一种分流型铝电解阳极钢爪自动化修复生产线及修复方法

技术领域

本发明属于铝电解阳极生产领域，尤其是涉及一种分流型铝电解阳极导杆自 动化修复生产线及修复方法。

背景技术

阳极导杆组件作为电解铝的主要结构，是电流通路的关键环节，具有数量众 多，易损的特点。长期以来，铸造阳极钢爪经过短期使用后，需要依赖人工进行 焊接修复后再次使用。

在现有技术中，由饶云福申请的发明专利201210000264.8公开了一种阳极 钢爪的修复设备，采用如下技术方案：电解铝阳极钢爪修复设备，包括：操作平 台、立柱平台，所述操作平台上设有控制台、化渣炉、坩埚、渣包，所述的控制 台为可编程序控制台，通过程序设定控制化渣炉、坩埚、渣包及立柱平台。该设 备降低了人的劳动强度，提高了劳动效率；同时可对不同型号的钢爪进行修复， 适应性强。

又有，由华北水利水电大学申请的发明专利201810173661.2公开了一种用 于阳极钢爪修复的钎焊材料及其制备方法，钎焊材料包括筒状钎料和半环状钎 料，待修复的阳极钢爪头的腐蚀段切除，下端加工有凸台，替换腐蚀段的圆钢上 端加工有凹槽，筒状钎料放置在凹槽内，半环状钎料放置在凹槽边沿上；筒状钎 料是由表面涂覆有钎剂层的钎料薄带沿着长度方向多次折叠成钎料与钎剂相互 交替的短带状钎料、再以短边为轴卷绕而成的；半环状钎料是由表面涂覆有钎剂 层的钎料薄带裁剪成半环状钎料带、并多层叠加而成的；钎料薄带按重量份数包 括铜50～55份，锌37.5～41份，锰3.6～4.3份，钴1.9～2.6份，铁0.7～0.95份， 镀铜石墨烯1.6～1.9份和微量元素0.1～0.3份；该方案的钎焊材料专为修复阳极 钢爪，修复后的钢爪电阻率显著降低，导电性好，强度高，使用寿命长。

又有，由重庆天泰铝业有限公司申请的发明专利201811237081.1公开了一 种阳极钢爪修复设备，包括打磨废旧钢爪表面的打磨装置和修复钢爪的重铸装 置；重铸装置由上至下依次包括端面打磨板、齿轮盘、支座以及底座，还包括竖 直地安装在底座上并贯穿底座伸出其底端面的传动轴，第一主动齿轮与齿轮盘减 速啮合传动，第二主动齿轮与转轴上的从动齿轮增速啮合传动。重铸装置包括工 作台和设置在工作台上的若干铸造模具，铸造模具在工作台上排成一条直线且彼 此之间可以沿排列的直线方向调整间距；机械手将钢爪放在铸造型腔内的深度应 保证放入的钢爪部分与铸造型腔之间围成的间隙能够形成浇铸钢爪残缺部分的 成型型腔。该阳极钢爪修复设备大大减少了钢爪原材料的浪费，不仅修复效率高 而且修复效果极佳。

以上现有技术都对阳极导杆修复技术进行了一些创新，但未考虑到以下问 题：由于焊接工艺限制和人工操作的不确定性，阳极钢爪在使用过程中压降高、 容易脱落或开裂、使用寿命短，这些问题会极大增加企业的运营成本，同时导致 作业人员数量也较多。部分技术还对阳极导杆的焊接面进行机加工和打磨，增加 了对阳极导杆修复的工序，且加工和打磨的时间较长，极大的降低了作业效率。 因此，对于这些问题如何解决，是本领域技术人员的一项很有意义的研究课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分流型铝电解阳极导杆修复的自动化修复生产线 及修复方法，提高铝电解阳极导杆的修复效率及修复质量，减少运营成本和人工 成本。

本发明的技术方案是：

本方案提出了一种分流型铝电解阳极导杆修复的自动化修复生产线，该生产 线包括地面铺设的直线轨道一和直线轨道二，以及在两条直线轨道上运行的装有 阳极导杆的工装轨道小车；还包括沿地面直线轨道一布置的上线翻转台、数控火 焰切割机、钢棒上料机器人、钢棒送料装置、钢爪焊接专机、顶升移载装置、双 阳极翻转变位机、数控火焰切割机、导杆切割机、爆炸块上料机器人、爆炸块送 料装置，爆炸块焊接专机和导杆焊接专机；沿地面直线轨道二布置的导杆平面铣 削设备和布置在两条直线轨道中间的顶升移载装置。

本发明根据铝电解阳极导杆修复的工艺需求，设置了上料工位、火焰切割工 位、钢棒上料工位、钢爪焊接工位、顶升移载装置工位、双阳极翻转变工位、导 杆切割工位、爆炸块上料及焊接工位，导杆焊接工位、导杆平面铣削工位及下线 工位。以上工位根据铝电解阳极导杆修复的生产流程按顺序沿直线轨道一布置。

运输小车作为阳极导杆的运输工具，将阳极导杆沿生产线在各工位间运输。 同时运输小车有固定阳极导杆的专用夹具，使运输小车作为阳极导杆修复的工作 台，运输小车将阳极导杆运输至指定工位后，工位上的修复设备直接对阳极导杆 进行修复作业，完成该工序后，小车继续前往下一工位。

本发明利用运输小车及两条平行的直线轨道，作为运输和固定阳极导杆的工 具，极大地增加了整个流水线的灵活性。使阳极导杆能在能快速在各作业工位之 间运输，同时阳极导杆直接在小车上进行修复作业，使阳极导杆在不同工位之间 的作业更加快捷高效，形成阳极导杆修复的流水线作业，大大提高阳极导杆修复 的效率。同时，结合本发明的两条平行的直线轨道和顶升移载装置，使本发明的 流水线可以适应多种生产流程，通过对工位的使用，可实现无需铝导杆分离的阳 极导杆和需要铝导杆分离的阳极导杆两种阳极导杆修复流程。

附图说明

图1是本发明的铝电解阳极导杆修复的分流型自动化修复生产线示意图。

图2上线翻转台翻转前状态示意图

图3上线翻转台翻转后状态示意图

图4工装轨道小车工装台部分结构图

图5钢棒送料装置结构图

图6双阳极翻转变位机结构及工作状态示意图；

图7为顶升移载装置一、顶升移载装置二、顶升移载装置三和顶升移载装置四 的工作原理示意图。

附图中的标记为：1-直线轨道一，2-直线轨道二，3-工装轨道小车，4-上线 翻转台，5-数控火焰切割机一，6-钢棒上料机器人，7-钢棒送料装置，8-钢爪焊 接专机，9-顶升移载装置一，10-双阳极翻转变位机，11-数控火焰切割机二，12- 导杆切割机，13-爆炸块焊接专机，14-爆炸块上料机器人，15-爆炸块送料装置， 16-导杆焊接专机，17-导杆平面铣削设备，18-阳极导杆，19-钢爪固定夹具一， 20-钢爪固定液压缸一，21-翻转机架21，22-固定机架，23-翻转液压缸，24-工作 台面，25-导杆固定夹具，26-导杆固定液压缸，27-钢爪固定液压缸二，28-钢爪 固定夹具二，29-钢爪固定端调节滑轨，30-钢爪固定端调节液压缸，31-原料钢棒， 32-钢棒送料辊道，33-锯床，34-长度定位装置，35-顶升模块，36-气动卡盘，37-卡盘座，38-滑槽，39-机架，40-卡盘座上下调节液压缸，41-顶升移载装置二， 42-顶升移载装置三，43-顶升移载装置四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。

本发明的实施例：如图1所示，本发明的设计包括地面直线轨道一1和直线 轨道二2，在地面轨道上运行的带工装轨道小车3，还包括沿地面直线轨道一1 布置的上线翻转台4、数控火焰切割机一5、钢棒上料机器人6、钢棒送料装置7、 钢爪焊接专机8、顶升移载装置一9、双阳极翻转变位机10、数控火焰切割机二 11、导杆切割机12、爆炸块焊接专机13、爆炸块上料机器人14、爆炸块送料装 置15和导杆焊接专机16；沿地面直线轨道二2布置的导杆平面铣削设备17和 布置在两条直线轨道中间的顶升移载装置二41、顶升移载装置三42、顶升移载 装置四43。

在本发明中，数控火焰切割机一5、数控火焰切割机二11、导杆切割机12、 导杆平面铣削设备17均为现有的设备配合生产线合适的工装。

钢棒上料机器人6和爆炸块上料机器人13包括机器人及夹具两部分，其中 机器人为现有设备产品，夹具能满足夹取钢棒和爆炸块即可，可按照具体使用的 机器人型号及钢棒尺寸进行设计。

钢爪焊接专机8、爆炸块焊接专机15、导杆焊接专机16三种设备均分为机 器人和焊枪两部分，机器人和焊枪均为现有设备产品。

爆炸块为现有工艺中已生产的钢铝爆炸焊块，爆炸块送料装置14对爆炸块 进行取料并输送至对应工位上，由爆炸块焊接专机13进行焊接作业。

在此不对以上现有设备的具体结构和连接关系进行描述，本领域技术人员是 完全知晓的。

上线翻转台4如图2所示，主要功能部件包括钢爪固定夹具一19、钢爪固 定液压缸一20、翻转机架21、固定机架22和翻转液压缸23。通过吊装设备将 阳极导杆18吊装至翻转机架21上，钢爪固定液压缸一20将钢爪固定夹具一19 向前推进，顶紧固定住阳极导杆18，固定后如图2所示。在阳极导杆18被固定 住后，由翻转液压缸23驱动翻转机架21绕固定机架22的转轴旋转，使整个翻 转机架21旋转90°，翻转后如图3所示。将阳极导杆翻转平放至工装轨道小车3 上，随后松开钢爪固定夹具一，上线翻转台3撤出复位。

如图3、4所示，工装轨道小车3包括轨道小车车体和小车工装夹具两部分， 轨道小车车体采用现有的轨道小车，此处不再详细介绍。小车工装夹具部分包括 工作台面24、导杆固定夹具25、导杆固定液压缸26、工装小车钢爪固定液压缸 二27、钢爪固定夹具二28、钢爪固定端调节滑轨29、钢爪固定端调节液压缸30。 阳极导杆18由上线翻转台3放置到工装小车2的工作台面24上，然后由导杆固 定液压缸26驱动导杆固定夹具25将阳极导杆18固定住。由于作业过程中需要 将导杆和钢爪进行切割分离，因此，将导杆部分固定后，还需将钢爪部分固定， 钢爪部分则由钢爪固定液压缸二25驱动钢爪固定夹具二28完成固定，此外，钢 爪固定部分还可在钢爪固定端调节液压缸30的驱动下，沿钢爪固定端调节滑轨 29前后滑动，调节导杆和钢爪之间的距离。

如图5所示，钢棒送料装置7包括钢棒送料辊道32和锯床33，原料钢棒31 吊装至钢棒送料辊道32上，由安装在锯床33上的长度定位装置34确定钢棒的 长度后，由锯床33将原料钢棒31锯为合适尺寸的钢棒，以备焊接使用。

如图6所示，双阳极翻转变位机6包括气动卡盘36、卡盘座37、滑槽38、 机架39和卡盘座上下调节液压缸40。在双阳极导杆需要反转时，气动卡盘36 将双阳极导杆固定，在上下调节液压缸40的驱动下，卡盘座37沿机架39上的 滑槽38向上移动，同时安装在工装小车上的顶升模块35将双阳极导杆顶起，使 双阳极导杆脱离装夹位置，随后气动卡盘旋转，带动双阳极导杆翻转180°，从 而完成双阳极导杆的翻转变位。

如图7所示为顶升移载装置一9、顶升移载装置二41、顶升移载装置三42 和顶升移载装置四43的工作原理。主要包括顶升移载机一44、顶升移载机二45 和顶升移载机三46，其中顶升移载机一44放置在直线轨道二2的双轨中间，顶 升移载机三46放置在直线轨道一1的双轨中间，顶升移载机二45放置在直线轨 道一1和直线轨道二2中间。在移载时，三台移载机同时升起，其中顶升移载机 三46升起时，将工装小车3顶起，通过顶升移载机上的辊道将工装小车3从顶 升移载机三46，经过顶升移载机二45，最后到达顶升移载机一44，顶升移载机 一44下降后将工装小车3放回直线轨道二2。此处描述了顶升移载装置的工作 原理，其中顶升移载机一44、顶升移载机二45和顶升移载机三46均为现有设 备。

阳极导杆的修复分为导杆分离焊接和钢爪分离焊接两大工序。

对于无需铝导杆分离的阳极导杆18，仅需完成钢爪分离焊接工序。具体实 施时，运输来的阳极导杆18利用上线翻转台4翻转放倒后，翻转到直线轨道一 1上运行的工装轨道小车3上，利用工装固定阳极导杆18。固定好的阳极导杆 18由工装轨道小车3沿作业轨道直线轨道一1运至火焰切割工位，由数控火焰 切割机5将阳极导杆18的钢棒切割掉。

工装轨道小车3继续运输至钢棒上料工位，由钢棒送料装置7提供新的钢棒， 钢棒上料机器人6将新的钢棒放置在工装轨道小车3上。工装轨道小车3将阳极 导杆及新的钢棒运至钢爪焊接工位，由钢爪焊接专机8对钢爪进行焊接。

如修复的为双阳极导杆，工装轨道小车3需要在阳极导杆18的一侧焊接完 后，利用顶升移载装置一9将工装轨道小车3移至轨道外部的导杆翻转机，双阳 极翻转变位机10将阳极导杆18翻转180°后，再由顶升移载装置一9将工装轨 道小车3送回至钢棒上料工位和钢爪焊接工位，进行另一侧的钢棒焊接。

焊接完成后由顶升移载装置三42将工装轨道小车3移至直线轨道二2上， 轨道小车3沿直线轨道二2至铣削工位利用导杆平面铣削设备17对铝导杆平面 进行铣削。铣削完成后，工装轨道小车3将阳极导杆18运至直线轨道二2端头， 再由顶升移载装置四43将工装轨道小车3和阳极导杆18移至直线轨道一上，此 时不再装夹，由人工将阳极导杆18搬运下线。

对于需要铝导杆分离的阳极导杆18，需要完成导杆分离焊接和钢爪分离焊 接两大工序。

具体实施时，钢爪分离焊接和上述的无需铝导杆分离的阳极导杆18修复工 序相同。在完成钢棒的焊接后，由工装轨道小车3沿直线轨道一1将阳极导杆 18运输至下一火焰切割工位，由数控火焰切割机11将爆炸块的钢侧切掉，再前 进至导杆切割工位用导杆切割机12将导杆和爆炸块切开。

切割完成后，在爆炸块上料及焊接工位由爆炸块送料装置15和爆炸块上料 机器人14将爆炸块放置在工装轨道小车3上的指定位置，并用爆炸块焊接专机 13完成爆炸块钢侧与钢爪的焊接。

随后前进至导杆焊接工位，由导杆焊接专机16完成爆炸块铝侧和导杆的焊 接。完成全部焊接作业后，由顶升移载装置三42将工装轨道小车3移至直线轨 道二2上，轨道小车3沿直线轨道二2至铣削工位利用导杆平面铣削设备17对 铝导杆平面进行铣削。铣削完成后，工装轨道小车3将阳极导杆18运至直线轨 道二2端头，再由顶升移载装置四43将工装轨道小车3和阳极导杆18移至直线 轨道一上，此时不再装夹，由人工将阳极导杆18搬运下线。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来 说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技 术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。