細胞保存液瓶自動裝盒裝置

宮 哲,李玉霞,張田龍,雷志偉

(河北省自動化研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

細胞保存液瓶自動裝盒裝置是細胞保存液灌裝生產線中一個單獨的后整理裝置，是生產線的一部分。細胞保存液灌裝完成后，經過貼標和噴碼設備，在本裝置處進行后工序整理，通過合理編組，將保存液瓶整齊碼放到塑料盒內完成操作。

細胞保存液后工序的整理、裝盒和統計工作在未采用本裝置前由2人～3人手動進行整理和記錄，占用了大量人力資源，統計的數據也多次出現誤差，忘記和漏記的情況時有出現。鑒于此，項目組研發了“細胞保存液瓶自動裝盒裝置”，本裝置可替代人工進行操作，系統通過各子機構的聯合運作，可實現細胞保存液瓶的自動整理和裝盒以及生產數據的自動記錄和查詢功能，實現了裝置的自動化作業。

1 細胞保存液瓶自動裝盒裝置總體設計及工作原理

細胞保存液瓶自動裝盒裝置由架體、指縫移瓶機構、XYZ滑臺模組、負壓吸瓶機構、裝盒移出機構等多個部分組成,總體結構如圖1所示。

圖1 細胞保存液瓶自動裝盒裝置總體結構

輸送帶將完成貼標和噴碼的細胞保存液瓶輸送到指縫移瓶機構1#工位內，該機構通過進瓶傳感器檢測，去抖延時后左移一個工位，再次輸送過來的瓶子進入2#工位，傳感器檢測到瓶子后，再次向左移動一個工位，直到5#工位也裝滿瓶子，此時再次左移一個工位，將6#工位正對輸送帶，承接下一個瓶子，同時處于左側抓料高位等待的Z軸機械手下移，打開5個負壓吸嘴，將指縫移瓶機構中1#～5#瓶子同時吸住，送往左側或右側空閑的裝盒工位中，然后返回右側等待抓料高位。同時，如果指縫移瓶機構6#工位已經有瓶子，則開始右移一個工位，如此往復，直到將2#工位裝滿，將1#工位正對輸送帶，承接下一個瓶子，此時停靠于指縫移瓶機構右側的Z軸機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，而后循環進行。當裝盒工位裝滿5排后，移出盒子，然后進行釘盒操作。

2 機械結構設計

2.1 架體

細胞保存液瓶自動裝盒裝置架體采用65型材搭建而成，和輸送帶的對接部分采用凹型設計，其結構如圖2所示。

圖2 架體結構

2.2 指縫移瓶機構

指縫移瓶機構采用類似人手指縫的設計思想，由伺服電機帶動整體移動，工位設計成6個，將抓瓶和進瓶的時間重疊，提高了機構的整體運行效率，其結構如圖3所示。

圖3 指縫移瓶機構 圖4 XYZ滑臺模組

2.3 XYZ滑臺模組

XYZ滑臺模組中的X、Y軸采用絲杠滑臺形式，Z軸采用同步帶滑臺形式，配合750 W的伺服電機，保證了位置精度，通過選擇同步帶的Z軸模組并對其伺服參數進行柔性優化后，對模組具有一定保護作用，其結構如圖4所示。

2.4 負壓吸瓶機構

負壓吸瓶機構采用正壓供氣，通過負壓發生器轉換成負壓后由過濾嘴過濾，而后讓吸嘴產生吸力。該部分安裝于Z軸模組安裝板，吸嘴外設計了吸盤定位導向，吸嘴上設計了彈性機構，以降低因瓶子高度不同而造成的模組損傷。負壓吸瓶機構如圖5所示。

圖5 負壓吸瓶機構 圖6 裝盒移出機構

2.5 裝盒移出機構

裝盒移出機構采用無桿氣缸帶動工位移出的結構，兩個模具安裝板上分別設計了可以4個方向調節的模具限位板，使模具盒體展開后更方便放入，其結構如圖6所示。

3 人機交互設計

本裝置控制系統采用DVP-48EH00T3為核心進行運動控制程序設計，該PLC擁有4路200 kHz高速脈沖輸出端口，能夠進行運動控制程序編寫且配線簡單方便。人機系統采用MCGS 7寸觸摸屏進行交互，人機交互主窗口如圖7所示，調試窗口如圖8所示。

圖7 人機交互主窗口

圖8 調試窗口

4 結語

采用細胞保存液瓶自動裝盒裝置進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。機器代人可以為企業降低成本，為招工難的企業提供了一個新的途徑。本裝置的使用，解放了勞動力，降低了企業用工成本，提高了生產效率，提升了企業形象。