邢玉華

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

夾具限位架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

邢玉華

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

夾具裝置是堆垛機(jī)組中的核心部件。夾具限位架是用于設(shè)備檢修、限定夾具夾持位置及控制提升機(jī)構(gòu)減速限位的一個(gè)重要部件。本文對(duì)原有限位架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可降低設(shè)備維修、維護(hù)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，提高碳?jí)K夾持規(guī)格的范圍。

堆垛多功能起重機(jī)； 夾具裝置； 夾具限位架

0 引言

隨著電解鋁行業(yè)對(duì)陽極的需求不斷增大，陽極堆垛多功能機(jī)組也在進(jìn)行不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，從全部國外引進(jìn)到現(xiàn)在的國產(chǎn)化，機(jī)組結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大變化。

碳?jí)K是鋁電解過程中必不可少的陽極消耗產(chǎn)品，市場上炭素產(chǎn)品呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大和多樣化的發(fā)展趨勢，主要原因是鋁電解槽容量種類較多，碳?jí)K規(guī)格范圍也在不斷擴(kuò)大。堆垛多功能機(jī)組夾具裝置是堆垛機(jī)組中重要的核心部件，負(fù)責(zé)最終的碳?jí)K夾持工作，要求夾持過程中夾持力合理、動(dòng)作準(zhǔn)確。然而，夾具限位架是控制夾具開閉動(dòng)作中限定夾具夾持位置及控制提升機(jī)構(gòu)動(dòng)作限位的一個(gè)重要部件，是保證設(shè)備安全及維護(hù)的重要部件[1]。

目前的設(shè)備雖具有一定的通用性，但由于不同設(shè)備的要求偏差較大，碳?jí)K規(guī)格各異，在夾具限位架的選擇和應(yīng)用上存在一定的難度。在沈陽冶金機(jī)械公司出口哈薩克斯坦項(xiàng)目上的堆垛多功能機(jī)組中，現(xiàn)場反饋因碳?jí)K存在差距，夾具限位架在起落中恰好落在碳?jí)K的斜坡上，造成夾具裝置夾持力不足、爪釘抓取碳?jí)K過程中易造成碳?jí)K過度磨損，影響表面質(zhì)量、夾具梁剛性不足等問題，致使限位架不能很好的實(shí)現(xiàn)其傳遞夾具開關(guān)位置控制和減速限位的及自動(dòng)定位功能。改進(jìn)前的夾具限位架受碳?jí)K尺寸及夾具梁尺寸限制存在限位不足等問題。鑒于此種情況，基于結(jié)構(gòu)及其布局合理性、加工工藝性能、總體裝配性能等考慮對(duì)此限位架進(jìn)行改進(jìn)。

1 改進(jìn)前的夾具限位架

在夾具卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過程中，夾具的下降減速及夾具的開閉都由夾具限位架承擔(dān)，且在設(shè)備的維護(hù)檢修中起到對(duì)夾具梁的支撐作用[2]。為適應(yīng)碳?jí)K的規(guī)格尺寸不斷地加大，夾具限位架的距離也會(huì)隨著碳?jí)K的規(guī)格尺寸而不斷變化，夾具梁也相應(yīng)的隨碳?jí)K做出調(diào)整，這樣會(huì)加重夾具裝置整體重量，造成材料的浪費(fèi)及制造成本的增加[2]。

原夾具限位架為整體結(jié)構(gòu)，按夾具限位架的功能使用情況分為兩部分(如圖1)：(1)限位架上部分的頂端可做為支撐設(shè)備用，同工字梁底部相接觸時(shí)，夾具裝置被完全地打開，可用做在設(shè)備檢修時(shí)使用；(2)限位架下部分的底端同碳?jí)K上表面(平面)相接觸時(shí)，夾具卷揚(yáng)上電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)夾具的小鋼絲繩會(huì)完全繃緊，用以維持夾具的打開狀態(tài)，可作夾具裝置減速限位使用，夾具小鋼絲繩的松弛與繃緊狀態(tài)由夾具卷揚(yáng)裝置完成，依靠旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行定位控制，且夾具裝置通過夾具四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)一步動(dòng)作將碳?jí)K機(jī)械式夾緊。

圖1 改進(jìn)前的夾具限位架

在碳?jí)K規(guī)格型號(hào)變動(dòng)較大的情況下，易造成夾具限位架夾持碳?jí)K對(duì)位不準(zhǔn)，碳?jí)K夾持效率下降、碳?jí)K表面磨損較嚴(yán)重等現(xiàn)象，給實(shí)際的生產(chǎn)需要帶來隱患。

2 改進(jìn)后的夾具限位架

根據(jù)同一限位架上、下兩個(gè)部分不同的功能，考慮其結(jié)構(gòu)及功能、加工工藝性能、總體裝配性能等對(duì)此限位架進(jìn)行改進(jìn)，將其分解為兩個(gè)部分，即上限位架和下限位架。

上限位架只是起到設(shè)備在檢修時(shí)，充當(dāng)支撐夾具梁的作用，避免夾具梁直接落在下層夾具裝置上，對(duì)夾具起到保護(hù)作用。改進(jìn)后，上限位架可不受碳?jí)K規(guī)格尺寸的影響，而是按照夾具梁的尺寸來確定其間距，保證在原有尺寸基礎(chǔ)上不必再隨著碳?jí)K的加長而使限位架的尺寸加長，保證上限位架同工字梁底部完整地接觸，完成承載任務(wù)。

下限位架的設(shè)計(jì)是確保限位架底端同碳?jí)K上表面(平面處)相接觸時(shí)，為堆垛多功能起重機(jī)運(yùn)行到至接近預(yù)設(shè)碳?jí)K定位點(diǎn)處時(shí)提供信息，系統(tǒng)將根據(jù)機(jī)組目前的運(yùn)行速度自動(dòng)判斷最佳減速，保證定位碳?jí)K的準(zhǔn)確性。機(jī)組通過對(duì)下限位架信息的采集，配合高度位置檢測碼盤裝置，即可獲取卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)當(dāng)前的高度位置及速度等相關(guān)信息。卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)升降通過脈沖計(jì)數(shù)值判斷是否接近碳?jí)K位置，并在接近指定位置時(shí)降低升降速度，直至脈沖數(shù)值達(dá)到指定數(shù)值并且到位限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，定位完成，然后實(shí)現(xiàn)碳?jí)K的夾取放下等運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)。

此夾具限位架改進(jìn)后可適用不同規(guī)格的碳?jí)K需求，碳?jí)K在長度方向也不再受限制。同時(shí)，上限位架可不用根據(jù)碳?jí)K的變化而變化，下限位架會(huì)隨著碳?jí)K尺寸的變化而做相應(yīng)的間距變化，下限位架同電氣限位配合工作，可作為夾具裝置減速限位使用，即下限位架的鋼板和碳?jí)K接觸后，通過限位開關(guān)發(fā)出信號(hào)，對(duì)夾具的卷揚(yáng)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，即做減速停止工作。

圖2 改進(jìn)后的夾具限位架

3 總結(jié)

針對(duì)夾具限位架的改動(dòng)，可降低制造成本，降低設(shè)備使用維修成本，且對(duì)增強(qiáng)設(shè)備產(chǎn)品市場競爭力也有一定的作用。限位架的改進(jìn)更能適應(yīng)不同碳?jí)K尺寸的夾持，能使整個(gè)碳?jí)K夾持過程更加安全可靠，夾具機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)自如。在夾具裝置夾取和放下碳?jí)K的瞬間，夾具機(jī)構(gòu)平穩(wěn)、有效，同時(shí)加大碳?jí)K有效夾持范圍，已應(yīng)用于山東華宇、新疆農(nóng)六師、云南源鑫、青海百合、哈薩克斯坦二期等多個(gè)廠家，得到用戶廣泛認(rèn)可。

[1] 張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國鐵道出版社，1997.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版，第1卷)[M].北京：化學(xué)工業(yè)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

邢玉華(1973-)，女，高級(jí)工程師，現(xiàn)任遼寧省沈陽市冶金機(jī)械有限公司起重技術(shù)部設(shè)計(jì)審核員。

TF821

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1003-8884(2015)05-0048-02