基于同步传输链路的并联气吹式破袋机结构设计_刘霜.pdf

书书书年月机电工程技术第卷第期 收 稿 日 期：刘 霜，赵 立 宏，叶 佳 伟基 于 同 步 传 输 链 路 的 并 联 气 吹 式 破 袋 机 结 构 设 计 机 电 工 程 技 术，（）：基于同步传输链路的并联气吹式破袋机结构设计刘霜，赵 立 宏，叶 佳 伟（南 华 大 学 机 械 工 程 学 院，湖 南 衡 阳；南 华 大 学 核 科 学 技 术 学 院，湖 南 衡 阳）摘 要：为 解 决 血 液 制 品 生 产 过 程 中 投 入 成 本 高、血 浆 回 收 率 低、血 浆 袋 破 袋 操 作 效 率 低 等 问 题，设 计 了 一 种 新 型 血 浆 袋 破 袋 机。基于 传 统 破 袋 机 的 剪 辫、破 袋 和 收 集 功 能，结 合 流 水 生 产 线 操 作 方 法，创 新 引 入 多 路 同 步 传 输 链 路 及 吹 气 装 置。该 破 袋 机 以 多 路 同 步传 输 处 理 链 路 为 基 础、包 含 冰 冻 血 浆 袋 剪 管破 袋排 冰 总 成 及 并 联 气 吹 式 血 浆 袋 破 袋 系 统，实 现 了 冰 冻 血 浆 袋 自 动 破 袋、破 袋 后自 动 排 出 血 浆 和 空 血 浆 袋 自 动 收 集 的 功 能。详 细 介 绍 了 破 袋 机 的 设 计 结 构 和 工 作 方 式，并 对 破 袋 机 在 整 个 破 袋 操 作 过 程 中 的 破 袋 方式、工 序 同 步 能 力 和 具 体 运 动 过 程 等 进 行 了 详 细 说 明，最 后 通 过 导 入软 件 建 立 三 维 模 型 进 行 装 配，以 验 证 结 构 设 计 的 合理 性 和 各 工 序 的 联 动 性。结 果 表 明，设 计 的 破 袋 机 可 同 步 完 成 血 浆 袋 剪 辫、破 袋、沥 干 和 回 收 等 工 序，提 高 了 血 浆 袋 的 破 袋 效 率 及血 浆 的 回 收 率，提 高 了 血 液 制 品 的 生 产 效 率。关 键 词：同 步 传 输 链 路；气 吹 式 破 袋 机；血 浆 袋中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（，；，）：，：；引 言血 液 制 品 主 要 指 通 过 对 血 浆 采 用 分 离 纯 化 技 术 制 备的 生 物 活 性 制 剂，被 广 泛 用 于 急 救、感 染 以 及 凝 血 障 碍疾 病。血 液 从 采 集、制 备、贮 存，到 送 往 临 床，要 经 过一 系 列 的 操 作 程 序。在 制 备 环 节 中，血 浆 袋 破 袋 回 收血 浆 是 一 项 关 键 操 作，如 何 更 好 地 提 高 血 浆 的 回 收 率，完 成 制 备 工 作，是 整 个 血 液 利 用 过 程 的 核 心。目 前，国 内 对 血 浆 袋 破 袋 机 的 研 究 基 于 各 大 生 物 公司 与 机 械 制 造 企 业 进 行 合 作 研 发，多 见 于 专 利 成 果。山东 某 公 司 提 供 一 种 用 于 抓 放 血 浆 袋 的 机 械 手，但 未 能较 好 地 将 机 械 手 与 后 续 血 浆 袋 操 作 工 序 进 行 联 动。湖 南某 公 司 公 开 了 一 种 血 浆 袋 自 动 清 洗 消 毒 破 袋 设 备 的 破 袋机 发 明，通 过 机 械 化 破 袋 工 艺，解 决 了 现 有 技 术 采 用人 工 操 作 的 技 术 难 题，但 未 能 实 现 血 浆 的 高 效 回 收 问 题。根 据 调 研，从 国 内 多 家 血 液 制 品 生 产 厂 家 使 用 破 袋机 的 情 况 来 看，产 品 生 产 未 标 准 化，设 备 运 行 的 可 靠 性差，虽 然 引 入 了 机 械 手 参 与 生 产，一 般 需 要 进 袋 机 器人、夹 袋 机 器 人、直 线 机 器 人、剪 辫 机 器 人 及 出 袋 机 器人 等 多 种 机 械 手 臂 进 行 配 合 操 作，生 产 工 序 复 杂，生产 成 本 高。此 外，血 浆 机 破 袋 的 各 个 操 作 未 完 全 实 现 自动 化，仍 需 要 大 量 人 工 参 与，造 成 血 液 制 品 的 污 染，血浆 袋 回 收 沥 干 操 作 过 程 耗 时 较 长。传 统 血 浆 袋 破 袋 机 设计 一 次 出 袋袋，通 过 挂 针 回 收 沥 干 血 浆 袋，动 态 沥 干 时 间 大 约 需 要，此 沥 干 方 式 未 能 达 到高 效 生 产 的 需 求，设 备 工 作 效 率 低。血 浆 袋 悬 挂 沥 干，无 法 保 证 袋 内 血 浆 的 完 整 收 集，内 壁 仍 有 大 量 血 浆 附 着，需 要 后 续 置 于 生 理 盐 水 浸 泡 收 集 残 余 血 浆，严 重 影 响生 产 效 率，造 成 血 浆 原 料 的 浪 费。因 此，需 要 设 计 一 款 新 型 血 浆 袋 破 袋 设 备，精 简 血浆 袋 破 袋 动 作，代 替 人 工 破 袋 操 作。本 文 利 用 多 路 同 步传 输 链 路 将 血 浆 袋 的 剪 辫、破 袋、回 收 操 作 进 行 同 步 联动，精 简 机 械 手 的 数 目，最 大 程 度 上 节 省 生 产 成 本；在血 浆 袋 破 袋 后，尽 可 能 地 回 收 袋 内 剩 余 血 浆，采 用 吹 气装 置，可 将 袋 内 残 余 血 浆 吹 出 回 收；创 新 空 袋 回 收 机 构和 沥 干 机 构，最 大 程 度 节 约 血 浆 袋 沥 干 回 收 时 间，提 高血 浆 的 回 收 率 及 利 用 率。不 仅 可 以 减 少 人 工 作 业 人 员，还 能 有 效 地 提 高 血 液 制 品 生 产 质 量，降 低 企 业 生 产 成 本，提 高 血 液 制 品 生 产 效 率。整 体 结 构 及 工 作 原 理整 体 结 构完 整 的 血 浆 袋 破 袋 机 应 可 以 完 成 血 浆 袋 入 袋、剪 辫、破 袋 及 沥 干 回 收 等 作 业。设 备 整 体 结 构 设 计 思 路 是 针 对血 浆 袋 从 清 洗 台 到 最 后 完 全 沥 干 收 集的 整 个 运 动 过 程，并 参 考 传 统 血 浆 袋 破 袋 机 的 功 能 来 确 定 的。本 文 设 计 的 血 浆 袋 破 袋 机 主 要 由 血 浆 袋 进 入、血 浆袋 处 理、血 浆 袋 沥 干个 部 分 组 成。其 中，血 浆 袋 进 入部 分 依 靠 提 升 血 浆 袋 机 构 完 成 血 浆 袋 的 上 下 及 水 平 运 动；血 浆 袋 经 机 械 手 抓 取 进 入 传 送 带，传 送 带 采 取 多 路 同 步传 输 处 理 方 法，即 于 链 式 传 输 机 上 设 有个 呈 环 形 均 布的 链 轮 和 绕 设 在个 链 轮 之 间 的 链 条，链 条 处 在 水 平 面上 并 通 过 转 动 而 形 成 回 转 传 输 路 径，形 成 多 路 同 步 传 输处 理 链 路，链 路 包 括 血 浆 袋 破 袋 总 成 和 空 袋 回 收 总 成。其 中，血 浆 袋 破 袋 总 成 包 括 链 式 输 送 机、夹 袋 器、剪 管装 置、划 袋 装 置 及 吹 气 装 置，空 袋 回 收 总 成 包 括 链 式 传输 机 和 空 袋 推 出 装 置；血 浆 袋 沥 干 部 分 伴 随 同 步 传 输 处理 链 路 运 动，挂 针 悬 挂 血 袋，配 合 气 缸 驱 动 的 推 板 收 集空 血 袋。破 袋 机 整 体 结 构 如 图所 示。图整 体 结 构本 文 设 计 的 血 浆 袋 破 袋 机 的 突 出 特 点 是 在 同 步 传 输链 路 中 引 入 了 并 联 气 吹 式 血 浆 袋 破 袋 系 统。多 路 同 步 传输 处 理 链 路 使 各 个 工 位 同 步 运 动，井 然 有 序 完 成 动 作，解 决 了 现 有 血 浆 袋 破 袋 机 工 作 效 率 低 的 问 题。吹 气 装 置多 用 于 吹 屑 及 液 位 测 量 等 领 域，将 其 用 在 血 浆 袋 破 袋机 方 面 的 具 有 一 定 的 创 新 性。血 浆 袋 经 过 剪 辫 后，利 用吹 气 装 置 将 血 浆 袋 内 及 接 口 软 管 内 的 血 浆 完 全 吹 出，解决 了 血 浆 袋 悬 挂 沥 干 时 间 较 长 的 问 题，节 约 了 时 间 成 本，同 时 也 避 免 了 血 浆 浪 费 的 情 况，从 原 料 上 提 高 血 浆 的 回收 率。工 作 原 理血 浆 袋 在 清 洗 消 毒 结 束 以 后 放 入 血 浆 袋 底 座 中，通过 传 送 机 构 送 至 本 设 备 入 口，入 口 上 方 机 械 手 通 过 丝 杆上 下 移 动，下 降 到 血 浆 袋 底 座 处 闭 合 机 械 手，然 后 抬 起血 浆 袋，将 血 浆 袋 抬 升 到 指 定 位 置 以 后 通 过 另 一 副 丝 杆进 行 前 后 移 动，将 血 浆 袋 送 至 后 方 血 袋 处 理 部 分。血 袋 处 理 部 分 的 链 条 传 送 带 上 装 有 机 械 手，固 连 在链 条 上，机 械 手 随 着 链 条 移 动。血 袋 处 理 部 分 的 传 送 带上 的 机 械 手 运 动 至 血 浆 袋 前 后 移 动 的 位 置，等 待 血 浆 袋移 动 到 手 爪 中 心。血 袋 处 理 部 分 的 传 送 带 上 的 机 械 手 抓取 血 浆 袋，设 备 入 口 上 方 的 机 械 手 松 开，完 成 血 浆 袋 的交 接 运 动；传 送 带 上 的 机 械 手 带 着 血 浆 袋 通 过 剪 辫 机 构，完 成 剪 辫 动 作；传 送 带 上 的 机 械 手 带 着 血 浆 袋 通 过 破 袋机 构，完 成 破 袋 动 作。传 送 带 上 的 机 械 手 带 着 血 浆 袋 通过 吹 气 机 构，将 冰 冻 血 浆 吹 出 血 浆 袋。传 送 带 上 的 机 械手 带 着 血 浆 袋 通 过 空 袋 回 收 机 构，将 血 浆 袋 挂 在 挂 针 上，等 待 进 入 沥 干 机 构，机 械 手 松 爪。前 面 步 骤 依 次 循 环 往 复。沥 干 机 构 在 一 处 的 挂 针 挂 满 血 浆 袋 后，由 链 条 带 动将 挂 针 移 动 到 另 一 侧 继 续 沥 干，新 挂 针 转 至 工 作 区 域 继续 挂 取 空 的 血 浆 袋。沥 干 机 构 上 挂 针 运 动 到 推 袋 机 构 处时，推 袋 机 构 将 血 浆 袋 从 挂 针 上 推 出，回 收 已 经 沥 干 的血 浆 袋，沥 干 与 推 袋 机 构 运 动 循 环 往 复，至 此 一 个 完 整的 工 作 过 程 完 成。局 部 结 构提 升 血 浆 袋 机 构血 浆 袋 通 过 清 洗 机 后，进 入 血 浆 袋 提 拉 机 构，此 机构 由 竖 直 与 水 平 的 两 条 丝 杆（、号）及 机 械 手 组 成，如 图所 示。其 中，号 丝 杆 带 动 整 个 下 方 底 座 进 行 上下 移 动，号 丝 杆 完 成 机 械 手 的 水 平 运 动。当号 丝 杆带 动 底 座 向 下 运 动 时，手 爪 到 达 血 浆 框，此 时 手 爪 闭 合完 成 血 袋 抓 取 动 作，号 丝 杆 带 动 下 方 底 座 向 上 运 动；号 丝 杆 通 过 水 平 运 动，将 机 械 手 连 同 抓 取 的 血 浆 袋 送 到后 方 传 送 机 构，两 个 丝 杆 提 拉 机 构 同 轴 连 接。电 机 轴 与丝 杆 提 拉 装 置 用 联 轴 器 连 接，丝 杆 固 定 座 上 部 固 定，电刘 霜，赵 立 宏，叶 佳 伟：基 于 同 步 传 输 链 路 的 并 联 气 吹 式 破 袋 机 结 构 设 计 图提 升 机 构机 带 动 丝 杆 转 动，丝 杆带 动