一種煙藥自動(dòng)填裝機(jī)

曹良銘，吳吉平，劉 杰，蘭永亮，胡徐松

（湖南工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局調(diào)度統(tǒng)計(jì)司近幾年的傷亡事故統(tǒng)計(jì)分析表明，95%以上的煙花爆竹安全事故都發(fā)生于生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來(lái)看，由于煙花爆竹涉及的原料有化工原材料、單雙基粉、黑火藥等，化工原材料大多數(shù)為危險(xiǎn)化學(xué)品中的氧化劑和還原劑類，單雙基粉為爆炸物品，屬于一級(jí)可燃物，煙藥及含煙藥制品在火源的作用下會(huì)燃燒（爆炸）。雖然近幾年來(lái)，煙花行業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品不斷推陳更新，涉及的工序在不斷地增加，使用的范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，但是目前研制、生產(chǎn)、使用的均是相對(duì)獨(dú)立、單一的某一工序或工序的某一工種的機(jī)械設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中流水線自動(dòng)作業(yè)，尤其在煙藥供送這一工序上，大多還是靠工人手工供送填裝，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且煙藥的主要成分為黑火藥，手工填裝過(guò)程安全隱患較大，安全系數(shù)較低。

同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上煙花爆竹銷量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，使得煙花行業(yè)的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化生產(chǎn)成為生產(chǎn)商市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段，而勞動(dòng)力缺乏、工資待遇增加及安全生產(chǎn)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻成為制約煙花行業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。所以，一種煙藥自動(dòng)填裝機(jī)供送裝置的設(shè)計(jì)及研究顯得尤為重要。

1 工藝分析

下面對(duì)煙藥自動(dòng)填裝機(jī)的具體工藝流程進(jìn)行分析。

圖1 煙藥自動(dòng)填裝機(jī)的工序圖

如圖1工序圖所示，煙藥自動(dòng)填裝機(jī)的具體工序?yàn)椋孩贌熕幑┧?。供送螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，煙藥傳送帶同步將煙藥供送至置物平臺(tái)。②煙花盒輸送。煙藥供送的同時(shí)煙花盒通過(guò)同步帶輸送。③煙藥輸送孔下面的擋板動(dòng)作。當(dāng)煙花盒到達(dá)指定位置后，煙藥擋板離開(kāi)。④填裝。煙藥在擋板動(dòng)作下進(jìn)入煙藥輸送孔，煙藥通過(guò)輸送孔將煙藥填裝到煙花盒中。⑤煙藥擋板動(dòng)作。在煙藥進(jìn)行一排填裝的同時(shí)擋板動(dòng)作復(fù)位，擋住煙藥輸送孔，防止其他煙藥進(jìn)入同一煙花筒中。⑥依次循環(huán)，將煙藥一排排進(jìn)行填裝，直到一個(gè)煙花盒填裝完。

2 煙藥自動(dòng)填裝機(jī)的整體設(shè)計(jì)

2.1 整機(jī)的原理方案圖

該煙藥自動(dòng)填裝機(jī)的原理見(jiàn)圖2.開(kāi)機(jī)前，先檢查整機(jī)是否處于正常情況且煙藥擋板是否處于復(fù)位狀態(tài)，然后人工將煙藥豎直放滿置料平臺(tái)（以防止供送螺桿送來(lái)的煙藥倒下）。開(kāi)機(jī)后4個(gè)電機(jī)全部工作，此時(shí)電機(jī)1通過(guò)同步帶帶動(dòng)輸送將煙花盒向右運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，電機(jī)3通過(guò)V傳動(dòng)經(jīng)過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)使得供送螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將煙藥連續(xù)向左置料平臺(tái)供送。在煙藥盒未填裝完之前，煙花盒由控制系統(tǒng)控制電機(jī)讓輸送帶處于間歇運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)煙花盒到達(dá)煙藥預(yù)填裝位置時(shí)，光傳感器1感應(yīng)后，控制系統(tǒng)控制電機(jī)1停止運(yùn)動(dòng)，控制電機(jī)4工作，電機(jī)4通過(guò)擋板機(jī)構(gòu)使得擋板動(dòng)作，則置料平臺(tái)的煙藥通過(guò)煙藥輸送孔將煙藥輸送到煙花盒中，即完成了煙花盒一排煙藥的填裝。

填裝一排煙藥后，傳感器2感應(yīng)，控制電機(jī)4動(dòng)作讓擋板復(fù)位。復(fù)位后2秒，電機(jī)1開(kāi)始工作帶動(dòng)煙花盒繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一排煙花盒的距離，傳感器1感應(yīng)后控制系統(tǒng)控制電機(jī)1停止運(yùn)動(dòng)，控制電機(jī)4工作，電機(jī)4工作通過(guò)擋板機(jī)構(gòu)使得擋板動(dòng)作，則置料平臺(tái)的煙藥通過(guò)煙藥輸送孔將煙藥輸送到煙花盒中，即完成了煙花盒第二排煙藥的填裝。依次循環(huán)，直到煙花盒填裝后經(jīng)過(guò)90°直角輸送帶輸送出來(lái)。整個(gè)過(guò)程中，電機(jī)2控制的輸送帶一直處于連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用于將已填裝好的煙花盒成品輸送出來(lái)。

圖2 煙藥自動(dòng)填裝機(jī)總體方案機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 各主要部分介紹

2.2.1 煙藥豎直填裝煙花盒

圖3、圖4為煙藥填裝示意圖。此填裝機(jī)構(gòu)是煙花盒7豎直擺放，煙藥3豎直擺放，藥引豎直向上。煙藥通過(guò)供送螺桿2供送到置物平臺(tái)4，然后擋板5動(dòng)作向上抬起，煙藥即進(jìn)入煙藥輸送筒中6；與此同時(shí)，煙花盒通過(guò)同步帶輸送到與煙藥輸送筒對(duì)應(yīng)的位置，最后進(jìn)行煙藥填裝。

2.2.2 煙藥供送裝置

供送螺桿采用豎直方向安裝進(jìn)行供料，是通過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的。

3 結(jié)束語(yǔ)

煙藥自動(dòng)填裝機(jī)是大中企業(yè)制作煙花爆竹走向自動(dòng)化的標(biāo)志，可以節(jié)省大量人力，減少安全隱患，它是由勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。煙藥自動(dòng)填裝機(jī)一方面可以實(shí)現(xiàn)煙藥的自動(dòng)供送、自動(dòng)填裝，另一方面可以大幅度減少生產(chǎn)安全隱患，同時(shí)還可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。此外，煙藥自動(dòng)填裝機(jī)還是我國(guó)煙花機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，對(duì)于煙花行業(yè)整體質(zhì)量和素質(zhì)的提升具有重要意義。

圖3 煙藥豎直填裝（一）

圖4 煙藥豎直填裝（二）

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