CN107502921A - 一种电解铝槽激光打壳装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电解铝槽激光打壳装置，属于电解铝技术领域。该装置的工作流程如下：S1：数控装置接收来自PLC程序的打壳命令；S2：数控装置调整所述激光切割头的位置，满足电解质壳到激光切割头的距离等于透镜的焦距；S3：启动激光发生器，并通过数控装置控制激光切割头在同一平面内运动进行打壳；S4：完成打壳后，数控装置控制Z轴伺服电机控制激光切割头回到初始位置，等待下一次打壳。本发明采用的激光来对电解质壳进行切割，不会产生打壳装置粘接现象，大幅度减轻了操作员的工作量；提高激光发射器的功率和延长切割时间，可以确保打壳的成功率。

Description

一种电解铝槽激光打壳装置

技术领域

本发明属于电解铝技术领域，涉及一种电解铝槽激光打壳装置。

背景技术

在铝生产过程中，电解铝槽不停生产，需要间断的向电解槽内加入氧化铝，而在高温环境中电解质液上面会快速形成一层坚硬的电解质壳体，从而阻碍向电解槽中投入氧化铝，因此，电解铝槽加料系统中需要打壳装置来打破电解质壳。

现有的打壳方法：是通过PLC发送打壳脉冲信号控制二位五通电磁阀换向，改变汽缸的气路从而控制打壳锤头下落击破电解质壳，使添加的物料能够顺利的加入电解池中。由于气缸开环控制打壳过程中，打壳锤头在打通电解质壳之后会继续下降侵入电解液中几秒钟，因此，存在以下问题：

1.打壳锤头非常容易粘结上电解液，多次累积之后，锤头“粘包”变得越来越大，导致在打壳过程中遇到的阻力愈来愈大，容易造成不能打穿电解质壳，影响正常的加料。

2.锤头“粘包”之后需要人工清理粘结物，由于电解槽数量多且打壳次数频繁，清理锤头会耗费巨大的人力成本；且在清理过程中，击打锤头粘结物容易使锤头掉落或造成打壳气缸故障。

因此，在保证成功打破电解质壳的同时避免打壳锤头“粘包”是最理想的打壳效果。目前，主要的改进方法有：

1.根据经验在保证能够打通电解质壳的前提下，缩短气缸下降的控制时间。

2.通过检测气缸的压力变化率或者锤头和电解液接触产生电势差等手段，判断已经打通电解质壳，及时反馈给控制系统控制气缸快速提升。

以上方法都是减少打壳锤头和电解液的接触时间，能在一定程度上减轻“粘包”的影响，却无法彻底消除。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电解铝槽激光打壳装置，实现彻底解决现有技术中的“粘包”现象，并大幅度减轻操作员的工作量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电解铝槽激光打壳装置，包括数控装置，激光切割头，激光测距仪，透镜，H轨道，激光测距仪；

所述数控装置内设置有激光发生器，所述透镜设置在所述激光切割头内，用于汇聚所述激光发生器发出的激光束，所述激光测距仪设置在所述激光切割头上；

所述数控装置控制激光聚集到电解质壳表面，产生高温破坏电解质壳，从而在电解质壳上形成一个加料孔，实现非接触打壳；

该装置的工作流程如下：

S1：数控装置接收来自PLC程序的打壳命令；

S2：调整所述激光切割头的位置，满足电解质壳到激光切割头的距离等于透镜的焦距；

S3：启动激光发生器，并通过数控装置控制激光切割头在同一平面内运动进行打壳；

S4：完成打壳后，数控装置控制激光切割头回到初始位置，等待下一次打壳。

进一步，步骤S3具体为：

S31：启动激光发生器；

S32：数控装置控制激光切割个头对同一运行线路重复切割多次，同时向激光切割头吹压缩空气，压缩空气冷却激光切割头并吹扫电解质壳的切割缝隙，确保打壳完成之后切割的电解质壳部分不会连接在电解质壳上；

S33：数控装置控制所述激光切割头每改变一次移动方向做一次停顿。

本发明的有益效果在于：本发明采用的激光来对电解质壳进行切割，由于激光切割头与电解液之间没有物理接触，不会产生打壳装置粘接现象，从根本上解决了打壳装置粘结电解液而引起打壳困难的问题，大幅度减轻了操作员的工作量；提高激光发射器的功率和延长切割时间，可以确保打壳的成功率。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的电解铝槽激光打壳装置示意图；

图中标记为，1轨道Ⅰ，2轨道Ⅱ，3轨道Ⅲ，4X轴伺服电机，5Y轴伺服电机，6Z轴伺服电机，7数控装置，8激光发生器，9反射镜，10激光束，11透镜，12进气孔，13激光切割头，14激光测距仪，15电解质壳，16电解液，17铝液。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的电解铝槽激光打壳装置示意图，如图1所示，本发明的激光打壳装置由包含轨道Ⅰ1，轨道Ⅱ2和轨道Ⅲ3的H型轨道，轨道Ⅱ2的一端设置有X轴伺服电机4轨道Ⅲ3的一端设置有Y轴伺服电机5，H型轨道安装在电解槽外壳上传统打壳装置的气缸位置，数控装置7安装在轨道Ⅱ2的轴中心，激光发生器8安装在数控装置内部，本实施例中，激光发生器8的安装方式为让激光射出的方向平行于H型轨道所在的平面，在数控装置内部还设置有一反射镜9，反射镜9以45°倾角安装在与激光发生器8水平和打壳点垂直交点，激光切割头13安装在数控装置7的正下方，激光切割头13上开有一进气孔12，进气孔12连接至吹扫气源，在切割过程中吹扫气源的气体通过进气孔12对切割产生的残渣进行吹扫，透镜11安装在激光切割头13的内部，激光切割头13的右边还安装有激光测距仪14，本实施例的激光测距仪14的中心位置与透镜11在同一个平行于H型轨道的平面内(激光测距仪的位置可以随意设置保证能够计算出所测距离与焦距之间的关系即可)，这样可以方便调整激光切割头13的位置使得激光测距仪14所测出的距离与透镜11的焦距相同，激光测距仪14通过RS485总线与数控装置7进行通信。

本发明的打壳过程为：当数控装置7接收来自PLC程序的打壳命令时，首先控制X轴伺服电机4，Y轴伺服电机5，对数控装置7的位置进行调整，使得激光切割头的位置对准打孔的位置，然后Z轴伺服电机从而控制激光切割头13沿Z轴方向缓慢向下运动，知道激光测距仪14所测得的电解质壳15到激光切割头13的距离等于透镜11的焦距时停止，接着启动激光发生器8，激光发生器8发出的激光束10经过反射镜9反射之后经过透镜汇聚成高能激光束并落在电解质壳15表面上，电解质壳15吸收汇聚后的激光束10的能量后迅速融化成小孔，同时数控装置7控制激光切割头13相对于电解质壳15运动，在电解质壳15上切割出圆形或者方向的加料孔，最后控制激光切割头13向上运动回到最高点等待下一次打壳。

在激光切割金属等材料的应用中，为了充分切割电解质壳，在打壳过程中控制切割速度为0.5m/s,且在切割过程中来回重复切割几次，确保每次打壳成功。例如：在打壳过程中重复3次切割一个边长10cm的正方形加料孔，在切割过程中，同时控制切割头向X+(右)移动10cm，向X-(左)移动10cm，向X+(右)移动10cm完成一个正方形一条边的切割，同理切割其余三条边，在整个切割过程中切割头每次移动方向改变停顿0.1s，移动距离约1.2m，整个打壳过程只需要4s左右。这样重复数次切割可以避免由于切割不完全，正方形有少数部分与电解质壳15连接而影响加料，有效地保证了打壳的成功率。

以上方案所带来的显著优势：打壳装置与电解液16无物理接触，不会产生“粘包”影响；打壳的成功率高，速度快。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种电解铝槽激光打壳装置，其特征在于：包括数控装置，激光切割头，激光测距仪，透镜，H轨道，激光测距仪；

所述数控装置内设置有激光发生器，所述透镜设置在所述激光切割头内，用于汇聚所述激光发生器发出的激光束，所述激光测距仪设置在所述激光切割头上；

所述数控装置控制激光聚集到电解质壳表面，产生高温破坏电解质壳，从而在电解质壳上形成一个加料孔，实现非接触打壳；

该装置的工作流程如下：

S1：数控装置接收来自PLC程序的打壳命令；

S2：调整所述激光切割头的位置，满足电解质壳到激光切割头的距离等于透镜的焦距；

S3：启动激光发生器，并通过数控装置控制激光切割头在同一平面内运动进行打壳；

S4：完成打壳后，数控装置控制激光切割头回到初始位置，等待下一次打壳。

2.根据权利要求1所述的一种电解铝槽激光打壳装置，其特征在于：步骤S3具体为：

S31：启动激光发生器；

S32：数控装置控制激光切割个头对同一运行线路重复切割多次，同时向激光切割头吹压缩空气，压缩空气冷却激光切割头并吹扫电解质壳的切割缝隙，确保打壳完成之后切割的电解质壳部分不会连接在电解质壳上；

S33：数控装置控制所述激光切割头每改变一次移动方向做一次停顿。