周志棟 李志亮 趙曉曦

摘 要：結合現(xiàn)有技術積累和經(jīng)驗總結，著重分析重力式夾鉗和電動平移式夾鉗在板坯天車上使用的優(yōu)勢和劣勢，通過對板坯無人天車系統(tǒng)的深入研究，依據(jù)作業(yè)自動化的需求，進行夾鉗選擇并進行相應改造，從而創(chuàng)造一種適應板坯無人天車的夾鉗。該夾鉗需要具有板坯寬度測量功能、板坯加緊檢測功能、開閉裝置檢測功能、精準高度定位功能、測量數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)裙δ堋?/p>

關鍵詞：板坯;無人天車;板坯夾鉗

中圖分類號：TF758 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0047-02

板坯天車作為大型鋼廠板坯庫中熱板坯搬運的重要特種設備，承擔著庫區(qū)內(nèi)上線、下線、碼垛等重要工作任務。隨著技術的不斷創(chuàng)新，板坯天車的控制方式也慢慢多元化，除了傳統(tǒng)的手動控制、遙控控制，自動控制也應運而生。目前唐鋼正在研發(fā)板坯無人天車系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個板坯庫天車的自動調(diào)度和無人駕駛，是其中的佼佼者。

為了實現(xiàn)板坯庫天車無人化，必須有相應的設備作為支撐，夾鉗就是其中的重要一項。選擇什么樣的夾鉗作為板坯無人天車的夾鉗，如何通過簡單改造就能實現(xiàn)夾鉗的無人化控制是本文要著重分析和研究的。

1 總體思路

結合現(xiàn)有技術積累和經(jīng)驗總結，著重分析重力式夾鉗和電動平移式夾鉗在板坯天車上使用的優(yōu)勢和劣勢，通過對板坯無人天車系統(tǒng)的深入研究，依據(jù)作業(yè)自動化的需求，進行夾鉗選擇并進行相應改造，從而創(chuàng)造一種適應板坯無人天車的夾鉗。該夾鉗需要具有板坯寬度測量功能、板坯加緊檢測功能、開閉裝置檢測功能、精準高度定位功能、測量數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2 兩種夾鉗分析對比

熱板坯形狀細長，起放吊過程中重心容易偏移，容易發(fā)生掉坯或翻坯事故，同時熱板坯的表面溫度可達800℃，工作環(huán)境惡劣，對夾鉗上的電氣設備有極大負擔。因此選擇夾鉗時，不僅要求夾鉗的吊裝精度高，而且要求夾鉗能在高溫環(huán)境和額定載荷下長時間持續(xù)地安全作業(yè)。因此，從多個方面進行分析重力式夾鉗和電動平移式夾鉗的優(yōu)劣。

2.1 重力式夾鉗

重力式夾鉗一般由五部分組成：上橫梁、下橫梁、鉗臂、開閉裝置、定位裝置。上、下橫梁用于連接兩對鉗臂;開閉裝置分為開閉體、開閉軸和鎖座，用于鎖定上橫梁和下橫梁;在下橫梁下方，對稱安裝有兩組定位裝置，保證夾鉗鉗齒定位準確，如圖1所示。

吊取板坯工作過程如下：

（1）夾鉗下降，定位裝置接觸到板坯上表面，由定位裝置支撐夾鉗，觸發(fā)下降減速，繼續(xù)下降100mm，開閉軸旋轉(zhuǎn)45°角，停止下降。

（2）夾鉗慢速提升100mm，開閉軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)45°角，開閉裝置脫開，加速提升夾鉗，鉗臂由于杠桿結構自動收緊，直至加緊板坯，板坯被吊起。

2.2 電動平移式夾鉗

電動平移式板坯夾鉗由夾鉗開閉機構、鉗臂、開閉梁、懸掛梁等組成的。通過開閉機構驅(qū)動，使鉗臂在開閉梁上水平運動，實現(xiàn)對板坯的夾緊或打開動作。夾鉗提升時，通過裝在鉗臂內(nèi)的斜楔機構，在板坯自重作用下，產(chǎn)生與板坯重量相應的夾持力，加緊板坯，如圖2所示。

夾鉗開閉機構是電動平移式夾鉗最重要的組成部分，由電動機、磁粉離合器、聯(lián)軸器、制動器及減速器等組成，通過鏈輪副轉(zhuǎn)動雙向螺桿，使鉗臂作開閉運動，以實現(xiàn)鉗口松開或初始夾緊板坯的動作。鉗齒對板坯的初始夾緊力是由于鉗臂作閉合運動產(chǎn)生的，為防止鉗齒初始夾緊板坯時電動機過載，機構中采用磁粉離合器。磁粉離合器可通過調(diào)整其電流的大小以改變其傳送的扭矩，調(diào)整后的扭矩是恒定的。當電動機啟動后，夾住板坯達到調(diào)定的扭矩時，離合器打滑，且其輸出軸轉(zhuǎn)速降至零，但仍然保持扭矩，通過與其相聯(lián)的零速、開關檢測，使仍高速運轉(zhuǎn)的電動機停止工作。制動器失電鎖緊，以防止鉗臂松開。

3 兩種夾鉗的優(yōu)劣對比

依據(jù)板坯無人天車的控制特性和工作特性，對兩種夾鉗的多項指標進行對比，如表1所示。

通過表1的比對，我們發(fā)現(xiàn)電動平移式夾鉗雖然結構復雜，有一定的檢測裝置，但是也不能適用于板坯無人天車。相較而言，重力式夾鉗雖然也不能夠適用于板坯無人天車，但是結構簡單、制造成本低、容易改造。由此，我們選擇重力式夾鉗進行無人化改造，解決其沒有檢測、可靠性和安全性差的問題。

4 板坯無人天車夾鉗改造

依據(jù)板坯無人天車作業(yè)需求，對重力式夾鉗進行改造，增加板坯寬度測量功能、板坯加緊檢測功能、開閉裝置檢測功能、精準高度定位功能。具體方式為增加相應檢測元件，將檢測的數(shù)據(jù)輸送至板坯無人天車PLC控制系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、計算和校對實現(xiàn)夾鉗控制的無人化。

板坯寬度由安裝在夾鉗兩個鉗臂上的激光測距儀測量，直接獲得板坯寬度。精準高度定位由安裝在鋼纜卷筒上的編碼器采集獲得。板坯加緊檢測功能由測量的板坯寬度與無人天車系統(tǒng)中存儲的板坯寬度進行比對實現(xiàn)。開閉裝置檢測功能由安裝在開閉裝置兩側(cè)的激光對射光電開關檢測獲得。

5 結語

板坯無人天車系統(tǒng)是目前國內(nèi)最先進的板坯庫自動吊裝技術，選擇的夾鉗的優(yōu)劣直接影響板坯無人天車應用性能，通過對比分析目前主流板坯夾鉗的現(xiàn)狀，選擇改造難度低的重力式夾鉗為基礎進行改造，是目前的唯一選擇，期望隨著板坯無人天車技術的推廣與應用，有越來越多的新型夾鉗涌現(xiàn)出來，適應無人化發(fā)展的潮流。