用于巡检电极板的双跨桁架机器人的制作方法

本发明涉及电极板打磨技术领域，特别涉及用于巡检电极板的双跨桁架机器人。

背景技术：

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。以金属或合金作为阴极时，由于在比较负的电位下工作，往往可以起到阴极保护作用，腐蚀性小，所以阴极材料比较容易选择。

在电解过程中，在电极板的表面，尤其是阴极板的表面发生还原反应，会有金属单质附着。电解完成后，需要对阴极板进行打磨，使其表面平整、无杂质，如此再次使用时可以保证电解时阴极板的有效面积，从而保证电解效率。

现有技术中，对于电极板的打磨方式主要以手工砂纸打磨为主，这种打磨方式效率低下，花费大量人力成本，工人劳动强度高，对劳动者健康有损害，且清理效果也无法保证。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于巡检电极板的双跨桁架机器人，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了用于巡检电极板的双跨桁架机器人，包括桁架、横移小车、plc系统，plc系统能够按照上位机的指令运作；桁架的长度方向为y向，横移小车设于桁架上，桁架、横移小车均与plc系统相连，plc系统能够操控桁架移动至电解槽的上方；plc系统能够操控横移小车沿y向往返移动；

横移小车包括抓取组件和打磨组件；抓取组件包括能够上下移动的抓钩，抓钩能够抓取或释放电极板；打磨组件包括打磨机，打磨机能够与电极板的表面相配合；抓取组件以及打磨组件均与plc系统相连。

采用上述技术方案，plc系统可以通过以太网通信的方式与pc机相连，并接收pc机下达的指令，操控整个双跨桁架机器人的运作。plc系统接收电解槽的位置信息，并操控桁架移动至该电解槽的上方，横移小车沿y向移动至适宜位置，然后通过抓钩钩住电解槽内的阴极板，并将其从电解槽内取出，然后打磨机可以对该阴极板的表面进行打磨。通过plc系统可以根据多个电解槽的电解完成情况调节桁架的位置，使其位于完成电解的电解槽上方，横移小车在plc系统的操控下可以准确的移动至电解槽内的第一块阴极板上方，准确抓取该块阴极板并进行打磨。打磨完成后，横移小车在plc系统的操控下继续向下一块阴极板移动，直至该电解槽内的所有阴极板均打磨完成，plc系统可以操控横移小车返回起始位置，并操控桁架向下一个完成电解的电解槽移动。

由此，通过双跨桁架机器人可以完成对电解槽内电解板的巡检和打磨，整个过程可以实现自动化，不必通过人工的方式打磨电极板的表面，提高打磨效率，减少人力投入，降低成本。

在一些实施方式中，电解槽的上方设有轨道，桁架能够沿轨道移动，轨道上设有定位板，定位板与电解槽一一对应，桁架上配置有定位传感器，定位传感器能够感应定位板，并且定位传感器与plc系统相连；

桁架的前后两端分别设有一个第一伺服电机，第一伺服电机能够驱动桁架移动，plc系统能够操控第一伺服电机的运作状态，并且plc系统能够指定其中一个第一伺服电机为主电机，另一个第一伺服电机为从电机。

由此，plc系统能够操控第一伺服电机的运作状态。由此，plc系统通过操控第一伺服电机的运作，例如，启动或关闭，以及运作功率等，可以进一步操控桁架的移动、停止，以及移动速度等。通过plc系统可以控制桁架沿轨道移动至目标电解槽的上方，并通过定位传感器的精准定位，提高桁架停车位点的准确度。

桁架的前后两端分别设有一个第一伺服电机，并且plc系统指定其中一个为主电机另一个为从电机，如此，plc系统可以根据目标电解槽的位置切换两个第一伺服电机的主从关系，从而可以保证桁架向不同方向移动时动力始终稳定，便于从两个方向进行精准定位。

在一些实施方式中，定位传感器包括刹车起始限位传感器和刹车终点限位传感器，桁架还配置有超位移断电传感器。由此，可以通过刹车起始限位传感器和刹车终点限位传感器的配合进行停车位点的精准定位。设置超位移断电传感器可以提高安全保障，防止桁架刹车过冲。

在一些实施方式中，桁架包括两个沿y向对称设置的横梁，横梁上沿y向设有第一同步带，横移小车通过横移带轮与第一同步带相连；横移带轮与第二伺服电机的输出端相连，plc系统能够操控第二伺服电机的运作状态。

由此，横移小车通过横移带轮与第一同步带之间的配合可以沿y向，即沿横梁的长度方向往返移动。plc系统操控第二伺服电机，可以调节横移小车移动的状态。

在一些实施方式中，横移小车的前端设有固定杆，固定杆沿x向设置，固定杆的两个末端分别悬置在两个横梁的正上方；固定杆的一个末端设有第一传动带轮，第二伺服电机的输出端与第一传动带轮相连，第一传动带轮的正下方设有第二传动带轮，第一传动带轮与第二传动带轮通过第二同步带传动连接；第二传动带轮设于横梁的内侧，横移带轮与第二传动带轮通过固定轴轴连接，并且固定轴沿x向设置。

由此，通过第一传动带轮、第二传动带轮与第二同步带之间的配合，将横移小车的上方与下方联动。在移动过程中，横移小车的上方与下方受力均衡，从而可以防止出现翻车的情况。

在一些实施方式中，抓取组件包括能够上下移动的吊臂，吊臂沿x向设置，抓钩设于吊臂上；电极板上设有定位孔，定位孔处还配置有定位传感器；定位孔能够与抓钩相配合。由此，通过定位传感器对定位孔进行精准定位，可以提高抓钩与定位孔之间配合的准确度。

在一些实施方式中，吊臂与吊机相连，吊机设于横移小车的顶部，plc系统能够操控吊机的运作状态。如此，通过吊机可以驱动吊臂在竖直方向上下往返移动。

plc系统通过操控吊机可以控制吊臂上下移动，进而可以控制抓钩上下移动，便于利用抓钩钩取电解槽内的电解板。一般的，吊臂向下移动的过程中，首先以一个稍快的速度移动，当抓钩经过预设的工作位置，即抓钩与电解板的配合位点时，吊臂的速递切换至慢速，如此，既可以节省时间，还可以保证抓钩与电极板配合的精确度。

在一些实施方式中，横移小车内设有沿z向竖直设置的滑轨，吊臂的末端设有滚轮，滚轮能够沿滑轨上下移动。由此，通过滚轮与滑轨之间的配合，可以保证吊臂在上下移动的过程中始终处于同一平面内，并且吊臂移动顺滑平稳。

在一些实施方式中，打磨机设于平移架的下方，平移架能够沿x向、y向、z向移动。由此，可以通过平移架将打磨机移送至适宜位置，对电极板的特定位点进行打磨。

在一些实施方式中，打磨机为两个，电极板能够在两个打磨机之间上下移动。由此，可以对电极板的前后两个侧面进行打磨。

在一些实施方式中，打磨机的磨头与限位传感器相连。由此，可以利用限位传感器限制打磨机与电极板之间的距离不会过小，从而可以防止磨头过冲，防止损坏电极板。

在一些实施方式中，平移架上设有摄像头，摄像头与上位机相连。由此，可以通过摄像头对电极板上的不同视图区域进行拍照，并通过上位机分析电极板上需要打磨的瑕疵区域进行定位，从而可以向plc系统下达指令，操控平移架带动打磨机抵达定位的瑕疵区域进行打磨，提高效率。

在一些实施方式中，横移小车的外侧设有保护罩，如此，可以加强对抓取组件、打磨组件等结构的保护。

附图说明

图1为本发明一实施方式的用于巡检电极板的双跨桁架机器人的立体结构示意图；

图2为图1所示用于巡检电极板的双跨桁架机器人的俯视图；

图3为图1所示用于巡检电极板的双跨桁架机器人的横移小车的结构示意图；

图4为图3所示横移小车的部分结构示意图；

图5为图3所示横移小车的抓取组件的结构示意图；

图6为图5所示的抓取组件的部分结构的俯视示意图；

图7为图6中a部的局部放大图；

图8为图5所示的抓取组件的吊臂及抓钩的结构示意图；

图9为图5所示的抓取组件的阴极板的结构示意图；

图10为图3所示横移小车的打磨组件的结构示意图；

图11为图10中b部的局部放大图；

图12为图10所示打磨组件的平移架及相关结构的另一角度的示意图；

图13为图12所示第一连接架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1～图13示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的用于巡检电极板的双跨桁架机器人，可以用于不同电解槽内的多个阴极板300的巡检和打磨。

如图所示，该装置包括桁架100，桁架100的长度方向沿y向延伸，桁架100上设有横移小车200。整个装置与plc系统相连，其运作状态也受plc系统的监控。plc系统与pc机可以实现以太网通信，pc机即为上位机。

其中，桁架100包括两个沿y向对称设置的横梁101，两个横梁101的前后末端分别采用短的横杆102连接。桁架100的前后两个末端分别设有一个第一伺服电机41，两个相对设置的第一伺服电机41能够驱动桁架100向前或向后移动。两个第一伺服电机41均与plc系统相连，并受plc系统的控制。

在多个电解槽的槽体上方设置轨道，桁架100通过滑板与轨道相配合，如此，桁架100可以在两个第一伺服电机41的驱动下沿轨道移动。

在pc机内预设多个电解槽的槽体位置信息，如此，通过pc机即可以向plc系统指定目标电解槽，当位于前端的电解槽的槽体完成电解，需要对电极板进行巡检和打磨时，该电解槽成为目标电解槽，pc机将其位置信息传达至plc系统，plc系统指定设于桁架100后端的第一伺服电机41为主电机，设于桁架100前端的第一伺服电机41为从电机，并操控两个第一伺服电机41启动，驱动桁架100沿轨道向目标电解槽移动。

当位于后端的电解槽的槽体内完成电解时，plc系统指定设于桁架100前端的第一伺服电机41为主电机，设于桁架100后端的第一伺服电机41为从电机。如此，桁架100向前或向后移动时，整个桁架100受力均衡，移动平稳，可以保证桁架100向不同方向移动时都能精准定位。

轨道上设有定位板，定位板与电解槽一一对应。桁架100的横梁101上设有与plc系统相连的定位传感器，定位传感器可以感应设于轨道上的定位板，并将感应到定位板的信息上传至plc系统，plc系统根据接收的信息操控两个第一伺服电机41停止运作，桁架100停车。

定位传感器包括刹车起始限位传感器和刹车终点限位传感器，刹车起始限位传感器和刹车终点限位传感器在桁架100的同一横梁101上间隔一定距离设置。在桁架100的移动过程中，刹车起始限位传感器首先感应到定位板，此时，桁架100在plc系统的操控下逐渐减速，开始制动；然后刹车终点限位传感器感应到定位板，此时，桁架100抵达预设的停车位置，plc系统操控桁架100停车。如此，通过刹车起始限位传感器和刹车终点限位传感器的配合，可以将桁架100平稳的停止在目标电解槽的上方，提高定位的准确性。

另外，桁架100的横梁101上还设有超位移断电传感器，并且，刹车终点限位传感器位于刹车起始限位传感器与超位移断电传感器之间。如此，当超位移断电传感器感应到定位板时，桁架100已经超出预设的停车位置，此时，plc系统接收到超位移断电传感器反馈的信息，可以紧急断电停车，以保证安全。

桁架100的横梁101上沿y向设有第一同步带11，横移小车200通过横移带轮12与第一同步带11相连，如此，通过横移带轮12与第一同步带11之间的配合可以驱动横移小车200在桁架100上沿y向往返移动。横移小车200的外侧的横移带轮12在横移小车200的左右两侧对称设置。

横移小车200的前端靠上的位置设有固定杆14，固定杆14设在横移小车200的顶端。固定杆14的长度方向沿x向设置，与横梁101互相垂直，并且固定杆14左右的两个末端分别悬置在两个横梁101的正上方。固定杆14的两个末端分别套设有一个第一传动带轮15，每个第一传动带轮15的正下方均设有一个第二传动带轮14，上下相对设置的第一传动带轮15与第二传动带轮14之间通过第二同步带13传动连接。其中一个第一传动带轮15与第二伺服电机17的输出端相连，如此在第二伺服电机17的驱动下，通过固定杆14的配合，两组垂直设置的第一传动带轮15和第二传动带轮14可以在第二同步带13的传动作用下同步转动。第二伺服电机17与plc系统相连，并受plc系统的控制。

两个第二传动带轮14分别设于两个横梁101的内侧，并且每个第二传动带轮14均与一个位于横移小车200前端的横移带轮12通过沿x向设置固定轴18轴连接。横移带轮12与第二传动带轮14同向设置，如此，通过固定轴18将横移带轮12与第二传动带轮14传动连接。第二伺服电机17驱动第一传动带轮15以及第二传动带轮14转动时，横移带轮12也随之同步转动。如此，通过固定杆14、第一传动带轮15、第二传动带轮14以及第二同步带13的配合，可以保证横移小车200在移动过程中上方与下方受力均衡，且同步移动，防止发生翻车的情况，提高安全性。

横移小车200在第二伺服电机17的驱动下，可以沿y向前后移动，如此，桁架100抵达目标电解槽上方后，横移小车200可以在电解槽的上方沿槽体的长度方向在多个电极板之间移动。

横移小车200内还设有抓取组件。横移小车200移动至目标电解槽槽体内的第一块阴极板300时，抓取组件可以抓取电解槽内的阴极板300，并将其从电解槽的槽体内部取出。

抓取组件包括吊机23、吊臂21和抓钩22。吊机23设于横移小车200的顶部，吊机23的输出端与吊臂21相连，如此，通过吊机23可以驱动吊臂21上下移动。吊臂21的长度方向沿x向设置。吊臂21上还设有向下垂置的抓钩22，抓钩22可以抓取阴极板300的顶部。plc系统能够操控吊机23的运作状态，包括吊机23的启动、停止和输出功率等。

plc系统通过操控吊机23可以控制吊臂21上下移动，进而可以控制抓钩22上下移动，便于利用抓钩22钩取电解槽内的电解板。一般的，plc系统操控吊臂21向下移动的过程中，首先以一个稍快的速度移动，当抓钩22经过预设的工作位置，即抓钩22与电解板的配合位点时，吊臂21的速递切换至慢速，如此，既可以节省时间，还可以保证抓钩22与电极板配合的精确度。

电极板的顶部设有定位孔301，定位孔301能够与抓钩22相配合。

抓钩22包括相对设置的第一钩扣221、第二钩扣222和继电器，第一钩扣221与第二钩扣222的外侧还配置有挡板223，可以增强对抓钩22相关结构的保护。继电器能够控制第一钩扣221的末端和第二钩扣222末端相互靠近或彼此，从而实现抓钩22的吸合或者分离，并且继电器的运作受plc系统的操控。

横移小车200内还配置有沿z向竖直设置的滑轨24，吊臂21的两个末端均设有三个滚轮，滚轮与滑轨24滑动连接。吊臂21末端的三个滚轮包括两个沿x向滚动的横向滚轮211，以及一个沿y向滚动的纵向滚轮212，其中，两个横向滚轮211沿吊臂21长度方向对称设置，纵向滚轮212设于远离吊臂21中心的最末端。

滑轨24包括两个并列设置的支撑杆241，支撑杆241上相对设置的侧面设有凹槽243，两个并列设置的支撑杆241上的凹槽243对称设置。纵向滚轮212上远离吊臂21的一侧连接有滑块242。滑块242上相对的两个侧面上对称设有的向外突出的凸缘244。凸缘244能够嵌入支撑杆241上侧凹槽243内。

并列设置的两个支撑杆241上相对的侧面均与滑块242滑动连接，并同时与纵向滚轮212滚动连接。并列设置的两个支撑杆241上靠近吊臂21的侧面分别与一个横向滚轮211滚动连接。

如此，在吊机23驱动吊臂21以及抓钩22等结构上下移动的过程中，通过滚轮与滑轨24之间的配合可以保证吊臂21始终沿z向移动，防止发生偏移；另一方面，通过滚轮的滚动可以将面接触转换为滚动接触，保证吊臂21在移动过程中平稳顺畅。设置滑轨24和滚轮可以起到导向以及顺滑的作用。滑块242、纵向滚轮212与两个支撑杆241的配合可以提高稳定性，防止吊臂21晃动。

当吊臂21下移至适宜位置，第一钩扣221与第二钩扣222分别处于阴极板300的两侧，并且第一钩扣221与第二钩扣222的高度正好能够与设于阴极板300顶端的定位孔301对齐。

一般的，阴极板300的定位孔301处设有与plc系统相连的定位传感器，该定位传感器感应到第一钩扣221和第二钩扣222后，将第一钩扣221和第二钩扣222的位置信息反馈至plc系统，此时plc系统操控继电器将第一钩扣221的末端和第二钩扣222的末端相互靠近，在此过程中，第一钩扣221穿过阴极板300顶端的定位孔301。抓钩22吸合，从而将阴极板300牢牢抓紧在抓钩22内。然后，plc系统操控吊机23驱动吊臂21向上移动，从而可以将抓钩22抓取的阴极板300从电解槽内向上提升直至横移小车200内部。

横移小车200内还设有两组相对设置的打磨组件，抓取组件能够带动电极板在两组打磨组件之间上下移动。待抓取组件将阴极板300从目标电解槽内提升至横移小车200内部后，打磨组件可以开始对该块电极板的巡检和打磨。

打磨组件包括打磨机31，打磨机31的磨头与提升至横移小车200内部的阴极板00相对设置。如此，两组打磨组件可以分别对阴极板300的两个侧面进行打磨。

打磨机31与平移架32的下表面相连，平移架32能够带动打磨机31沿x向、y向、z向移动。

具体的，横移小车200内设有沿x向设置的横向导向杆33和沿z向设置的竖向导向杆35，还设有沿x向的第三同步带34以及沿z向的第四同步带36。

平移架32的上表面与第一连接件37相连接，第一连接件37包括水平设置的第一固定板371，第一固定板371的上表面设有第一套管372，第一套管372套接于横向导向杆33的外侧，并且第一连接件37通过第一套管372与横向导向杆33滑动连接，第一连接件37能够沿横向导向杆33往返移动。

第一连接件37的上表面还设有第一固定件373，第一固定件373与第三同步带34通过齿纹固定连接，如此，第三同步带34运作时，可以带动第一连接件37、平移架32以及设于平移架32下方的打磨机31沿x向往返移动。

横向导向杆33的末端与第二连接件38固定连接，第二连接件38包括竖直设置的第二固定板381，第二固定板381的侧面上设有第二套管382，第二套管382套接于竖向导向杆35的外侧，并且第二连接件38通过第二套管382与竖向导向杆35滑动连接，第二连接件38以及与之相连的横向导向杆33能够沿竖向导向杆35上下移动。

第二连接件38的的侧面还设有第二固定件383，第二固定件383与第四同步带36通过齿纹固定连接，如此，第四同步带36运作时，可以带动第二连接件38、横向导向杆33、平移架32以及设于平移架32下方的打磨机31沿z向上下移动。

第一固定板371的下表面设有沿y向延伸的导轨374，导轨374上设有滑动件375，滑动件375能够沿导轨374往返移动，平移架32与滑动件375固定连接。如此，通过导轨374与滑动件375之间的配合，平移架32可以带动打磨机31靠近或远离阴极板300。打磨机31的磨头与限位传感器相连，由此，当打磨机31与阴极板300之间的距离过小时，可以及时发现并调整，防止磨头过冲。

平移架32沿x向、y向、z向的移动同样受plc系统的操控，第三同步带34的运作、第四同步带36的运作以及平移架32沿导轨374的滑动均受plc系统的操控。

两个平移架32上均设有摄像头，摄像头可以随平移架32安装一定的顺序沿x向、z向移动，在此过程中，摄像头可以对阴极板300上的不同区域进行拍照，并将拍摄的视图信息上传至pc机，pc机可以对接收的来自摄像头的视图信息进行瑕疵框选，并将选中的瑕疵的位置信息存储至plc系统内。plc系统可以操控平移架32以及其上的打磨机31抵达瑕疵位置进行精准打磨。

打磨完成后，plc系统操控吊机23驱动吊臂21向下移动，从而可以将阴极板300从横移小车200内部向下回落至目标电解槽的槽体内。阴极板300进入电解槽的槽体内部后，plc系统操控操控继电器将第一钩扣221的末端和第二钩扣222的末端分离，阴极板300顶端的定位孔301从第一钩扣221内脱离，从而将阴极板300从抓钩22内释放。然后，plc系统操控吊机23将吊臂21提升至起始位置。

抓取组件归位后，plc系统操控第二伺服电机17驱动横移小车200向目标电解槽内的第二个阴极板300的位置移动，开始对下一个阴极板300的巡检以及打磨。如此反复，直至将整个目标电解槽内的阴极板300全部巡检并打磨完毕后，横移小车200在plc系统的操控下返回至起始位置。然后，plc系统操控桁架100沿轨道向下一个目标电解槽移动，开始对下一个目标电解槽内的电极板进行巡检和打磨。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。