火工品装填自动化生产设备及其控制方法

技术领域

本发明公开了火工品装填自动化生产设备及其控制方法，属于爆破器材领域。

背景技术

目前，在工业雷管(油气井用)装填领域均没有成形可靠的装药机，大部分厂家采用的是人工将起爆药称量，人工将起爆药装入加强帽中，这种方式存在的主要问题是：1、操作人员较多；2、劳动强度大；3、操作人员直接接触起爆药，没有实现人机隔离，人员危险性大。亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供火工品装填自动化生产设备及其控制方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明通过更换粗装药药勺，不需要更换工装模具即可适用于不同产品、不同装药量的装药生产，满足柔性生产；保证装药精度产品的一致性以及生产效率。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

火工品装填自动化生产设备及其控制方法，包括：外部架体、称药装置、粗装药药碗装置、精装药装置、升降换位装药装置、粗装药药勺装置、漏装药装置、残药收集装置、举升装置和阻挡装置，所述外部架体包括：抗爆装甲、机体支撑架和输送线支架，所述抗爆装甲和输送线支架分别设置在机体支撑架上部和后部，所述称药装置设置在机体支撑架内，所述精装药装置设置在抗爆装甲底部与称药装置上部相对应，所述粗装药药碗装置固定在抗爆装甲底部，所述升降换位装药装置设置在精装药装置的后部，所述粗装药药碗装置和粗装药药勺装置设置在精装药装置和升降换位装药装置之间的两侧，所述粗装药药勺装置和升降换位装药装置通过精装药装置上部安装板固定在抗爆装甲上，所述漏装药装置设置在升降换位装药装置后部并固定在抗爆装甲底部，所述残药收集装置设置在输送线支架上且与漏装药装置相对应，所述举升装置设置在输送线支架上且分别与漏装药装置和残药收集装置相对应，所述阻挡装置设置在输送线支架上且与举升装置相邻。

优选的是，所述精装药装置包括：旋转气缸、精装药支撑架、精加药气缸、旋转轴和精装药药碗总成，所述精装药药碗总成包括：精装药药碗、药碗摆放平台、紧固气缸和紧固气缸安装板，所述旋转轴两端旋转安装在精装药支撑架上，所述旋转气缸的输出轴与旋转轴一端连接，所述精加药气缸固定在旋转轴上，所述药碗摆放平台固定在精加药气缸的输出轴上，所述紧固气缸固定在药碗摆放平台上且紧固气缸输出轴端部固定有紧固气缸安装板，所述精装药药碗通过紧固气缸带动紧固气缸安装板挤压固定在药碗摆放平台上，所述精装药药碗底部设有漏药孔。

优选的是，所述称药装置包括：架体总成、防爆电子天平和称量台总成，所述防爆电子天平设置在架体总成上，所述称量台总成设置在防爆电子天平上。

优选的是，所述升降换位装药装置包括：升降气缸、换位气缸、U型换位板、两个装药气缸和两个称量药碗总成，所述升降气缸固定在机体支撑架上，所述换位气缸固定在升降气缸的输出端，所述U型换位板中部固定在换位气缸的输出端，两个所述装药气缸对称固定在U型换位板内侧，两个所述称量药碗总成一端分别固定在两个装药气缸的输出端上。

优选的是，所述称量药碗总成包括：称量药碗、称量药碗连接杆、装药连接杆，所述装药连接杆一端固定在装药气缸的输出端上，所述称量药碗连接杆两端分别与称量药碗和装药连接杆另一端连接。

优选的是，所述漏装药装置包括：减震胶墩、装药漏斗、振动器和漏斗安装板，所述振动器固定在漏斗安装板中部，所述装药漏斗设置在漏斗安装板上且与称量药碗总成相对应，所述漏斗安装板固定在抗爆装甲底部，所述减震胶墩设置在漏斗安装板和抗爆装甲底部之间，所述装药漏斗的小端穿过漏斗安装板并穿过抗爆装甲的底部延伸到外面。

优选的是，所述残药收集装置包括：气缸安装架、残药碗架、残药收集碗和接残药气缸，所述气缸安装架固定在输送线支架上，所述接残药气缸固定在气缸安装架上，所述残药碗架固定在接残药气缸的输出端，所述残药收集碗设置在残药碗架上。

优选的是，所述防爆电子天平包括两个，所述称量台总成、精装药药碗总成、升降换位装药装置、装药漏斗、残药收集装置、举升装置和阻挡装置与防爆电子天平的个数相对应。

本发明的有益效果在于：

1、本发明构思新颖，调节方便，使用安全；本发明通过更换粗装药药勺，即可适用于不同装药量的需求，满足不同产品的柔性生产。

2、本发明采用自动称量装药，免除了人工操作的低效率性，保证了产品的一致性。

3、本发明采用全自动生产，操作简单，减少现场工作人员，提高操作安全性，降低劳动强度，实用性强。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的内部部分结构示意图；

图3为本发明的内部部分结构示意图；

图4为本发明的内部部分结构示意图；

图5为本发明的抗爆装甲结构示意图；

图6为本发明的称药装置的结构示意图；

图7为本发明的粗装药药碗装置的结构示意图；

图8为本发明的精装药装置的结构示意图；

图9为本发明的升降换位倒药装置的结构示意图；

图10为本发明的粗装药药勺装置的结构示意图；

图11为本发明的漏装药装置的结构示意图；

图12为本发明的残药收集装置的结构示意图；

图13为本发明的举升装置的结构示意图；

图14为本发明的阻挡装置的结构示意图。

图中：1、计量泄爆管道，2、抗爆装甲，3、称药装置，4、粗装药药碗装置，5、精装药装置，6、升降换位装药装置，7、粗装药药勺装置，8、漏装药装置，9、残药收集装置，10、举升装置，11、阻挡装置，12、机体支撑架， 13、安装板，14、输送线支架，2-1、门叉气缸，、2-2、抗爆装甲护板，2-3、门叉动力轴，2-4、门叉，2-6、门叉固定板，2-5门叉锁紧板，2-7抗爆门，2-8、立板；2-9、第二底板，2-10、第一底板，3-1、架体，3-2、防爆电子天平，3-3、台板，3-4称量支板，3-5过渡杆，3-6、称量台，4-1药碗摆正气缸，4-2、锁紧气缸，4-3、粗加轴承座，4-4、转动固定板，4-5、锁紧气缸安装板，4-6、药碗回转气缸，4-7、药碗连接轴，4-8、粗装药药碗，4-9、药碗轴承安装座，4- 10、摆正气缸安装板；5-1、轴承支板，5-2、紧固气缸，5-3、紧固气缸安装板， 5-4、药碗摆放平台，5-5、精加药气缸，5-6、旋转轴，5-7、精装药药碗，5- 8、轴承安装板，5-9、旋转气缸架，5-10、旋转气缸，6-1、称量药碗，6-2、称量药碗连接杆，6-3、装药连接杆，6-4、装药气缸固定板，6-5、换位板，6- 6、升降气缸，6-7、升降连接板，6-8、换位气缸，6-9、装药气缸，7-1、电缸，7-2、电机防爆护罩， 7-3、粗装药药勺，7-4、快换把手，7-5、连接板，7-6、倒药轴承座，7-7、倒药气缸，7-8、传动带总成，7-9丝杠壳体，8-1、减震胶墩，8-2、安装板，8-3、装药漏斗，8-4、振动器，8-5、振动器安装板，8-6、漏斗安装板，9-1、气缸安装架，9-2、残药碗架，9-3、残药收集碗，9-4、接残药气缸，10-1、升降气缸，10-2、气缸安装板，10-3、举升板，10-4、中间定位销，10-5、精定位销，11-1、阻挡气缸，11-2、气缸安装架。

具体实施方式

以下根据附图1-14对本发明做进一步说明：

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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发明中的具体含义。

如图1-4所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了火工品装填自动化生产设备及其控制方法，包括：外部架体、称药装置3、粗装药药碗装置4、精装药装置5、升降换位装药装置6、粗装药药勺装置7、漏装药装置8、残药收集装置9、举升装置10和阻挡装置11，外部架体包括：抗爆装甲2、机体支撑架12和输送线支架14，抗爆装甲2和输送线支架14分别通过螺栓安装在机体支撑架12上部和后部，称药装置3安装在机体支撑架12内，精装药装置5安装在抗爆装甲2底部与称药装置3上部相对应，粗装药药碗装置4通过螺栓固定在抗爆装甲2底部，升降换位装药装置6安装在精装药装置 5的后部，粗装药药碗装置4和粗装药药勺装置7安装在精装药装置5和升降换位装药装置6之间的两侧，粗装药药勺装置7和升降换位装药装置6通过精装药装置6上部安装板13固定安装在抗爆装甲2上，漏装药装置8安装在升降换位装药装置6后部并固定安装在抗爆装甲2底部，残药收集装置9安装在输送线支架14上且与漏装药装置8相对应，举升装置10安装在输送线支架14上且分别与漏装药装置8和残药收集装置9相对应，阻挡装置11安装在输送线支架14上且与举升装置10相邻，接下来将逐一介绍上述提到的装置的具体结构以及相互之间的连接方式。

首先介绍一下抗爆装甲2，如图5所示，其包括：三块抗爆装甲护板2-2、门叉气缸2-1、抗爆装甲2-2、门叉动力轴2-3、门叉2-4、门叉固定板2-6、门叉锁紧板2-5、抗爆门2-7、第一底板2-10、立板2-8和第二底板2-9，三块抗爆装甲护板2-2、第一底板2-10、立板2-11、抗爆门2-7和第二底板2-12相互封闭连接在一起，三块抗爆装甲护板2-2包括：左抗爆装甲护板、后抗爆装甲护板和右抗爆装甲护板，抗爆门2-7一侧与左抗爆装甲护板铰接，门叉动力轴2-3两端可旋转安装门叉固定板2-6上，所述门叉2-4通过螺栓固定在门叉动力轴2-3上，门叉气缸2-1两端分别与门叉动力轴2-3和右抗爆装甲护板铰接，门叉锁紧板2-5通过螺栓固定在抗爆门2-7上，门叉气缸2-1收缩会带动门叉动力轴2-3上的门叉2-4与门叉锁紧板2-5锁紧或松脱，从而可以控制抗爆门2-7的关闭。

上面介绍完抗爆装甲2，下面将介绍一下称药装置3，如图6其包括：架体总成、防爆电子天平3-2、和称量台总成，架体总成包括：架体3-1和台板3- 3，台板3-3通过螺栓固定在架体3-1上，防爆电子天平3-2安装在架体3-1上，称量台总成包括：称量支板3-4、过渡杆3-5和称量台3-6，过渡杆3-5两端分别与称量支板3-4和称量台3-6连接，称量支板3-4防止在防爆电子天平(3-2)上。

下面介绍一下粗装药药碗装置4，如图7所示，其包括：药碗摆正气缸 4-1、锁紧气缸4-2、粗加轴承座4-3、转动固定板4-4、锁紧气缸安装板4-5、药碗回转气缸4-6、药碗连接轴4-7、粗装药药碗4-8、药碗轴承安装座4-9和摆正气缸安装板4-10，药碗摆正气缸4-1通过螺栓固定在摆正气缸安装板4- 10上，锁紧气缸安装板4-5、药碗回转气缸4-6、粗加轴承座4-3通过螺栓固定在转动固定板4-4上，转动固定板4-4通过螺栓固定在药碗摆正气缸4-1的输出轴上，锁紧气缸4-2通过螺栓固定在锁紧气缸安装板4-5，药碗轴承安装座4-9与药碗连接轴4-7连接并固定在药碗回转气缸4-6的输出轴上，粗装药药碗4-8与药碗连接轴4-7连接并可用锁紧气缸4-2锁紧，摆正气缸安装板4-10通过螺栓固定在第一底板2-10上。

下面介绍一下精装药装置5，如图8所示，其包括：旋转气缸5-10、精装药支撑架、精加药气缸5-5、旋转轴5-6和精装药药碗总成，精装药药碗总成包括：精装药药碗5-7、药碗摆放平台5-4、紧固气缸5-2和紧固气缸安装板5- 3，精装药支撑架包括：两个轴承支板5-1、两个轴承支撑板5-8和旋转气缸架 5-9，两个轴承支撑板5-8固定在两个轴承支板5-1上，旋转气缸架5-9固定其中一个轴承支板5-1在远离轴承支撑板的另一侧，旋转轴5-6两端旋转安装在两个轴承支板5-1上，旋转气缸5-10通过螺栓固定在旋转气缸架5-9上，旋转气缸5-10的输出轴与旋转轴5-6一端通过联轴器连接，精加药气缸5-5通过螺栓固定在旋转轴5-6上。药碗摆放平台5-4通过螺栓固定在精加药气缸5-5的输出轴上，紧固气缸5-2通过螺栓固定在药碗摆放平台5-4 上且紧固气缸5-2输出轴端部通过螺栓固定有紧固气缸安装板5-3，精装药药碗5-7通过紧固气缸5-2带动紧固气缸安装板5-3挤压固定在药碗摆放平台5- 4上，所述精装药药碗5-7底部设有漏药孔。

上面介绍完精装药装置5，下面将介绍一下升降换位装药装置6，如图9 所示，其包括：升降气缸6-6、换位气缸6-8、U型换位板、两个装药气缸6-9 和两个称量药碗总成，升降气缸6-6通过螺栓固定在机体支撑架12上，换位气缸6-8通过升降连接板6-7与升降气缸(6-6)的输出端相连，U型换位板中部通过螺栓固定在换位气缸6-8的输出端，两个装药气缸6-9对称固定在U型换位板内侧，两个称量药碗总成一端分别通过螺栓固定在两个装药气缸6-9的输出端上。U型换位板包括：换位板6-5和通过螺栓固定在其两端的装药气缸固定板6-4。称量药碗总成包括：称量药碗6-1、称量药碗连接杆6-2和装药连接杆6-3，装药连接杆6-3一端通过螺栓固定在装药气缸6-9的输出端上，称量药碗连接杆5-2两端分别与称量药碗6-1和装药连接杆6-3另一端连接。

下面将介绍一下粗装药药勺装置7，如图10所示，其包括：电缸7-1、电机防爆护罩7-2、粗装药药勺7-3、快换把手7-4、连接板7-5、倒药轴承座7-6、倒药气缸7-7、丝杠壳体7-9和传动带总成7-8，连接板7-5通过螺栓固定在电缸7-1 上，药轴承座7-6与倒药气缸7-7连接并通过螺栓固定在连接板7-5上，粗装药药勺7-3与快换把手7-4连接安装在倒药气缸7-7的输出轴上，伺服电机7-1通过螺栓固定在电机防爆护罩7-2内，电机防爆护罩7-2通过螺栓固定在安装板13上，丝杠壳体7-9固定在安装板13上，丝杠可旋转安装在丝杠壳体7-9内，伺服电机7-1的主轴与丝杠的一端通过传动带总成7-8连接。

下面将介绍一下漏装药装置8，如图11所示，其包括：减震胶墩8-1、安装板8-2、装药漏斗8-3、振动器8-4、振动器安装板8-5和漏斗安装板8-6，振动器8-4通过振动器安装板8-5固定在漏斗安装板8-6中部，装药漏斗8-3安装在漏斗安装板8-6上且与称量药碗总成相对应，漏斗安装板8-6通过安装板8-2 螺栓固定在第二底板2-9底部，减震胶墩8-1安装在漏斗安装板8-6和第二底板 2-9底部之间，装药漏斗8-3的小端穿过漏斗安装板8-6并穿过第二底板2-9延伸到外面。

接下来将介绍一下残药收集装置9，如图12包括：气缸安装架9-1、残药碗架9-2、残药收集碗9-3和接残药气缸9-4，气缸安装架9-1通过螺栓固定在输送线支架14上，接残药气缸9-4通过螺栓固定在气缸安装架9-1上，残药碗架9-2通过螺栓固定在接残药气缸9-4的输出端，残药收集碗9-3安装在残药碗架9-2上。

如图13所示为举升装置10，其包括升降气缸10-1、气缸安装板10-2、举升板10-3、中间定位销10-4和精定位销10-5，中间定位销10-4、精定位销10-5固定在举升板10-3上，举升板10-3与升降气缸10-1的输出轴连接，升降气缸10-1 通过螺栓固定在气缸安装板10-2上，气缸安装板10-2通过固定在输送线支架 14上与装药漏斗8-3位置对应。如图14所示，阻挡装置11包括：阻挡气缸11-1、气缸安装架11-2，阻挡气缸11-1通过螺栓固定在气缸安装架11-2上，气缸安装架11-2通过螺栓安装在输送线支架14上装药漏斗8-3位置对应。

本发明第二实施例为上述提到的防爆电子天平3-2包括两个，从而称量台总成、精装药药碗总成、升降换位装药装置6、装药漏斗8-3、残药收集装置9、举升装置10和阻挡装置11与防爆电子天平3-2的个数相对应。

具体工作步骤如下：

步骤1.通过市政供电，设备启动后，人工将防爆抗爆门2-7开启，人工将粗装药药碗4-8放置在粗装药药碗装置4上，锁紧气缸4-2将粗装药药碗4-8 锁紧，药碗摆正气缸4-1将粗装药药碗倾斜，转入工作位置；

步骤2.人工将两个精装药药碗5-7放置在精装药装置5中对应的位置上。两个紧固气缸5-2分别将两个精装药药碗5-7紧固，旋转气缸5-10旋转，将精装药药碗5-7转入工作位置。

步骤3.粗装药药勺装置7上的粗装药药勺7-3运动至粗装药药碗4-8中，药碗回转气缸4-6回转，将粗装药药碗4-8中的起爆药倒入粗装药药勺7-3中，粗装药药勺7-3平移至称药装置3中一个称量台3-6上方；

步骤4.粗装药药勺7-3动作的同时，两套升降换位装药装置6中升降气缸 6-6降下将称量药碗6-1放置在称量台3-6上称量粗出将称量药碗6-1重量；

步骤5.倒药气缸7-7转动将粗装药药勺7-3中的起爆药倒入称量药碗6-1 中，同时防爆电子天平称量起爆药重量；

步骤6.如未达到装药量设定值，精装药装置5中精加药气缸5-5震动，补充药量直至达到设定值范围内。

步骤7.称量药碗6-1中起爆药达到设定值后，升降换位装药装置6中升降气缸6-6上，升换位气缸6-8旋转，将称好药的称量药碗6-1换位至漏装药装置8 中装药漏斗8-3上方，重复步骤5，同时等待模具到位装药。

步骤8.重复步骤3、5、6、7将剩下的三个个称量药碗中均称量起爆药。

步骤9.模具在输送线上传输，两块模具分别传输至阻挡装置11位置后，两套举升装置10中升降气缸10-1同时上升，将模具举升至装药工位；

步骤10.两套升降换位装药装置6中装药漏斗8-3上方的装药气缸6-9旋转将称量药碗6-1中称量好的起爆药倒入装药漏斗8-3中，同时振动器8-4震动，辅助将起爆药装入模具中。

步骤11.装药完成后，阻挡气缸11-1下降同时升降气缸10-1分别下降将模具放入输送线，传输到下一工位。

步骤12.如称量过程中出现起爆药超出称量范围的情况，升降气缸10-1保持不动，模具仍在输送线上，残药收集装置9中接残药气缸9-4伸出残药收集碗9-3运动到装药漏斗8-3下方，装药漏斗8-3上方的装药气缸6-9旋转将称量药碗6-1中称量的超范围起爆药倒入装药漏斗8-3装入残药收集碗9-3，将超范围起爆炸收集后，接残药气缸9-4缩回残药收集碗9-3回到原位，重复步骤3- 7直至两套装药漏斗8-3上方均为合格重量的起爆药为止，重复步骤9-11。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。