Qué se necesita para crear una máquina de ensamblaje y manipulación de tubos médicos personalizada

Por Eric Anderson

Qué se necesita para crear una máquina de ensamblaje y manipulación de tubos médicos personalizada

Puede ser un desafío diseñar y construir una máquina automatizada para ensamblar dispositivos médicos que utilizan tubos médicos extruidos. Los tubos extruidos pueden tener una mente propia y el grado de aleatoriedad que puede ser difícil de manejar en una máquina automatizada. Sin embargo, al adoptar un enfoque creativo y de resolución de problemas, aún se puede automatizar en un proceso exitoso y confiable.

Recientemente, los expertos de Steven Douglas Corp. (SDC) completaron una máquina robótica automatizada que produce ensamblajes que contienen tubos médicos extruidos. La máquina utilizó tres robots Fanuc de 6 ejes para ensamblar automáticamente un dispositivo médico que consistía en un tubo, una abrazadera de tubo y dos "puertos" médicos que estaban pegados a cada extremo del tubo. Al diseñar el sistema, la amplia experiencia de procesamiento, manipulación de materiales y automatización de SDC se combinó con el conocimiento de fabricación del cliente para crear una celda automatizada exitosa. Los componentes clave de este sistema incluyen la alimentación y preparación de la sonda, la prueba de errores y el manejo robótico de la sonda.

Alimentación y preparación por sonda

Antes de que pueda comenzar el montaje, el tubo médico debe introducirse en la máquina y prepararse para las operaciones robóticas que siguen. Esto incluye introducir el tubo en el sistema, cortar el tubo a la longitud correcta e instalar una abrazadera en el tubo.

Cuando la tubería se introduce en la máquina de manera constante, cada paso posterior se vuelve significativamente más fácil y más confiable. Sin embargo, lograr esto es más fácil decirlo que hacerlo. La tubería extruida puede tener una mente propia y actuará de manera diferente dependiendo de muchas variables diferentes. Limitar estas variables es un aspecto importante en el sistema de alimentación por sonda SDC.

El sistema de alimentación de tubos médicos diseñado por SDC es fácil de operar y mantener sin sacrificar ninguna funcionalidad. El tubo se alimenta a la máquina SDC desde una bobina y un operador lo carga en una desgranadora personalizada. Luego, el tubo se dispensa a través de un dispositivo de tensión ponderado que separa el tubo del carrete y mide y rastrea la cantidad de tubo que se dispensa y la tensión a la que se dispensa. La tensión constante es importante. Se utilizan un par de correas servoaccionadas para agarrar el tubo y guiarlo suavemente hacia la máquina, lo que minimiza los efectos externos en la longitud del tubo alimentado.

Para completar el sistema, SDC agregó un sistema de control de circuito cerrado y aprendizaje automático que ajusta automáticamente el sistema de alimentación del servo para garantizar que la longitud del tubo alimentado sea constante. El sistema de alimentación SDC es personalizable y ajustable para adaptarse a una variedad de longitudes de tubería y la prueba de error integrada de la máquina puede detectar fácilmente las tuberías que no cumplen con los requisitos del sistema.

Prueba de errores

En cada aplicación, es importante que los productos finales cumplan con todos los estándares de calidad y producción de nuestros clientes. La industria de dispositivos médicos no es una excepción. Los requisitos de la mayoría de los dispositivos médicos son más estrictos que los de otras industrias debido a su uso previsto. Un paso importante en el diseño de esta máquina automatizada es comprender las posibles causas de los defectos y diseñar una máquina para limitarlos. Teniendo en cuenta que ninguna pieza será perfecta ni aceptable, se pueden agregar verificaciones de proceso para detectar y separar las piezas "defectuosas" y detener / pausar el proceso de ensamblaje según sea necesario.

Algunos ejemplos básicos, pero que normalmente se pasan por alto, entre las causas de los defectos de las piezas incluyen la ejecución de la pieza incorrecta o el ensamblaje parcial de una pieza. Para evitar el montaje de una pieza incorrecta, se requieren herramientas específicas para manipular cada pieza y se utilizan sensores para garantizar que se instalen las herramientas correctas. Los ciclos de software, recuperación y configuración están programados de modo que los robots limpien automáticamente la máquina de cualquier pieza que "haya fallado" a mitad del ciclo. Esto asegura que las partes incompletas se separen de las partes completadas.

El mismo sistema de visión artificial que se utiliza para un robot guiado por visión también se puede utilizar para la inspección entrante. Para este proyecto, se utilizó un robot guiado por visión para retirar partes de un transportador y el sistema de inspección por visión verificó que la parte correcta estuviera presente. Se incluyó un sistema de visión adicional para inspeccionar la tubería antes del montaje y verificar que la longitud de la tubería fuera la correcta. Finalmente, se agregaron varios sensores para detectar la presencia de piezas utilizando una serie de láseres de fibra óptica y sensores capacitivos. También se instaló otro sensor para verificar que se aplique pegamento antes del ensamblaje.

Al utilizar una combinación de todas estas herramientas y tecnologías, SDC pudo diseñar y construir una máquina que cumplía con los estándares de calidad requeridos en el 99,9% de las piezas. El sistema de visión artificial aseguró que el 0,1% de las piezas que no cumplían con los estándares requeridos se separaran automáticamente.

Manipulación robótica de tubos

Con los tubos médicos extruidos, existe un grado de aleatoriedad que puede ser difícil de manejar en una máquina automatizada, especialmente cuando aumenta la longitud del tubo. Mantener el control es un aspecto importante del concepto y diseño de la máquina SDC. SDC usó tres robots Fanuc individuales de 6 ejes que brindaron flexibilidad al realizar la transición entre diferentes partes y pasos del proceso y, al mismo tiempo, permitieron que la máquina tuviera un control total sobre el medio y ambos extremos de la tubería en todo momento.

En este ejemplo, una vez que el tubo se introduce en la máquina, se mantiene en un canal personalizado hasta que un robot agarra un extremo del tubo y un segundo robot agarra el otro extremo. Luego, cada robot se mueve a través de una secuencia programada para completar el proceso de ensamblaje de sumergir los tubos en pegamento y luego insertarlos con precisión en los puertos de cada extremo. Para longitudes de tubería más largas, se diseñó un soporte personalizado para mantener el bucle largo de la tubería controlado y fuera del camino para que los robots se muevan a través de su secuencia. Una vez ensamblado, un tercer robot recoge el ensamblaje completo y lo deposita en un sistema de recolección.

Mediante el uso de varios robots, la tubería siempre se controla, lo que elimina la posibilidad de enredos y ayuda a mantener un tiempo de ciclo rápido de la máquina. Los robots también son beneficiosos porque pueden moverse de una manera controlada y monitoreada con precisión, perfeccionando el proceso de ensamblaje.

Para este proceso, instalar la manguera en los accesorios fue un proceso desafiante que requirió precisión y flexibilidad debido a la aleatoriedad de la manguera. Con varios robots, SDC pudo finalmente configurar un proceso automatizado muy consistente y confiable a partir de un ensamblaje variable. Como integrador robótico preferido de Fanuc, Epson y muchos otros fabricantes de robots, SDC tiene una amplia experiencia en la programación de varios robots para que funcionen de forma simultánea, segura y eficaz dentro del mismo sistema

Expertos en sistemas robóticos automatizados

SDC es una empresa de resolución de problemas. Nuestro enfoque creativo de resolución de problemas y nuestro equipo de profesionales de automatización experimentados aportan conocimiento experto en diseño de máquinas, ingeniería mecánica, control de máquinas, programación robótica, fabricación de piezas y ensamblaje completo de máquinas. Independientemente de si su aplicación utiliza tubos médicos extruidos o si pertenece a la industria de dispositivos médicos, se aplicarán los mismos principios en la creación de su sistema automatizado. Tenemos una amplia experiencia en un amplio espectro de industrias, con métodos patentados y probados para construir máquinas automatizadas confiables y duraderas para una amplia variedad de aplicaciones.

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