板坯无人天车夹钳选择及改造

周志栋 李志亮 赵晓曦

摘 要：结合现有技术积累和经验总结，着重分析重力式夹钳和电动平移式夹钳在板坯天车上使用的优势和劣势，通过对板坯无人天车系统的深入研究，依据作业自动化的需求，进行夹钳选择并进行相应改造，从而创造一种适应板坯无人天车的夹钳。该夹钳需要具有板坯宽度测量功能、板坯加紧检测功能、开闭装置检测功能、精准高度定位功能、测量数据自动传输等功能。

关键词：板坯;无人天车;板坯夹钳

中图分类号：TF758 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0047-02

板坯天车作为大型钢厂板坯库中热板坯搬运的重要特种设备，承担着库区内上线、下线、码垛等重要工作任务。随着技术的不断创新，板坯天车的控制方式也慢慢多元化，除了传统的手动控制、遥控控制，自动控制也应运而生。目前唐钢正在研发板坯无人天车系统，系统能够实现整个板坯库天车的自动调度和无人驾驶，是其中的佼佼者。

为了实现板坯库天车无人化，必须有相应的设备作为支撑，夹钳就是其中的重要一项。选择什么样的夹钳作为板坯无人天车的夹钳，如何通过简单改造就能实现夹钳的无人化控制是本文要着重分析和研究的。

1 总体思路

结合现有技术积累和经验总结，着重分析重力式夹钳和电动平移式夹钳在板坯天车上使用的优势和劣势，通过对板坯无人天车系统的深入研究，依据作业自动化的需求，进行夹钳选择并进行相应改造，从而创造一种适应板坯无人天车的夹钳。该夹钳需要具有板坯宽度测量功能、板坯加紧检测功能、开闭装置检测功能、精准高度定位功能、测量数据自动传输等功能。

2 两种夹钳分析对比

热板坯形状细长，起放吊过程中重心容易偏移，容易发生掉坯或翻坯事故，同时热板坯的表面温度可达800℃，工作环境恶劣，对夹钳上的电气设备有极大负担。因此选择夹钳时，不仅要求夹钳的吊装精度高，而且要求夹钳能在高温环境和额定载荷下长时间持续地安全作业。因此，从多个方面进行分析重力式夹钳和电动平移式夹钳的优劣。

2.1 重力式夹钳

重力式夹钳一般由五部分组成：上横梁、下横梁、钳臂、开闭装置、定位装置。上、下横梁用于连接两对钳臂;开闭装置分为开闭体、开闭轴和锁座，用于锁定上横梁和下横梁;在下横梁下方，对称安装有两组定位装置，保证夹钳钳齿定位准确，如图1所示。

吊取板坯工作过程如下：

（1）夹钳下降，定位装置接触到板坯上表面，由定位装置支撑夹钳，触发下降减速，继续下降100mm，开闭轴旋转45°角，停止下降。

（2）夹钳慢速提升100mm，开闭轴继续旋转45°角，开闭装置脱开，加速提升夹钳，钳臂由于杠杆结构自动收紧，直至加紧板坯，板坯被吊起。

2.2 电动平移式夹钳

电动平移式板坯夹钳由夹钳开闭机构、钳臂、开闭梁、悬挂梁等组成的。通过开闭机构驱动，使钳臂在开闭梁上水平运动，实现对板坯的夹紧或打开动作。夹钳提升时，通过装在钳臂内的斜楔机构，在板坯自重作用下，产生与板坯重量相应的夹持力，加紧板坯，如图2所示。

夹钳开闭机构是电动平移式夹钳最重要的組成部分，由电动机、磁粉离合器、联轴器、制动器及减速器等组成，通过链轮副转动双向螺杆，使钳臂作开闭运动，以实现钳口松开或初始夹紧板坯的动作。钳齿对板坯的初始夹紧力是由于钳臂作闭合运动产生的，为防止钳齿初始夹紧板坯时电动机过载，机构中采用磁粉离合器。磁粉离合器可通过调整其电流的大小以改变其传送的扭矩，调整后的扭矩是恒定的。当电动机启动后，夹住板坯达到调定的扭矩时，离合器打滑，且其输出轴转速降至零，但仍然保持扭矩，通过与其相联的零速、开关检测，使仍高速运转的电动机停止工作。制动器失电锁紧，以防止钳臂松开。

3 两种夹钳的优劣对比

依据板坯无人天车的控制特性和工作特性，对两种夹钳的多项指标进行对比，如表1所示。

通过表1的比对，我们发现电动平移式夹钳虽然结构复杂，有一定的检测装置，但是也不能适用于板坯无人天车。相较而言，重力式夹钳虽然也不能够适用于板坯无人天车，但是结构简单、制造成本低、容易改造。由此，我们选择重力式夹钳进行无人化改造，解决其没有检测、可靠性和安全性差的问题。

4 板坯无人天车夹钳改造

依据板坯无人天车作业需求，对重力式夹钳进行改造，增加板坯宽度测量功能、板坯加紧检测功能、开闭装置检测功能、精准高度定位功能。具体方式为增加相应检测元件，将检测的数据输送至板坯无人天车PLC控制系统，通过数据采集、计算和校对实现夹钳控制的无人化。

板坯宽度由安装在夹钳两个钳臂上的激光测距仪测量，直接获得板坯宽度。精准高度定位由安装在钢缆卷筒上的编码器采集获得。板坯加紧检测功能由测量的板坯宽度与无人天车系统中存储的板坯宽度进行比对实现。开闭装置检测功能由安装在开闭装置两侧的激光对射光电开关检测获得。

5 结语

板坯无人天车系统是目前国内最先进的板坯库自动吊装技术，选择的夹钳的优劣直接影响板坯无人天车应用性能，通过对比分析目前主流板坯夹钳的现状，选择改造难度低的重力式夹钳为基础进行改造，是目前的唯一选择，期望随着板坯无人天车技术的推广与应用，有越来越多的新型夹钳涌现出来，适应无人化发展的潮流。