专利名称：输液器零部件自动组装设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一次性医疗器械生产设备，特别是一种用于输液器生产过程中的 自动组装设备。
背景技术：
静脉输液是临床给药的一种重要途径，所用一次性输液器中的器件主要涉及药液 过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器等，它们组成输液器并实现对药液进行输注的重要 器件；药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器的基本结构主要由上壳体(滴斗、护帽)、 下壳体(滴管、穿刺针)、过滤膜组成，起着阻隔、过滤、清除细菌、病毒、微粒、杂质的作用； 输液器滴斗的基本结构主要由滴管和滴斗组成，起着对液体滴速进行计量的作用；瓶塞穿 刺器基本结构主要由护帽、穿刺针组成，起着保护穿刺针尖的作用；目前，其生产过程主要 由手工将其上下对位，通过化学黏接剂进行组合装配。存在着手工劳作，强度大、产量低、质 量不稳定，易泄露、废品率高(5% )、化学粘合剂气体挥发刺激口腔和呼吸道黏膜，引起水 肿，甚者可致手指皮肤蜕皮、溃烂、过敏等不良反应。大量器件通过手工组合，会增加手指上 污物污染器件的机会，导致热原存在，可引起输液反应等不良后果，从而降低产品品质。
发明内容
本发明的目的就是提供一种输液器零部件的自动组装设备，可使上述药液过滤 器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器组装过程实现机电一体化自动化生产，减少废品率，提高 产品品质，降低劳动强度，节省大量人力，降低开支与消耗，节省占地面积90%，提高工作效 率十数倍。本发明的技术方案是这样实现的，通过震动筛分选送料装置震动上料器A、B，分 别将药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器上壳体(滴斗、护帽)、下壳体(滴管、穿刺 针)输送到自动组装设备的数个旋转输送卡盘中，在内嵌PLC控制程序的微型计算机的控 制下，过滤膜片由自动输送机构(可是汽动送膜或机械齿轮送膜方式)将过滤膜片推送入 下壳体(滴管、穿刺针)，然后被柱塞弹压，自动进入下壳体(滴管、穿刺针)中的膜片支撑 架底部；同时，另一组旋转输送卡盘将上壳体送至自动涂胶轮上表面，将黏接剂均勻涂布在 上壳体结合面下缘上，然后上壳体(滴斗、护帽)、下壳体(滴管、穿刺针)被送入旋转组合 卡盘中进行上下对位，在组合机构中(可是滚轮按压组合的结构或是斜板逐渐按压组合的 结构)，被组合柱塞机械压合并以黏接剂粘接形成药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺 器，待胶体干涸后，脱离设备传送带，进入产品成品容器中。本发明输液器零部件自动组装设备单班可生产器件8-10万只/8小时；可提高工作效率在十数倍以上，产品一致性和质量得到提高，可减少环境污染，防止环苯类有机物化 学气体挥发对人体和环境的污染和危害，也避免黏接剂对手指皮肤的损伤与侵蚀。
图1是本发明装置的结构方框示意图；图2是本发明装置的自动输送过滤膜片的结构示意图；图3是本发明装置的黏合剂自动涂布结构示意图；图4是本发明装置的黏合剂自动涂布自动回收装置结构示意图；图5是本发明装置的膜片自动进位的结构示意图；图6是本发明装置的膜片自动进位装置结构示意图；图7是本发明装置的膜片自动定位装置结构示意图；图8是本发明装置的自动组合装置结构示意图；图9是本发明装置的自动组合装置结构示意图；图10是本发明装置的自动组合过程控制系统程序流程示意具体实施例由图1可知，本发明装置主要由控制及显示部分、零件输送部分、组合部分、动力 传递部分组成；控制及显示部分控制和监测设备的工作流程并对设备状态实时显示，在出 现零件缺位、错位、故障时，系统程序会发出警示并立即停止设备运转，它由控制器、声光报 警器、显示屏、传感器、电源构成；零件输送部分由物料震动分选器(A)、(B)和震动传送带 (K)、(B")组成，将药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器的零件上壳体(滴斗、护 帽)、下壳体(滴管、穿刺针)分别选送到组装线的不同输送卡盘上，在下壳体(滴管、穿刺 针)传送卡盘(SPB1、SPB2) —侧，设有过滤膜片自动送膜机构和膜片自动定位装置，可使膜 片准确定位入下壳体(滴管、穿刺针)中；在上壳体(滴斗、护帽)输送卡盘一侧，设有上壳 体(滴斗)自动涂布粘接剂机构。由上述各传送(轮)卡盘将上壳体(滴斗、护帽)、下壳 体(滴管、穿刺针)同步送至自动组合装置(ZH)，将已经涂布黏接剂的上壳体与已经安装过 滤膜片的下壳体进行上下对位，在程序控制下，由机械作用(柱塞向下移动)将上壳体(滴 斗、护帽)下压使其与下壳体(滴管、穿刺针)嵌合，形成药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶 塞穿刺器组合器件，然后经产品自动计数器及容器对产品进行计数和统计。设备完成自动 组装过程。图2是本发明装置的零件自动进位识别装置，它由红外对管(23)及电源和放大器 及信号电缆组成。它可在器件转送带上，对动态的零件上壳体(滴斗、护帽)(21)、下壳体 (滴管、穿刺针)(22)的位移信号进行检测，若不连续的位移脉冲停止(缺失)，则表明零件缺 失，并将信号送中央处理器，控制设备的主轴步进电机停止运转，并发出警示信号，待处理故 障后，设备自动恢复运转。零件之间的位移脉动信号成为控制身工作状态的控制信号源。图3是本发明装置的粘接剂自动涂布结构示意图，由图3可知，在上壳体或是滴斗(SK)被旋转输送卡盘(SPAl)移送动到黏接剂涂布轮(31)表面时，由于黏接剂在容器 (35)中被滚轮(32)沾取，又被动的由滚轮(31)送至上壳体(SK)的底面，并均勻地涂布在 其下表面；然后被输送卡盘(SPAl)送入下一工序；在容器(35) —侧设有两只光电检测对 管(33)、(34)，它可监视容器中黏接剂的多少，及时提醒补充。图4可知，在已经涂布粘接剂的上壳体(SK)，其底面的黏接剂胶液会随重力作用 发生坠落，大量的上壳体(SK)底面涂布的黏接剂胶液坠落，势比造成输送平板(41)表面的胶液堆积，所以，本发明装置中设置了刮板(42)，可将上壳体(SK)底面的多余的黏接剂胶 液刮除，并经输送带平板(41)上制作的胶液回收沟槽(43)，而使黏接剂胶液重新回流入胶 液容器(35)中。图5是本发明装置的过滤膜片自动输送进位结构，由汽缸(5)、杠杆(5G)、送膜结 构(5M)共同组成，在汽缸(5)中有活塞(5H)，可在进气孔(5A)和(5B)中送入不同方向 的气压下，使活塞(5H)做不同方向的往复运动，其轴(51)与连杆(5G)以销钉连接，可带 动连杆(5G)做左右摆动，连杆(5G) —端在定点支座(53)上固定，另一端与膜片输送机构 (5M)中活动轴(52)相连，轴(52)后端有弹簧(55)以增强推膜速度，轴后端上固定有固定 座(56)，其表面平台面上有螺孔，与送膜片推板(57)牢固固定，推板(57)在汽缸(5)的作 用下，同步进行往复推动动作，在推板(57)的前端有与膜片外周半径一致的弧形缺口，可 与膜片(M)有好的接触，以避免在推送膜片时，使膜片不产生卷曲或皱折变形。下壳体(滴 管、穿刺针)(XK)在震动输送带(SPB2)的带动下，进入膜片进位结构处，在上述膜片推板 (57)的作用下，膜片(M)被推进下壳体(滴管、穿刺针)(XK)的上表面，或落入下壳体(滴 管、穿刺针)壳内的膜片支撑架上；传送带(SPB2)的每一个工位移动，都是在主轴同步电机 的带动下，随齿轮转动，形成触发信号，使气动阀们动作，从而使汽缸驱使膜片自动进位装 置做与主轴同步的送膜动作一次，将膜片(M)自动送入下壳体(滴管、穿刺针)(XK)内；在 膜片贮存槽(MC)中下部装有一对光电检测管，以对其中膜片的剩余量进行监测，少于一定 量时，系统会发出信号提示添加。图6是本发明装置的膜片自动进位的另一种实现方式由图6可知，为了避免汽缸 推动的滞后或因汽缸活塞密封圈的老化与疲劳损坏(一般汽缸活塞的寿命在100万次)，造 成输送膜片可靠性降低的发生，本实施例叙述了在主轴上固定的齿轮(61)与前端装有滚 轮(62)的活塞杆(63)做同步运动，活塞杆(63)在活塞套(63A)中滑动，在其近中部用固 定销与连杆(64)连接，连杆(64)的一端固定在定点支座(64A)中，另一端与膜片输送机构 (5M)中活动轴(52)相连，轴(52)后端有弹簧(55)以增强推膜速度，轴后端上固定有固定 座(56)，其表面平台面上有螺孔，与送膜片推板(57)牢固固定，推板(57)在汽缸(5)的作 用下，同步进行往复推动动作，在推板(57)的前端有与膜片外周半径一致的弧形缺口，可 与膜片(M)有好的接触，以避免在推送膜片时，使膜片产生卷曲或皱折变形。下壳体(XK) 在震动输送带(SPB2)的带动下，进入膜片进位结构处，在上述膜片推板(57)的作用下，膜 片(M)被推进下壳体(XK)的上表面，或落入下壳体壳内的膜片支撑架上；传送带(SPB2)的 每一个工位移动，都是在主轴同步电机的带动下，随齿轮转动，形成触发信号，使气动阀们 动作，从而使汽缸驱使膜片自动进位装置做与主轴同步的送膜动作一次，将膜片(M)自动 送入下壳体(XK)内；在膜片贮存槽(MC)中下部装有一对光电检测管，以对其中膜片的剩余 量进行监测，少于一定量时，系统会发出信号提示添加。图7是本发明装置的膜片自动定位机构示意图，说明在由以上步骤、过程将滤膜膜片(M)送到下壳体(XK)表面后，经过本机构的作用，可将膜片(M)自动送入下壳体(XK) 内底部的膜片支撑架上的过程。由图7可知，膜片(M)覆盖在下壳体(XK)表面，在旋转式 输送盘(SPB3)中转送到本机构中，被相应的柱塞(ZSl)下端的圆柱底面(ZSD)与每一个下 壳体(滴管、穿刺针)内壁是上下对位并同步旋转，在旋转输送卡盘(SPB3)的上部固定有 两个不随卡盘移动的硅胶滚轮(71、72)，它与滚轮运转轨迹相对应，且其边缘低于柱塞约数厘米，在旋转卡盘转动时，卡盘上每一个柱塞的顶面呈球形(ZSQ)在运转到滚轮(71、72)下面时，都被滚轮作用，使柱塞组中的每一柱塞(ZSl)被滚轮(71、72)碾压下移，可将膜片(M)压送进入下壳体(XK)内，贴在膜片支撑架表面(XKa)，机构完成了上述的装有膜片的下壳体(XK)中膜片定位而转向下一工序。图8是本发明装置的自动组合机构示意图。由图8可知，上壳体旋转输送卡盘(SPA2)将上壳体(SK)与由旋转输送卡盘(SPB3)送来的下壳体(滴管、穿刺针)(XK) —并送入旋转组合卡盘(SPX5)并上下对位；在旋转组合卡盘(SPX5)的周边有一圈下端呈中空结构的柱塞组(ZS2)，其外周有复位弹簧(ZSH)。中空柱塞(ZS2)可将上壳体(SK)套持，在上壳体(SK)与下壳体(滴管、穿刺针)(XK)对位后，随着旋转组合卡盘(SPX5)的运转，呈半球形的柱塞顶端(ZSQ)被二滚轮(71、72)挤压，使柱塞(ZS2)向下移动，随着柱塞的下移，将上壳体(SK)与下壳体(滴管、穿刺针)(XK)嵌压组合在一起，因下壳体(XK)内已经装有滤膜(M)，上壳体(SK)外缘已经均布粘接剂，所以，上壳体与下壳体(滴管、穿刺针)被黏接剂粘接牢固，完成组合，实现药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器(LQ)的自动组装。图9是本发明装置另一种实施方法，由图9可知，旋转输送卡盘(SPA2)将上壳体(SK)与由旋转输送卡盘(SPB3)送来的下壳体(滴管、穿刺针)(XK) —并送入旋转组合卡盘(SPX5)并上下对位；在旋转组合卡盘(SPX5)的周边有一圈下端呈中空结构的柱塞组 (ZS2)，其外周有复位弹簧(ZSH)。中空柱塞(ZS2)可将上壳体(SK)套持，在上壳体(SK) 与下壳体(XK)对位后，随着旋转组合卡盘(SPX5)的运转，呈半球形的柱塞顶端(ZSQ)与在旋转输送卡盘(SPX5)支座上固定有一个逐渐向下倾斜的圆周形斜板(XB)，柱塞球顶(ZS2) 在该斜板(XB)下滑动移行，柱塞随着斜板(XB)的坡度逐渐下移，而将上壳体(SK)、下壳体(滴管、穿刺针)(XK)嵌压对接组合成为药液过滤器、空气过滤器、滴斗、瓶塞穿刺器(LQ)。图10是本发明装置的程序控制流程图。由图10可知，本发明的过程控制流程如下步骤10表示系统上电，主电源打开，步骤20为系统进入初始化自检过程；步骤30表示系统通过自检后，既启动物料震动输送装置(A、B、A\BJ将上壳体(滴斗、护帽)、下壳体(滴管、穿刺针)送入旋转输送卡盘(SPA、SPB)；步骤40表示物料监测传感器(A、B)分别对上壳体(滴斗、护帽)、下壳体(滴管、穿刺针)的输送过程进行监测，如有缺位或断流，系统接到信号后，立即停止运转，待故障处理后，系统自动恢复运转；步骤50表示在上述过程无故障，上下壳体(滴管、穿刺针)输送正常，则进入下一步骤60，启动过滤膜自动上膜过程， 以气动送膜(图6)或以机械凹轮方式(图7)自动送膜方式，将滤膜送到下壳体(滴管、穿刺针)的壳内滤膜支架上；并在膜片定位机构(可有斜板压膜定位方式和滚轮压膜定位方式)作用下，将过滤膜片压入壳内的支架表面；步骤70将上壳体送入粘接剂自动涂布机构，在上壳体底面均勻涂布粘胶，并在黏接剂刮板回收装置作用下使多余的黏接剂被回收，使下壳体(滴管、穿刺针)黏接剂涂布均勻；步骤80表示粘胶信号的检测提取；若粘胶缺失，则会立即停止主轴运转，并发出警示；步骤90表示将涂布粘胶后的上壳体与压入滤膜的下壳体(滴管、穿刺针)被系统同步送入自动组合机构中今年系上下对位，并在组合滚轮方式 (图8)或斜板作用方式下(图9)，使上壳体与下壳体(滴管、穿刺针)组合嵌压黏接成为药液过滤器、空气过滤器、输液器滴斗、瓶塞穿刺器；步骤100表示药液过滤器、空气过滤器、输液器滴斗、瓶塞穿刺器被自动剥离机构从组装线上剥落并由计数信号送处理器累计生产数量。
由于本发明装置采用了黏接剂自动涂布装置，可在上壳体输送过程中，将黏接剂均勻涂布在上壳体下表面；省略手工沾取粘胶的过程，节省人力，降低劳动强度，提高产品 品质，提高工作效率。由于本发明装置采用了黏接剂自动刮板和多余黏接剂回收流道，可将多余的黏接剂回收入黏接剂容器，节省材料，提高产品品质，并减少了环境污染，减少了黏结剂对员工 手指皮肤的损伤，也减少了由于手工接触零件对产品品质的影响，提高了产品的合格率和
一致性。由于本发明装置采用了多种滤膜自动输送机构方式，可使过滤膜片自动送到下壳体(滴管、穿刺针)表面并被压膜机构稳妥压入下壳体(滴管、穿刺针)的滤膜支架表面， 具有送膜准确，压膜稳妥的特点，可大大减轻人工劳动强度，提高工作效率十数倍。由于本发明装置采用了自动组合机构，可通过更换不同规格的零件输送卡盘，分别使装置具有可将上壳体或滴斗、或护帽自动输送，并将下壳体或滴管、或穿刺针自动输 送、上下自动对位、(膜片输送对位、粘接剂涂布)，通过自动组合，完成药液过滤器、空气过 滤器、输液器滴斗、瓶塞穿刺器的自动化生产过程，使本发明装置可适用于输液器多种器件 的组装过程，具有一机多用对、位准确，组合迅速，效果可靠，效率高的特点。由于本发明装置采用了嵌入式PLC单片机控制系统，可将上述工作过程依设定的工序进行元件拾取、输送、监测、送膜、压膜定位、涂胶、刮胶回收、上、下零件(上壳体与下 壳体；滴管与滴斗；护帽与穿刺针)准确对位、器件组合、产品计数等作用，自动实现药液过 滤器、空气过滤器、输液器滴斗、瓶塞穿刺器组装生产的全过程，做到无人值守。效率和质量 均得到极大的提高，为我国过一次性医疗器械的自动化生产过程开创并提供了新的技术解 决方案。
权利要求
一种输液器零部件自动组装设备，由上位零件(上壳体、滴斗、护帽)、下位零件(下壳体、滴管、穿刺针)自动输送机构、过滤膜片自动进位单位机构、粘接剂自动涂布及回收机构、上、下零件自动组合机构、故障检测机构、成品计数机构、程序控制机构共同组成。其特征在于震动筛分选装置(A、B)，和震动输送带(A`、B`)，分别将上壳体(滴斗、护帽)(SK)、下壳体(滴管、穿刺针)(XK)送入旋转输送卡盘(SPA1)、(SPB2)，在内存PLC程序的计算机控制下，滤膜(M)可被气缸或机械齿轮传动的上膜方式，自动送入下壳体(XK)中，并被柱塞(ZS1)压入下壳体(XK)膜片支架底部(XKa)，旋转卡盘(SPA1)将上壳体(SK)送至自动涂胶轮(33)表面，将黏接剂均匀涂布在上壳体(SK)的下缘结合面，然后上壳体(SK)、下壳体(XK)均被送入旋转组合卡盘(SPX5)中上下对位，在滚轮(71、72)或斜板(XB)的作用下，组合柱塞(ZS2)装置向下移动，把上壳体(SK)压向下壳体(XK)。
2.根据权利要求1所述的输液器零部件自动组装设备，其特征在于滤膜(M)是由气 动活塞汽缸(5)通过连杆(5G)带动推板(57)将过滤膜片(M)迅速推入下壳体(XK)的。
3.根据权利要求1所述的输液器零部件自动组装设备，其特征在于滤膜(M)是由机 械凹轮(61)对活塞杆(63)作用，通过连杆(64)带动推板(57)将过滤膜片(M)迅速推入 下壳体(XK)的。
4.根据权利要求1所述的输液器零部件自动组装设备，其特征在于旋转输送卡盘 (SPAl)与粘胶滚轮(33)相互作用，可在上壳体(SK)底部表面均勻涂布黏接剂并通过设在 输送平板(41)表面的刮板(42)将多余的黏接剂回收入粘胶容器(35)。
5.根据权利要求1所述的输液器零部件自动组装设备，其特征在于上上壳体与下壳 体或滴斗与滴管或护帽与穿刺针均是在旋转式输送卡盘装置中做相互传递，并在旋转式输 送盘(SPX5)中上下对位，在斜板(XB)的作用下，上壳体或滴斗或护帽被柱塞(ZS2)逐渐下 压，使之与下壳体或滴管或穿刺针组合，组成药液过滤器或组成空气过滤器或组成输液器 滴斗或组成瓶塞穿刺器(LQ)。
6.根据权利要求1所述的输液器零部件自动组装设备，其特征在于上壳体与下壳体 或滴斗与滴管或护帽与穿刺针均是在旋转式输送卡盘装置中做相互传递，并在旋转式输送 盘(SPX5)中上下对位，在组合滚轮(71、72)的作用下，上壳体或滴斗或护帽被组合柱塞 (ZS2)逐渐下压，分别与下壳体或与滴管或与穿刺针组合，组成药液过滤器或空气过滤器或 输液器滴斗或瓶塞穿刺器(LQ)。
全文摘要
一种输液器零部件自动组装设备，由上、下零件自动输送机构、过滤膜片自动进位定位机构、粘接剂自动涂布及回收机构、上、下零件自动组合机构、故障检测机构、成品计数机构、程序控制机构共同组成。它可将上零件(上壳体或滴斗或护帽)、下零件(下壳体或滴管或穿刺针)、膜片、黏接剂按工序自动拾取、膜片输送、膜片定位、黏接剂涂布、自动对位组合，实现输液器用器件(药液过滤器、空气过滤器、输液滴壶、瓶塞穿刺器)的自动生产，节省人力，降低劳动强度，减少环境污染，避免黏接剂对人体的伤害，提高产品质量，提高生产效率数十倍。
文档编号B23P21/00GK101797406SQ20091009583
公开日2010年8月11日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者刘明德, 杨清云, 陈京峰 申请人:浙江康康医疗器械有限公司