CN112050694B - 一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，属于黑火药的高精度定量装药技术领域；包括药剂、盒体、定位治具、定位转盘、药剂料仓、2个药剂中转盒、称量模块、回转盘、倒药机械手、装药漏斗、盒体振动器和操作台；通过倒药机械手将药剂中转盒中的药剂从回转盘移动至定位转盘，并将药剂从药剂中转盒中倒入盒体；并辅以相机、扫码器、安全光栅和启动按钮实现对盒体的记录、药剂填充量的记录以及工作过程中的安全防范；本发明实现了装配过程的自动定量分药、自动装药和自动抖平，取代了人工操作。

Description

一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置

技术领域

本发明属于黑火药的高精度定量装药技术领域，涉及一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置。

背景技术

点火药盒类航天火工品是各类固体小火箭、作动器的内装组件产品，一般作为中间传爆装置来引燃下级含能材料。火工药剂的装填是其生产装配过程的关键环节，需要将火工药剂按设计剂量均匀装入药盒盒体，以确保其发火性能。

点火药盒类航天火工品常用的火工药剂包括HY-2、HY-6等军用黑火药(GJB1056A-2004)，装药量一般在(10～200)g范围内，对于HY-2的装药精度需求一般为±0.1g，HY-6的装药精度需求一般为±0.01g。装药过程中需要先完成药剂的定量分量，然后将其装入药盒盒体，使其分布均匀并且表面平整，以便后续的封装。传统的装配过程均由人工来完成，操作人员使用电子天平对药剂进行分量，然后利用铝制药碟将分量好的药剂装入药盒盒体，装药的同时轻微抖动药盒使装药均匀平整。

装药剂量的精确性决定着点火药盒的功能成败，是点火药盒装配质量控制的关键点。在传统的装配模式中，装药剂量的控制完全由人工操作来保障，存在天平归零、示数识读和记录等多个易疏漏环节，质量控制的难度和成本较高。另外由于操作人员与火工药剂的直接接触，也存在一定的安全和职业健康风险。

利用自动化手段代替人工操作进行点火药盒装药装配，是提高质量和安全控制水平的有效途径，也是生产企业的迫切需求。从现有国内外公开资料来看，实现点火药盒类航天火工品高精度定量自动装药的方法及装置尚未见报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，实现了装配过程的自动定量分药、自动装药和自动抖平，取代了人工操作。

本发明解决技术的方案是：

一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，包括药剂、盒体、定位治具、定位转盘、药剂料仓、2个药剂中转盒、称量模块、回转盘、倒药机械手、装药漏斗、盒体振动器和操作台；其中，操作台水平放置；药剂、盒体、定位治具、定位转盘、药剂料仓、2个药剂中转盒、称量模块、回转盘、倒药机械手、装药漏斗和盒体振动器均放置在操作台的台面上；药剂料仓为中空柱状结构；药剂填充在药剂料仓内腔中；回转盘水平设置在对应药剂料仓的一侧；2个药剂中转盒对称设置在回转盘上表面的边缘处，且其中1个药剂中转盒位置与药剂料仓出药口位置对应；称量模块固定设置在回转盘的下方；且位于该药剂中转盒的正下方；倒药机械手设置在回转盘的外侧；另1个药剂中转盒位置与倒药机械手位置对应；定位转盘水平设置在对应回转盘的一侧；装药漏斗设置在定位转盘的上方，且位置与倒药机械手位置对应；盒体振动器设置安装在定位转盘的下方，且盒体振动器与装药漏斗竖直方向同轴设置；定位治具为顶部带有凹槽的柱状结构；定位治具固定安装在定位转盘的上表面，且定位治具与装药漏斗沿定位转盘中心呈中心对称分布；盒体设置在定位治具的凹槽中。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述药剂料仓底部设置有振动装置，实现通过振动驱动药剂料仓中的药剂从药剂料仓的出药口流出。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述回转盘底部设置有升降装置，驱动回转盘沿竖直方向移动，当回转盘下移至最大距离时，回转盘的下表面与称量模块接触；当回转盘上移至最大距离时，回转盘的上表面与倒药机械手位置对应。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述自动装药装置还包括相机、扫码器、安全光栅和启动按钮；相机设置在盒体的正上方；安全光栅设置在定位转盘的一侧，实现将操作人员与盒体、定位转盘、回转盘、倒药机械手进行分界隔离；扫码器固定设置在安全光栅处；启动按钮设置在操作台的上表面，实现整个装药装置的启动。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述盒体的外壁粘贴有编号码，通过扫码器实现对盒体编号码扫码，实现盒体记录。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述自动装药装置的工作过程为：

操作人员将药剂2倒入药剂料仓6中；将盒体在扫码器扫描纪录后，将盒体放定位治具的凹槽中；按动启动按钮，安全光栅启动；定位转盘顺时针旋转180°，将盒体转动至装药漏斗正下方；

同时，药剂料仓通过振动装置驱动药剂从出药口流出至其中1个药剂中转盒中，称量模块实时测量该药剂中转盒内药剂的重量；当达到预设值后，药剂料仓的振动装置停止，药剂料仓停止供药；

回转盘上升，抬起该药剂中转盒，顺时针旋转180°，将该药剂中转盒旋转至倒药机械手的正下方；同时，另一个药剂中转盒旋转至药剂料仓出药口对应位置；倒药机械手夹取装有药剂的药剂中转盒；回转盘下降，实现对另一个药剂中转盒装药；

倒药机械手将装有药剂的药剂中转盒移动至装药漏斗上方；翻转药剂中转盒，将药剂通过装药漏斗倒入盒体中；倒药机械手将空的药剂中转盒移动至回转盘上方，倒药机械手松开将药剂中转盒放置在回转盘上；

定位转盘顺时针旋转180°，将盒体转动至初始位置；相机对盒体的装药状态进行拍照记录，装药过程结束，安全光栅关闭，操作人员取下装有药剂的盒体。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，在盒体接入药剂时，盒体振动器启动，通过振动使盒体中的药剂均匀平整。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，在安全光栅开启的过程中，当检测到人手伸入工作区域，自动停止定位转盘的转动。

在上述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，所述操作台设置有备用装置，备用装置上放置备用定位转盘或备用回转盘；当工作状态中的定位转盘和回转盘出现故障时，停止运动，进行更换。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明针对点火药盒类航天火工品的高精度定量自动装药问题，通过自动化方法代替了人工操作，能够实现药剂剂量自动控制和判定，并实现操作过程的人机隔离，能够从本质上提高装配过程的质量和安全控制能力；

(2)本发明利用药剂中转盒循环流转的方式，实现了称药和装药动作的多工位同步执行，消除了人工周转操作动作，能够有效提升装配效率。

附图说明

图1为本发明操作台台面布局示意图；

图2为本发明装药装置具体结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，实现此类产品装配过程的自动定量分药、自动装药和自动抖平，取代人工操作。其工作过程主要包括药剂上料、盒体上料、药剂分量、药剂装填、药剂抖平、盒体下料等步骤。

高精度定量自动装药装置，如图1、如图2所示，具体包括药剂2、盒体3、定位治具4、定位转盘5、药剂料仓6、2个药剂中转盒7、称量模块8、回转盘9、倒药机械手10、装药漏斗11、盒体振动器12和操作台16；其中，操作台16水平放置；药剂2、盒体3、定位治具4、定位转盘5、药剂料仓6、2个药剂中转盒7、称量模块8、回转盘9、倒药机械手10、装药漏斗11和盒体振动器12均放置在操作台16的台面上；药剂料仓6为中空柱状结构；药剂2填充在药剂料仓6内腔中；回转盘9水平设置在对应药剂料仓6的一侧；2个药剂中转盒7对称设置在回转盘9上表面的边缘处，且其中1个药剂中转盒7位置与药剂料仓6出药口位置对应；称量模块8固定设置在回转盘9的下方；且位于该药剂中转盒7的正下方；倒药机械手10设置在回转盘9的外侧；另1个药剂中转盒7位置与倒药机械手10位置对应；定位转盘5水平设置在对应回转盘9的一侧；装药漏斗11设置在定位转盘5的上方，且位置与倒药机械手10位置对应；盒体振动器12设置安装在定位转盘5的下方，且盒体振动器12与装药漏斗11竖直方向同轴设置；定位治具4为顶部带有凹槽的柱状结构；定位治具4固定安装在定位转盘5的上表面，且定位治具4与装药漏斗11沿定位转盘5中心呈中心对称分布；盒体3设置在定位治具4的凹槽中。

药剂料仓6底部设置有振动装置，实现通过振动驱动药剂料仓6中的药剂2从药剂料仓6的出药口流出。

回转盘9底部设置有升降装置，驱动回转盘9沿竖直方向移动，当回转盘9下移至最大距离时，回转盘9的下表面与称量模块8接触；当回转盘9上移至最大距离时，回转盘9的上表面与倒药机械手10位置对应。

自动装药装置还包括相机13、扫码器14、安全光栅15和启动按钮18；相机13设置在盒体3的正上方；安全光栅15设置在定位转盘5的一侧，实现将操作人员与盒体3、定位转盘5、回转盘9、倒药机械手10进行分界隔离；扫码器14固定设置在安全光栅15处；启动按钮18设置在操作台16的上表面，实现整个装药装置的启动。

盒体3的外壁粘贴有编号码，通过扫码器14实现对盒体3编号码扫码，实现盒体3记录。

自动装药装置的工作过程为：

操作人员将药剂2倒入药剂料仓6中；将盒体3在扫码器14扫描纪录后，将盒体3放定位治具4的凹槽中；按动启动按钮18，安全光栅15启动；安全光栅15开启的过程中，当检测到人手伸入工作区域，自动停止定位转盘5的转动。定位转盘5顺时针旋转180°，将盒体3转动至装药漏斗11正下方；

同时，药剂料仓6通过振动装置驱动药剂2从出药口流出至其中1个药剂中转盒7中，称量模块8实时测量该药剂中转盒7内药剂2的重量；当达到预设值后，药剂料仓6的振动装置停止，药剂料仓6停止供药；

回转盘9上升，抬起该药剂中转盒7，顺时针旋转180°，将该药剂中转盒7旋转至倒药机械手10的正下方；同时，另一个药剂中转盒7旋转至药剂料仓6出药口对应位置；倒药机械手10夹取装有药剂2的药剂中转盒7；回转盘9下降，实现对另一个药剂中转盒7装药；

倒药机械手10将装有药剂2的药剂中转盒7移动至装药漏斗11上方；翻转药剂中转盒7，将药剂2通过装药漏斗11倒入盒体3中；在盒体3接入药剂2时，盒体振动器12启动，通过振动使盒体3中的药剂2均匀平整。倒药机械手10将空的药剂中转盒7移动至回转盘9上方，倒药机械手10松开将药剂中转盒7放置在回转盘9上；

定位转盘5顺时针旋转180°，将盒体3转动至初始位置；相机13对盒体3的装药状态进行拍照记录，装药过程结束，安全光栅15关闭，操作人员取下装有药剂2的盒体3。

操作台16设置有备用装置，备用装置上放置备用定位转盘或备用回转盘；当工作状态中的定位转盘5和回转盘9出现故障时，停止运动，进行更换。

定量自动装药装置的具体操作步骤如下：

(1)由操作人员执行生产准备工作，将待装的药剂2倒入药剂料仓6中，将与待装的药盒相匹配的定位治具4装入定位转盘5。

(2)开启装置运行，操作人员手持盒体3在扫码器14上扫码，系统记录其编号，然后将盒体3装入定位治具4中，然后按动人工触发按钮18，定位转盘5顺时针旋转180°，将盒体3送到装药漏斗11正下方；

(3)同时，药剂料仓6通过振动驱动药剂2流入药剂中转盒7，称量模块8实时检测药剂中转盒7内的药剂2的重量，达到目标值后药剂料仓6停止振动，药剂2随之停止流动，记录此时称量模块8检测的实际重量值；

(4)回转盘9通过顶升从称量模块8抬起药剂中转盒7，顺时针旋转180°将药剂中转盒7送到倒药机械手10正下方，同时另一个药剂中转盒7运动到称量模块8上方，回转盘9回落，继续执行步骤(3)；

(5)倒药机械手10夹取药剂中转盒7，回转盘9回落，倒药机械手10夹持药剂中转盒7运动到倒药漏斗11上方，翻转药剂中转盒7使药剂2通过倒药漏斗11流入盒体3中，同时盒体振动器12通过振动使盒体3中的药剂2均匀平整，然后倒药机械手10夹持药剂中转盒7运动到回转盘9上方，松开夹持使药剂中转盒7回落；

(6)定位转盘5顺时针旋转180°，将装有药剂2的盒体3旋转至初始位置，相机13对装药状态进行拍照记录，操作人员取下装有药剂2的盒体3，然后执行步骤(2)；

(7)当定位转盘5转动时，若安全光栅15检测到人手深入工作区域，则自动停止定位转盘5转动，以防发生碰撞伤害。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，其特征在于：包括药剂(2)、盒体(3)、定位治具(4)、定位转盘(5)、药剂料仓(6)、2个药剂中转盒(7)、称量模块(8)、回转盘(9)、倒药机械手(10)、装药漏斗(11)、盒体振动器(12)和操作台(16)；其中，操作台(16)水平放置；药剂(2)、盒体(3)、定位治具(4)、定位转盘(5)、药剂料仓(6)、2个药剂中转盒(7)、称量模块(8)、回转盘(9)、倒药机械手(10)、装药漏斗(11)和盒体振动器(12)均放置在操作台(16)的台面上；药剂料仓(6)为中空柱状结构；药剂(2)填充在药剂料仓(6)内腔中；回转盘(9)水平设置在对应药剂料仓(6)的一侧；2个药剂中转盒(7)对称设置在回转盘(9)上表面的边缘处，且其中1个药剂中转盒(7)位置与药剂料仓(6)出药口位置对应；称量模块(8)固定设置在回转盘(9)的下方；且位于该药剂中转盒(7)的正下方；倒药机械手(10)设置在回转盘(9)的外侧；另1个药剂中转盒(7)位置与倒药机械手(10)位置对应；定位转盘(5)水平设置在对应回转盘(9)的一侧；装药漏斗(11)设置在定位转盘(5)的上方，且位置与倒药机械手(10)位置对应；盒体振动器(12)设置安装在定位转盘(5)的下方，且盒体振动器(12)与装药漏斗(11)竖直方向同轴设置；定位治具(4)为顶部带有凹槽的柱状结构；定位治具(4)固定安装在定位转盘(5)的上表面，且定位治具(4)与装药漏斗(11)沿定位转盘(5)中心呈中心对称分布；盒体(3)设置在定位治具(4)的凹槽中；

所述药剂料仓(6)底部设置有振动装置，实现通过振动驱动药剂料仓(6)中的药剂(2)从药剂料仓(6)的出药口流出；

所述回转盘(9)底部设置有升降装置，驱动回转盘(9)沿竖直方向移动，当回转盘(9)下移至最大距离时，回转盘(9)的下表面与称量模块(8)接触；当回转盘(9)上移至最大距离时，回转盘(9)的上表面与倒药机械手(10)位置对应；

所述自动装药装置还包括相机(13)、扫码器(14)、安全光栅(15)和启动按钮(18)；相机(13)设置在盒体(3)的正上方；安全光栅(15)设置在定位转盘(5)的一侧，实现将操作人员与盒体(3)、定位转盘(5)、回转盘(9)、倒药机械手(10)进行分界隔离；扫码器(14)固定设置在安全光栅(15)处；启动按钮(18)设置在操作台(16)的上表面，实现整个装药装置的启动；

所述盒体(3)的外壁粘贴有编号码，通过扫码器(14)实现对盒体(3)编号码扫码，实现盒体(3)记录；

所述自动装药装置的工作过程为：

操作人员将药剂（2）倒入药剂料仓（6）中；将盒体(3)在扫码器(14)扫描记录后，将盒体(3)放定位治具(4)的凹槽中；按动启动按钮(18)，安全光栅(15)启动；定位转盘(5)顺时针旋转180°，将盒体(3)转动至装药漏斗(11)正下方；

同时，药剂料仓(6)通过振动装置驱动药剂(2)从出药口流出至其中1个药剂中转盒(7)中，称量模块(8)实时测量该药剂中转盒(7)内药剂(2)的重量；当达到预设值后，药剂料仓(6)的振动装置停止，药剂料仓(6)停止供药；

回转盘(9)上升，抬起该药剂中转盒(7)，顺时针旋转180°，将该药剂中转盒(7)旋转至倒药机械手(10)的正下方；同时，另一个药剂中转盒(7)旋转至药剂料仓(6)出药口对应位置；倒药机械手(10)夹取装有药剂(2)的药剂中转盒(7)；回转盘(9)下降，实现对另一个药剂中转盒(7)装药；

倒药机械手(10)将装有药剂(2)的药剂中转盒(7)移动至装药漏斗(11)上方；翻转药剂中转盒(7)，将药剂(2)通过装药漏斗(11)倒入盒体(3)中；倒药机械手(10)将空的药剂中转盒(7)移动至回转盘(9)上方，倒药机械手(10)松开将药剂中转盒(7)放置在回转盘(9)上；

定位转盘(5)顺时针旋转180°，将盒体(3)转动至初始位置；相机(13)对盒体(3)的装药状态进行拍照记录，装药过程结束，安全光栅(15)关闭，操作人员取下装有药剂(2)的盒体(3)。

2.根据权利要求1所述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，其特征在于：在盒体(3)接入药剂(2)时，盒体振动器(12)启动，通过振动使盒体(3)中的药剂(2)均匀平整。

3.根据权利要求2所述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，其特征在于：在安全光栅(15)开启的过程中，当检测到人手伸入工作区域，自动停止定位转盘(5)的转动。

4.根据权利要求3所述的一种点火药盒类火工品的高精度定量自动装药装置，其特征在于：所述操作台(16)设置有备用装置，备用装置上放置备用定位转盘或备用回转盘；当工作状态中的定位转盘(5)和回转盘(9)出现故障时，停止运动，进行更换。

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