冲压设备的安全性一直受到国内外专家学者们的广泛关注，分别从产品设计的理念和使用者操作规范角度探讨提高冲压设备的安全可靠性。冲床安一运行过冲导致的二度落异状监测在冲床安全性领域地位尤为突出，目前行业中缺乏低成本高可靠性的监测装置，本文在分析传统二度落监测方法基础上，结合先进机械和电子技术提出一种凹凸互补式2个凸轮同时监测二度落信号的方法，该方法能有效地提高冲床二度落信号判断的可靠性，降低冲床在安一运行时对操作者和设备造成伤害的可能性。
1常规二度落监测方法分析
1.1二度落监测要求
曲柄滑块冲床通常设计4种运行模式:寸动、安一(单次行程)、连冲(连续行程)和停止。安一运行模式时要求冲床曲柄从上死点开始运行360后准确可靠地停止在上死点位置，冲床完成1次冲压行为，然而驱动曲柄旋转的电机在制动时因为惯性和磨损等原因，曲柄不能每次精确地停留在上死点0位置，因此冲床工作过程中设定1个曲柄安全停止范围330一30之间，曲柄电机制动后停止在这个角度范围内均属于可靠停车。如果在安一运行时，冲床主控PLC给出制动信号，曲柄经过离合器刹车制动后超过30角度继续旋转，这时滑块在安一运行周期中将出现连续冲压的异常现象，生产过程中称之为二度落，如图1所示。冲床在安一运行时出现二度落将对操作者和模具造成不可估量的伤害，因此机械压力机安全技术要求国家标准GB27607-2011中明确提到冲床设计必须考虑各种安全防护措施确保操作者的人身安全。
1.2目前二度落监测方法
随着传感器技术和电子技术的发展，二度落监测经历了从无到有、从接触式到非接触式的发展历程，目前冲床生产厂家基本采用监测方法，凸轮4与曲柄同轴安装，曲轴旋转时非接触式的接近开关实时监测凸轮缺口的有无实现二度落判断。
采用单一凸轮和接近开关组合，能有效地监测二度落异常现象，但在恶劣的冲压生产环境中，往往因为机械振动和电磁干扰等因素干扰导致接近开关信号异常，从而遗漏凸轮缺口角度位置监测，导致重大安全事故发生。
考虑接近开关传感器性能一致的情况下，如果采用2组信号完全相反的逻辑组合解决二度落信号监测，从理论上讲，将显著地提高二度落信号监测的可靠性。
2凹凸互补式二度落监测方法
2.1互补式二度落监测方法的提出
根据上面的分析和构想，本文提出一种凹凸互补式2个凸轮同时监测二度落信号的方法，中凸轮A和B设计成凹凸互补的结构形式，凸轮组在曲轴连接1端旋转时，接近开关传感器A和B采集到的信号始终是互补的，即如果传感器A采集到的信号是高电平，传感器B采集的信号一定是低电平，二度落信号采集时序，根据工作时序可以看出双路二度落信号A和 B以互补的形式出现，对比传统的单一式监测方法，该方法花少许成本就可对二度落异常现象进行非常有效地监测。
2.2互补式二度落监测方法控制单元设计
在不改变冲床主控PLC系统结构前提下，结合上述监测方案设计了如互补式二度落监测控制单元结构框图。
上述控制单元工作原理描述如下，二度落接近开关信号A按照传统的模式引入到冲床主控PLC中，当出现二度落现象时，主控PLC发出指令控制继电器实现曲轴电机制动器紧急停机。
控制单元中增加单片机微处理器，通过端口同时采集二度落接近开关A和B信号，内部程序进行异或逻辑运算，当曲柄电机制动正常，两凸轮均停止在330~ 30范围内，单片机输出信号为高电平，此时继电器不动作，当其中一路传感器监测信号异常时，单片机输出信号将变为低电平，此时触发继电器动作，实现曲柄电机紧急制动，同时将异常信号及时通知冲床主控PLC。状态指示灯实时显示2路传感器监测信号的有无，方便操作人员观测和调试。
3结语
本文采用凹凸互补式方法监测曲柄滑块冲床在安一运行过程中出现过冲的异状，较之目前冲床通用的单一接近开关监测二度落异状，显著地提高了信号监测的可靠性，降低了冲床二度落信号漏检而造成对模具和操作者的危害，对于冲床安全性的设计与开发具有一定的理论意义和实用价值，在该研究方案的基础上进一步开展互补式传感器的信号处理与集成，对于提高冲床安全性能将具有广阔的应用前景。