JP5559637B2 - アノードの垂直性矯正方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電解精製用アノードの垂直性矯正方法及び装置に関し、さらに詳しくは、電解精製に供されるアノードの垂直性の矯正を自動化し、矯正のための作業の負担軽減及び電解精製中に発生するショートを防止するためのアノードの垂直性矯正方法及び装置に関する。

非鉄金属の電解精製、例えば銅の電解精製では、精製炉において粗銅を酸化、還元して得られた純度約９９．５％の粗銅を板状体に鋳造した銅板を陽極とし（以下、単に「アノード」という。）、パーマネントカソード法（Permanent Cathode法、以下「ＰＣ法」という。）の場合はステンレス製の薄板を、コンベンショナル法（種板法）の場合は高純度の銅からなる薄板状の種板を陰極（カソード）としてそれぞれを交互に電解槽内に貯えられた電解液内に浸漬し、電圧を印加することでカソード（ステンレス製の陰極板表面又は種板）の表面に銅を電着させ、ＰＣ法の場合は後工程で電着した電気銅をステンレス製の薄板から剥ぎ取ることにより製品とし、種板の場合はそのままの状態で製品として出荷している。

電解精製における陽極板であるアノードと陰極板であるステンレス製カソード板又は種板とは、電解精製効率を上げるために、両者はかなり接近して電解層内に配列される。そのため、両者の垂直性の悪さはショートにつながり、生産性を大きく阻害する要因となる。特に、アノードの場合には、本体部が平らであっても耳部が正しく形成されていないとアノードを懸垂状態としたときの垂直性が悪くなり、電解精製時にショートを発生させることにつながる。従って、アノードは事前にプレス加工を施し、垂直性を改善させた上で電解精製に供している。

アノードのプレス加工に関し、特許文献１では、随時任意に選んだ複数のアノードに対し、垂直性を左右する耳プレス変数である懸垂方向の耳受角度および板厚方向の耳受け位置のいずれか一方または両方の値を変えてプレス矯正した後垂直性を評価し、その結果を基に耳プレス変数を調整する電解用陽極板の矯正方法を開示している。また、特許文献２では、アノードの耳下部を曲面もしくは平面に削りだすことで電解槽に装入された際の垂直性維持するアノード作製方法を開示している。

特開２００１−８９８９１号公報 特開２０００−９６２８０号公報

しかしながら、上述した従来のアノードの垂直性矯正方法は、作業者が実測等によってアノードの垂直性に関するデータを取得し、また、過去に得られた参考値を基に試行錯誤を繰り返しながらプレス機を手動で調整して耳プレスを行うことによりアノードの垂直性の矯正を行うものであった。また、測定データは日毎にまとめた平均値を使用しているため、プレス機の調整は早くともデータ取得日の翌日になり、垂直性の矯正に反映されるまでに時間を要していた。このため、アノードの垂直性の矯正に時間を要すると共に垂直性の精度を高めることが容易でないという問題があった。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、手動による作業を極力排除することで、アノードの垂直性の矯正の自動化を図ると共に、垂直性の矯正に要する時間を短縮し、且つ、各アノードごとに個別に調整することができるようにしたアノードの垂直性矯正方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、金属の電解精製に用いられるアノードの垂直性を矯正するアノードの垂直性矯正方法において、アノードの垂直性に関するデータを測定する垂直性測定工程と、平面状の耳受け面と円筒状の可動部を備えたアノードの耳部を載置する耳受け部を有し、当該耳受け部に載置されたアノードの耳部をプレスすることにより電解槽に懸垂支持される耳部の裏面の角度を矯正するプレス機の耳受け部にアノードの耳部を載置する工程と、垂直性測定工程で測定したデータに基づいてアノードの垂直性が正しく矯正されるように耳受け部の円筒状の可動部の中心軸を中心にして回動可能に連結されたレバーアームをモータによって駆動する駆動機構によって耳受け部の角度を調整する工程とを備えてなることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、金属の電解精製に用いられるアノードの垂直性を矯正するアノードの垂直性矯正装置において、アノードの垂直性に関するデータを測定する垂直性測定装置と、平面状の耳受け面と円筒状の可動部を備え、アノードの耳部を載置する耳受け部を有し、当該耳受け部に載置されたアノードの耳部をプレスすることにより電解槽に懸垂支持される耳部の裏面の角度を矯正するプレス機と、耳受け部の円筒状の可動部の中心軸を中心にして回動可能に連結されたレバーアームを駆動するモータを備えた駆動機構と、垂直性測定装置によって測定されたデータに基づいて垂直性が正しく矯正される角度となるように耳受け部の円筒状の可動部を回動させることにより耳受け面の傾斜角度の調整を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項３又は４に記載のアノードの垂直性矯正装置において、モータは、パルスモータであることを特徴とする。

本発明に係るアノードの垂直性矯正方法及び装置によれば、アノードの垂直性を測定し、そのデータに基づいてアノードの垂直性の矯正を行うことにより、アノードの垂直性の矯正の自動化を図り、矯正に要する時間を短縮できるという効果がある。

本発明に係るアノードの垂直性矯正装置の好ましい一実施形態を示す側面図である。 図１に示すアノードの垂直性矯正装置の正面図である。 （ａ）は耳受け部の可動部及び軸受けの拡大図、（ｂ）は隙間を示す側面図である。 受金型の他の構成を示す図である。 垂直性測定装置の測定位置における正面図である。 垂直性測定装置の待機位置における正面図である。 垂直性測定装置が適用された搬送ラインを示す図である。 垂直性測定装置の側面図である。 垂直性測定装置の平面図である。 距離測定手段の構成を示す斜視図である。 アノードの距離測定位置を示す図である。 本発明に係るアノードの垂直性矯正装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る垂直性検査の工程を説明するフローチャートである。

［アノードの垂直性矯正装置の構成］
以下、本発明に係るアノードの垂直性矯正装置（以下、「垂直性矯正装置」という。）及びアノードの垂直性矯正方法について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るアノードの垂直性矯正装置の好ましい一実施形態を示す側面図、図２は図１に示すアノードの垂直性矯正装置の正面図である。図示された垂直性矯正装置１は、概略として、粗銅を鋳造することによって形成された電解精製用の陽極板となるアノード２（図１１参照）に対し、その耳部２ｅを矯正する耳垂直プレス機（プレス機）１０と、耳垂直プレス機１０の円筒形の耳受け部１５を回動させる駆動機構２０と、アノード２の垂直性を検出する垂直性測定装置３０と、垂直性測定装置３０（図５参照）が取得したデータに基づいて駆動機構２０を制御する制御装置４０とを備えて構成されている。

図３は耳受け部の詳細を示し、（ａ）は軸受けの正面断面図、（ｂ）は軸の側面断面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように耳受け部１５は軸１８（１５ａは回動中心）を有し、その一端にはレバーアーム１６の一端が固定されている。また、軸１８は軸受１９Ａ，１９Ｂによって軸支されているが、図３（ａ），（ｂ）に示すように軸受１９Ａ，１９Ｂは軸１８に対して上下方向に僅かに空間が生じるように高さｇの隙間１９０が設けられている。

ここで、隙間１９０を有した軸受１９Ａ，１９Ｂを設ける理由について説明する。レバーアーム１６が回動する際、その軸１８に対する支点は、その周囲（上下左右）から保持される必要がある。耳部２ｅのプレス時の垂直荷重は受金型１４に設けられている半円断面を有する溝状の凹面１４ａが受けている。そして、受金型１４はレバーアーム１６が回転する際、耳受け部１５及び軸１８に対して下方向に対する保持機能は有しているが上方向に対する保持機能は有しない。そこで、隙間１９０を有する軸受１９Ａ，１９Ｂを軸１８に取り付けて軸１８が上下に動けるようにし、耳受け部１５が正常に回動できるようにしている。また、耳垂直プレス機１０の長期使用により受金型１４の凹面１４ａが摩耗しても軸受１９Ａ，１９Ｂを下方向に可動させることができる。

なお、軸受１９Ａ，１９Ｂを有しない構成も可能である。この場合、図３（ａ）に示す受金型１４に対し、その上面を耳受け部１５の回動中心１５ａの位置よりも高さｈを増やして図４に示すようにし、凹面１４ａが耳受け部１５の軸受として機能するようにすればよい。

耳垂直プレス機１０は、図１及び図２に示すように、概略として、本体１１と、この本体１１に設けられて油圧により上下動するシリンダ１２と、シリンダ１２の下部に取り付けられてアノード２の耳部２ｅを押圧する受金型１３と、この受金型１３に対向させて耳部２ｅの下側に配設される受金型１４と、上面が平坦とされ、全体が回動可能に受金型１４の上部に設けられた上記耳受け部１５と、この耳受け部１５に一端が固定されると共に他端が駆動機構２０の駆動源であるモータ（ここでは、パルスモータ２１）の出力軸に連結されたレバーアーム１６と、アノード２の耳部２ｅの付け根部の下側を支えるガイド部材１７とを備えている。

駆動機構２０は、制御装置４０によって回転状態（回転数、駆動時間及び回転方向等）が制御される上記パルスモータ２１と、レバーアーム１６の他端が回動自在に係着され、パルスモータ２１の上記回転状態に応じて上記レバーアーム１６の他端を上下動させると共に、レバーアーム１６を介して耳受け部１５を回動させて受金型１４の耳受け面（上面）の傾斜角度を調整するレバー駆動板２２とを備えている。駆動機構２０は、例えば、本体１１に取り付けられている。

制御装置４０は、後述する垂直性測定装置３０からのデータを処理して駆動機構２０のパルスモータ２１を駆動するもので、例えば、ＣＰＵ、半導体メモリ、その他の回路、入出力デバイス等を備えたいわゆるマイクロコンピュータを主体に構成されており、予め用意されたプログラムに基づいて後述する図１２に示すような処理を実行する。

図５及び図６は測定位置及び待機位置における垂直性測定装置の正面図、図８は垂直性測定装置の側面図、図９は垂直性測定装置の平面図である。垂直性測定装置３０は、概略として、距離測定手段５０と、垂直性検出手段６０と、排除手段７０とを備えて構成されている。ここで、垂直性測定装置３０の構成を説明する前に、この垂直性測定装置３０を備えた搬送ラインの全体の概要について図７を参照して説明する。アノード２は搬送コンベア３によって耳部２ｅが掛止されて懸垂状態で水平方向に搬送される。搬送コンベア３によって水平方向（図における左側方向）に搬送されたアノード２は、ついで図示しない昇降コンベアによって垂直方向の上方に向かって搬送される。そして、アノード２が垂直方向に搬送される際のアノード２の本体部２ｃに対面する位置にアノードの垂直性測定装置３０の距離測定手段５０が配置されている。距離測定手段５０は後述する４つの距離測定センサ５１を有しており、この距離測定センサ５１によってアノード２の表面までの４点の距離が測定される。

垂直性検出手段６０は、距離測定センサ５１によるアノード２の表面までの距離の測定結果に基づいてアノード２の垂直性を検出すると共に、測定したアノード２の垂直性が良好であるか不良であるかを判定し、その結果を排除手段７０へ通知する機能を備えている。排除手段７０は、垂直性検出手段６０による判定の結果に基づいて、垂直性が不良と判断されたアノード２ａをリジェクトコンベア７１へ移載し、垂直性が良好と判断されたアノード２ｂを搬送コンベア７２へ移載する。そして、垂直性が良好であるアノード２ｂはそのまま電解精製に供される。これにより、図示しない電解槽内に浸漬されるアノードとカソードとのショートが回避され、アノードの垂直性不良による電流効率の低下が防止できる。

上述した垂直性測定装置３０の構成について図８〜図１１を参照して具体的に説明する。図５及び図６に示すように、垂直性測定装置３０は床面Ｇ上に立設されたフレーム３１を有し、このフレーム３１上に距離測定手段５０を水平方向に移動させる水平移動機構３２と、さらに距離測定手段５０を垂直方向に移動させる垂直移動機構３３とを備えて構成されている。距離測定手段５０は、図８〜図１１に示すようにアノード２の本体部２の形状に即した平面形状を有する測定板５２を備え、測定板５２はエアシリンダ３３ｂによって上下方向に移動可能なように支持体３３ａに支持されている。測定板５２の表面の４ヶ所には距離測定センサ５１が配置されている。この支持体３３ａ及びエアシリンダ３３ｂは距離測定手段５０を上下方向に移動可能とする垂直移動機構３３を構成している。一方、水平移動機構３２は、転動面間にボール又はローラーなどの転動体を介在させた直動機構によって支持体３３ａ及びこの支持体３３ａに支持された測定板５２からなる部分、すなわち距離測定手段５０を水平移動させるもので、少ない摩擦抵抗によって距離測定手段５０を精密に移動させることができるようになっている。

また、４つの距離測定センサ５１は、共に発光素子及び受光素子を備えたセンサヘッドを有し、出射されるレーザビームはスポットビームではなく一定の拡がりを有するラインビーム又はエリアビームが用いられる。レーザビームを一定の拡がりを有するラインビーム又はエリアビームとすることで平均化効果により、アノード２の表面の凹凸の影響を受けることなく安定した測定が可能となる。

上述したように、水平移動機構３２及び垂直移動機構３３によって距離測定手段５０をアノード２の表面と正対してその距離を測定するための測定位置（図５に示す位置）と、この測定位置から離れた位置の待機位置（図６に示す位置）との間を移動させることとしたのは、アノード２を垂直方向の上方へ搬送する昇降コンベア４による搬送中のアノード２が万一落下したような場合や距離測定手段５０のメンテナンスを行うような場合等の作業性を考慮したためである。

［垂直性矯正装置の動作］
次に、上述した垂直性矯正装置１の動作について各図を参照して説明する。図１１はアノードの距離測定位置を示す平面図である。また、図１２は垂直性矯正装置１の動作を示すフローチャートであり、図１３は垂直性測定装置の動作を示すフローチャートである。まず、図５に示すように、垂直性の測定の対象となるアノード２は搬送コンベア３によって測定位置へ搬入され、距離測定手段５０に正対（対面）するように位置決めされる。上記垂直性測定装置は、アノード搬送装置が稼動すると同時に動作するシステムとなっており、自動的に垂直性の測定が行われるシステムとなっている。ついで、作業者は制御装置４０を操作して垂直性測定装置３０を動作させ、アノード２の垂直性の測定を開始する（Ｓ２０１）。

垂直性測定装置３０では、図７及び図１０に示した距離測定手段５０による垂直性の検出を行う。距離測定手段５０の測定板５２を測定位置に位置させた状態において、アノード２が図８及び図９に示す測定板５２に対面する位置に到達すると、４つの距離測定センサ５１のそれぞれによりアノード２までの距離が測定される。その測定位置は、図１１に示すアノード２の本体部２ｃの左右の２ヶ所についてそれぞれ上下の２点（即ち計４ヶ所）である。そして、４つの距離測定センサ５１で測定されたアノード２の表面までの距離の測定データが垂直性検出手段６０に送られ、左右の２ヶ所における上下の測定距離の差に基づいて垂直性が判断される。すなわち、アノード２の本体部２ｃの図１１に示すＲ２とＲ１との差およびＬ１とＬ２との差が算出される。例えば、Ｒ２とＲ１との差およびＬ１とＬ２の差のいずれか一方でも±７ｍｍを越えるような場合、すなわち、−７ｍｍ≦（Ｒ２−Ｒ１）≦７ｍｍかつ−７ｍｍ≦（Ｌ２−Ｌ１）≦７ｍｍの場合に垂直性不良とする。このように、左右の２ヶ所について測定を行うこととしたので、検出精度が向上すると共にアノード２の歪みも検知することができる。なお、この演算は垂直性検出手段６０に代えて、制御装置４０で行ってもよい。この場合、排除手段７０への通知は垂直性検出手段６０に代えて制御装置４０が行うことになる。

ここで、垂直性測定装置３０の動作を図１３のフローチャートを参照して説明する。まず、粗銅を鋳造することによって形成されたアノード２は、垂直良好のアノード２ａと判定されるように事前に平面性の矯正が施されている。このアノード２は、搬送コンベア３によって耳部２ｅが掛止されて懸垂状態で水平方向に搬送されてくる（Ｓ３０１）。搬送コンベア３の端部近傍まで搬送されてきたアノード２は今度は昇降コンベア４によって上方に向かって垂直方向に搬送される（ステップＳ３０２）。そして、垂直方向に搬送されるアノード２が所定の位置に来たときにアノード２の本体部２ｃと正対する位置から垂直性測定装置３０の距離測定手段５０に設けられた４つの距離測定センサ５１によってアノード２の表面までの距離が４点（Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１及びＬ２）において測定される（Ｓ３０３）。距離測定センサ５１による測定は、上述したように、アノード２の本体部２ｃの左右の２ヶ所についてそれぞれ上下の２点、計４ヶ所について測定を行う。

４つの距離測定センサ５１によって測定されたアノード２の表面までの距離の測定データは垂直性検出手段６０に送られ、この垂直性検出手段６０によって左右の２ヶ所における上下の測定距離の差に基づく垂直性が判断される（Ｓ３０４）。そして、垂直性検出手段６０の垂直性の判定結果に基づいて排除手段７０は、垂直性が不良（垂直不良）のアノード２ａをリジェクトコンベア７１へ移載し、また、垂直性が良好（垂直良好）であると判断されたアノード２ｂは搬送コンベア７２へ移載する選別が行われる（Ｓ２０２）。

リジェクトコンベア７１へ移載された垂直不良のアノード２ａは、直接に又は他のコンベアにより或いは人手によって図１及び図２に示す耳垂直プレス機１０へ搬入され、ガイド部材１７に係着して位置決めされた後（Ｓ２０３）、垂直性の矯正が行われる。制御装置４０は、メモリ等に保存されている垂直不良のアノード２ａのそれぞれに対する垂直性のデータに基づいて、制御装置４０は駆動機構２０のパルスモータ２１を駆動する（Ｓ２０４）。パルスモータ２１が駆動されることによりレバー駆動板２２が図１に示すように上昇又は下降し、これに伴ってレバーアーム１６が図１に示す実線又は破線のように動き、これに連動して受金型１４上に設けられている耳受け部１５が回動し、アノード２ａの垂直性が矯正されるように耳受け部１５の角度が調整される。その後、制御装置４０は耳垂直プレス機１０のシリンダ１２を降下させ、これに伴ってアノード２ａの耳部２ｅの上面を押圧するように受金型１３を降下させ、耳部２ｅの垂直性を矯正する（Ｓ２０５）。１枚のアノード２ａに対する垂直性の矯正が終了すると（Ｓ２０６）、次のアノード２ａに対する垂直性の矯正が実施される（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）。矯正対象の次のアノード２ａが無くなった場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、耳垂直プレス機１０による処理は終了する。

なお、上記実施形態において、図５に示した排除手段７０、リジェクトコンベア７１及び搬送コンベア７２を設けず、垂直性測定装置３０の測定結果に基づいてアノード２ａとアノード２ｂを作業者が手動により仕分けしてもよい。

［実施形態の効果］
本実施形態に係るアノードの垂直性矯正装置によれば、垂直性測定装置３０によりアノードの垂直性を測定してそのそれぞれに対する垂直性のデータを取得して垂直不良のアノード２ａを判別し、これに対して耳垂直プレス機１０により垂直性の矯正を実施するようにしたので、アノード２の垂直性の矯正の自動化が図れ、しかも矯正に要する時間を短縮できるという効果がある。
更に、隙間１９０を有する軸受１９Ａ，１９Ｂによって軸１８を軸支することにより、受金型１４の凹面１４ａが摩耗した場合でも耳受け部１５を支障なく回動させることができるという効果がある。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

１ 垂直性矯正装置
２ アノード
２ａ 垂直不良のアノード
２ｂ 垂直良好のアノード
２ｃ 本体部
２ｅ 耳部
３ 搬送コンベア
４ 昇降コンベア
１０ 耳垂直プレス機
１１ 本体
１２ シリンダ
１３ 受金型
１４ 受金型
１４ａ 凹面
１５ 耳受け部
１５ａ 回動中心
１６ レバーアーム
１７ ガイド部材
１８ 軸
１９Ａ 軸受
１９Ｂ 軸受２０ 駆動機構
２１ パルスモータ
２２ レバー駆動板
３０ 垂直性測定装置
３１ フレーム
３２ 水平移動機構
３３ 垂直移動機構
３３ａ 支持体
３３ｂ エアシリンダ
４０ 制御装置
５０ 距離測定手段
５１ 距離測定センサ
５２ 測定板
６０ 垂直性検出手段
７０ 排除手段
７１ リジェクトコンベア
７２ 搬送コンベア
１９０ 隙間

Claims (3)

1. 金属の電解精製に用いられるアノードの垂直性を矯正するアノードの垂直性矯正方法において、
   アノードの垂直性に関するデータを測定する垂直性測定工程と、
   平面状の耳受け面と円筒状の可動部を備えた前記アノードの耳部を載置する耳受け部を有し、当該耳受け部に載置された前記アノードの耳部をプレスすることにより電解槽に懸垂支持される前記耳部の裏面の角度を矯正するプレス機の前記耳受け部に前記アノードの耳部を載置する工程と、
   前記垂直性測定工程で測定したデータに基づいて前記アノードの垂直性が正しく矯正されるように前記耳受け部の円筒状の可動部の中心軸を中心にして回動可能に連結されたレバーアームをモータによって駆動する駆動機構によって前記耳受け部の角度を調整する工程と、
   を備えてなることを特徴とするアノードの垂直性矯正方法。
2. 金属の電解精製に用いられるアノードの垂直性を矯正するアノードの垂直性矯正装置において、
   アノードの垂直性に関するデータを測定する垂直性測定装置と、
   平面状の耳受け面と円筒状の可動部を備え、前記アノードの耳部を載置する耳受け部を有し、当該耳受け部に載置された前記アノードの耳部をプレスすることにより電解槽に懸垂支持される前記耳部の裏面の角度を矯正するプレス機と、
   前記耳受け部の円筒状の可動部の中心軸を中心にして回動可能に連結されたレバーアームを駆動するモータを備えた駆動機構と、
   前記垂直性測定装置によって測定された前記データに基づいて前記垂直性が正しく矯正される角度となるように前記耳受け部の円筒状の可動部を回動させることにより前記耳受け面の傾斜角度の調整を行うことを特徴とするアノードの垂直性矯正装置。
3. 請求項２に記載のアノードの垂直性矯正装置において、
   前記モータは、パルスモータであることを特徴とするアノードの垂直性矯正装置。

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