一种射孔弹自动化装配机构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种射孔弹自动化装配机构。其特征在于，双爪气动上料机械臂3从双层平面转弯上料输送带1上分别取下粉末药型罩(置于上层输送带)和盛有炸药的壳体(置于下层输送带)，依次将壳体与粉末药型罩放入液压压力机4，经过压力机压紧后，气动取制品机械臂6取下制品，放入平面转弯取制品输送带7的模具2中。本发明实现了上料输送、压药以及取制品的装配过程，提高安全系数，保障操作者与压药现场的隔离的同时又可以通过隔离防爆墙视窗5监视生产线工作状况，克服了安全隐患，并提升了装配精度与效率。适用于石油行业射孔弹装配生产需要。
【专利说明】一种射孔弹自动化装配机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动化装配机构，具体涉及一种射孔弹压药工序的自动化装配机构。
【背景技术】
[0002]石油射孔弹用于沟通油井套管和油气层，在油井套管、水泥环和油气层之间产生一条油气流动的通道，使得油气可以沿此通道进入油井套管，因此石油射孔弹是油气田开发过程中重要的爆炸器材。
[0003]石油射孔弹主要由粉末药型罩、壳体和炸药组成，通过液压机将粉末药型罩压入盛有炸药的壳体当中，完成石油射孔弹的装配。现有的装配生产线由人工将装有炸药的壳体和粉末药型罩分别放入液压机中，操作者再退出现场启动液压机，待压药完成后再由人工取走装配好的射孔弹。现有的装配线存在的问题有:
[0004]1.操作者安全难以得到保证。由于炸药在压力机的高压作用下有爆炸的可能，操作者在现场手动完成放置壳体及粉末药型罩、启动压力机和取走成品的过程，操作人员与制品的隔离保障不足，并且操作者存在着误操作的可能，因此该生产线存在着不容忽视的安全隐患，对操作者的生命安全和对生产线的保护都造成了威胁。
[0005]2.装配精度难以得到保证。由于壳体和粉末药型罩的定位方法主要采用手动安装调整的方法实现，其中人为因素及环境因素引起的定位误差较大，影响了装配质量。
[0006]3.装配效率难以得到保证。由于压药阶段，操作者要反复放置好壳体和粉末药型罩后退出现场启动压力机再回到现场取走成品，装配单个石油射孔弹时间较长，劳动强度大，导致装配效率低下。
[0007]以上问题的存在，不利于石油射孔弹装配生产线实现提高自动化水平和生产效率、保证安全和装配质量、以及降低成本。
【发明内容】
[0008]本发明目的在于:提供一种可以实现自动化生产，提高安全系数，保障操作者与压药现场的隔离并提升装配精度与效率的射孔弹自动化装配机构，以克服现有技术的不足。
[0009]为此，本发明提出一种射孔弹自动化装配机构，其包括沿同一轴线布置的双层平面转弯上料输送带，用于吸附粉末药型罩和炸药壳体的双爪气动上料机械臂，用于将壳体和粉末药型罩压紧并装配成制品的液压压力机及泄爆装置，用于转移所述制品的气动取制品机械臂，平面转弯取制品输送带，用于控制双层平面转弯上料输送带、双爪气动上料机械臂、液压压力机及泄爆装置、气动取制品机械臂和平面转弯取制品输送带的PLC控制系统，以及放置在液压压力机及泄爆装置前方的隔离防爆墙，该机构还包括模具，模具包括用于容纳壳体的模具、用于容纳粉末药型罩的模具和用于容纳制品的模具，所述用于容纳粉末药型罩的模具放置在双层平面转弯上料输送带的上层，所述用于容纳壳体的模具放置在双层平面转弯上料输送带的下层，所述用于容纳制品的模具放置在平面转弯取制品输送带上。
[0010]根据本发明的优选实施方式，双爪气动上料机械臂包括可实现水平转动与竖直平面内直线运动的主轴和由其带动的上下两层卡爪，上层卡爪包括与主轴相连并用于实现水平平面直线运动的上层水平运动气缸，连接在上层水平运动气缸一端并用于实现竖直平面内直线运动的上层竖直运动气缸和连接在上层竖直运动气缸一端并用于吸附粉末药型罩的上层真空吸盘；下层卡爪包括与主轴相连并用于实现水平平面直线运动的下层水平运动气缸，连接在下层水平运动气缸一端并用于实现竖直平面内直线运动的下层竖直运动气缸和连接在下层竖直运动气缸一端并用于吸附装有炸药的壳体的下层真空吸盘。
[0011]根据本发明的优选实施方式，所述双层平面转弯上料输送带采用防爆步进电机驱动，在靠近双爪气动上料机械臂的位置设置传感器。
[0012]根据本发明的优选实施方式，双爪气动上料机械臂和气动取制品机械臂采用气缸驱动方式。
[0013]本发明相比现有技术具有如下优点:
[0014]1.保护操作者与生产线设备安全。保障了操作人员与制品的隔离同时，操作者仍可以通过视窗监视生产线装配工作状况，降低了劳动强度，极大的降低了误操作出现的可能，有效防止殉爆发生。
[0015]2.装配效率得到提升。石油射孔弹装配机构实现了自动化上料，压药，取制品的流程，省去了操作人员反复撤离并返回压药现场的时间，降低了人为因素对生产效率的影响。
[0016]3.装配精度得到提高。装配过程有传感器高精度检测监视，由气动机械臂完成上料及放置，保证了装配精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为一种射孔弹自动化装配机构的总体结构示意图。
[0018]图2为双爪气动上料机械臂的总体结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示本发明提供的一种射孔弹自动化装配机构。该机构包括:
[0020]大致沿同一轴线布置的双层平面转弯上料输送带1，双爪气动上料机械臂3，液压压力机及泄爆装置4，气动取制品机械臂6，平面转弯取制品输送带7，以及放置在液压压力机及泄爆装置4前方的隔离防爆墙5，该机构还包括模具2，模具2包括用于容纳壳体的模具、用于容纳粉末药型罩的模具和用于容纳制品的模具。其中双爪气动上料机械臂3和气动取制品机械臂6采用气缸驱动，避免了电力驱动产生电火花的危险，同时实现了自动上料和取制品，保障了操作人员与液压机压药现场的隔离，提高了安全性与生产效率。同时操作人员还可以通过隔离防爆墙5上的视窗观察工作状况，保证安全的同时也可以监控工作质量。
[0021]用于容纳粉末药型罩的模具放置在双层平面转弯上料输送带I的上层，用于容纳壳体的模具放置在双层平面转弯上料输送带I的下层，用于容纳制品的模具放置在平面转弯取制品输送带7上；双层平面转弯上料输送带I，双爪气动上料机械臂3，液压压力机及泄爆装置4，气动取制品机械臂6以及平面转弯取制品输送带7均放置在隔离防爆墙5后方，在平行于隔离防爆墙5的同一轴线上依次摆放，隔离防爆墙5上的视窗对准液压压力机及泄爆装置4。
[0022]如图2所示，本发明的双爪气动上料机械臂3由一根主轴8带动上下两层卡爪。主轴8可实现水平转动与竖直平面内的直线运动，其中，上层卡爪包括与主轴8相连的上层水平运动气缸9，连接在上层水平运动气缸9 一端的上层竖直运动气缸10和连接在上层竖直运动气缸10 —端的上层真空吸盘11。上层水平运动气缸9完成水平平面内的直线运动，上层竖直运动气缸10完成竖直平面内的运动，带动上层真空吸盘11实现吸附粉末药型罩的功能；下层卡爪包括与主轴8相连的下层水平运动气缸12，连接在下层水平运动气缸12 —端的下层竖直运动气缸13和连接在下层竖直运动气缸13 —端的下层真空吸盘14。下层水平运动气缸12完成水平平面内的直线运动，下层竖直运动气缸13完成竖直平面内的运动，带动下层真空吸盘14实现吸附装有炸药的壳体的功能。
[0023]工作过程:操作人员将分别摆放好粉末药型罩和壳体的模具放置在双层平面转弯上料输送带I上，其中，在双层平面转弯上料输送带I的上层放置用于容纳粉末药型罩的模具，在下层放置用于容纳壳体的模具。在传感器检测到粉末药型罩和壳体输送到指定位置时，双层平面转弯上料输送带I停止运动，双爪气动上料机械臂3通过水平旋转和直线运动到相应位置，通过竖直方向的运动分别吸附粉末药型罩和壳体，下层真空吸盘14先将壳体放入液压压力机及泄爆装置4的卡具中，上层真空吸盘11再将药型罩通过自动定心放入所述壳体中，液压压力机及泄爆装置4将壳体和粉末药型罩压紧完成装配，气动取制品机械臂6将装配后的制品取走放入平面转弯取制品输送带7上的用于容纳制品的模具中。
[0024]双层平面转弯上料输送带由防爆步进电机驱动，上层运输粉末药型罩，下层运输壳体，接近双爪气动上料机械臂处置有传感器，当下层传感器检测到壳体运送到指定位置，则下层输送带停止，待机械臂取走壳体，传感器将检测信号反馈给PLC，控制步进电机带动下层输送带继续运动，同理，当上层传感器检测到粉末药型罩运送到指定位置，则上层输送带停止，待机械臂取走粉末药型罩，传感器将检测信号反馈给PLC，控制步进电机带动上层输送带继续运动；
[0025]双爪气动上料机械臂由气缸驱动，可以实现水平转动以及水平方向和竖直方向内的直线运动，上下两个卡爪各连接一个真空吸盘分别用来吸附粉末药型罩和壳体，实现上料输送。当上层输送带停止，在PLC的控制下，上层真空吸盘先完成转动到适当角度，再在水平方向内调整位置，最后通过竖直方向内的上下运动，完成真空吸盘的施压排出空气吸附粉末药型罩，以及向上提起，将粉末药型罩从运送模具中移除。下层真空吸盘工作过程同上层真空吸盘相同，只是下层真空吸盘运送壳体。且上下层吸盘为防止干涉，运动过程中始终保持一定角度；
[0026]液压压力机及泄爆装置完成压药过程，双爪气动上料机械臂下层真空吸盘将装有炸药的壳体先放入液压机卡具内，上层真空吸盘再将粉末药型罩自动定心放入壳体内，待双爪气动上料机械臂移开，液压压力机将粉末药型罩压入壳体内，完成石油射孔弹的装配。当遇到射孔弹意外爆炸的情况时，泄爆装置会将压力释放出去，从而降低爆炸对设备的破坏并减少由此带来的损失；
[0027]气动取制品机械臂由气缸驱动，可以实现水平转动以及水平方向和竖直方向内的直线运动，机械臂卡爪上连接一个真空吸盘用来吸附压制成型的石油射孔弹，实现取制品输送。在液压压力机压制完成后，气动机械臂先运动至射孔弹处，通过竖直方向内的运动吸附射孔弹，在通过水平方向的运动以及水平转动将压制成型的石油射孔弹移除液压机，并将制品放入平面转弯取制品输送带上的模具内；
[0028]平面转弯取制品输送带由防爆步进电机驱动，运输压制成型的石油射孔弹，接近气动取制品机械臂处置有传感器，当传感器检测到放置石油射孔弹的模具运送到指定位置且未放入石油射孔弹，则输送带停止，待机械臂放入石油射孔弹，传感器将检测信号反馈给PLC,控制步进电机带动输送带继续运动；
[0029]PLC控制系统连接控制双层平面转弯上料输送带，双爪气动上料机械臂，液压压力机及泄爆装置，气动取制品机械臂，平面转弯取制品输送带；
[0030]隔离防爆墙用来保护操作者以及生产线设备，置有视窗，操作者可以观察液压机工作状况。
【权利要求】
1.一种射孔弹自动化装配机构，其特征在于，包括沿同一轴线布置的双层平面转弯上料输送带(1)，用于吸附粉末药型罩和炸药壳体的双爪气动上料机械臂(3)，用于将壳体和粉末药型罩压紧并装配成制品的液压压力机及泄爆装置(4)，用于转移所述制品的气动取制品机械臂(6)，平面转弯取制品输送带(7)，用于控制双层平面转弯上料输送带(1)、双爪气动上料机械臂(3)、液压压力机及泄爆装置(4)、气动取制品机械臂(6)和平面转弯取制品输送带(7)的PLC控制系统，以及放置在液压压力机及泄爆装置(4)前方的隔离防爆墙(5)，该机构还包括模具(2)，模具(2)包括用于容纳壳体的模具、用于容纳粉末药型罩的模具和用于容纳制品的模具，所述用于容纳粉末药型罩的模具放置在双层平面转弯上料输送带(1)的上层，所述用于容纳壳体的模具放置在双层平面转弯上料输送带(1)的下层，所述用于容纳制品的模具放置在平面转弯取制品输送带(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种射孔弹自动化装配机构，其特征在于，双爪气动上料机械臂(3)包括可实现水平转动与竖直平面内直线运动的主轴(8)和由其带动的上下两层卡爪，上层卡爪包括与主轴(8)相连并用于实现水平平面直线运动的上层水平运动气缸(9)，连接在上层水平运动气缸(9) 一端并用于实现竖直平面内直线运动的上层竖直运动气缸(10)和连接在上层竖直运动气缸(10) —端并用于吸附粉末药型罩的上层真空吸盘(11)；下层卡爪包括与主轴(8)相连并用于实现水平平面直线运动的下层水平运动气缸(12)，连接在下层水平运动气缸(12) —端并用于实现竖直平面内直线运动的下层竖直运动气缸(13)和连接在下层竖直运动气缸(13)—端并用于吸附装有炸药的壳体的下层真空吸盘(14)。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的射孔弹自动化装配机构，其特征在于，所述双层平面转弯上料输送带(1)采用防爆步进电机驱动，在靠近双爪气动上料机械臂(3)的位置设置用于监测上料、取制品环节的传感器。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述 的射孔弹自动化装配机构，其特征在于，双爪气动上料机械臂(3)和气动取制品机械臂(6)采用气缸驱动方式。
【文档编号】B23P19/027GK103801930SQ201410075810
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】周亮, 商婉茹, 朱波, 赵晨阳 申请人:哈尔滨工业大学