智能重力式板坯夹钳及其控制方法与流程

本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种智能重力式板坯夹钳及其控制方法。

背景技术：

板坯天车作为大型钢厂板坯库中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。随着时代的发展，天车无人化系统应运而生，为了实现板坯库天车无人化，必须有相应的机械设备作为支撑，而夹钳就是其中至关重要的一项。现有的板坯夹钳主要分为重力式板坯夹钳和电动平移式板坯夹钳，这两种夹钳运用到无人化行车上都有着明显且严重的缺陷：重力式板坯夹钳结构简单、可靠，但是夹钳上没有任何传感器反馈夹钳夹取板坯的状态，在自动化系统中，安全没有保障；而电动平移式夹钳结构复杂，相对故障点较多，维护麻烦，且造价和维护费用都较高，所以，现有的板坯夹钳在天车无人化系统中均不适用。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能重力式板坯夹钳及其控制方法，用于解决现有技术中不能实现自动化操作的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智能重力式板坯夹钳，包括至少两组夹持组，一个所述夹持组包括一对交叉设置的钳臂，两个所述钳臂转动连接，所述钳臂下端形成钳口结果，所述钳口开口度变小时能够对所述板坯进行夹持，

所述左钳臂末端和所述右钳臂末端均设有夹紧检测装置，所述夹紧检测装置用于检测所述钳口的对板坯的夹紧状态。

可选的，所述夹紧检测装置通过弹性结构将所述夹紧检测装置的触发端顶出所述钳口内侧。

可选的，所述夹紧检测装置包括钳口触发件、第一销轴、第一弹性件和第一触发开关，所述钳口触发件的中部通过第一销轴转动安装在所述左钳臂或右钳臂上，所述第一弹性件能够让所述钳口触发件一端具有凸出于所述钳口的内侧的趋势，所述第一触发开关安装在所述第一弹性件的转动路径上。

可选的，智能重力式板坯夹钳还包括上横梁、下横梁和开闭器，所述开闭器用于控制所述上横梁和所述下横梁的相对位置的锁定状态；

所述智能重力式板坯夹钳还包括第二触发开关，所述第二触发开关用于检测所述开闭器的开闭状态。

可选的，还包括钳口开口度检测装置，所述开口度检测装置用于检测所述左钳臂和所述右钳臂形成的钳口的开口度。

可选的，还包括钳口开口度检测装置，所述开口度检测装置通过检测所述上横梁和所述下横梁的距离来反应所述左钳臂和所述右钳臂形成的钳口的开口度。

可选的，智能重力式板坯夹钳还包括上横梁、下横梁和开闭器，所述开闭器用于控制所述上横梁和所述下横梁的相对位置的锁定状态；

所述钳口开口度检测装置包括拉绳编码器和拉绳，所述拉绳编码器所述绳子在所述上横梁上，所述拉绳一端和所述拉绳编码器配合，所述拉绳另一端所述绳子在所述下横梁上。

可选的，还包括至少一个夹钳落地检测装置，所述夹钳落地检测装置用于检测钳口是否到达板坯的夹持位置，当所述夹钳落地检测装置有多个时，各个所述夹钳落地检测装置能够和板坯的多个位置对应。

可选的，智能重力式板坯夹钳还包括上横梁、下横梁和开闭器，所述开闭器用于控制所述上横梁和所述下横梁的相对位置的锁定状态；

所述夹钳落地检测装置包括定位柱、第二弹性件和第三触发开关，所述定位柱立向贯穿所述下横梁，所述第二弹性件让所述定位柱下端有向下顶出的趋势，所述定位柱的下端在夹持时朝向板坯，所述第三触发开关安装在所述定位柱向上的路径上。

可选的，所述定位柱的竖向位置可调。

可选的，所述定位柱的竖向位置通过切换机构可调；

所述切换机构包括：

驱动件，

两个竖向伸缩组件，所述竖向伸缩组件包括轴套和丝杆，所述驱动件驱动所述轴套转动，所述轴套转动安装在所述下横梁上且所述轴套的轴向位移被限制，丝杆包括同轴设置的螺纹部和花键部，所述螺纹部和所述轴套的内孔螺纹配合，所述花键部和所述下横梁通过花键连接结构配合；

所述丝杆设有第一轴向孔和第二轴向孔，所述第一轴向孔和所述第二轴向孔连通形成通孔结构，所述第一轴向孔的孔径大于所述第二轴向孔的孔径，所述定位柱上端固定设有卡位头，所述卡位头置于所述第二轴向孔内，所述定位柱轴向穿入所述第二轴向孔内，所述第二轴向孔内安装所述第二弹性件，所述丝杆上端可拆卸固定设有锁头，所述第二弹性件一端和所述卡位头配合，所述第二弹性件另一端和所述锁头配合。

可选的，所述切换机构还包括：

动力轴，所述驱动件驱动所述动力轴转动；

第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴和所述第二输出轴均与所述动力轴平行且传动连接，所述第一输出轴和所述第二输出轴分别位于所述动力轴的两侧；

所述第一输出轴和第二输出轴分别驱动所述轴套转动。

可选的，还包括倾角检测传感器，所述倾角检测传感器用于检测所述智能重力式板坯夹钳和水平面的倾角。

一种智能重力式板坯夹钳的控制方法，智能重力式板坯夹钳包括：夹紧检测装置、第二触发开关、钳口开口度检测装置和夹钳落地检测装置，所述夹钳落地检测装置的检测端位置高度可调；

所述智能重力式板坯夹钳的控制方法包括如下步骤：

夹钳将要吊取板坯时，开闭器关闭，开闭器检测装置未被触发，钳口处于打开状态；

当夹钳到达目标板坯上方时，夹钳通过系统命令确定夹取板坯数量，根据需要夹取板坯数量来调节夹钳落地检测装置的检测端位置；

控制夹钳开始下降，当直至夹钳落地检测装置的检测端与板坯上表面接触时，夹钳减速继续下降，并打开夹钳的开闭器，第二触发开关检测到开闭器打开并触发夹钳停止下降，转而上升；

夹钳上升到夹紧检测装置信号触发，则夹钳完成了夹紧工作，此时，开口度检测装置采集开口度数据即是板坯的宽度；

将开口度检测装置检测的板坯的宽度与系统中已知的板坯宽度进行比对，当比对结果不一致时，报警。

可选的，智能重力式板坯夹钳还包括：倾角检测传感器；

所述智能重力式板坯夹钳的控制方法还包括如下步骤：

当倾角检测传感器检测到夹钳姿态有倾斜时，夹钳进行姿态调整或者系统急停。

如上所述，本发明的智能重力式板坯夹钳及其控制方法，至少具有以下有益效果：

通过夹紧检测装置的设置，实现了对夹钳的夹紧状态的检测，为夹钳的自动化动作提供了实时的反馈，从而实现了闭环控制，提高了控制的可靠性，以及提高了夹钳工作的安全性。

附图说明

图1显示为本发明的智能重力式板坯夹钳的正面示意图。

图2显示为本发明的智能重力式板坯夹钳的侧面示意图。

图3显示为本发明的切换机构和下横梁配合的示意图。

图4显示为本发明的切换机构的示意图。

元件标号说明：上横梁1,下横梁2,左钳臂3,右钳臂4,开闭器5，夹紧检测装置6,钳口触发件61,第一销轴62,第一弹性件63,第一触发开关64，第二触发开关51，钳口开口度检测装置7，拉绳编码器71,拉绳72，夹钳落地检测装置8，定位柱81,第二弹性件82,第三触发开关83，切换机构9，驱动件91，动力轴92，第一输出轴93，第二输出轴94，竖向伸缩组件95，轴套951，丝杆952，螺纹部9521，花键部9522，第一轴向孔9523，第二轴向孔9524，卡位头811，锁头9525，轴承9511。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1至图2，本发明提供一种智能重力式板坯夹钳的实施例，包括上横梁1、下横梁2、左钳臂3、右钳臂4和开闭器5，上横梁1、下横梁2、左钳臂3、右钳臂4和开闭器5的具体配合形式不是本申请的重点，以下的配合形式仅是作为举例说明，上横梁1、下横梁2相互平行间隔设置，上横梁1可以和行车通过钢绳配合，开闭器5安装在上横梁1和下横梁2之间，左钳臂3和右钳臂4交叉转动安装形成一组二指夹持结构，在左钳臂3和右钳臂4上端均设置条形槽，销轴插入条形槽实现转动安装，在左钳臂3和右钳臂4开合过程中，条形槽和销轴的位置发生相对变化从而实现适应，下横梁2位于左钳臂3和右钳臂4交叉处下侧，一个上横梁1和一个下横梁2对应设置多组二指夹持结构实现对板坯的夹持，当开闭器5处于关闭状态时，钳口处于打开状态，当关闭其打开时，向上提升上横梁1，左钳臂3和右钳臂4向内侧转动从而夹紧板坯。所述左钳臂3末端和所述右钳臂4末端均设有夹紧检测装置6，所述夹紧检测装置6用于检测所述左钳臂3和所述右钳臂4形成的钳口的夹紧状态。通过夹紧检测装置6的设置，实现了对夹钳的夹紧状态的检测，为夹钳的自动化动作提供了实时的反馈，从而实现了闭环控制，提高了控制的可靠性，以及提高了夹钳工作的安全性。

请参阅图1，夹紧检测装置6的一种实施例，所述夹紧检测装置6包括钳口触发件61、第一销轴62、第一弹性件63和第一触发开关64，所述钳口触发件61的中部通过第一销轴62转动安装在所述左钳臂3或右钳臂4上，所述第一弹性件63能够让所述钳口触发件61一端具有凸出于所述钳口的内侧的趋势，所述第一触发开关64安装在所述第一弹性件63的转动路径上。钳口触发件61通过第一销轴62转动连接，使得钳口触发件61凸出于钳口内侧的一侧在和板坯接触并产生相互的力时，钳口触发件61一端受理并克服第一弹性件63的弹力然后绕着第一销轴62旋转，钳口触发件61另一端的旋转触发第一触发开关64，第一触发开关64将夹紧状态的数据传输给控制器，当钳口打开时，钳口触发件61被第一弹性件63复位。

请参阅图2，本发明提供一种智能重力式板坯夹钳的实施例，还包括第二触发开关51，所述第二触发开关51用于检测所述开闭器5的开闭状态。避免在自动运行时出现误操作。

本发明提供一种智能重力式板坯夹钳的实施例，还包括钳口开口度检测装置7，所述开口度检测装置用于检测所述左钳臂3和所述右钳臂4形成的钳口的开口度。检测两边夹持钳口的距离，从而间接测量所夹持板坯的宽度。

请参阅图2，本发明提供一种智能重力式板坯夹钳的实施例，还包括钳口开口度检测装置7，所述开口度检测装置通过检测所述上横梁1和所述下横梁2的距离来反应所述左钳臂3和所述右钳臂4形成的钳口的开口度。检测两边夹持钳口的距离，从而间接测量所夹持板坯的宽度。所述钳口开口度检测装置7包括拉绳编码器71和拉绳72，所述拉绳72编码器71固定在所述上横梁1上，所述拉绳一端和所述拉绳72编码器71配合，所述拉绳72另一端固定在所述下横梁2上。通过上横梁1和下横梁2的距离来反应所夹持的板坯的宽度结果更加准确且测量方便，如果通过直接测量钳口的开口度实验方案复杂。

请参阅图2、图3和图4，本发明提供一种智能重力式板坯夹钳的实施例，还包括至少一个夹钳落地检测装置8，所述夹钳落地检测装置8用于检测钳口是否到达板坯的夹持位置，当所述夹钳落地检测装置8有多个时，各个所述夹钳落地检测装置8能够和板坯的多个位置对应。可选的，所述夹钳落地检测装置8包括定位柱81、第二弹性件82和第三触发开关83，所述定位柱81立向贯穿所述下横梁2，所述第二弹性件82让所述定位柱81下端有向下顶出的趋势，所述定位柱81的下端在夹持时朝向板坯，所述第三触发开关83安装在所述定位柱81向上的路径上。当定位柱81下方和板坯上表面接触时，如果夹钳继续向下运动，定位柱81发生向上的相对位移，定位柱81触发第三触发开关83，控制器收到第二触发开关51的信号后，能够控制器夹钳停止下降，从而开始下一步的提升运动。

请参阅图3和图4，一种夹钳落地检测装置8的实施例，所述定位柱81的竖向位置可调，所述定位柱81的竖向位置通过切换机构9可调；所述切换机构9包括：驱动件91、动力轴92、第一输出轴93、第二输出轴94和两个竖向伸缩组件95，所述驱动件91驱动所述动力轴92转动；所述第一输出轴93和所述第二输出轴94均与所述动力轴92平行且传动连接，所述第一输出轴93和所述第二输出轴94分别位于所述动力轴92的两侧；所述竖向伸缩组件95包括轴套951和丝杆952，所述轴套951转动安装在所述下横梁2上且所述轴套951的轴向位移被限制，所述第一输出轴93和第二输出轴94分别驱动所述轴套951转动，丝杆952包括同轴设置的螺纹部9521和花键部9522，所述螺纹部9521和所述轴套951的内孔螺纹配合，所述花键部9522和所述下横梁2通过花键连接结构配合；所述丝杆952设有第一轴向孔9523和第二轴向孔9524，所述第一轴向孔9523和所述第二轴向孔9524连通形成通孔结构，所述第一轴向孔9523的孔径大于所述第二轴向孔9524的孔径，所述定位柱81上端固定设有卡位头811，所述卡位头811置于所述第二轴向孔9524内，所述定位柱81轴向穿入所述第二轴向孔9524内，所述第二轴向孔9524内安装所述第二弹性件82，所述丝杆952上端可拆卸固定设有锁头9525，所述第二弹性件82一端和所述卡位头811配合，所述第二弹性件82另一端和所述锁头9525配合。在图3中，锁头9525可以为螺栓，卡位头811可以为螺母。当定位柱81被向上顶时，定位柱81压缩第二弹性件82，第二弹性件82可以为弹簧，定位柱81在上升过程中触发第三触发开关83，当定位柱81下方和板坯上表面脱离时，第二弹性件82将定位柱81向下顶出实现自动复位。当需要针对不同厚度的板坯或者需要抓取不同数量的板坯时可以调整定位柱81的高度实现适应，板坯的数量可以通过以上实施例提到的钳口开口度检测装置7来测量，也可以手动录入，定位柱81的竖向位置的调整过程为：驱动件91驱动动力轴92转动，动力轴92驱动第一输出轴93和第二输出轴94转动，第一输出轴93和第二输出轴94分别带动两个轴套951转动，且轴套951的轴向位移被限制，使得轴套951在原地旋转,丝杆952的螺纹部9521和轴套951的内孔配合，丝杆952的转动位移被花键结构限制，使得丝杆952只能竖向直线运动，在图3中，驱动件91可以为电机，驱动件91和动力轴92同轴，动力轴92和第一输出轴93、第二输出轴94之间通过齿轮传动，当然其也可以是其他传动方式，第一输出轴93和第二输出轴94上均套有链轮，轴套951上同轴固定有一个链轮，轴套951和第一输出轴93、第二输出轴94之间的传动通过链轮和链条配合传动，在图3和图4中中，链轮内侧设置螺纹，即链轮本身可以称为轴套951，链轮的下端固定一个轴承9511，轴套951嵌入到下横梁2上限制轴套951的轴向位移，当然也可以单独设置一个轴套951，链轮和轴套951同步转动也能达到一样的功能。

本实施例中，一种智能重力式板坯夹钳的控制方法，智能重力式板坯夹钳包括：夹紧检测装置6、第二触发开关51、钳口开口度检测装置7和夹钳落地检测装置8，所述夹钳落地检测装置8的检测端位置高度可调；

所述智能重力式板坯夹钳的控制方法包括如下步骤：

夹钳将要吊取板坯时，开闭器5关闭，开闭器5检测装置未被触发，钳口处于打开状态；

当夹钳到达目标板坯上方时，夹钳通过系统命令确定夹取板坯数量，根据需要夹取板坯数量来调节夹钳落地检测装置8的检测端位置；

控制夹钳开始下降，当直至夹钳落地检测装置8的检测端与板坯上表面接触时，夹钳减速继续下降，并打开夹钳的开闭器5，第二触发开关51检测到开闭器5打开并触发夹钳停止下降，转而上升；

夹钳上升到夹紧检测装置6信号触发，则夹钳完成了夹紧工作，此时，开口度检测装置采集开口度数据即是板坯的宽度；

将开口度检测装置检测的板坯的宽度与系统中已知的板坯宽度进行比对，当比对结果不一致时，报警。

本实施例中，智能重力式板坯夹钳还包括：倾角检测传感器；

所述智能重力式板坯夹钳的控制方法还包括如下步骤：

当倾角检测传感器检测到夹钳姿态有倾斜时，夹钳进行姿态调整或者系统急停。

综上所述，本发明通过夹紧检测装置6的设置，实现了对夹钳的夹紧状态的检测，为夹钳的自动化动作提供了实时的反馈，从而实现了闭环控制，提高了控制的可靠性，以及提高了夹钳工作的安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。