专利名称：始极片加工制备机组的制作方法
技术领域：
冶金机械设备领域公知的国内铜冶炼厂一般采用人工加钉耳机完成始极片的加工制作。钉耳机主要由传动轴和曲轴带动的连杆机构，凸轮机构等组成。靠人工送片、弯耳、穿棒，操纵开关进行种板与吊耳的冲铆等。其劳动强度大，安全可靠性差，效率低，噪声达100dB(A)，工伤事故、职业病频发。当种板厚度超过0.5mm时铆接质量达不到要求，直接影响电解生产与产品质量。
沈阳冶炼厂于93年申请了实用新型专利“铜电解始极片联动制备装置”，专利号93229768.4。该装置全长9.61米，宽1.16米，包括种板、导电棒、铜耳送进机构，种板的压平、铆耳拍平及翻立机构以及控制系统等。其结构特征是在电动机驱动的主传动轴上设置了链轮和齿轮，利用这些链轮和齿轮驱动以上各机构运转。控制系统的光电控制器与主传动轴同步运转，以控制工作节奏。该装置利用两对压辊对种板进行矫平，无压纹功能，片和耳的冲铆仍采用连杆机构、凸轮机构完成。即整台设备为纯机械传动，工作压力不便调整，噪声达90dB(A)以上，设备故障率高，质量不能保证。此外，用具有透光槽的控制园筒、光电接收管、继电器、电磁铁组成的控制系统也很落后。国内某铜冶炼厂曾购买该图纸资料制造过一台这种设备，但调试阶段就因诸多原因无法正常生产而很快被淘汰。
贵溪冶炼厂于80年代曾耗资数亿元从日本引进铜冶炼全套设备，其中包含仅有70年代技术水平的始极片加工自动生产线。该生产线结构庞大，价格昂贵，技术上仍采用传统的开关控制元件，使用中故障率高，且对原材料要求苛刻。铜陵冶炼厂于90年代也引进了一条经改进的相同生产线。从经济上看，引进设备非国内一般厂家所能承受。
根据上述公知技术的不足，本申请人研制设计的该始极片加工制备机组除上料靠人工外，可自动完成始极片加工的多个工序，采用机械驱动和液压驱动相结合，并利用先进的可编程序控制器(PLC)进行控制。
(1).附图3为矫平压纹机组成结构示意图，由一对送料粗矫辊(1-1)、七个精矫辊(1-2)、一对压纹辊(1-3)、两对整形辊(1-4)、一对送出辊(1-5)、以及压下丝杆(1-6)、弹簧(1-7)、电动机(1-8)、链条链轮(1-9)、受料平台(1-10)、支承板(1-11)、支架6、齿轮9(见图2)组成。所有辊子都安装在两侧支承板上，下辊固定，上辊的位置可通过压下丝杆和弹簧进行调整，从而改变上下辊之间辊缝的大小。送料粗矫辊、压纹辊、整形辊和送出辊的上下辊对正，七个精矫辊上下交错排列，两个电动机固定在支架底部，通过链条链轮分别驱动送料粗矫辊、精矫辊、压纹辊、整形辊和送出辊的下辊转动，上下辊的另一端安装有一对相互啮合的齿轮，当下辊转动时，通过齿轮传动使送料粗矫辊、压纹辊、整形辊和送出辊的上辊反向转动。上排的三个精矫辊可自由转动。图4是图3的A-A视图，从图上可见，压纹辊表面有梯形沟槽和凸缘，且凸凹相间。其工作原理是当人工将种板放置在受料平台上时，送料粗矫辊将种板咬入并进行粗矫，精矫辊的作用是对种板进一步矫平，压纹辊的作用是在种板上压出纵向的条纹以增强种板的刚性，种板压纹后会产生弯曲，为使种板平整，再通过两对整形辊对种板进行整形后送出。
(2).图5为双液压油缸驱动的送料机构组成结构图。其包括一个固定的双活塞杆油缸(2-1)、齿轮(2-2)、上齿条(2-3)、下齿条(2-4)、送料架(2-5)、前棘爪(2-6)、固定爪(2-7)、后棘爪(2-8)。两套送料机构分别安装在工作台5的两侧，通过连接槽钢(11)将其联为一体(如图2所示)。液压油缸活塞杆前端与可转动的齿轮铰接，液压油缸固定在支架(8)上，上齿条固定在送料架上，下齿条固定在支架7上，齿轮与上下齿条同时啮合。前棘爪、固定爪、后棘爪安装在送料架上。其工作原理是当活塞杆运动时，杆端齿轮在下齿条上滚动，同时带动上齿条运动。由于下齿条固定不动，上齿条的行程就比活塞行程增大了一倍，即上齿条带动送料架的行程为1.2m，而液压油缸活塞只移动0.6m。该机构称为行程倍增机构。三对钩爪的作用是前棘爪前进时勾住由整形辊送出的种板尾部将其送至冲铆工位，后退时在种板上滑过；固定爪将人工摆放的导电棒向前推动的同时，将人工放入耳盒(2-9)中的吊耳带出，自动弯拆并一同送至冲铆机；后棘爪将冲铆好的始极片送至翻片机。三对钩爪既起推料作用，又对种板、吊耳、导电棒三者加以定位，满足工艺尺寸的要求。
该送料机构还可以用图6所示的单液压油缸驱动的结构。其包括一个固定在支架(8)中间的液压油缸(2-1′)、两个送料架(2-2′)、导轨(2-3′)、前棘爪(2-4′)、固定爪(2-5′)、后棘爪(2-6′)、滑块(2-7′)、连接槽钢(2-8′)。两送料架分别位于工作台5的两侧，并通过连接槽钢将其联为一体。送料架下面固定有两个滑块，可沿导轨滑动。送料架上固定有前棘爪、固定爪、后棘爪。其工作原理与双液压油缸驱动的送料机构相同。
(3).附图7为冲铆机结构简图。冲铆机为三梁四柱式结构，由上横梁(3-1)、活动横梁(3-2)、底座(3-3)和连接三梁的四根立柱(3-4)、压紧油缸(3-5)、铆接油缸(3-6)、冲孔油缸(3-7)、箱体(3-8)组成。立柱与上横梁和底座采用螺纹联结，活动横梁可沿立柱上下滑动。一个压紧油缸固定在上横梁上，压紧油缸的活塞杆端用球铰与活动横梁连接，两个铆接油缸固定于活动横梁上，两个冲孔油缸固定在底座上。图8是图7的B-B视图。铆接油缸活塞杆(3-10)与接头(3-11)通过销轴(3-12)连结在一起。铆接棒(3-9)尾部插在接头孔内，头部与压块(3-13)的内孔配合，压块固定在箱体(3-8)上。冲孔油缸活塞杆端部(3-14)与接套(3-15)螺纹连接，冲头(3-16)固定在接套上，并与支承块(3-17)内孔配合。其工作原理是当送料机构将种板、吊耳和导电棒送至冲铆工位时，压紧油缸推动活动横梁向下运动，靠压块将种板和两个吊耳压紧在支承块上，两个冲孔油缸带动冲头由下往上完成对种板和吊耳的冲孔，并形成四个飞边，然后由两个铆接油缸带动铆接棒自上而下将冲孔产生的飞边向四个方向弯折压平，从而实现种扳与吊耳的铆接。
冲孔孔型有两种设计，如附图9所示。
一为正方形孔，飞边沿图中虚线冲裁，即往四边分开，冲头杆部为四棱柱，端部为四棱锥；另一为园形孔，飞边沿图中虚线冲裁，即往四边分开，冲头杆部为园柱体，端部为四棱锥。
(4).附图10为翻片机结构示意图，由液压马达(4-1)、回转臂(4-2)、弧形推杆(4-3)、推料油缸(4-4)、支架(8)、转轴(10)(如图2所示)组成。转轴支承在支架(8)上，液压马达安装在转轴端部，回转臂和弧形推杆均焊接在转轴上，推料油缸固定在支架上。其工作原理是送料构机将加工好的始极片送到翻片机的回转臂上，液压马达驱动转臂反时针回转180°，将始极片由水平位置翻转为垂直位置。与转臂同轴的弧形推杆可防止始极片在翻转过程中后退，并将始极片继续向前推行一段距离，并由推料油缸推出并上架，然后，转臂和推料油缸复位。翻片机转轴的回转运动用液压马达驱动，翻转速度由电液比例调速阀调节。
(5)、液压传动与控制系统除矫平压纹辊组采用电动机一减速器一链轮齿轮传动外，其余所有动作均采用液压驱动。采用了电液比例控制技术，由可编程序控制器(PLC)和数/模转换器对所有执行元件进行集中控制，并设置传感器实现各动作的相互配合与互锁。电控系统设置了“手动”和“自动”两种操作模式。
(6)始极片加工制备机组工作过程人工将种板放置在矫平压纹机受料平台上，由矫平压纹机对种板进行矫平和压纹，送料机构(双液压油缸驱动或单液压油缸驱动)按要求使种板、吊耳和导电棒准确定位，并由一对前棘爪和一对固定爪将三者同步送到冲铆机，完成冲孔和铆接。制备好的始极片由送料机构的一对后棘爪送入翻片机，使始极片由水平状态变为垂直状态，并由推料油缸直接推上料架。
优点或积极效果本设计适用于铜、镍等有色金属电解精炼始极片的加工制备。机组全长4.5m，宽1.2m，结构紧凑，设计新颖合理，制造成本较低，除需人工上料外，整个加工过程均自动完成；1、采用多对辊对种板进行矫平压纹，使板面平整度好，刚性较大；辊缝采用压下丝杆、弹簧调整，操作方便，适合于厚度不同的种板；2、双油缸送料机构采用了行程倍增机构，使油缸活塞行程减少一半，便于制造，并使结构紧凑，靠齿轮啮合的送料架行程准确。便于送料定位。送料架上三对钩爪既起推料作用，又能使板、耳、棒三者准确定位；送料采用双缸同步回路与机械同步结合，并设置补油放油回路，很好地解决了两送料油缸的同步运行问题。
单油缸送料机构只有一个油缸，无需液压同步回路和机械同步装置。
两种送料机构均利用电液比例调速阀实现了油缸活塞的变速度控制。
3、冲铆机为三梁四柱式结构，其特点是其本身形成一个封闭的框架系统，工作压力由本身构件承受；上横梁和下横梁可采用铸件或焊接件。
分别用一个压紧油缸两个冲孔油缸和两个铆接油缸完成压紧，冲孔和铆接动作。用电液比例压力阀自动调节冲孔，铆接、压紧所需压力，压力变化平稳，调整控制方便；种板与吊耳的冲孔孔型采用正方形或园形，飞边往四边翻转铆平，使板、耳连接牢固可靠，每一吊耳只须冲—孔即满足工艺要求；4、翻片机能平稳地将加工好的始极片由水平位置翻转为垂直位置，通过推出油缸自动上架，从而减少始极片的变形。
5、该设备生产率达420片/小时，工作噪声降低到82dB(A)，达到国家标准，始极片铆接平整可靠，加工质量达到工艺要求；自动化程度较高，工人劳动强度大大减轻。
四.
图1是本实用新型的组成结构主视图。图中，1是矫平压纹机、2是送料机构、3是冲铆机、4是翻片机、5是工作台面、6是矫平压纹机支架、7是送料机构支架、8翻片机支架。
图2是图1的俯视图。9是矫平压纹机传动齿轮、10是翻片机转轴、11是两送料机构的连接槽钢。
图3是矫平压纹机组成结构图。图中，(1-1)是送料粗矫辊、(1-2)是精矫辊、(1-3)是压纹辊、(1-4)是整形辊、(1-5)是送出辊、(1-6)是压下丝杆、(1-7)是弹簧、(1-8)是电动机、(1-9)是链条链轮、(1-10)是受料平台、(1-11)是支承板。
图4是图2的A-A视图。
图5是双液压油缸驱动的送料机构组成结构图。图中，(2-1)是双活塞杆油缸、(2-2)是齿轮、(2-3)是上齿条、(2-4)是下齿条、(2-5)是送料架、(2-6)是前棘爪、(2-7)是固定爪、(2-8)是后棘爪、(2-9)是耳盒。
图6是单液压油缸驱动的送料机构组成结构图。图中，(2-1′)是液压油缸、(2-2′)是送料架、(2-3′)是导轨、(2-4′)是前棘爪、(2-5′)是固定爪、(2-6′)是后棘爪、(2-7′)是滑块、(2-8′)是连接槽钢。
图7为冲铆机组成结构图。图中，(3-1)是上横梁、(3-2)是活动横梁、(3-3)是底座、(3-4)是立柱、(3-5)是压紧油缸，(3-6)是铆接油缸、(3-7)是冲孔油缸、(3-8)是箱体。
图8是图7的B-B视图。图中，(3-9)是铆接棒、(3-10)是铆接油缸活塞杆、(3-11)是接头、(3-12)是销轴、(3-13)是压块、(3-14)是冲孔油缸活塞杆、(3-15)是接套、(3-16)是冲头、(3-17)是支承块图9为冲孔的两种孔型图。
图10为翻片机组成结构图。图中，(4-1)是液压马达、(4-2)是回转臂、(4-3)是弧形推杆、(4-4)是推料油缸。
权利要求1.始极片加工制备机组包括矫平压纹机、送料机构、冲铆机、翻片机以及液压传动和电气控制系统，其特征是1).矫平压纹机由一对送料粗矫辊(1-1)、七个精矫辊(1-2)、一对压纹辊(1-3)、两对整形辊(1-4)、一对送出辊(1-5)、以及压下丝杆(1-6)、弹簧(1-7)、电动机(1-8)、链条链轮(1-9)、受料平台(1-10)、支承板(1-11)、支架(6)、齿轮(9)组成，所有辊子都安装在两侧支承板上，下辊固定，上辊的位置可通过压下丝杆和弹簧进行调整，送料粗矫辊、压纹辊、整形辊和送出辊的上下辊对正，七个精矫辊上下交错排列，两个电动机固定在支架底部，通过链条链轮分别驱动送料粗矫辊、精矫辊、压纹辊、整形辊和送出辊的下辊转动，上下辊的另一端安装有一对相互啮合的齿轮，当下辊转动时，通过齿轮传动使上述四组辊的上辊反向转动，上排的三个精矫辊可自由转动，压纹辊表面有梯形沟槽和凸缘，且凸凹相间，各辊缝大小采用压下丝杆和弹簧进行调整，2).双液压油缸驱动的送料机构包括一个固定的双活塞杆油缸(2-1)、齿轮(2-2)、上齿条(2-3)、下齿条(2-4)、送料架(2-5)、前棘爪(2-6)、固定爪(2-7)、后棘爪(2-8)，两套送料机构分别安装在工作台(5)的两侧，通过连接槽钢(11)将其联为一体，液压油缸活塞杆前端与可转动的齿轮铰接，液压油缸固定在支架(8)上，上齿条固定在送料架上，下齿条固定在支架(7)上，齿轮与上下齿条同时啮合。前棘爪、固定爪、后棘爪安装在送料架上，3).冲铆机为三梁四柱式结构，包括上横梁(3-1)、活动横梁(3-2)、底座(3-3)和连接三梁的四根立柱(3-4)、压紧油缸(3-5)、铆接油缸(3-6)、冲孔油缸(3-7)、箱体(3-8)，立柱与上横梁和底座采用螺纹联结，活动横梁可沿立柱上下滑动，一个压紧油缸固定在上横梁上，压紧油缸的活塞杆端用球铰与滑动横梁连接，两个铆接油缸固定于活动横梁上，两个冲孔油缸固定在底座上，铆接油缸活塞杆(3-10)与接头(3-11)通过销轴(3-12)连结在一起，铆接棒(3-9)尾部插在接头孔内，头部与压块(3-13)的内孔配合，压块固定在箱体(3-8)上，冲孔油缸活塞杆端部(3-14)与接套(3-15)螺纹连接，冲头(3-16)固定在接套上，并与支承块(3-17)内孔配合，4).翻片机由液压马达(4-1)、回转臂(4-2)、弧形推杆(4-3)、推料油缸(4-4)、支架(8)、转轴(10)组成。转轴支承在支架(8)上，液压马达安装在转轴端部，回转臂和弧形推杆均焊接在转轴上，推料油缸固定在支架上，翻片机转轴的回转运动用液压马达驱动，翻转速度由电液比例调速阀调节。
2.根据权利要求1所述的始极片加工制备机组，其特征是送料机构是单液压油缸驱动，其包括一个固定在支架(8)中间的液压油缸(2-1′)、两个送料架(2-2′)、导轨(2-3′)、前棘爪(2-4′)、固定爪(2-5′)、后棘爪(2-6′)、滑块(2-7′)、连接槽钢(2-8′)，两送料架分别位于工作台(5)的两侧，并通过连接槽钢将其联为一体。送料架下面固定有两个滑块，可沿导轨滑动，送料架上固定有前棘爪、固定爪、后棘爪。
3.根据权利要求1、2所述的始极片加工制备机组，其特征是冲孔孔型有方形和园形两种设计。
专利摘要本实用新型涉及一种始极片加工制备机械设备，其包括矫平压纹机、送料机构、冲铆机、翻片机以及传动和控制系统。经矫平压纹的种板由送料机构送入冲铆机，送料机构是一行程倍增机构；冲铆机为三梁四柱结构，其上安装五个液压油缸，完成种板和吊耳的冲铆；翻片机将制备好的始极片翻转并推出。该机组能自动完成种板的矫平、压纹，种板、吊耳、导电棒三者的定位与输送，冲铆、翻片等过程，工作可靠，劳动强度低，生产率高，加工质量好。
文档编号C25C7/00GK2568674SQ0227633
公开日2003年8月27日 申请日期2002年8月29日 优先权日2002年8月29日
发明者马骏骑, 旷长光, 袁子荣, 季庸惠, 任新民, 管前新, 吴张永, 杨用 申请人:昆明理工大学, 云南铜业股份有限公司