CN117804292A - 一种火工品自动封装控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火工品自动封装控制系统及方法，属于机械动力的控制领域。对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令直至封装结束；对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；对卷边模具依次执行清理模具浮药指令。本发明各模块需备单工位循环功能，整个过程中不会损伤产品、膜片外观；自动更换不同角度的冲头，对产品采用预先设定的压卷规则进行多次卷边冲压，每次卷压在上一次卷压的基础上进行，区别于现有的一次性冲压，避免带来破损。
Description
技术领域
本发明属于机械动力的控制领域（G05D），特别是涉及一种火工品自动封装控制系统及方法。
背景技术
目前现有的火工品卷边封装主要为手工完成，平均每人在工作时长7小时封装600~700发/天。工卷边封装存在未实现人机隔离，效率低、劳动强度大的问题。
根据四川省国防科学技术工业办公室关于印发《四川省民爆行业安全生产专项整治三年行动计划任务清单》的通知（川工办发【2020】87号）要求，到2022年底前，须完成小品种雷管采用手工称药、手工装药、手工压药工艺的整治。因此亟需一款能取代人工的自动化控制系统，该系统还需要满足所需的精度控制和质量保证。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中的问题，提供了一种火工品自动封装控制系统及方法。
本发明采用以下技术方案：一种火工品自动封装控制方法，包括以下步骤：
将管壳类火工品按照需求排放在物料存放区域；
对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，所述上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；
对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；对卷边模具依次执行清理模具浮药指令；
对位于取料工位的已封装管壳类火工品执行取走指令。
在进一步的实施例中，还包括以下步骤：取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
在进一步的实施例中，所述预先设定的压卷规则具体表现为：
配置具有不同卷边角度的卷边模具，将所述卷边模具按照卷边角度从小到大的优先级别依次对未封装管壳类火工品的开口处进行卷边，直至90°卷边完成封装。
一种火工品自动封装控制系统，用于实现如上所述的火工品自动封装控制方法，包括：
取料模块，被设置为对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，所述上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；所述取料模块还被设置为对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；
封装模块，被设置为对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
清理模具浮药模块，被设置为对卷边模具依次执行清理模具浮药指令；
清理工位浮药模块，被设置为取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
在进一步的实施例中，所述取料模块包括：具有三轴自由度的取料手爪和在X轴向具有自由度的料盘；
所述上料转盘机构设于所述料盘的一侧，所述上料转盘机构包括：
转盘面板，具有旋转自由度；所述转盘面板的边缘处设置有至少两组治具底座；所述治具底座内从上至下依次设置有容纳腔和操作腔，所述操作腔内设置有顶升模组，所述容纳腔用于放置管壳类火工品，所述顶升模组根据需求控制管壳类火工品所在高度；
取料顶升气缸，设置在取料工位；所述取料工位与料盘为相邻设置，所述取料顶升气缸作用于位于其上方的治具底座内的顶升模组。
在进一步的实施例中，所述封装模块包括：
封装顶升气缸，安装在卷边工位；所述卷边工位与取料工位为相对设置，所述封装顶升气缸作用于位于其上方的治具底座内的顶升模组；
浮药接收盘，部分位于卷边工位的上方，并在卷边工位的对应位置处开设有卷边镂空槽；
上模转盘，可转动的设于所述浮药接收盘的上方；所述上模转盘的边缘处设置有至少四组卷边模具，所述至少四组卷边模具的卷边角度各不相等；
伺服电缸压机，设于所述卷边镂空槽的上方；所述伺服电缸压机的输出端依次设置有压力传感器和压杆；所述压杆作用于位于其下方的卷边模具。
在进一步的实施例中，所述清理工位浮药模块包括：具有至少两个自由度的擦拭头；
所述擦拭头包括：安装板，固定在安装板上的导管，与所述导管连通且安装在安装板底部的擦拭布；所述导管用于与酒精供给瓶连接。
在进一步的实施例中，所述清理模具浮药模块包括：
吸尘防护罩，位于浮药接收盘的下方且顶部为敞口结构；所述吸尘防护罩开设有与外界相通的排出管；
清洁刷，可转动的安装在所述吸尘防护罩内；
下压气缸，设于所述吸尘防护罩的正上方；所述下压气缸直接作用于位于其下方的卷边模具，使对应的卷边模具的底部与清洁刷接触。
在进一步的实施例中，所述顶升模组包括：
托板，固定在所述操作腔的底部；所述托板的中心位置设有向容纳腔延伸的导向筒；
顶升杆，具有顶升部和接触部；所述顶升部、接触部和导向筒的外径满足以下关系：，其中，/>为顶升部的外径，/>为导向筒的外径，/>为接触部的外径；
第一压缩弹簧，套设于所述顶升部且位于操作腔内；通过控制顶升部所在的位置实现上料状态、不同需求的卷边状态、清洁状态和顶起状态之间的相互切换。
在进一步的实施例中，所述卷边模具包括：
导向套，固定在浮药接收盘的指定位置处；
模具本体，活动安装在所述导向套内；所述模具本体沿轴向设置有排气孔；
第二压缩弹簧，套设在模具本体上且同时连接于导向套和模具本体；
成型模具，固定在模具本体的底部；所述成型模具的底面具有导向环和卷边压孔，所述卷边压孔与所述排气孔相通，其内壁的倾斜角度与卷边角度需求相对应。
本发明的有益效果：实现包含产品上下料、卷边等过程的自动装配。取料模块、封装模块、清理模具浮药模块和清理工位浮药模块相互之间具有联动及点动功能，各个模块需具备单工位循环功能，整个过程中不会损伤产品、膜片外观；自动更换不同角度的冲头，对产品采用预先设定的压卷规则进行多次卷边冲压，每次卷压在上一次卷压的基础上进行，区别于现有的一次性冲压，避免带来破损。
具有清擦功能，清擦效果满足连续生产要求（整机时间节拍：按冲压3次计算，每日产能不少于700发/7小时，换型时间不超过1小时）。
附图说明
图1为实施例1的火工品自动封装控制方法的工作流程图。
图2为实施例2的火工品自动封装控制系统的结构图一。
图3为实施例2的火工品自动封装控制系统的结构图二。
图4为实施例2的火工品自动封装控制系统的剖视图。
图5为实施例2的取料模块的局部结构示意图。
图6为实施例2的顶升模组的剖视图。
图7为实施例2的清理工位浮药模块的结构示意图。
图8为实施例2的封装模块的结构示意图。
图9为实施例2的卷边模具的剖视图。
图10为清理模具浮药模块的结构示意图。
图2至图10中的各标注为：取料模块1、封装模块2、清理模具浮药模块3、清理工位浮药模块4、取料手爪101、料盘102、按压组件103、料转盘机构104、封装顶升气缸201、浮药接收盘202、卷边镂空槽203、上模转盘204、卷边模具205、伺服电缸压机206、压力传感器207、压杆208、吸尘防护罩301、排出管302、清洁刷303、下压气缸304、安装板401、导管402、擦拭布403、升降气缸103-a、夹爪气缸103-b、弧形板103-c、按压片103-d、转盘面板104-a、治具底座104-b、容纳腔104-c、操作腔104-d、取料顶升气缸104-e、托板104-f、导向筒104-g、顶升杆104-h、第一压缩弹簧104-i、导向套205-a、模具本体205-b、排气孔205-c、第二压缩弹簧205-d、导向环205-e、卷边压孔205-f。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种火工品自动封装控制方法，包括以下步骤：
将管壳类火工品按照需求排放在物料存放区域；本实施例中物料存放区域中设置有取料模块。
对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，所述上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；
对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；对卷边模具依次执行清理模具浮药指令；
对位于取料工位的已封装管壳类火工品执行取走指令。
还包括：取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
预先设定的压卷规则具体表现为：配置具有不同卷边角度的卷边模具，将所述卷边模具按照卷边角度从小到大的优先级别依次对未封装管壳类火工品的开口处进行卷边，直至90°卷边完成封装。
进一步的举例说明，本实施例中管壳类火工品的封装通过三次卷边完成，则卷边模具至少包括三组，三组卷边模具中的卷边角度分别为30°、60°和90°。因此在封装时，先使用具有30°卷边角度的卷边模具进行一次卷边，完成后使用具有60°卷边角度的卷边模具进行二次卷边，最后再使用具有90°卷边角度的卷边模具进行三次卷边，完成封边。
在此过程中，不可避免的会造成管壳类火工品中的药物外渗，因此配置了清理模具浮药指令和清理工位浮药指令。值得注意的是，本实施例中的清理模具浮药指令中的清理对象是卷边模具，清理工位浮药指令中的清理对象是取料工位。
实施例2
为了实现实施例1所述的火工品自动封装控制方法，本实施例公开了火工品自动封装控制系统。如图2和图3所示，包括：取料模块1，被设置为对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构104，所述上料转盘机构104将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；所述取料模块1还被设置为对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构104将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；
封装模块2，被设置为对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
清理模具浮药模块3，被设置为对卷边模具205依次执行清理模具浮药指令；
清理工位浮药模块4，被设置为取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
进一步的，取料模块1包括：具有三轴自由度的取料手爪101和在X轴向具有自由度的料盘102。本实施例中的取料手爪101安装在三轴移栽模组上，通过三轴移栽模组实现取料手爪101在X轴、Y轴和Z轴上的往返移动，三轴移栽模组可采用现有技术的气缸推动或者齿轮齿条啮合，故在此不做赘述。同样的，料盘102传动安装在X轴移栽模组上。
本实施例中的取料手爪101还包括：按压组件103，用于在执行上料指令时将未封装管壳类火工品下压到指定位置处。如图5所示，按压组件103包括：升降气缸103-a，安装在夹爪气缸103-b的一侧；升降气缸103-a的输出端连接有弧形板103-c，弧形板103-c的末端设置有按压片103-d；当取料手爪101夹取有管壳类火工品时，弧形板103-c位于管壳类火工品的上方。
料转盘机构104设于所述料盘102的一侧，所述上料转盘机构104包括：具有旋转自由度的转盘面板104-a，可采用旋转电机实现。转盘面板104-a的边缘处设置有至少两组治具底座104-b；所述治具底座104-b内从上至下依次设置有容纳腔104-c和操作腔104-d，所述操作腔104-d内设置有顶升模组，所述容纳腔104-c用于放置管壳类火工品，所述顶升模组根据需求控制管壳类火工品所在高度。
还包括：设置在取料工位处的取料顶升气缸104-e，取料工位与料盘102为相邻设置，所述取料顶升气缸104-e作用于位于其上方的治具底座104-b内的顶升模组。
在进一步的实施例中，如图6所示顶升模组包括：与操作腔104-d底部固定连接的托板104-f，托板104-f的心位置设有向容纳腔104-c延伸的导向筒104-g。还包括：顶升杆104-h，具有顶升部和接触部。结合图6，顶升部、接触部和导向筒104-g的外径满足以下关系：，其中，/>为顶升部的外径，/>为导向筒104-g的外径，/>为接触部的外径。
还包括：套设于所述顶升部且位于操作腔104-d内的第一压缩弹簧104-i。通过控制顶升部所在的位置实现上料状态、不同需求的卷边状态、清洁状态和顶起状态之间的相互切换。
根据上文的描述，即在取料工位处分别实现上料与下料。其工作流程如下：
当接收到上料指令时，取料手爪101将未封装管壳类火工品从料盘102夹取并转移到当前在取料工位内的治具底座104-b(此时取料顶升气缸104-e处于压缩状态，给封装管壳类火工品留出了足够的放置空间)。当未封装管壳类火工品底部放置到容纳腔104-c后，取料手爪101松开，升降气缸103-a驱动弧形板103-c下压，弧形板103-c的按压片103-d与未封装管壳类火工品的顶端接触片迫使其继续下降，直至全部位于容纳腔104-c内升降气缸103-a回缩。
当开始卷边时，取料顶升气缸104-e根据需求顶出预定长度使未封装管壳类火工品的顶端部分暴露在容纳腔104-c外，便于卷边。待卷边结束后，若接收到下料指令，则取料顶升气缸104-e继续向上顶升直至已封装管壳类火工品的顶端大部分暴露在容纳腔104-c外，便于取料手爪101将其取走。若接收到的指令为清理工位浮药指令，则取料顶升气缸104-e继续向上顶升直至取料顶升气缸104-e的活动端与容纳腔104-c的顶部齐平。随后启动清理工位浮药模块4。
在进一步的实施例中，结合图7清理工位浮药模块4包括：具有至少两个自由度的擦拭头，即至少具有X轴向和Z轴向的自由度。其中，擦拭头包括：安装板401，固定在安装板401上的导管402，与所述导管402连通且安装在安装板401底部的擦拭布403；所述导管402用于与酒精供给瓶连接。
换言之，可通过调整擦拭头在Z轴向的位置以便于擦拭头能接触到顶升气缸的活动端和容纳腔104-c的顶部，再通过擦拭头在X轴向的往返运动，以实现擦拭。去除卷边过程中渗出的浮药。
在另一个实施例中，如图8封装模块2包括：安装在卷边工位内的封装顶升气缸201。结合图4可知，卷边工位与取料工位为相对设置，所述封装顶升气缸201作用于位于其上方的治具底座104-b内的顶升模组。
还包括：部分位于卷边工位的上方的浮药接收盘202，并在卷边工位的对应位置处开设有卷边镂空槽203。开设卷边镂空槽203的目的是为了给后期卷边和清理模具浮药提供可操作的空间。浮药接收盘202的上方可转动的设置有上模转盘204，如图8所示，本实施例中的上模转盘204的边缘处设置有至少四组卷边模具205，所述至少四组卷边模具205的卷边角度各不相等。至少包括：边角度分别为30°、60°和90°的卷边模具205。
卷边镂空槽203的上方安装有伺服电缸压机206，伺服电缸压机206的输出端依次设置有压力传感器207和压杆208；所述压杆208作用于位于其下方的卷边模具205。
其工作流程如下，当未封装管壳类火工品位于卷边工位时，即未封装管壳类火工品位于卷边镂空槽203的下方，此时接收到卷边指令，伺服电缸压机206驱动压杆208向下移动并作用于卷边模具205，卷边模具205受外力向下移动作用于未封装管壳类火工品的顶部完成预定角度的卷边。在此过程中，通过压力传感器207控制力度。
对应的，如图9所示卷边模具205包括：固定在浮药接收盘202的指定位置处的导向套205-a、活动安装在所述导向套205-a内的模具本体205-b，其中模具本体205-b具有排气孔205-c。还包括：套设在模具本体205-b上且同时连接于导向套205-a和模具本体205-b的第二压缩弹簧205-d，用于外力消失后的回弹。模具本体205-b的底部固定有成型模具，其中，成型模具的底面具有导向环205-e和卷边压孔205-f，所述卷边压孔205-f与所述排气孔205-c相通，导向环205-e的目的是为了作用于治具底座104-b，实现精准定位以便于卷边压孔205-f作用于未封装管壳类火工品的顶部。因此，卷边压孔205-f的内壁的倾斜角度与卷边角度需求相对应。举例说明，若当前需要完成的卷边角度为30°，则使用具有30°卷边角度的卷边模具205。若当前需要完成的卷边角度为90°，则使用具有90°卷边角度的卷边模具205，即倾斜角度为90°，处于水平向。
再次考虑到卷边过程中卷边模具205的底部会在卷压过程中触碰到部分浮药，因此若不做及时处理将会影响不同批次产品质量。故本实施例还公开了，清理模具浮药模块3，结合图10包括：位于浮药接收盘202的下方且顶部为敞口结构的吸尘防护罩301。吸尘防护罩301开设有与外界相通的排出管302，吸尘防护罩301内可转动的安装有清洁刷303。结合图示，清洁刷303的转动通过带轮驱动实现在此不做赘述。对应的，为了将卷边模具205能推送到清洁刷303可清洁的位置，还包括：下压气缸304，设于所述吸尘防护罩301的正上方；所述下压气缸304直接作用于位于其下方的卷边模具205的模具本体205-b，使对应的卷边模具205的底部与清洁刷303接触。
实施例2公开的系统结构与实施例1的方法相适配，用于支撑实施例1所述的指令。
Claims (10)
1.一种火工品自动封装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将管壳类火工品按照需求排放在物料存放区域；
对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，所述上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；
对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；对卷边模具依次执行清理模具浮药指令；
对位于取料工位的已封装管壳类火工品执行取走指令。
2.根据权利要求1所述的一种火工品自动封装控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
3.根据权利要求1所述的一种火工品自动封装控制方法，其特征在于，所述预先设定的压卷规则具体表现为：
配置具有不同卷边角度的卷边模具，将所述卷边模具按照卷边角度从小到大的优先级别依次对未封装管壳类火工品的开口处进行卷边，直至90°卷边完成封装。
4.一种火工品自动封装控制系统，用于实现如权利要求1至3中任意一项所述的火工品自动封装控制方法，其特征在于，包括：
取料模块，被设置为对未封装管壳类火工品执行上料指令：将未封装管壳类火工品夹取到上料转盘机构，所述上料转盘机构将未封装管壳类火工品由取料工位切换到卷边工位；所述取料模块还被设置为对已封装管壳类火工品执行下料指令：上料转盘机构将已封装管壳类火工品由封装工位切换到取料工位；
封装模块，被设置为对位于卷边工位上的未封装管壳类火工品执行封装指令：按照预先设定的压卷规则依次进行卷边，直至封装结束；
清理模具浮药模块，被设置为对卷边模具依次执行清理模具浮药指令；
清理工位浮药模块，被设置为取走指令执行完成后，对取料工位执行清理工位浮药指令。
5.根据权利要求4所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述取料模块包括：具有三轴自由度的取料手爪和在X轴向具有自由度的料盘；
所述上料转盘机构设于所述料盘的一侧，所述上料转盘机构包括：
转盘面板，具有旋转自由度；所述转盘面板的边缘处设置有至少两组治具底座；所述治具底座内从上至下依次设置有容纳腔和操作腔，所述操作腔内设置有顶升模组，所述容纳腔用于放置管壳类火工品，所述顶升模组根据需求控制管壳类火工品所在高度；
取料顶升气缸，设置在取料工位；所述取料工位与料盘为相邻设置，所述取料顶升气缸作用于位于其上方的治具底座内的顶升模组。
6.根据权利要求4所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述封装模块包括：
封装顶升气缸，安装在卷边工位；所述卷边工位与取料工位为相对设置，所述封装顶升气缸作用于位于其上方的治具底座内的顶升模组；
浮药接收盘，部分位于卷边工位的上方，并在卷边工位的对应位置处开设有卷边镂空槽；
上模转盘，可转动的设于所述浮药接收盘的上方；所述上模转盘的边缘处设置有至少四组卷边模具，所述至少四组卷边模具的卷边角度各不相等；
伺服电缸压机，设于所述卷边镂空槽的上方；所述伺服电缸压机的输出端依次设置有压力传感器和压杆；所述压杆作用于位于其下方的卷边模具。
7.根据权利要求5所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述清理工位浮药模块包括：具有至少两个自由度的擦拭头；
所述擦拭头包括：安装板，固定在安装板上的导管，与所述导管连通且安装在安装板底部的擦拭布；所述导管用于与酒精供给瓶连接。
8.根据权利要求6所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述清理模具浮药模块包括：
吸尘防护罩，位于浮药接收盘的下方且顶部为敞口结构；所述吸尘防护罩开设有与外界相通的排出管；
清洁刷，可转动的安装在所述吸尘防护罩内；
下压气缸，设于所述吸尘防护罩的正上方；所述下压气缸直接作用于位于其下方的卷边模具，使对应的卷边模具的底部与清洁刷接触。
9.根据权利要求5所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述顶升模组包括：
托板，固定在所述操作腔的底部；所述托板的中心位置设有向容纳腔延伸的导向筒；
顶升杆，具有顶升部和接触部；所述顶升部、接触部和导向筒的外径满足以下关系：，其中，/>为顶升部的外径，/>为导向筒的外径，/>为接触部的外径；
第一压缩弹簧，套设于所述顶升部且位于操作腔内；通过控制顶升部所在的位置实现上料状态、不同需求的卷边状态、清洁状态和顶起状态之间的相互切换。
10.根据权利要求6所述的一种火工品自动封装控制系统，其特征在于，所述卷边模具包括：
导向套，固定在浮药接收盘的指定位置处；
模具本体，活动安装在所述导向套内；所述模具本体沿轴向设置有排气孔；
第二压缩弹簧，套设在模具本体上且同时连接于导向套和模具本体；
成型模具，固定在模具本体的底部；所述成型模具的底面具有导向环和卷边压孔，所述卷边压孔与所述排气孔相通，其内壁的倾斜角度与卷边角度需求相对应。
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