細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置

宮 哲,李玉霞,張?zhí)稞?雷志偉

(河北省自動(dòng)化研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置是細(xì)胞保存液灌裝生產(chǎn)線中一個(gè)單獨(dú)的后整理裝置，是生產(chǎn)線的一部分。細(xì)胞保存液灌裝完成后，經(jīng)過(guò)貼標(biāo)和噴碼設(shè)備，在本裝置處進(jìn)行后工序整理，通過(guò)合理編組，將保存液瓶整齊碼放到塑料盒內(nèi)完成操作。

細(xì)胞保存液后工序的整理、裝盒和統(tǒng)計(jì)工作在未采用本裝置前由2人～3人手動(dòng)進(jìn)行整理和記錄，占用了大量人力資源，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)也多次出現(xiàn)誤差，忘記和漏記的情況時(shí)有出現(xiàn)。鑒于此，項(xiàng)目組研發(fā)了“細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置”，本裝置可替代人工進(jìn)行操作，系統(tǒng)通過(guò)各子機(jī)構(gòu)的聯(lián)合運(yùn)作，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞保存液瓶的自動(dòng)整理和裝盒以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄和查詢功能，實(shí)現(xiàn)了裝置的自動(dòng)化作業(yè)。

1 細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置總體設(shè)計(jì)及工作原理

細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置由架體、指縫移瓶機(jī)構(gòu)、XYZ滑臺(tái)模組、負(fù)壓吸瓶機(jī)構(gòu)、裝盒移出機(jī)構(gòu)等多個(gè)部分組成,總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置總體結(jié)構(gòu)

輸送帶將完成貼標(biāo)和噴碼的細(xì)胞保存液瓶輸送到指縫移瓶機(jī)構(gòu)1#工位內(nèi)，該機(jī)構(gòu)通過(guò)進(jìn)瓶傳感器檢測(cè)，去抖延時(shí)后左移一個(gè)工位，再次輸送過(guò)來(lái)的瓶子進(jìn)入2#工位，傳感器檢測(cè)到瓶子后，再次向左移動(dòng)一個(gè)工位，直到5#工位也裝滿瓶子，此時(shí)再次左移一個(gè)工位，將6#工位正對(duì)輸送帶，承接下一個(gè)瓶子，同時(shí)處于左側(cè)抓料高位等待的Z軸機(jī)械手下移，打開(kāi)5個(gè)負(fù)壓吸嘴，將指縫移瓶機(jī)構(gòu)中1#～5#瓶子同時(shí)吸住，送往左側(cè)或右側(cè)空閑的裝盒工位中，然后返回右側(cè)等待抓料高位。同時(shí)，如果指縫移瓶機(jī)構(gòu)6#工位已經(jīng)有瓶子，則開(kāi)始右移一個(gè)工位，如此往復(fù)，直到將2#工位裝滿，將1#工位正對(duì)輸送帶，承接下一個(gè)瓶子，此時(shí)?？坑谥缚p移瓶機(jī)構(gòu)右側(cè)的Z軸機(jī)械抓手下移將瓶子吸走，放入之前裝盒工位的下一排工位中，而后循環(huán)進(jìn)行。當(dāng)裝盒工位裝滿5排后，移出盒子，然后進(jìn)行釘盒操作。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 架體

細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置架體采用65型材搭建而成，和輸送帶的對(duì)接部分采用凹型設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 架體結(jié)構(gòu)

2.2 指縫移瓶機(jī)構(gòu)

指縫移瓶機(jī)構(gòu)采用類似人手指縫的設(shè)計(jì)思想，由伺服電機(jī)帶動(dòng)整體移動(dòng)，工位設(shè)計(jì)成6個(gè)，將抓瓶和進(jìn)瓶的時(shí)間重疊，提高了機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)行效率，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 指縫移瓶機(jī)構(gòu) 圖4 XYZ滑臺(tái)模組

2.3 XYZ滑臺(tái)模組

XYZ滑臺(tái)模組中的X、Y軸采用絲杠滑臺(tái)形式，Z軸采用同步帶滑臺(tái)形式，配合750 W的伺服電機(jī)，保證了位置精度，通過(guò)選擇同步帶的Z軸模組并對(duì)其伺服參數(shù)進(jìn)行柔性優(yōu)化后，對(duì)模組具有一定保護(hù)作用，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.4 負(fù)壓吸瓶機(jī)構(gòu)

負(fù)壓吸瓶機(jī)構(gòu)采用正壓供氣，通過(guò)負(fù)壓發(fā)生器轉(zhuǎn)換成負(fù)壓后由過(guò)濾嘴過(guò)濾，而后讓吸嘴產(chǎn)生吸力。該部分安裝于Z軸模組安裝板，吸嘴外設(shè)計(jì)了吸盤(pán)定位導(dǎo)向，吸嘴上設(shè)計(jì)了彈性機(jī)構(gòu)，以降低因瓶子高度不同而造成的模組損傷。負(fù)壓吸瓶機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 負(fù)壓吸瓶機(jī)構(gòu) 圖6 裝盒移出機(jī)構(gòu)

2.5 裝盒移出機(jī)構(gòu)

裝盒移出機(jī)構(gòu)采用無(wú)桿氣缸帶動(dòng)工位移出的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)模具安裝板上分別設(shè)計(jì)了可以4個(gè)方向調(diào)節(jié)的模具限位板，使模具盒體展開(kāi)后更方便放入，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

3 人機(jī)交互設(shè)計(jì)

本裝置控制系統(tǒng)采用DVP-48EH00T3為核心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)，該P(yáng)LC擁有4路200 kHz高速脈沖輸出端口，能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制程序編寫(xiě)且配線簡(jiǎn)單方便。人機(jī)系統(tǒng)采用MCGS 7寸觸摸屏進(jìn)行交互，人機(jī)交互主窗口如圖7所示，調(diào)試窗口如圖8所示。

圖7 人機(jī)交互主窗口

圖8 調(diào)試窗口

4 結(jié)語(yǔ)

采用細(xì)胞保存液瓶自動(dòng)裝盒裝置進(jìn)行瓶子的后工序整理和裝盒，提高了包裝效率，減少了用工量。機(jī)器代人可以為企業(yè)降低成本，為招工難的企業(yè)提供了一個(gè)新的途徑。本裝置的使用，解放了勞動(dòng)力，降低了企業(yè)用工成本，提高了生產(chǎn)效率，提升了企業(yè)形象。