CN118143666B - 一种电解槽生产线及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于氢能源技术领域，具体提供了一种电解槽生产线，包括依次设置的极板组装工位、极网组装工位和电解槽总装工位；所述极板组装工位包括用于焊接极框和乳突板形成极板的第一焊接机构以及用于极板翻面的第一翻转机构；所述极网组装工位包括用于焊接极板和极网的第二焊接机构以及用于极板和极网翻面的第二翻转机构；所述电解槽总装工位包括用于电解槽组装的装配机构；所述极板组装工位与所述极网组装工位通过第二搬运设备衔接；所述极网组装工位与所述电解槽总装工位通过第三搬运设备衔接。降低了安装过程中的错误率，制造流程可靠，生产效率高。

Description

一种电解槽生产线及生产工艺

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，具体涉及一种电解槽生产线及生产工艺。

背景技术

随着氢能产业链的发展，制氢环节备受关注，电解槽是碱水制氢装置的核心部件，根据法拉第第一、第二定律，碱性水在电解槽中的极框中进行电解生成氢气和氧气。电解槽由正负反应极板、上百件极框、上百件密封件，以及上百件安装辅件组成，结现有电解槽制作、组装效率较低，关键工序依赖人工经验操作，难适应目前市场对产品数量和质量的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化、自动化电解槽生产线。

为此，本发明提供了一种电解槽生产线，包括依次设置的极板组装工位、极网组装工位和电解槽总装工位；所述极板组装工位包括用于焊接极框和乳突板形成极板的第一焊接机构以及用于极板翻面的第一翻转机构；所述极网组装工位包括用于焊接极板和极网的第二焊接机构以及用于极板和极网翻面的第二翻转机构；所述电解槽总装工位包括用于电解槽组装的装配机构；所述极板组装工位与所述极网组装工位通过第二搬运设备衔接；所述极网组装工位与所述电解槽总装工位通过第三搬运设备衔接。

具体的，上述极板组装工位包括第一焊接平台；所述第一焊接平台包括旋转平台和设置在所述旋转平台上的吸附治具；所述吸附治具用于固定极框和乳凸板。

具体的，上述吸附治具包括底板和电磁铁装置；所述电磁铁装置包括控制器和多个电磁盘；多个所述电磁盘分别与所述控制器电连接；多个所述电磁盘沿周向间隔安装在所述底板上；所述电磁盘内安装有导磁块；所述底板安装在所述旋转平台上。

具体的，上述第二焊接机构上设有第二焊接头和柔性压合装置；所述柔性压合装置设置在所述第二焊接头一侧。

具体的，上述柔性压合装置包括导向组件和压头组件；所述导向组件包括导向板和限位板；所述限位板设置在所述导向板的上端；所述压头组件通过弹性件连接在所述限位板下方；所述导向板上设有竖向导轨；所述压头组件滑动连接在所述竖向导轨上；所述导向板安装在所述第二焊接机构上。

具体的，上述压头组件的中心到焊缝的水平距离为5mm-50mm；所述压头组件到极网的压力设置为1N-100N。

具体的，上述第二焊接头为摆动焊接头，摆动直径为0.1mm-2mm，摆动频率为50-300Hz；第二焊接头焊接时焊缝宽度设置为0.5mm-2mm。

具体的，上述第一翻转机构与所述第二翻转机构结构相同，均包括固定支撑柱、移动支撑柱和旋转框架；所述旋转框架包括固定半框和移动半框，所述固定半框与移动半框滑动连接且两者围合形成供物料置入的夹持区，且所述固定半框与移动半框之间的滑动方向与移动支撑柱的移动方向相同；所述固定半框转动连接在所述固定支撑柱上；所述移动半框转动连接在所述移动支撑柱上，且所述固定半框的转动轴线与移动半框的转动轴线同轴设置；所述固定半框和所述移动半框上均设有多个用于夹持物料的夹持组件，且各所述夹持组件均位于夹持区内。

具体的，上述夹持组件包括第一夹持件、驱动第一夹持件沿水平方向运动的第一驱动件、第二夹持件、驱动第二夹持件沿水平方向运动的第二驱动件以及驱动第一夹持件与第二夹持件相对运动的第三驱动件；所述第一驱动件和所述第二驱动件安装在所述旋转框架上；所述第一夹持件和所述第二夹持件的夹持面相对布置。

具体的，上述旋转框架上设有N组夹持组件，每组夹持组件包括两个夹持组件，且同组夹持组件沿转动轴线对称布置；转动轴线同侧夹持组件间隔布置，且相邻的夹持组件在水平面上的运动方向之间具有夹角。

具体的，上述旋转框架上设有调整待翻转物料中心位置的定心组件。

本发明还提供了一种电解槽生产工艺，采用上述电解槽生产线，具体包括以下步骤：

S1、将极框和乳突板转运至极板组装工位指定位置，对极框和乳突板进行双面焊接形成极板；

S2、将极板转运至极网组装工位指定位置，对极板和极网进行双面焊接；

S3、将焊接后的极板和极网转运至电解槽总装工位进行电解槽组装。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明提供的这种电解槽生产线采用流水式自动化焊接、装配，大大降低了安装过程中的错误率，制造流程可靠，生产效率高。极板组装工位使用的吸附治具通过磁力吸盘实现大尺寸工件的固定，通电时电磁盘吸合工件，断电时电磁盘释放，可以实现工件的定位放置，保证加工精度。极网组装工位使用的柔性压合装置采用弹性件和导轨配合的弹性压合结构，能够灵活调整位置来适应镍丝网的焊接，对镍丝网边缘始终压紧，有效实现镍网与极板的贴合，无需人工一边焊接一边压合，避免焊接不良造成虚焊。物料翻转机构能够快速实现极框、极板正反面的加工，提高电解槽镍网焊接的加工效率以及品质，通过一侧半框固定，一侧半框移动，可满足多尺寸极框、极板等物料的定位夹持；活动连接在旋转框架上的夹持组件使物料定位更精确，与定心组件配合，可使各夹持组件实际夹持面积相同，夹持更牢固，确保产品不因转动惯量等问题变形，在翻转过程中不会造成电解槽极板的掉落及磕碰损伤，保证了产品质量。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构结构示意图。

图2是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的支撑部位结构示意图。

图3是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的翻转夹持部位结构示意图。

图4是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的翻转夹持部位平面示意图。

图5是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的夹持组件结构示意图。

图6是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的夹持组件另一视角结构示意图。

图7是本发明提供的电解槽生产线中翻转机构的定心组件局部示意图。

图8是本发明提供的电解槽生产线中第二焊接结构示意图。

图9是本发明提供的电解槽生产线中第二焊接结构的平面示意图。

图10是本发明提供的电解槽生产线中柔性压合装置结构示意图。

图11本发明提供的电解槽生产线中的极网组装工位示意图。

图12是本发明提供的电解槽生产线中吸附治具结构示意图。

图13是本发明提供的电解槽生产线中装配机构结构示意图。

图14是本发明提供的电解槽生产线中装配底座结构示意图。

图15是本发明提供的电解槽生产线中物料升降台结构示意图。

图16是本发明提供的电解槽生产线中移动机构结构示意图。

图17是本发明提供的电解槽生产线中极板堆放座结构示意图。

图18是本发明提供的电解槽生产线示意图。

附图标记：

1-1、底座；1-11、导轨；1-2、固定支撑柱；1-3、移动支撑柱；1-4、旋转轴；1-5、旋转框架；1-51、移动半框；1-511、插杆；1-512、限位凸起；1-52、固定半框；1-521、滑槽；1-6、夹持组件；1-61、第一夹持件；1-611、第一夹持板；1-612、第一夹持块；1-62、第一驱动件；1-63、第二夹持件；1-64、第二驱动件；1-65、第三驱动件；1-7、定心组件；1-71、第一V型槽；1-72、第二V型槽；1-73、驱动气缸；1-8、物料；

2-1、柔性压合装置；2-11、转接板；2-111、安装孔；2-12、导向板；2-121、竖向导轨；2-13、限位板；2-14、弹性件；2-15、压头安装板；2-16、滚动轴承；2-2、焊接头；2-3、送丝组件；2-31、送丝悬挂盘；2-32、送丝传送件；2-33、送丝管；2-34、送丝嘴；2-4、焊缝跟踪仪；2-5、旁轴吹气装置；2-6、监视相机；2-7、安装主板；2-8、支撑治具；2-9、多轴机械臂；

3-1、旋转平台；3-2、底板；3-21、滑环；3-3、定位销；3-4、导磁块；3-5、电磁盘；3-6、控制器；3-7、分线盒；3-8、极框；

4-1、装配底座；4-11、装配平台；4-12、伸缩支撑柱；4-13、第二围栏；4-2、移动机构；4-21、安装件；4-22、X轴轨道；4-23、Y轴轨道；4-3、抓取组件；4-4、物料升降台；4-41、起升机构；4-42、起升板；4-43、第一围栏；4-5、极板堆放座；4-51、限位柱；4-52、吊装环。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。

本发明提供了一种电解槽生产线，包括依次设置的极板组装工位、极网组装工位和电解槽总装工位；所述极板组装工位包括用于焊接极框和乳突板形成极板的第一焊接机构以及用于极板翻面的第一翻转机构；所述极网组装工位包括用于焊接极板和极网的第二焊接机构以及用于极板和极网翻面的第二翻转机构；所述电解槽总装工位包括用于电解槽组装的装配机构；所述极板组装工位与所述极网组装工位通过第二搬运设备衔接；所述极网组装工位与所述电解槽总装工位通过第三搬运设备衔接。

实际使用时，采用以下步骤：

S1、将检测合格的极框、乳突板原料转运至极板组装工位的焊接指定区域，由第一焊接机构对极框和乳突板的A面进行焊接。A面焊接后，将极框和乳突板转运至第一翻转机构，由第一翻转机构翻面后，转运回焊接指定区域，第一焊接机构对极框和乳突板的B面进行焊接，形成极板。

S2、通过第二搬运设备将极板、极网运送至极网组装工位，并依次放置在极网组装工位的焊接指定区域，由第二焊接机构对极板和极网A面进行连接，随后转运至第二翻转机构，由第二翻转机构翻面后，转运回焊接指定区域，第二焊接机构对极板和极网的B面进行焊接，将极板和极网焊接为一体。

S3、通过第三搬运设备将焊接为一体的极板极网以及其他原料转运至电解槽总装工位，在装配机构上完成电解槽的整体装配。

搬运设备可根据需要选择地轨机器人、椼架机器人或其他可行方式。

本发明提供的电解槽生产线还包括用于极框前处理的极框铣加工工位，极框铣加工工位包括第一搬运设备和数控机床。第一搬运设备将极框送入数控机床，由数控机床对极框A、B两面进行铣加工，加工完成的极框由第一搬运设备转运至极板组装工位。

一种优选的实施方式中，极板组装工位包括第一焊接平台；所述第一焊接平台包括旋转平台和设置在所述旋转平台上的吸附治具；所述吸附治具用于固定极框和乳凸板。焊接过程中由旋转平台带动极框和乳突板旋转进行焊接。

具体的，吸附治具包括底板和电磁铁装置；所述电磁铁装置包括控制器和多个电磁盘；多个所述电磁盘分别与所述控制器电连接；多个所述电磁盘沿周向间隔安装在所述底板上；所述电磁盘内安装有导磁块；所述底板安装在所述旋转平台上。使用时，采用吊装或机械手依次将极框、乳突板依次放置在底板上，且使导磁块位于极框、乳突板下方。利用控制器启动电磁盘，为导磁块充磁，通过通电产生磁力来进行吸合，使极框极板吸附固定在导磁块上，完成对极框、乳突板的焊接。焊接结束后，利用控制器关闭电磁盘，使导磁块退磁，结束对极框、乳突板的吸附固定。

为了提高定位、加工精确度，极框上设有多个定位孔，底板上设有多个与极框上定位孔一一对应的定位销。多个定位销优选间隔均匀分布，便于极框吊装时精确定位。

进一步的，电磁铁装置还包括分线盒；所述分线盒分别与多个所述电磁盘电连接。通过分线盒实现各个电磁盘的单独控制。

进一步的，底板上设有用于压紧极框的压块。所述压块可采用电动压紧装置或手动压紧装置实现压紧极框的功能。优选使用由压紧气缸驱动气动压块，气缸驱动气动压块旋转180°向下压紧极框，不工作时气动压块处于0°，位于最高位置。

进一步的，底板中心设有滑环；滑环为中空结构且与旋转平台连通。

为了降低极板变形风险，底板上设有环形水路，所述环形水路通过管道连接到滑环处。通过所述环形水路对焊接热量进行散热，达到减少极板变形的效果。环形水路连接有冷水机，由冷水机为环形水路提供降温用冷水。

进一步的，底板上设有气道，所述气道通过管道连接到滑环处。气道包括气槽，气槽内设有气孔。通过向气槽中通入气体，气体由气孔排出，达到保护焊缝外观的效果。

上述水路管道、气道管道及电磁盘线路均可连接至滑环处，使得在旋转平台旋转时，各管道及线束跟随旋转。

另一种优选的实施方式中，第一焊接机构上设有第一焊接头、第一送丝组件和焊缝跟踪组件，所述焊接头用于极框和乳突板的激光焊接，所述第一送丝组件用于在激光焊接时同步送丝，所述焊缝跟踪组件用于激光焊接时的焊缝跟踪，焊缝跟踪组件预先内置有焊缝跟踪程序，能够识别焊缝XYZ坐标，并进行引导焊接。

具体的，所述第一送丝组件包括第一送丝悬挂盘，所述第一送丝悬挂盘连接第一送丝传送件，所述第一送丝传送件连接第一送丝管，所述第一送丝管的前端设有第一送丝嘴。

另一种优选的实施方式中，第二焊接机构上设有第二焊接头和柔性压合装置；所述柔性压合装置设置在所述第二焊接头一侧。具体的，柔性压合装置包括导向组件和压头组件；所述导向组件包括导向板和限位板；所述限位板设置在所述导向板的上端；所述压头组件通过弹性件连接在所述限位板下方；所述导向板上设有竖向导轨；所述压头组件滑动连接在所述竖向导轨上。使用时，调整导向组件，使压头组件压紧在极网上，通过压头组件与导向组件限位板之间的弹性件调整压力大小，实现弹性压合，保证焊接过程中极网与极板良好的贴合度。第二焊接头移动到焊接位置引导激光进行焊接。

进一步的，压头组件的中心到焊缝的水平距离为5mm-50mm；所述压头组件到极网的压力设置为1N-100N。压头组件优选包括压头安装板和滚动轴承；所述压头安装板分别与所述导向组件的导向板和限位板连接；所述滚动轴承通过转轴安装在所述压头安装板上。压头采用滚动轴承，既能保证工件良好的贴合度，还可以防止压头组件随焊接工序移动过程中对镍丝网造成损害。滚动轴承的大小、厚度可根据需要进行更换调整，一般要求直径大于10mm，厚度大于5mm，滚动轴承中心到焊缝的水平距离在5mm-50mm。

柔性压合装置还包括转接板；所述导向组件可拆卸安装在所述转接板上。通过转接板将柔性压合装置安装到焊接头或其他有需要的设备上。

可选的，转接板沿长度方向设有多个安装孔，通过将导向组件与不同安装孔安装固定，来调整导向组件高度，进而调节压头组件到极网产品的高度距离。

具体的，为了保证镍网焊接完整性，避免镍丝翘起，第二焊接头焊接时焊缝宽度设置为0.5mm-2mm。第二焊接头为带有摆动效果的摆动焊接头，设置摆动直径为0.1mm-2mm，摆动频率50-300Hz。焊机速度为5mm/s-30mm/s。

进一步的，第二焊接头的一侧设置有第二送丝组件，在焊接过程中进行送丝，防止焊接破网。所送丝材料为纯镍或镍合金材料，送丝直径为0.5mm-2mm，送丝速度为5mm/s-30mm/s。

具体的，第二送丝组件包括第二送丝传送件；所述第二送丝传送件一端连接第二送丝管，另一端设有角度可调节的第二送丝嘴，与法相夹角在30°-70°之间。保证送丝的时候能够到达产品上激光出光点正中心。第二送丝组件还包括第二送丝悬挂盘，第二送丝传送件安装在第二送丝悬挂盘上。

优选的，第二焊接头上均设有焊缝跟踪仪。焊缝跟踪仪通过安装板与第二焊接头固定，且在焊缝轨迹行走前方，能够识别镍网焊缝，识别精度大于0.01mm。

进一步的，第一焊接头和第二焊接头上设有旁轴吹气装置，优选采用排管吹气，吹气方向指向焊接头的激光出光点，在焊接过程中吹保护气体，以保护焊接中及焊后焊缝不被氧化。

在细化的实施方式中，第一焊接头和第二焊接头上均设有监视相机，在焊接过程中能够通过显示屏观察焊缝状态。

第一焊接机构和第二焊接机构均可包括多轴机器人、多轴模组或多轴机械臂。采用多轴移动设备能够带动焊接头实现不同尺寸产品、不同角度、多工位焊接。

第一送丝组件和第二送丝组件的送丝嘴、送丝管、送丝传送件均为可替换组件，且根据丝的直径和/或材料进行替换。

另一种优选的实施方式中，第一翻转机构与所述第二翻转机构为结构相同的翻转机构，均包括固定支撑柱、移动支撑柱和旋转框架；所述旋转框架包括固定半框和移动半框，所述固定半框与移动半框滑动连接且两者围合形成供物料置入的夹持区，且所述固定半框与移动半框之间的滑动方向与移动支撑柱的移动方向相同；所述固定半框转动连接在所述固定支撑柱上；所述移动半框转动连接在所述移动支撑柱上，且所述固定半框的转动轴线与移动半框的转动轴线同轴设置；所述固定半框和所述移动半框上均设有多个用于夹持物料的夹持组件，且各所述夹持组件均位于夹持区内。使用时，调整移动支撑柱与固定支撑柱之间相对位置，移动半框在移动支撑柱的带动下同步向固定支撑柱方向运动，缩小旋转框架的体积，使其内部空间达到待翻转物料的预设尺寸。采用吊装、机械手或其他可行方式，将待翻转物料转运至旋转框架内，启动夹持组件夹紧物料。然后使旋转框架的固定半框和移动半框同步绕固定支撑柱、移动支撑柱旋转，带动物料翻转。最后松开夹持组件，取出物料。

具体的，固定半框上的多个夹持组件与所述移动半框上的多个夹持组件一一对称布置，保证物料夹持时，受力均匀。

进一步的，夹持组件包括第一夹持件、驱动第一夹持件沿水平方向运动的第一驱动件、第二夹持件、驱动第二夹持件沿水平方向运动的第二驱动件以及驱动第一夹持件与第二夹持件相对运动的第三驱动件；所述第一驱动件和所述第二驱动件安装在所述旋转框架上；所述第一夹持件和所述第二夹持件的夹持面相对布置。使用时，首先由第二驱动件驱动第二夹持件沿水平方向伸出，将待翻转物料搁置在第二夹持件的夹持面上，然后由第一驱动件驱动第一夹持件沿水平方向伸出，使第一夹持件位于第二夹持件上方，启动第三驱动件，驱动第一夹持件向第二夹持件运动，将物料夹紧在第一夹持件与第二夹持件之间。翻转后，第一夹持件位于第二夹持件下方，回收第三驱动件，解除夹紧状态，此时物料搁置在第一夹持件的夹持面上，然后通过第二驱动件回收第二夹持件，露出物料，便于机械手或其他设备取出物料，待物料取出后，第一驱动件回收第一夹持件。下一轮夹持时，先伸出第一夹持件用于搁置物料，再伸出第二夹持件即可。

具体的，第一夹持件包括第一夹持板和第一夹持块；所述第一夹持板连接在所述第一驱动件的输出端；所述第三驱动件安装在所述第一夹持版上；所述第一夹持块安装在所述第三驱动件的输出端。

进一步的，旋转框架上设有N组夹持组件，每组夹持组件包括两个夹持组件，且同组夹持组件沿转动轴线对称布置；转动轴线同侧夹持组件间隔布置，且相邻的夹持组件在水平面上的运动方向之间具有夹角。通过对夹持组件位置进行调整，适应不同尺寸物料的稳定夹持。

优选的，旋转框架为矩形结构，在长度方向上分割为固定半框和移动半框，固定半框和移动半框的旋转轴线重合，均位于旋转框架的中线上。夹持组件共设有八个，四个设置在旋转框架的四角，夹持件在水平面上运动方向为径向，另外四个则分别对称设置在固定半框的旋转点及移动半框的旋转点两侧，夹持件在水平面上运动方向为旋转框架的长度方向。固定半框和移动半框上一一对应的夹持组件在水平面上的运动方向相反。待翻转物料尺寸较小时，可仅使用旋转点附近的四个夹持组件进行夹持，待翻转物料尺寸较大时，则启用设置在四角的夹持组件。

由于极框、极板等物料尺寸大、材质硬度低，为了避免翻转过程中造成变形、损伤，旋转框架上设有调整待翻转物料中心位置的定心组件。通过定心组件对物料进行微调，可使各夹持组件实际夹持面积相同，夹持更牢固，确保产品不因转动惯量等问题变形。

具体的，定心组件包括第一V型槽、驱动气缸和第二V型槽；所述第一V型槽安装在所述移动半框上；所述驱动气缸安装在所述固定半框上；所述第二V型槽安装在所述驱动气缸的输出端；所述第一V型槽的V型开口与所述第二V型槽的V型开口相对布置。通过V型槽对极框、极板等物料定心。在另一种方案中也可将驱动气缸安装在移动半框上，第一V型槽安装在驱动气缸的输出端；第二V型槽安装在固定半框。通过驱动气缸调整第一V型槽或第二V型槽位置，进而对物料进行微调实现定心。为避免静摩擦力过大，出现不能定心的情况，V型槽的夹角优选160-175°。

一种实施方式中，物料翻转机构包括上述细化的夹持组件和V型槽式定心组件，其使用方法如下：调整移动支撑柱与固定支撑柱之间相对位置，移动半框在移动支撑柱的带动下同步向固定支撑柱方向运动，缩小旋转框架的体积，使其内部空间达到待翻转物料的预设尺寸。多个夹持组件同步启动，首先由第二驱动件驱动第二夹持件沿水平方向伸出，采用吊装、机械手或其他可行方式，将待翻转物料转运至旋转框架内，并搁置在多个夹持组件的第二夹持件的夹持面上。微调驱动气缸，利用第一V型槽和第二V型槽对物料定心，使物料在各夹持组件上的夹持面积相同。然后由第一驱动件驱动第一夹持件沿水平方向伸出，使第一夹持件位于第二夹持件上方，启动第三驱动件，驱动第一夹持件向第二夹持件运动，将物料夹紧在第一夹持件与第二夹持件之间。使旋转框架的固定半框和移动半框同步绕固定支撑柱、移动支撑柱旋转，带动物料翻转。翻转后，第一夹持件位于第二夹持件下方，回收第三驱动件，解除夹紧状态，此时物料搁置在第一夹持件的夹持面上，然后通过第二驱动件回收第二夹持件，露出物料1-8，便于机械手或其他设备取出物料，待物料取出后，第一驱动件回收第一夹持件。

进一步的，物料翻转机构还包括底座；所述固定支撑柱固定安装在所述底座上；所述移动支撑柱通过导轨滑动安装在所述底座上。移动支撑柱通过导轨调整与固定支撑柱之间的距离，进而调整旋转框架的表面积，以满足不同尺寸物料的夹持翻转。

在细化的实施方式中，移动半框的开口侧设有插杆；固定半框的开口侧设有与所述插杆匹配的滑槽；所述插杆滑动连接在所述滑槽内。当移动半框随移动支撑柱运动时，插杆在滑槽内移动，同步调整旋转框架的尺寸。可选的，所述插杆上设有限位凸起，对插杆和滑槽的运动进行限定。

进一步的，固定支撑柱和移动支撑柱均上设有旋转轴，旋转轴一端与伺服电机连接，另一端与固定半框或移动半框连接，伺服电机通过旋转轴带动固定半框和移动半框旋转。

一种优化的实施方式中，电解槽总装工位的装配机构包括装配底座和物料升降台；所述装配底座上设有装配平台和伸缩支撑柱；所述伸缩支撑柱的伸缩端安装有移动机构；所述移动机构上安装有抓取组件；所述装配平台和所述物料升降台均位于所述抓取组件的行程内。使用前，先通过地轨机器人、椼架机器人或其他可行方式将待组装的隔膜布、密封垫片等原料运输至指定位置存放，极板放置于物料升降台上。装配时，通过调整移动机构，使抓取组件依次抓取极板、隔膜布、密封垫片等物料至装配平台进行组装。随着组装进行，装配平台上原料的叠加高度增加，同步调整伸缩支撑柱和物料升降台，使其高度与原料叠加高度匹配，便于抓取组件的取放。

进一步的，物料升降台上可拆卸安装有极板堆放座。极板堆放座具有一定高度，使物料堆积时，最底层物料与物料升降台之间存在一定高度差，便于极板等较薄物料的抓取。极板堆放座的高度、大小等尺寸可根据实际需要设计，优选在极板堆放座的四周设置抓取凹槽，使极板放置时部分超出或贴合抓取凹槽的凹陷侧内壁，便于抓取。

为了避免堆放时物料偏移，影响堆放稳定性，极板堆放座上设有多个限位柱。限位柱数量和位置可根据实际需要设计。

具体的，极板堆放座上设有多个吊装环。极板堆放座通过吊装环吊装至物料升降台上进行安装。

可选的，物料升降台包括起升机构和安装在所述起升机构上的起升板；所述起升板上设有第一围栏。使用时，通过起升机构带动起升板上堆放的极板一同上升或下降。第一围栏可防止放置在起升板上的物料倾倒坠落，降低施工风险。

进一步的，移动机构包括X轴轨道和Y轴轨道；所述X轴轨道安装在所述伸缩支撑柱上；所述Y轴轨道滑动安装在所述X轴轨道上；所述抓取组件滑动安装在所述Y轴轨道上。抓取组件通过X轴轨道和Y轴轨道在平面上移动，抓取物料至装配平台。

具体的，移动机构还包括安装件，提高移动机构的连接稳固性。安装件可选用工字钢，通过焊接或其他可行方式固定在伸缩支撑柱的伸缩端，形成安装框架，X轴轨道固定在安装件上，Y轴轨道滑动连接在X轴轨道上，由Y轴轨道带动抓取组件一起在X轴上移动。

可选的，伸缩支撑柱为液压升降柱，物料升降台为剪式液压升降平台。伸缩支撑柱的安装数量根据装配机构的实际大小设计，一般选用四个，对称设置在装配底座的四角，保证移动机构在Z轴上运行稳定性。

优选的，伸缩支撑柱和物料升降台的最高位以及最低位均设置有行程限位开关，到位自动停止，并设有机械硬限位。此外，伸缩支撑柱和物料升降台还设有手动升降控制装置，使其具有应急下降功能，在电控系统失效或停电等特殊情况下，手动控制升降平台下降。

进一步的，抓取组件包括夹爪；所述夹爪安装在所述移动机构上。通过夹爪夹取待装配物料。抓取组件也可根据需要选择其他可实现物料取放的装置。

在细化的实施方式中，装配底座上设有隔膜布堆放工位和密封垫片堆放工位；所述隔膜布堆放工位和所述密封垫片堆放工位均位于所述抓取组件的行程内。使物料装配与存放区形成一个相对较小的整体，有效减少搬运设备的运行距离和运行时间，提升工作效率。

进一步的，装配底座上设有第二围栏；装配平台位于所述第二围栏内。

下面通过具体实施例对本发明的电解槽生产线及生产工艺的效果进行研究。

实施例1：

参照图1-18，本实施例提供了一种电解槽生产线，包括依次设置的极框铣加工工位、极板组装工位、镍网组装区和电解槽总装工位。

1、极框铣加工工位

包括第一搬运设备和用于极框铣加工的数控机床；所述第一搬运设备衔接在极框铣加工工位与极板组装工位之间。

2、极板组装工位

包括通过地轨机器人衔接的第一焊接平台、第一焊接机构、极板气密性检测设备、极板平面度检测设备和第一翻转机构；第一焊接机构为多轴机器人，其上设有第一焊接头和第一送丝组件；第一焊接头上设有焊缝跟踪组件、监视相机和旁轴吹气装置；第一送丝组件包括第一送丝悬挂盘，第一送丝悬挂盘连接第一送丝传送件，第一送丝传送件连接第一送丝管，第一送丝管的前端设有第一送丝嘴。

第一焊接平台包括旋转平台、底板和电磁铁装置；底板安装在旋转平台上；底板为圆形结构，中心设有滑环；滑环为中空结构且与旋转平台连通；电磁铁装置包括控制器、分线盒、多个电磁盘和多个导磁块；控制器与分线盒连接，分线盒分别与多个电磁盘电连接；多个电磁盘沿底板周向间隔安装在底板上；每个电磁盘上有多个磁极；导磁块安装在电磁盘内，安装位置与极框极板结构特征吻合，用于将极框极板吸附平整；电磁盘线路均可连接至滑环处，控制器安装在控制柜中，分线盒放置在旋转平台的底座上；底板上设有多个定位销，定位销在底板上的位置与极框上的定位孔匹配；底板上设有用于压紧极框的气动压块，气动压块与压紧气缸的输出活塞杆端部连接；底板上与极框极板的焊缝对应处设有环形水路和气道；气道包括气槽，气槽内设有气孔；环形水路与外部冷水机连接；环形水路和气道分别通过管道连接到滑环处。

极板组装工位与极网组装工位通过第二搬运设备衔接。

3、极网组装工位

包括通过地轨机器人衔接的第二焊接平台、第二焊接机构和第二翻转机构；第二焊接平台用于放置极板和极网；第二焊接机构为多轴机器人，其上设有安装主板、第二焊接头、第二送丝组件和柔性压合装置。第二焊接头为摆动焊接头。

柔性压合装置包括转接板、导向组件和压头组件；导向组件包括导向板和限位板，限位板固定在导向板的上端，与导向板一起组成截面为倒L型的导向组件；压头组件包括压头安装板和滚动轴承，在压头安装板的下端设有转轴，滚动轴承安装在转轴上，并通过隔圈、螺母锁紧；压头安装板的顶部通过弹簧连接在限位板下方，导向板与压头安装板相邻一侧设有竖向导轨，压头安装板的侧壁通过滑块滑动连接在竖向导轨上；转接板上沿竖直方向设有多个安装孔，导向板通过连接件和安装孔安装在转接板上。

第二焊接头固定在安装主板上，柔性压合装置的转接板固定在第二焊接头上，且压头组件位于第二焊接头左侧；第二焊接头上设有焊缝跟踪仪、旁轴吹气装置和监视相机；焊缝跟踪仪设置在第二焊接头前侧；旁轴吹气装置的吹气方向指向第二焊接头的激光出光点。

第二送丝组件包括第二送丝悬挂盘和安装在第二送丝悬挂盘上的第二送丝传送件；第二送丝传送件一端连接第二送丝管，另一端设有角度可调节的第二送丝嘴；第二送丝悬挂盘固定在安装主板上，且第二送丝嘴位于第二焊接头的后侧。

极网组装工位与电解槽总装工位通过第三搬运设备衔接。

4、翻转机构

第一翻转机构与第二翻转机构为结构相同的翻转机构，包括底座、固定支撑柱、移动支撑柱、旋转框架、夹持组件和定心组件。

固定支撑柱底部固定安装在所述底座一端；移动支撑柱通过导轨滑动安装在底座另一端。固定支撑柱和移动支撑柱上端均设有旋转轴。

旋转框架为矩形结构，宽度两侧中点分别与固定支撑柱和移动支撑柱上的旋转轴连接。旋转框架在长度方向上分割为固定半框和移动半框，移动半框的开口侧设有插杆，且插杆上设有限位凸起；固定半框的开口侧设有与插杆匹配的滑槽；插杆滑动连接在滑槽内。

定心组件包括第一V型槽、驱动气缸和第二V型槽；所述第一V型槽安装在所述移动半框上；所述驱动气缸安装在所述固定半框上；所述第二V型槽安装在所述驱动气缸的输出端；所述第一V型槽的V型开口与所述第二V型槽的V型开口相对布置。

夹持组件包括第一夹持件、驱动第一夹持件沿水平方向运动的第一驱动件、第二夹持件、驱动第二夹持件沿水平方向运动的第二驱动件以及驱动第一夹持件与第二夹持件相对运动的第三驱动件；第一驱动件和第二驱动件安装在旋转框架上；第一夹持件包括第一夹持板和第一夹持块；第一夹持板连接在第一驱动件的输出端；第三驱动件安装在第一夹持版上；第一夹持块安装在第三驱动件的输出端；第二夹持件连接在第二驱动件的输出端；第一夹持块和第二夹持件的夹持面相对布置。

夹持组件共设有八个，四个设置在旋转框架的四角，其对应的第一夹持件、第二夹持件在水平面上运动方向为径向，且固定半框和移动半框上一一对应的夹持组件在水平面上的运动方向相反。另外四个分别对称设置在第一V型槽和第二V型槽两侧，其对应的第一夹持件、第二夹持件在水平面上运动方向为旋转框架的长度方向。

5、电解槽总装工位

电解槽总装工位包括用于电解槽组装的装配机构。所述装配机构包括装配底座、移动机构、抓取组件和物料升降台。

所述装配底座上设有装配平台和四根伸缩支撑柱；四根伸缩支撑柱对称设置在装配底座的四角，装配平台位于四根伸缩支撑柱之间，装配底座的外围设有第二围栏。

移动机构包括安装件、X轴轨道和Y轴轨道；安装件为工字钢组成的安装框架，固定在四根伸缩支撑柱的伸缩端；X轴轨道安装在安装件上；Y轴轨道滑动安装在X轴轨道上；

抓取组件包括夹爪，所述夹爪滑动安装在Y轴轨道上。

物料升降台设置在装配底座一侧，包括起升机构和安装在所述起升机构上的起升板；起升板的四周设有第二围栏；起升板内可拆卸安装有两个极板堆放座；极板堆放座位于夹爪的行程内。

实施例2：

本实施例基于实施例1的电解槽生产线提供了一种电解槽生产工艺，包括以下步骤：

S1、第一搬运设备将极框送入数控机床，由数控机床对极框的A、B两面依次进行粗车、精车加工，加工完成的极框由第一搬运设备转运至极板组装工位。

S2、极板组装

S2.1、地轨机器人根据定位销的位置，将极框吊装至底板上，启动气缸压块，控制压紧极框。然后将乳突板放置在导磁块上。利用控制器启动电磁盘，为导磁块充磁，通过通电产生磁力来进行吸合，使极框、乳突板吸附固定在导磁块上。

S2.2、调整第一送丝组件，保证压力不损伤金属丝；调整第一送丝管角度至45°；调整丝与产品高度为0.5mm；调整丝与激光焦点位置重合，调整送丝参数，送丝速度10mm/s-15mm/s。

调整旁轴吹气装置的角度，角度大于30°，吹气量15L/MIN。

环形水路通冷却水，气道通氩气作为保护气，吹气量15L/MIN。

S2.3、第一焊接机构带动第一焊接头至焊接位置，结合第一送丝组件以及焊缝跟踪组件进行点焊，间距100mm，进行初固定。焊缝跟踪组件获取XYZ坐标传输到程序，控制第一焊接机构和第一焊接头根据焊缝随动。

S2.4、第一焊接机构带动第一焊接头至焊接位置，结合第一送丝组件以及焊缝跟踪组件进行满焊。

S2.5、A面焊接完成后，利用控制器关闭电磁盘，使导磁块退磁，结束对极框、极板的吸附固定。地轨机器人取出极框和乳突板，送入极板气密性检测设备、极板平面度检测设备对焊接面的平面度、气密性进行检测。

S2.6、检测合格后的极板送入第一翻转机构进行翻转，翻转步骤如下：

1、首先对极板物料尺寸进行判定，直径在1500-1900mm的物料为定义为小尺寸物料，直径在1900-2500mm的物料定义为大尺寸物料。

2、当翻转大尺寸物料时，移动支撑柱在导轨上朝固定支撑柱方向运动，移动半框在移动支撑柱的带动下同步向固定半框方向运动，缩小旋转框架的表面积，使其达到待翻转物料的预设尺寸后移动支撑柱停止运动。位于旋转框架四角的夹持组件同步启动，首先由第二驱动件驱动第二夹持件在水平面上沿径向伸出，采用地轨机器人将待翻转物料转运至旋转框架内，并搁置在四个夹持组件的第二夹持件的夹持面上。微调驱动气缸，利用第一V型槽和第二V型槽对物料定心，使物料在各第二夹持件上的夹持面积相同。然后由第一驱动件驱动第一夹持件在水平面上沿径向伸出，使第一夹持件的第一夹持块位于第二夹持件上方，启动第三驱动件，驱动第一夹持块向第二夹持件运动，将物料夹紧在第一夹持件与第二夹持件之间。启动旋转轴，使旋转框架的固定半框和移动半框同步绕固定支撑柱、移动支撑柱旋转，带动物料翻转。翻转后，第一夹持件位于第二夹持件下方，回收第三驱动件，解除夹紧状态，此时物料搁置在第一夹持件的夹持面上，然后通过第二驱动件回收第二夹持件，露出物料，便于机械手或其他设备取出物料，待物料取出后，第一驱动件回收第一夹持件，完成一轮翻转。

3、当翻转小尺寸物料时，移动支撑柱在导轨上朝固定支撑柱方向运动，移动半框在移动支撑柱的带动下同步向固定半框方向运动，缩小旋转框架的表面积，使其达到待翻转物料的预设尺寸后移动支撑柱停止运动。位于第一V型槽和第二V型槽两侧的夹持组件同步启动，首先由第二驱动件驱动第二夹持件在水平面上沿长度方向伸出，采用地轨机器人将待翻转物料转运至旋转框架内，并搁置在四个夹持组件的第二夹持件的夹持面上。微调驱动气缸，利用第一V型槽和第二V型槽对物料定心，使物料在各第二夹持件上的夹持面积相同。然后由第一驱动件驱动第一夹持件在水平面上沿长度方向伸出，使第一夹持件的第一夹持块位于第二夹持件上方，启动第三驱动件，驱动第一夹持块向第二夹持件运动，将物料夹紧在第一夹持件与第二夹持件之间。启动旋转轴，使旋转框架的固定半框和移动半框同步绕固定支撑柱、移动支撑柱旋转，带动物料翻转。翻转后，第一夹持件位于第二夹持件下方，回收第三驱动件，解除夹紧状态，此时物料搁置在第一夹持件的夹持面上，然后通过第二驱动件回收第二夹持件，露出物料，便于机械手或其他设备取出物料，待物料取出后，第一驱动件回收第一夹持件，完成一轮翻转。

S2.7、极板经第一翻转机构翻转至B面朝上后，由地轨机器人吊装至底板上，重复步骤S2.1-S2.4，对B面进行焊接。

两面均焊接完成的极板镀镍后由第二搬运设备运送至极网组装工位。

S3、极网组装

S3.1、地轨机器人将极板放置于第二焊接平台上，然后将切割好的镍网放置在极板指定位置上，采用仿形治具进行预压，保证镍网平整。

S3.2、调整第二送丝组件，使其第二送丝管角度、丝与产品高度、丝与激光焦点位置、送丝速度均满足预设条件。

S3.3、调整滚动轴承到焊缝位置在预设距离位置，通过限位板与弹簧调整滚动轴承与镍网之间压力在预设压力值内（1N-100N之间），滚轮中心到焊缝的水平距离控制在5mm-50mm。

S3.4、第二焊接头移动到焊接位置，摆动直径控制在0.1mm-2mm，摆动频率控制在50-300Hz，结合送丝机构以及焊缝跟踪仪对极板与极网的A面进行焊接，焊缝宽度控制在0.5mm-2mm。

焊接方式有A、B两种，其中A方式的焊缝位置在镍网边缘内圈，距离镍网边缘距离在1mm-50mm之间，可以是间断的焊缝，也可以是满焊；B方式的焊缝位置在镍网边缘，可以是间断的焊缝，也可以是满焊。焊缝+电极网高度不得高于1.5mm台阶。

通过送丝与激光时序配合，焊缝表面亮白、无焊渣、无炸点、无焊穿、焊缝无虚焊，焊缝表面均匀细腻起弧、收弧处过渡处平滑。

S3.5、A面焊接后的极板与极网送入第二翻转机构进行翻转，翻转步骤与S2.6相同。

极板经第二翻转机构翻转至B面朝上后，由地轨机器人吊装至第二焊接平台上，重复步骤S3.2-S3.4，对B面进行焊接。

两面均焊接完成的极板由第三搬运设备运送至电解槽总装工位的装配机构。

S4、电解槽装配

S4.1、搬运设备通过限位柱将极板堆放在物料升降台上的极板堆放座上；

S4.2、在装配底座的装配平台上装配底部端板；

S4.3、通过夹爪、移动组件、伸缩支撑柱以及物料升降台的配合，在底部端板上方依次完成多轮装配，每轮装配包括依次叠加阳极板、隔膜布、四氟密封垫片、阴极板、隔膜布、四氟密封垫片；

S4.4、装配顶部端板，拉紧螺栓紧固，完成电解槽装配。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电解槽生产线，其特征在于：包括依次设置的极板组装工位、极网组装工位和电解槽总装工位；所述极板组装工位包括用于对极框和乳突板进行双面焊接形成极板的第一焊接机构以及用于极板翻面的第一翻转机构；所述极网组装工位包括用于对极板和极网进行双面焊接的第二焊接机构以及用于极板和极网翻面的第二翻转机构；所述电解槽总装工位包括用于电解槽组装的装配机构；所述极板组装工位与所述极网组装工位通过第二搬运设备衔接；所述极网组装工位与所述电解槽总装工位通过第三搬运设备衔接；

所述第一翻转机构与所述第二翻转机构结构相同，均包括固定支撑柱、移动支撑柱和旋转框架；所述旋转框架为矩形结构，在长度方向上分割为固定半框和移动半框；所述固定半框与移动半框滑动连接且两者围合形成供物料置入的夹持区，且所述固定半框与移动半框之间的滑动方向与移动支撑柱的移动方向相同；所述固定半框转动连接在所述固定支撑柱上；所述移动半框转动连接在所述移动支撑柱上，且所述固定半框的转动轴线与移动半框的转动轴线同轴设置；所述固定半框和所述移动半框上共设有八个用于夹持物料的夹持组件；其中，四个所述夹持组件设置在旋转框架的四角，水平面上运动方向为径向；四个所述夹持组件分别对称设置在固定半框的转动轴线及移动半框的转动轴线两侧，水平面上运动方向为旋转框架的长度方向；固定半框和移动半框上一一对应的夹持组件在水平面上的运动方向相反；待翻转物料尺寸较小时，使用转动轴线附近的四个夹持组件进行夹持，待翻转物料尺寸较大时，则启用设置在四角的夹持组件；

所述夹持组件包括第一夹持件、驱动第一夹持件沿水平方向运动的第一驱动件、第二夹持件、驱动第二夹持件沿水平方向运动的第二驱动件以及驱动第一夹持件与第二夹持件相对运动的第三驱动件；所述第一驱动件和所述第二驱动件安装在所述旋转框架上；所述第一夹持件和所述第二夹持件的夹持面相对布置；

所述旋转框架的转动轴线上设有调整待翻转物料中心位置的定心组件；所述定心组件包括第一V型槽、驱动气缸和第二V型槽；所述第一V型槽安装在所述移动半框上；所述驱动气缸安装在所述固定半框上；所述第二V型槽安装在所述驱动气缸的输出端；所述第一V型槽的V型开口与所述第二V型槽的V型开口相对布置。

2.如权利要求1所述电解槽生产线，其特征在于：所述极板组装工位包括第一焊接平台；所述第一焊接平台包括旋转平台和设置在所述旋转平台上的吸附治具；所述吸附治具用于固定极框和乳凸板。

3.如权利要求2所述电解槽生产线，其特征在于：所述吸附治具包括底板和电磁铁装置；所述电磁铁装置包括控制器和多个电磁盘；多个所述电磁盘分别与所述控制器电连接；多个所述电磁盘沿周向间隔安装在所述底板上；所述电磁盘内安装有导磁块；所述底板安装在所述旋转平台上。

4.如权利要求1所述电解槽生产线，其特征在于：所述第二焊接机构上设有第二焊接头和柔性压合装置；所述柔性压合装置设置在所述第二焊接头一侧。

5.如权利要求4所述电解槽生产线，其特征在于：所述柔性压合装置包括导向组件和压头组件；所述导向组件包括导向板和限位板；所述限位板设置在所述导向板的上端；所述压头组件通过弹性件连接在所述限位板下方；所述导向板上设有竖向导轨；所述压头组件滑动连接在所述竖向导轨上；所述导向板安装在所述第二焊接机构上。

6.如权利要求5所述电解槽生产线，其特征在于：所述压头组件的中心到焊缝的水平距离为5mm-50mm；所述压头组件到极网的压力设置为1N-100N。

7.如权利要求4所述电解槽生产线，其特征在于：所述第二焊接头为摆动焊接头，摆动直径为0.1mm-2mm，摆动频率为50-300Hz；第二焊接头焊接时焊缝宽度设置为0.5mm-2mm。

8.一种电解槽生产工艺，其特征在于，采用权利要求1所述电解槽生产线，具体包括以下步骤：

S1、将极框和乳突板转运至极板组装工位指定位置，对极框和乳突板进行双面焊接形成极板；

S2、将极板转运至极网组装工位指定位置，对极板和极网进行双面焊接；

S3、将焊接后的极板和极网转运至电解槽总装工位进行电解槽组装。