多料道弹簧供料装置的研制

2022-08-15刘木林叶华龙周大威耿传熙何笑筱许益玉

科技与创新 2022年16期

刘木林，潘波，叶华龙，周大威，耿传熙，何笑筱，许益玉

（迈得医疗工业设备股份有限公司，浙江台州 317607）

近年来，全自动安全式注射针、采血针产品不断出现在医疗行业市场上[1-2]。全自动产品一般使用弹簧作为储能零件，弹簧单道供料较简单，弹簧分离器配合振盘就可实现，但是在净化车间，空间较紧张的情况下，一次做多道的供料，就需要多个振盘，占用较大的空间。因此亟需研发占地面积较小的多料道弹簧供料装置。

1 设备的结构及工作原理

多料道弹簧供料装置由进料仓（存料仓）、回料仓、分离装置、回料装置、分选装置几部分组成。其核心的分离原理和弹簧分离机最大的区别在于，弹簧分离机使用离心“甩”物料撞击筒壁，通过电机的高速旋转，当弹簧的线径较小的情况下，物料极易被拉伸失效，损坏物料；而多料道弹簧供料装置通过高压风机，让物料在管壁内加速，撞击到分离板上，让弹簧压缩撞击，极大地减少物料变形，同时撞击力大小可通过风力大小和撞击板的硬度调整，极大程度减少了物料的损伤问题[3-4]。弹簧实物如图1所示。

图1 弹簧实物图

1.1 整体架构

此弹簧供料装置由进料仓（存料仓）、回料仓、分离装置、回料装置、分选装置几部分组成。进料仓是人工加料的位置，客户根据需求将批量存在缠绕状态的物料放进仓内，物料通过进料仓前端的进料管道，将物料送入底部回料仓内。进料仓前有物料传感器，控制物料进入循环系统的数量，回料仓内通过底部高压风机产生的压力在回料仓内形成负压，将物料吸入管道后送往顶部的分离装置内，分离装置顶部有带孔分离板，物料无法通过，气流被排出。分离后的物料落入分选装置内，通过分选装置分选，单一分离的物料被送出装置，还存在缠绕情况的物料通过回料管道，送进回料装置并再次送往分离装置循环，直到所有的物料均被分离送出，以实现自动供料的目的。多料道弹簧供料装置轴侧图和侧视图如图2所示。

图2 多料道弹簧供料装置轴侧图和侧视图

1.2 实施路径

1.2.1 分选装置

分离后的弹簧物料落进分选装置内，分选装置由双直振驱动的料道组成，物料通过分离模块落进V形料道内，随机落下的物料被概率性地分到料道内，并在直振的驱动下，送出至变距料道；通过变距料道的引导将原先紧挨在一起的物料慢慢分开，按设计要求，被分成需要的道数和中心距，接着分开的物料被送进理料段内，理料段将横向堆叠的物料排除，只剩下上下堆叠的物料，进入最终的分选料道，分选料道将叠层物料排除，只剩单一物料，被送向出料口。所有缠绕的物料均掉入底下的返回料道，通过回料管道，送入回料装置。分选装置轴侧图如图3所示。

图3 分选装置轴侧图

1.2.2 回料装置

通过回料管道的物料和加料管道的物料都被送进回料装置，底部高压风机带动的高压气流，通过图4的结构，使进料口位置产生负压，将加入的物料吸进送料管道，并在管道内加速，送往分离装置。

图4 回料装置侧视图

1.2.3 分离装置

通过管道加速的物料被送入分离装置，分离装置的组成如图5所示。被加速的物料通过进料口，撞击在分离板上，物料有概率性地分离出单一的散料，通过挡料板滑落至出口。分料板根据弹簧的刚度，选择对应硬度的带孔聚氨酯材料，加速的气流通过排气口和分离板上的孔被排除，物料因为质量的原因，落入挡料板从而掉落。出料口位置的传感器，根据物料掉落密度，从而判断进料仓是否向循环系统内加料。

图5 分离装置侧视图

2 控制系统设计

2.1 控制系统整体设计

整个装置的控制系统的主要任务是分选装置、进料装置和分离装置的控制及系统和主机交互工作状态。通过PLC（Programmable Logic Controller）实时控制进料系统的进料量，让整体循环系统内的物料在可控范围内[5]。同时通过工作过程的监控判断物料是否正常输出、高压风机是否正常工作等状态。整机控制方案如图6所示。

图6 控制系统方案图

2.2 PLC控制系统

本设备整体控制系统以PLC为核心，完成分选装置、进料装置、分离装置的控制，同时装配Proface触摸屏实现人机交互，通过传感器反馈，展示系统工作状态，同时配合系统和主机间的信号交互，实现了弹簧有序供料[6-7]。另外系统设计了与变频器的通讯，可以通过触摸屏直接写入频率等变频器参数，简化了变频器的参数设置。并且系统包含配方功能，能够实现物料变更后一键切换配方参数，减少了人工反复设置参数的操作，降低设置错误率，方便易用。

整体控制系统以PLC为核心，选用了三菱变频器、Proface触摸屏和正泰电器等硬件。