芯片小布袋剪斷機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

鄧玉梅，龍 芬

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 咸寧 437100)

0 引言

針對生產(chǎn)醫(yī)用芯片紗布所用的芯片小布袋剪斷工序效率低，且勞動(dòng)強(qiáng)度大這一現(xiàn)狀，對芯片小布袋剪斷機(jī)進(jìn)行研究，改人工剪斷為機(jī)器自動(dòng)剪斷，實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化操作過程。該設(shè)備利用檢測、傳感、先進(jìn)控制技術(shù)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，利用先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片小布袋剪斷的流水線化、機(jī)械化、智能化、自動(dòng)化，減少人力和物力的投入，降低能耗，提高剪斷效率，節(jié)約勞動(dòng)成本。項(xiàng)目的實(shí)施，不僅僅是響應(yīng)政府號召實(shí)施綠色崛起的需求，更可為企業(yè)和地方帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 研究的背景

在醫(yī)療領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)有外科手術(shù)，在外科手術(shù)時(shí)會(huì)經(jīng)常用到紗布止血及吸血，當(dāng)手術(shù)完畢后，有可能出現(xiàn)意外不小心將紗布滯留于患者體內(nèi)造成醫(yī)療事故。因此急需一種可以在不對患者造成痛苦的情況下，能在手術(shù)完成后檢測出患者體內(nèi)是否滯留有紗布的設(shè)備。

現(xiàn)有技術(shù)是在紗布內(nèi)填充芯片小布袋，芯片小布袋就是將微小的芯片縫合在小布袋內(nèi)，然后再將小布袋縫合在紗布內(nèi)。芯片小布袋有金屬或者線路，通過金屬探測器便可檢測到紗布內(nèi)的芯片，從而便可得知患者體內(nèi)是否有紗布滯留。整個(gè)芯片小布袋體積小，一般是批量連續(xù)縫制生產(chǎn)，在生產(chǎn)封裝完畢后多個(gè)芯片小布袋之間通過線條彼此連接形成一個(gè)長條(如圖1所示)。在具體使用芯片小布袋時(shí)，需要將芯片小布袋從長條狀上面單獨(dú)剪斷分離出來，從而需要大量時(shí)間精力將芯片小布袋分離并存儲(chǔ)在容器內(nèi)以供使用。傳統(tǒng)方式是人工用剪刀將兩個(gè)芯片小布袋之間的連接線條剪斷獲取單個(gè)芯片小布袋，不僅勞動(dòng)成本高，且分離效率較低，無法滿足智能工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

圖1 連體芯片小布袋實(shí)物圖

2 研究的內(nèi)容

本文研究設(shè)計(jì)的是一種連體芯片小布袋懸掛切割分離系統(tǒng)(如圖2所示)，主要由豎直向進(jìn)料模塊、就位檢測模塊及水平向同步剪切分離模塊組成，工作原理如圖3所示。該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，能快速地將連體芯片小布袋單個(gè)分離出來，方便單個(gè)芯片小布袋的安裝及使用，優(yōu)化了芯片小布袋生產(chǎn)與使用之間的流程，提高了工作效率，降低了人工成本。

注：1 豎直向進(jìn)料模塊；2 就位檢測模塊；3 水平向同步剪切分離模塊圖2 連體芯片小布袋懸掛切割分離系統(tǒng)

注：1 連體芯片小布袋；2 滾輪；3 電機(jī)；4 樹脂板5 激光傳感器模組；6 基座；7 傳送帶；8 繼電器；9 彈簧；10 刀片；11 控制器圖3 芯片小布袋懸掛切割分離系統(tǒng)的工作原理

2.1 豎直向進(jìn)料模塊

豎直向進(jìn)料模塊包括滾輪和帶輪，帶輪與電機(jī)輸出軸連接，帶輪與滾輪之間通過傳送帶連接。檢測位位于滾輪的切線延長線的正下方。連體芯片小布袋放在傳送帶上，隨著傳送帶的移動(dòng)將芯片小布袋次第的運(yùn)送至檢測位。

2.2 就位檢測模塊

就位檢測模塊為一激光傳感器模組，由水平布置的激光發(fā)射器及激光接收器組成。芯片小布袋依次豎直向穿過激光發(fā)射器與激光接收器之間的激光光路。當(dāng)芯片小布袋向下豎直懸掛，隨著傳送帶的緩慢移動(dòng)，芯片小布袋進(jìn)入檢測位時(shí)會(huì)擋住激光，激光接收器無法接收到激光，此時(shí)控制器控制電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，傳送帶停止傳輸，芯片小布袋不動(dòng)，此時(shí)水平向同步剪切分離模塊將已經(jīng)通過檢測位的芯片小布袋與相鄰小布袋之間的連接線切斷實(shí)現(xiàn)分離。當(dāng)該芯片小布袋完全通過檢測位時(shí)，激光接收器又開始重新接收到激光，傳送帶繼續(xù)傳送。

2.3 水平向同步剪切分離模塊

水平向同步剪切分離模塊(即水平切割裝置)包括樹脂板及同步切刀機(jī)構(gòu)，同步切刀機(jī)構(gòu)上的刀片進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)，刀片安裝在撞擊型電磁鐵的推桿上，樹脂板位于刀片的水平移動(dòng)軌跡上，連體芯片小布袋位于樹脂板及刀片之間，控制器控制撞擊型電磁鐵推動(dòng)推桿水平運(yùn)動(dòng)，推桿推動(dòng)刀片水平移動(dòng)將相鄰兩個(gè)芯片小布袋之間的連線抵靠至樹脂上并將連線切斷。切斷后的芯片小布袋就會(huì)自由下落完成分離動(dòng)作。切完后刀片歸位，等待下一次切割時(shí)機(jī)。

水平向同步剪切分離模塊還包括用于檢測連線被切斷的切斷檢測模塊及用于檢測刀片復(fù)位的復(fù)位檢測模塊，切斷檢測模塊及復(fù)位檢測模塊均與同步切刀機(jī)構(gòu)電機(jī)連接。切斷檢測模塊包括激光傳感器模組，激光傳感器模組由切斷激光發(fā)射器及切斷激光接收器構(gòu)成，刀片的水平切斷位置位于切斷激光發(fā)射器及切斷激光接收器的激光光路上。復(fù)位檢測模塊包括光幕傳感器，刀片的水平復(fù)位位置位于光幕傳感器的檢測位上。通過激光傳感器模組來檢測刀片是否切到位，通過光幕傳感器監(jiān)測刀片是否退回復(fù)位正常，保證下一次的切斷工作，形成了系統(tǒng)是否正常工作自我監(jiān)測。

3 研究結(jié)果

通過對小布袋剪斷機(jī)的結(jié)構(gòu)研究和控制研究，制作出來的小布袋剪斷機(jī)每分鐘能剪斷30～60片，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器代人，為企業(yè)大大節(jié)約了小布袋剪斷的勞資成本。

芯片小布袋剪斷機(jī)實(shí)物圖

4 結(jié)語

芯片小布袋剪斷機(jī)的成功研制，不僅僅是響應(yīng)政府號召實(shí)施綠色崛起的需求，更可為企業(yè)和地方帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。綜上所述，本項(xiàng)目研究對于提高芯片小布袋剪斷效率有著重要作用，是對企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造第一步，對企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備提檔升級有很好的促進(jìn)作用。