(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 213135709 U(45)授权公告日 2021.05.07
(21)申请号 2020209804.4(22)申请日 2020.06.02
(73)专利权人 中铝智能科技发展有限公司
地址 311100 浙江省杭州市余杭区南苑街
道新城路108号801室
专利权人 贵阳铝镁设计研究院有限公司(72)发明人 曹斌 李猛 白清鹏 何飞 吴有
莫代贵 (74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公
司 33109
代理人 尉伟敏(51)Int.Cl.
B23P 6/00(2006.01)C25C 3/12(2006.01)G01N 29/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图2页
G01N 21/88(2006.01)
CN 213135709 U(54)实用新型名称
一种铝电解阳极导杆修复生产线(57)摘要
本实用新型公开了一种铝电解阳极导杆修复生产线，包括铝杆焊接系统以及钢爪焊接系统，还包括：导杆质量检测系统，包括深度相机以及金属缺陷检测仪，深度相机从若干角度拍摄导杆输送系统上的阳极导杆的钢爪、铝杆或爆炸块照片，金属缺陷检测仪配有辅助检测装置和介质，通过超声波对导杆的钢结构和铝结构进行内部探伤检测；导杆输送系统，根据导杆质量检测系统的信息将阳极导杆转运至铝杆焊接系统和/或钢爪焊接系统，并在生产线范围内转运阳极导杆。本实用新型各子系统之间配合紧密，灵活性较高，显著降低工人劳动强度，具有导杆修复质量好、使用压降低、修复人工成本低、使用寿命
节能环保的优点。长、自动化程度高、
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权 利 要 求 书
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1.一种铝电解阳极导杆修复生产线，包括铝杆焊接系统以及钢爪焊接系统，其特征在于，还包括：
导杆质量检测系统，包括深度相机以及金属缺陷检测仪，深度相机从若干角度拍摄导杆输送系统上的阳极导杆的钢爪、铝杆或爆炸块照片，金属缺陷检测仪配有辅助检测装置和介质，通过超声波对导杆的钢结构和铝结构进行内部探伤检测；
导杆输送系统，根据导杆质量检测系统的信息将阳极导杆转运至铝杆焊接系统和/或钢爪焊接系统，并在生产线范围内转运阳极导杆。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极导杆修复生产线，其特征在于，所述导杆输送系统包括：
承载小车，包括承载工装以及移动底盘，所述承载工装与移动底盘之间的连接具有角度调整余量；
辅助翻转车，包括翻转工装以及移动底盘，用于在检测或修复时对承载小车运载的阳极导杆进行翻转。
3.根据权利要求1或2所述的一种铝电解阳极导杆修复生产线，其特征在于，还包括辅助系统，包括：
导杆上料装置，将导杆放置到导杆输送系统；导杆下料装置，将导杆从导杆输送系统卸下；爆炸块冷却系统，在铝杆焊接系统进行焊接时控制爆炸块的温度；收尘系统，回收切割与焊接时的烟尘。
4.根据权利要求1或2所述的一种铝电解阳极导杆修复生产线，其特征在于，所述铝杆焊接系统包括：
爆炸块钢钢切割机，用于切割爆炸块的钢连接部分，使钢爪与铝杆分离；导杆锯切机，用于锯切爆炸块的铝连接部分，使钢爪与铝杆分离；铝杆矫直机，对阳极导杆的铝杆进行矫直；铝杆表面铣削设备，对铝杆进行表面铣削，使铝杆表面达到12.5级以上粗糙度；爆炸块输送装置，用于将新爆炸块送至焊接工位；爆炸块焊接专机以及铝铝专用焊机，追踪焊缝完成全界面导杆焊接和爆炸块焊接，使焊接接头强度和导电率达到铝工件本体性能指标。
5.根据权利要求1或2所述的一种铝电解阳极导杆修复生产线，其特征在于，所述深度相机为三个，分布于所在监测区域的上部以及两侧。
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说 明 书
一种铝电解阳极导杆修复生产线
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技术领域
[0001]本实用新型涉及电解铝阳极导杆修复领域，尤其涉及一种铝电解阳极导杆修复生产线。
背景技术
[0002]我国电解铝产能和产量均已成为世界第一，但是能耗高、技术落后，经济附加值低。为此，2011年通过的《铝工业产业发展》提出“我国铝工业要积极推进技术进步，淘汰落后的高耗能生产能力，降低消耗，减少污染，推动铝工业走新型工业化道路”的战略目标，将铝电解槽节能、降耗、减排技术列为优先发展的技术。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，铸造阳极钢爪经过一段时间的使用后，需要依赖人工进行焊接修复后再次使用。由于焊接工艺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，极大增加了企业的运营成本。
[0003]为了解决上述问题，现有技术中已经出现了较多方案，其中相对较成熟的，如公开号CN110774009A的发明公开了一种铝电解阳极钢爪自动化修复生产线及修复方法，该生产线包括地面铺设的地面环形轨道和在该地面环形轨道上运行的装有阳极导杆的工装轨道小车；还包括沿地面环形轨道布置的上线翻转台、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、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、导杆焊接专机和导杆平面铣削设备。[0004]但现有技术缺乏针对性，容易出现资源浪费或修复不当，因此研发一种针对性强的修复方案，对提高导杆修复质量、降低使用压降和修复成本、延长导杆使用寿命、减少企业运营成本、节能环保等方面均具有重大意义。实用新型内容
[0005]针对现有技术缺乏针对性的问题，本实用新型提供了一种铝电解阳极导杆修复生产线，通过对阳极导杆的质量检测，再运送至铝杆焊接系统或钢爪焊接系统，防止一成不变的修复流程导致出现资源浪费或修复不当的问题。[0006]以下是本实用新型的技术方案。[0007]一种铝电解阳极导杆修复生产线，包括铝杆焊接系统以及钢爪焊接系统，还包括：导杆质量检测系统，包括深度相机以及金属缺陷检测仪，深度相机从若干角度拍摄导杆输送系统上的阳极导杆的钢爪、铝杆或爆炸块照片，金属缺陷检测仪配有辅助检测装置和介质，通过超声波对导杆的钢结构和铝结构进行内部探伤检测；导杆输送系统，根据导杆质量检测系统的信息将阳极导杆转运至铝杆焊接系统和/或钢爪焊接系统，并在生产线范围内转运阳极导杆。[0008]相比于按照顺序运行铝杆焊接系统以及钢爪焊接系统的现有技术，本实用新型利用深度相机以及金属缺陷检测仪对每个阳极导杆进行精细化检测和判断，并运送至对应的
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说 明 书
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修复区，可以减少不必要的修复，防止了资源浪费和修复不当的情况发生，进而减少成本，提高效率。通过照片初步判断损伤，再通过金属缺陷检测仪进行具体部位损伤程度的检测，这两种不同程度的检测配合，大幅提高检测效率的同时不会漏检。其中深度相机以及金属缺陷检测仪均采用市购方式获得，照片的判断可以人工也可以外接图像处理软件，均不影响本方案的实施。本方案只对上述产品进行组合和位置上的改进。[0009]作为优选，所述导杆输送系统包括：承载小车，包括承载工装以及移动底盘，所述承载工装与移动底盘之间的连接具有角度调整余量；辅助翻转车，包括翻转工装以及移动底盘，用于在检测或修复时对承载小车运载的阳极导杆进行翻转。将移动底盘与承载工装之间的固定连接改进为具有角度调整余量的连接方式，例如通过若干气动装置或转动机构，使承载工装不需要重新设计就可以实现在小角度范围内调整阳极导杆，帮助全面检测以及修复，同时原本的翻转工装移植到移动底盘上，技术难度小但却使得翻转作业更加灵活，不需要承载小车每次运动到指定位置，而是通过翻转小车主动寻找需要翻转作业的承载小车，大幅提高工作效率。[0010]作为优选，还包括辅助系统，包括：导杆上料装置，将导杆放置到导杆输送系统；导杆下料装置，将导杆从导杆输送系统卸下；爆炸块冷却系统，在铝杆焊接系统进行焊接时控制爆炸块的温度；收尘系统，回收切割与焊接时的烟尘。辅助系统协助其它系统，通过辅助性的手段提高整个生产线的工作效率。上述装置已经存在较多现有技术，可以通过市购获得，不影响本方案的实施。通过现有产品的组合可以完善整个生产线。[0011]作为优选，所述铝杆焊接系统包括：爆炸块钢钢切割机，用于切割爆炸块的钢连接部分，使钢爪与铝杆分离；导杆锯切机，用于锯切爆炸块的铝连接部分，使钢爪与铝杆分离；铝杆矫直机，对阳极导杆的铝杆进行矫直；铝杆表面铣削设备，对铝杆进行表面铣削，使铝杆表面达到12.5级以上粗糙度；爆炸块输送装置，用于将新爆炸块送至焊接工位；爆炸块焊接专机以及铝铝专用焊机，追踪焊缝完成全界面导杆焊接和爆炸块焊接，使焊接接头强度和导电率达到铝工件本体性能指标。除了对铝杆进行切割和焊接外，还有矫直和铣削工序，使得修复更加全面。[0012]另外钢爪焊接系统由钢爪切割机、钢钢专用焊机、钢棒送料装置、钢棒切割机、钢棒夹紧定位装置构成。这些装置的制造技术均已经非常成熟，不再一一介绍。经导杆质量检测系统判定需要进行钢爪修复的导杆，由承载小车将导杆输送至钢爪修复区，钢爪切割机切掉不合格钢棒头，使钢爪与钢棒头分离，同时钢棒切割机将新钢棒切割为所需长度钢棒头，经钢棒送料装置将钢棒头输送到钢棒夹紧定位装置；承载小车将待修复钢爪与新钢棒定位在一起，由钢钢专用焊机自动追踪焊缝完成全界面焊接，使焊接接头强度达到和导电率达到钢工件本体性能指标。如果是双排阳极钢爪，翻转小车在配合钢钢专用焊机完成上排钢爪焊接后，自动翻转并调节位置，再对下排钢爪进行施焊。[0013]作为优选，所述深度相机为三个，分布于所在监测区域的上部以及两侧。[0014]本实用新型的实质性效果包括：组合了多个子系统，且各子系统之间配合紧密，灵活性较高，显著降低工人劳动强度，接头强度提高50%以上，返修量减少50%，具有导杆修复质量好、使用压降低、修复人工成本低、使用寿命长、自动化程度高、节能环保的优点。
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附图说明
[0015]图1是本实用新型实施例的系统组成示意图；
[0016]图2是本实用新型实施例的导杆质量检测系统示意图；[0017]图中包括：1‑导杆输送系统、2‑导杆质量检测系统、3‑铝杆焊接系统、4‑钢爪焊接系统、5‑辅助系统、18‑深度相机、19‑金属缺陷检测仪、20‑金属缺陷检测分析系统、21‑图像处理系统、22‑阳极导杆、23‑检测仪定位机器手。具体实施方式
[0018]下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本实用新型，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。[0019]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“输送”指任意形式的输送方式，例如悬挂输送、轨道输送、AGV输送等；术语“回流”指任意形式的回流方式，例如往复回流、环形回流、分叉回流、平行回流等；术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0020]实施例：[0021]如图1所示，是一种铝电解阳极导杆修复生产线，包括铝杆焊接系统3以及钢爪焊接系统4，还包括：导杆质量检测系统2，用于对阳极导杆22进行表面损伤分析和/或内部探伤检测；导杆输送系统1，根据导杆质量检测系统2的信息将阳极导杆22转运至铝杆焊接系统3和/或钢爪焊接系统4，并在生产线范围内转运阳极导杆22；辅助系统5，为铝杆焊接系统3以及钢爪焊接系统4提供物料支持、温度控制以及烟尘回收。[0022]相比于按照顺序运行铝杆焊接系统3以及钢爪焊接系统4的现有技术，本实施例可以对每个阳极导杆22进行精细化检测和判断，并运送至对应的修复区，可以减少不必要的修复，防止了资源浪费和修复不当的情况发生，进而减少成本，提高效率。同时辅助系统5进一步优化了修复过程，提高安全性并改善作业环境，进一步帮助导杆质量检测系统2提高检测准确率。
[0023]导杆输送系统1包括：承载小车，包括承载工装以及移动底盘，承载工装与移动底盘之间的连接具有角度调整余量；辅助翻转车，包括翻转工装以及移动底盘，用于在检测或修复时对承载小车运载的阳极导杆22进行翻转。将移动底盘与承载工装之间的固定连接改进为具有角度调整余量的连接方式，例如通过若干气动装置或转动机构，使承载工装不需要重新设计就可以实现在小角度范围内调整阳极导杆22，帮助全面检测以及修复，同时原本的翻转工装移植到移动底盘上，技术难度小但却使得翻转作业更加灵活，不需要承载小车每次运动到指定位置，而是通过翻转小车主动寻找需要翻转作业的承载小车，大幅提高工作效率。
[0024]如图2所示，导杆质量检测系统2包括：深度相机18，从三个角度拍摄承载小车上的
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阳极导杆22的钢爪、铝杆或爆炸块照片；图像处理系统21，根据照片对导杆变形与缺陷进行表面损伤分析，初步判断是否需要对导杆相关部位进行修复；金属缺陷检测仪19，配有辅助检测装置和介质，根据图像处理系统指出的部位，通过超声波对导杆的钢结构和铝结构进行内部探伤检测，由金属缺陷检测分析系统20得到结果。通过照片初步判断损伤，再通过金属缺陷检测仪19进行具体部位损伤程度的检测，这两种不同程度的检测配合，大幅提高检测效率的同时不会漏检，再配合翻转小车，可以实现更全面的检测。金属缺陷检测仪19与检测仪定位机器手23连接。[0025]需要说明的是，本实施例中图像处理系统21可以由人工替代，金属缺陷检测分析系统20为金属缺陷检测仪19自带的检测程序。本实施例不涉及方法上的改进。[0026]辅助系统5包括：导杆上料装置，将导杆放置到导杆输送系统1；导杆下料装置，将导杆从导杆输送系统1卸下；爆炸块冷却系统，在铝杆焊接系统3进行焊接时控制爆炸块的温度；收尘系统，回收切割与焊接时的烟尘。辅助系统5协助其它系统，通过辅助性的手段提高整个生产线的工作效率。[0027]铝杆焊接系统3包括：爆炸块钢钢切割机，用于切割爆炸块的钢连接部分，使钢爪与铝杆分离；导杆锯切机，用于锯切爆炸块的铝连接部分，使钢爪与铝杆分离；铝杆矫直机，对阳极导杆22的铝杆进行矫直；铝杆表面铣削设备，对铝杆进行表面铣削，使铝杆表面达到12.5级以上粗糙度；爆炸块输送装置，用于将新爆炸块送至焊接工位；爆炸块焊接专机以及铝铝专用焊机，追踪焊缝完成全界面导杆焊接和爆炸块焊接，使焊接接头强度和导电率达到铝工件本体性能指标。除了对铝杆进行切割和焊接外，还有矫直和铣削工序，使得修复更加全面。[0028]另外钢爪焊接系统4由钢爪切割机、钢钢专用焊机、钢棒送料装置、钢棒切割机、钢棒夹紧定位装置构成。经导杆质量检测系统2判定需要进行钢爪修复的导杆，由承载小车将导杆输送至钢爪修复区，钢爪切割机切掉不合格钢棒头，使钢爪与钢棒头分离，同时钢棒切割机将新钢棒切割为所需长度钢棒头，经钢棒送料装置将钢棒头输送到钢棒夹紧定位装置；承载小车将待修复钢爪与新钢棒定位在一起，由钢钢专用焊机自动追踪焊缝完成全界面焊接，使焊接接头强度达到和导电率达到钢工件本体性能指标。如果是双排阳极钢爪，翻转小车在配合钢钢专用焊机完成上排钢爪焊接后，自动翻转并调节位置，再对下排钢爪进行施焊。
[0029]在本实施例中，爆炸块钢钢切割机、导杆锯切机、铝杆矫直机、爆炸块输送装置、钢爪切割机、钢钢专用焊机、钢棒送料装置、钢棒切割机、钢棒夹紧定位装置等设备，均为现有的设备配合生产线合适的工装。
[0030]本实施例形成的铝电解阳极导杆22自动修复生产线，满足40万吨电解铝生产需要，日修复阳极导杆22组件40个以上，与现有人工焊接方式比较，减少约12个工人，显著降低工人劳动强度，该工序用工不超过8人；连续压降降低5~10毫伏，室温条件下不高于8毫伏；接头强度提高50%以上，返修量减少50%；与现有人工焊接方式比较，自动焊接的钢爪在电解槽上运行，吨铝节电15kWh以上。[0031]在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合
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或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0032]作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0033]以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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