Concevoir un système de manipulation et d'assemblage de tubes médicaux sur mesure : Points clés

Par Eric Anderson

 

Ce qu'il faut pour créer une machine automatisée sur mesure de manipulation et d'assemblage de tubes médicaux

 

Il peut être difficile de concevoir et construire une machine automatisée pour assembler des dispositifs médicaux utilisant des tubes médicaux extrudés. Les tubes extrudés peuvent avoir une vie propre et le degré d'aléatoire peut être difficile à gérer dans une machine automatisée. Cependant, en adoptant une approche créative et de résolution de problèmes, cela peut encore être automatisé en un processus fiable et réussi.

Récemment, les experts de Steven Douglas Corp. (SDC) ont complété une machine robotique automatisée qui produit des assemblages contenant des tubes médicaux extrudés. La machine utilisait trois robots Fanuc 6 axes pour assembler automatiquement un dispositif médical consistant en un tube, un collier de serrage et deux « ports » médicaux collés à chaque extrémité du tube. Dans la conception du système, l'expérience extensive de SDC en traitement, manutention et automatisation a été combinée avec la connaissance de fabrication du client pour créer une cellule automatisée réussie. Les composants clés de ce système incluaient l'alimentation et la préparation du tube, la preuve d'erreur et la manipulation robotique du tube.

Alimentation et préparation du tube

Avant que l'assemblage ne commence, le tube médical doit être alimenté dans la machine et préparé pour les opérations robotiques qui suivent. Cela inclut l'alimentation du tube dans le système, la coupe du tube à la bonne longueur, et l'installation d'un collier sur le tube.

Quand le tube est alimenté dans la machine de manière cohérente, chaque étape suivante devient significativement plus facile et plus fiable. Cependant, y parvenir est plus facile à dire qu'à faire. Les tubes extrudés peuvent avoir une vie propre et agir différemment selon de nombreuses variables. Limiter ces variables est un aspect important du système d'alimentation de tube SDC.

Le système d'alimentation de tube médical conçu par SDC est simple à opérer et maintenir sans sacrifier aucune fonctionnalité. Le tube est alimenté dans la machine SDC depuis une bobine et chargé sur un dévidage personnalisé par un opérateur. Ensuite, le tube est distribué à travers un dispositif de tension pondéré qui sépare le tube de la bobine et mesure et suit la quantité de tube distribuée et la tension à laquelle il est distribué. Une tension constante est importante. Une paire de courroies entraînées par servo est utilisée pour saisir le tube et le guider doucement dans la machine, ce qui minimise les effets externes sur la longueur du tube alimenté.

Pour compléter le système, SDC a ajouté un système de contrôle en boucle fermée et de l'apprentissage machine qui ajuste automatiquement le système d'alimentation servo pour assurer une longueur de tube alimentée constante. Le système d'alimentation SDC est personnalisable et ajustable pour accommoder une variété de longueurs de tube et la preuve d'erreur intégrée de la machine peut facilement détecter les tubes qui ne répondent pas aux exigences du système.

 

Preuve d'erreur

Dans chaque application, il est important que les produits finaux répondent à tous nos standards client, qualité et production. L'industrie des dispositifs médicaux ne fait pas exception. Les exigences de la plupart des dispositifs médicaux sont plus strictes que d'autres industries en raison de leur utilisation prévue. Une étape importante dans la conception de cette machine automatisée est de comprendre les causes possibles de défauts et de concevoir une machine pour les limiter. Considérant que toutes les pièces ne seront pas parfaites ni acceptables, des contrôles de processus peuvent être ajoutés pour détecter et séparer les pièces « défaillantes » et arrêter/mettre en pause le processus d'assemblage si nécessaire.

Quelques exemples basiques, mais généralement oubliés, causes de défauts de pièces incluent l'exécution de la mauvaise pièce ou l'assemblage partiel d'une pièce. Pour empêcher l'assemblage d'une pièce incorrecte, un outillage spécifique est requis pour manipuler chaque pièce et des capteurs sont utilisés pour s'assurer que le bon outillage est installé. Le logiciel, les cycles de récupération et de configuration sont programmés pour que les robots nettoient automatiquement la machine de toute pièce qui a « échoué » en cours de cycle. Cela garantit que les pièces non terminées sont séparées des pièces terminées.

Le même système de vision machine utilisé pour un robot guidé par vision peut aussi être utilisé pour l'inspection entrante. Pour ce projet, un robot guidé par vision était utilisé pour prélever des pièces sur un convoyeur et le système d'inspection par vision vérifiait que la bonne pièce était présente. Un système de vision additionnel était inclus pour inspecter le tube avant l'assemblage et vérifier que la longueur du tube était correcte. Finalement, plusieurs capteurs ont été ajoutés pour détecter la présence de pièces en utilisant une série de lasers à fibre optique et de capteurs capacitifs. Un autre capteur était aussi installé pour vérifier que la colle est appliquée avant l'assemblage.

En utilisant une combinaison de tous ces outils et technologies, SDC a pu concevoir et construire une machine qui répondait aux standards de qualité requis sur 99,9 % des pièces. Le système de vision machine assurait que les 0,1 % de pièces ne répondant pas aux standards étaient automatiquement séparées.

 

Manipulation robotique du tube

Avec les tubes médicaux extrudés, il y a un degré d'aléatoire qui peut être difficile à gérer dans une machine automatisée, surtout quand la longueur du tube augmente. Maintenir le contrôle est un aspect important du concept et de la conception de la machine SDC. SDC a utilisé trois robots Fanuc 6 axes individuels qui offraient de la flexibilité lors de la transition entre différentes pièces et étapes de processus tout en permettant à la machine d'avoir un contrôle total sur le milieu et les deux extrémités du tube en tout temps.

Dans cet exemple, une fois le tube alimenté dans la machine, il est maintenu dans un bac personnalisé jusqu'à ce qu'un robot saisisse une extrémité du tube et un second robot saisisse l'autre extrémité. Ensuite, chaque robot suit une séquence programmée pour compléter le processus d'assemblage : tremper le tube dans la colle puis l'insérer précisément dans les ports à chaque extrémité. Pour les tubes plus longs, un support personnalisé a été conçu pour maintenir la longue boucle du tube contrôlée et hors du chemin pour que les robots puissent suivre leur séquence. Une fois assemblé, un troisième robot récupère l'assemblage terminé et le dépose dans un système de collecte.

En utilisant plusieurs robots, le tube est toujours contrôlé, éliminant la possibilité d'emmêlement et aidant à maintenir un temps de cycle machine rapide. Les robots sont aussi bénéfiques car ils peuvent se déplacer d'une manière précisément contrôlée et surveillée, perfectionnant le processus d'assemblage.

Pour ce processus, l'installation du tuyau dans les raccords était un processus difficile nécessitant précision et flexibilité en raison de l'aléatoire du tuyau. Avec plusieurs robots, SDC a pu finalement mettre en place un processus automatisé très cohérent et fiable à partir d'un assemblage variable. En tant qu'intégrateur robotique privilégié pour Fanuc, Epson et de nombreux autres fabricants de robots, SDC a une vaste expérience dans la programmation de plusieurs robots pour travailler simultanément, en toute sécurité et efficacement dans le même système.

 

 

Experts en systèmes robotiques automatisés

SDC est une entreprise de résolution de problèmes. Notre approche créative de résolution de problèmes et notre équipe de professionnels de l'automatisation expérimentés apportent une expertise en conception de machines, ingénierie mécanique, contrôle de machines, programmation robotique, fabrication de pièces et assemblage complet de machines. Quelles que soient votre application utilisant des tubes médicaux extrudés ou si vous êtes dans l'industrie des dispositifs médicaux, les mêmes principes seront appliqués dans la création de votre système automatisé. Nous avons une vaste expérience dans un large spectre d'industries, avec des méthodes éprouvées et propriétaires pour construire des machines automatisées fiables et durables pour une grande variété d'applications.

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