CN110055559A - 极板出槽插板装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极板进出槽的方法以及采用此方法的装置，方法包括极板的梳理步骤：a）定位机构上的定位棒先插入空极板之间，定位棒相对空极板做相对运动，对空极板进行预梳理；b）定位棒固定不动，升降架带动空极板下降一定高度，利用与定位棒的相对运动继续梳理；c）定位棒收回，同时升降架带动空极板继续下降，直至插入电解槽中。本发明在插板时根据极板的梳理步骤对空极板进行梳理，梳状定位棒对极板插入隔膜框中起到导向梳理作用，提高插板的准确性，避免由于插板出错而影响工作效率。

Description

极板出槽插板装置及方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金（如电解金属锰）领域，尤其是一种电解生产中的极板出槽插板装置及方法。

背景技术

湿法冶金即使用电解法生产金属锰等金属产品。电解金属锰生产工艺流程主要分为两个阶段：（1）制备电解溶液，采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法出去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液；（2）电解操作过程，向电解槽中注入含硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板上析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。

电解金属锰的电解操作过程需要周期性地将附着满金属的极板从电解槽中取出（即出槽），并快速将空极板插入电解槽（即插板）。一般的电解金属锰生产车间的电解槽及隔膜框都是由若干行和若干列排布组成，具体根据实际生产车间的规模确定。各极板同名极距一般为58～68mm，单个隔膜框内的极板数量一般从十几到四十几不等。目前，在金属锰的电解生产中，多数的生产车间还采用半自动化的出槽及插板方式，极板的出槽一般以半机械化辅助人工完成，而插板则一般由人工将单片极板插入完成。工人劳动强度大，生产效率低，人工成本高。

随着机械自动化技术的发展，在金属锰电解生产中，一些生产车间逐渐开始采用全自动化的极板进出槽设备，以提高生产效率，降低工人的劳动强度，节约人工成本。申请人申请的中国专利201822046727X公开了一种进出槽系统，此进出槽系统通过机械手抓取极板，完成极板出槽及插板的工作。该系统每个机械手上设置了一套夹具，机械手每一个工作进程只能夹取一个电解槽内的极板，工作生产效率比较低。配合现有的机械手，在进行一次极板抓取工作时，现有的定位机构一般是只能对一组极板进行梳理，生产效率比较低。

发明内容

本申请人针对上述现有极板进出槽系统在一次极板抓取工作中，每个机械手只能提取一个电解槽内的极板，生产效率低等缺点，提供一种结构合理的极板出槽插板装置，在装取料机构上设置至少两套夹具，每个工作周期可以完成至少两个电解槽的出槽及插板工作，提高了生产效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种极板进出槽的方法，包括极板的梳理步骤：

a）定位机构上的定位棒先插入空极板之间，定位棒相对空极板做相对运动，对空极板进行预梳理；

b）定位棒固定不动，升降架带动空极板下降一定高度，利用与定位棒的相对运动继续梳理；

c）定位棒收回，同时升降架带动空极板继续下降，直至插入电解槽中。

本发明在插板时根据极板的梳理步骤对空极板进行梳理，梳状定位棒对极板插入隔膜框中起到导向梳理作用，提高插板的准确性，避免由于插板出错而影响工作效率。本发明的装取料机构将空极板在定位机构上的定位棒导向梳理下降一定的距离后，定位棒回归零位至定位机构内的同时升降架带动空极板继续下降，直到空极板被放置到导电槽内，可以节省工作时间，从而提高插板的工作效率。

作为上述技术方案的进一步改进：

i、装取料机构定位于第X_n排电解槽上方时，同时抓取第X_n-1排和第X_n+1排电解槽内的极板，并将抓取的极板送出；

ii、装取料机构抓取空极板，移动至第X_n排电解槽上方；

iii、装取料机构通过定位机构对空极板进行梳理步骤，将空极板插入第X_n-1排和第X_n+1排电解槽内。

本发明在每个工作周期内，装取料机构可以同时完成两排隔膜框的出槽和插板工作，提高了生产效率。

第ii步中装取料机构在行走大车上移动的同时，装取料机构两侧的吊架同时同向旋转90°。

本发明在进行极板插板工作时，装取料机构提取空极板后，两侧的吊架边行走边同向旋转90°，可以节省工作时间，提高工作效率。

一种采用上述极板进出槽方法的极板出槽插板装置，装取料机构和定位机构设置在行走大车上，装取料机构上设有至少两套夹具，定位机构上对应夹具设置定位棒。

本发明在装取料机构上设置至少两套夹具，定位机构对应装取料机构的夹具分别对应设置梳状定位棒，可以实现使用一套定位机构进行至少两套极板的插板并梳理的目的，提高生产效率。

所述定位棒设置在定位机构的梳状导向架上，定位棒可以朝向夹具的方向做相对运动。

所述相对运动为平移运动或翻转运动。

本发明在插板时，定位棒可以伸出或旋转插入极板内，对极板进行梳理，提高插板的准确性。

装取料机构上设有偶数套夹具，偶数套夹具以行走大车的长度方向为对称轴对称设置。

本发明装取料机构上设置偶数套沿行走大车长度方向对称的夹具，可以同时完成行走大车长度方向两侧的隔膜框的出槽和插板工作。

本发明的有益效果如下：

本发明利用现有的电解锰的生产车间，在车间的两侧通过立柱布置两道平行的轨道梁，行走大车两端安装在轨道梁上，可以沿着轨道梁运动。本发明在梳状定位机构上设有与极板等距的梳状定位棒。在插板时，梳状定位棒对极板插入隔膜框中起到导向梳理作用，提高插板的准确性，避免由于插板出错而影响工作效率。本发明的装取料机构将空极板在定位机构上的定位棒导向梳理下降一定的距离后，定位棒回归零位至定位机构内的同时升降架带动空极板继续下降，直到空极板被放置到导电槽内，可以节省工作时间，从而提高插板的工作效率。

本发明在装取料机构上设置至少两套夹具，定位机构对应装取料机构的夹具分别对应设置梳状定位棒，可以实现使用一套定位机构进行至少两套极板的插板并梳理的目的，提高生产效率。在插板时，定位棒可以伸出或旋转插入极板内，对极板进行梳理，提高插板的准确性。在每个工作周期内，装取料机构可以同时完成两排隔膜框的出槽和插板工作，提高了生产效率。本发明装取料机构上设置偶数套沿行走大车长度方向对称的夹具，可以同时完成行走大车长度方向两侧的隔膜框的出槽和插板工作。

本发明在进行极板插板工作时，装取料机构提取空极板后，两侧的吊架边行走边同向旋转90°，可以节省工作时间，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明应用于生产车间的示意图。

图2为本发明的主视图，此时装取料机构移出定位机构。

图3为本发明的俯视图，定位机构隐藏在行走下车下端。

图4为本发明的左视图。

图5为定位机构的立体图。

图6为图2中C部的放大图。

图7为定位机构的机架剖视图。

图8为装取料机构和定位机构抱合时的主视图。

图9为图8中D-D的剖视图。

图10为图9中E部的放大图。

图中：1、轨道梁；2、行走大车；3、爬行机构；4、装取料机构；5、定位机构；6、隔膜框；7、滚轮机构；41、升降架；42、滑杆；43、吊架；44、夹具；45、半圆环；51、吊杆；52、支架；53、机架；54、第一梳状导向架；55、定位棒；56、第一丝杆；57、第二丝杆；58、传动箱；59、第一滑动座；60、第二滑动座；61、第二梳状导向架。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

为了方便说明，图1至图3、图4、图8中标示有XYZ直角坐标系，X轴为行走大车2的长度方向，Y轴为轨道梁1的长度方向，Z轴为竖直轴，X轴、Y轴、Z轴相互正交。

如图1所示，在相应的电解锰生产车间的两侧设立两道轨道梁1，轨道梁1沿Y轴方向平行设置，本发明的行走大车2的两端安装在轨道梁1上，可沿轨道梁1运动。两道轨道梁1之间位于行走大车2的下方，等距阵列设置电解槽，电解槽内设置隔膜框6，隔膜框6的X方向中心线与行走大车2的X方向中心线平行，二者之间的定位误差在±3mm的范围内，定位精度高。

如图1、图2、图3所示，行走大车2采用箱型梁或者桁架梁的结构设计，可以满足必要的刚度要求，并且可以保证装取料机构4出槽和插板工作的稳定性。行走大车2位于轨道梁1上的两端分别设置有位置检测装置和爬行机构3，爬行机构3带动行走大车2以步进的方式行走，以实现行走大车2的X方向中心线与下方隔膜框6的X方向中心线平行和定位。行走大车2上设置有装取料机构4和定位机构5，装取料机构4和定位机构5可以在行走大车2上沿X轴的方向运动，两者分别有不同的运行轨道，装取料机构4通过滚轮机构7安装在行走大车2的相应的行走轨道的上端面，可沿行走轨道的上端面运动；定位机构5通过滑移机构安装在行走大车2的相应的行走轨道的下端面，可在行走轨道的下端面运动。

如图3、图4所示，装取料机构4在Z轴方向的下端设置有升降架41，升降架41可以沿Z轴方向上下运动。升降架41上设有两根平行的滑杆42，滑杆42沿Y轴方向设置。在滑杆42的两端以行走大车2的长度方向为对称轴对称设置有吊架43，吊架43可以绕自身的中心线旋转，吊架43还可以沿滑杆42滑动，从而对下方的隔膜框6的X方向的中心线进行定位。吊架43下端设置有夹具44，夹具44的夹持部之间的距离与极板的厚度相等，两个相邻夹持部中心距与极板间距相等；夹具44上提极板的位置采用绝缘的非金属材料，如尼龙、PVC等制作，避免了由于接触其他极板或导电铜排而造成短路，起到了安全防护作用。装取料机构4通过夹具44夹紧并提取极板，以完成极板的出槽和插板的工作。吊架43带动夹具44及极板可以绕其Z轴方向的中心线旋转，当吊架43沿滑杆42往外侧滑动到最大位置时，吊架43的Z轴中心线到装取料机构4的Z轴中心线的距离大于两组极板旋转的最小半径值，保证极板的旋转空间，防止两组极板在旋转时碰撞。一般电解锰生产车间的电解槽内的极板排列方向与极板输送通道的方向成90°设置，极板出槽时，两侧的吊架43通过夹具44提取了极板后，带动极板同向旋转90°与输送通道平行后再送至输送通道的钝化车内；极板进槽时，提取极板后，两侧的吊架43也要同时同向旋转90°与电解槽平行后再进行插板工作，提取空极板后，两侧的吊架43边行走边同向旋转90°，可以节省工作时间。装取料机构4上两侧对称设置有两套吊架43及夹具44，在每个工作周期内，装取料机构4可以同时完成对两个隔膜框6的出槽和插板工作，提高了生产效率。

如图2、图5、图6所示，定位机构5的圆柱形吊杆51的下端设有X轴方向的支架52，支架52两端分别设有Y轴方向的机架53，与支架52平行在支架52的两侧设置有第一梳状导向架54、第二梳状导向架61，支架52可以带动梳状导向架沿Z轴方向上下运动。支架52两侧的第一梳状导向架54、第二梳状导向架61分别与装取料机构4两侧的吊架43对应，第一梳状导向架54、第二梳状导向架61的外侧设置有等距的若干根定位棒55，定位棒55设置为Y轴方向，定位棒55为圆柱形长杆，相对于方形长杆或其他形状的长杆，圆柱形的定位棒55在插入极板并沿极板梳理时，与极板之间为切线接触，接触面积小，与极板之间的摩擦小，更容易快速的插入极板之间，并对极板进行梳理，梳理更整齐，对极板几乎不会产生损伤。每个梳状导向架上的定位棒55的数量比单个隔膜框6内的极板数量多一个，即当单个隔膜框6的极板数量为N时，定位棒55的数量为N+1；定位棒55的外径与相邻极板的极距相配合，相邻定位棒55之间的距离与极板厚度相配合，可以根据极板的厚度调节定位棒55之间的距离。梳状导向架在梳理极板过程中，定位棒55始终保持在极板内而不脱出极板。由于梳状导向架的导向作用，极板插板的误差可以保证在±3mm的范围内。定位棒55在极板出槽时，收缩隐藏在定位机构5内不伸出，避免定位棒55伸出而对出槽的极板造成干涉，而影响极板的出槽工作。

如图5、图7所示，在定位机构5一侧的机架53上，对应第一梳状导向架54、第二梳状导向架61分别设置第一丝杆56、第二丝杆57，在第一丝杆56和第二丝杆57上分别设置第一滑动座59和第二滑动座60，第一滑动座59和第二滑动座60分别与第一梳状导向架54和第二梳状导向架61固定连接。第一丝杆56和第二丝杆57通过传动箱58与电机连接，电机通过传动箱58驱动第一丝杆56和第二丝杆57同轴转动，第一丝杆56和第二丝杆57通过第一滑动座59和第二滑动座60带动第一梳状导向架54、第二梳状导向架61以及梳状导向架上的定位棒55伸缩。也可以在定位机构5两侧的机架53上均设置丝杆，丝杆通过同一个传动箱58同时驱动。通过同一个传动箱58同时驱动两侧的丝杆转动，减少了设备制造成本。在第一丝杆56和第二丝杆57上设置有不同的螺距，具体的螺距根据提手长短端的长度设定。由于常规极板的提手两端长度不同，提手一端长一端短，长端为导电端，短端为绝缘端，而每个隔膜框6内的极板的排列方向是一致的，因此装取料机构4两侧的极板，一侧为长端靠近梳状导向架，另一侧为短端靠近梳状导向架。在插板过程中，当电机通过传动箱58带动第一丝杆56和第二丝杆57转动时，两侧的定位棒55由于丝杆的螺距不同而行走的距离不同，通过设定合适的螺距值，使得两侧的第一梳状导向架54、第二梳状导向架61上的定位棒55能同时插入两侧的极板内，从而实现使用一套定位机构5进行两套极板的同步插板并同步梳理的目的。在其他实施例中，第一丝杆56和第二丝杆57也可以设置相同的螺距，第一梳状导向架54和第二梳状导向架61上的定位棒55根据提手长短设置不同的长度，也可以实现两侧定位棒55同步插入极板进行梳理目的。

如图8、图9、图10所示，装取料机构4上对应定位机构5的圆柱形吊杆51设置有半圆环45，半圆环45内圆弧面的半径与吊杆51的外圆柱面的半径相等，当装取料机构4与定位机构5抱合时，装取料机构4的半圆环45的内圆弧面与吊杆51的外圆柱面相贴合，半圆环45的内圆弧面与吊杆51的外圆柱面通过精密加工相配合。装取料机构4的半圆环45内圆周面与吊杆51外圆周面抱合后，定位机构5位于装取料机构4的两套夹具44之间，装取料机构4沿着吊杆51上下滑动进行极板的出槽和插板。定位机构5可以对隔膜框6的Y方向中心线进行定位，其定位误差在±3mm的范围内，装取料机构4通过半圆环45完全抱住定位机构5的吊杆51，达到装取料机构4与定位机构5的工作中心线重合，实现精确定位。装取料机构4的X轴、Y轴方向的精确定位使极板的出槽和插板准确无误，提高装置整体的工作精度，提高工作效率。

如图1所示，本实施例中设置十五排四列电解槽槽位，每排电解槽X方向工作中心线由下到上设定为X₁，X₂，X₃，……，X₁₅；每列电解槽Y方向工作中心线由右到左设定为Y₁，Y₂，Y₃，Y₄。行走大车2定位X方向工作中心线X_n，装取料机构4两侧的吊架43对X方向工作中心线为X_n-1和X_n+1的电解槽进行出槽、插板工作。设定完成工作中心线为X_n-1至X_n+2的四排电解槽的进出槽工作为一个工作周期，以下为本发明在一个工作周期内的具体工作过程：

（1）行走大车2上的位置检测装置的位置信息设定为X₂。

（2）行走大车2两侧的爬行机构3牵引行走大车2前行，位置检测装置检测到行走大车2前行到X₂的位置时，爬行机构3停止牵引运动，行走大车2停止运动，行走大车2的X方向工作中心线完成定位。

（3）定位机构5沿行走大车2的X方向行走，平移到电解槽Y方向工作中心线Y₁时，停止运动，定位机构5的Y方向工作中心线定位完成。

（4）装取料机构4沿行走大车2的轨道朝向靠拢定位机构5 的方向运动，当装取料机构4的半圆环45内圆周面与定位机构5的吊杆51的外圆柱面贴合后，装取料机构4在行走大车2轨道上的运动停止，装取料机构4与定位机构5的Y方向工作中心线重合。

（5）装取料机构4的吊架43沿滑杆42朝外侧滑移，当两侧吊架43的X方向工作中心线分别与X₁和X₃重合时，吊架43停止滑移。

（6）装取料机构4的升降架41下降到最低位，左右两侧吊架43上的夹具44分别将隔膜框6内的极板夹紧，升降架41上升到最高位。

（7）装取料机构4两侧的吊架43同向旋转90°。

（8）装取料机构4沿行走大车2的轨道朝远离定位机构5的方向运动，将极板送到钝化车位置，升降架41下降，夹具44打开将极板放入钝化车中，升降架41上升，Y₁中心线上的X₁和X₃电解槽位的单次极板出槽工作完成。

（9）装取料机构4运行至供板输送机构，升降架41下降，夹具44将供板输送机构的空极板夹紧，升降架41上升到最高位。

（10）装取料机构4沿行走大车2的轨道朝向靠拢定位机构5 的方向运动，行走的同时两侧的吊架43同向旋转90°后，两侧吊架43分别沿滑杆42朝内缩回与X₁和X₃工作中心线重合，当装取料机构4的半圆环45内圆周面与定位机构5的吊杆51的外圆柱面贴合后，装取料机构4在行走大车2轨道上的运动停止，装取料机构4与定位机构5的Y方向工作中心线重合。

（11）装取料机构4的升降架41下降一个固定高度，定位机构5上的定位棒55伸出并插入各极板之间的间隙，定位机构5上的机架53连同定位棒55沿极板下降500～550mm后停止。

（12）装取料机构4的升降架41将空极板在定位棒55的导向下，下降500～550mm，定位棒55收回归至零位，同时升降架41带动空极板继续下降，直到空极板被放置到导电槽内，夹具44打开空极板。

（13）定位机构5的机架53和装取料机构4的升降架41先后上升至各自的最高位，Y₁中心线上的X₁和X₃电解槽位的单次极板插板工作完成。

（14）装取料机构4沿行走大车2回到初始位置，定位机构5和装取料机构4按上述（3）至（13）的步骤完成Y₂、Y₃、Y₄中心线上的X₁和X₃电解槽位的出槽和插板工作。

（15）装取料机构4和定位机构5沿行走大车2的X方向行走，回到各自的初始位置。

（16）行走大车2按上述（1）至（2）的步骤完成X₃工作中心线的定位。

（17）装取料机构4和定位机构5按上述（3）至（15）的步骤完成X₂和X₄工作中心线上全部电解槽位的出槽和插板工作。

在完成一条X方向工作中心线上的全部电解槽位的出槽和插板工作后，行走大车2再由爬行机构3向下一条X方向工作中心线移动并定位，反复按照上述（1）至（17）的步骤完成相应电解槽位的出槽和插板工作。当所有电解槽位均完成出槽和插板工作后，行走大车2回到起始位置，等待下一个工作周期。

实施例二：

本发明的定位机构5上的定位棒55设置在梳状定位架上，梳状定位架通过传动机构与电机连接，电机通过传动机构驱动定位棒55做旋转运动。在插板过程中，电机驱动定位棒55旋转插入极板内，对极板进行梳理。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。比如，半圆环45也可以是比半圆环小的环形面，只要能与吊杆51相配合抱住即可；也可以相反，在吊杆51上朝向装取料机构4设置环形面，在装取料机构4上相对应设置杆状圆柱；还可以设置“V”型面和杆状圆柱进行配合，“V”型面设置在装取料机构4或定位机构5上均可，只要装取料机构4或定位机构5最终通过抱合方式进行精确定位均可以完成本发明的目的。装取料机构4与定位机构5也可以通过感应元件相互配合进行定位。电解槽极板排列方向与车间输送极板方向平行时，装取料机构4提取极板后，无需旋转90°而直接将极板运送至相应位置。可以仅在定位机构5一侧的机架53内部设置丝杆，同样可以实现定位棒55伸缩的目的。本发明的装取料机构4上的夹具44不一定设置两套，也可以设置四套、六套甚至八套，或者根据实际工作需要设置若干套夹具44。X、Y、Z轴的命名与设定是为了充分说明相关结构，不具备限定性，将横向、竖向略加调整也落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种极板进出槽的方法，其特征在于：包括极板的梳理步骤：

a） 定位机构（5）上的定位棒（55）先插入空极板之间，定位棒（55）相对空极板做相对运动，对空极板进行预梳理；

b） 定位棒（55）固定不动，升降架（41）带动空极板下降一定高度，利用与定位棒（55）的相对运动继续梳理；

c） 定位棒（55）收回，同时升降架（41）带动空极板继续下降，直至插入电解槽中。

2.按照权利要求1所述极板进出槽的方法，其特征在于：

i. 装取料机构（4）定位于第X_n排电解槽上方时，同时抓取第X_n-1排和第X_n+1排电解槽内的极板，并将抓取的极板送出；

ii. 装取料机构（4）抓取空极板，移动至第X_n排电解槽上方；

iii. 装取料机构（4）通过定位机构（5）对空极板进行梳理步骤，将空极板插入第X_n-1排和第X_n+1排电解槽内。

3.按照权利要求2所述的极板进出槽的方法，其特征在于：

第ii步中装取料机构（4）在行走大车（2）上移动的同时，装取料机构（4）两侧的吊架（43）同时同向旋转90°。

4.一种采用权利要求1所述极板进出槽的方法的极板出槽插板装置，其特征在于：装取料机构（4）和定位机构（5）设置在行走大车（2）上，装取料机构（4）上设有至少两套夹具（44），定位机构（5）上对应夹具（44）设置定位棒（55）。

5.按照权利要求4所述的极板出槽插板装置，其特征在于：所述定位棒（55）设置在定位机构（5）的梳状导向架上，定位棒（55）可以朝向夹具（44）的方向做相对运动。

6.按照权利要求5所述的极板出槽插板装置，其特征在于：所述相对运动为平移运动或翻转运动。

7.按照权利要求4所述的极板出槽插板装置，其特征在于：装取料机构（4）上设有偶数套夹具（44），偶数套夹具（44）以行走大车（2）的长度方向为对称轴对称设置。