Wat er nodig is om een ​​op maat gemaakte machine te maken voor het hanteren en assembleren van medische buizen

Door Eric Anderson

Wat er nodig is om een ​​op maat gemaakte machine te maken voor het hanteren en assembleren van medische buizen

Het kan een uitdaging zijn om een ​​geautomatiseerde machine te ontwerpen en te bouwen om medische apparaten te assembleren die geëxtrudeerde medische slangen gebruiken. Geëxtrudeerde buizen kunnen een eigen mening hebben en de mate van willekeur die moeilijk te hanteren kan zijn in een geautomatiseerde machine. Door een creatieve en probleemoplossende aanpak te volgen, kan het echter nog steeds worden geautomatiseerd tot een succesvol, betrouwbaar proces.

Onlangs hebben de experts van Steven Douglas Corp. (SDC) een geautomatiseerde robotmachine voltooid die assemblages produceert met geëxtrudeerde medische slangen. De machine gebruikte drie, 6-assige Fanuc-robots om automatisch een medisch apparaat te assembleren dat bestond uit slangen, een slangklem en twee medische "poorten" die aan elk uiteinde van de slang waren gelijmd. Bij het ontwerpen van het systeem werd de uitgebreide ervaring van SDC op het gebied van verwerking, materiaalbehandeling en automatisering gecombineerd met de productiekennis van de klant om een ​​succesvolle geautomatiseerde cel te creëren. Belangrijke onderdelen van dit systeem waren onder meer de sondevoeding en voorbereiding, foutcontrole en het hanteren van robotsondes.

Slangvoeding en voorbereiding

Voordat de montage kan beginnen, moet de medische slang in de machine worden ingevoerd en worden voorbereid voor de robotbewerkingen die volgen. Dit omvat het invoeren van de buis in het systeem, het afsnijden van de buis op de juiste lengte en het installeren van een klem op de buis.

Wanneer de slangen consequent in de machine worden gevoerd, wordt elke volgende stap aanzienlijk eenvoudiger en betrouwbaarder. Dit bereiken is echter makkelijker gezegd dan gedaan. Geëxtrudeerde buizen kunnen een eigen mening hebben en zullen anders werken, afhankelijk van veel verschillende variabelen. Het beperken van deze variabelen is een belangrijk aspect in het SDC sondevoedingssysteem.

Het door SDC ontworpen voedingssysteem voor medische slangen is eenvoudig te bedienen en te onderhouden zonder in te boeten aan functionaliteit. De buis wordt vanaf een spoel in de SDC-machine gevoerd en door een operator op een aangepaste dereeler geladen. Vervolgens wordt de buis afgegeven via een verzwaarde spanningsinrichting die de buis van de spoel scheidt en de hoeveelheid buis meet en volgt die wordt afgegeven en de spanning waarbij deze wordt afgegeven. Constante spanning is belangrijk. Een paar servo-aangedreven riemen worden gebruikt om de buis vast te pakken en deze voorzichtig in de machine te leiden, waardoor externe effecten op de lengte van de toegevoerde buis worden geminimaliseerd.

Om het systeem te voltooien, voegde SDC een gesloten regelsysteem en machine learning toe dat automatisch het servo-invoersysteem aanpast om ervoor te zorgen dat de toegevoerde buislengte consistent is. Het SDC-toevoersysteem is aanpasbaar en aanpasbaar voor een verscheidenheid aan slanglengtes en de geïntegreerde foutcontrole van de machine kan gemakkelijk slangen detecteren die niet aan de systeemvereisten voldoen.

Foutcontrole

Bij elke toepassing is het belangrijk dat de eindproducten voldoen aan al onze klant-, kwaliteits- en productienormen. De sector van de medische hulpmiddelen is geen uitzondering. De eisen van de meeste medische hulpmiddelen zijn strenger dan die van andere industrieën vanwege het beoogde gebruik. Een belangrijke stap in het ontwerp van deze geautomatiseerde machine is het begrijpen van de mogelijke oorzaken van defecten en het ontwerpen van een machine om deze te beperken. Aangezien geen enkel onderdeel perfect of acceptabel is, kunnen procescontroles worden toegevoegd om de "mislukte" onderdelen te detecteren en te scheiden en het assemblageproces indien nodig te stoppen/pauzeren.

Enkele basisvoorbeelden, maar meestal over het hoofd geziene oorzaken van defecten aan onderdelen zijn onder meer het gebruik van het verkeerde onderdeel of het gedeeltelijk assembleren van een onderdeel. Om te voorkomen dat een onjuist onderdeel wordt gemonteerd, is specifiek gereedschap nodig om elk onderdeel te hanteren en worden sensoren gebruikt om ervoor te zorgen dat het juiste gereedschap wordt geïnstalleerd. De software-, herstel- en instellingscycli zijn zo geprogrammeerd dat de robots de machine automatisch wissen van elk onderdeel dat halverwege de cyclus "mislukt". Dit zorgt ervoor dat alle onvoltooide onderdelen worden gescheiden van de voltooide onderdelen.

Hetzelfde machine vision-systeem dat wordt gebruikt voor een vision-geleide robot, kan ook worden gebruikt voor inkomende inspectie. Voor dit project werd een vision-geleide robot gebruikt om onderdelen van een transportband te halen en het vision-inspectiesysteem controleerde of het juiste onderdeel aanwezig was. Er werd een extra zichtsysteem meegeleverd om de slang voorafgaand aan de montage te inspecteren en te controleren of de lengte van de slang correct was. Ten slotte werden verschillende sensoren toegevoegd om de aanwezigheid van onderdelen te detecteren met behulp van een reeks glasvezellasers en capacitieve sensoren. Er is ook een andere sensor geïnstalleerd om te controleren of er lijm is aangebracht voorafgaand aan de montage.

Door een combinatie van al deze tools en technologieën te gebruiken, kon SDC een machine ontwerpen en bouwen die op 99,9% van de onderdelen aan de vereiste kwaliteitsnormen voldeed. Het machine vision-systeem zorgde ervoor dat de 0,1% van de onderdelen die niet aan de vereiste normen voldeden, automatisch werden gescheiden.

Handling met robotbuizen

Bij geëxtrudeerde medische slangen is er een zekere mate van willekeur die moeilijk te hanteren kan zijn in een geautomatiseerde machine, vooral wanneer de lengte van de slang toeneemt. Controle behouden is een belangrijk aspect van het SDC-machineconcept en -ontwerp. SDC gebruikte drie afzonderlijke, 6-assige Fanuc-robots die flexibiliteit boden bij de overgang tussen verschillende onderdelen en processtappen, terwijl de machine toch te allen tijde volledige controle had over het midden en beide uiteinden van de slang.

In dit voorbeeld, als de slang eenmaal in de machine is ingevoerd, wordt deze in een aangepaste trog vastgehouden totdat een robot het ene uiteinde van de slang grijpt en een tweede robot het andere uiteinde grijpt. Vervolgens doorloopt elke robot een geprogrammeerde reeks om het assemblageproces te voltooien waarbij de slangen in lijm worden gedompeld en ze vervolgens nauwkeurig in de poorten aan elk uiteinde worden gestoken. Voor langere slanglengtes is een aangepaste houder ontworpen om de lange lus van de slang onder controle te houden en uit de weg te houden voor de robots om door hun volgorde te bewegen. Eenmaal geassembleerd, verzamelt een derde robot de voltooide assemblage en deponeert deze in een verzamelsysteem.

Door meerdere robots te gebruiken, wordt de slang altijd gecontroleerd, waardoor de mogelijkheid van verwarring wordt geëlimineerd en een snelle machinecyclustijd wordt behouden. De robots zijn ook nuttig omdat ze op een nauwkeurig gecontroleerde en gecontroleerde manier kunnen bewegen, waardoor het assemblageproces wordt geperfectioneerd.

Voor dit proces was het installeren van de slang in de fittingen een uitdagend proces dat zowel precisie als flexibiliteit vereiste vanwege de willekeur van de slang. Met meerdere robots kon SDC uiteindelijk een zeer consistent en betrouwbaar geautomatiseerd proces opzetten vanuit een variabele montage. Als geprefereerde robotintegrator voor Fanuc, Epson en vele andere robotfabrikanten, heeft SDC uitgebreide ervaring met het programmeren van meerdere robots om gelijktijdig, veilig en effectief binnen hetzelfde systeem te werken

Experts in geautomatiseerde robotsystemen

SDC is een probleemoplossend bedrijf. Onze creatieve, probleemoplossende aanpak en ons team van ervaren automatiseringsprofessionals brengen deskundige kennis in machineontwerp, machinebouw, machinebesturing, robotprogrammering, onderdelenproductie en complete machineassemblage. Ongeacht of uw toepassing gebruikmaakt van geëxtrudeerde medische slangen of dat u zich in de industrie voor medische hulpmiddelen bevindt, dezelfde principes zullen worden toegepast bij het maken van uw geautomatiseerde systeem. We hebben uitgebreide ervaring in een breed spectrum van industrieën, met bewezen en gepatenteerde methoden om betrouwbare, duurzame geautomatiseerde machines te bouwen voor een breed scala aan toepassingen.

Neem vandaag nog contact op met SDC om met ons over uw automatiseringsproject te praten en bekijk in de tussentijd enkele van onze andere eerdere projecten.