板坯無(wú)人天車(chē)夾鉗選擇及改造

周志棟 李志亮 趙曉曦

摘 要：結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，著重分析重力式夾鉗和電動(dòng)平移式夾鉗在板坯天車(chē)上使用的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，通過(guò)對(duì)板坯無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)的深入研究，依據(jù)作業(yè)自動(dòng)化的需求，進(jìn)行夾鉗選擇并進(jìn)行相應(yīng)改造，從而創(chuàng)造一種適應(yīng)板坯無(wú)人天車(chē)的夾鉗。該夾鉗需要具有板坯寬度測(cè)量功能、板坯加緊檢測(cè)功能、開(kāi)閉裝置檢測(cè)功能、精準(zhǔn)高度定位功能、測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

關(guān)鍵詞：板坯;無(wú)人天車(chē);板坯夾鉗

中圖分類(lèi)號(hào)：TF758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）12-0047-02

板坯天車(chē)作為大型鋼廠板坯庫(kù)中熱板坯搬運(yùn)的重要特種設(shè)備，承擔(dān)著庫(kù)區(qū)內(nèi)上線(xiàn)、下線(xiàn)、碼垛等重要工作任務(wù)。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，板坯天車(chē)的控制方式也慢慢多元化，除了傳統(tǒng)的手動(dòng)控制、遙控控制，自動(dòng)控制也應(yīng)運(yùn)而生。目前唐鋼正在研發(fā)板坯無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)板坯庫(kù)天車(chē)的自動(dòng)調(diào)度和無(wú)人駕駛，是其中的佼佼者。

為了實(shí)現(xiàn)板坯庫(kù)天車(chē)無(wú)人化，必須有相應(yīng)的設(shè)備作為支撐，夾鉗就是其中的重要一項(xiàng)。選擇什么樣的夾鉗作為板坯無(wú)人天車(chē)的夾鉗，如何通過(guò)簡(jiǎn)單改造就能實(shí)現(xiàn)夾鉗的無(wú)人化控制是本文要著重分析和研究的。

1 總體思路

結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，著重分析重力式夾鉗和電動(dòng)平移式夾鉗在板坯天車(chē)上使用的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，通過(guò)對(duì)板坯無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)的深入研究，依據(jù)作業(yè)自動(dòng)化的需求，進(jìn)行夾鉗選擇并進(jìn)行相應(yīng)改造，從而創(chuàng)造一種適應(yīng)板坯無(wú)人天車(chē)的夾鉗。該夾鉗需要具有板坯寬度測(cè)量功能、板坯加緊檢測(cè)功能、開(kāi)閉裝置檢測(cè)功能、精準(zhǔn)高度定位功能、測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2 兩種夾鉗分析對(duì)比

熱板坯形狀細(xì)長(zhǎng)，起放吊過(guò)程中重心容易偏移，容易發(fā)生掉坯或翻坯事故，同時(shí)熱板坯的表面溫度可達(dá)800℃，工作環(huán)境惡劣，對(duì)夾鉗上的電氣設(shè)備有極大負(fù)擔(dān)。因此選擇夾鉗時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間持續(xù)地安全作業(yè)。因此，從多個(gè)方面進(jìn)行分析重力式夾鉗和電動(dòng)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(kāi)閉裝置、定位裝置。上、下橫梁用于連接兩對(duì)鉗臂;開(kāi)閉裝置分為開(kāi)閉體、開(kāi)閉軸和鎖座，用于鎖定上橫梁和下橫梁;在下橫梁下方，對(duì)稱(chēng)安裝有兩組定位裝置，保證夾鉗鉗齒定位準(zhǔn)確，如圖1所示。

吊取板坯工作過(guò)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(kāi)閉軸旋轉(zhuǎn)45°角，停止下降。

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

2.2 電動(dòng)平移式夾鉗

電動(dòng)平移式板坯夾鉗由夾鉗開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、鉗臂、開(kāi)閉梁、懸掛梁等組成的。通過(guò)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，使鉗臂在開(kāi)閉梁上水平運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯的夾緊或打開(kāi)動(dòng)作。夾鉗提升時(shí)，通過(guò)裝在鉗臂內(nèi)的斜楔機(jī)構(gòu)，在板坯自重作用下，產(chǎn)生與板坯重量相應(yīng)的夾持力，加緊板坯，如圖2所示。

夾鉗開(kāi)閉機(jī)構(gòu)是電動(dòng)平移式夾鉗最重要的組成部分，由電動(dòng)機(jī)、磁粉離合器、聯(lián)軸器、制動(dòng)器及減速器等組成，通過(guò)鏈輪副轉(zhuǎn)動(dòng)雙向螺桿，使鉗臂作開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鉗口松開(kāi)或初始夾緊板坯的動(dòng)作。鉗齒對(duì)板坯的初始夾緊力是由于鉗臂作閉合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，為防止鉗齒初始夾緊板坯時(shí)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，機(jī)構(gòu)中采用磁粉離合器。磁粉離合器可通過(guò)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(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，夾住板坯達(dá)到調(diào)定的扭矩時(shí)，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(guò)與其相聯(lián)的零速、開(kāi)關(guān)檢測(cè)，使仍高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)停止工作。制動(dòng)器失電鎖緊，以防止鉗臂松開(kāi)。

3 兩種夾鉗的優(yōu)劣對(duì)比

依據(jù)板坯無(wú)人天車(chē)的控制特性和工作特性，對(duì)兩種夾鉗的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

通過(guò)表1的比對(duì)，我們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)平移式夾鉗雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有一定的檢測(cè)裝置，但是也不能適用于板坯無(wú)人天車(chē)。相較而言，重力式夾鉗雖然也不能夠適用于板坯無(wú)人天車(chē)，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、容易改造。由此，我們選擇重力式夾鉗進(jìn)行無(wú)人化改造，解決其沒(méi)有檢測(cè)、可靠性和安全性差的問(wèn)題。

4 板坯無(wú)人天車(chē)夾鉗改造

依據(jù)板坯無(wú)人天車(chē)作業(yè)需求，對(duì)重力式夾鉗進(jìn)行改造，增加板坯寬度測(cè)量功能、板坯加緊檢測(cè)功能、開(kāi)閉裝置檢測(cè)功能、精準(zhǔn)高度定位功能。具體方式為增加相應(yīng)檢測(cè)元件，將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸送至板坯無(wú)人天車(chē)PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和校對(duì)實(shí)現(xiàn)夾鉗控制的無(wú)人化。

板坯寬度由安裝在夾鉗兩個(gè)鉗臂上的激光測(cè)距儀測(cè)量，直接獲得板坯寬度。精準(zhǔn)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(cè)功能由測(cè)量的板坯寬度與無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的板坯寬度進(jìn)行比對(duì)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)閉裝置檢測(cè)功能由安裝在開(kāi)閉裝置兩側(cè)的激光對(duì)射光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)獲得。

5 結(jié)語(yǔ)

板坯無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的板坯庫(kù)自動(dòng)吊裝技術(shù)，選擇的夾鉗的優(yōu)劣直接影響板坯無(wú)人天車(chē)應(yīng)用性能，通過(guò)對(duì)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(chǔ)進(jìn)行改造，是目前的唯一選擇，期望隨著板坯無(wú)人天車(chē)技術(shù)的推廣與應(yīng)用，有越來(lái)越多的新型夾鉗涌現(xiàn)出來(lái)，適應(yīng)無(wú)人化發(fā)展的潮流。