CN108466116B - 阴极辊用研磨设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阴极辊用研磨设备及其使用方法；属于研磨设备技术领域；技术要点包括设置在阴极辊辊面侧边的支座，所述支座上设有导轨，在导轨上设有轴向滑动座，轴向滑动座螺纹连接有驱动丝杆，驱动丝杆连接有第一驱动电机，驱动丝杆与导轨平行设置，在支座沿长度方向的两端分别设有与驱动丝杆相配合的支承座，所述驱动丝杆连接有位移检测机构；在轴向滑动座上活动设置有径向滑动座，径向滑动座连接有径向驱动机构；在径向滑动座上设有安装台，在安装台上沿阴极辊轴向安装有第二驱动电机，第二驱动电机的动力输出轴连接有研磨轮；本发明旨在提供一种结构合理、使用安全性高且使用方便的阴极辊用研磨设备及其使用方法；用于研磨阴极辊。

Description

阴极辊用研磨设备及其使用方法
本申请为申请日为 2017年 6月 13日、申请号为 2017104442974、名称为“阴极辊用研磨设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种铜箔生产用辅助设备，更具体地说，尤其涉及一种阴极辊用研磨设备。
背景技术
电解铜箔的生箔工序中，阴极辊使用时间到一定时或者出现辊面出现异常时，需要将阴 极辊吊到特定的磨辊房进行研磨，其研磨需要进行反复几次，时长长达几个小时乃至几天。
然而，在实际的研磨过程中，仍然需要人工观测以及手动控制研磨机来对阴极辊进行研 磨。在实际生产中，申请人发现：由于研磨平台的速度较慢，如用于生产甚低轮廓铜箔用阴 极辊时，其速度仅仅在4.2-5.5cm/min(0.7-0.92mm/s)，在如此低的速度下，人工很难识别研 磨平台是否停止移动。由于阴极辊的Ra非常低，而一旦研磨平台由于各种原因(如电路故障、 机械故障灯)停止前进，会造成研磨轮对阴极辊的周向(阴极辊保持转动)或者接触点(阴 极辊停止转动时)的过度研磨，从而造成对阴极辊的辊面致命的伤害。同理，若阴极辊突然 停止转动，会造成研磨轮对阴极辊的轴向(研磨平台保持运动)或者接触点(研磨平台停止 运行时)的过度研磨。而一旦操作人员发现上述异常时，辊面已经受损严重，重侧阴极辊直 接进行报废；稍轻一些的需重新进行一个月反复的车辊，辊面经过车削不仅其使用寿命减少 三分之二，同时约1个月的反复研磨花费也要花费几十万元的费用才能使阴极辊重新应用于 生产。
但是，在目前国内外的文献中，并未出现研磨机对生产铜箔用阴极辊研磨造成的损害报 道，以及如何防止这种损害的装置和方法。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构合理、使用安全性高且使用 方便的阴极辊用研磨设备，以及相应的使用方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种阴极辊用研磨设备，包括设置在阴极辊辊面侧边 的支座，所述支座上设有导轨，在导轨上设有轴向滑动座，轴向滑动座螺纹连接有驱动丝杆， 驱动丝杆连接有第一驱动电机，驱动丝杆与导轨平行设置，在支座沿长度方向的两端分别设 有与驱动丝杆相配合的支承座，所述驱动丝杆连接有位移检测机构；在轴向滑动座上活动设 置有径向滑动座，径向滑动座连接有径向驱动机构；在径向滑动座上设有安装台，在安装台 上沿阴极辊轴向安装有第二驱动电机，第二驱动电机的动力输出轴连接有研磨轮，在安装台 上设有与阴极辊相接触的旋转检测机构，在径向滑动座上设有压力检测装置，压力检测装置 包括两个压力检测轮，两个压力检测轮与研磨轮的中轴线位于同一条直线上且外径相同；第 一驱动电机、位移检测机构、径向驱动机构、第二驱动电机、旋转检测机构及压力检测装置 均与外部控制终端连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述位移检测机构由设置在驱动丝杆其中一端的第一皮带 轮、设置在皮带轮侧边支座上的第一转速传感器、设置在第一转速传感器感应轴上的第二皮 带轮及连接第一、二皮带轮的联动皮带组成；第一转速传感器与外部控制终端连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述径向驱动机构由相对设置在轴向滑动座两端的安装板、 至少两根平行且间隔设置在两安装板之间的导向杆、连接在径向滑动座与远离阴极辊的安装 板之间的复位弹簧以及连接在径向滑动座与远离阴极辊的安装板之间的驱动气缸组成；所述 安装板与阴极辊的中轴线相平行；所述径向滑动座活动穿设在导向杆上；驱动气缸与外部控 制终端连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述旋转检测机构由设置在安装台上的定位板、铰接在定 位板上的连接板、设置在连接板自由端近端部的第二转速传感器及设置在第二转速传感器感 应轴上的感应轮组成；第二转速传感器与外部控制终端连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述压力检测装置由设置在径向滑动座侧边的检测座、设 置在检测座上端面的检测台、设置在检测台上的环形压力检测机构及穿设在环形压力检测机 构上的传力轴组成；两个压力检测轮分别通过轴承设置在传力轴两端；所述压力检测机构与 外部控制终端连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述压力检测机构由设置在检测台通孔内的环形压力支座 和沿环形压力支座内壁向中心依序层叠设置的环形压电薄膜传感器、硅胶环、导力环及定位 环组成；所述传力轴穿设在定位环内且与定位环过盈连接；在环形压力支座上设有与环形压 电薄膜传感器相适应的环形安装槽；环形压电薄膜传感器穿过环形压力支座与外部控制终端 连接。
上述的阴极辊用研磨设备中，所述驱动丝杆与第二皮带轮的直径比为1～3：1。
本发明采用上述结构后，通过位移检测机构检测驱动丝杆的旋转角度，从而判断轴向滑 动座是否移动；通过旋转检测机构检测阴极辊是否转动。经过两个角度判断，从而精确实现 研磨设备的启停，避免出现对阴极辊的过度磨损从而增加不必要的维护开支。进一步地，为 了实现更加精确的研磨，使研磨轮对阴极辊的研磨效果得到有效的保证，在研磨轮侧边设置 压力检测装置，通过压力检测装置检测压力，从而判断研磨轮对阴极辊的研磨力度，保证研 磨质量。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限 制。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大结构示意图；
图3是本发明中压力检测装置的结构示意图；
图4是图3中处的局部放大结构示意图。
图中：支座1、导轨2、轴向滑动座3、驱动丝杆4、第一驱动电机5、支承座6、位移检测机构7、第一皮带轮7a、第一转速传感器7b、第二皮带轮7c、联动皮带7d、径向滑动座8、 径向驱动机构9、安装板9a、导向杆9b、复位弹簧9c、驱动气缸9d、安装台10、第二驱动 电机11、研磨轮12、旋转检测机构13、定位板13a、连接板13b、第二转速传感器13c、感 应轮13d、压力检测装置14、压力检测轮14a、检测座14b、检测台14c、压力检测机构14d、 传力轴14e、环形压力支座14f、环形压电薄膜传感器14g、硅胶环14h、导力环14i、定位 环14j。
具体实施方式
参阅图1至图4所示，本发明的一种阴极辊用研磨设备，包括设置在阴极辊辊面侧边的 支座1，本实施例中，阴极辊转动的速度为13-15转/分钟。所述支座1上设有导轨2，导轨 2与阴极辊辊轴相平行，在导轨2上设有轴向滑动座3，轴向滑动座3螺纹连接有驱动丝杆4， 驱动丝杆4连接有第一驱动电机5，驱动丝杆4与导轨2平行设置，在支座1沿长度方向的两端分别设有与驱动丝杆4相配合的支承座6。采用这种结构，轴向滑动座3在驱动丝杆4、第一驱动电机5和支承座6的配合下沿阴极辊轴向进行往复运动。本实施例中，轴向滑动座3的横移速度为：4.2-5.5cm/分钟。
同时，所述驱动丝杆4连接有位移检测机构7；所述位移检测机构7由设置在驱动丝杆4 其中一端的第一皮带轮7a、设置在第一皮带轮7a侧边支座1上的第一转速传感器7b、设置 在第一转速传感器7b感应轴上的第二皮带轮7c及连接第一、二皮带轮7a，7c的联动皮带7d组成。当然，皮带轮配合皮带的联动方式，也可以替换为本领域常规的链条或是齿轮传动的方式。假设驱动丝杆4的螺距为Xmm，轴向滑动座3的工作移动速度为Ymm/s；驱动丝 杆4的转速为：Y/X r/s；驱动丝杆4与第二皮带轮7c的直径比为1～3：1，这样有利于提高 测量精度，第二皮带轮7c的转速为：Y×Z/X r/s。例如驱动丝杆4采用M8×1规格，轴向滑 动座3的正常移动速度为0.9mm/s，驱动丝杆4的转速为：0.9r/s(54r/min)，第二皮带轮7c 的直径采用6mm，由此可知：第二皮带轮7c的正常转动速度为：1.2r/s。由于现有的红外线、 超声波等基于测量位移技术的速度传感器，其精度能达到毫米级的很少，并且达到毫米级的 上述传感器类型其价格也非常昂贵。采用上述结构，将量测轴向滑动座3的速度转换为量测 驱动丝杆4的角速度，则很容易实现，并且测量精准，对本领域阴极辊的研磨，具有意想不 到的效果，可以精确保证研磨轮对阴极辊的磨损。
在轴向滑动座3上活动设置有径向滑动座8，径向滑动座8连接有径向驱动机构9；所述 径向驱动机构9由相对设置在轴向滑动座3两端的安装板9a、至少两根平行且间隔设置在两 安装板9a之间的导向杆9b、连接在径向滑动座8与远离阴极辊的安装板9a之间的复位弹簧 9c以及连接在径向滑动座8与远离阴极辊的安装板9a之间的驱动气缸9d组成；所述安装板 9a与阴极辊的中轴线相平行；所述径向滑动座8活动穿设在导向杆9b上。处于研磨状态时， 驱动气缸9d伸缩杆伸长，此时弹簧处于拉伸状态，当驱动气缸9d停止工作时，径向滑动座 8在复位弹簧9c的作用下立即与阴极辊分离。实验时发现单独采用驱动气缸9d驱动径向滑 动座8与阴极辊分离，分离需要一定的时间，容易造成阴极辊发生损害，因此设置复位弹簧 9c能够避免这种情况发生。
驱动气缸9d驱动径向滑动座8复位时，径向滑动座8在复位弹簧的弹性作用下做往返运 动，可能对阴极辊造成二次碰撞伤害，因此，在轴向滑动座3与径向滑动座8相对的端面分 别设有相互配合的定位球和定位凹槽(定位球和定位凹槽图中未示意出)，当径向滑动座8离 开阴极辊适当距离后，径向滑动座8在定位球和定位凹槽的配合下进行限位。
在径向滑动座8上设有安装台10，在安装台10上沿阴极辊轴向安装有第二驱动电机11， 第二驱动电机11的动力输出轴连接有研磨轮12，在本实施例中，研磨轮12转动速度为 150-200转/分钟，研磨轮12的研磨面宽度为35-40mm、直径为250-300mm，研磨时300目研磨轮研磨两次(一个来回为一次)，600目研磨轮研磨两次，1000目研磨轮研磨两次。
在安装台10上设有与阴极辊相接触的旋转检测机构13。所述旋转检测机构13由设置在 安装台10上的定位板13a、铰接在定位板13a上的连接板13b、设置在连接板13b自由端近 端部的第二转速传感器13c及设置在第二转速传感器13c感应轴上的感应轮13d组成。采用 这种结构，感应轮13d与阴极辊接触，通过第二转速传感器13c检测感应轮13d是否旋转，从而判断阴极辊是否停止转动。阴极辊正常转动速度为10-15r/min，阴极辊与感应轮13d的直径比为U，U的值一般为10-20，感应轮13d的转速即为10U-15Ur/min，保证旋转检测机构对阴极辊转速的测量精度。
在径向滑动座8上设有压力检测装置14，压力检测装置14包括两个压力检测轮14a，两 个压力检测轮14a与研磨轮12的中轴线位于同一条直线上且外径相同；第一驱动电机5、位 移检测机构7、径向驱动机构9、第二驱动电机11、旋转检测机构13及压力检测装置14均 与外部控制终端连接。具体的，第一转速传感器7b与外部控制终端连接，第一转速传感器 7b用于检测驱动丝杆4的转动速度，从而检测轴向滑动座3是否发生故障停止工作。驱动气 缸9d与外部控制终端连接，驱动气缸9d控制径向滑动座8，当发生故障时，控制研磨轮12 离开阴极辊表面停止研磨。第二转速传感器13c与外部控制终端连接，第二转速传感器13c 用于检测阴极辊转动速度，从而检测阴极辊是否发生故障停止工作。
优选的，所述压力检测装置14由设置在径向滑动座8侧边的检测座14b、设置在检测座 14b上端面的检测台14c、设置在检测台14c上的环形的压力检测机构14d及穿设在环形压力 检测机构14d上的传力轴14e组成；两个压力检测轮14a分别通过轴承设置在传力轴14e两 端；所述压力检测机构14d与外部控制终端连接。所述压力检测机构14d由设置在检测台14c 通孔内的环形压力支座14f和沿环形压力支座14f内壁向中心依序层叠设置的环形压电薄膜 传感器14g、硅胶环14h、导力环14i及定位环14j组成；所述传力轴14e穿设在定位环14j 内且与定位环14j过盈连接；在环形压力支座14f上设有与环形压电薄膜传感器14g相适应 的环形安装槽；环形压电薄膜传感器14g穿过环形压力支座14f与外部控制终端连接。通过 压力检测装置14能够检测非常微小的物理信号，使压力检测精度高，正常研磨过程中，研磨 轮12与阴极辊之间保持一定的工作压力，其大小在0.1-0.20MPa。通过压力检测装置14能 够检测研磨轮12工作压力状态，从而通过外部控制终端控制研磨轮12进行研磨。
使用时，开启电源，驱动气缸9d驱动径向滑动座8移动，使研磨轮12与阴极辊辊面接 触，第二驱动电机11驱动研磨轮12进行研磨，第一驱动电机5驱动轴向滑动座3使研磨轮12沿阴极辊轴向移动。在研磨过程中，位移检测机构7检测轴向滑动座3的移动情况，旋转检测机构13检测阴极辊的转动情况，压力检测装置14检测阴极辊表面压力情况，这三个检测机构将检测数值发送至外部控制终端，外部控制终端进行数据分析判断并做出相应的控制。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任 何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的 范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发 明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种阴极辊用研磨设备，包括设置在阴极辊辊面侧边的支座(1)，其特征在于，所述支座(1)上设有导轨(2)，在导轨(2)上设有轴向滑动座(3)，轴向滑动座(3)螺纹连接有驱动丝杆(4)，驱动丝杆(4)连接有第一驱动电机(5)，驱动丝杆(4)与导轨(2)平行设置，在支座(1)沿长度方向的两端分别设有与驱动丝杆(4)相配合的支承座(6)，所述驱动丝杆(4)连接有位移检测机构(7)；在轴向滑动座(3)上活动设置有径向滑动座(8)，径向滑动座(8)连接有径向驱动机构(9)；在径向滑动座(8)上设有安装台(10)，在安装台(10)上沿阴极辊轴向安装有第二驱动电机(11)，第二驱动电机(11)的动力输出轴连接有研磨轮(12)，在安装台(10)上设有与阴极辊相接触的旋转检测机构(13)；第一驱动电机(5)、位移检测机构(7)、径向驱动机构(9)、第二驱动电机(11)、旋转检测机构(13)均与外部控制终端连接；
所述径向驱动机构(9)由相对设置在轴向滑动座(3)两端的安装板(9a)、至少两根平行且间隔设置在两安装板(9a)之间的导向杆(9b)、连接在径向滑动座(8)与远离阴极辊的安装板(9a)之间的复位弹簧(9c)以及连接在径向滑动座(8)与远离阴极辊的安装板(9a)之间的驱动气缸(9d)组成；所述安装板(9a)与阴极辊的中轴线相平行；所述径向滑动座(8)活动穿设在导向杆(9b)上；驱动气缸(9d)与外部控制终端连接；
在径向滑动座(8)上设有压力检测装置(14)，所述压力检测装置(14)由设置在径向滑动座(8)侧边的检测座(14b)、设置在检测座(14b)上端面的检测台(14c)、 设置在检测台(14c)上的环形的压力检测机构(14d)及穿设在环形压力检测机构(14d)上的传力轴(14e)组成；两个压力检测轮(14a)分别通过轴承设置在传力轴(14e)两端；所述压力检测机构(14d)与外部控制终端连接。
2.根据权利要求1所述的阴极辊用研磨设备，其特征在于，所述位移检测机构(7)由设置在驱动丝杆(4)其中一端的第一皮带轮(7a)、设置在第一皮带轮(7a)侧边支座(1)上的第一转速传感器(7b)、设置在第一转速传感器(7b)感应轴上的第二皮带轮(7c)及连接第一、二皮带轮(7a，7c)的联动皮带(7d)组成；第一转速传感器(7b)与外部控制终端连接。
3.根据权利要求1所述的阴极辊用研磨设备，其特征在于，所述旋转检测机构(13)由设置在安装台(10)上的定位板(13a)、铰接在定位板(13a)上的连接板(13b)、设置在连接板(13b)自由端近端部的第二转速传感器(13c)及设置在第二转速传感器(13c)感应轴上的感应轮(13d)组成；第二转速传感器(13c)与外部控制终端连接。
4.根据权利要求1所述的阴极辊用研磨设备，其特征在于，所述压力检测机构(14d)由设置在检测台(14c)通孔内的环形压力支座(14f)和沿环形压力支座(14f)内壁向中心依序层叠设置的环形压电薄膜传感器(14g)、硅胶环(14h)、导力环(14i)及定位环(14j)组成；所述传力轴(14e)穿设在定位环(14j)内且与定位环(14j)过盈连接；在环形压力支座(14f)上设有与环形压电薄膜传感器(14g)相适应的环形安装槽；环形压电薄膜传感器(14g)穿过环形压力支座(14f)与外部控制终端连接。
5.根据权利要求1所述的阴极辊用研磨设备的使用方法，其特征在于，开启电源，驱动气缸驱动径向滑动座移动，使研磨轮与阴极辊辊面接触，第二驱动电机驱动研磨轮进行研磨，第一驱动电机驱动轴向滑动座使研磨轮沿阴极辊轴向移动；
在研磨过程中，位移检测机构检测轴向滑动座的移动情况；
旋转 检测机构检测阴极辊的转动情况；
压力检测装置检测阴极辊表面压力情况；
这三个检测机构将检测数值发送至外部控制终端，外部控制终端进行数据分析判断并做出相应的控制：在发生故障时，驱动气缸控制研磨轮离开阴极辊表面停止研磨。
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