铜精炼厂电解所用的始极片，是通过电解法生产的，目前生产过程已实现自动化，始极片的厚度一般为(0.6～0.8)mm，人工剥离弯曲变形大。另外，铜精炼车间的环境恶劣，刚电解出的始极片中含有硫酸等腐蚀性的液体，会对工人身体健康造成极大的伤害，所以剥片机研发意义重大。国内虽然剥片机应用比较普遍，但是大多结构设计上存在很多问题，剥片机组强度不够，难以保证精度。通过对某真空吸盘式剥片机进行结构改进，使其在剥片的过程中始极片不易弯曲，动作连贯，提高了效率，满足了企业正常生产需要。
1 传统剥片机剥片技术
剥片装置主要完成从阴极板上剥离阴极铜、铜板竖直下降以及将处于竖直位置的铜板翻转到水平位置并转移到后续工作中。国外从20世纪70年代就开始研发剥片机组，在水平剥离技术和竖直剥离技术两种基本剥片技术上进行了专利保护。
1)水平剥离技术 剥离组件前端有一个指状物，首先两个指状物分别插入沉积金属和阴极板顶部的开缝中，然后指状物分别向水平相反的方向移动，使沉积金属和阴极板分离。
2) 竖直剥离技术 采用凿子，凿子插入沉积金属和阴极板的顶部缝隙中，自上向下一直从沉积金属的顶部插入底部，直到沉积金属从阴极板上分离开来，剥离开的两片沉积金属底部是分开的。该技术中所采用的凿子容易划伤阴极板表面，降低阴极板的使用寿命；而且凿子竖直移动的距离过长，工作效率低。
2 真空吸盘式剥片机的设计
2.1 真空吸盘的选择
采用真空吸盘剥离始极片的工作原理是通过抽取真空，抽出吸盘内部的空气，真空吸盘通过气压作用于物体。就搬运技术而言，采用低真空技术即可满足要求，低真空的压力范围为100 Pa～1标准大气压。对于搬运金属薄板与气密性表面材料，真空度通常在50～80 kPa之间。由于吸盘吸附板料所需要时间较长，故选用抽气流量较真空发生器大的真空泵。经查询，未找到合适的国产吸盘，国内一些生产厂生产的吸盘只能用于吸附纸张或者塑料薄膜等轻软物品，故选用进口真空吸盘。选用真空吸盘主要考虑价格低，且适用于搬运平面较为光滑的工件。
根据所选用的吸盘计算吸盘所承受的力
F=m(g+a/μ)s
式中：F为理论最大吸引力，N；m为始极片质量，kg；g为重力加速度，m/s2；a为提升系统的加速度 ，m/s2；μ为摩擦因数，0.2～0.5；s为安全系数，1.5～2。
计算得F=220.5 N，对照样本计算吸盘所承受力的大小，根据设计吸盘的受力以及结构布局，选用8个吸盘。
2.2 剥片机的工艺流程设计
电解完成后的种板组通过专用吊架从电解槽中吊起运送到烫洗槽中进行烫洗，然后放到机组剥前排版链板输送机上，由链板输送机向前间歇输送到轨道上。到达滑轨上的种板被输送到剥离工位，在剥离机上由两侧8个真空吸盘进行剥片，剥片后的种板由步进式拨送链输送到检测工位，进行种板检测。剥片机剥下的始极片，由翻片架翻转后分别放置在两条辊道输送机上，由辊道输送机再转移到另一条较长的辊道输送机。长辊道输送机下部安装有一台始极片检测机，用来检测始极片是否合格。
2.3 剥片机的总体结构设计
为实现工件的空间翻转、下降，采用旋转运动和直线运动相结合的运动方式，真空吸盘式剥片机的模型如图1所示，主要由种板上限位机构 、真空吸盘组 、顶板机构 、翻板架 、种板下限位机构组成。
1.种板上限位机构 2.真空吸盘组 3.顶板机构 4.翻板架 5.种板下限位机构
图1 真空吸盘式剥片机结构图
1)种板上限位机构包括液压缸和U形槽，由液压缸带动U形槽，完成种板的上限位动作。
2)真空吸盘组包括4个真空吸盘和弹性调节环，弹性调节环的作用是在真空吸盘对始极片进行完全剥离发生干涉后调节吸盘的吸附力，使剥离运动顺利进行。
3)顶板机构由液压缸和顶出机构组成，液压缸推动顶出机构使始极片与种板分离100 mm左右，完成预剥离的过程。
4)翻板架通过铰链铰接在机架上，当吸盘完成完全剥离动作后，翻板架翻转90°将竖直状态下的始极片变为水平状态。
5) 种板下限位机构由液压缸带动V形槽，使V形槽向上运动，挡住种板的下边缘，完成下限位过程。
2.4 剥片过程中各机构运动原理
2.4.1 种板上横梁的限位运动
如图2，由液压缸带动摆杆摆动，使U形槽做上下运动。摆杆上的U形槽卡住种板的横梁，完成上横梁的限位。
1.液压缸 2.摆杆
图2 种板上横梁的限位运动
1.液压缸 2. V形槽
图3 种板下边缘的限位运动
2.4.2 种板下边缘的限位运动
如图3，由液压缸带动V形槽作上下直线运动，V形槽上升后，挡住种板的下边缘，完成下限位，使种板在限位过程中定位可靠。
2.4.3 顶板运动 (始极片预剥离运动)
如图4，采用一个液压缸直接推进，把种板顶弯，使始极片与种板分离100 mm左右，实现预剥离。
图4 始极片预剥离运动
1.摆动杆 2.上吸盘 3.连杆 4.主动杆 5.液压缸 6.固定杆
图5 上吸盘结构
2.4.4 剥离运动 (吸盘的运动)
1)上吸盘的运动
上吸盘为一个四连杆机构，主要由摆动杆、连杆 、主动杆、固定杆组成，见图5。上吸盘装在摆杆上，主动杆由液压缸驱动。液压缸推动主动杆运动，主动杆带动连杆，再由连杆带动上吸盘。
2)下吸盘的运动
如图6，下吸盘为一个曲柄滑块机构，主要由液压缸、曲柄、连杆、下吸盘、滑块组成。液压缸带动曲柄滑块机构中的曲柄,曲柄带动滑块，其中滑块与水平面呈30°角，滑块带动下吸盘。在工作过程中上吸盘与下吸盘配合运动来完成完全剥离运动。
1.液压缸 2.曲柄 3.连杆 4.下吸盘 5.滑块
图6 下吸盘结构
1.调节环节
图7 吸盘架
3)吸盘架的运动
如图7，把上吸盘架和下吸盘架组合在一起，构成剥片机的吸盘架，其特点是具有两个主动件。当一个运动系统中有两个主动件时，如果上吸盘先到位，然后下吸盘沿30°的方向运行，就会发生运动干涉问题。所以在摆动杆上设置调节环节，以解决这一问题。
如图8，吸盘组件由铰链4和铰链5分别铰接在摆块和液压缸6上。 液压缸6伸出后，吸盘组件绕铰链4旋转，液压缸1推动摆块绕铰链2旋转。
1、6.液压缸 2、4、5.铰链 3.摆块
图8 吸盘架的运动
3 结束语
1)该剥片机降低了工人的劳动强度。
2)采用了启动传动技术及真空吸盘，降低了始极片的破碎率，提高了始极片的质量。
3)用5组运动完成剥片过程，包括种板定位、预剥离、剥离、极板的投放。传动方式简单实用，易于操作。结构简单紧凑，便于安装维修。
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