一種火工品自控裝配系統的製作方法與工藝

2023-05-19 18:53:11

本發明涉及一種自動化裝配及檢測系統，具體地說，涉及一種火工品自控裝配系統。屬於機械設計與自動控制領域。

背景技術：
火工品主要由殼體、藥塊、膠液和堵蓋組成，通過工具將藥塊、膠液危險性物品按照工藝流程依次裝入到殼體中，完成火工品的裝配。現有的裝配生產線是由操作人員通過工具將藥塊裝入到殼體內，然後再完成灌膠、旋擰堵蓋裝配工藝流程後，由操作人員取走裝配好的火工品。現有的火工品裝配線存在有缺陷:1)在裝填藥塊的過程中，操作人員現場手動完成藥塊的裝填、膠液的灌裝和取走成品，操作人員與火工品的隔離距離保障有限，並且操作人員也可能出現操作失誤情況，會給生產帶來安全隱患。2)由於殼體和藥塊的裝填主要採用手動安裝調整來實現，其中人為因素及環境因素引起的定位誤差較大，影響了裝配質量和裝配精度。3)在裝藥階段，操作人員需要反覆放置殼體與藥塊，再進行灌膠裝配工藝流程，待裝配完成後再取走成品；裝配單品的時間較長，勞動強度大，導致裝配效率低。現有存在的不足不利於火工品裝配生產線實現自動生產和提高生產效率、保證安全和裝配質量，以及降低生產成本。

技術實現要素：
為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種火工品自控裝配系統。通過自動化上料、壓藥、灌膠、取成品的流程，實現自動控制裝配生產，提高生產安全係數，保障操作人員與裝配現場隔離，並且提高裝配精度和效率，降低了人為因素對生產效率的影響。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:包括裝配機器人單元、滑動裝配臺、灌膠機構、裝藥機構、複合機構、桁架、紅外熱像儀、工業相機、防護罩，桁架固定在地基面上，桁架上裝有紅外熱像儀，用來監測裝配區的溫度；防護欄位於桁架的側面，裝配機器人安裝在防護欄內中間部位，裝配機器人用來抓取火工品零件；滑動裝配臺位於防護欄與桁架之間，且與桁架平行安裝，灌膠機構、裝藥機構、複合機構分別固連在桁架側壁面上,工業相機安裝在桁架側壁面上，位於裝藥機構與灌膠機構之間，工業相機用來監控檢測裝配流程；防護罩鋪設在滑動裝配臺兩端位於地坑上面，滑動工作檯移動時，防護罩隨之收縮疊合；所述裝配機器人單元包括裝配機器人、轉換支架、光電開關、轉接座、末端執行器、吸盤、灌膠頭放置架、灌膠頭、弧形卡爪、視覺相機，視覺相機安裝在裝配機器人末端執行器處，視覺相機用於識別抓取火工品的零件；轉換支架固定在防護欄內側壁上中間部位，多個轉接座等間距固定在轉換支架的頂部，末端執行器與吸盤連接放置在轉接座端部卡環內，光電開關固定在轉接座中間位於末端執行器的側面；兩個灌膠頭放置架分別固定在防護欄內側壁上，且相對安裝，多個弧形卡爪安裝在灌膠頭放置架內側壁上部，灌膠頭放置在弧形卡爪內，裝配機器人抓取灌膠頭安裝在灌膠機構的末端處，對火工品進行灌裝膠液；所述滑動裝配臺包括滑動工作檯、迴轉分度盤、夾具、導軌,導軌固定在桁架一側的地坑內，迴轉分度盤通過底部滑塊與導軌配合連接，雙層夾具位於滑動工作檯與迴轉分度盤之間，滑動工作檯上有裝配圓孔和零件轉接槽、膠液清洗圓槽；所述灌膠機構包括膠液溶合器、絲槓、第一電機，灌膠機構通過支架與桁架連接，絲槓安裝在支架上，第一電機位於絲槓頂部，第一電機輸出軸與絲槓一端連接，絲槓另一端與膠液溶合器連接，灌膠頭安裝在膠液溶合器的端部，灌膠頭內裝有風輪用來膠液的混合，通過真空泵將灌膠頭內的膠液擠壓到火工品的殼體內；所述裝藥機構包括第二電機、第三電機、連杆機構、球軸承、絲槓，裝藥機構通過連杆機構安裝在桁架壁面上，第二電機位於絲槓頂端，第二電機輸出軸與絲槓連接，球軸承安裝在絲槓末端和吸盤中間，裝藥機構通過吸盤抓取滑動工作檯上零件轉接槽內放置的藥塊,第三電機安裝在連杆機構上面，第三電機驅動連杆機構使裝藥機構水平方向移動；所述複合機構包括旋擰機構、力矩傳感器、氣體導管、端蓋、壓藥圓盤，壓藥圓盤和端蓋分別與旋擰機構連接，旋擰機構端部的壓藥圓盤底面有多個定位銷與堵蓋定位孔配合點定位，力矩傳感器位於壓藥圓盤上面，力矩傳感器用來實時採集反饋旋擰力矩信息，氣體導管一端與端蓋連接，氣體導管另一端與壓縮機連接；直線電機固定在複合機構上，直線電機驅動複合機構沿桁架上的豎直導軌滑動。灌膠機構、裝藥機構、複合機構的中心線與滑動裝配臺軸線垂直。所述桁架採用輕質合金鋼材料。有益效果本發明提出的火工品自控裝配系統，與現有技術相比:1.保護操作者與生產線設備安全；保障了操作人員與火工品隔離同時，操作人員仍可通過監視窗口遠程監視生產線裝配工作情況，降低了勞動強度，有效地防止了誤操作出現的可能以及防止殉爆發生。2.裝配生產效率得到提升；火工品裝配系統實現了自動化上料、壓藥、灌膠、取成品的流程，省去了操作人員反覆裝配的時間，降低了人為因素對生產效率的影響。3.裝配精度得到提高；裝配過程通過設置的工業相機和紅外熱像儀檢測設備進行現場監控，由裝配機器人配合輔助設備完成上料及裝配流程，保證並提高了裝配精度。附圖說明下面結合附圖和實施方式對本發明一種火工品自控裝配系統作進一步詳細說明。圖1為本發明火工品自控裝配系統示意圖。圖2為本發明的裝配機器人示意圖。圖3為本發明的裝配機器人的視覺相機示意圖。圖4為本發明的滑動裝配臺結構示意圖。圖5a、圖5b為本發明的滑動工作檯示意圖。圖6a、圖6b為本發明的夾具結構示意圖。圖7a、圖7b為本發明的迴轉分度盤示意圖。圖8為本發明的轉換支架示意圖。圖9為本發明的機器人末端執行器轉接座結構圖。圖10為本發明的灌膠快換裝置示意圖。圖11為本發明的工業相機側視圖。圖12為本發明的灌膠機構示意圖。圖13為本發明的膠液溶合器與灌膠工作頭放大圖。圖14為本發明的連杆機構示意圖。圖15為本發明的複合機構示意圖。圖16為本發明的桁架示意圖。圖中:1.裝配機器人2.視覺相機3.防護欄4.轉換支架5.末端執行器6.吸盤7.光電開關8.轉接座9.工業相機10.灌膠頭放置架11.灌膠頭12.弧形卡爪13.滑動工作檯14.迴轉分度盤15.夾具16.導軌17.零件轉接槽18.裝配圓孔19.膠液清洗圓槽20.防護罩21.灌膠機構22.膠液溶合器23.裝藥機構24.絲槓25.第一電機26.第二電機27.第三電機28.連杆機構29.球軸承30.複合機構31.旋擰機構32.力矩傳感器33.桁架34.紅外熱像儀35.氣體導管36.端蓋37.壓藥圓盤具體實施方式本實施例是一種火工品自控裝配系統。參閱圖1～圖16，本實例火工品自控裝配系統由裝配機器人單元、滑動裝配臺、灌膠機構、裝藥機構、複合機構、桁架、紅外熱像儀、工業相機、防護罩組成；桁架33採用輕質合金鋼材料，通過地腳螺栓固定在地基面上。紅外熱像儀34安裝在桁架33上，用來監測整個裝配區的溫度，避免溫度過高引起安全事故。防護欄3固定在桁架33的側面，裝配機器人1安裝在防護欄3內中間部位，裝配機器人1用於抓取火工品零件。滑動裝配臺安裝在防護欄3與桁架33之間，且與桁架33平行安裝；灌膠機構21、裝藥機構23、複合機構分別固連在桁架33側壁面上,工業相機9安裝在桁架33側壁面上位於裝藥機構23與灌膠機構21之間，工業相機9用來監控檢測裝配流程；防護罩20鋪設在滑動裝配臺兩端的地坑上面，當滑動工作檯13移動時，防護罩22隨之收縮疊合，使滑動裝配臺處於防護罩22的覆蓋保護中；防護罩22用來防水防塵和作業安全防護。裝配機器人單元包括裝配機器人1、轉換支架4、光電開關7、轉接座8、末端執行器5、吸盤6、灌膠頭放置架10、灌膠頭11、弧形卡爪12、視覺相機2，視覺相機2安裝在裝配機器人1末端執行器處，視覺相機2用來識別火工品的零件。轉換支架4安裝在防護欄3內側壁上中間部位，多個轉接座8等間距固定在轉換支架4的頂部，末端執行器5與吸盤6連接放置在轉接座8端部的卡環內，裝配機器人1的視覺相機2進行識別零件，通過末端執行器5與吸盤6抓取火工品的零件。光電開關7固定在轉接座8中間，位於末端執行器5的側面,用來檢測末端執行器5是否被準確取下。兩個灌膠頭放置架10分別固定在防護欄內側壁上，且兩個灌膠頭放置架10相對安裝；多個弧形卡爪12安裝在灌膠頭放置架10內側壁上部，灌膠頭11放置在弧形卡爪12內，裝配機器人1抓取灌膠頭11安裝在灌膠機構21的末端處，對火工品進行膠液的灌裝。滑動裝配臺包括滑動工作檯13、迴轉分度盤14、夾具15、導軌16,由於火工品的殼體較高，需要將滑動裝配臺安裝在地坑中。導軌16固定在桁架33一側的地坑內，迴轉分度盤14通過底部滑塊與導軌16配合連接，雙層夾具15安裝在滑動工作檯13與迴轉分度盤14之間，夾具15採用雙層三爪卡盤結構將火工品的殼體夾緊，並採用迴轉分度盤14實現裝配過程火工品的分度與迴轉。滑動工作檯13上有裝配圓孔18，裝配圓孔兩側的滑動工作檯13上分別有零件轉接槽17、膠液清洗圓槽19；其中，零件轉接槽17用來暫時存放由裝配機器人1抓取的零件，起到零件轉接作用；裝配圓孔18用來放置火工品的殼體，完成藥塊的裝填、膠液的灌注以及其它零件的裝配；膠液清洗圓槽19用來清洗零件上附著的膠液。滑動工作檯13沿導軌16運動，精確定位至各裝配工位進行裝配作業。本實施例中，灌膠機構21、裝藥機構23、複合機構30分別安裝在滑動裝配臺的正上方，且灌膠機構、裝藥機構、複合機構的中心線與滑動裝配臺軸線垂直。灌膠機構21包括膠液溶合器22、絲槓24、第一電機25，灌膠機構21通過支架與桁架33連接，絲槓24安裝在支架上，第一電機25安裝在絲槓24頂部,第一電機25輸出軸與絲槓24一端連接，絲槓24另一端與膠液溶合器22連接，灌膠頭11安裝在膠液溶合器22的端部，灌膠頭11內裝有風輪用於膠液的混合，通過真空泵將灌膠頭11內的膠液擠壓到火工品的殼體內。裝藥機構23包括第二電機26、第三電機27、連杆機構28、球軸承29、絲槓，裝藥機構23通過連杆機構28安裝在桁架33壁面上，第二電機26固定在絲槓頂端部,第二電機26輸出軸與絲槓連接，用來驅動絲槓進行豎直方向的移動；球軸承29安裝在絲槓末端和吸盤6中間，裝藥機構23通過吸盤6抓取滑動工作檯13上零件轉接槽17內放置的藥塊,第三電機27安裝在連杆機構28上面，第三電機27驅動連杆機構28使裝藥機構23水平方向移動。複合機構包括旋擰機構31、力矩傳感器32、氣體導管35、端蓋36、壓藥圓盤37，壓藥圓盤37和端蓋36分別與旋擰機構31連接，旋擰機構31末端的壓藥圓盤37底面有多個定位銷用來與堵蓋進行點定位，定位銷與堵蓋表面的定位孔對合將堵蓋安裝到火工品的殼體上。力矩傳感器32安裝在壓藥圓盤37上面，力矩傳感器32用來實時採集反饋旋擰力矩信息。氣體導管35一端與端蓋36連接，氣體導管35另一端與壓縮機連接對火工品內部進行抽取真空。直線電機固定在複合機構30上,直線電機驅動複合機構30沿桁架33上的豎直導軌滑動。火工品裝配流程:首先使用天車將待裝配火工品的殼體吊裝到滑動工作檯13上的裝配圓孔內，殼體通過雙層夾具15夾緊和校正，殼體與滑動工作檯13面垂直。當物料存儲系統將火工品零件送至指定位置後，裝配機器人1更換對應的末端執行器，裝配機器人1通過視覺相機2識別並抓取零件，將零件放置滑動工作檯13的零件轉接槽17中。隨後裝藥機構23的第二電機26驅動絲槓豎直向下移動到零件轉接槽17處，裝藥機構23的吸盤6吸取藥塊，滑動工作檯13移動至裝藥工位，裝藥機構23先通過豎直方向的第二電機26深入到火工品殼體的內部，再通過水平方向的第三電機27配合連杆機構28在平行於滑動工作檯13移動的方向移動，裝藥機構23末端執行器處安裝的球軸承29和吸盤將藥塊裝入到火工品的殼體中，待藥塊裝填完畢後,滑動工作檯13移動至灌膠工位進行灌膠，灌膠機構21在第一電機25的驅動下豎直向下運動至火工品殼體上方，通過灌膠機將膠液輸送到膠液溶合器22中，再向灌膠頭11中充入高壓氣體將混合好的膠液擠壓到火工品的殼體內部，完成灌膠流程。灌膠完成後，滑動工作檯13移動至複合工位進行抽真空和壓藥塊流程，複合機構30在直線電機的驅動下沿著導軌豎直向下運動至火工品的殼體上面，端蓋36壓緊殼體上表面進行密封，隨後通過真空泵抽取殼體內的空氣，通過真空泵上的氣壓表顯示殼體內部氣體容量。待達到符合生產要求後，壓藥圓盤37在直線電機的驅動下繼續向殼體內部移動，將裝填好的藥塊進行擠壓，直到藥塊壓平為止。重複裝藥塊-灌膠-抽真空作業過程；最後由旋擰機構31進行堵蓋的安裝，旋擰機構31的末端執行器的壓藥圓盤37底面有多個定位銷，用來與堵蓋進行點定位，定位銷與堵蓋表面的定位孔對合將堵蓋安裝到火工品的殼體上；力矩傳感器32安裝在旋擰機構31末端的壓藥圓盤37上面，用來實時採集反饋旋擰力矩信息。工作區各機構協調作業，共同完成火工品的裝配。滑動工作檯13上的膠液清洗圓槽19用來清洗火工品裝配機構上沾有的膠液，避免膠液因長時間不清洗造成固化，影響後續的裝配工藝。防護欄3用來保護裝配機器人單元，裝配區內安裝有監控設備，操作人員可通過遠程界面監視整個裝配工藝流程。