文/李靜 季海焦

1 引言

夾鉗廣泛用于鋼廠，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果發(fā)生事故，設(shè)備將會(huì)損壞并影響生產(chǎn)，嚴(yán)重還可能機(jī)毀人亡。因此如何使夾鉗準(zhǔn)確地夾持鋼卷并正確檢測(cè)變得尤為重要。自動(dòng)檢測(cè)控制能夠提升天車夾鉗運(yùn)行的安全系數(shù)，對(duì)企業(yè)整個(gè)安全生產(chǎn)和效益提升提供巨大助力。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

智能天車及其夾鉗技術(shù)起源于本世紀(jì)初的韓國(guó)浦項(xiàng)，2002年，浦項(xiàng)制鐵集團(tuán)的第一部天車研發(fā)成功，并在企業(yè)內(nèi)部實(shí)施，正式投入使用，效果良好，后來韓國(guó)加大研發(fā)力度，其中無人夾鉗技術(shù)作為天車中的重要部分尤其受到重視。天車的智能化催生無人夾鉗技術(shù)的重視，其已經(jīng)是當(dāng)前的新興發(fā)展方向，并且在德國(guó)工業(yè)4.0的影響下，智能天車及關(guān)鍵部件無人夾鉗裝置的應(yīng)用開始普遍推廣。

目前國(guó)內(nèi)大力發(fā)展“中國(guó)制造2025”，部分企業(yè)也響應(yīng)智能化發(fā)展，開始進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，由于夾鉗運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)較難預(yù)測(cè)，夾持的可靠性難以把握，因此目前大部分國(guó)內(nèi)的天車夾鉗均處于人工干預(yù)操作較多。

3 夾鉗主要結(jié)構(gòu)及傳感器分布

如圖1所示，夾鉗的硬件系統(tǒng)主要包括夾臂、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控電源箱、專用控制器、指示燈（當(dāng)上下兩組對(duì)中傳感器均無遮擋物，綠色燈亮；左右兩組夾緊傳感器檢測(cè)有遮擋，黃色燈亮；負(fù)載傳感器檢測(cè)有負(fù)載，紅色燈亮）、用于起檢測(cè)作用的各種傳感器等。

具體傳感器的分布和作用如表1和圖2所示。

表1：夾鉗上傳感器的名稱和作用

4 夾鉗的自動(dòng)控制過程

無人天車自動(dòng)夾鉗的取卷過程：天車奔向指定位置過程中，在允許安全高度范圍內(nèi)，夾臂打開至預(yù)定開度，由夾鉗開度檢測(cè)傳感器檢測(cè)開度是否到位，夾鉗打開最大限位傳感器限制其打開最大程度，夾臂初始化完成。主吊鉤在滿足夾臂打開到位，天車到達(dá)目標(biāo)誤差范圍內(nèi)等條件下開始下降，通過鋼卷孔洞檢測(cè)傳感器這一檢測(cè)裝置的信號(hào)變化情況以及主鉤下放預(yù)定高度判斷主鉤是否已下降至目標(biāo)位置。而后夾鉗開始執(zhí)行閉合操作，待夾臂吊鉤深入到鋼卷卷心內(nèi)部，防夾傳感器檢測(cè)到位，夾臂停止，夾鉗打開最小限位傳感器限制其打開最小程度。天車開始嘗試提升鋼卷，此時(shí)操作為慢速操作，當(dāng)負(fù)載檢測(cè)裝置檢測(cè)到有負(fù)載信號(hào)后，天車可以安全提升鋼卷，整個(gè)取卷過程結(jié)束。注意：頂部防撞傳感器可以避免夾鉗下放過多，壓壞鋼卷。底部防撞傳感器用于判斷吊鉤下降時(shí)底部是否有障礙物阻礙其下降。

無人天車自動(dòng)夾鉗的放卷過程：天車到達(dá)放卷位置上方時(shí)，夾鉗及鋼卷開始下降，將鋼卷放到指定鞍座上后，天車待負(fù)載傳感器信號(hào)消失時(shí)，夾鉗繼續(xù)緩慢下降，主鉤下降到預(yù)定高度誤差允許范圍內(nèi)，專用控制器處理完成后執(zhí)行夾臂打開操作，夾鉗打開到預(yù)定寬度值（由主控系統(tǒng)提供此數(shù)值），主吊鉤執(zhí)行提升，放卷動(dòng)作完成。注意，夾鉗打開最大限位傳感器限制其打開最大程度，底部防撞傳感器在下放夾鉗時(shí)檢測(cè)是否有異物，防止夾鉗碰撞。

5 總結(jié)

本技術(shù)重點(diǎn)研究了基于智能天車的夾鉗技術(shù)，這種技術(shù)能夠在夾鉗夾持鋼卷時(shí)對(duì)鋼卷進(jìn)行全方位檢測(cè)，讓智能天車系統(tǒng)在取卷和放卷時(shí)自動(dòng)控制，使其可以在無負(fù)荷狀態(tài)下自動(dòng)進(jìn)行安全夾持動(dòng)作，動(dòng)作線性可控。

圖1：夾鉗主要硬件結(jié)構(gòu)

圖2：夾鉗上檢測(cè)傳感器的布置圖