位置;然后操作控制开关使冲压刀片（21）下降，由此将工件（24）弯成大致L型的形状，如图2中虚线所示。再次操作控制开关，提升冲压刀片（21）;最后将弯曲的工件从床身（22）上拿开。重复以上过程，为了使生产效率提高，必须快速地重复操作。
然而，为了安全使用冲压机械，重要的是要保证当冲刀（21）下降时，操作人员的手或身体的其它部分（甚至某些其它障碍物）没有处于冲压刀片（21）下面。
在先有技术中我们已知如（12），（14），（15）和（16）的多个接收和发射装置。如果这些装置之间的任何一个光束被遮断，冲压刀片（21）向下的运动就会转为向上的运动。这种反应是必要的，因为光束的遮断表示可能操作者的手进入了光束范围中，即可能在冲压刀片（21）下面。在图2中可清楚地看出，此种安排的困难是：在冲压过程中，工件（24）本身可能会经过装置（12）、（14）、（15）以及（16）之间的一个或多个光束。在先有技术所述机械中，这种情况将在冲压过程完成之前干扰冲压过程。并且我们知道要避免这种干扰，此先有技术的安全设备是做不到的。
根据本发明的最佳实施方案，这个问题是由一个装置（11）与（13）之间的附加光束来解决的。该附加光束位于未变形的工件（24）之上为一预定距离的地方，这个距离大致等于冲压刀片（21）在工件（24）上方的最小可能高度，即该高度使刀片（21）与工件（24）之间的缝隙小到使操作者不能把手伸入刀片（21）和工件（24）之间。
因此，当冲压刀片（21）下降到足够低，以致于遮断了装置（11）与（13）之间的光束时，这时操作者实际上不可能将他的一个或几个手指伸入刀片（21）和工件（24）之间。在这种情况下，由于遮断了装置（11）与（13）之间的光束，可以使该系统在此后，由于遮断了装置（12）和（15）与（14）和（16）之间的光束所产生的信号不起作用。因而当加一相应的控制线路后，当冲压刀片（21）的刀尖部份低于装置（11）与（13）之下（如图2中所示）将工件冲弯而引起工件干扰和遮断了装置（15）与（11）之间的光束时，将不会引起刀片（21）的反向退回。
控制线路的使用操作过程如下：在冲压刀片（21）上升到行程的最高点和在下降行程开始之前，如果装置（11）到（16）的任何一个光束被遮断虽然操作者按压按纽使刀片下降，但控制系统将会阻止冲压刀片（21）下降。
然而，在下降冲程中，当冲压刀片（21）正在下降时，只有装置（12）和（15）与（14）和（16）之间的光束被干扰时，冲压刀片（21）的下降才被阻止。
最后，一旦装置（11）与（13）之间的光束被干扰时，再干扰装置（12）和（15）与（14）和（16）之间的任何一个或多个光束都不能阻止冲压刀片（21）完成下降冲程。关于这一点，大家知道在冲压刀片（21）下降行程中，在没有首先遮断（15）与（16）之间的光束的情况下，操作者将手伸入刀片（21）下面而遮断了装置（11）与（13）之间的光束是不可能的。
现在参照图3-图9，图中描述实现上述作用的一个适用的控制线路实例：如图3所示，控制系统的中心是一个程序中央处理器装置（CPU）（31），该装置一般包括一个单一的集成电路，例如市场出售的，商标为ZILOG Z-80型集成电路，与CPU（31）相联的是一个时钟装置（32），其时钟频率最好为2兆赫;和一复位装置（33）。一地址总线（34）将CPU（31）与-8线8位译码器（35）相联，该译码器（35）可用NATIONAL SEMICONDUCTOR出售的，型号为LS138的集成电路。地址总线（34）的前三位与一随机存贮器RAM（36）和一只读存贮器ROM（37）相联。地址总线（34）的其余位与译码器（35）相联。RAM（36）最好采用2116型集成电路。ROM（37）最好采用2732型、2716型和2708型集成电路中的任一种。
ROM（37）还与一数据总线（38）和译码器（35）的一个输出端相联;译码器（35）的另一输出端与RAM（36）相联;译码器（35）的第三输出端与通道译码器（39）相联。通道译码器（39）最好用NATIONAL SEMICONDUICTOR出售的LSI138集成电路。
通道译码器（39）与地址总线（34）相联，并有四个输入通道，每个输入通道都与-8位、三状态驱动器（40）相联。这四个三状态驱动器（40）最好用NATIONAL SEMICONDUCTOR出售的LS244型集成电路。每个三状态驱动器（40）都有八个与后面所述线路相联的输入端，并与数据总线（38）相联。
另外，通道译码器（39）的四个输出端分别与四个八位数据锁存器（41）相联。每个数据锁存器（41）都有8位输出，用于驱动后面叙述的线路。另外，每个数据锁存器（41）都与数据总线（38）相联。最后，CPU（31）与译码器（35）通过存贮选择线（42）相互联接。
现在看图4和图5，数据锁存器（41）的输出端与图4和图5中的线路相联，使图3中的控制线路与冲压机械（19）上的普通操作线路（未表示出）互相联接。因此如图4和图5所示，数据锁存器（41）的输出端是通过反相器（44）和（45）而联接的。反相器（44）的输出驱动一控制晶体管（46），控制晶体管（46）控制一普通继电器线圈（47），该线圈（47）有一常开触点（48）。
当触点闭合时，即停止冲压刀片（21）的向下运动。同样，两个反相器（44）和（45）的输出通过或非门（49）到另一个控制晶体管（50），该晶体管（50）控制着继电器线圈（51）和触点（52）的动作。继电器触点（52）控制冲压刀片（21）向上运动的启动。或非门（49）起逻辑控制作用，并与数据锁存器（41）的输出一起，使冲压刀片（21）按要求运动。
现在看图5，数据锁存器（41）之一的一个输出端还通过开关晶体管（53）与一指示灯（54）相联。当图1和图2中的装置（11）与（13）之间的光束被遮断时，该指示灯（54）就发亮。
图6线路也可以接收图1和图2的装置所发出的输入信号。因此如果图1和图2中的任何一个光束被遮断，相应的继电器触点（60）闭合，从而就传递一个信号，经反相缓冲器（61）到相应的三状态驱动器（40）的输入端。三状态驱动器（40）就输出一适当的信号经数据总线（38）到图3中的CPU（31）。
在图7的另一输入线中，瞬时启动一脉动式开关（70），它就输出一个信号，经反相缓冲器（71）和相应的三状态驱动器（40）到CPU（31）。CPU（31）触发图4线路，使冲压刀片（21）在下降行程中以一种步进的或脉冲的形式，而不是以连续的形式来运动。在此方式中，是通过中央处理器装置（31）对输入数据进行适当处理以获得冲压刀片（21）的点动或向下间歇运动。
图8为图3时钟装置（32）的线路图。装置（32）的时钟频率是由石英晶体（80）所决定的。同样，图9为图3复位装置（33）的详细线路图。瞬时按下复位按钮（90），即可触发计时器（91），使中央处理器（31）瞬时停止若干个规定的时钟周期。以便使CPU（31）复位。图9中的计时器（91）包括一个如NATIONAL SEMICONDUCTOR出售的555型集成电路。
前面仅描述了本发明的一个实施方案，很显然，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明范围的情况下所作的任何变型均是显而易见的。例如，装置（11）-（16）的光束也可以是间歇发射或接收的，以便防止由其它辐射光源如阳光的意外触发的可能性。另外，在发射装置（11）、（12）和（15）和/或接收装置（13、（14）和（16）上可以安装一个机械式的开闭器（未表示出）。当电源接通时，开闭器就打开，这些开闭器在某一个装置没有电源时起进一步的保护作用。例如，用机械的方式防止在不是全部装置（11）-（16）都通电时，而其中某一个装置发射光束。