一种装药系统及方法与流程

本申请涉及物料混合技术领域，具体地，涉及一种固体推进剂药浆及pbx炸药的装药系统及方法。

背景技术

现代战争具有高烈度、快速决胜的特点，为此，在固体推进剂及pbx(polymerbondedexplosive，高聚物粘结炸药)炸药配方中引入了高固含量、纳米材料、机械感度敏感的高性能含能材料，同时也对导弹武器的生产实现短时间内低成本、大批量的制造提出要求；其中，固体推进剂及pbx炸药的装药过程则是其制备工艺过程中的核心环节。

现有固体推进剂及pbx炸药的装药过程包括预混、混合、浇注等工艺，且各工序分布在不同的防爆工房，但是现有混合工序一般需要2～4小时，导致现有装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

技术实现要素：

本申请实施例中提供了一种固体推进剂药浆及pbx炸药的装药系统和方法，以解决现有技术中装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种固体推进剂药浆及pbx炸药的装药系统，所述装药系统包括混合机、混合容器、自动加料装置、物料自动转运装置以及控制装置；

所述自动加料装置用于将待混合物料按照预设质量比装入所述混合容器；

所述混合机用于驱动装有所述待混合物料的所述混合容器进行振动，并控制所述混合容器的温度、真空度、振动加速度以及混合时间；

物料自动转运装置用于在加料工位、混合工位以及中转工位之间输送所述混合容器；

所述控制装置与所述混合机、自动加料装置以及物料自动转运装置均信号连接，用于控制所述混合机、自动加料装置以及物料自动转运装置动作。

优选地，混合机包括机架、振动单元、控制单元、加热单元以及真空单元；

所述振动单元用于产生振动，并驱动所述混合容器作受迫振动；

所述加热单元用于产生热量，并对所述待混合物料进行加热；

所述真空单元用于对所述混合容器抽真空；

所述控制单元与所述控制装置、所述振动单元、所述加热单元以及所述真空单元均信号连接，用于接收控制装置的控制指令，并根据接收的所述控制指令控制所述振动单元、所述加热单元以及所述真空单元启闭。

优选地，自动加料装置包括均与所述控制装置信号连接的固体物料自动计量加料单元和液体物料自动计量加料单元；

所述固体物料自动计量加料单元用于对固体物料进行计量，并将计量后的固体物料装入所述混合容器；

所述液体物料自动计量加料单元用于对液体物料进行计量，并将计量后的液体物料装入所述混合容器。

优选地，所述固体物料自动计量加料单元包括用于储存固体物料的料斗、用于对固体物料进行计量的第一计量单元和用于输送固体物料的辅助输送组件；所述料斗安装于所述第一计量单元顶部；所述料斗的底部设置有阀门。

优选地，所述第一计量单元为第一防爆电子秤。

优选地，所述液体物料自动计量加料单元包括用于储存液体物料的保温料斗和用于对液体物料进行计量的第二计量单元；所述保温料斗的出口与所述第二计量单元的入口连通。

优选地，所述第二计量单元包括软管泵、第二防爆电子称、以及设置于第二防爆电子称上的液料罐；

所述软管泵的入口与所述保温料斗的出口流体连通，并且所述软管泵的出口与所述液料罐连通；

所述液料罐的出口安装有液体阀。

优选地，所述物料自动转运装置包括与所述控制装置信号连接的自动导引转运车agv(automatedguidedvehicle)和机械手；

所述自动导引转运车agv设置有用于装载所述混合容器的车体，并用于接收所述控制装置发送的移动信号，根据接收的所述移动信号进行移动；

所述机械手用于接收所述控制装置发送的控制信号，并根据接收的控制信号对所述混合容器进行自动拆装和搬运。

优选地，所述机械手为桁架机械手。

优选地，所述混合容器为不锈钢容器、塑料容器、发动机或pbx战斗部壳体。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种采用如上述技术方案中任意一种装药系统的装药方法，所述装药方法包括：

物料自动转运装置将混合容器输送到混合机；

自动加料装置将待混合物料按照预设质量比加入所述混合容器；

采用所述混合机对装入所述混合容器内的待混合物料按照预设参数进行混合，所述预设参数包括共振加速度、温度、真空度以及预设混合时间；

所述物料自动转运装置将所述混合容器输送到指定位置。

优选地，采用所述混合机对装入所述混合容器内的待混合物料按照预设参数进行混合，具体包括：

加热所述混合容器内的待混合物料至预设温度阈值；

启动所述混合机，对所述待混合物料混合预设时间；

抽真空所述混合容器；

继续混合所述待混合物料至预设混合时间，所述预设混合时间大于所述预设时间；

将所述混合容器内恢复至正常大气压；

停止所述混合机。

优选地，在采用所述混合机对装入所述混合容器内的待混合物料按照预设参数进行混合中：

所述共振加速度为0～110g；

所述温度为25℃～125℃；

所述真空度为1kpa～20kpa；

所述混合时间为5min～50min。

采用本申请实施例中提供的装药系统，由于该装药系统设置有对混合容器按照预设质量比进行装料的自动加料装置、驱动混合容器进行振动以使混合容器内的待混合物料进行共振混合的混合机以及在各工位之间输送混合容器的物料自动转运装置，通过共振混合具有混合无死角、混合均匀性好和混合时间短的特点，使混合时间由2h～4h缩短到5min～50min，并且由于共振混合过程中能量损失小，能够提高混合效率且节能效果好；在混合过程中可以采用发动机或pbx战斗部壳体直接作为混合容器，能够省去浇注和清理工序，提高了生产效率和安全性；因此，采用上述装药系统能够解决现有技术中装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种装药系统中混合机和物料自动转运装置的结构示意图；

图2为图1中混合机和物料自动转运装置的a向结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种混合机的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种固体物料自动计量加料单元的结构示意图；

图5为图4中固体物料自动计量加料单元的b向结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种液体物料自动计量加料单元的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种装药系统的工作原理图；

图8为本申请实施例提供的一种装药方法的工艺流程图；

图9为图8提供的装药方法中混合步骤的具体工艺流程图。

附图标记：

1-混合机；2-自动加料装置；3-物料自动转运装置；4-控制装置；5-混合容器；11-机架；21-固体物料自动计量加料单元；22-液体物料自动计量加料单元；31-自动导引转运车agv；32-机械手；210-支架；211-料斗；212-第一计量单元；213-辅助输送组件；214-阀门；215-导流管路；221-保温料斗；222-第二计量单元；2221-软管泵；2222-第二防爆电子称；2223-液料罐。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，在固体推进剂及pbx炸药的装药过程中，现有混合工序一般需要2～4小时，导致现有装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种装药系统及方法，由于该装药系统设置有控制装置、自动加料装置、混合机以及物料自动转运装置，通过混合机进行共振混合具有混合无死角、混合均匀性好和混合时间短的特点，使混合时间由2h～4h缩短到5min～50min，并且由于共振混合过程中能量损失小，能够提高混合效率且节能效果好；在混合过程中可以采用发动机或pbx战斗部壳体直接作为混合容器，能够省去浇注和清理工序，提高了生产效率和安全性；因此，采用上述装药系统能够解决现有技术中装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本申请实施例提供了一种固体推进剂药浆及pbx炸药的装药系统，如图1、图3和图4结构所示，该装药系统包括混合机1、自动加料装置2、物料自动转运装置3、控制装置4以及混合容器5；如图7结构所示，控制装置4与混合机1、自动加料装置2以及物料自动转运装置3均信号连接，用于控制混合机1、自动加料装置2以及物料自动转运装置3动作；

混合机1用于驱动装有待混合物料的混合容器5进行振动，并控制混合容器5的温度、真空度、振动加速度以及混合时间；混合容器5可以为图1和图2中结构所示的混合锅、不锈钢容器或塑料容器，也可以为图3中结构所示的发动机或pbx战斗部壳体；自动加料装置2用于将待混合物料按照预设质量比装入混合容器5；

自动加料装置2可以包括用于对固体物料进行计量和装载的固体物料自动计量加料单元21、以及用于对浆料或液体物料进行计量和装载的液体物料自动计量加料单元22，固体物料自动计量加料单元21和液体物料自动计量加料单元22均与控制装置4信号连接，并通过控制装置4进行控制；

物料自动转运装置3用于在加料工位、混合工位以及中转工位之间输送混合容器5；如图1和图2结构所示，物料自动转运装置3可以包括自动导引转运车agv31(automatedguidedvehicle)和机械手32；agv31用于使混合容器5在加料工位、混合工位及中转工位之间自动转运，即，通过agv31实现混合容器5在混合机1和自动加料装置2之间的输送，当然，通过agv31还可以将混合容器5输送到其它的工位；机械手32用于对混合容器5进行自动拆装和搬运，即在通过agv31将混合容器5输送到各工位之后，再通过机械手32将混合容器5安装到混合机1或自动加料装置2，也可以通过机械手32将混合容器5从混合机1或自动加料装置2拆卸下来。

在具体生产过程中，上述装药系统的工作原理为：在控制装置4的控制下，物料自动转运装置3获取混合容器5，并将混合容器5输送到自动加料装置2，通过自动加料装置2对待混合物料进行称重后装入混合容器5，待混合物料可以包括固体物料或液体物料，再通过物料自动转运装置3将装有待混合物料的混合容器5输送并安装到混合机1，混合机1开启后产生振动，并带动混合容器5产生共振，通过振动使混合容器5内的待混合物料充分混合形成混合物，混合完成后再通过物料自动转运装置3将混合容器5转运到其它工序，以便后序工作的进行。

由于上述装药系统通过控制装置4对混合机1、自动加料装置2以及物料自动转运装置3的控制，能够实现对固体推进剂药浆及pbx炸药的加料、混合和输送，使整个装药过程实现自动控制，并且通过混合机1实现混合容器5内待混合物料的共振混合，通过共振混合使混合时间由2h～4h缩短到5min～50min，并且混合无死角、混合均匀性好、混合能量损失小，能够提高混合效率且节能效果好；当在混合过程中采用发动机或pbx战斗部壳体直接作为混合容器5时，使导弹武器直接成型，能够省去浇注和清理工序，提高了生产效率和安全性；因此，采用上述装药系统具有混合时间短、混合无死角、混合均匀性好、混合能量损失小、节能、混合效率高，进而提高了生产效率和安全性，还能够解决现有技术中装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。

一种具体的实施方式中，如图3结构所示，混合机1包括机架11、振动单元、控制单元、加热单元以及真空单元；振动单元用于产生振动，并驱动混合容器5作受迫振动；加热单元用于产生热量，并对待混合物料进行加热；真空单元用于对混合容器5进行抽真空；混合机1在混合过程中，通过加热单元对混合容器5或混合容器5内的待混合物料进行直接或间接加热，满足混合过程中的加热需求；通过真空单元可以对混合容器5进行抽真空处理，以实现对混合容器5的真空度进行控制；控制单元与控制装置4、振动单元、加热单元以及真空单元均信号连接，用于接收控制装置4的控制指令，根据接收的控制指令控制振动单元、加热单元以及真空单元启闭；振动单元可以包括驱动组件、负荷模块以及反作用块；振动单元中的驱动组件、负荷模块以及反作用块均可以安装于机架11，并通过驱动组件产生振动，以带动负荷模块和反作用块进行受迫振动，混合容器5安装于负荷模块或反作用块，以实现共振混合；加热单元可以包括智能温控组件、电机和水箱；真空单元可以包括真空泵、过滤器和电磁阀。

当混合机1的振动频率到达第三阶或第二阶固有频率时，振动单元产生振动效应，具有一定加速度运动的动能传递到混合容器5内，混合容器5内的待混合物料间产生低频声波，打破物料之间的边界层，物料流动自由，产生无数个微混合区，促进物料快速混合。振动混合时，系统的振幅和加速度急剧变大，系统所需的能量最小，系统产生的能量全部用于物料的有效混合。混合完成后，将混合容器5取出即可，混合容器5可以快速更换，无需在线清理。

由于上述混合机1包括振动单元、控制单元、加热单元以及真空单元，在混合过程中，能够实现混合容器5的加热、抽真空和共振混合，使固体推进剂药浆及pbx炸药的混合仅通过振动单元即可快速完成，并且混合容器5可以快速更换，无需在线清理，能够进一步提高生产效率和设备利用率。

具体地，上述控制单元可以包括自适应算法模块、振动同步控制模块、传感器、伺服电机以及安全联锁控制模块。

控制单元通过自适应算法模块、振动同步控制模块、传感器、伺服电机以及安全联锁控制模块实现对混合机1的各种功能的控制，以使混合机1能够对混合容器5内的待混合物料进行共振混合，在缩短混合时间的同时提高了混合过程的自动化程度。

如图4、图5和图6结构所示，自动加料装置2包括均与控制装置4信号连接的固体物料自动计量加料单元21和液体物料自动计量加料单元22；固体物料自动计量加料单元21用于对固体物料进行计量，并将计量后的固体物料装入混合容器5；液体物料自动计量加料单元22用于对液体物料进行计量，并将计量后的液体物料装入混合容器5。

由于自动加料装置2包括固体物料自动计量加料单元21和液体物料自动计量加料单元22，因此，自动加料装置2能够通过固体物料自动计量加料单元21对固体推进剂药浆及pbx炸药中的固体物料进行计量和加料，并且能够通过液体物料自动计量加料单元22对固体推进剂药浆及pbx炸药中的药浆等液体物料进行计量和加料，将计量后的固体推进剂药浆及pbx炸药的原料加入混合容器5内，通过自动计量和加料能够提高生产效率和流水线作业。

如图4和图5结构所示，固体物料自动计量加料单元21包括用于储存固体物料的料斗211、用于对固体物料进行计量的第一计量单元212和用于输送固体物料中的辅助输送组件213；料斗211安装于第一计量单元212顶部；料斗211的底部设置有阀门214。第一计量单元212为第一防爆电子秤。如图4和图5所示，固体物料自动计量加料单元21可以包括支架210、安装于支架210上且用于储存固体物料的料斗211、第一计量单元212以及辅助输送组件213、安装于料斗211底部的阀门214、以及用于对物料进行导流的导流管路215；通过辅助输送组件213可以对导流管路215的位置进行控制，以使导流管路215与对应的料斗211出口相对应，以使流出料斗211的物料进入混合容器5内；混合容器5可以被物料自动转运装置3输送到料斗211的下部，并通过导流管路215导流物料进入混合容器5内；料斗211的数量可以根据实际物料的种类进行设置，如可以设置用于盛装铝粉、氧化剂和炸药的3个料斗211，并在料斗211下方配有用于粉体物料输送的辅助输送组件213，料斗211坐落于调平后的防爆电子秤等第一计量单元212上固定；阀门214可以为气动阀、电动阀、电磁阀、液动阀等阀门，如，气动闸板阀；加料时，料斗211底部气的阀门214打开，铝粉等物料便会在辅助输送组件213作用下加入混合容器5内。

由于固体物料自动计量加料单元21通过第一计量单元212对料斗211中的物料进行计量称重，并通过料斗211底部的阀门214对物料的添加进行控制，以实现对固体物料的精确控制。

如图6结构所示，液体物料自动计量加料单元22包括用于储存液体物料的保温料斗221和用于对液体物料进行计量的第二计量单元222；保温料斗221的出口与第二计量单元222的入口连通。图6只是液体物料自动计量加料单元22的一个简单示意图，用于储存液体物料的保温料斗221可以根据物料的不同种类和数量设置一个或多个，保温料斗221的出口与第二计量单元222连接，通过第二计量单元222对液体物料进行计量称重，然后再通过液体阀224流入混合容器5；液体阀224可以为气动阀、液动阀、电动阀、电磁阀等任何控制液体通断的阀门；第二计量单元222可以包括软管泵2221、第二防爆电子称2222以及设置于第二防爆电子称2222上的液料罐2223，如图6结构所示，保温料斗221的出口连接软管泵2221，通过对软管泵2221的软管进行挤压，使软管里的粘稠液体流动起来，软管泵2221的出口与液料罐2223的入口流体连通，液料罐2223的出口可以通过管路安装有液体阀224，液料罐2223固定在第二防爆电子称2222上面，在对液体物料进行加料时，可以通过软管泵2221和第二防爆电子称2222对物料进行双重计量。液体物料可以为液体、也可以为药浆等能够流动的固液混合物。

液体物料自动计量加料单元22通过软管泵2221和第二防爆电子称2222双重计量，可实现液体物料的精确计量和自动加料。

在上述各种装药系统的基础上，如图1和图2结构所示，物料自动转运装置3可以包括与所述控制装置4信号连接的自动导引转运车agv31和机械手32；agv31设置有用于装载混合容器5的车体，并用于接收控制装置4发送的移动信号，根据接收的移动信号进行移动；机械手32用于接收控制装置4发送的控制信号，并根据接收的控制信号对混合容器5进行自动拆装和搬运

机械手32可以为桁架机械手32；agv31用于实现混合容器5在加料工位、混合工位及中转工位之间的自动转运；机械手32用于对混合容器5进行自动拆装和搬运。

上述agv31可以装备有磁条或激光头等自动导航机构，能够沿设定的导航路线行驶，并具有系统编程和模式选择机构、安全机构及各种移载功能的自动搬运机器人，agv31具有自动化程度高、灵活、安全等特点。agv31在运动过程中能实时定位并行驶在设定的路线上，接受系统的指令运行到规定的位置，从而实现生产线物料输送的自动化、智能化和数据化。

agv31还可以采用防爆电机进行驱动，并设置有车轮采用轮式移动，通讯可以采用无线电台与agv31的主控制台进行通讯，通讯距离大于100米，不会产生电火花。为了提高agv31的安全性，在每运行一周，到达指定工位，进行一次去静电。

如图1结构所示，机械手32为桁架机械手时，机械手能够实现混合容器5的自动拆卸及搬运的工作。桁架机器手由多维机器人行走轴搭建而成，各机器人行走轴由重载铝型材、滚轮直线导轨和伺服电机等组成，并采用滚轮v型导轨作为运动导轨；运动传动机构可以采用同步带、齿轮齿条或滚珠丝杠。

机械手32的空间运动可以通过三个相互垂直的直线运动来实现。机械手32的控制核心可以通过plc、运动控制器、单片机等工业控制器实现，可使机器手的位置精度小于20μm；机械手32通过控制器对各种输入(各种传感器，按钮等)信号的分析处理，做出一定的逻辑判断后，对继电器、电机驱动器、指示灯等各个输出元件下达执行命令，完成x、y、z三轴之间的联合运动，以此实现自动拆卸及搬运等作业过程。

机械手32还可以配置有具备真空吸附、夹持、视觉识别等功能的多功能末端执行机构，多功能末端执行机构能够通过气爪、直线气缸、旋转气缸、真空吸盘等实现各动作，实现该过程的无人化作业。

实施例二

本申请实施例提供了一种采用上述装药系统进行装药的装药方法，如图8和图9所示，装药方法包括以下步骤：

步骤s10，物料自动转运装置3将混合容器5输送到混合机1；

步骤s20，自动加料装置2将待混合物料按照预设质量比加入混合容器5；

步骤s30，采用混合机1对装入混合容器5内的待混合物料按照预设参数进行混合，预设参数包括共振加速度、温度、真空度以及预设混合时间；

步骤s40，物料自动转运装置3将混合容器5输送到指定位置。

在上述装药方法中，通过物料自动转运装置3输送混合容器5到各个装置进行相应操作，自动加料装置2能够将待混合物料按照预设质量比加入混合容器5，并通过混合机1对混合容器5进行振动混合，通过上述方法能够实现装药过程的自动化，并且通过混合机1对混合容器5进行振动使内部的待混合物料进行共振混合，

如图9所示，在上述装药方法中，在步骤s30中，采用混合机1对装入混合容器5内的待混合物料按照预设参数进行混合，具体包括：

步骤s31，加热混合容器5内的待混合物料至预设温度阈值；在对待混合物料进行加热的过程中，可以通过加热混合容器5的方式对待混合物料进行间接加热；预设温度阈值为根据实际物料设置的对应的温度值；

步骤s32，启动混合机1，对待混合物料混合预设时间；启动混合机1，通过混合机1的振动带动混合容器5内的待混合物料进行共振混合；

步骤s33，抽真空混合容器5；可以通过真空单元对混合容器5进行抽真空，并通过真空单元控制混合容器5内的真空度；

步骤s34，继续混合待混合物料至预设混合时间，预设混合时间大于预设时间；

步骤s35，将混合容器5内恢复至正常大气压；

步骤s36，停止混合机1。

在实际物料混合过程中，可以根据实际情况通过多次加料的方式向混合容器5内添加待混合物料。在多次加料时，可以采用以下步骤：

在混合机1达到当前待混合物料的预设混合时间且停止混合机1后，向混合容器5中加入所要添加的待混合物料，再次重复执行步骤s31～步骤s36。

本申请实施例对于多次添加待混合物料的情况，可以在每次加入待混合物料后，重复执行加热、抽真空、混合、恢复大气压和停机等步骤，在当前阶段的待混物料达到预设工艺要求后，可以打开混合容器加入下一次要添加的待混物料，继续进行加热、抽真空、混合、恢复大气压和停机等步骤，以此类推，直至按照工艺要求完成所有待混合物料的添加。多次添加的待混合物料的累计混合时间可以为5min～25min。

在多次添加待混合物料的过程中，每次添加的待混合物料的混合时间可以相同也可以不同，加热的温度可以相同也可以不同，混合的时间可以相同也可以不同。

在上述步骤s30中，在采用混合机1对装入混合容器5内的待混合物料按照预设参数进行混合中，混合机1的具体设置参数可以为：

共振加速度为0～110g，如，10g、20g、30g、40g、50g、60g、70g、80g、90g、100g、110g；

温度为25℃～125℃，如，25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃；

真空度为1kpa～20kpa，如，1kpa、2kpa、3kpa、4kpa、5kpa、6kpa、7kpa、8kpa、9kpa、10kpa、11kpa、12kpa、13kpa、14kpa、15kpa、16kpa、17kpa、18kpa、19kpa、20kpa；

混合时间为5min～50min，如，5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min。

采用本申请实施例中提供的装药系统及方法，由于该装药系统通过混合机能够对混合容器内的待混合物料进行共振混合，使混合无死角且混合均匀性好，能够缩短混合时间且提高混合效率；通过自动加料装置能够对混合容器5进行自动加料，并通过物料自动转运装置使混合容器5在各工位之间自动输送，同时，还可以采用发动机或pbx战斗部壳体直接作为混合容器，能够减少装药工序，提高了生产效率；因此，采用上述装药系统及方法能够缩短混合时间且提高生产效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。