醫(yī)用耗材采樣接口自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王真

摘? ?要：文章通過醫(yī)用耗材“采樣接口”自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用與改善提升，結(jié)合檢驗(yàn)等方面的要求，針對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)性變革，提出了自動(dòng)化生產(chǎn)、自動(dòng)化檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行的設(shè)計(jì)方案。采用整體化的設(shè)計(jì)思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點(diǎn)并進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化。將生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)與構(gòu)思。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用耗材PVC（聚氯乙烯）;自動(dòng)化控制;自動(dòng)檢測

采樣接口（如圖1所示）由3個(gè)部分組成：采樣本身、硅膠粒、固定蓋帽。采樣接口在管路使用過程中，對(duì)血樣、液樣等采用穿刺的方式進(jìn)行取樣或者增加藥量，此產(chǎn)品為一次性耗材，用完即報(bào)廢，所以目前市場需求量很大。在制造過程中要在升級(jí)自動(dòng)化的同時(shí)保質(zhì)、?？勺匪?。本體的材料—醫(yī)用耗材PVC（聚氯乙烯），因其物料特性，后續(xù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)它有重點(diǎn)改善內(nèi)容。采樣接口的材料是聚氯乙烯，英文簡稱PVC，注塑級(jí)的PVC對(duì)其熱穩(wěn)定性要求極高，高溫易使其在加熱時(shí)碳化，從而使PVC上有大量的黑點(diǎn)。但不加熱使固態(tài)的PVC顆粒變成可流動(dòng)的液態(tài)又沒辦法通過注塑機(jī)壓力射出成型，所以“黑點(diǎn)”這個(gè)失效模式就變成了生產(chǎn)過程一定會(huì)有的一種現(xiàn)象，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中，要考慮透明性的特點(diǎn)，把“黑點(diǎn)”這個(gè)失效模式識(shí)別出來，進(jìn)行自動(dòng)化的識(shí)別與分選，好的才去下一工序裝配硅膠，不好的直接下不良品箱報(bào)廢。

1? ? 全自動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)三維布局如圖2所示。系統(tǒng)中各機(jī)械結(jié)構(gòu)的參數(shù)如表1所示。

1.1? 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：主要是3個(gè)系統(tǒng)+PLC系統(tǒng)組成了整個(gè)設(shè)備的所有工作內(nèi)容：

A-E上物料上下料部分系統(tǒng);

1-10為每個(gè)工位工作部分系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)方式工作）;

I-VIII每個(gè)工位動(dòng)作或者檢驗(yàn)部分系統(tǒng);

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對(duì)所有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作提供了“大腦”讓其有效地工作。

（1）系統(tǒng)開機(jī)后進(jìn)行自檢。

（2）如果自動(dòng)化設(shè)備沒有在原點(diǎn)，當(dāng)按下“啟動(dòng)”按鈕或“回原點(diǎn)”按鈕后會(huì)執(zhí)行復(fù)位程序，設(shè)備會(huì)回到原點(diǎn)。

（3）如果設(shè)備已經(jīng)在原點(diǎn)，當(dāng)按下“啟動(dòng)”按鈕后會(huì)系統(tǒng)要先離開原點(diǎn)，然后緩慢返回原點(diǎn)，以保證原點(diǎn)的一致性。

（4）當(dāng)按下“啟動(dòng)”按鈕，A＼B＼C這3個(gè)振動(dòng)盤與上面的直線振動(dòng)盤會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，開始向各工位送料;A上料位，I和II收到信號(hào)后動(dòng)作，把物料（T字管本體）送至工位1上。

（5）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位2，此工位檢驗(yàn)工位，對(duì)PVC材質(zhì)的T字管本體透明進(jìn)行，視覺檢驗(yàn)（有黑點(diǎn)的話，影子就被擋住，無位完整），自動(dòng)判定是“OK&NG”。若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所以工位輪空。

（6）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位3，B上料位，III接收到信號(hào)，安裝硅膠粒至T字管本體后。

（7）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位4，IV接收到信號(hào)，此工位也為檢驗(yàn)工位，對(duì)裝入硅膠部分有沒有堵孔進(jìn)行判定，自動(dòng)判定是“OK&NG”;若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所有工位輪空。

（8）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位5;A上料位，V接收到信號(hào)，把蓋帽放到預(yù)定位置。

（9）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位6;VI接收到信號(hào)，上面的氣缸開始工作，沖下，使PP材質(zhì)的蓋帽過盈配合，壓到本體和硅膠上面，起到固定硅膠的作用。

（10）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位7;VII接收到信號(hào)，此工位也為檢驗(yàn)工位，對(duì)裝入的蓋帽檢驗(yàn)是否到位（此上面有個(gè)高度位置感應(yīng)器），自動(dòng)判定是“OK&NG”; 若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所有工位輪空。

（11）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工8;此工位為輪空工位，為后續(xù)的改善、調(diào)試、效果提升、質(zhì)量要求提升預(yù)留工位。

（12）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位9，此工位為不合格品下料工位，上面工位所有判定NG的，都會(huì)被吹至不良品箱內(nèi)。

（13）自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至工位10，此工位為合格品下料工位，上面工位所有判定OK的，都會(huì)被吹至不良品箱內(nèi);一個(gè)輪回完成。

上面所有動(dòng)作與信號(hào)處理都是在3.5～4.5 s內(nèi)完成，不僅對(duì)結(jié)構(gòu)與動(dòng)作部分提出了很高的要求，還對(duì)信號(hào)控制系統(tǒng)PLC提出了更高的要求。

2? ? PLC控制設(shè)計(jì)過程

2.1? PLC的選型

對(duì)于被控對(duì)象，采用PLC系統(tǒng)與其他形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性價(jià)比，方便使用和維修;選用的PLC主機(jī)和配置、控制功能等必須能滿足被控對(duì)象的各種控制要求;選用的PLC主機(jī)及配置必須是功能較強(qiáng)的新一代PLC機(jī)型，一般最好不要選用舊機(jī)型（若采用三菱公司的PLC，則選FX系列，不選F1系列）。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮將來工藝的變化和擴(kuò)展，在滿足確定的要求外，留有一定的余量，確保整個(gè)控制系統(tǒng)可靠。因此選用三菱FX1N來做控制核心，其具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。

2.2? PLC外部接線圖

PLC外部接線圖的輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類型等的設(shè)計(jì)是結(jié)合系統(tǒng)的控制要求來設(shè)定的。相關(guān)頁面與控制信號(hào)部分如圖3所示。

3? ? 結(jié)語

在現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)中，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)將于與機(jī)械設(shè)計(jì)同等重要，不同于傳統(tǒng)的機(jī)械手爪，現(xiàn)代的PLC控制豐富了很多，相關(guān)控制方式、信號(hào)方式在加深自動(dòng)化的知識(shí)的同時(shí)，也認(rèn)識(shí)到了其相較于人工的優(yōu)勢。自動(dòng)化具有生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、節(jié)約人工（此設(shè)備到位后將節(jié)約2.5人工/班）、自動(dòng)檢驗(yàn)、自動(dòng)報(bào)警等特點(diǎn)。在機(jī)械日益發(fā)展的今天，此種自生產(chǎn)、自檢驗(yàn)、自統(tǒng)計(jì)的設(shè)備將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

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