进出槽系统的进出料装置的制作方法

本实用新型涉及电解锰自动化生产技术领域，尤其是一种锰电解槽内的阴极板的进出槽系统的进出料装置。

背景技术：

电解锰的生产工艺流程可分为制液、电解和成品处理三大部分，具体分为：浸出、氧化除铁、中和、固液分离、硫化除重金属、电解、剥离、粉碎、漂洗脱酸、干燥和计量包装。一般电解反应开始18h后，阴极板上的锰含量就可以达到96%，为了配合昼夜工作时间，目前电解时间一般设定为24h。电解结束后需要将生满布锰的阴极板从电解槽中取出，因此每天都需要完成生产线上所有槽位的阴极板的更换工作，更换阴极板的时间越快，生产效率越高，耗能越小。按照目前的生产工艺最理想的换槽时间需要控制在4h内，大多数生产车间还在采用半自动的进出槽方式，通过阴极板抓取装置取出电解槽内的阴极板，再由工人一片片放入阴极板，劳动强度大，生产效率低，电解现场酸雾缭绕，工作环境差，严重影响劳动者健康。

中国专利ZL2016209311852公开了一种金属电解锰阴极板自动进出槽系统，该装置的进料输送台、出料输送台分别与槽前输送台、槽后输送台相互垂直设置，在槽前输送台和槽后输送台上设置位移大车和阴极板抓放装置。该装置已经可以实现阴极板的自动进出槽，但是该装置以每个电解槽的槽位作为一个周期，每一个周期需要进入两个阴极板抓放装置，一个完成取出阴极板的工作，取完后运输至出料输送台，另一个从进料输送台抓取阴极板后，输送至电解槽上方完成插入的工作。一方面，两次阴极板抓放装置的抓放间隔时间长，空槽时间（拿出旧极板后直至新极板放入的时间）大约为27s，空槽时间长，由于空槽时仍在消耗电能，因此耗能较大；另一方面，由于每个阴极板抓放装置进入生产线后没有回转空间，每次只进行一项工作（抓取或放下阴极板），因此工作效率低。另外因为每套阴极板抓放装置都是独立工作的，因此都需要单独配备自己的定位装置，增加了整套系统的制造成本。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产中电解槽空槽时间长、能耗大、设备工作效率低等缺点，提供一种结构合理的进出槽系统的进出料装置，配合进出槽系统进行高效进出料作业，结构简单，有效节约制造成本。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种进出槽系统的进出料装置，进出料装置设置在进出料区a，在所述进出料区a设置进出料转臂，进出料转臂包括横向臂和设置在横向臂一端的转臂机械手，在转臂机械手上设置升降机构。

作为上述技术方案的进一步改进：

在转臂机械手和横向臂之间设置伸缩臂。

进出料转臂通过悬挂臂悬挂设置在大车主梁上，在悬挂臂的端部竖直设置旋转臂，横向臂设置在旋转臂上。

在旋转臂和横向臂之间倾斜设置支撑臂。

在厂区内设置若干智能AGV小车，AGV小车用于送入和送出阴极板的功能。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型在进出料转臂上设置转臂机械手，转臂机械手抓起AGV小车上的阴极板，进出料转臂旋转带动转臂机械手旋转至待进槽区，转臂机械手将阴极板置于第一输送架的第一输送链上；随后进出料转臂回转一定角度在出料钝化区的钝化槽内取出满布锰的阴极板，再回转至AGV车上方，将满布锰的阴极板放在AGV车内；本实用新型使用一套进出料转臂完成了电解前的空阴极板和满布锰的阴极板在同一辆AGV车内的进出转换，结构简单，有效节约制造成本。

在厂区内设置若干智能AGV小车，AGV小车实现送入和送出阴极板8的功能，根据小车的速度确定小车使用的数量。AGV小车在输送空的紧密排列的阴极板8进入进出料区a之后，原地等待机械手的动作直至小车上放入满布锰的紧密排列的阴极板8才离开，因此每一辆AGV小车一直是满载状态，在一个行程内既完成了极板的送入，又完成了极板的送出，提高AGV小车的利用率，延长了AGV小车的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图2中D部的放大图。

图5为图1中A部的放大图。

图6为图5中E部的放大图。

图7为图1中B部的放大图。

图8为图2中C部的放大图。

图9为本实用新型进出料转臂的结构示意图。

图10为图3中F部的放大图。

图中：1、大车主梁；2、进出料转臂；3、钝化槽；4、分板装置；5、电解槽组；6、机械手；7、定位装置；8、阴极板；9、大梁；10、环形轨道；11、主梁驱动装置；12、横梁；13、支撑臂；14、拨盘；15、第一主动链轮；16、第一输送架；17、第一输送链；18、旋转臂；19、上凸台；20、第二主动链轮；21、第二输送架；22、第二输送链；23、分板驱动装置；24、轴承；25、升降机构；26、伸缩臂；27、悬吊导管；28、平移驱动装置；29、吊杆；30、转臂机械手；31、悬挂臂；32、横向臂；a、进出料区；b、待进槽区；c、进出槽工作区；d、出料钝化区。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

为了方便说明，在图1、图2、图3中标示有XYZ直角坐标系，X轴方向为大车主梁1的长度方向，Z轴为竖直轴，X轴、Y轴、Z轴方向相互正交。

如图2所述，本实用新型的进出槽系统环形布置四个工作区，沿着逆时针方向分别为进出料区a、待进槽区b、进出槽工作区c和出料钝化区d，本实施例中环形轨道10大致为圆角矩形形状，其中待进槽区b、进出槽工作区c分别位于矩形的两条长边上，两条长边大部分位于电解槽组5的上方，长边的一端延长超出电解槽组5的短边上设置出料钝化区d，在出料钝化区d与待进槽区b之间设置有进出料区a。实际工作时在进出料区a完成空的阴极板的进入和满布锰的阴极板的离开，在待进槽区b完成阴极板的分板，在进出槽工作区c完成空的阴极板进槽和满布锰的阴极板出槽，在出料钝化区d完成满布锰的阴极板的钝化。

如图1至图4所示，在四个工作区的上方设置大车主梁1，两根大车主梁1沿X轴方向平行设置，两端可平移的设置在沿Y轴方向的大梁9上，大车主梁1通过大梁9上的主梁驱动装置11驱动可沿着Y轴方向移动。在两根大车主梁1之间正交设置若干沿Y轴方向的平行的横梁12，双圈环形轨道10通过立柱悬挂设置在横梁12上。本实施例中具有两条平行的长边，其中一条长边位于电解槽组5的上方。

本实用新型的待进槽区b如图1、图2所示，待进槽区b位于环形轨道10一条长边的下方，如图5、图6所示，待进槽区b的分板装置4设置在第一输送架16和第二输送架21之间，用于将紧密排列的阴极板8分开等距离排列，使排列间距与电解槽中阴极板8的间距相同，本实施例的间距为65mm，在第一输送架16上朝向输送方向的前部设置第一主动链轮15，另一端设置第一从动链轮，在第一主动链轮15和第一从动链轮上套设第一输送链17。在第一主动链轮15的前部设置圆形锯齿状拨盘14，拨盘14的齿数为6~20个。在拨盘14的中心位置设置轴承24，拨盘14通过链条与第一主动链轮15连接，第一主动链轮15由分板驱动装置23驱动转动。拨盘14的前部靠近第二输送架21，在第二输送架21上靠近拨盘14的端部设置第二主动链轮20，在第二输送架21的另一端设置第二从动链轮，在第二主动链轮20和第二从动链轮上套设第二输送链22。第二输送链22的节距大于第一输送链17的节距，链节上相邻的上凸台19之间具有一定的间距，利用该间距悬挂设置阴极板8，相邻上凸台19的间距与拨盘14的齿间距相匹配，上凸台19可以用于固定阴极板8的位置，控制间距与在隔膜框中的阴极板8间距基本一致。

本实用新型的进出槽工作区c如图1、图2所示，进出槽工作区c位于环形轨道10另一条长边的下方，在厂房内阵列设置电解槽组5，在X轴方向每排设置N个电解槽，在环形轨道10上设置N+1个机械手6。本实施例一排设置四个电解槽，环形轨道10上设置五个机械手6，本实施例电解槽总体设置70排，共280套电解槽和隔膜框，每个电解槽的隔膜框内设置47片阴极板8和48件阳极板，阴极板8总数为280*47=13160片。如图7所示，在每个机械手6上单独设置升降驱动装置和平移驱动装置28，机械手6之间互不干扰，其中一个机械手6损坏时，其他机械手6可以正常工作，在运行过程中，如果前面有机械手6出现故障，后面的机械手6可以随时跟进完成前面机械手6的工作。

如图1、图2、图7所示，机械手6通过悬吊导管27设置在双圈环形轨道10之间，可以沿着环形轨道10回转移动。双圈环形轨道10采用V型导轨，V型槽轮位于V型导轨上部，矩形环齿轮位于下部，与V型导轨下方的齿条相匹配，由于矩形环齿轮只承载重量，因此位移精度高；机械手6的悬吊导管27设置在V型槽轮和齿轮上，齿条轨迹与双V型轨道轨迹一致，实际生产过程中，电解锰车间的工作环境较差，灰尘灰常多，空气中还有酸雾，如果使用机械轴承，轴承很容易损坏，半个月就需要更换维修，V型槽轮与V型导轨的配合可以有效抗酸雾，使用时寿命长；因为V型槽轮和V型导轨的接触为成90度V型角的两条线，工作时，高速运动的V型槽轮不停的对V型导轨上的这两条线进行刮擦，可以很好地保证V型导轨轨面的清洁，具有自清洁的功能；另外如果V型导轨上有灰尘或其他污染物，由于V型槽轮在工作时不会接触V型导轨的轨面，因此不会接触到污染物。

阴极板8被机械手6夹起后，在平移或上下升降时会出现晃动，导致阴极板8无法准确插入电解槽内相应的位置，因此需要使用定位装置7进行固定。如图3所示，本实用新型的定位装置7通过吊杆29可平移的设置在大车主梁1的轨道上，沿着大车主梁1的长度方向来回移动，定位装置7的升降方式为上下平动模式，本实用新型只设置一套定位装置7，所有机械手6共用一套定位装置7，可以节约制造成本。如图2、图3、图7所示，定位装置7为长方形框架结构，其长度和宽度正好和机械手6上夹持的一组阴极板8的长度和宽度配合，在长方体框架长度方向的内侧设置锯齿形的梳状凹槽，使用定位装置7梳理阴极板8，使用梳状凹槽稳定阴极板8中心，准确定位阴极板8，使其可以精准插入电解槽中。

本实用新型的出料钝化区d位于环形轨道10一条短边下方，在出料钝化区d设置长条形的钝化槽3，钝化槽3的宽度与阴极板8的宽度相配合，在钝化槽3内放入钝化液，阴极板8被抓取离开电解槽后立即进入钝化槽3，在钝化槽3内浸泡涂上一层防氧化的钝化液，防止阴极板8上的锰氧化成氧化锰，以保证质量提高成品率。同时，在钝化槽3内设置排板机构，可以使阴极板8在钝化槽3内从间隔排列状态恢复紧密排列状态，这样可以增加后续阴极板8运输时单位体积内的输送量。

本实用新型的进出料区a如图1所示，进出料区a位于出料钝化区d和待进槽区b之间，如图2、图8、图9所示，进出料装置的进出料转臂2通过悬挂臂31悬挂设置在大车主梁1上，在悬挂臂31的端部竖直设置旋转臂18，在旋转臂18上垂直于旋转臂18设置横向臂32，横向臂32可以以旋转臂18为轴转动。如图9所示，在旋转臂18和横向臂32之间倾斜设置支撑臂13，支撑臂13用于稳定横向臂32的支撑。如图9、图10所示，在横向臂32的另一端端部设置转臂机械手30，在转臂机械手30上方设置升降机构25，升降机构25使转臂机械手30可以做上下升降运动，进行取料和送料的工作。如图8所示，在转臂机械手30的壳体上方一侧设置伸缩臂26，伸缩臂26的另一端与横向臂32连接，伸缩臂26的伸缩可以带动转臂机械手30以转臂机械手30和横向臂32的铰接点为圆心旋转。

在厂区内设置若干智能AGV小车，AGV小车实现送入和送出阴极板8的功能，根据小车的速度确定小车使用的数量。AGV小车在输送空的紧密排列的阴极板8进入进出料区a之后，原地等待机械手的动作直至小车上放入满布锰的紧密排列的阴极板8才离开，因此每一辆AGV小车一直是满载状态，在一个行程内既完成了极板的送入，又完成了极板的送出，提高AGV小车的利用率，延长了AGV小车的使用寿命。

本实用新型采用伺服电机驱动，可以任意设置起点、终点，准确控制位移精度、移动速度和力量。根据工作现场实际开启工作的电解槽的数量以及其他不同的现场情况，机械手6的数量可以根据需要增加或减少，N个机械手6可以对N-1个槽位进行工作。

如图2所示，本实施例一排设置4个电解槽槽位，设定完成一排槽位的阴极板更换工作为一个工作周期，下面具体说明本实用新型在一个工作周期内工作过程：

（1）AGV小车移动运送紧密排列的空阴极板8至进出料转臂2的下方，如图2所示，驱动转臂机械手30的升降机构25，使转臂机械手30下降抓起AGV小车上的阴极板8，进出料转臂2的旋转臂18旋转，带动横向臂32和转臂机械手30旋转至待进槽区b，转臂机械手30将阴极板8放置于第一输送架16的第一输送链上17。

（2）分板驱动装置23开启，待分离的阴极板8竖直吊挂在第一输送链17上，沿着第一输送架16向前移动，阴极板8到达拨盘14后，依次转移到拨盘14的每个锯齿状凹槽内，拨盘14顺时针旋转，运送阴极板8至接近第二输送链22处，随后阴极板8依次转移至第二输送链22的相邻上凸台19之间，由相邻的上凸台19锁定间隔位置。完成分板后，阴极板8沿着第二输送架21继续往前移动。启动第二机械手6的平移驱动装置28，第二机械手6平移至待进槽区b上方，启动第二机械手6的升降驱动装置，第二机械手6下降夹住阴极板8并吊起。第二机械手6离开后，第三机械手6、第四机械手6和第五机械手6进入待进槽区b依次抓取一组阴极板8。

（3）第一机械手6直接进入进出槽工作区c，启动第一机械手6的升降驱动装置，第一机械手6下降抓起第一槽位的满布锰的阴极板8，第一机械手6上升随后沿着环形轨道10向后输送。

（4）第二机械手6和定位装置7平移至第一槽位的上方，第二机械手6位于定位装置7上方，定位装置7向上升起，初步梳理阴极板8，定位装置7和第二机械手6同步下降，定位装置7到达一定高度后停止下降，第二个机械手6继续往下移动，在第一槽位内放下空的阴极板8，第二机械手6和定位装置7一起上升至一定高度，第二机械手6上升至定位装置7上方但不需要上升至满行程，可以节约能耗和时间。

（5）随后，第二机械手6开始往后平移，移动到第二槽位处取出第二槽位内的满布锰的阴极板8，上升随后往后输送。

（6）此时，定位装置7不动，第三机械手6到达第一槽位后与定位装置7一起往后平移至第二槽位，定位装置7开始梳理阴极板8，第三机械手6在第二槽位内放下空的阴极板8，随后第三机械手6至第三槽位取出满布锰的阴极板8，继续往后方移动。

（7）第四机械手6和定位装置7一起移动到第三槽位，在第三槽位放下空的阴极板8，随后取出第四槽位的满布锰的阴极板8，继续往后方移动。

（8）抓取了满布锰的阴极板8的第一机械手6、第二机械手6、第三机械手6和第四机械手6在移动至出料钝化区d时，将每组阴极板8放入钝化槽3进行钝化，之后空的机械手6即沿着环形轨道10移动进入下一个工作周期。阴极板8在钝化槽3内进行钝化，并从间隔排列状态恢复紧密排列状态。

（9）进出料转臂2放下阴极板8之后，旋转臂18反向旋转，带动转臂机械手30至出料钝化区d，伸缩臂26收缩驱动转臂机械手30旋转至Y轴方向，升降机构25驱动转臂机械手30下降，转臂机械手30抓起钝化槽内满布锰的阴极板8，伸缩臂26伸长驱动转臂机械手30旋转至原始角度，旋转臂18继续反向旋转，带动转臂机械手30至AGV小车上方，转臂机械手30将钝化后满布锰的阴极板8放在AGV小车上，AGV小车运送紧密排列的阴极板8离开，并运送至后续的剥料装置进行剥料。

（10）第五机械手6和定位装置7一起移动到第四槽位，在第四槽位第五机械手6完成放下阴极板8的工作，随后沿着环形轨道10向后方移动，准备进入下一个工作周期。

（11）完成一排电解槽的阴极板8的进出槽后，启动主梁驱动装置11，主梁驱动装置11驱动大车主梁1沿着Y轴方向移动一个电解槽宽度的距离，系统进行下一排电解槽的阴极板8的进出槽工作，即进入下一个工作周期；每个机械手6完成一次进出槽（所有阴极板8插入和提取）的时间大约为65秒，因此在5h内本实用新型可以完成70排所有阴极板8的进出槽工作。

（12）定位装置7协助完成一排槽位上阴极板8的定位工作之后沿着大车主梁1的长度方向返回至初始位置，同时随大车主梁1来到下一排槽位上方，进行下一排槽位的定位工作。

在一个工作周期内，第二、三、四机械手6既完成了放下阴极板8又完成了抓取阴极板8的工作，因此工作效率显著提高。整个过程中第二个机械手6、第三机械手6、第四机械手6和第五机械手6共用一个定位装置7，定位装置7在准确定位的同时，解决了定位装置重复定位的问题，节约制造成本。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。比如，针对N排槽位也可以设置N个机械手6，第一个进入系统的机械手6完成第一个槽位的取料后加速离开，在出料钝化区d放下阴极板8后，从待进槽区b拿起空的阴极板8，沿着环形轨道10移动至最后一个机械手6后方，再次进入本次工作周期，在最后一个槽位插入阴极板8后离开，也即第一个进入系统的机械手6通过快速移动，在一个工作周期内2次进入工作区，即完成取料又完成放料的工作，同样可以实现本实用新型创造。针对N排槽位，定位装置7也可以设置为1~N个，如果定位装置7设置为N个，也即每个机械手6都单独使用自己配套的定位装置7，同样可以实现本实用新型。X、Y、Z轴的命名与设定也是为了充分说明清楚相关结构，并不具有限定性，将横向竖向略加调整亦落入本专利的保护范围。