CN113846356B - 一种阴极剥离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阴极剥离装置及方法，包括：支架；阴极支撑组件，阴极支撑组件设置在阴极板顶部，用于支撑固定阴极板；分离组件，分离组件移动设置在阴极板两侧，用于带动阴极板弯曲，使得阴极板与板上的金属层分离；下限位组件，下限位组件设置在阴极板底部两侧，当分离组件作用于阴极板时，下限位组件抵接在阴极板底部对其进行限位；剥片组件，剥片组件包括转动设置在阴极板上方的凿刀，凿刀用于插入阴极板与金属层之间并将金属层剥离阴极板，凿刀转动轴与阴极板宽度方向平行。本发明结构简单，故障率低；降低操作复杂度；金属层不易残留在阴极板上；避免阴极板表面质量下降；保证效率和金属表面质量。

Description

一种阴极剥离装置及方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金装备技术领域，尤其涉及一种阴极剥离装置及方法。

背景技术

永久阴极电解法是电解提纯金属的重要方法之一，利用氧化-还原反应原理，电解液中的金属离子带正电，流向作为阴极的不锈钢板，在阴极板表面富集，还原为金属，附着在阴极板两侧，阴极金属的纯度较高。而完成附着后通常需要剥离装置将金属层从阴极板上剥离，然后再进行后续的检测、包装工序。由于金属层与阴极板的黏着性较大，现有的剥离装置易出现剥离不彻底或阴极板上有残留等问题。另外，现有的剥离装置由于集成了限位、剥离等机构导致装置整体结构复杂，故障率大幅提升，增加维修成本，降低效率。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种阴极挠曲分离装置”，其申请号CN108396340A，包括阴极支撑组件、框架、挠曲剥离组件、剥离刀组件和驱动装置，框架上设置有剥离斧驱动油缸、剥离斧头，框架两侧对称安装挠曲剥离组件，挠曲剥离组件上安装剥离刀组件，框架中间顶部对称安装阴极支撑组件。驱动装置驱动挠曲剥离组件开合、挠曲体旋转、剥离刀旋转和进退来完成挠曲剥离作业。其不足之处是，该装置在剥离阴极时需频繁转动挠曲剥离组件，结构及操作复杂，故障率高，降低效率；另外剥离装置易出现剥离不彻底或残留问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的阴极剥离结构复杂、故障率高，且易出现剥离不彻底的问题，提供一种阴极剥离装置及方法，结构简单、故障率低、剥离效果好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种阴极剥离装置，包括：支架；

阴极支撑组件，所述阴极支撑组件设置在阴极顶部，用于支撑固定阴极；

分离组件，所述分离组件移动设置在阴极两侧，用于带动阴极弯曲，使得阴极板与板上的金属层分离；

下限位组件，所述下限位组件设置在阴极底部两侧，当分离组件作用于阴极时，所述下限位组件抵接在阴极底部对其进行限位；

剥片组件，所述剥片组件包括转动设置在阴极上方的凿刀，所述凿刀用于插入阴极板与金属层之间并将金属层剥离阴极板，所述凿刀转动轴与阴极宽度方向平行。

本发明的特点在于在阴极两侧设置了分离组件用于带动阴极弯曲，由于阴极板材料与附着金属材料的弹性模量不同，阴极板与金属层弯曲变形度不同，使得阴极板与金属层逐渐分离，由于底部被下限位件所抵住，二者之间的顶部形成上大下小的开口，凿刀转动从顶部插入该开口后继续向外侧转动，快速剥离金属层。通过设置分离组件对金属实现预分离，方便后续的完整剥离，金属层不易残留在阴极板上；同时，凿刀的插入和剥离的转动方向一致，降低操作复杂度；另外，装置的每个组件独立设置在支架上，结构简单，故障率低。

作为优选，所述分离组件包括分离驱动装置和分离件，所述分离驱动装置固定在支架上，所述分离驱动装置输出端与分离件连接，所述分离件对应阴极中部设置，所述分离驱动装置驱动分离件靠近或远离阴极。

分离驱动装置优选为油缸，通过油缸驱动分离件横向推动挤压阴极中部位置，带动阴极弯曲，分离件优选为沿阴极宽度方向延伸的横杆，阴极板及金属层受力均匀，不易损坏。

作为优选，所述下限位组件包括限位驱动装置和限位件，所述限位驱动装置固定在支架上，所述限位驱动装置输出端与限位件连接，所述限位驱动装置驱动限位件靠近或远离阴极。

限位驱动装置优选为油缸，通过油缸驱动限位件横向移动与金属层贴合，对阴极底部进行限位，由于顶部和底部无法横向移动，保证分离件作用在阴极上时，阴极中部能够弯曲变形，限位件优选为沿阴极宽度方向延伸的横杆，阴极板及金属层受力均匀，不易损坏。

作为优选，所述剥片组件还包括剥片驱动装置和凿刀导向件，所述剥片驱动装置设置在支架上，所述剥片驱动装置输出端与凿刀转动连接，所述凿刀远离阴极的一端与支架转动连接，所述凿刀导向件上设有弧形槽，所述凿刀与弧形槽滑动连接。

剥片驱动装置优选为转动连接在支架上的油缸，通过油缸驱动凿刀转动，实现插入阴极板与金属层并剥离金属层，弧形槽保证凿刀沿圆弧转动，圆弧槽圆心与凿刀转轴重合。

作为优选，所述凿刀靠近阴极的一侧为外凸的弧形。

由于凿刀运动轨迹为圆弧形，当凿刀外侧面为圆弧形时，凿刀在运动过程中，其外侧面即靠近阴极的一侧始终不与阴极板接触，避免划伤阴极板，从而避免阴极板表面质量下降导致的金属附着能力下降。

作为优选，所述凿刀端部内侧设有压力传感器，所述压力传感器通过控制器与剥片驱动装置连接。

凿刀端部内侧与金属层靠近阴极板的一侧接触，而金属层内侧表面光滑，当二者之间黏着力较大时，凿刀与金属层的作用力也较大，此时过快的剥离速度容易导致对金属层造成损伤，影响金属层质量，此时通过实时监测压力，针对不同压力情况下对剥离速度进行调整，保证效率的同时降低对金属的损伤。

作为优选，所述阴极支撑组件包括固定在支架上的支撑架，所述支撑架上设有开口向上的V形限位槽，所述支撑架上还设有开口朝向阴极侧边的V形的侧限位槽，所述支撑架顶部滑动设有限位板。

阴极在从装置上方下降过程中，通过V形限位槽进行初步居中限位，阴极放置到位后，再通过侧限位槽从两侧边进行二次精确限位，保证阴极处于装置中心位置，保证两侧剥离的准确度，对正后限位板滑动至阴极上方，避免阴极在剥离时向上弹出。

作为优选，还包括辅助剥离组件，所述辅助剥离组件包括辅助剥离驱动装置和剥离刀，所述辅助剥离驱动装置驱动剥离刀插入阴极板与金属层的间隙，剥离刀对应所述间隙的侧边设置。

当凿刀完成剥离动作后仍无法完全将金属层剥离时，通过剥离刀从侧边插入分离阴极板和金属层，优选地，由于分离件下方的金属层黏着度较高，剥离刀设置在分离件和限位件之间。

一种阴极剥离方法，包括如下步骤：

a.通过机械臂将阴极板运送至剥离装置中，阴极顶部导电棒两端放入限位槽中，侧限位槽与阴极侧边贴合，使阴极居中固定，限位板滑动至导电棒上方防止阴极反弹；

b.一侧限位驱动装置驱动限位件逐渐靠近阴极并抵住阴极底部，另一侧分离驱动装置驱动分离件逐渐靠近阴极并推动阴极中部向远离分离组件的方向弯曲凸起，阴极板与金属层顶部分离，分离件回复原位后剥片驱动装置驱动凿刀插入阴极板与金属层之间；

c.剥片驱动装置继续驱动凿刀转动向远离阴极板的方向剥离金属层；

d.对另一侧重复步骤b和c。

左侧进行剥离时，左侧限位件与阴极贴合，右侧分离件向左侧移动挤压阴极，左侧凿刀插入进行剥离，剥离步骤可以分侧进行，也可以在两侧凿刀插入后同步进行；优选地，将分离件设置为高度可调，通过调节分离件高度调节分离件对阴极的作用点，分离件高度的不同导致阴极板弯曲程度不同，过高易导致底部难以分离，过低易导致顶部难以分离，记录下不同作用高度及推进深度下一次剥离的成功率，选取最高成功率的作用高度及深度为该金属分离时的最佳作用参数。

作为优选，步骤c中凿刀的剥离速度随着压力传感器测出压力的增大而减缓。

凿刀剥离速度与金属层和阴极板黏着力呈反比，保证效率的同时，降低对金属层的划伤。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）装置的每个组件独立设置在支架上，结构简单，故障率低；（2）凿刀的插入和剥离的转动方向一致，降低操作复杂度；（3）通过设置分离组件对金属实现预分离，方便后续的完整剥离，金属层不易残留在阴极板上；（4）圆弧形凿刀避免阴极板表面质量下降导致的金属附着能力下降；（5）凿刀剥离速度与金属层黏着力成反比，保证效率和金属表面质量。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种侧向结构示意图。

图3是本发明阴极支撑组件的一种结构示意图。

图4是本发明分离组件的一种结构示意图。

图5是本发明下限位组件的一种结构示意图。

图6是本发明辅助剥离组件的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示，一种阴极剥离装置，用于从阴极板上剥离金属层71，包括：

用方管焊接制成的支架5，支架5中间设有用于容纳阴极7的空间；

两组阴极支撑组件1，阴极支撑组件1分别对称设置在阴极板顶部两端，用于支撑固定阴极板。如图3所示，阴极支撑组件1包括固定在支架5上的支撑架11，支撑架11整体呈开口向上的长方体，支撑架11靠近阴极7的一侧板上设有开口向上的V形限位槽111，支撑架11底部还设有开口朝向阴极板侧边的V形的侧限位槽12，侧限位槽12通过底部限位气缸121驱动，支撑架11内顶部滑动设有限位板112，滑动方向与阴极板横向延伸方向平行，限位板112通过顶部限位气缸113驱动。阴极在从装置上方下降过程中，通过V形限位槽对阴极板顶部的导电棒进行初步居中限位，当阴极放置到位后，再通过V形侧限位槽与两侧边贴合进行二次精确限位，保证阴极板处于装置中心位置，保证两侧金属层剥离的准确度，对正后限位板滑动至阴极板上方，避免阴极板在剥离时向上弹出；

两组分离组件2，分别对称设置在阴极两侧中部，用于带动阴极板弯曲，使得阴极板与板上的金属层分离。如图4所示，分离组件2包括分离件21、分离油缸22、分离导向柱23和分离支架24，分离件21为圆形横杆结构，延伸方向与阴极板横向延伸方向平行，长度短于阴极板横向宽度，横杆中部与分离油缸22输出端转动连接，分离油缸22固定分离支架24上，分离件21通过分离导向柱23与分离支架24滑动连接，分离件21对应阴极板中部设置，分离油缸22驱动分离件21靠近或远离阴极板，分离支架24固定在支架5上。通过油缸驱动分离件横向推动挤压阴极板中部位置，带动阴极板中部向另一侧凸出弯曲，在推动过程中分离件与油缸角度可适当微调，阴极板及金属层受力均匀，不易损坏；

两组下限位组件3，分别对称设置在阴极底部两侧，当分离组件2作用于阴极板时，下限位组件3抵接在阴极板底部对其进行限位。如图5所示，下限位组件3包括限位件31、限位油缸32、限位导向柱33和限位支架34，限位件31为圆形横杆结构，延伸方向与阴极板横向延伸方向平行，长度长于阴极板横向宽度，横杆两端设有用于避让密封条的凹槽，限位油缸32固定限位支架34上，限位件31通过限位导向柱33与限位支架34滑动连接，限位件31对应阴极板中部设置，限位油缸32驱动限位件31靠近或远离阴极板，限位支架34固定在支架5上。通过油缸驱动限位件横向移动与金属层贴合，对阴极板底部进行限位，由于阴极顶部和底部无法横向移动，保证分离件作用在阴极上时，阴极板中部能够弯曲变形，阴极板及金属层受力均匀，不易损坏；

两组剥片组件4，分别对称设置在阴极顶部两侧。如图1、图2所示，剥片组件4包括凿刀41、凿刀导向件42和剥片油缸43，凿刀41用于插入阴极板与金属层之间并将金属层剥离阴极板，剥片油缸43一端与支架5顶部转动连接，另一端与凿刀41中部转动连接，凿刀41远离阴极的一端与支架5转动连接，凿刀41转动轴与阴极板宽度方向平行，凿刀41为向阴极一侧外凸的弧形，靠近阴极的一端呈尖头状。凿刀导向件42上设有与凿刀转动轴同心的弧形槽421，凿刀41与弧形槽421滑动连接。优选地，凿刀端部远离阴极的一侧设有压力传感器，压力传感器通过控制器与剥片油缸43连接。由于凿刀运动轨迹为圆弧形，当凿刀也为圆弧形时，凿刀在阴极板与金属层之间运动过程中，其外侧面即靠近阴极板的一侧始终不与阴极板接触，避免划伤阴极板，从而避免阴极板表面质量下降导致的金属附着能力下降；凿刀端部内侧与金属层靠近阴极板的一侧接触，而金属层内侧表面光滑，当二者之间黏着力较大时，凿刀与金属层的作用力也较大，此时过快的剥离速度容易导致对金属层造成损伤，影响金属层质量，此时通过实时监测压力，针对不同压力情况下对剥离速度进行调整，保证效率的同时降低对金属的损伤；

两组辅助剥离组件6，辅助剥离组件6包括剥离刀61、辅助剥离油缸62和辅助剥离架63，辅助剥离油缸62一端固定在支架5底部，另一端通过辅助剥离架63与剥离刀61固定连接，剥离刀61呈楔形，油缸驱动剥离刀61插入阴极板与金属层的间隙，剥离刀61对应间隙的侧边设置，高度与限位件31一致。当凿刀完成剥离动作后仍无法完全将金属层剥离时，通过剥离刀从侧边插入分离阴极板和金属层。

实施例2

一种阴极剥离方法，包括如下步骤：

a.通过机械臂将阴极运送至剥离装置中，阴极板顶部导电棒两端放入限位槽中，底部限位气缸推动侧限位槽与阴极板侧边贴合，使阴极居中固定，顶部限位气缸推动限位板滑动至导电棒两端上方防止阴极板反弹；

b.左侧限位油缸驱动限位件逐渐靠近阴极并抵住阴极底部，右侧分离油缸驱动分离件逐渐靠近阴极板并推动阴极板中部向左弯曲凸起，阴极板与左侧金属层顶部分离，分离件回复原位后剥片油缸驱动凿刀插入阴极板与金属层之间；

c.剥片驱动装置继续驱动凿刀转动向远离阴极板的方向剥离金属层，其中凿刀的剥离速度随着压力传感器测出压力呈反比；

d.对另一侧重复步骤b和c。

左侧进行剥离时，左侧限位件与阴极贴合，右侧分离件向左侧移动挤压阴极，左侧凿刀插入进行剥离，剥离步骤可以分侧进行，也可以在两侧凿刀插入后同步进行；优选地，将分离件设置为高度可调，通过调节分离件高度调节分离件对阴极的作用点，分离件高度的不同导致阴极板弯曲程度不同，过高易导致底部难以分离，过低易导致顶部难以分离；同时推进深度的不同也导致阴极板弯曲程度不同，过深导致阴极板变形较大，过浅导致分离程度低，记录下不同作用高度及推进深度下一次剥离的成功率，选取最高成功率的作用高度及深度为该金属分离时的最佳作用参数。凿刀剥离速度与金属层和阴极板黏着力呈反比，保证效率的同时，降低对金属层的划伤。

Claims (7)

1.一种阴极剥离装置，其特征是，包括：

支架（5）；

阴极支撑组件（1），所述阴极支撑组件（1）设置在阴极顶部，用于支撑固定阴极；

分离组件（2），所述分离组件（2）移动设置在阴极两侧，用于带动阴极弯曲，使得阴极板与板上的金属层分离；所述分离组件（2）包括分离驱动装置和分离件（21），分离件设置为高度可调；

下限位组件（3），所述下限位组件（3）设置在阴极底部两侧，当分离组件（2）作用于阴极时，所述下限位组件（3）抵接在阴极底部对其进行限位；

剥片组件（4），所述剥片组件（4）包括转动设置在阴极上方的凿刀（41）和剥片驱动装置，所述剥片驱动装置输出端与凿刀（41）转动连接，所述凿刀（41）远离阴极的一端与支架（5）转动连接，所述凿刀（41）用于插入阴极板与金属层之间并将金属层剥离阴极板，所述凿刀（41）转动轴与阴极宽度方向平行；

所述凿刀（41）为向阴极的一侧为外凸的弧形；靠近阴极的一端呈尖头状；

所述凿刀（41）端部内侧设有压力传感器，所述压力传感器通过控制器与剥片驱动装置连接；

所述凿刀剥离速度与金属层和阴极板黏着力呈反比。

2.根据权利要求1所述的一种阴极剥离装置，其特征是，所述分离驱动装置固定在支架（5）上，所述分离驱动装置输出端与分离件（21）连接，所述分离件（21）对应阴极中部设置，所述分离驱动装置驱动分离件（21）靠近或远离阴极。

3.根据权利要求1所述的一种阴极剥离装置，其特征是，所述下限位组件（3）包括限位驱动装置和限位件（31），所述限位驱动装置固定在支架（5）上，所述限位驱动装置输出端与限位件（31）连接，所述限位驱动装置驱动限位件（31）靠近或远离阴极。

4.根据权利要求1所述的一种阴极剥离装置，其特征是，所述剥片组件（4）还包括凿刀导向件（42），所述剥片驱动装置设置在支架（5）上，所述凿刀导向件（42）上设有弧形槽（421），所述凿刀（41）与弧形槽（421）滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种阴极剥离装置，其特征是，所述阴极支撑组件（1）包括固定在支架（5）上的支撑架（11），所述支撑架（11）上设有开口向上的V形限位槽（111），所述支撑架（11）上还设有开口朝向阴极侧边的V形的侧限位槽（12），所述支撑架（11）顶部滑动设有限位板（112）。

6.根据权利要求1所述的一种阴极剥离装置，其特征是，还包括辅助剥离组件（6），所述辅助剥离组件（6）包括辅助剥离驱动装置和剥离刀（61），所述辅助剥离驱动装置驱动剥离刀（61）插入阴极板与金属层的间隙，剥离刀（61）对应所述间隙的侧边设置。

7.一种利用权利要求1-6中任一所述的阴极剥离装置进行阴极剥离的方法，其特征是，包括如下步骤：

a.通过机械臂将阴极运送至剥离装置中，阴极顶部导电棒两端放入限位槽（111）中，侧限位槽（12）与阴极侧边贴合，使阴极居中固定，限位板（112）滑动至导电棒上方防止阴极反弹；

b.一侧限位驱动装置驱动限位件（31）逐渐靠近阴极并抵住阴极底部，另一侧分离驱动装置驱动分离件（21）逐渐靠近阴极并推动阴极中部向远离分离组件的方向弯曲凸起，阴极板与金属层顶部分离，分离件（21）回复原位后剥片驱动装置驱动凿刀（41）插入阴极板与金属层之间；

c.剥片驱动装置继续驱动凿刀（41）转动向远离阴极的方向剥离金属层；凿刀（41）的剥离速度随着压力传感器测出压力的增大而减缓；

d.对另一侧重复步骤b和c。

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