芯片小布袋剪断机的设计与研究

2021-11-24邓玉梅

湖北工业职业技术学院学报 2021年5期

邓玉梅，龙芬

(咸宁职业技术学院，湖北咸宁 437100)

0 引言

针对生产医用芯片纱布所用的芯片小布袋剪断工序效率低，且劳动强度大这一现状，对芯片小布袋剪断机进行研究，改人工剪断为机器自动剪断，实现机器自动化操作过程。该设备利用检测、传感、先进控制技术设计机械结构和控制系统，利用先进控制技术实现芯片小布袋剪断的流水线化、机械化、智能化、自动化，减少人力和物力的投入，降低能耗，提高剪断效率，节约劳动成本。项目的实施，不仅仅是响应政府号召实施绿色崛起的需求，更可为企业和地方带来良好的经济和社会效益。

1 研究的背景

在医疗领域经常会有外科手术，在外科手术时会经常用到纱布止血及吸血，当手术完毕后，有可能出现意外不小心将纱布滞留于患者体内造成医疗事故。因此急需一种可以在不对患者造成痛苦的情况下，能在手术完成后检测出患者体内是否滞留有纱布的设备。

现有技术是在纱布内填充芯片小布袋，芯片小布袋就是将微小的芯片缝合在小布袋内，然后再将小布袋缝合在纱布内。芯片小布袋有金属或者线路，通过金属探测器便可检测到纱布内的芯片，从而便可得知患者体内是否有纱布滞留。整个芯片小布袋体积小，一般是批量连续缝制生产，在生产封装完毕后多个芯片小布袋之间通过线条彼此连接形成一个长条(如图1所示)。在具体使用芯片小布袋时，需要将芯片小布袋从长条状上面单独剪断分离出来，从而需要大量时间精力将芯片小布袋分离并存储在容器内以供使用。传统方式是人工用剪刀将两个芯片小布袋之间的连接线条剪断获取单个芯片小布袋，不仅劳动成本高，且分离效率较低，无法满足智能工业生产应用。

图1 连体芯片小布袋实物图

2 研究的内容

本文研究设计的是一种连体芯片小布袋悬挂切割分离系统(如图2所示)，主要由竖直向进料模块、就位检测模块及水平向同步剪切分离模块组成，工作原理如图3所示。该系统自动化程度高，能快速地将连体芯片小布袋单个分离出来，方便单个芯片小布袋的安装及使用，优化了芯片小布袋生产与使用之间的流程，提高了工作效率，降低了人工成本。

注：1 竖直向进料模块；2 就位检测模块；3 水平向同步剪切分离模块图2 连体芯片小布袋悬挂切割分离系统

注：1 连体芯片小布袋；2 滚轮；3 电机；4 树脂板5 激光传感器模组；6 基座；7 传送带；8 继电器；9 弹簧；10 刀片；11 控制器图3 芯片小布袋悬挂切割分离系统的工作原理

2.1 竖直向进料模块

竖直向进料模块包括滚轮和带轮，带轮与电机输出轴连接，带轮与滚轮之间通过传送带连接。检测位位于滚轮的切线延长线的正下方。连体芯片小布袋放在传送带上，随着传送带的移动将芯片小布袋次第的运送至检测位。

2.2 就位检测模块

就位检测模块为一激光传感器模组，由水平布置的激光发射器及激光接收器组成。芯片小布袋依次竖直向穿过激光发射器与激光接收器之间的激光光路。当芯片小布袋向下竖直悬挂，随着传送带的缓慢移动，芯片小布袋进入检测位时会挡住激光，激光接收器无法接收到激光，此时控制器控制电机停止运转，传送带停止传输，芯片小布袋不动，此时水平向同步剪切分离模块将已经通过检测位的芯片小布袋与相邻小布袋之间的连接线切断实现分离。当该芯片小布袋完全通过检测位时，激光接收器又开始重新接收到激光，传送带继续传送。

2.3 水平向同步剪切分离模块

水平向同步剪切分离模块(即水平切割装置)包括树脂板及同步切刀机构，同步切刀机构上的刀片进行水平往复移动，刀片安装在撞击型电磁铁的推杆上，树脂板位于刀片的水平移动轨迹上，连体芯片小布袋位于树脂板及刀片之间，控制器控制撞击型电磁铁推动推杆水平运动，推杆推动刀片水平移动将相邻两个芯片小布袋之间的连线抵靠至树脂上并将连线切断。切断后的芯片小布袋就会自由下落完成分离动作。切完后刀片归位，等待下一次切割时机。

水平向同步剪切分离模块还包括用于检测连线被切断的切断检测模块及用于检测刀片复位的复位检测模块，切断检测模块及复位检测模块均与同步切刀机构电机连接。切断检测模块包括激光传感器模组，激光传感器模组由切断激光发射器及切断激光接收器构成，刀片的水平切断位置位于切断激光发射器及切断激光接收器的激光光路上。复位检测模块包括光幕传感器，刀片的水平复位位置位于光幕传感器的检测位上。通过激光传感器模组来检测刀片是否切到位，通过光幕传感器监测刀片是否退回复位正常，保证下一次的切断工作，形成了系统是否正常工作自我监测。