一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置的制作方法

本发明涉及一种含能材料机械加工装置，具体涉及一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置。

背景技术：

包覆药柱作为固体火箭发动机的动力源，是一种易燃易爆产品，对其转运、加工有较高的安全要求。目前药柱整形制造工序，主要包括原料药柱的装夹、整形、检测、称重等步骤，基本处于人工操作状态，存在自动化程度低，劳动强度大，效率低，安全度低，产品质量一致性较差等一系列弊端。因此，需要设计一种具有高自动化水平及极高的本质安全度的含能包覆药柱卧式整形及检测装置解决上述问题，在提高安全性的同时极大提高生产效率，并保证产品质量。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置，具备人机隔离、加工精度高、安全性高的特点，配合框架机械手可实现全程远程控制流水化作业，以解决包覆药柱在制造和检测过程中自动化程度低、效率低、危险性高、产品质量一致性差、整形精度低的问题。

本发明解决技术的方案是：

一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置，包括机架、直角坐标机构、药屑收集组件、废药段收集组件、导向槽、药段收集箱、药柱装夹组件、药柱定位组件、称重组件，

直角坐标机构的z轴移动单元上设置有药柱整形检测组件，与药柱装夹组件的药柱整形位置相邻对应，以实现药柱整形检测组件相应功能；

药屑收集组件位于药柱装夹组件整形位置的下方，收集托盘固定在机架内部，呈漏斗形，用软管连接至箱式防爆真空机组；

药柱装夹组件、药柱定位组件和称重组件水平装配于机架上的同一轴线上；

废药段收集组件的废药段夹手设置在药柱装夹组件侧方，导向槽安装于机架侧壁，药段收集箱置于导向槽出口下方，废药段通过导向槽滑落至药段收集箱中。

进一步的，直角坐标机构包含x轴移动单元、y轴移动单元、z轴移动单元和药柱整形检测组件，动力均采用经过隔爆处理的伺服电机进行精密驱动，由导轨、丝杠的组合垂向布置进行导向及传动，限位采用防爆限位开关和机械限位。

进一步的，所述药柱整形检测组件的安装板上设置有打磨器、钻头、红外温度传感器、吹吸嘴、银丝识别相机、磁滞尺位移传感器、同轴光远心相机和车刀组件，

所述车刀组件为具有切断与端面车削两种功能的车刀，完成药柱长度与端面整形；

所述银丝识别相机用于完成端面银丝位置的识别及上传；

所述钻头用于含能包覆药柱银丝对位盲孔成型；

吹吸嘴用于药柱盲孔成型后的孔内残留药屑清理；

打磨器用于含能包覆药柱被切断后的端面打磨；

磁滞尺位移传感器测端面位置功能完成孔深测量，由定位挡块及空心主轴及车刀位置的安装位置关系，完成药柱长度的间接精确测量；

红外温度传感器用于适时监控钻孔加工药柱时钻头的温度；

同轴远心相机用于对盲孔内部多余物残留情况进行检测。

进一步的，药柱装夹组件为空心主轴的气动旋转卡盘，可实现工件夹紧与松开，采用防爆气动元器件，卡盘夹爪末端安装硅胶保护垫，保护药柱。

进一步的，所述药柱定位组件安装在药柱装夹组件和称重模块中间，药柱定位组件包括定位检测传感器、支撑件、气动升降装置、底座和弹性挡板，

其中，气动升降装置和底座安装在机架上，底座上安装导轨，通过与安装于支撑件侧方的滑块进行相对滑动，安装于支撑件的固定板上的弹性挡板由气动升降装置驱动升起到顶点时正对药柱装夹组件中心位置，定位检测传感器安装于支撑件固定板侧面，可检测弹性挡板位移距离。

进一步的，所述称重组件的电子称固定于机架上，电子称上设置支撑块，安装在机架上的升降支撑块对称位于电子称两侧，其中升降支撑块采用气缸驱动。

进一步的，含能包覆药柱卧式整形及检测装置配合药柱搬运机械手实现药柱自动转运。

进一步的，药柱搬运机械手将含能药柱插入到药柱装夹组件的气动旋转卡盘中，药柱末端与药柱定位组件的弹性挡板接触，当弹性挡板位置到达定位检测传感器位置时，药柱搬运机械手停止动作，位于气动旋转卡盘两侧三爪卡盘夹紧药柱。

进一步的，废药段收集组件中的废药段夹手夹紧药柱端部，药柱整形检测组件由三轴移动单元驱动到达指定位置后，对药柱端部自动进行切削、银丝识别、钻孔、温度监测、打磨、盲孔吹吸清理、多余物检测、长度检测、孔深检测，整形期间，切削下来的废药段被放入导向槽滑向药段收集箱中，药屑收集组件对残余药屑进行清理收集。

进一步的，完成整形检测后，弹性挡板由气动升降装置驱动下移，药柱搬运机械手将药柱从气动旋转卡盘中推出，并放置在称重组件的升降支撑块上，由气缸驱动下降将药柱放在电子称上的支撑块上，对药柱进行称重。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明实现了含能包覆药柱整形过程中所涉及的工艺的自动化，包括：长度整形、银丝识别、钻孔、药柱长度检测、孔深检测、端面打磨、多余物检测、温度监控、清理药屑、废药段收集、药柱称重，达到了人机隔离，极大提高了本质安全度；

(2)本发明的药柱整形检测组件包括打磨器、钻头、红外温度传感器、吹吸嘴、银丝识别相机、磁滞尺位移传感器、同轴光远心相机、车刀组件，通过模块化、集成化设计，极大缩减整形装置体积，而且可以根据功能需求进行模块替换；

(3)本发明生产节拍10min/发，整形加工长度精度不大于0.35mm，钻孔定位精度不大于ф0.25mm，钻孔深度精度不大于0.5mm，满足生产要求。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明中直角坐标机构结构示意图；

图3是本发明中药柱整形检测组件结构示意图；

图4是本发明中的药柱定位组件的结构示意图；

其中，1为机架，2为直角坐标机构，3为药屑收集组件，4为废药段收集组件，5为导向槽，6为药段收集箱，7为药柱装夹组件，8为药柱定位组件，9为称重组件，10为升降支撑块，11为箱式防爆真空机组，12为x轴移动单元，13为y轴移动单元，14为z轴移动单元，15为药柱整形检测组件，16为打磨器，17为钻头，18为红外温度传感器，19为吹吸嘴，20为银丝识别相机，21为磁滞尺位移传感器，22为同轴光远心相机，23为车刀组件，24为定位检测传感器，25为支撑件，26为气动升降装置，27为底座，28为弹性挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置，如图1所示，包括机架1、直角坐标机构2、药屑收集组件3、废药段收集组件4、药柱装夹组件7、药柱定位组件8、称重组件9、升降支撑块10；

所述机架1为其他组件安装基础；所述直角坐标机构2的z轴组件上设置有药柱整形检测组件15，与药柱装夹组件7的药柱整形位置相邻对应；所述药屑收集组件3位于所述药柱装夹组件7整形位置的下方，收集托盘固定在机架1内部，呈漏斗形，用软管连接至箱式防爆真空机组11；所述药柱装夹组件7、药柱定位组件8和称重组件9水平装配于机架1上的同一轴线上；所述废药段收集组件4的废药段夹手设置在药柱装夹组件7侧方，导向槽5安装于机架1侧壁，药段收集箱6置于导向槽5出口下方；根据加工环境的防腐要求，各部件均做了相应的防护处理。

如图2所示，直角坐标机构2包含x轴移动单元12、y轴移动单元13、z轴移动单元14、药柱整形检测组件15，动力均采用经过隔爆处理的伺服电机进行精密驱动，由导轨、丝杠的组合垂向布置进行导向及传动，限位采用防爆限位开关和机械限位。

如图3所示，所述药柱整形检测组件15的安装板上设置有打磨器16、钻头17、红外温度传感器18、吹吸嘴19、银丝识别相机20、磁滞尺位移传感器21、同轴光远心相机22、车刀组件23。其中，所述车刀组件23为具有切断与端面车削两种功能的特制车刀，可完成药柱长度与端面整形的功能；所述银丝识别相机20用于完成端面银丝位置的识别及上传；所述钻头17用于含能包覆药柱银丝对位盲孔成型；所述吹吸嘴19用于药柱盲孔成型后的孔内残留药屑清理；所述打磨器16用于含能包覆药柱被切断后的端面打磨；所述磁滞尺位移传感器21测端面位置功能完成孔深测量，由定位挡块及空心主轴及车刀位置的安装位置关系，完成药柱长度的间接精确测量；所述红外温度传感器18用于适时监控钻孔加工药柱时钻头的温度；所述同轴远心相机22用于对盲孔内部多余物残留情况进行检测。

药柱装夹组件7为空心主轴的气动旋转卡盘，实现工件夹紧与松开动作，采用防爆气动元器件，卡盘夹爪末端安装硅胶保护垫，保护药柱不受损伤。

如图4所示，药柱定位组件8安装在药柱装夹组件7和称重模块9中间，包括定位检测传感器24、支撑件25、气动升降装置26、底座27、弹性挡板24。其中，气动升降装置26和底座27安装在机架1上，底座27上安装导轨，通过与安装于支撑件25侧方的滑块进行相对滑动，安装于支撑件25的固定板上的弹性挡板24由气动升降装置26驱动升起到顶点时正对药柱装夹组件7中心位置，定位检测传感器24安装于支撑件25固定板侧面，可检测弹性挡板24位移距离。

称重组件9的电子称固定于机架1上，电子称上设置支撑块，安装在机架1上的升降支撑块10对称位于电子称两侧，其中升降支撑块10采用气缸驱动。

本发明工作过程如下：

含能包覆药柱卧式整形及检测装置配合药柱搬运机械手实现药柱自动转运。药柱搬运机械手将含能药柱到插入到药柱装夹组件7的气动旋转卡盘中，药柱末端与药柱定位组件8的弹性挡板28接触，当弹性挡板28位置到达定位检测传感器位置24时，药柱搬运机械手停止动作，位于气动旋转卡盘两侧三爪卡盘夹紧药柱。废药段收集组件4中的废药段夹手夹紧药柱端部，药柱整形检测组件15由三轴移动单元驱动到达指定位置后，对药柱端部自动进行切削、银丝识别、钻孔、温度监测、打磨、盲孔吹吸清理、多余物检测、长度检测、孔深检测等工作，整形期间，切削下来的废药段被放入导向槽5滑向药段收集箱6中，药屑收集组件3对残余药屑进行清理收集。

完成整形检测后，弹性挡板28由气动升降装置26驱动下移，药柱搬运机械手将药柱从气动旋转卡盘中推出，并放置在称重组件9的升降支撑块10上，由气缸驱动下降将药柱放在电子称上的支撑块上，对药柱进行称重。

本发明的一种含能包覆药柱卧式整形及检测装置通过合理的布局与设计实现了含能包覆药柱整形过程中所涉及的工艺的自动化，包括：长度整形、银丝识别、钻孔、药柱长度检测、孔深检测、端面打磨、多余物检测、温度监控、清理药屑、废药段收集、药柱称重，达到了人机隔离，极大提高了本质安全度；本发明的药柱整形检测组件包括打磨器、钻头、红外温度传感器、吹吸嘴、银丝识别相机、磁滞尺位移传感器、同轴光远心相机、车刀组件，通过模块化、集成化设计，极大缩减整形装置体积，而且可以根据功能需求进行模块替换。

本发明生产节拍10min/发，整形加工长度精度不大于0.35mm，钻孔定位精度不大于ф0.25mm，钻孔深度精度不大于0.5mm，满足生产要求。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。