CN114752969A - 一种电解短路自动处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解短路自动处理装置及方法，包括导轨、抓取机构和可纵向、横向、竖向移动的三轴移动机构，三轴移动机构设置在导轨上，抓取机构设置在三轴移动机构上，自动处理装置上设有新板缓冲工位、旧板缓冲工位和红外测温仪。本发明提供了一种电解短路自动处理装置及方法，可以实现短路阴极板的自动化更换。

Description

一种电解短路自动处理装置及方法

技术领域

本发明涉及电解设备技术领域，尤其是涉及一种电解短路自动处理装置及方法。

背景技术

电解精炼过程中，在电化学作用下，阳极金属发生氧化反应溶解为金属离子，金属离子通过电解质溶液传输并在阴极发生还原反应从而得到到高纯度的金属。因为阴阳极之间距离较小，而且在阴极上可能长粒子，或者两极弯曲、鼓包、飞边毛刺等，致使阴阳极间短路。极间短路会使电流效率降低，使电耗升高，同时也影响电铜质量。以一个40万吨产能的铜电解为例，就有6万多块阴极，实时检测的短路率在0.1%到1%之间，对于日常生产中电解效率、能耗等生产指标的管理，最主要的是及时、准确发现短路，并予以处理。近几年短路的检测新技术和应用均取得了很大发展，从早期的手摸眼看、到人工拖表（高斯计）、在到目前红外成像自动检测成功的应用，检测技术已经非常成熟，且准确率也非常高。

虽然短路检测基本实现了自动化，检测实现了在屏幕上标记，精确度可实现98%以上（相比高斯计），但是短路处理目前还停留在原始阶段，目前所有冶炼厂的短路处理都是：1）人工根据检测结果到现场找到短路标记板，2）一人控制用行车等吊出并手扶短路板，3）人工用锤子、錾子、砍斧等工具处理人工去除短路粒子。估算一个现代化大型电解厂约100名劳动定员中就需要16到20多人来专门处理短路，占到定编15%到20%以上，存在着劳动强度大、作业时间长（24小时倒班制）、作业环境差（夏天槽面温度达50℃）、处理成本高等诸多问题，亟待改进。因此，需要设计一种电解短路自动处理装置及方法，根据检测结果、设定，自动寻找并匹配短路阴极板，进行集中更换的方式，实现短路处理的自动化。

发明内容

本发明为了克服现有技术中铜电解精炼中的短路处理采用人工的方式的不足，提供一种电解短路自动处理装置，可以实现短路阴极板的自动化更换。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电解短路自动处理装置，包括导轨、抓取机构和可纵向、横向、竖向移动的三轴移动机构，三轴移动机构设置在导轨上，抓取机构设置在三轴移动机构上，自动处理装置上设有新板缓冲工位、旧板缓冲工位和红外测温仪。

所述结构可以实现对短路阴极板的抓取和更换，红外测温仪可以精度定位发生短路的阴极板的准确位置。

作为优选，所述三轴移动机构包括纵向移动架、横向移动架、升降架、纵向驱动机构、横向驱动机构和升降驱动机构，新板缓冲工位和旧板缓冲工位固定在纵向移动架的相对两侧，纵向驱动机构驱动纵向移动架在导轨上纵向移动，横向驱动机构驱动横向移动架在纵向移动架上横向移动，升降驱动机构驱动升降架在横向移动架上升降，红外测温仪和抓取机构设置在升降架上。所述纵向驱动机构、横向驱动机构和升降驱动机构可以是电机驱动的齿轮齿条机构、电机驱动的丝杆螺母机构或其它常用直线驱动机构。短路自动处理装置的储存功能由新板缓冲工位、旧板缓冲工位实现，短路自动处理装置的抓取功能由抓取机构实现。

作为优选，所述抓取机构包括固定板和两个气爪，两个气爪固定在固定板下端，气爪的夹爪内侧固定有绝缘垫块。

作为优选，所述固定板上设有压紧块和压紧气缸，压紧气缸与固定板固定，压紧块固定在压紧气缸的伸缩杆上，压紧块的下端面固定有绝缘垫块。当气爪抓取阴极板后进行横移时，阴极板容易发生晃动，容易碰到旁边的阴极板，如果要等阴极板停止晃动再放下，则又会影响更换效率。而上述技术压紧块和绝缘垫块可以压紧阴极板的上端面，降低或避免阴极板晃动，避免其发生碰撞，提高更换效率。

作为优选，所述新板缓冲工位包括左支架、右支架和压紧机构，压紧机构包括压紧杆、若干个转动杆、压紧弹簧和解锁气缸，若干个转动杆沿左支架的长度方向并排设置，转动杆的一端与左支架转动连接，压紧杆与转动杆的另一端固定，压紧弹簧的两端分别与转动杆和左支架固定，解锁气缸的缸体与左支架铰接，解锁气缸的伸缩杆转动杆铰接。

上述技术方案中，新板缓冲工位和旧板缓冲工位结构完全相同，仅在使用时根据放置的阴极板的不同进行区分。短路自动处理装置在进行移动时新板缓冲工位或旧板缓冲工位上的阴极板会产生晃动，相互之间碰撞，损伤阴极板。上述压紧机构上的压紧杆可以在短路自动处理装置移动时压紧阴极板的上端，避免其晃动。解锁气缸可以进行解锁，压紧使解锁气缸和压紧弹簧同时压紧阴极板的上端，避免其晃动。

作为优选，纵向移动架上设有第二气缸，第二气缸的缸体与解锁气缸的缸体通过气管连通，第二气缸与纵向移动架固定，第二气缸的伸缩杆上设有第一顶紧斜块，第二气缸的伸缩杆的伸缩方向与横向移动架的横移方向垂直，横向移动架上设有第二顶紧斜块，横向移动架移动到新板缓冲工位上方时，第二顶紧斜块上的斜面与第一顶紧斜块上的斜面接触，第二气缸的伸缩杆收缩，解锁气缸的伸缩杆顶出。

上述技术方案中，当横向移动架移动到新板缓冲工位上方时，第二顶紧斜块上的斜面与第一顶紧斜块上的斜面接触，第二气缸的伸缩杆被挤压收缩，第二气缸的缸体内的气体进入解锁气缸的缸体，解锁气缸的伸缩杆被顶出，压紧杆离开。当横向移动架离开新板缓冲工位上方时，压紧弹簧使压紧杆压紧阴极板上端，避免其晃动，同时解锁气缸收缩，解锁气缸的缸体内的气体进入第二气缸的缸体，第一顶紧斜块顶出。上述方案将压紧机构的压紧与解锁关系与横向移动架的位置关联，避免了控制系统误操作导致的问题，且不需要额外的控制电路和气路进行控制，控制结构更加简单可靠。且通过第一顶紧斜块和第二顶紧斜块的设置，只要横向移动架移动到新板缓冲工位上方，就可以保证第二顶紧斜块被完全顶回，不管横向移动架在新板缓冲工位上方对准哪块阴极板，第二顶紧斜块的位置保持不变，从而保证第二气缸和解锁气缸状态稳定。

一种电解短路自动处理方法，包括以下步骤：

a. 短路阴极板定位信息获取：短路自动处理装置根据短路检测后的每块短路阴极板定位分布信息，结合生产系统后台获取的短路阴极板的通电时间信息，将短路阴极板的通电周期与前期已处理过的同周期短路阴极板进行匹配；

b.准备好更换板：经过获取的匹配信息，通过短路自动处理装置的抓取功能和储存功能将用于更换的已处理过的同周期阴极板放置于新板缓冲工位；

c. 精确定位：短路自动处理装置根据程序设定的路线在到达目标短路阴极板所在的槽组，利用精定位模块短路阴极板进行精确定位；

d. 自动抓取，完成短路处理或更换操作：短路阴极板位置精确确认后，抓取机构抓取该阴极板，缓慢上升，将其吊离电解槽，并将其放入旧板缓冲工位，在新板缓冲工位抓取一块已处理过的同周期阴极板进行更换；

e. 自动存取、分类摆放与集中处理：在厂房内设有待处理短路阴极板集中架和已处理短路阴极板集中架，将旧板缓冲工位上的新发现的待处理短路阴极板通过抓取机构抓取到待处理短路阴极板集中架上。

上述技术方案中，短路检测可以通过红外检测仪进行检测，根据不同位置的温度进行识别，短路位置的温度会异常上升。所述定位模块为高斯计或红外成像仪，可以对温度异常位置进行进去定位。上述方案可以实现对短路极板的自动定位和自动更换。且更换上的已处理的短路阴极板的通电周期与短路阴极板的通电周期匹配，提高阴极板的质量。

作为优选，为确保设备中的阴极板重量一致，在极板处理站将短路阴极板按照电解通电时长进行排序，并分类存放到已处理短路阴极板集中架上，在更换短路阴极板时，选择通电时长基本一致的已处理阴极板。所述结构便于控制设备中的阴极板重量的一致性。

本发明的有益效果是：（1）可以实现短路阴极板的自动化更换；（2）压紧块和绝缘垫块可以压紧阴极板的上端面，降低或避免阴极板晃动，避免其发生碰撞，提高更换效率；（3）压紧机构的压紧与解锁关系与横向移动架的位置关联，避免了控制系统误操作导致的问题，且不需要额外的控制电路和气路进行控制，控制结构更加简单可靠；（4）更换上的已处理的短路阴极板的通电周期与短路阴极板的通电周期匹配，保证阴极板的质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是抓取机构的结构示意图；

图4是压紧机构的结构示意图；

图5是压紧机构的第二结构示意图。

图中：阴极板1、短路自动处理装置2、导轨3、抓取机构4、固定板4.1、气爪4.2、压紧块4.3、压紧气缸4.4、三轴移动机构5、纵向移动架5.1、横向移动架5.2、升降架5.3、新板缓冲工位6、左支架6.1、右支架6.2、压紧机构6.3、压紧杆6.3.1、转动杆6.3.2、压紧弹簧6.3.3、解锁气缸6.3.4、第二气缸6.3.5、第一顶紧斜块6.3.6、第二顶紧斜块6.3.7、旧板缓冲工位7、红外测温仪8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

如图1和图2所示，一种电解短路自动处理装置，包括导轨3、抓取机构4和可纵向、横向、竖向移动的三轴移动机构5，三轴移动机构5设置在导轨3上，抓取机构4设置在三轴移动机构5上，三轴移动机构5包括纵向移动架5.1、横向移动架5.2、升降架5.3、纵向驱动机构、横向驱动机构和升降驱动机构，新板缓冲工位6和旧板缓冲工位7固定在纵向移动架5.1的相对两侧，纵向驱动机构驱动纵向移动架5.1在导轨3上纵向移动，横向驱动机构驱动横向移动架5.2在纵向移动架5.1上横向移动，升降驱动机构驱动升降架5.3在横向移动架5.2上升降，红外测温仪8和抓取机构4设置在升降架5.3上。如图3所示，抓取机构4包括固定板4.1和两个气爪4.2，两个气爪4.2固定在固定板4.1下端，气爪4.2的夹爪内侧固定有绝缘垫块。所述结构可以实现对短路阴极板1的抓取和更换，红外测温仪8可以精度定位发生短路的阴极板1的准确位置。

实施例2：

如图4和图5所示，在实施例1的基础上，所述固定板4.1上设有压紧块4.3和压紧气缸4.4，压紧气缸4.4与固定板4.1固定，压紧块4.3固定在压紧气缸4.4的伸缩杆上，压紧块4.3的下端面固定有绝缘垫块。所述新板缓冲工位6包括左支架6.1、右支架6.2和压紧机构6.3，压紧机构6.3包括压紧杆6.3.1、若干个转动杆6.3.2、压紧弹簧6.3.3和解锁气缸6.3.4，若干个转动杆6.3.2沿左支架6.1的长度方向并排设置，转动杆6.3.2的一端与左支架6.1转动连接，压紧杆6.3.1与转动杆6.3.2的另一端固定，压紧弹簧6.3.3的两端分别与转动杆6.3.2和左支架6.1固定，解锁气缸6.3.4的缸体与左支架6.1铰接，解锁气缸6.3.4的伸缩杆转动杆6.3.2铰接；纵向移动架5.1上设有第二气缸6.3.5，第二气缸6.3.5的缸体与解锁气缸6.3.4的缸体通过气管连通，第二气缸6.3.5与纵向移动架5.1固定，第二气缸6.3.5的伸缩杆上设有第一顶紧斜块6.3.6，第二气缸6.3.5的伸缩杆的伸缩方向与横向移动架5.2的横移方向垂直，横向移动架5.2上设有第二顶紧斜块6.3.7，横向移动架5.2移动到新板缓冲工位6上方时，第二顶紧斜块6.3.7上的斜面与第一顶紧斜块6.3.6上的斜面接触，第二气缸6.3.5的伸缩杆收缩，解锁气缸6.3.4的伸缩杆顶出。

当气爪4.2抓取阴极板1后进行横移时，阴极板1容易发生晃动，容易碰到旁边的阴极板1，如果要等阴极板1停止晃动再放下，则又会影响更换效率。而上述技术压紧块4.3和绝缘垫块可以压紧阴极板1的上端面，降低或避免阴极板1晃动，避免其发生碰撞，提高更换效率。上述压紧机构6.3上的压紧杆6.3.1可以在短路自动处理装置2移动时压紧阴极板1的上端，避免其晃动。当横向移动架5.2移动到新板缓冲工位6上方时，第二顶紧斜块6.3.7上的斜面与第一顶紧斜块6.3.6上的斜面接触，第二气缸6.3.5的伸缩杆被挤压收缩，第二气缸6.3.5的缸体内的气体进入解锁气缸6.3.4的缸体，解锁气缸6.3.4的伸缩杆被顶出，压紧杆6.3.1离开。当横向移动架5.2离开新板缓冲工位6上方时，压紧弹簧6.3.3使压紧杆6.3.1压紧阴极板1上端，避免其晃动，同时解锁气缸6.3.4收缩，解锁气缸6.3.4的缸体内的气体进入第二气缸6.3.5的缸体，第一顶紧斜块6.3.6顶出。上述方案将压紧机构6.3的压紧与解锁关系与横向移动架5.2的位置关联，避免了控制系统误操作导致的问题，且不需要额外的控制电路和气路进行控制，控制结构更加简单可靠。且通过第一顶紧斜块6.3.6和第二顶紧斜块6.3.7的设置，只要横向移动架5.2移动到新板缓冲工位6上方，就可以保证第二顶紧斜块6.3.7被完全顶回，不管横向移动架5.2在新板缓冲工位6上方对准哪块阴极板1，第二顶紧斜块6.3.7的位置保持不变，从而保证第二气缸6.3.5和解锁气缸6.3.4状态稳定。

实施例3：

一种电解短路自动处理方法，包括以下步骤：

a. 短路阴极板1定位信息获取：短路自动处理装置2根据短路检测后的每块短路阴极板1定位分布信息，结合生产系统后台获取的短路阴极板1的通电时间信息，将短路阴极板1的通电周期与前期已处理过的同周期短路阴极板1进行匹配；

b.准备好更换板：经过获取的匹配信息，通过短路自动处理装置2的抓取功能和储存功能将用于更换的已处理过的同周期阴极板1放置于新板缓冲工位6；

c. 精确定位：短路自动处理装置2根据程序设定的路线在到达目标短路阴极板1所在的槽组，利用精定位模块短路阴极板1进行精确定位，以修正和弥补高清红外成像测温仪的测量误差；

d. 自动抓取，完成短路处理或更换操作：短路阴极板1位置精确确认后，抓取机构4抓取该阴极板1，缓慢上升，将其吊离电解槽，并将其放入旧板缓冲工位7，在新板缓冲工位6抓取一块已处理过的同周期阴极板1进行更换；

e. 自动存取、分类摆放与集中处理：在厂房内设有待处理短路阴极板1集中架和已处理短路阴极板1集中架，将旧板缓冲工位7上的新发现的待处理短路阴极板1通过抓取机构4抓取到待处理短路阴极板1集中架上，确保设备中的阴极板1重量一致，在极板处理站将短路阴极板1按照电解通电时长进行排序，并分类存放到已处理短路阴极板1集中架上，在更换短路阴极板1时，选择通电时长基本一致的已处理阴极板1。

上述技术方案中，短路检测可以通过红外检测仪进行检测，根据不同位置的温度进行识别，短路位置的温度会异常上升。所述定位模块为高斯计或红外成像仪，可以对温度异常位置进行进去定位。上述方案可以实现对短路极板的自动定位和自动更换。且更换上的已处理的短路阴极板1的通电周期与短路阴极板1的通电周期匹配，提高阴极板1的质量。

本发明的有益效果是：（1）可以实现短路阴极板的自动化更换；（2）压紧块和绝缘垫块可以压紧阴极板的上端面，降低或避免阴极板晃动，避免其发生碰撞，提高更换效率；（3）压紧机构的压紧与解锁关系与横向移动架的位置关联，避免了控制系统误操作导致的问题，且不需要额外的控制电路和气路进行控制，控制结构更加简单可靠；4）更换上的已处理的短路阴极板的通电周期与短路阴极板的通电周期匹配，保证阴极板的质量。

Claims (8)

1.一种电解短路自动处理装置，其特征是，包括导轨、抓取机构和可纵向、横向、竖向移动的三轴移动机构，三轴移动机构设置在导轨上，抓取机构设置在三轴移动机构上，自动处理装置上设有新板缓冲工位、旧板缓冲工位和红外测温仪。

2.根据权利要求1所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，所述三轴移动机构包括纵向移动架、横向移动架、升降架、纵向驱动机构、横向驱动机构和升降驱动机构，新板缓冲工位和旧板缓冲工位固定在纵向移动架的相对两侧，纵向驱动机构驱动纵向移动架在导轨上纵向移动，横向驱动机构驱动横向移动架在纵向移动架上横向移动，升降驱动机构驱动升降架在横向移动架上升降，红外测温仪和抓取机构设置在升降架上。

3.根据权利要求2所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，所述抓取机构包括固定板和两个气爪，两个气爪固定在固定板下端，气爪的夹爪内侧固定有绝缘垫块。

4.根据权利要求3所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，所述固定板上设有压紧块和压紧气缸，压紧气缸与固定板固定，压紧块固定在压紧气缸的伸缩杆上，压紧块的下端面固定有绝缘垫块。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，所述新板缓冲工位包括左支架、右支架和压紧机构，压紧机构包括压紧杆、若干个转动杆、压紧弹簧和解锁气缸，若干个转动杆沿左支架的长度方向并排设置，转动杆的一端与左支架转动连接，压紧杆与转动杆的另一端固定，压紧弹簧的两端分别与转动杆和左支架固定，解锁气缸的缸体与左支架铰接，解锁气缸的伸缩杆转动杆铰接。

6.根据权利要求5所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，所述纵向移动架上设有第二气缸，第二气缸的缸体与解锁气缸的缸体通过气管连通，第二气缸与纵向移动架固定，第二气缸的伸缩杆上设有第一顶紧斜块，第二气缸的伸缩杆的伸缩方向与横向移动架的横移方向垂直，横向移动架上设有第二顶紧斜块，横向移动架移动到新板缓冲工位上方时，第二顶紧斜块上的斜面与第一顶紧斜块上的斜面接触，第二气缸的伸缩杆收缩，解锁气缸的伸缩杆顶出。

7.一种电解短路自动处理方法，采用权利要求 1-6任一项所述的一种电解短路自动处理装置，其特征是，包括以下步骤：

a. 短路阴极板定位信息获取：短路自动处理装置根据短路检测后的每块短路阴极板定位分布信息，结合生产系统后台获取的短路阴极板的通电时间信息，将短路阴极板的通电周期与前期已处理过的同周期短路阴极板进行匹配；

b.准备好更换板：经过获取的匹配信息，通过短路自动处理装置的抓取功能和储存功能将用于更换的已处理过的同周期阴极板放置于新板缓冲工位；

c. 精确定位：短路自动处理装置根据程序设定的路线在到达目标短路阴极板所在的槽组，利用精定位模块短路阴极板进行精确定位；

d. 自动抓取，完成短路处理或更换操作：短路阴极板位置精确确认后，抓取机构抓取该阴极板，缓慢上升，将其吊离电解槽，并将其放入旧板缓冲工位，在新板缓冲工位抓取一块已处理过的同周期阴极板进行更换；

e. 自动存取、分类摆放与集中处理：在厂房内设有待处理短路阴极板集中架和已处理短路阴极板集中架，将旧板缓冲工位上的新发现的待处理短路阴极板通过抓取机构抓取到待处理短路阴极板集中架上。

8.根据权利要求7所述的一种电解短路自动处理方法，其特征是，为确保设备中的阴极板重量一致，在极板处理站将短路阴极板按照电解通电时长进行排序，并分类存放到已处理短路阴极板集中架上，在更换短路阴极板时，选择通电时长基本一致的已处理阴极板。

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