Ontwerpen van een aangepast medische buis afhandelings- en assemblesysteem: Belangrijke overwegingen

Door Eric Anderson

Wat het kost om een aangepaste medische buis afhandelings- en assemblagesmachine te creëren

Het kan uitdagend zijn om een geautomatiseerde machine te ontwerpen en bouwen die medische apparaten assembleert die gebruikmaken van geëxtrudeerde medische buizen. Geëxtrudeerde buizen kunnen een eigen wil hebben en de mate van willekeur die moeilijk te hanteren is in een geautomatiseerde machine. Echter, door een creatieve en probleemoplossende aanpak te hanteren, kan het nog steeds geautomatiseerd worden tot een succesvol, betrouwbaar proces.

Onlangs hebben de experts van Steven Douglas Corp. (SDC) een geautomatiseerde robotische machine voltooid die assemblages produceert die geëxtrudeerde medische buizen bevatten. De machine gebruikte drie, 6-as Fanuc robots om automatisch een medisch apparaat te assembleren dat bestond uit buis, een buisklem en twee medische "poorten" die aan elk uiteinde van de buis gelijmd waren. Bij het ontwerpen van het systeem werd SDC's uitgebreide verwerkings-, materiaalafhandelings- en automatiseringervaring gecombineerd met de productiekennis van de klant om een succesvolle geautomatiseerde cel te creëren. Sleutelcomponenten van dit systeem omvatten de buisvoeding en -voorbereiding, foutvoorkoming en robotische buisafhandeling.

Buisvoeding en -voorbereiding

Voordat assemblage kan beginnen, moet de medische buis in de machine gevoerd en voorbereid worden voor de robotische operaties die volgen. Dit omvat het voeden van de buis in het systeem, het knippen van de buis voor de juiste lengte en het installeren van een klem op de buis.

Wanneer de buis consistent in de machine gevoerd wordt, wordt elke daaropvolgende stap aanzienlijk eenvoudiger en betrouwbaarder. Het bereiken hiervan is echter makkelijker gezegd dan gedaan. Geëxtrudeerde buis kan een eigen wil hebben en zich anders gedragen afhankelijk van veel verschillende variabelen. Het beperken van deze variabelen is een belangrijk aspect in het SDC buisvoedingssysteem.

Het medische buisvoedingssysteem ontworpen door SDC is eenvoudig te bedienen en te onderhouden zonder functionaliteit op te offeren. De buis wordt in de SDC machine vanaf een rol gevoerd en op een aangepaste afrolapparaat geladen door een operator. Vervolgens wordt de buis uitgegeven door een gewogen spanningsapparaat dat de buis van de spoel scheidt en de hoeveelheid buis die uitgegeven wordt en de spanning waarmee het uitgegeven wordt meet en volgt. Consistente spanning is belangrijk. Een paar servo-aangedreven banden worden gebruikt om de buis te grijpen en zachtjes in de machine te leiden, wat externe effecten op de gevoede buislengte minimaliseert.

Om het systeem te voltooien, voegde SDC een gesloten lus regelsysteem en machine learning toe die de servo-invoedsysteem automatisch aanpast om ervoor te zorgen dat de gevoede buislengte consistent is. Het SDC voedingssysteem is aanpasbaar en instelbaar om een verscheidenheid aan buislengtes te accommoderen en de geïntegreerde foutvoorkoming van de machine kan eenvoudig buis detecteren die niet aan de systeemeisen voldoet.

Foutvoorkoming

In elke applicatie is het belangrijk dat de eindproducten aan al onze klant-, kwaliteits- en productiestandaarden voldoen. De medische apparaatindustrie is geen uitzondering. De eisen van de meeste medische apparaten zijn strenger dan andere industrieën vanwege hun 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. Overwegende niet elk deel perfect noch acceptabel zal zijn, kunnen procescontroles toegevoegd worden om "mislukte" delen te detecteren en scheiden en het assemblageproces zo nodig te stoppen/pauzeren.

Enkele basisvoorbeelden, maar typisch over het hoofd geziene oorzaken van deeldefecten zijn het draaien van het verkeerde deel of het gedeeltelijk assembleren van een deel. Om het assembleren van een incorrect deel te voorkomen, is specifieke tooling vereist om elk deel te hanteren en sensoren worden gebruikt om te waarborgen dat de correcte tooling geïnstalleerd is. De software, herstel- en opstartcycli zijn geprogrammeerd zodat de robots de machine automatisch van elk deel dat "mislukte" mid-cycle wissen. Dit zorgt ervoor dat onvoltooide delen gescheiden worden van de voltooide delen.

Hetzelfde machinevisiesysteem dat gebruikt wordt voor een visie-gegeleide robot kan ook gebruikt worden voor inkomende inspectie. Voor dit project werd een visie-gegeleide robot gebruikt om onderdelen van een band te pikken en het visie-inspectiesysteem verifieerde dat het juiste deel aanwezig was. Een additioneel visiesysteem werd opgenomen om de buis voor assemblage te inspecteren en de lengte van de buis te verifiëren. Uiteindelijk werden verschillende sensoren toegevoegd om deel aanwezigheid te detecteren met een reeks vezeloptische lasers en capacitieve sensoren. Een andere sensor werd ook geïnstalleerd om te verifiëren dat lijm wordt aangebracht voor assemblage.

Door een combinatie van al deze tools en technologieën te gebruiken, was SDC in staat om een machine te ontwerpen en bouwen die de vereiste kwaliteitsstandaarden haalde op 99,9% van de onderdelen. Het machinevisiesysteem zorgde ervoor dat de 0,1% van de onderdelen die niet aan de vereiste standaarden voldeden, automatisch werden gescheiden.

Robotische buisafhandeling

Met geëxtrudeerde medische buis is er een graad van willekeur die moeilijk te hanteren is in een geautomatiseerde machine, vooral wanneer de lengte van de buis toeneemt. Controle behouden is een belangrijk aspect van het SDC machine concept en ontwerp. SDC gebruikte drie individuele, 6-as Fanuc robots die flexibiliteit booden bij het overgaan tussen verschillende onderdelen en processtappen terwijl de machine nog steeds volledige controle had over het midden en beide uiteinden van de buis te allen tijde.

In dit voorbeeld, eenmaal de buis in de machine gevoerd, wordt het in een aangepaste aflop vastgehouden tot één robot het ene uiteinde van de buis grijpt en een tweede robot het andere uiteinde. Vervolgens beweegt elke robot door een geprogrammeerde reeks om het assemblageproces te voltooien van het dippen van de buis in lijm en vervolgens ze nauwkeurig in de poorten aan elk uiteinde te inserteren. Voor langere buislengtes werd een aangepaste houder ontworpen om de lange lus van de buis gecontroleerd en uit de weg te houden voor de robots om door hun reeks te bewegen. Eenmaal geassembleerd, verzamelt een derde robot de voltooide assemblage en stort het in een verzamelingssysteem.

Door meerdere robots te gebruiken, is de buis altijd gecontroleerd, wat de mogelijkheid van verstrengeling elimineert en helpt een snelle machine cyclus tijd te behouden. De robots zijn ook voordelig omdat ze op een nauwkeurig gecontroleerde en gemonitoreerde manier kunnen bewegen, het assemblageproces perfecterend.

Voor dit proces was het installeren van de slang in de fitting een uitdagend proces dat precisie alsmede flexibiliteit vereiste door de willekeur van de slang. Met meerdere robots was SDC in staat om uiteindelijk een heel consistent en betrouwbaar geautomatiseerd proces op te zetten uit een variabele assemblage. Als een bevorzugte robotische integrator voor Fanuc, Epson en veel 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 robotische systemen

SDC is een probleemoplossend bedrijf. Onze creatieve, probleemoplossende benadering en team van ervaren automatiseringsprofessionals brengen expert kennis in machineontwerp, mechanische engineering, machinebesturing, robotica programmeren, onderdelenfabricatie en complete machine assemblage. Ongeacht of jouw applicatie geëxtrudeerde medische buis gebruikt of of je in de medische apparaatindustrie bent, zullen dezelfde principes toegepast worden in de creatie van jouw geautomatiseerde systeem. We hebben uitgebreide ervaring over een breed spectrum van industrieën, met bewezen en proprietair methoden om betrouwbare, langdurige geautomatiseerde machines te bouwen voor een grote verscheidenheid aan toepassingen.

Neem vandaag nog contact op met SDC om met ons te praten over je automatiseringsproject, en tussen tijd, bekijk enkele van onze andere eerdere projecten.