具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了循环使用，需要将使用过的芯棒冷却后由运输装置运送越过钢管热轧线上的固定设备并最终运输到芯棒备用工位，以便芯棒可以随时重新上线使用。如图1、图2和图3所示，芯棒运输系统主要包括芯棒提升钩1、芯棒运输车2、两套冷却水喷淋装置3、第一芯棒工位4、第二芯棒工位5、第三芯棒工位6、第四芯棒工位7、芯棒旋转机构8、芯棒平移机构9、芯棒备用工位10。第一芯棒工位4是用于放置使用过的芯棒，等待冷却；第二芯棒工位5和第三芯棒工位6是用于对芯棒进行冷却的工位，在第二芯棒工位5和第三芯棒工位6处，使用过芯棒在芯棒旋转机构8和芯棒平移机构9的共同作用下，由冷却水喷淋装置3进行均匀冷却；第四芯棒工位7是芯棒冷却完毕后的放置工位，等待芯棒运输车将芯棒运输至芯棒准备工位10；芯棒备用工位10是芯棒准备工位，在此工位芯棒等待准备重新上线使用。

将冷却后的芯棒运输到芯棒备用工位的芯棒运输过程为：(1)芯棒提升钩电机启动并驱动芯棒提升钩1竖直向下运动，到达第四芯棒工位7后，芯棒提升钩电机停机，芯棒运输车电机启动并驱动芯棒运输车2在轨梁上横向向前直行，使得芯棒提升钩勾取第四芯棒工位7上的芯棒；(2)芯棒运输车电机停机，芯棒提升钩电机启动并驱动芯棒提升钩1竖直向上运动；(3)芯棒提升钩达到超过冷却水喷淋装置3的预定高度后，芯棒提升钩电机停机，芯棒运输车电机启动并驱动芯棒运输车2在轨梁上横向向前直行；(4)芯棒提升钩越过钢管热轧线上的固定设备11之后并到达芯棒备用工位10上方位置时，芯棒运输车电机停机，芯棒提升钩电机再次启动，驱动芯棒提升钩竖直向下运动，直至芯棒提升钩上勾取的芯棒放置到芯棒备用工位10上；(5)芯棒提升钩电机停机并再次启动芯棒运输车电机，驱动芯棒运输车在轨梁上横向向后直行，使得芯棒提升钩完全离开芯棒备用工位10；(6)芯棒运输车电机停机并启动芯棒提升钩电机，驱动芯棒提升钩竖直向上运动；(7)芯棒提升钩达到超过冷却水喷淋装置3的预定高度后，芯棒提升钩电机停机，芯棒运输车电机启动并驱动芯棒运输车2在轨梁上横向向后直行，直至芯棒提升钩到达第四芯棒工位7。按照以上方式循环进行，即可进行芯棒的多轮运输。

现有技术的芯棒运输系统和方法中，芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机各自通过单变频器独立控制，启动过程中，需要较大的能量来加速启动，停车时由于惯性问题，又需要很大的制动功率来消耗掉制动产生的能量，因此运输装置的每次起、停动作都会对电网产生冲击。而且，现有技术的芯棒运输系统和方法中，使用芯棒运输车第一接近开关20、芯棒运输车第二接近开关21、芯棒提升钩接近开关22等，来设定和检测芯棒运输车的加速位、减速位、停止位以及芯棒提升钩的高低位置，整个芯棒运输系统的动作采用顺序流程动作，即完成一个提升或者运输动作之后再开始下一个动作，并且如图2中的箭头所示，整个运输过程中的动作轨迹类似于“直上直下、直前直后”的矩形，整个运输装置运行节奏慢，运输效率低，而且运输系统的频繁起停，不利于整个设备的平稳运行，降低设备运行的安全性和可靠性。

如图1和图4所示，本发明的芯棒运输系统包括芯棒提升钩1及驱动芯棒提升钩1的芯棒提升钩电机、芯棒运输车2及驱动芯棒运输车2的芯棒运输车电机、冷却水喷淋装置30、第一芯棒工位4、第二芯棒工位5、第三芯棒工位6、第四芯棒工位7、芯棒旋转机构8、芯棒平移机构9、芯棒备用工位10。第一芯棒工位4是用于放置使用过的芯棒，等待冷却；第二芯棒工位5和第三芯棒工位6是用于对芯棒进行冷却的工位，在第二芯棒工位5和第三芯棒工位6处，使用过芯棒在芯棒旋转机构8和芯棒平移机构9的共同作用下，由冷却水喷淋装置30进行均匀冷却；第四芯棒工位7是芯棒冷却完毕后的放置工位，等待芯棒运输车将芯棒运输至芯棒准备工位10；芯棒备用工位10是芯棒准备工位，在此工位芯棒等待准备重新上线使用。

本发明的芯棒运输系统还包括控制系统，该控制系统包括PI控制器(比例积分控制器)、设置在芯棒运输车2上用于检测芯棒提升钩1高度的位置编码器23、设置在轨梁上用于检测芯棒运输车2位置的激光测距仪24、设置在芯棒运输车电机上用于检测芯棒运输车2的行走速度的第一速度编码器、设置在芯棒提升钩电机上用于检测芯棒提升钩1的升降速度的第二速度编码器、以及数据传输模块，上述PI控制器、位置编码器23、激光测距仪24、第一速度编码器、第二速度编码器、数据传输模块相互通信连接，位置编码器23、激光测距仪24、第一速度编码器、第二速度编码器采集的数据可以实时以通信方式传送到数据传输模块，然后由数据传输模块传输到PI控制器，PI控制器基于所接收的数据对芯棒运输车电机和芯棒提升钩电机的运行速度进行控制，从而芯棒运输车和芯棒提升钩相应地进行加速、减速等操作。

此外，如图5所示，在本发明的芯棒运输系统中，用于驱动芯棒提升钩1的芯棒提升钩电机和用于驱动芯棒运输车2的芯棒运输车电机的供电电路中增加了整流/回馈装置，由此从电网到整流/回馈装置之后形成由芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机共享的直流母线，该直流母线向芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机提供直流电源，并且从直流母线到芯棒提升钩电机以及从直流母线到芯棒运输车电机的供电电路中还分别增加了逆变器，当芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机在电动状态工作时，芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机经逆变器从直流母线获取电能，当芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机在发电状态工作时，芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机产生的能量传递到直流母线，该能量可以被其他电机利用或者由回愦装置直接回馈给电网。具体而言，如图5中箭头所示，芯棒提升钩和芯棒运输车产生的能量可以直接给对方进行供电，当芯棒运输车减速时产生的能量回馈可以提供给芯棒提升钩用于提升芯棒，芯棒提升钩减速产生的能量回馈也可以提供给芯棒输送车用于行走，以此方式，部分能量在系统内部消耗，可以降低芯棒运输系统运行过程中对电网的冲击。

在本发明的芯棒运输系统中，轨梁上设置的激光测距仪24还可以对芯棒运输车2的车体姿态进行监测，在车体出现偏斜的情况下，激光测距仪24发出报警，保证了设备的安全性、可靠性。优选地，在轨梁的两侧各设置一个激光测距仪24。

此外，在本发明的芯棒运输系统中，将现有技术中的两套冷却水喷淋装置3改造为一套冷却水喷淋装置30，该冷却水喷淋装置30设计为在装置主体的下侧引出两个斜向下的冷却水喷淋头，由此可以扩展芯棒提升钩1的运行空间，避免冷却水喷淋装置对芯棒提升钩1的运行轨迹产生干扰。

如图4所示，利用上述芯棒运输系统实施的本发明的芯棒运输方法包括：

(1)芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机均启动并分别驱动芯棒提升钩1和芯棒运输车2，控制系统基于位置编码器23检测到的芯棒提升钩1的实时高度位置、激光测距仪24检测到的芯棒运输车2的实时行走位置、第一速度编码器检测到的芯棒运输车2的实时行走速度、第二速度编码器检测到的芯棒提升钩1的实时升降速度等数据信息，调节芯棒提升钩1和芯棒运输车2运动过程中的加速度和减速度的变化，从而同时控制芯棒运输车2的行走位置和速度以及芯棒提升钩1的高度位置和下降速度，在芯棒运输车2的行走和芯棒提升钩1的下降的共同作用下，芯棒提升钩1以最短路径到达第四芯棒工位7并勾取第四芯棒工位7上的芯棒；

(2)芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机保持启动状态，并分别驱动芯棒提升钩1上升和芯棒运输车2在轨梁上横向向前直行，同时在此期间控制系统基于位置编码器23检测到的芯棒提升钩1的实时高度位置、激光测距仪24检测到的芯棒运输车2的实时行走位置、第一速度编码器检测到的芯棒运输车2的实时行走速度、第二速度编码器检测到的芯棒提升钩1的实时升降速度等数据信息，控制芯棒运输车2加速并控制其加速度逐渐增大以及同时控制芯棒提升钩1加速并控制其加速度逐渐增大，在芯棒运输车2的向前行走和芯棒提升钩1的上升的共同作用下，芯棒提升钩1以最短路径快速达到超过冷却水喷淋装置30的预定高度；

(3)芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机保持启动状态，并分别驱动芯棒提升钩1下降和芯棒运输车2在轨梁上横向向前直行，同时在此期间控制系统基于位置编码器23检测到的芯棒提升钩1的实时高度位置、激光测距仪24检测到的芯棒运输车2的实时行走位置、第一速度编码器检测到的芯棒运输车2的实时行走速度、第二速度编码器检测到的芯棒提升钩1的实时升降速度等数据信息，控制芯棒运输车2减速并控制其减速度逐渐减小以及同时控制芯棒提升钩1减速并控制其减速度逐渐减小，在芯棒运输车2的向前行走和芯棒提升钩1的下降的共同作用下，芯棒提升钩1以最短路径快速越过钢管热轧线上的固定设备11后到达芯棒备用工位10，然后将芯棒提升钩1上勾取的芯棒放置到芯棒备用工位10上；

(4)芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机保持启动状态，并分别驱动芯棒提升钩1上升和芯棒运输车2在轨梁上横向向后直行，同时在此期间控制系统基于位置编码器23检测到的芯棒提升钩1的实时高度位置、激光测距仪24检测到的芯棒运输车2的实时行走位置、第一速度编码器检测到的芯棒运输车2的实时行走速度、第二速度编码器检测到的芯棒提升钩1的实时升降速度等数据信息，控制芯棒运输车2加速并控制其加速度逐渐增大以及同时控制芯棒提升钩1加速并控制其加速度逐渐增大，在芯棒运输车2的向后行走和芯棒提升钩1的上升的共同作用下，芯棒提升钩1以最短路径快速离开芯棒备用工位10并达到超过冷却水喷淋装置30的预定高度；

(5)芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机保持启动状态，并分别驱动芯棒提升钩1下降和芯棒运输车2在轨梁上横向向后直行，同时在此期间控制系统基于位置编码器23检测到的芯棒提升钩1的实时高度位置、激光测距仪24检测到的芯棒运输车2的实时行走位置、第一速度编码器检测到的芯棒运输车2的实时行走速度、第二速度编码器检测到的芯棒提升钩1的实时升降速度等数据信息，控制芯棒运输车2减速并控制其减速度逐渐增大以及同时控制芯棒提升钩1减速并控制其减速度逐渐增大，在芯棒运输车2的向后行走和芯棒提升钩1的下降的共同作用下，芯棒提升钩1以最短路径快速到达第四芯棒工位7，即可随时进行下一轮的芯棒运输。

本文中的“最短路径”是指如图4中箭头所示的弧形路径，所述弧形路径是芯棒提升钩1在①芯棒运输车2的向前行走和芯棒提升钩1的上升的共同作用下_、②芯棒运输车2的向前行走和芯棒提升钩1的下降的共同作用下_、③芯棒运输车2的向后行走和芯棒提升钩1的上升的共同作用下_、④芯棒运输车2的向后行走和芯棒提升钩1的下降的共同作用下，实际所运行的轨迹，这与现有技术中“直上直下、直前直后”的矩形轨迹完全不同。

在本发明的芯棒运输系统和芯棒运输方法中，控制系统同时控制芯棒运输车的行走位置和速度以及芯棒提升钩的高度位置和升降速度，使得芯棒被运输的空中轨迹最优化，而且由于芯棒运输路径相比于现有技术大大缩短，从而芯棒运输时间相比于现有技术缩短了30％以上，因此，本发明的芯棒运输系统和芯棒运输方法可以显著提高芯棒运输效率。

在本发明的芯棒运输系统和芯棒运输方法中，通过控制系统中PI控制器对芯棒运输车电机和芯棒提升钩电机运行速度的控制，调节整个运动过程中芯棒运输车和芯棒提升钩的加速度和减速度的变化，在芯棒运输车和芯棒提升钩的加速过程中加速度逐渐增大，在芯棒运输车和芯棒提升钩的减速过程中，减速度逐渐减小，这样可以实现芯棒运输车和芯棒提升钩的平稳运行，降低起停冲击，使得设备运行更加安全、平稳；而且，在芯棒运输过程中，芯棒运输车和芯棒提升钩二者都一直处于运动过程中，中间没有停止状态，避免了芯棒运输车电机和芯棒提升钩电机急停急启对设备的冲击。

在本发明的芯棒运输系统和芯棒运输方法中，通过芯棒提升钩电机和芯棒运输车电机的供电电路中整流/回馈装置、直流母线、逆变器的设置，芯棒提升钩和芯棒运输车产生的能量可以直接给对方进行供电，使得能量在芯棒运输系统内部消耗，可以降低芯棒运输系统运行过程中对电网的冲击。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。

还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。