一种阴极辊在线研磨设备的制作方法

本发明涉及一种阴极辊用研磨设备，更具体地说，尤其涉及一种阴极辊在线研磨设备。

背景技术：

阴极辊是电解铜箔生产的主要设备。在长时间使用后，阴极辊会出现表面导电性能下降，辊面局部发热，轴端发热等现象，造成所生产的电解铜箔出现花斑等品质问题。目前，针对阴极辊表面导电性能下降的问题，不严重的情况下，是采用人工在先抛光的方式修复，严重的时候，则需要停机并将阴极辊吊装至专门的阴极辊研磨设备上进行深度修复，或者送第三方专业维修机构进行维修。这种停机吊装的方式，不仅工作效率低，严重影响生产，而且由于阴极辊较重，在吊装过程中，一旦出现磕碰或掉落意外，侧可能造成阴极辊的直接报废。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构巧妙、使用方便且效果良好的阴极辊在线研磨设备。

本发明的技术方案是这样实现的：一种阴极辊在线研磨设备，包括固定在阴极辊侧边的支架，所述支架上沿阴极辊轴向设置有轴向导轨，在轴向导轨上活动设置有轴向滑座，轴向滑座连接有轴向位移驱动机构。

在轴向滑座上沿阴极辊径向设置有径向导轨，在径向导轨上活动设置有径向滑座，径向滑座连接有径向位移驱动机构。

在径向滑座上设置有安装架，安装架上通过轴承活动连接有旋转架，在安装架侧边设置有通过连轴器与旋转架转轴联动的第一伺服电机。

在旋转架上沿周向间隔均布有若干个研磨轮，各研磨轮通过轴承与旋转架活动连接；各研磨轮转轴的其中一端延伸至旋转架外侧且在该转轴端部设置有从动接触驱动盘。

各研磨轮在第一伺服电机的驱动下旋转至工作位对阴极辊进行研磨，当研磨轮位于工作位时，该研磨轮上的从动接触驱动盘侧边的径向滑座上设置有移动式研磨驱动机构，研磨轮到达工作位且需要进行研磨时，移动式研磨驱动机构与从动接触驱动盘相接触并带动工作位的研磨轮转动。

在旋转架与阴极辊之间的径向滑座上设置有负压吸尘腔，负压吸尘腔与外部负压除尘系统管路连接；当研磨轮位于工作位并对阴极辊进行打磨时，该研磨轮位于负压吸尘腔内。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述轴向位移驱动机构由间隔设置在支架上的两个轴向支板、通过轴承水平活动设置在轴向支板上的轴向丝杆及通过联轴器与轴向丝杆其中一端连接联动的第二伺服电机组成；

所述径向位移驱动机构由间隔设置在轴向滑座上的两个径向支板、通过轴承水平活动设置在径向支板上的径向丝杆及通过联轴器与径向丝杆其中一端连接联动的第三伺服电机组成。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述移动式研磨驱动机构由沿阴极轴向平行且间隔设置的两根线性导轨、沿阴极辊轴向设置在两根线性导轨之间的研磨丝杆、设置在研磨丝杆两端近端部对应的径向滑座上并通过轴承与研磨丝杆活动连接的竖支板、设置在径向滑座上并通过联轴器与研磨丝杆连接联动的第四伺服电机、通过滑块与两根线性导轨滑动连接的研磨滑座、固定在研磨滑座上且与工作位的从动接触驱动盘相对的研磨电机及固定在研磨电机输出轴自由端且与从动接触驱动盘相配合的主动接触驱动盘组成；

在从动接触驱动盘和主动接触驱动盘相对的端面上分别设置有表面粗糙的摩擦片；进行研磨时，第四伺服电机、研磨丝杆和研磨滑座配合带动研磨电机朝工作位的从动接触驱动盘移动并使相对的两片摩擦片接触进而带动工作位的研磨轮旋转工作，研磨结束时，第四伺服电机、研磨丝杆和研磨滑座配合带动研磨电机朝远离从动接触驱动盘的方向移动，使相对的两片摩擦片脱离接触。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述研磨滑座固定连接有横向联动板，在横向联动板自由端固定连接有竖向联动板，在竖向联动板上沿竖向间隔设置有两个水平限位柱，在两个水平限位柱对应的安装架上分别设置有让位孔，在让位孔靠近竖向联动板的一端对应的安装架外壁上设置有与水平限位柱相对应的水平导向限位套。

在旋转架与竖向联动板相对的端面上沿周向间隔均布有若干个与水平限位柱相配合的限位孔；当位于从动接触驱动盘和主动接触驱动盘上的两片摩擦片相接触时，两个水平限位柱自由端穿入对应的两个限位孔内。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述水平限位柱自由端设置有限位圆台，在限位圆台自由端设置有限位圆柱体，限位圆柱体自由端为球面形状；所述限位孔由与限位圆台相适应的倒圆台形的限位盲孔及设置在限位盲孔内底部的限位通孔构成。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述旋转架由旋转轴、固定在旋转轴上的轴套、与轴套同心设置且分别位于轴套两端外围的径向旋转环、连接各径向旋转环和轴套的连接板、连接两个径向旋转环的轴向旋转环组成；在轴向旋转环上沿周向设置有与各研磨轮相适应的安装孔。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述负压吸尘腔包括固定在旋转架与阴极辊之间的径向滑座上的底板，在底板其中两端沿竖向分别设置有相互平行的侧板，两块侧板分别位于旋转架的两侧。

所述侧板与阴极辊相对的端面为与阴极辊相适应的第一弧形面，在两个第一弧形面之间设置有弧形板，所述第一弧形面和弧形板所在圆的半径与阴极辊的半径相同；在弧形板中部设置有第一让位孔，位于工作位的研磨轮从第一让位孔伸出并对阴极辊进行研磨。

在第一让位孔下端固定有朝外上方倾斜延伸的第一导向定位板，在第一导向定位板的倾斜面上设置有碎屑导向胶片，在待机状态下，碎屑导向胶片自由端位于工作位的研磨轮外端的外侧，在工作状态下，碎屑导向胶片自由端紧贴阴极辊并在阴极辊的压力作用下发生轻微的弹性形变。

与第一弧形面相对的侧板另一端面下部及底板之间设置有密封端板，在两块侧板上端设置有密封顶板，在密封端板、侧板和密封顶板之间形成可供旋转架及研磨轮通过的第二让位孔；在负压吸尘腔下部侧壁上设置有导通内腔且与外部负压除尘系统管路连接的第一负压吸管。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述密封端板上端的侧板端面为与旋转架边缘相适应的第二弧形面，在第二弧形面侧边的侧板内侧面设置有与旋转架相配合的弧形密封胶条；在密封端板上端设置有第一让位密封胶片。

在密封顶板靠近旋转架的一端朝下倾斜设置有第二导向定位板，在第二导向定位板外端面设置有第二让位密封胶片。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，位于第一负压吸管下侧的负压吸尘腔内活动设置有升降接渣斗，升降接渣斗底部导通连接有第二负压吸管，第二负压吸管通过伸缩软管与外部负压除尘系统管路连接；所述底板悬空设在径向滑座端部，在悬空部分的底板外底部设置有与升降接渣斗相适应的导向套；在升降接渣斗底部连接有升降驱动机构。

上述的一种阴极辊在线研磨设备中，所述升降驱动机构由固定在升降接渣斗底部的升降引导板、连接在升降引导板与负压吸尘腔外底部之间的复位弹簧、分别设置在阴极辊两侧的支架上且高低不同的两个导向杆、设置在升降引导板与两个导向杆相对的两个端面上且与两个导向杆一一配合的导向缺口组成；在工作状态下，升降接渣斗在复位弹簧的张力作用下抵紧在弧形板上，碎屑导向胶片的引导方向与升降接渣斗相对，在待机状态下，其中一个导向杆与对应的导向缺口配合，使升降接渣斗下移，让出空间供研磨轮旋转。

本发明采用上述结构后，通过设置轴向滑座和径向滑座，实现研磨时沿阴极辊轴向和径向的平稳移动。通过在旋转架上设置若干个粒度不同的研磨轮配合，再巧妙地结合移动式抛光驱动机构，从而可以根据阴极辊的表面损伤程度的不同，方便快捷地选择相应粒度的研磨轮对阴极辊进行在线修改，省去吊装阴极辊的工序，显著地提高维修的效率。同时，通过设置负压吸尘腔对研磨过程中产生的碎屑粉尘等进行有效吸收，避免碎屑粉尘落入阳极槽内，从而既实现在线打磨，又不会影响生箔设备的正常工作。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中a处的局部放大示意图；

图3是工作位研磨轮与阴极辊接触前的结构示意图；

图4是工作位研磨轮与阴极辊接触时的结构示意图；

图5是本发明另一角度的立体结构示意图；

图6是图5中b处的局部放大示意图；

图7是本发明负压吸尘腔部分的内部结构示意图；

图8是本发明负压吸尘腔部分的立体结构示意图。

图中：1、支架；1a、轴向导轨；1b、轴向滑座；1c、径向导轨；1d、径向滑座；1e、安装架；1f、水平导向限位套；2、轴向位移驱动机构；2a、轴向支板；2b、轴向丝杆；2c、第二伺服电机；3、径向位移驱动机构；3a、径向支板；3b、径向丝杆；3c、第三伺服电机；4、旋转架；4a、第一伺服电机；4b、旋转轴；4c、轴套；4d、径向旋转环；4e、连接板；4f、轴向旋转环；4g、安装孔；5、研磨轮；5a、从动接触驱动盘；5b、横向联动板；6、移动式研磨驱动机构；6a、线性导轨；6b、研磨丝杆；6c、竖支板；6d、第四伺服电机；6e、研磨滑座；6f、研磨电机；6g、主动接触驱动盘；7、负压吸尘腔；7a、底板；7b、侧板；7c、第一弧形面；7d、弧形板；7e、第一让位孔；7f、第一导向定位板；7g、碎屑导向胶片；7h、密封端板；7i、密封顶板；7j、第二让位孔；7k、第一负压吸管；7l、第二弧形面；7m、弧形密封胶条；7n、第一让位密封胶片；7o、第二导向定位板；7p、第二让位密封胶片；7q、导向套；8、竖向联动板；9、水平限位柱；9a、限位圆台；9b、限位圆柱体；10、限位孔；10a、限位盲孔；10b、限位通孔；11、升降接渣斗；11a、第二负压吸管；12、升降驱动机构；12a、升降引导板；12b、复位弹簧；12c、导向杆；12d、导向缺口；13、阴极辊。

具体实施方式

参阅图1至图8所示，本发明的一种阴极辊在线研磨设备，包括固定在阴极辊13侧边的支架1，所述支架1上沿阴极辊13轴向设置有轴向导轨1a，在轴向导轨1a上活动设置有轴向滑座1b，轴向滑座1b连接有轴向位移驱动机构2。所述轴向位移驱动机构2由间隔设置在支架1上的两个轴向支板2a、通过轴承水平活动设置在轴向支板2a上的轴向丝杆2b及通过联轴器与轴向丝杆2b其中一端连接联动的第二伺服电机2c组成。

在轴向滑座1b上沿阴极辊13径向设置有径向导轨1c，在径向导轨1c上活动设置有径向滑座1d，径向滑座1d连接有径向位移驱动机构3。所述径向位移驱动机构3由间隔设置在轴向滑座1b上的两个径向支板3a、通过轴承水平活动设置在径向支板3a上的径向丝杆3b及通过联轴器与径向丝杆3b其中一端连接联动的第三伺服电机3c组成。第二伺服电机和第三伺服电机与外部plc控制终端电路连接，通过plc控制终端控制各伺服电机的启停。

在径向滑座1d上设置有安装架1e，安装架1e上通过轴承活动连接有旋转架4，在安装架1e侧边设置有通过连轴器与旋转架4转轴联动的第一伺服电机4a。

在旋转架4上沿周向间隔均布有若干个研磨轮5，各研磨轮5通过轴承与旋转架4活动连接；各研磨轮5转轴的其中一端延伸至旋转架4外侧且在该转轴端部设置有从动接触驱动盘5a。在本实施例中，研磨轮的数量为4个，各研磨轮的粒度号依序为120#、180#、220#和400#。根据阴极辊13的损伤程度，选择不同粒度号的研磨轮对阴极辊进行研磨。该研磨工艺为现有技术，非本申请所要保护的技术点，在此不再赘述。本发明的创新点在于将研磨工艺巧妙地集成在阳极槽内的阴极辊侧边，实现在线研磨。

研磨时，各研磨轮5在第一伺服电机4a的驱动下旋转至工作位对阴极辊进行研磨，当研磨轮5位于工作位时，该研磨轮5上的从动接触驱动盘5a侧边的径向滑座1d上设置有移动式研磨驱动机构6，研磨轮5到达工作位且需要进行研磨时，移动式研磨驱动机构6与从动接触驱动盘5a相接触并带动工作位的研磨轮5转动。

参阅图5所示，优选地，在本实施例中，所述移动式研磨驱动机构6由沿阴极轴向平行且间隔设置的两根线性导轨6a、沿阴极辊轴向设置在两根线性导轨6a之间的研磨丝杆6b、设置在研磨丝杆6b两端近端部对应的径向滑座1d上并通过轴承与研磨丝杆6b活动连接的竖支板6c、设置在径向滑座1d上并通过联轴器与研磨丝杆6b连接联动的第四伺服电机6d、通过滑块与两根线性导轨6a滑动连接的研磨滑座6e、固定在研磨滑座6e上且与工作位的从动接触驱动盘5a相对的研磨电机6f及固定在研磨电机6f输出轴自由端且与从动接触驱动盘5a相配合的主动接触驱动盘6g组成。

在从动接触驱动盘5a和主动接触驱动盘6g相对的端面上分别设置有表面粗糙的摩擦片；进行研磨时，第四伺服电机6d、研磨丝杆6b和研磨滑座6e配合带动研磨电机朝工作位的从动接触驱动盘5a移动并使相对的两片摩擦片接触进而带动工作位的研磨轮5旋转工作，研磨结束时，第四伺服电机6d、研磨丝杆6b和研磨滑座6e配合带动研磨电机朝远离从动接触驱动盘5a的方向移动，使相对的两片摩擦片脱离接触。

采用上述结构，巧妙地以一组驱动机构与若干个研磨轮配合，即可实现对阴极辊由粗至精细各种不同等级的研磨。

参阅图5所示，优选地，为保证研磨轮工作时的稳定性，所述研磨滑座5e固定连接有横向联动板5b，在横向联动板5b自由端固定连接有竖向联动板8，在竖向联动板8上沿竖向间隔设置有两个水平限位柱9，在两个水平限位柱9对应的安装架1e上分别设置有让位孔，在让位孔靠近竖向联动板8的一端对应的安装架1e外壁上设置有与水平限位柱9相对应的水平导向限位套1f。

在旋转架4与竖向联动板8相对的端面上沿周向间隔均布有若干个与水平限位柱9相配合的限位孔10；当位于从动接触驱动盘5a和主动接触驱动盘5g上的两片摩擦片相接触时，两个水平限位柱9自由端穿入对应的两个限位孔10内。

参阅图6所示，进一步优选地，所述水平限位柱9自由端设置有限位圆台9a，在限位圆台9a自由端设置有限位圆柱体9b，限位圆柱体9b自由端为球面形状；所述限位孔10由与限位圆台9a相适应的倒圆台形的限位盲孔10a及设置在限位盲孔10a内底部的限位通孔10b构成。采用圆台形状和圆柱形状的配合，既可以在连接时起到导向作用，又可以在连接完成后具有准精稳定的限位作用。

同时，为避免研磨产生的粉尘碎屑落入阳极槽影响生箔机的正常工作。在旋转架4与阴极辊之间的径向滑座1d上设置有负压吸尘腔7，负压吸尘腔7与外部负压除尘系统管路连接；当研磨轮5位于工作位并对阴极辊进行打磨时，该研磨轮5位于负压吸尘腔7内。

参阅图5所示，优选地，为了与负压吸尘腔配合以提升负压吸尘的效果。所述旋转架4由旋转轴4b、固定在旋转轴4b上的轴套4c、与轴套4c同心设置且分别位于轴套4c两端外围的径向旋转环4d、连接各径向旋转环4d和轴套4c的连接板4e、连接两个径向旋转环4d的轴向旋转环4f组成；在轴向旋转环4f上沿周向设置有与各研磨轮5相适应的安装孔4g。

径向旋转环和轴向旋转环配合形成环形密封表面，与负压吸尘腔配合时，可以形成相对有效的封闭空间，有利于除尘。

参阅图7和图8所示，优选地，所述负压吸尘腔7包括固定在旋转架4与阴极辊之间的径向滑座1d上的底板7a，在底板7a其中两端沿竖向分别设置有相互平行的侧板7b，两块侧板7b分别位于旋转架4的两侧。

所述侧板7b与阴极辊相对的端面为与阴极辊相适应的第一弧形面7c，在两个第一弧形面7c之间设置有弧形板7d，所述第一弧形面7c和弧形板7d所在圆的半径与阴极辊的半径相同；在弧形板7d中部设置有第一让位孔7e，位于工作位的研磨轮5从第一让位孔伸出并对阴极辊进行研磨。

在第一让位孔7e下端固定有朝外上方倾斜延伸的第一导向定位板7f，在第一导向定位板7f的倾斜面上设置有碎屑导向胶片7g。参阅图3所示，在待机状态下，碎屑导向胶片7g自由端位于工作位的研磨轮5外端的外侧。参阅图4所示，在工作状态下，碎屑导向胶片7g自由端紧贴阴极辊并在阴极辊的压力作用下发生轻微的弹性形变，这样可以保证碎屑导向胶片紧贴阴极辊而不会产生间隙，从而保证碎屑不会落入阳极槽内。在本实施例中，碎屑导向胶片发生弹性形变所成的弧形所在的圆的半径为25-30cm，导向胶片的长度为10-15cm。

与第一弧形面7c相对的侧板7b另一端面下部及底板7a之间设置有密封端板7h，在两块侧板7b上端设置有密封顶板7i，在密封端板7h、侧板7b和密封顶板7i之间形成可供旋转架4及研磨轮5通过的第二让位孔7j。

在负压吸尘腔7下部侧壁上设置有导通内腔且与外部负压除尘系统管路连接的第一负压吸管7k。

进一步优选地，为最大限度地保证负压吸尘腔的密封性，同时又不影响研磨轮和旋转架的旋转，将密封端板7h上端的侧板7b端面设计为与旋转架4边缘相适应的第二弧形面7l，在第二弧形面7l侧边的侧板7b内侧面设置有与旋转架4相配合的弧形密封胶条7m；在密封端板7h上端设置有第一让位密封胶片7n；

在密封顶板7i靠近旋转架4的一端朝下倾斜设置有第二导向定位板7o，在第二导向定位板7o外端面设置有第二让位密封胶片7p。通过设置让位密封胶片，既可以供研磨轮通过，在研磨轮通过后，又可以复位并与轴向旋转环配合形成密封面。

进一步优选地，位于第一负压吸管7k下侧的负压吸尘腔7内活动设置有升降接渣斗11，升降接渣斗11底部导通连接有第二负压吸管11a，第二负压吸管11a通过伸缩软管与外部负压除尘系统管路连接；所述底板7a悬空设在径向滑座1d端部，在悬空部分的底板1外底部设置有与升降接渣斗11相适应的导向套7q；在升降接渣斗11底部连接有升降驱动机构12。

在本实施例中，所述升降驱动机构12由固定在升降接渣斗11底部的升降引导板12a、连接在升降引导板12a与负压吸尘腔7外底部之间的复位弹簧12b、分别设置在阴极辊两侧的支架1上且高低不同的两个导向杆12c、设置在升降引导板12a与两个导向杆12c相对的两个端面上且与两个导向杆12c一一配合的导向缺口12d组成；在工作状态下，升降接渣斗11在复位弹簧的张力作用下抵紧在弧形板7d上，碎屑导向胶片7g的引导方向与升降接渣斗11相对，在待机状态下，其中一个导向杆12c与对应的导向缺口12d配合，使升降接渣斗11下移，让出空间供研磨轮5旋转。升降驱动机构的作用是避免升降接渣斗影响研磨轮的旋转。通过导向杆和导向缺口的配合，可以实现升降接渣斗的下降，从而使研磨轮可以旋转更换。使用时，当需要更换研磨轮时，通过轴向滑座带动负压吸尘腔移动至阴极辊13侧边，使导向缺口套入对应的导向杆上，即可使升降接渣斗下降，研磨轮可进行旋转更换。当研磨设备到达两边的导向杆位置时，也即是待机位，在该待机位待机时，完成对研磨轮的选择更换。

通过设置升降接渣斗，可以有效地接住下落的大颗粒碎屑，避免其沉积在负压吸尘腔底部，同时其也可以同步吸收粉尘。而第一负压吸管则用于吸附粉尘及部分小颗粒碎屑。

工作原理：初始状态下，研磨设备位于待机位，即导向杆与对应导向缺口连接时的位置。在待机位，根据阴极辊的损伤状态，选择确定研磨方案，然后将第一个研磨轮根据方案旋转至工作位。然后由轴向滑座将工作位的研磨轮移动至阴极辊辊面上待研磨的区域，再由径向滑座带动研磨轮前移至与阴极辊接触，通过第四伺服电机带动研磨电机前移，使从动接触驱动盘5a和主动接触驱动盘6g相对的端面上的摩擦片接触，启动研磨电机，然后再通过plc控制终端控制轴向滑座往复移动并控制阴极辊旋转，从而实现对阴极辊辊面上待研磨区域的研磨。

研磨产生的粉尘通过第一让位孔进入负压吸尘腔内，研磨产生的较大颗粒碎屑则在碎屑导向胶片的引导下进入负压吸尘腔内，第一负压吸管用于吸附漂浮的粉尘及较小颗粒碎屑，第一负压吸管无法吸收的大颗粒碎屑，则通过升降接渣斗接收并由第二负压吸管吸除。

工作过程中，各电机的转速及其相配合的行进件的移动距离，可通过计算电机转动圈数或通过现有常规的传感器配合获得，各电机的行进距离或往复运动的区域等，均通过预先在plc内输入指令进而控制。上述原理均为本领域的公知常识，非本申请所要保护的技术点，在此不再赘述。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。