CN218819625U - 地面气瓶自动充装系统 - Google Patents

Abstract

一种地面气瓶自动充装系统，包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述充装夹具包括基座、气缸Ⅰ、充装接口组件、气缸Ⅱ、扭矩驱动电机和扭矩轴，所述充装接口组件套于气瓶瓶口外与气瓶瓶口密合、向气瓶内充气，并与气缸Ⅰ之输出轴连接，气缸Ⅱ设于接口组件连接板上，与扭矩驱动电机连接，扭矩驱动电机下方输出轴连接扭矩轴，扭矩轴下端伸入充装接口组件用于将充气塞扭入气瓶瓶口。本实用新型以自动充装的方式来完成气瓶的整个充装过程，自动化程度高，操作更智能化，过程更简单，装夹时间更短，生产效率得到有效提高，而且控制定位精度高，充装质量稳定，人员可远离充装工位，有效保障人员生产安全，更加适应于地面气瓶充装自动化大生产。

Description

地面气瓶自动充装系统

技术领域

本实用新型涉及超高压气体充装技术领域，特别涉及一种地面气瓶自动充装系统。

背景技术

地面气瓶（参见图9）是一种轻质超高压气体不锈钢存储瓶，其作用是作为一种长效的能源动力储备，多应用于航空航天领域，由于地面气瓶在耐压、防爆、密封性能上有特别要求，因此地面气瓶的气体充装加工属于特种加工工艺，加工设备设施均要求符合特种设备制造安全认证。

现有的地面气瓶气体充装系统采用传统的人工控制，其气瓶的定位方式采用定位销固定，由人工操作调节气压阀开关来控制增压气体流量，达到充装压力要求，气瓶的封装工作采用人工安装充气塞组件上紧螺纹接口的方式，然而传统的人工控制的气体充装系统存在以下不足之处：

1．人工控制充装系统的气压气流量控制定位精度低，质量控制全靠人员素质保证，不稳定性高；

2．人工控制充装系统操作相对复杂，过程繁琐，装夹时间长，失误率高不利于提高生产效率；

3．人工控制充装系统的零件安装和超高压气体充装过程均采用人工就近控制，存在较大的安全生产隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自动高效、操作方便安全且能够保证高压气体充装质量稳定，生产效率高的地面气瓶自动充装系统，以克服上述已有技术存在的不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种地面气瓶自动充装系统，包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述增压系统与充装控制系统之间连接增压/抽真空管路，充装控制系统与充装夹具之间连接压缩空气管路、充气/抽真空管路和PLC信号线、扭矩电机信号线及电源线；

所述充装夹具包括基座、气缸Ⅰ、充装接口组件、气缸Ⅱ、扭矩驱动电机和扭矩轴，所述充气/抽真空管路连通至充装接口组件，包括充气增压管路和抽真空管路，压缩空气管路连通至气缸Ⅰ和气缸Ⅱ，所述气缸Ⅰ设于基座一侧，充装接口组件设于基座上方、可套于气瓶瓶口外与气瓶瓶口密合，其上方通过一接口组件连接板与气缸Ⅰ之输出轴连接，所述气缸Ⅱ设于接口组件连接板上，气缸Ⅱ之输出轴向上伸出并通过一电机连接板与扭矩驱动电机连接，扭矩驱动电机下方输出轴连接扭矩轴，扭矩轴下端置于充装接口组件内，使用时，扭矩轴将下端固定的充气塞驱动至气瓶瓶口，气瓶固定于基座上，气瓶瓶口处于充装接口组件以及充气塞正下方。

其进一步的技术方案是：所述充装夹具还包括固定架和两根导向杆，所述固定架与基座连接固定，两根导向杆分设左右，下端固定于基座上，上端依次穿过接口组件连接板和电机连接板后与固定架连接固定，所述导向杆通过导套与接口组件连接板、电机连接板滑动连接，接口组件连接板和电机连接板可沿导向杆上下滑动。

进一步：所述气缸Ⅰ和气缸Ⅱ上设电磁阀，电磁阀连接PLC信号线，所述扭矩驱动电机通过信号线及电源线连接充装控制系统。

进一步：所述扭矩轴置于充装接口组件内部分与充装接口组件密合，扭矩轴下端为扳手状，内设磁铁，与充气塞磁铁吸附固定。

进一步：所述充装夹具设于充装防爆工房内的充装工作台上。

更进一步：所述气瓶通过定位销固定于基座上。

由于采用上述技术方案，本实用新型之地面气瓶自动充装系统具有如下有益效果：

1．由于本实用新型采用增压系统、充装控制系统和充装夹具配合的方式来实现气瓶内高压气体的充装，其气压气流量等均可通过充装控制系统进行控制，控制定位精度高，充装质量稳定；

2．由于本实用新型采用气缸、电机和扭矩轴的配合，自动充装气瓶以及对气瓶瓶口进行密封，即以自动充装的方式来完成气瓶的整个充装过程，自动化程度高，操作与现有人工控制充装操作相比更智能化，过程更简单，装夹时间更短，生产效率得到有效提高；

3．本实用新型可针对不同介质采用对应模块参数设定，兼容性高；

4．由于本实用新型之零件安装和超高压气体充装过程采用系统自动控制，人员可远离充装工位，有效保障人员生产安全，实用性更强，更加适合应用于地面气瓶充装自动化大生产。

下面结合附图和实施例对本实用新型之地面气瓶自动充装系统的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型之地面气瓶自动充装系统整体结构示意图；

图2为本实用新型之充装夹具立体结构示意图；

图3为本实用新型之充装夹具侧面剖视图；

图4为本实用新型实施例一之充装夹具正面剖视图（充气状态）；

图5为本实用新型实施例一之充装夹具正面剖视图（抽真空状态）；

图6为本实用新型实施例一之充装夹具正面剖视图（扭矩轴下移状态）；

图7为本实用新型实施例一之充装夹具正面剖视图（扭矩轴转动状态）；

图8为本实用新型实施例一之充装夹具正面剖视图（部件分离状态）；

图9为地面气瓶结构示意图。

图中：

1—基座，2—气缸Ⅰ，3—充装接口组件，4—气缸Ⅱ，5—扭矩驱动电机，6—扭矩轴，7—充气增压管路，8—抽真空管路，9—接口组件连接板，10—电机连接板，11—充气塞，12—气瓶，13—固定架，14—导向杆，15—定位销。

具体实施方式

实施例一

一种地面气瓶自动充装系统，如图1所示，所述自动充装系统包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述增压系统与充装控制系统之间连接增压/抽真空管路，充装控制系统与充装夹具之间连接压缩空气管路、充气/抽真空管路和PLC信号线、扭矩电机信号线及电源线，充装夹具设于充装防爆工房内的充装工作台上。

所述充装夹具包括基座1、气缸Ⅰ2、充装接口组件3、气缸Ⅱ4、扭矩驱动电机5、扭矩轴6、固定架13和两根导向杆14，所述充气/抽真空管路连通至充装接口组件3，包括充气增压管路7和抽真空管路8，压缩空气管路连通至气缸Ⅰ2和气缸Ⅱ4，所述气瓶12通过定位销15固定于基座1上，气缸Ⅰ2设于基座1一侧的固定块上，固定块用以定位、固定气缸，充装接口组件3设于基座1上方（气瓶瓶口上方），内设密封圈，可套于气瓶瓶口外与气瓶瓶口密合，其上方通过一接口组件连接板9与气缸Ⅰ之输出轴连接，所述气缸Ⅱ4设于接口组件连接板9上，与接口组件连接板9连接固定，气缸Ⅱ之输出轴向上伸出并通过一电机连接板10与扭矩驱动电机5连接，扭矩驱动电机5下方输出轴连接扭矩轴6上端，扭矩轴6下端置于充装接口组件3内且密封无泄漏，扭矩轴6下端为扳手状，内设磁铁，通过磁铁吸附将充气塞11固定于扭矩轴6下端扳手处，气瓶瓶口处于充装接口组件3以及充气塞11正下方。

所述固定架13与基座1连接固定，两根导向杆14分设左右，下端固定于基座1上，上端依次穿过接口组件连接板9和电机连接板10后与固定架13连接固定，所述导向杆14通过导套与接口组件连接板9、电机连接板10滑动连接，接口组件连接板9和电机连接板10在气缸Ⅰ2和气缸Ⅱ4的控制下可沿导向杆14上下滑动，导向杆保证了接口组件连接板9和电机连接板10的位移方向，使充装接口组件3和充气塞11与气瓶瓶口精准对接。

所述气缸Ⅰ2和气缸Ⅱ4上设电磁阀，电磁阀连接PLC信号线，充装控制系统通过电磁阀来反馈气缸Ⅰ2和气缸Ⅱ4输出轴的行程信号，从而控制充装接口组件3和扭矩轴6的行程，完成与气瓶的精准密合以及充气塞的精准放入。

工作过程

①将充气塞11放入扭矩轴6下端扳手固定，然后将气瓶12定位安装于充装夹具定位销15上，装夹到位；

②在人员离开防爆工房后启动自动充装系统，在充装控制系统的控制下，系统按照设定程序进行气瓶瓶口和充装接口组件3的对接，即气缸Ⅰ2收缩，通过接口组件连接板9带动充装接口组件3下移，套于气瓶瓶口上，与气瓶瓶口密合；

③进行气瓶内的气体冲洗工作，如图4所示，打开充气增压管路7，同时闭合抽真空管路8，对气瓶充气，然后打开抽真空管路8，同时闭合充气增压管路7，对气瓶12抽真空（参见图5），如此为一次气体冲洗过程，反复进行3～5次；

④打开充气增压管路7，同时闭合抽真空管路8，进行分层增压充气，使气瓶气体压力和流量达到设定值，满足设计要求；

⑤进行气瓶封装，如图6所示，闭合充气增压管路7和抽真空管路8，气缸Ⅱ4收缩，通过电机连接板10带动扭矩驱动电机5、扭矩轴6和充气塞11下移，使充气塞11与气瓶瓶口接触，然后如图7所示，启动扭矩驱动电机5，带动扭矩轴6转动，同时气缸Ⅱ4继续收缩，从而将充气塞11扭入气瓶瓶口，上紧螺纹，当预紧力达47N.M时停止，达到封装作用；

⑥在收到气瓶封装完成信号反馈后，充装控制系统控制充气增压管路7的气压调节阀门缓慢泄压，当各管路内压力恢复为常压时，扭矩轴6、充装接口组件3与气瓶开始卸载脱离，如图8所示，气缸Ⅱ4之输出轴伸长，带动扭矩轴6上移，使扭矩轴6与充气塞11分离，气缸Ⅰ2之输出轴伸长，带动充装接口组件3上移，使充装接口组件3与气瓶互相分离，露出充装完成的气瓶；

⑦拆卸充装完成的地面气瓶，完成一批产品生产，开始下一批充装工作。

实施例二

一种地面气瓶自动充装系统，包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述充装夹具包括基座、充装接口组件、扭矩驱动电机、扭矩轴、固定架和两根导向杆，其各部分连接结构与实施例一基本相同，所不同之处在于：采用电动缸模块驱动代替气缸驱动，同样能达到扭矩轴和充装接口组件上下移动的技术效果。

实施例三

一种地面气瓶自动充装系统，包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述充装夹具包括基座、气缸Ⅰ、充装接口组件、气缸Ⅱ、扭矩驱动电机、扭矩轴、固定架和两根导向杆，其各部分连接结构与实施例一基本相同，所不同之处在于：所述导向杆为螺纹导杆，接口组件连接板和电机连接板的上下滑动连接方式变为螺纹导杆上下导向运动模式。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述自动充装系统包括增压系统、充装控制系统和充装夹具，所述增压系统与充装控制系统之间连接增压/抽真空管路，充装控制系统与充装夹具之间连接压缩空气管路、充气/抽真空管路和PLC信号线、扭矩电机信号线及电源线；

所述充装夹具包括基座（1）、气缸Ⅰ（2）、充装接口组件（3）、气缸Ⅱ（4）、扭矩驱动电机（5）和扭矩轴（6），所述充气/抽真空管路连通至充装接口组件（3），包括充气增压管路（7）和抽真空管路（8），压缩空气管路连通至气缸Ⅰ（2）和气缸Ⅱ（4），所述气缸Ⅰ（2）设于基座（1）一侧，充装接口组件（3）设于基座（1）上方、可套于气瓶瓶口外与气瓶瓶口密合，其上方通过一接口组件连接板（9）与气缸Ⅰ之输出轴连接，所述气缸Ⅱ（4）设于接口组件连接板（9）上，气缸Ⅱ之输出轴向上伸出并通过一电机连接板（10）与扭矩驱动电机（5）连接，扭矩驱动电机（5）下方输出轴连接扭矩轴（6），扭矩轴（6）下端置于充装接口组件（3）内，使用时，扭矩轴（6）将下端固定的充气塞（11）驱动至气瓶瓶口，气瓶（12）固定于基座（1）上，气瓶瓶口处于充装接口组件（3）以及充气塞（11）正下方。

2.根据权利要求1所述的地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述充装夹具还包括固定架（13）和两根导向杆（14），所述固定架（13）与基座（1）连接固定，两根导向杆（14）分设左右，下端固定于基座（1）上，上端依次穿过接口组件连接板（9）和电机连接板（10）后与固定架（13）连接固定，所述导向杆（14）通过导套与接口组件连接板（9）、电机连接板（10）滑动连接，接口组件连接板（9）和电机连接板（10）可沿导向杆（14）上下滑动。

3.根据权利要求1所述的地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述气缸Ⅰ（2）和气缸Ⅱ（4）上设电磁阀，电磁阀连接PLC信号线，所述扭矩驱动电机（5）通过信号线及电源线连接充装控制系统。

4.根据权利要求1所述的地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述扭矩轴（6）置于充装接口组件（3）内部分与充装接口组件（3）密合，扭矩轴（6）下端为扳手状，内设磁铁，与充气塞（11）磁铁吸附固定。

5.根据权利要求1所述的地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述充装夹具设于充装防爆工房内的充装工作台上。

6.根据权利要求2所述的地面气瓶自动充装系统，其特征在于：所述气瓶（12）通过定位销（15）固定于基座（1）上。

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