一种车床安全防护装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工设备领域，即一种车床安全防护装置。

背景技术：

在工厂和技工类学校，普通车床加工、实训时，机械伤害事故时有发生，特别是刚参加工作和技能实训的学生尤为突出。

由于操作车床熟练程度不够，双手频繁的操作，长时间的精力集中、容易产生疲劳，在这样情况下，如果没有安全防护措施，极易发生人身伤害、设备事故。

车工实习是工科类院校一门专业基础性实践课程，参加学生人数众多，安全隐患的种类也很多。安全事故一旦发生，会给当事人造成无法挽回的损失。所以从这个意义上说，如果不能可靠地保证实习学生的人身安全和设备的安全，那么实习变得毫无意义。

普通车床卡盘转速很高，造成伤害的起因绝大部分由卡盘、工具、工件引起，普通车床在加工过程中造成机械伤害主要表现在：旋转卡盘与移动车刀发生碰撞，导致刀具损坏，车刀崩断溅出伤人；忘记将卡盘扳手从卡盘上取下，启动车床后卡盘扳手飞出伤人；车刀或刀架与卡盘发生干涉，引起剧烈碰撞，更重要的是高速旋转的卡盘直接打伤操作者或缠绕住操作者的衣服卷入机床造成人身伤害。

技术实现要素：

本实用新型的目的主要是解决上述现有问题，提供一种车床安全防护装置，上述目的是由以下技术方案实现的：一种车床安全防护装置，包括光电开关、防撞接近开关、正转接近开关、反转接近开关、扳手检测接近开关、控制器、盘式制动装置、气囊保护装置，所述光电开关有多个，分别设置在卡盘周围；扳手检测接近开关设置在主轴箱上表面卡盘拔手放置处的周围；所述正转接近开关、反转接近开关、设置在正反转操纵杆正、反转位置处，所述防撞接近开关设置在床身与大溜板之间；所述控制器设置在机床的主轴箱上或操作方便的位置。

所述盘式制动装置包括制动盘、皮带轮、螺栓、动油缸、电磁铁、油管、制动活塞、主动制动蹄、固定座、从动制动蹄、刹车卡钳，制动盘设在机床主电机输出皮带轮上，并用螺栓固定，固定座与机床固定连接，主动制动蹄、从动制动蹄、分置在制动盘边缘的两侧，刹车卡钳设置在固定座内并有滑轨配合，刹车卡钳在垂直于制动盘平面的方向滑动，制动活塞在刹车卡钳一侧的缸体内，缸体通过油管与制动油缸相连，制动油缸的活塞杆与固定在机床上的电磁铁相连。

所述光电开关、防撞接近开关、正转接近开关、反转接近开关、扳手检测接近开关、盘式制动装置的电磁铁、气囊保护装置的电磁阀与控制器电连接。

所述光电开关的型号为bx-441、接近开关的型号为tl-q5mc1、控制器的型号为fx2n-16mr型plc。

在主轴箱右端面、卡盘与操作者之间设有气囊保护装置，包括永磁铁、气囊盒、折叠气囊，折叠气囊隐藏在气囊盒内，气囊盒由永磁铁吸附在主轴箱右端面，折叠气囊所需压缩气体由空气压缩机通过气管供给，在空气压缩机与折叠气囊之间的气管上设有电磁阀。

车床安全防护装置的控制方法是：机床上电，控制器的辅助继电器m8000闭合，当卡盘扳手放入指定位置处，扳手检测接近开关（x006）闭合，辅助继电器m1得电，m1的常开触点闭合；当正反转操纵手柄在正传或反转位置时，挡住正转接近开关（x004）或反转接近开关（x005），辅助继电器m2得电，m2的常开触点闭合，主电机（y000）启动；

当光电开关（即x000、x001、x002）以及防撞接近开关（x003）任一开关被触发，辅助继电器m0得电，m0的常闭触点断开，m0的常开触点闭合，主电机（y000）断电，盘式制动装置的制动电磁铁（y002）得电制动，同时声光报警器（y001）输出报警信号，气囊保护装置的电磁阀（y003）得电打开，折叠气囊充气膨胀；

当正反转操纵手柄不在正传或反转位置时，即没有挡住正转接近开关（x004）或反转接近开关（x005），辅助继电器m2不得电，光电开关（即x000、x001、x002）以及防撞接近开关（x003），不起作用，主电机（y000）不得电，盘式制动装置的制动电磁铁（y002）不制动，声光报警器（y001）不输出报警信号，气囊保护装置的电磁阀（y003）不得电，可以人为转动卡盘，装卸零件；

当主电机（y000）断电、制动电磁铁（y002）得电制动、同时声光报警器（y001）输出报警信号、电磁阀（y003）得电打开、折叠气囊充气膨胀时，按下复位开关（x007），辅助继电器m0得电复位，系统复位回到原始状态，折叠气囊人为压入气囊盒内。

其有益效果是：采用机电一体化的结构，提高安全防护装置的灵敏度，成本较低，安全可靠，提高了对人身和设备的有效保护。

附图说明

图1是现有技术安全装置示意图；

图2是机床主视图中光电开关、接近开关、盘式制动装置布置图；

图3是机床a-a刨视图中光电开关、接近开关、气囊保护装置布置图；

图4是机床操纵杆与接近开关安装位置示意图；

图5是机床b向视图中卡盘扳手光电开关、控制器布置图；

图6是盘式制动装置示意图；

图7是控制器plc外部接线图；

图8是控制器plc输入/输出继电器分配表；

图9是控制器plc梯形图；

图10是气囊保护装置示意图。

由图可见：旋转安全罩1、限位销2、转轴3、控制器4、光电开关5、正反转操纵杆6、防撞接近开关7、盘式制动装置8、制动盘801、皮带轮802、螺栓803、制动油缸804、电磁铁805、油管806、制动活塞807、主动制动蹄808、固定座809、从动制动蹄810、刹车卡钳811、正转接近开关9、反转接近开关10、扳手检测接近开关11、

复位开关12、主电机13、声光报警器14、主电机接触器线圈km、制动电磁铁ya、空气压缩机15、柱塞泵1501、压力开关1502、压力表1503、安全阀1504、电磁阀1505、气管1506、气囊保护装置16永磁铁1601、气囊盒1602、折叠气囊1603。

具体实施方式

本实用新型总的构思是：当人或物体接近高速旋转的卡盘的限定距离时，机床就会停电制动，并将人或物推离卡盘一定距离，保证机床不会伤到人和物体。

下面结合附图介绍几种实施例。

第一实施例，如图1所示，一种现有技术的车床安全防护装置，包括旋转安全罩1、限位销2、转轴3，旋转安全罩1罩在主轴卡盘的外围，防止机床工作时，操作者触碰到卡盘，旋转安全罩1可围绕转轴3旋转，由限位销2限制其两种状态位置，一种是开启状态，为操作者装卸工件状态，另一种是工作状态，为操作者加工工件状态，结构简单，但操作时带来了不便。

第二实施例，如图2、3、4、5所示，一种车床安全防护装置，包括光电开关5、防撞接近开关7、正转接近开关9、反转接近开关10、扳手检测接近开关11、控制器4、盘式制动装置8、气囊保护装置16，其特点是，所述光电开关5有多个，分别设置在卡盘周围，光电开关5发出的光线在卡盘周围形成保护光栅，光线的长短可调，即保护范围可调，本实施例中为300mm；为了避免卡盘拔手甩出伤人，故在卡盘拔手所放位置设有检查装置，即把卡盘扳手检测接近开关11设置在主轴箱上表面卡盘拔手放置处的周围；只有检查到卡盘拔手已放到此处，机床才可启动；所述正转接近开关9、反转接近开关10设置在正反转操纵杆6正、反转位置处；只有正反转操纵杆6处在正转或反转位置处，卡盘周围设置的光电开关5才起作用；所述防撞接近开关7设置在床身与大溜板之间，与大溜板的距离可调；所述控制器4设置在机床的主轴箱上或操作方便的位置；只有当正反转操纵杆6在正、反转位置处、扳手放回规定的位置时，如有物体遮挡光电开关5的光线或防撞接近开关7与大溜板之间的距离在设定值内，控制器4就会使车床电机立刻停止。

所述光电开关5、防撞接近开关7、正转接近开关9、反转接近开关10、扳手检测接近开关11、盘式制动装置8的电磁铁805、气囊保护装置16的电磁阀1505与控制器4电连接。

所述光电开关5的型号为bx-441、接近开关的型号为tl-q5mc1、控制器4的型号为fx2n_16mr型plc。

第三实施例，如图6所示，在第二实施例的基础上，所述盘式制动装置8包括制动盘801、皮带轮802、螺栓803、动油缸804、电磁铁805、油管806、制动活塞807、主动制动蹄808、固定座809、从动制动蹄810、刹车卡钳811，制动盘801设在机床主电机输出皮带轮802上，并用螺栓803固定，固定座809与机床固定连接，主动制动蹄808、从动制动蹄810、分置在制动盘801边缘的两侧，刹车卡钳811设置在固定座809内并有滑轨配合，刹车卡钳811在垂直于制动盘801平面的方向滑动，制动活塞807在刹车卡钳811一侧的缸体内，缸体通过油管806与制动油缸804相连，制动油缸804的活塞杆与固定在机床上的电磁铁805相连。只有当正反转操纵杆6在正、反转位置处、扳手放回规定的位置时，如有物体遮挡光电开关5的光线或防撞接近开关7与大溜板之间的距离在设定值内，控制器（4）会使电磁铁805得电对并推动制动油缸804的活塞杆前移，制动油缸804内的液压油推动制动活塞807前移，主动制动蹄808前移与制动盘801接触，随着油压的增高，刹车卡钳811沿固定座809滑道后移，从动制动蹄810也与制动盘801接触，对制动盘801进行制动，同时车床电机也会立刻停止。

另外一种制动的方法是在上述情况下，电磁铁805得电的同时给电机接上反转的电流，实现机械制动和电气制动同时作用，保证在最短的时间内使机床停下来。

第四实施例，如图10所示，在上述实施例的基础上，在主轴箱右端面、卡盘与操作者之间设有气囊保护装置16，包括永磁铁1601、气囊盒1602、折叠气囊1603，折叠气囊1603隐藏在气囊盒1602内，气囊盒1602由永磁铁1601吸附在主轴箱右端面，折叠气囊1603所需压缩气体由空气压缩机15通过气管1506供给，在空气压缩机15与折叠气囊1603之间的气管1506上设有电磁阀1505；

空气压缩机15包括柱塞泵1501、压力开关1502、压力表1503、安全阀1504、电磁阀1505、气管1506，其中压力开关1502设定空气压缩机15起停压力；电磁阀1505实现给折叠气囊1603充气的。当正反转操纵杆6在正、反转位置处、扳手放回规定的位置时，如有物体遮挡光电开关5的光线或防撞接近开关7与大溜板之间的距离在设定值内，控制器4就会使车床电机立刻停止，同时声光报警器14输出报警信号，电磁阀1505得电打开，折叠气囊1603充气膨胀推走接近卡盘的人或物体。

第五实施例，如图7、8、9所示，在上述实施例的基础上，机床安全防护装置的控制过程如下：

机床上电，机床内部辅助断电器m8000闭合，当卡盘扳手放入指定位置处，金属接近开关11（x006）闭合，扳手辅助继电器m1得电，m1的常开触点闭合；当正反转操纵杆6在正传或反转位置时，挡住正转接近开关9（x004）或反转接近开关10（x005），辅助继电器m2得电，m2的常开触点闭合，主电机13（y000）启动；

当光电开关5（即x000、x001、x002）以及防撞接近开关7（x003）任一开关被遮挡触发，辅助继电器m0得电，m0常闭触点断开，m0常开触点闭合，主电机13（y000）断电，制动电磁铁805（y002）得电制动，同时声光报警器14（y001）输出报警信号，气囊保护装置16的电磁阀1505（y003）得电打开，折叠气囊1603充气膨胀，推开卡盘与操作者之间的人或物；

当正反转操纵杆6不在正传或反转位置时，没有挡住正转接近开关9（x004）或反转接近开关10（x005），辅助继电器m2不得电，此时光电开关5（即x000、x001、x002）以及防撞接近开关7（x003），不起作用，主电机13（y000）不得电，可以人为转动卡盘，装卸零件；

当主电机13（y000）断电，制动电磁铁805（y002）得电制动，同时声光报警器14（y001）输出报警信号，电磁阀1505（y003）得电打开、折叠气囊1603充气膨胀时，按下复位开关12（x007）时，辅助继电器m0得电复位，系统复位回到原始状态，折叠气囊1603人为压入气囊盒1602内。

车床安全防护装置通过几年时间的连续使用，装置安全、可靠、故障少，事故率降至零。实现了对操作者和设备的有效保护。