现代化的冲裁和冲压机床的保险设备应以多快的反应速度才能确保机床的运行安全？坐落在德国Oberursel的mabu-Pressen集团的人们想要知道准确的答案。德国Schmersal公司的安全咨询确定了以下结论：自动化冲裁和冲压机床的安全性水平有保障，生产率才不会受影响。

如果一家金属加工企业计划购置一台精加工、运转速度快的自动化冲裁和冲压机床，有很大的可能性是将咨询问题或征求意见书寄给mabu-Pressen集团。原因是，坐落在德国Oberursel的mabu-Pressen集团成立于1898年，是世界上知名的专业冲裁和冲压机床生产厂家。自1948年以来，该企业已经生产了13000台机械式冲床、快速运转式自动冲压机床以及系统。

mabu-Pressen集团自成立起一直是冲裁和冲压机床制造业不断向前发展的重要推手。VM结构系列冲压机床便是一个现实的明证。该产品是世界上第一个中等功率的采用电动伺服驱动技术的系列冲压机床。

图1  mabu-Pressen集团的VP系列自动冲压机床的特点是灵活性高、加工速度快且精准

冲孔和冲压技术的创新VP自动冲压机床是一个性能得到用户证明且应用范围广的结构系列产品，其特点是加工精密、快速（图1），这是一种按偏心轮原理工作的冲压机床，带有整体式滚轧轴承的轴和频率调节的主驱动装置。通过现代化的控制装置可以调整加工工作的所有技术参数，如精准调整装配高度、提升高度和转数，并将其储存进自动化控制装置。

出于安全技术原因的考虑，冲孔和冲压机床敏感度高，因为如果操作人员进入危险区会导致受伤，此外，由于采用的是偏心驱动技术，设备的随动时间动作也会带有危险性。

mabu-Pressen集团电子结构设备负责人Stefan Egenolf说：“为了保证采用偏心驱动技术的VP自动冲压机床的安全性，在该结构系列的机床上我们使用了制动-离合联合装置，该联合装置的功能是，在操作人员按动紧急停止键时，立即将机床与驱动装置以机械式脱开。”这种安全关机的功能保证了只有在自动冲压机床处于静止状态或不会对操作人员造成伤害时，自动冲压机床的推拉门方可打开。

图2  自动冲压机床侧方装有推拉安全保护门，通过安装了具有安全防护功能的MZM 100型无接触式安全锁紧装置加强

安全的关键是冲压机床的刀具能快速停止运转

mabu-Pressen集团的这种自动冲压机床的保险系统的性能在实践中得到了印证，该公司一个用户提出了在VP 500L型自动冲压机床有能够准确测定机床随动时间的系统的需求，也就是测定并标出从紧急制动-离合联合装置制动到机床刀具实际停止会带来人员伤害的动作停止的时间段（即在这种状况下，机床刀具的运转下行运动时间段）。

测量技术要求高

为了满足用户对测定并标出机床刀具运转的下行运动时间段的需求，mabu-Pressen集团将此项工作委托给了德国Schmersal公司的应用中心。该应用中心距离mabu-Pressen集团很近，工作时使用mabu-Pressen集团的机床紧急制动-离合联合装置。对于VP系列的自动化冲压机床，该应用中心决定采用具有特殊创新意义的技术方案：为此使用了MZM 100型无接触式安全锁紧装置，该装置为电磁式，所产生的关机力最小为500N（图2）。

图3  Schmersal公司的安全技术咨询人员Volker Heinzer（左）和Siegfried Wolf（右）正在分析初次检测结果

冲压机床作业标准是C-Norm（EN 692：2005＋A1：2009）和BG-Regel 500（BGR 500）。根据这些标准，系统地测定和检验冲孔和冲压机床的随动时间数据。而冲压机床不采用这些标准，因此，测定冲压机床的随动时间便尤为重要。Schmersal公司应用中心的这种测量工作实际上是一种有偿性服务，而且顾客的需求量经常很大，为此，Schmersal公司研发并制造出专门检测冲压机床的随动时间的装置和设备，因为冲压机床的随动时间是一个能够评价机床安全风险的重要数据。要确定冲压机床的随动时间不仅需要经验，也需要专门的测量技术，Schmersal公司应用中心的安全技术咨询具备这两方面的条件。

精确测定冲压机床的随动时间

为了确保冲压机床的随动时间测量的准确度，Schmersal公司应用中心使用了一台全新的测量装置。在采用不同的测量装置进行大量的Benchmark试验的基础上，Schmersal公司决定采用一个装置结构形式最新、测量结果最可靠的测量装置。该测量装置的结构形式能够根据Schmersal公司技术咨询人员的愿望进一步进行研发改造，以实现该测量装置的电子数据处理软件最佳化，符合Schmersal公司的所有要求。

图4  自动冲压机床随动时间的检测结构。在中间部分的导向滑轮上方是自动冲压机床（没有显示在画面内）刀具与绳索牵拉装置

用“人造手”作为发送器

Schmersal公司决定采用的测量装置在mabu-Pressen集团的实际作业中使用并得到认可。Schmersal公司应用中心的技术咨询人员Volker Heinzer和Siegfried Wolf（图3）在VP 500L型自动化冲压机床上安装了Schmersal公司的机床随动时间测量装置：在机床的刀具旁固定了一个绳索牵拉装置，该绳索牵拉装置与机床随动时间测量装置相连接（图4）。那么，紧急停机信号便被测量装置控制器捕获。应用中心的安全技术咨询人员Volker Heinzer说：“该测量装置不仅能测量自动化冲压机床在实际应用中的随动时间，而且还能测量保护装置从启动到机床刀具停止运行的这段行程，我们的测量准确度控制在启动紧急停止键后，冲压机床的随动时间为0.5ms。”

如果冲压机床不是用紧急停止键来实现停机功能，可以启动通过光电保护系统测量机床的随动时间，在此便使用一个“人造手”作为发送器，该所谓的“人造手”可以进入危险区启动冲压机床的安全保护系统。

图5  自动化冲压机床随动时间的检测结果记录显示出机床刀具正弦模式的运动变化

技术与设备均达到了最佳化

实践的结果是Schmersal公司应用中心的技术与设备均达到了最佳化：测量装置精确地记录下冲压机床刀具正弦模式的运行动作并形成文件式记录（图5），测量装置能够及时掌握冲压机床的紧急停机，并使机床刀具在50～160ms的范围内停止运行。Schmersal公司应用中心的技术咨询人员Siegfried Wolf说：“机床的随动时间相对较短，因此便要求在一个特别短的时间段内开启保险紧急停止开关。从用户使用的角度来看，这意味着：冲压机床必须确保处于一个必须具备的安全水准，因为，机床的保险系统不仅仅只是影响到企业生产率那么简单。”mabu-Pressen集团在设计和研发机床设备的安全系统方面也认同这一观点，集团电子结构设备负责人Stefan Egenolf说：“这些试验证明，公司的机床风险评估是有针对性的，这使得公司的产品能够达到安全的高水准，在这方面，我们可以给用户白纸黑字的文件承诺。”

随动时间测量系统是可补充的

测定冲压机床的随动时间不仅对新机床意义重大，而且从启动机床保险装置的开关到刀具可带来危险动作的停止这段时间可以更换设备的工作模式，比如更换机床的机械磨损件、换上更加重型的刀具或是在安全组件上连接上补充部件等。

在欧洲机器设备安全标准实现一体化之前，机床设备制造业专业合作机构实现一体化的趋势也越来越清晰。机床设备制造业专业合作机构规定，对特定类型的非触摸式开启与关闭的保险系统（BWS）要进行有规律的一系列防范性测试和检验。例如，装有非触摸式开启与关闭的保险系统（BWS）的冲压机床必须每年进行一次机床随动时间的检测。许多使用冲压机床的企业都遵守这个每年检测一次机床随动时间的规定，因为如果一旦出现事故，没有作这项检测的企业则必须承担事故的责任。实践表明，这些周期性机床设备检测也出现变动。Schmersal公司应用中心提供冲压机床随动时间检测，不但对新出产的机床进行检测，而且也对正在使用中的机床提供现场检测服务；也可根据用户的需求，提供检测机床整个保险系统是否能够达到有关技术规范要求的服务。Schmersal公司的安全咨询部门可在所谓“最坏的条件下”，即模式是可以预计的最长机床随动时间。这样，使用冲压机床的企业的要求便始终能够得到保证。