一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统及其方法与流程

本发明涉及一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统及其方法，尤其适用于有色冶金行业锌电积生产领域。

背景技术：

在有色冶金行业中，锌电积车间的环境恶劣，早期全部依靠人工进行剥锌作业，工人劳动强度大，但作业效率低。

2008年后，国内锌冶炼厂陆续从国外引进自动剥锌成套设备。但在实际生产中仍存在以下问题：

1、剥锌、洗刷作业分属独立机组，需要吊车频繁转运极板。

2、大部分锌电积车间设备没有剔板补板装置（少数厂有剔板补板装置，但是剔除后的极板仍需人工吊运再处理、换板时需要人工更换阴极板导电头方向等）。

随着锌冶炼企业对锌电解车间的自动化程度要求进一步提高，亟待开发一种集剥锌、洗刷、剔板和补板等功能于一体的全流程自动化系统。目前国内已有研究做了类似探索：

一、中国发明专利申请公开号cn104499005a公开了一种剥锌后机器人剔板、补板、转运装置及方法及剥锌生产线，其包括剥离装置、刷洗装置、工业机器人、输入链送装置、输出链送装置、剔除架、补板架等。此发明能保证被输送出去的剥离不合格阴极的自动剔除，避免阴极板缺位现象的发生。这一技术的缺点在于：

1、剔板、补板架尺寸较小，需频繁吊运坏板和补充合格板；

2、一台工业机器人完成剔板和补板工作，步骤串联，耗时较多；

3、采用输送小车运输极板，运输能力受限，效率不高。

4、没有扩大极板间距的机构（分板机构），实际剥锌洗刷过程中，若不对原始极板间距进行扩大，极易发生干涉，造成卡板。

二、中国发明专利申请公开号cn106086943a公开了一种带有剔板补板及阴极转运功能的锌片剥离系统，该发明在剥锌和洗刷的基础上配备了剔板和补板设备、阴极板间距调整设备和阴极板横移设备。这一技术的缺点在于：

1、阴极板横移设备需过渡工位，造成了工时的损耗。

2、阴极板横移设备横插在输送线中间，极板正常横移或剔、补需要通过剔板或补板小车进行数次不同的间距调整，而剥锌前后的极板间距调整又需要单独的装置来实现，整体结构较为复杂，不利于检修。

3、所有生产线均横跨a、b两跨，占地空间较大。

三、中国发明专利申请公开号cn106119903a公开了一种剥锌后的剔板补板系统、剥锌洗刷系统及剥锌洗刷方法。该发明在剥锌和洗刷的基础上配备了剔板补板机器人来实现自动化补板剔板。这一技术的缺点在于：

1、由对应机器人来完成一个工位的所有剔板、补板和极板间距扩大工作，动作过于频繁，动作串联耗损工时，且机器人占据了额外的安装和安全操作空间。

2、剥锌和洗刷设备之间无横移设备，需要通过吊车转运极板，增加了吊车的负担，车间产能提升受限。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统及其方法，该系统可实现锌电积车间电解后的阴极板进行运输、预剥离、剥离、洗刷、剔板和补板的全流程自动化作业。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统，包括并列纵向设置的剥离机组、洗刷机组、剔板机组和补板机组；其结构特点是，所述剥离机组、洗刷机组、剔板机组和补板机组的端部的同一侧横向设置有横向移板机构，该横向移板机构用于在剥离机组、洗刷机组、剔板机组和补板机组之间接收并传递极板。

优选地，本发明的沉积金属片为锌片，所述剥离机组为剥锌机组。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述横向移板机构与所述剥离机组、洗刷机组、剔板机组和补板机组之间通过相应的步进机构进行极板的转接。

优选地，所述剥离机组包括第一输送机构、第一步进机构、预剥离装置、剥离单元；所述第一输送机构用于将附着有沉积金属片的极板送至第一步进机构，所述第一步进机构用于将附着有沉积金属片的极板送至预剥离装置下方进行沉积金属片预剥离后送至剥离单元下方进行沉积金属片剥离，并将剥离沉积金属片后的极板或沉积金属片剥离不成功的极板或有损伤的极板送至所述横向移板机构；优选所述剥离单元由驱动装置驱动齿轮齿条结构实现刀具的垂直运动；优选所述剥离单元的下方设有沉积金属片接收堆垛单元，该沉积金属片接收堆垛单元用于将剥离单元剥离下来的沉积金属片接收堆垛。

优选地，所述洗刷机组包括洗刷单元、第二步进机构和第二输送机构；所述第二步进机构用于将横向移板机构运送的剥离沉积金属片后的极板送至洗刷单元进行洗刷后再送至第二输送机构，所述第二输送机构将对洗刷后的极板进行排板。

优选地，所述剔板机组包括第三输送机构和第三步进机构，所述第三步进机构用于将横向移板机构运送的沉积金属片剥离不成功的极板或有损伤的极板送至第三输送机构。

优选地，所述补板机组包括第四输送机构和第四步进机构，所述第四步进机构用于将第四输送机构上补充用的合格阴极板送至横向移板机构上。

为了实现极板间距的自动扩大，所述步进机构包括固定极板架和活动极板架，所述活动极板架上间隔设有多个第一齿沟，所述固定极板架上间隔设有多个第二齿沟；所述活动极板架运动前后的第一齿沟与固定极板架的第二齿沟平齐；优选所述固定极板架或活动极板架上相邻两个齿沟之间的间距大于电解槽内的原始阴极板之间的间距；优选所述活动极板架由直线往复运动机构驱动连杆机构带动活动极板架做循环步进运动。

优选地，所述横向移板机构包括取板机构和横向设置的横移机构；所述取板机构用于将极板放置在横移机构上或将横移机构上的极板取下；优选所述取板机构包括驱动装置和间隔设置的左立座和右立座，所述左立座上通过连杆机构装有左叉板，所述右立座上通过连杆机构装有右叉板；所述左叉板和右叉板分别与相应的连杆机构活动连接；所述驱动装置通过传动机构驱动所述连杆机构做回转运动而带动所述左叉板和右叉板前后摆动；所述左叉板和右叉板的顶端具有抓取极板的抓取结构；更优选所述传动机构包括与驱动机构的输出轴相联的传动轴，该传动轴的两端分别设置在左立座和右立座内，所述左立座和右立座内设有在传动轴与连杆机构之间传递动力的齿轮传动机构或链轮传动机构；更优选所述齿轮传动机构包括装在传动轴上的第一齿轮，与第一齿轮啮合传动的第二齿轮，与第二齿轮啮合的第三齿轮，以及与第三齿轮啮合的第四齿轮；所述第二齿轮的齿轮轴和第四齿轮的齿轮轴分别通过相应的连杆机构与相应的左叉板或右叉板相连；所述链轮传动机构包括装在传动轴上的第一链轮，通过链条与第一链轮啮合传动的第二链轮，与第二链轮同轴设置的第三链轮，以及通过链条与第三链轮啮合传动的第四链轮；所述第二链轮的轮轴和第四链轮分别通过相应的连杆机构与相应的左叉板或右叉板相连；

优选所述横移机构包括用于放置极板的至少一件极板架和驱动所述极板架横向移动的直线驱动机构；优选所述直线驱动机构设置在极板架的下方；优选所述极板架通过滑块或滑轮在直线轨道上内往复移动。

特别的，根据车间的实际情况可选择取消取板机构，直接通过所述步进机构与所述横向移板机构的横移机构进行极板的转移。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种锌电积车间，其设有a、b两列电解槽，每列电解槽对接一组所述的沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统，两组横向移板机构相邻且平行设置在两组沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统的内侧。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板方法，其包括如下步骤：

i当剥离机组剥离的沉积金属片后的极板合格时，由剥离机组的第一步进机构将极板送至横向移板机构，该横向移板机构将合格的极板运送至洗刷机组的洗刷工位，洗刷机组的第二步进机构将极板送至洗刷机组内进行洗刷；

ii当剥离机组剥离的沉积金属片后的极板不合格时，由剥离机组的第一步进机构将不合格的极板送至横向移板机构，该横向移板机构将极板运送至剔板机组的剔板工位，剔板机组的第三步进机构将极板送至剔板机组进行剔板；补板机组将合格的极板通过第四步进机构送至横向移板机构，横向移板机构将合格的极板运送至洗刷机组的洗刷工位，洗刷机组的第二步进机构将合格的极板送至洗刷机组内进行洗刷。

根据本发明的实施例，一组所述的沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统的所述步进机构分为第一步进机构、第二步进机构、第三步进机构和第四步进机构。

一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统，独立对应一列电解槽，布置在锌电解车间a、b两列。一套系统包括剥离机组、洗刷机组、剔板机组、补板机组、以及横向移板机构；所述剥离机组、洗刷机组、剔板机组、补板机组并列布置，所述横向移板机构与以上机组垂直布置在以上机组的同一侧。

所述剥离机组包括链式输送机、步进机构、预剥离装置、剥离单元、锌片接收堆垛单元，可以实现锌片的自动剥离接收；所述剥离单元由驱动装置驱动齿轮齿条结构实现刀具的垂直运动，采用机械强制同步。

所述洗刷机组包括链式输送机、步进机构和洗刷单元，可以实现已剥极板的自动洗刷和自动排列。

所述剔板机组包括链式输送机、步进机构，所述链式输送机初始为空载。

所述补板机组包括链式输送机、步进机构，所述链式输送机初始载有补充用的合格阴极板。

作为可选方案，剔板和补板机组的链式输送机可以根据实际生产需要定制，如可设为可承受一吊极板的长度。

所述横向移板机构可接受阴极板进行横向移动，且方向可逆；所述剥离机组、洗刷机组、剔板机组和补板机组之间的极板转运通过所述横向移板机构实现。

所述步进机构包括固定极板架和活动极板架，所述活动极板架运动前后的齿沟与固定极板架的齿沟平齐，移动极板架由直线往复运动机构驱动连杆带动其做循环步进运动。所述步进机构可将极板从链式输送机送至横向移板机构，或将极板从横向移板机构送至链式输送机。

作为优选的一种方案，步进机构上的齿沟间距可设为电解槽阴极板间距（180mm）的两倍（360mm）。通过步进机构，可以自动实现极板间距的扩大，避免极板在剥锌或洗刷过程中出现前后极板干涉造成机器故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、步进机构承担了扩大极板间距、极板走位和向横向移板机构或链式输送机送板的功能，且是同时完成三个功能，节省了安装空间，降低了设备的复杂程度；

2、所有生产线并列布置在横向移板机构的同侧，检修空间足够且方便集中检修和适时的人工介入。

3、无需吊车频繁在剥锌和洗刷工位之间频繁转运极板，让系统受吊车故障影响的可能性降到最低。

附图说明

图1是本发明一个实施例的平面布置图；

图2是本发明一个实施例的立体图；

图3是本发明一个实施例的立面图；

图4是本发明一个实施例的步进机构放大图；

图5是本发明所述横移机构的结构示意图；

图6是本发明所述取板机构的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种锌片剥离、极板洗刷及剔板补板系统，如图1和2所示，包括剥锌机组1、洗刷机组2、剔板机组3、补板机组4、以及横向移板机构5；所述剥锌机组1、洗刷机组2、剔板机组3、补板机组4并列布置，所述横向移板机构5与以上机组垂直布置在以上机组的同一侧。

如图2所示，所述剥锌机组1包括链式输送机11、（第一）步进机构12、预剥离装置13、剥离单元14、锌片接收堆垛单元15。所述剥离单元14由驱动装置驱动齿轮齿条结构实现刀具的垂直运动，采用强制机械同步。所述洗刷机组2包括链式输送机21、（第二）步进机构22和洗刷单元23。所述剔板机组3包括链式输送机31、（第三）步进机构32，所述链式输送机31初始为空载。所述补板机组4包括链式输送机41、（第四）步进机构42，所述链式输送机41初始载有补充用的合格阴极板。

如图1所示，所述横向移板机构5可接受阴极板进行横向移动，且方向可逆，并在自动程序的控制下带动极板架移动至需要接板或送板的工位；所述剥锌机组1、洗刷机组2、剔板机组3和补板机组4之间的极板转运通过所述横向移板机构实现。

所述步进机构12、22、32、42结构相同，包括固定极板架121和活动极板架122，所述活动极板架122运动前后的齿沟126与固定极板架的齿沟125平齐。

如图4所示，所述活动极板架122的上表面设有带动极板前移的第一齿沟126,该第一齿沟126与极板上伸出的导电棒对应配合。所述固定极板架121上间隔设有多个第二齿沟125；该第二齿沟125与极板上伸出的导电棒对应配合。驱动活动极板架122往复循环运动的驱动装置安装在固定极板架121和活动极板架122的下方，该驱动装置驱动所述活动极板架122做循环步进运动。所述活动极板架122运动前后的第一齿沟126与固定极板架的第二齿沟125对应平齐。所述固定极板架121或活动极板架122上相邻两个齿沟之间的间距大于电解槽内的原始阴极板之间的间距。优选所述活动极板架122由直线往复运动机构123驱动连杆机构124带动活动极板架122做循环步进运动。工作时，通过驱动装置驱动活动极板架做循环步进运动，使得输送线上的极板通过活动极板架的上表面的定位结构（即齿沟）带动向前做步进运动，当极板向前移动一步时，极板落在固定极板架上，活动极板架回归原位，准备带动极板做下一个步进运动，从而使得极板的间距自动扩大为极板架上的设定距离。

所述活动极板架122由直线往复运动机构123驱动连杆机构124带动其做循环步进运动。

所述步进机构可将极板从链式输送机11、41送至横向移板机构5，或将极板从横向移板机构5送至链式输送机21、31。

所述步进机构齿沟间距且大于电解槽内的原始阴极板间距。

现有锌电积车间一般分a、b两列电解槽，所述系统独立对应一列电解槽。

按照目前的车间配置，厂房分为了a、b两列，本发明的一种沉积金属片剥离、极板洗刷及剔板补板系统独立对应一列电解槽，主流程图如图1所示。

以a列系统为例，吊车吊运一吊极板（57片，极板间距180mm）放置在剥离机组1的链式输送机11上作为一个工作循环的开端，链式输送机11将极板向剥锌单元14的方向输送，在与步进机构12的衔接处，步进机构12的气缸123驱动连杆机构124带动活动极板架122做步进动作，过程中，活动极板架122的左侧齿沟勾住链式输送机11送来的极板，之后活动极板架122恢复原位，极板自动落入固定极板架121和活动极板架122的平齐齿沟处，随后活动极板架122再次步进，接受第二块阴极板，同时第一块阴极板向前步进至固定极板架121和活动极板架122的下一平齐齿沟处，此时两块阴极板的间距即为步进机构上的齿沟间距，也即自动完成了极板间距的扩大（360mm）。

步进机构12的动作以此循环，并将极板依次送至剥离机组的预剥离装置13和剥锌单元14，预剥离装置13对带锌极板进行预开口，剥锌单元14将预开口后的带锌极板一次剥离。剥锌单元14装有成熟的坏板检测装置，可判断剥离是否成功或是否有坏板。

剥离的锌片落入剥锌单元14正下方的锌片接收堆垛单元15，已剥极板在步进机构12的运送下，由横向移板机构5接收。

已剥极板合格时，横向移板机构5合格极板移动至洗刷工位，由步进机构22将合格极板送入洗刷单元23，对其进行洗刷，完毕后由步进机构22将极板送至链式输送机21排板。

以此循环，完成一吊阴极板的剥锌、洗刷作业后，吊车将链式输送机21上的一吊阴极板吊回至电解槽。

当剥锌单元14处检测出剥锌不成功或极板不合格时，该极板由横向移板机构5接收后，被横移至剔板工位，由剔板机组3的步进机构32取走，并送至链式输送机31。链式输送机31载满不合格板后可由吊车运走。

与此同时，补板机组4的链式输送机41会将一块合格极板由步进机构42送至横向移板机构5，横向移板机构5带合格极板横移至洗刷工位，再由洗刷机组2的步进机构22将合格极板取下，并最终送至链式输送机21作为缺失极板的补充。

整个过程中所有功能均可实现自动化操作，实现了锌电解车间的剥锌、洗刷、剔板和补板的全流程自动化作业。

阴极板洗刷采用中国专利cn201420762245.3公开的一种极板刷洗装置。

如图5所示，所述横移机构包括极板架51，直线滑槽52，支架53和直线驱动机构54。所述直线滑槽52由支架53支撑。所述极板架51可接受相应的取板机构送至的极板55。所述极板架51由直线驱动机构54驱动其在直线滑槽52内往复移动。

如图5所示，本实施例中直线滑槽55为一对c型槽钢式的滑道，极板架51上有可在直线滑槽52内滑动的滑块，也可用滑轮代替。

如图6所示，所述取板机构包括电机300和间隔设置的左立座101和右立座102，所述左立座101上通过连杆机构装有左叉板201，所述右立座102上通过连杆机构装有右叉板202；所述左叉板201和右叉板202分别与相应的连杆机构活动连接；所述驱动装置通过传动机构驱动所述连杆机构做回转运动而带动所述左叉板201和右叉板202前后摆动；所述左叉板201和右叉板202的顶端具有抓取极板的抓取结构，该抓取结构为设置在左叉板201和右叉板202的顶端的叉口。所述左立座101上通过上下两套连杆机构与左叉板201相连，所述右立座102上通过上下两套连杆机构与右叉板202相连。

优选地，所述传动机构包括与驱动机构的输出轴相联的传动轴400，该传动轴400的两端分别设置在左立座101和右立座102内，所述左立座101和右立座102内设有在传动轴400与连杆机构之间传递动力的齿轮传动机构500所述齿轮传动机构500包括装在传动轴400上的第一齿轮，与第一齿轮啮合传动的第二齿轮，与第二齿轮啮合的第三齿轮，以及与第三齿轮啮合的第四齿轮；所述第二齿轮的齿轮轴和第四齿轮的齿轮轴分别通过相应的连杆机构与相应的左叉板201或右叉板202相连。

当然齿轮传动装置也可以用链轮传动机构代替。所述链轮传动机构包括装在传动轴400上的第一链轮，通过链条与第一链轮啮合传动的第二链轮，与第二链轮同轴设置的第三链轮，以及通过链条与第三链轮啮合传动的第四链轮；所述第二链轮的轮轴和第四链轮分别通过相应的连杆机构与相应的左叉板201或右叉板202相连。由此，通过电机300驱动传动轴转动，带动第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮转动，第二链轮的链轮轴与下面一套的连杆机构相连，第四链轮的链轮轴与上面一套的连杆机构相连，从而带动上下两套连杆机构转动，从而驱动左叉板201或右叉板202抓取极板并传动极板25。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。