夹具限位架的结构优化

邢玉华

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

夹具限位架的结构优化

邢玉华

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

夹具装置是堆垛机组中的核心部件。夹具限位架是用于设备检修、限定夹具夹持位置及控制提升机构减速限位的一个重要部件。本文对原有限位架进行结构优化，可降低设备维修、维护成本，增强产品竞争力，提高碳块夹持规格的范围。

堆垛多功能起重机； 夹具装置； 夹具限位架

0 引言

随着电解铝行业对阳极的需求不断增大，阳极堆垛多功能机组也在进行不断的发展和创新，从全部国外引进到现在的国产化，机组结构和控制方式都发生了很大变化。

碳块是铝电解过程中必不可少的阳极消耗产品，市场上炭素产品呈现出不断扩大和多样化的发展趋势，主要原因是铝电解槽容量种类较多，碳块规格范围也在不断扩大。堆垛多功能机组夹具装置是堆垛机组中重要的核心部件，负责最终的碳块夹持工作，要求夹持过程中夹持力合理、动作准确。然而，夹具限位架是控制夹具开闭动作中限定夹具夹持位置及控制提升机构动作限位的一个重要部件，是保证设备安全及维护的重要部件[1]。

目前的设备虽具有一定的通用性，但由于不同设备的要求偏差较大，碳块规格各异，在夹具限位架的选择和应用上存在一定的难度。在沈阳冶金机械公司出口哈萨克斯坦项目上的堆垛多功能机组中，现场反馈因碳块存在差距，夹具限位架在起落中恰好落在碳块的斜坡上，造成夹具装置夹持力不足、爪钉抓取碳块过程中易造成碳块过度磨损，影响表面质量、夹具梁刚性不足等问题，致使限位架不能很好的实现其传递夹具开关位置控制和减速限位的及自动定位功能。改进前的夹具限位架受碳块尺寸及夹具梁尺寸限制存在限位不足等问题。鉴于此种情况，基于结构及其布局合理性、加工工艺性能、总体装配性能等考虑对此限位架进行改进。

1 改进前的夹具限位架

在夹具卷扬机构的运行过程中，夹具的下降减速及夹具的开闭都由夹具限位架承担，且在设备的维护检修中起到对夹具梁的支撑作用[2]。为适应碳块的规格尺寸不断地加大，夹具限位架的距离也会随着碳块的规格尺寸而不断变化，夹具梁也相应的随碳块做出调整，这样会加重夹具装置整体重量，造成材料的浪费及制造成本的增加[2]。

原夹具限位架为整体结构，按夹具限位架的功能使用情况分为两部分(如图1)：(1)限位架上部分的顶端可做为支撑设备用，同工字梁底部相接触时，夹具装置被完全地打开，可用做在设备检修时使用；(2)限位架下部分的底端同碳块上表面(平面)相接触时，夹具卷扬上电机动作，带动夹具的小钢丝绳会完全绷紧，用以维持夹具的打开状态，可作夹具装置减速限位使用，夹具小钢丝绳的松弛与绷紧状态由夹具卷扬装置完成，依靠旋转编码器进行定位控制，且夹具装置通过夹具四连杆机构进一步动作将碳块机械式夹紧。

图1 改进前的夹具限位架

在碳块规格型号变动较大的情况下，易造成夹具限位架夹持碳块对位不准，碳块夹持效率下降、碳块表面磨损较严重等现象，给实际的生产需要带来隐患。

2 改进后的夹具限位架

根据同一限位架上、下两个部分不同的功能，考虑其结构及功能、加工工艺性能、总体装配性能等对此限位架进行改进，将其分解为两个部分，即上限位架和下限位架。

上限位架只是起到设备在检修时，充当支撑夹具梁的作用，避免夹具梁直接落在下层夹具装置上，对夹具起到保护作用。改进后，上限位架可不受碳块规格尺寸的影响，而是按照夹具梁的尺寸来确定其间距，保证在原有尺寸基础上不必再随着碳块的加长而使限位架的尺寸加长，保证上限位架同工字梁底部完整地接触，完成承载任务。

下限位架的设计是确保限位架底端同碳块上表面(平面处)相接触时，为堆垛多功能起重机运行到至接近预设碳块定位点处时提供信息，系统将根据机组目前的运行速度自动判断最佳减速，保证定位碳块的准确性。机组通过对下限位架信息的采集，配合高度位置检测码盘装置，即可获取卷扬机构当前的高度位置及速度等相关信息。卷扬机构升降通过脉冲计数值判断是否接近碳块位置，并在接近指定位置时降低升降速度，直至脉冲数值达到指定数值并且到位限位动作时，机构停止动作，定位完成，然后实现碳块的夹取放下等运动的协调。

此夹具限位架改进后可适用不同规格的碳块需求，碳块在长度方向也不再受限制。同时，上限位架可不用根据碳块的变化而变化，下限位架会随着碳块尺寸的变化而做相应的间距变化，下限位架同电气限位配合工作，可作为夹具装置减速限位使用，即下限位架的钢板和碳块接触后，通过限位开关发出信号，对夹具的卷扬起升机构进行控制，即做减速停止工作。

图2 改进后的夹具限位架

3 总结

针对夹具限位架的改动，可降低制造成本，降低设备使用维修成本，且对增强设备产品市场竞争力也有一定的作用。限位架的改进更能适应不同碳块尺寸的夹持，能使整个碳块夹持过程更加安全可靠，夹具机构运转自如。在夹具装置夹取和放下碳块的瞬间，夹具机构平稳、有效，同时加大碳块有效夹持范围，已应用于山东华宇、新疆农六师、云南源鑫、青海百合、哈萨克斯坦二期等多个厂家，得到用户广泛认可。

[1] 张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[2] 成大先.机械设计手册(第五版，第1卷)[M].北京：化学工业出版社，2008：3-11.

Fixture Limit Frame Structure Optimization

XING Yu-hua

Fixture device is the core component of the stacking unit, fixture limit frame is an important component which is used for equipment maintenance, limiting the clamping fixture position and controlling the lifting mechanism. The paper makes an optimization of fixture limit frame used before, the newer fixture limit frame can reduce the cost of equipment maintenance, enhance product competitiveness, improve the scope of the carbon block clamping specifications.

stacking multi-purpose cranes； fixture device； fixture limit frame

2015-05-06

邢玉华(1973-)，女，高级工程师，现任辽宁省沈阳市冶金机械有限公司起重技术部设计审核员。

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1003-8884(2015)05-0048-02