O que é necessário para criar uma máquina de manuseio e montagem de tubos médicos personalizados

Por Eric Anderson

O que é necessário para criar uma máquina de montagem e manuseio de tubos médicos personalizados

Pode ser um desafio projetar e construir uma máquina automatizada para montar dispositivos médicos que usam tubos médicos extrudados. A tubulação extrudada pode ter uma mente própria e o grau de aleatoriedade que pode ser difícil de manusear em uma máquina automatizada. No entanto, ao adotar uma abordagem criativa e de resolução de problemas, ele ainda pode ser automatizado em um processo confiável e bem-sucedido.

Recentemente, os especialistas da Steven Douglas Corp. (SDC) concluíram uma máquina robótica automatizada que produz conjuntos contendo tubos médicos extrudados. A máquina usou três robôs Fanuc de 6 eixos para montar automaticamente um dispositivo médico que consistia em um tubo, uma braçadeira de tubo e duas “portas” médicas que foram coladas em cada extremidade do tubo. Ao projetar o sistema, a extensa experiência de processamento, manuseio de materiais e automação da SDC foi combinada com o conhecimento de fabricação do cliente para criar uma célula automatizada de sucesso. Os principais componentes deste sistema incluem a alimentação e preparação do tubo, a prova de erros e o manuseio do tubo robótico.

Alimentação por tubo e preparação

Antes que a montagem possa começar, o tubo médico deve ser alimentado na máquina e preparado para as operações robóticas que se seguem. Isso inclui alimentar o tubo no sistema, cortar o tubo no comprimento correto e instalar uma braçadeira no tubo.

Quando a tubulação é alimentada na máquina de forma consistente, cada etapa subsequente se torna significativamente mais fácil e confiável. No entanto, é mais fácil dizer do que fazer isso. O tubo extrudado pode ter uma mente própria e agir de forma diferente dependendo de muitas variáveis ​​diferentes. Limitar essas variáveis ​​é um aspecto importante no sistema de alimentação por tubo SDC.

O sistema de alimentação de tubos médicos projetado pela SDC é simples de operar e manter, sem sacrificar qualquer funcionalidade. O tubo é alimentado na máquina SDC a partir de uma bobina e carregado em um desengraxador personalizado por um operador. Em seguida, o tubo é dispensado através de um dispositivo de tensão ponderada que separa o tubo do carretel e mede e rastreia a quantidade de tubo que é dispensado e a tensão na qual é dispensado. Tensão consistente é importante. Um par de correias servo acionadas é usado para agarrar o tubo e guiá-lo suavemente para dentro da máquina, o que minimiza os efeitos externos no comprimento do tubo alimentado.

Para completar o sistema, o SDC adicionou um sistema de controle de circuito fechado e aprendizado de máquina que ajusta automaticamente o sistema de alimentação servo para garantir que o comprimento do tubo alimentado seja consistente. O sistema de alimentação SDC é personalizável e ajustável para acomodar uma variedade de comprimentos de tubo e a prova de erros integrada da máquina pode detectar facilmente tubos que não atendem aos requisitos do sistema.

Prova de erro

Em cada aplicação, é importante que os produtos finais atendam a todos os padrões de qualidade e produção de nossos clientes. A indústria de dispositivos médicos não é exceção. Os requisitos da maioria dos dispositivos médicos são mais rigorosos do que outros setores devido ao uso pretendido. Uma etapa importante no projeto desta máquina automatizada é entender as possíveis causas dos defeitos e projetar uma máquina para limitá-los. Considerando que nenhuma peça será perfeita nem aceitável, verificações de processo podem ser adicionadas para detectar e separar as peças “com falha” e parar / pausar o processo de montagem conforme necessário.

Alguns exemplos básicos, mas normalmente as causas esquecidas de defeitos de peças, incluem a execução da peça errada ou a montagem parcial de uma peça. Para evitar a montagem de uma peça incorreta, ferramentas específicas são necessárias para lidar com cada peça e sensores são usados ​​para garantir que as ferramentas corretas sejam instaladas. Os ciclos de software, recuperação e configuração são programados de forma que os robôs limpem automaticamente da máquina qualquer peça que “falhou” no meio do ciclo. Isso garante que todas as peças incompletas sejam separadas das peças concluídas.

O mesmo sistema de visão mecânica que é usado para um robô guiado por visão também pode ser usado para a inspeção de entrada. Para este projeto, um robô guiado por visão foi usado para retirar as peças de um transportador e o sistema de inspeção por visão verificou se a peça correta estava presente. Um sistema de visão adicional foi incluído para inspecionar a tubulação antes da montagem e verificar se o comprimento da tubulação estava correto. Finalmente, vários sensores foram adicionados para detectar a presença de peças usando uma série de lasers de fibra óptica e sensores capacitivos. Outro sensor também foi instalado para verificar se a cola é aplicada antes da montagem.

Usando uma combinação de todas essas ferramentas e tecnologias, a SDC foi capaz de projetar e construir uma máquina que atendeu aos padrões de qualidade exigidos em 99,9% das peças. O sistema de visão mecânica garantiu que 0,1% das peças que não atendiam aos padrões exigidos fossem separadas automaticamente.

Manuseio de tubo robótico

Com a tubulação médica extrudada, há um grau de aleatoriedade que pode ser difícil de manusear em uma máquina automatizada, especialmente quando o comprimento da tubulação aumenta. Manter o controle é um aspecto importante do conceito e design da máquina SDC. A SDC usou três robôs Fanuc individuais de 6 eixos que forneceram flexibilidade ao fazer a transição entre as diferentes partes e etapas do processo, permitindo que a máquina tivesse controle total sobre o meio e as duas extremidades da tubulação o tempo todo.

Neste exemplo, uma vez que o tubo é alimentado na máquina, ele é mantido em uma calha personalizada até que um robô agarre uma extremidade do tubo e um segundo robô agarre a outra extremidade. Em seguida, cada robô se move por meio de uma sequência programada para concluir o processo de montagem de mergulhar o tubo na cola e, em seguida, inseri-lo com precisão nas portas em cada extremidade. Para comprimentos de tubos mais longos, um suporte personalizado foi projetado para manter o longo loop do tubo controlado e fora do caminho para que os robôs se movam em sua sequência. Depois de montado, um terceiro robô reúne a montagem completa e a deposita em um sistema de coleta.

Ao usar vários robôs, a tubulação é sempre controlada, eliminando a possibilidade de emaranhamento e ajudando a manter o tempo de ciclo da máquina rápido. Os robôs também são benéficos porque podem se mover de forma precisamente controlada e monitorada, aprimorando o processo de montagem.

Para este processo, instalar a mangueira nas conexões foi um processo desafiador que exigia precisão e flexibilidade devido à aleatoriedade da mangueira. Com vários robôs, a SDC foi capaz de configurar um processo automatizado muito consistente e confiável a partir de uma montagem variável. Como um integrador robótico preferido para Fanuc, Epson e muitos outros fabricantes de robôs, SDC tem uma vasta experiência na programação de vários robôs para trabalhar simultaneamente, com segurança e eficácia dentro do mesmo sistema

Especialistas em Sistemas Robóticos Automatizados

SDC é uma empresa de solução de problemas. Nossa abordagem criativa de resolução de problemas e equipe de profissionais de automação experientes trazem conhecimento especializado em design de máquinas, engenharia mecânica, controle de máquinas, programação de robótica, fabricação de peças e montagem completa de máquinas. Independentemente de seu aplicativo usar tubos médicos extrudados ou se você estiver no setor de dispositivos médicos, os mesmos princípios serão aplicados na criação de seu sistema automatizado. Temos ampla experiência em um amplo espectro de indústrias, com métodos comprovados e proprietários para construir máquinas automatizadas confiáveis ​​e duradouras para uma ampla variedade de aplicações.

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