一種臥式車床光電智能雙防護裝置，此裝置特點在于無機械觸點式控制機床電源；同時具備防卡盤板手飛出和大溜板箱撞車兩種防護功能；裝置采用安全電壓，具有過熱、過載及短路保護；外觀設計簡約。克服了以往車床幫助安防裝置得機械觸點式接觸、功能單一、高電壓輸入、靈敏度低、關(guān)鍵部件易損度高及可靠性差等缺陷。

隨著人們對工程實踐得重視，各種金工培訓工作量不斷增加，但是，由于機床本身得缺陷、使用不當和安全技術(shù)措施不力而造成得人身和設備事故，給人們得生命和財產(chǎn)帶來了不應有得損失。臥式車床光電智能雙防護裝置是保障操作人員人身和設備安全得重要保護裝置。

據(jù)觀察，高校金工實習臥式車床操作中，安全事故主要來自于機械傷害事故，如不遵守安全操作規(guī)程，冒險作業(yè)；設備有缺陷，對切削采取得防范措施不當；操缺乏基本訓練，違章作業(yè)，個人防護用品使用不當?shù)取Ｒ陨蠚w納起來，由于學生操作不當、注意力不集中或機械操作部分故障失靈，引起得學生安全事故，占金工實習事故率超過50%。因此，設備安全利用，已是金工實習車工教學質(zhì)量得不可忽視得一環(huán)，維護好這些設備，不僅是體現(xiàn)工程實訓育人能力，同時也反映了高校工程實踐教學總體發(fā)展水平。目前，臥式車床幫助安全裝置得開發(fā)，已成為熱點內(nèi)容。這其中包括，對現(xiàn)有得安全裝置技術(shù)得升級改造，提高裝置控制得可靠性，進一步提高車床安全利用率，以減低事故率成為亮點內(nèi)容。

1. 安全裝置技術(shù)現(xiàn)狀

從目前調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前多數(shù)金工實習所使用得車床幫助安防裝置多采用純機械觸點式接觸來控制機床電源，靈敏度低，關(guān)鍵部件易損度高，維修頻繁；功能單一，不能完成主次開關(guān)過熱、過載及短路保護，可靠性差；機床操作系統(tǒng)為220V高電壓，非安全電壓；外形設計欠合理，不耐用。

目前，已經(jīng)公布得技術(shù)中，涉及到臥式車床幫助安全裝置得也有幾種。不過大多數(shù)創(chuàng)新點在于機械結(jié)構(gòu)，并未涉及利用光電感應技術(shù)同時防止卡盤扳手飛出傷人和防撞車事故。比如，一種車床卡盤扳手安全裝置，包括行程限位開關(guān)、信號警示燈、鐵盒罩和導向板。此裝置保證在裝卸工件時，卡盤扳手必須插入此裝置，機床電源才啟動；抽出扳手時，則行程開關(guān)動作，切斷控制回路，主電動機即失電停轉(zhuǎn)。

有得是利用行程限位開關(guān)動作防卡盤扳手飛出傷人，利用光電限位開關(guān)防刀架與卡盤發(fā)生碰撞；還有是通過主電動機轉(zhuǎn)動或離合器結(jié)合兩種方式來控制主軸得運轉(zhuǎn)；或是通過床鞍感應專用緩沖裝置，小滑板極限位置固定裝置，實現(xiàn)防卡盤扳手飛出傷人和防車刀與旋轉(zhuǎn)卡盤相撞。

從以上看，這些裝置技術(shù)特點中，多以機械觸點式接觸且功能單一。我們在長期得教學實踐中，對現(xiàn)有以機械觸點方式實現(xiàn)控制得安全裝置進行了技術(shù)升級，提高了車床操作得可靠性、靈敏性和安全性，降低了安全裝置中關(guān)鍵部件易損度。

2. 改進型安全裝置原理分析

由于光電技術(shù)快速得普及與推廣，智能化裝置在安防領(lǐng)域得滲透，大大激發(fā)了我們進行安全裝置技術(shù)升級得信心。經(jīng)過反復論證與實踐，我們成功地把光電技術(shù)應用到了大學生金工實習所使用得臥式車床幫助安全裝置上，并研制出了臥式車床光電智能雙防護裝置，克服了現(xiàn)有得機械觸點接觸式技術(shù)得不足，結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、運行穩(wěn)定且經(jīng)濟耐用。

單片機是本裝置核心部分，其內(nèi)置EMI濾波器，波形機小；智能電位器有自動復位功能，無論是輸出或輸入一旦超出各項指標±10%，就會切斷電源，自動復位。

利用安裝在適當位置得光電開關(guān)，通過一系列動作過程，將信號反饋到單片機，輸出端電位器啟動，切斷電源自動復位。以控制車床主軸得正常啟動和非正常情況下得制動。

因為此機是軟啟動電流，能有效地減低輸入沖擊，所以能起到過壓或過載、短路所造成得過熱得保護功能。

3. 改進型安全裝置設計方案

這種臥式車床光電智能雙防護裝置控制系統(tǒng)部分包括單片機、主控開關(guān)、次控開關(guān)以及中間繼電器（見圖1）。圖2所示可從臥式車床控制系統(tǒng)SB1上口取得220V電壓接于單片機，單片機將220V電壓輸出成12V安全電壓，并依次連接主控開關(guān)、次控開關(guān)、中間繼電器形成12V輸出串聯(lián)回路，并由中間繼電器動合觸點分別接于電器元件FR（熱繼電器）兩端。此外，單片機對主控、次控開關(guān)過熱、過載及短路時，起到保護作用。

圖 1

圖 2

主控開關(guān)通過放置扳手來控制主控開關(guān)得控制電路導通，次控開關(guān)用于通過溜板箱位移來控制次控得控制電路導通，如圖3所示。

圖 3

主控開關(guān)包括一個主控開關(guān)安裝盒，該主控開關(guān)安裝盒安裝在車床得床頭箱得右上部，主控開關(guān)安裝盒包括盒體以及一個與盒體鉸鏈安裝得盒蓋，光電該主控開關(guān)安裝盒內(nèi)置有一個采集方向向上得U形開關(guān)，即光電傳感器，在盒體頂部設置有一個扳手插孔，在該插孔下方得光電傳感器上同軸套裝有一個同軸對接扳手得導向套。

次控開關(guān)包括一個光電感應器且該光電感應器通過一個同軸得護套安裝在一個安裝支架上，支架安裝在床頭箱右下部且與床頭箱右面對齊，護套位于車床床頭箱得底部與走刀箱頂部之間，護套通過一個調(diào)節(jié)絲杠及絲母安裝在安裝支架上。

當主控開關(guān)得護套內(nèi)插入三爪板手，則光電傳感器得光束被切斷，繼電器動合觸電吸合，電源導通，此時機床主軸正常運轉(zhuǎn)；當三爪板手從主開關(guān)得護套內(nèi)抽出時，導通光束，繼電器動合觸點斷開，電源失電，此時車床主軸無法正常運轉(zhuǎn)，由此通過扳手得放置來控制繼電器啟閉，避免運行過程中帶扳手作業(yè)而出現(xiàn)手飛出傷人得事故。

當車床主軸正常運轉(zhuǎn)時，溜板箱自動走刀逐漸接近床頭箱，且距離小于等于設定得安全距離時，次控開關(guān)動作，此時繼電器動合觸點斷開，電源失電，此時車床主軸無法正常運轉(zhuǎn)，以避免溜板箱上走刀與車床車身相撞。

4. 改進型安全裝置應用

將光電技術(shù)、低電壓技術(shù)運用于臥式車床安全操控系統(tǒng)，可有效提升臥式車床安全性。通過將功能單一、有觸點純機械接觸得車床幫助安全裝置得進一步改進，提高了安全裝置得靈敏度、可靠性，避開了操作系統(tǒng)高電壓得弊端。

此改進型安全裝置投入使用以來，在實際教學實踐中發(fā)揮了很好作用，安全方便，動作可靠，避免了學生實習扳手飛出及大溜板箱撞床鞍事故得發(fā)生，對車床及人身安全都起到了良好得保護。

因為這種改進，結(jié)構(gòu)設計簡單，成本低，耐用性好，維修更換也方便，具有很好得使用和推廣價值。

-End-

?《金屬加工（冷加工）》2017年第10期，：華北電力大學馬春利 胡立仁

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