智能天車的夾鉗自動檢測夾持技術

文/李靜 季海焦

1 引言

夾鉗廣泛用于鋼廠，其結構復雜，如果發生事故，設備將會損壞并影響生產，嚴重還可能機毀人亡。因此如何使夾鉗準確地夾持鋼卷并正確檢測變得尤為重要。自動檢測控制能夠提升天車夾鉗運行的安全系數，對企業整個安全生產和效益提升提供巨大助力。

2 國內外研究現狀

智能天車及其夾鉗技術起源于本世紀初的韓國浦項，2002年，浦項制鐵集團的第一部天車研發成功，并在企業內部實施，正式投入使用，效果良好，后來韓國加大研發力度，其中無人夾鉗技術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的重視，其已經是當前的新興發展方向，并且在德國工業4.0的影響下，智能天車及關鍵部件無人夾鉗裝置的應用開始普遍推廣。

目前國內大力發展“中國制造2025”，部分企業也響應智能化發展，開始進行技術研發，由于夾鉗運動的狀態較難預測，夾持的可靠性難以把握，因此目前大部分國內的天車夾鉗均處于人工干預操作較多。

3 夾鉗主要結構及傳感器分布

如圖1所示，夾鉗的硬件系統主要包括夾臂、驅動機構、電控電源箱、專用控制器、指示燈（當上下兩組對中傳感器均無遮擋物，綠色燈亮；左右兩組夾緊傳感器檢測有遮擋，黃色燈亮；負載傳感器檢測有負載，紅色燈亮）、用于起檢測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 夾鉗的自動控制過程

無人天車自動夾鉗的取卷過程：天車奔向指定位置過程中，在允許安全高度范圍內，夾臂打開至預定開度，由夾鉗開度檢測傳感器檢測開度是否到位，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，天車到達目標誤差范圍內等條件下開始下降，通過鋼卷孔洞檢測傳感器這一檢測裝置的信號變化情況以及主鉤下放預定高度判斷主鉤是否已下降至目標位置。而后夾鉗開始執行閉合操作，待夾臂吊鉤深入到鋼卷卷心內部，防夾傳感器檢測到位，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，此時操作為慢速操作，當負載檢測裝置檢測到有負載信號后，天車可以安全提升鋼卷，整個取卷過程結束。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底部是否有障礙物阻礙其下降。

無人天車自動夾鉗的放卷過程：天車到達放卷位置上方時，夾鉗及鋼卷開始下降，將鋼卷放到指定鞍座上后，天車待負載傳感器信號消失時，夾鉗繼續緩慢下降，主鉤下降到預定高度誤差允許范圍內，專用控制器處理完成后執行夾臂打開操作，夾鉗打開到預定寬度值（由主控系統提供此數值），主吊鉤執行提升，放卷動作完成。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檢測是否有異物，防止夾鉗碰撞。

5 總結

本技術重點研究了基于智能天車的夾鉗技術，這種技術能夠在夾鉗夾持鋼卷時對鋼卷進行全方位檢測，讓智能天車系統在取卷和放卷時自動控制，使其可以在無負荷狀態下自動進行安全夾持動作，動作線性可控。

圖1：夾鉗主要硬件結構

圖2：夾鉗上檢測傳感器的布置圖