湖南明义烟花集团有限公司 张会 黄成 李士优 王可
烟花生产行业存在两大主要问题，一是由于烟花行业的传统手工生产模式，造成生产的效率低；二是由于烟花生产过程中，几乎没有离开烟火药独立生产的工序过程，操作违规引发事故，70%与涉药工艺相关。组合烟花内筒效果件装填自动化技术的研发，对改变我国烟花行业生产状况有积极作用。“组合烟花内筒效果件装填自动化生产线”是落实烟花爆竹领域“机械化换人、自动化减人”的科技强安专项行动的重大科研，实现组合烟花内筒的装药和组装等涉药工序机械化、自动化改造，用机械技术代替手工操作，能实现人机隔离操作，安全联锁控制，减少高危现场作业人员，提高劳动生产效率。
一、解决的关键技术
1.自动化装药技术
为了生产出烟花内筒的成品，需要向内筒中填入一定量的亮珠和开包药的混合物，再向内筒中装填一定量的木肩，最后再装填一定量的封口药，形成一个烟花内筒成品。以前是由人工完成药物灌装，工人劳动强度大，生产效率低，容易造成原料浪费，影响产品质量。现在的自动化生产技术采用皮带传送药物，混药、上药都为开放式结构。以前药粉扬尘得不到有效控制，多次出现重大事故，安全生产没有保障。而组合烟花内筒效果件装填自动化技术采用自动化生产线及装药工艺，通过自上而下利用药粉重力传送，过程中采取全封闭管道设计，防止扬尘；还采用药物即混即用的方式，有效控制可爆炸药量。制作技术零件采用黄铜、铝、不锈钢等导电性能好、导热性好、不易产生碰撞火花的材料；辅助密封采用防静电EVA泡棉及防静电防尘布；可靠接地，有效防止静电危害。计量分装技术进行配合，能精准完成向内筒饼中装填亮珠、开包药、木肩及封口药的操作，降低当前烟花生产过程中烟火药装填工序中手工作业给工人带来的危险性。通过专门设计的内筒饼上料技术和内筒饼下料技术，能配合机械的内筒饼推具进行上下料的工作。
2.高精准度装药过程
在烟花生产过程中，由于工艺要求需将烟火药（即亮珠和开包药）灌入到烟花内筒中。以前工人是手工操作量具实现定量装填，由于人工操作，难免产生误差。采用组合烟花内筒效果件装填自动化技术，提供了一种用于亮珠或开包药的计量分装技术，能自动完成对亮珠或开包药的计量和分装工作，提高烟花生产的用料精度，节约了成本。
3.解决的安全技术问题
（1）防静电技术：烟花内筒传动技术装药主要动力系统采用数控机械形式代替电动，从本质上解决了静电的产生，整个技术装置装药采用模仿人工操作。
（2）防火防爆技术：烟花内筒自动装药对接触烟火药的运动部件和部位进行了封闭和防护，一旦烟火药发生燃烧爆炸，抗爆间能起到有效的防护作用。为了提高组合烟花内筒组装的安全性能，减少局部工序烟火药爆炸产生的高温和冲击波对整体生产线的影响，防止火灾爆炸事故的扩散和蔓延，基于安全工艺设计原理，危险源与生产装置之间设置防爆墙，配药进药装置按抗爆设计隔离防爆墙，这种结构将危险源隔离主生产装置，以免发生危险事故影响其他工序，进而导致事故扩大和蔓延。
（3）防机械伤害技术：烟花内筒传动技术装药机械设计无锐角、边缘光滑整齐、无外露运动部件，避免运输、生产、维修等过程中的刺伤；对可能松动的紧固件设有防松脱装置；机械技术均设计了手动急停装置，从而避免了技术运转不正常或温度升高等情况下不能及时停止运转，造成技术损毁或危险场所燃烧爆炸；采用防爆电机，技术中操作系统、配电箱等易发生触电事故的部位采用绝缘材料。
（4）均匀装药技术：随着市场对烟花爆竹质量要求越来越高，鉴于手工生产人员素质存在差异性，对生产操作规程理解程度有高低，特别是涉及到定量方面的工序，现有人工装组合烟花内筒药（亮珠或雷药）很难做到定量、均匀，导致烟花爆竹产品的质量参差不齐。烟花内筒传动技术装药中内筒药（亮珠或雷药）装药装置则可以有效保证装药的定量、均匀，同时大大提高了生产效率。它采用定量计量方式装药，与组合烟花内筒上的孔一一对应，内筒药（亮珠或雷药）通过下药管均匀地填装在组合烟花内筒外筒件每个孔的底层。
二、技术工艺安全性分析
组合烟花内筒效果件自动装药技术，解决了组合烟花内筒效果件组装人机分离、人药分离安全高效这一难题。技术特点：一是通过自动控制系统，控制技术中的各个气动装置的运动，其装置完全与电气装置隔绝，爆炸药物做到了机电分离。二是采用间隔式输送、自动联锁防爆和距离安全防护，用传动技术实现自动填装，实现了人药分离。这两项新技术的运用是组合烟花内筒装药自动化的重大突破，通过理论研究和优化实验，对工房结构和机器工艺参数进行了优化调整，以满足稳定、安全生产，提高生产效率的需要。
三、技术性能先进性分析
1.采用防爆隔离门可实现安全隔爆
已经存在一些烟花内筒装药生产技术所有的防爆间都是窗口相通，一间发生爆炸，会引起传爆，我们采用安全隔离式窗口，防止传爆。
2.采用了气动开关实现精准计量和开关
各计量装填技术均采用了自主研发的气动开关组件，避免了传统的抽拉式模具开关计量直接摩擦药物的危险；同时该气动开关组件可同步进行药物计量和药物填充，以提高生产效率；该气动开关组件完全自主研发并申请了国家技术专利。
3.开包药和亮珠实现全密封计量装填
开包药和亮珠计量装填组件全密封，混药结构（该组件完全自主研发并申请了国家技术专利）完成了在封闭的环境中进药、混药、出药、筛药，实现了全密封灌装，解决了效果件灌装时排气带来的粉尘问题，整个装药过程药物粉尘溢出比传统单筒开放式灌装减少99%，减小了药物粉尘对工人的伤害，同时也大幅度提升了技术的安全性和可维护性。组件外部安装的气动振动器通过震动装药避免装药不畅问题，对亮珠装填，除了振动器之外，还有特殊的技术运动保证每次亮珠的装填不会被卡堵。
4.气压驱动及光纤传感器检测到位状态
技术运动部件均采用气动方式驱动，装药和封口等涉药技术无任何用电器件。运动部件到位检测采用防爆传感器，工作间内除防爆传动技术外无其他任何用电技术。
5.实现无人远端监控操作
装药工作间内无人员操作，在安全距离外安装摄像头监视技术运转情况；在装药工作间安全距离外安装配套上下料装置，操作人员在安全区域即可进行上下料作业。技术采用A-BOX模块作为远程技术接口，可连入以太网、移动网络和专用网络。
四、产品应用推广前景
组合烟花内筒效果件装填自动化生产技术，具有整体占地空间小、防护水平高、使用灵活、可以和其他技术方便驳接等优点，作为一种安全实用装备，将拥有广阔的市场前景。组合烟花内筒效果件装填自动化生产线的组合烟花自动装填生产技术，将大大解决劳动力成本高的问题。同时，技术安全性高的特点将会在未来应用中得到更好的发挥。
由于烟花内筒效果件技术前期的研发投入巨大，初期的技术应用会面临成本较高的问题，同时，技术的使用和周边技术的配套也面临方便性和可靠性问题，所以只有充分实现了烟花生产企业的经济效益、安全效益，使广大企业能够真正体会到以组合烟花内筒效果件装填自动化生产线为核心的自动装填生产技术为生产带来的巨大福利和效益，才能使组装烟花生产技术得以推广和普遍应用。销售的通道打开了，生产的需求提高了，生产工艺、技术的发展也就应运而生，组合烟花内筒效果件装填自动化生产线这一研究成果就会得到进一步推广。成果的推广与有关部门的大力支持息息相关，在优秀的政策指引和帮助下，组合烟花内筒效果件装填自动化生产线这一机械自动化产品必将引领组合烟花内筒生产的新态势。
