满足高要求的机器人

作者:Bernhard Foizik,Matt 文章来源:PROCESS德文版 Neuhausen市Fanuc机器人德国公司 发布时间:2012-06-25


图1  Delta机器人非常适合于完成特殊的任务,例如高速度分拣不同颜色的药片

在药品生产领域中使用机器人的目的就是提高速度,提高药品生产能力。在机器人的帮助下可以实现120瓶/min定量罩(定量控制阀)的装瓶和封口。

Fanuc公司研发生产的M-1iA型机器人是欧洲第一台Delta机器人,可在要求很高的医药产品生产领域中使用,Merck公司已在其西班牙的药品生产厂过敏药包装生产线中使用了这种机器人。机器人系统合作伙伴Tecnomecanica公司完成了整个机器人岗位的设计和制造。

120瓶/min的药品包装生产线

Merck公司在西班牙不仅仅生产处方药,同时也生产非处方药,例如儿童服用的抗过敏药。在这一药品生产基地中共有140名职工和1台Fanuc公司生产的M-1iA型机器人。

“快速”是对Delta系列机器人的唯一要求。它的任务就是,以最快的速度向药瓶中放入定量罩。这一机器人的装瓶速度为120瓶/min。在机器人工作间里,螺旋输送装置把定量罩输送到输药槽中。机器人每次抓取第一个定量罩,并将其放入有螺纹口的药瓶中。在定量罩到达规定的位置后,也就是药瓶离开机器人工作间位置后,在塑料螺杆输送机构的帮助下,这些药瓶按照均匀的间隔从机器人旁运出。一套简单的编码器便可提供定量罩的位置信息,无需人工帮助,M-1机器人便可将定量罩放置到位,因为机器人后部的动力缸会把定量罩压到药瓶的正确位置。完成这些之后,药瓶被送入包装设备中。

短时间完成产品换型

虽然这一工位上的机器人只需4坐标即足以达到工作要求,而M-1iA变型机器人带有机械臂,即拥有6坐标的自由度,这也是目前唯一有着3坐标机械臂、共计6坐标自由度的Delta机器人。这一生产线生产的药品共有10种。每次换型只需2、3个小时。换型时最大的工作量是机械设备和外设的更换,而机器人本身只需调用一个新的程序就可以了。


图2  在包装机器人工作间里,螺旋输送带将药瓶从机器人旁送走

在产品换型中,机器人的调整也并不复杂。若产品换型时药瓶的大小、高矮发生变化,则需要调整定量罩的放入高度,此时改动的不是机器人的高度,而是输送带的高度。在输送带高度调整时,Fanuc公司研发生产的伺服电机可轻松地驱动输送带高度调整机构,并把输送带调整到所需的高度,这一伺服电动机也是机器人控制系统控制的一个附加运动轴。

快速且可识别颜色

使用机器人的理由有很多,例如生产过程中需要很好的相互配合、变型产品的生产需要始终保持最佳的效率和经济性等等。但这些都是手工包装时使用机器人的理由。

对Merck公司来讲,最重要的始终是稳定的生产过程。只有整个生产过程有足够的稳定性,才不必为一个个具体问题而担忧,因此机器人应能够可靠连续工作24h。

Fanuc公司机器人系统的合作伙伴Tecnomecanica公司与医药产品生产企业合作的时间已有10年之久。过去一直利用LR Mate机器人解决药品生产自动化的问题,当M-1iA型机器人出现在市场上之后,Tecnomecanica公司马上意识到这是一个绝佳的商机,当用户需要80000~100000片/h药片、胶囊时,这种机器人就是供应商最好的选择。


图3  设备每分钟可以完成120瓶的生产任务

在Merck公司的定量罩安装生产工位上,M-1iA型机器人无需特殊的附着装备。在电气控制设备中使用的都是需要认证的仪器和设备。

当然,整个机器人的所有零部件都应符合GMP药片生产质量管理指令的要求,并通过ISO 9001质量认证。但在药品包装生产过程中无需特殊的安全保护或者超净室要求的认证。机器人工作间的控制系统采用的是Mate公司R-30iA型19吋机架控制系统,这种系统是Fanuc公司开发的最紧凑的机器人控制系统,所需的能源只有0.2kW。

目前需要Tecnomecanica公司完成的M-1iA机器人项目很多。其中,某生产厂最初作为检测演示项目的机器人系统需要能够识别4种不同颜色的药片。由输送带输送来的药片共有4种颜色,机器人必须识别这些不同颜色的药片,并分别把它们放入不同的吹塑包装中。这是使用内置图像识别系统和行跟踪系统Fanuc机器人的典型应用场合。

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