■文/王汝庚，盧春華

（唐山元升科技有限公司，河北 唐山 063000）

血液是由獻(xiàn)血者自愿捐獻(xiàn)，由血站及相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行采集，根據(jù)不同用途會(huì)進(jìn)行血液成分的分離制備、檢測(cè)并裝入相應(yīng)類型的血袋。到此步驟的血液還不能被直接使用，需要貼標(biāo)和二次包裝后才能被入庫(kù)存儲(chǔ)及分發(fā)至醫(yī)院應(yīng)用于臨床。由于血液包裝的特殊性，血袋會(huì)有一條或數(shù)條長(zhǎng)度不等（幾十厘米）的血小辮，這加大了包裝的難度。為便于包裝，一般需要一個(gè)容器如血袋托盤約束血小辮。隨著包裝技術(shù)的發(fā)展，血液的外包裝由紙盒變?yōu)樗芰洗黐1]、塑料托盤[2]。在進(jìn)行人工包裝時(shí)，時(shí)常遇到成摞的塑料托盤難以單獨(dú)被分離開(kāi)的問(wèn)題，影響血液包裝速度，如圖1所示。

圖1 血袋

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，人工包裝正在被機(jī)器包裝代替[3-5]。隨著血液產(chǎn)品管理的規(guī)范化，血液的質(zhì)量管理正趨于嚴(yán)格化。血液標(biāo)簽上的信息是血液產(chǎn)品質(zhì)量的名片，直接關(guān)系到從血管到血管的大事業(yè)。血液經(jīng)檢驗(yàn)合格、制備成不同血液成分后，需要使用血液貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行打印、貼標(biāo)、包裝。但是，現(xiàn)有的血液貼標(biāo)包裝設(shè)備[6]存在故障率高、工作效率低、現(xiàn)場(chǎng)混亂的缺陷，這給打印貼標(biāo)包裝工作帶來(lái)了困擾[7]。由唐山元升科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）研發(fā)的一種使用血袋塑料托盤的血液貼標(biāo)包裝機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的貼標(biāo)包裝生產(chǎn)。

用于包裝機(jī)的塑料托盤一般是成摞放置且空隙小，現(xiàn)有的托盤取拿裝置，能賦予松散的托盤以良好的取拿效果，但對(duì)緊密的托盤實(shí)現(xiàn)單個(gè)分離仍有一定的難度。一般托盤取拿機(jī)構(gòu)都是豎直放置托盤摞受重力作用，再加上在按壓取拿托盤時(shí)會(huì)對(duì)托盤摞有壓緊的作用，不便取拿單個(gè)托盤。為此，本文介紹一種可以快速穩(wěn)定地取拿單個(gè)托盤的托盤取拿機(jī)構(gòu)，供大家參考。

1 血液貼標(biāo)包裝機(jī)

人工在對(duì)冷凍血液制品貼標(biāo)過(guò)程中容易出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致血液資源浪費(fèi)，甚至威脅用血安全。由于血液制品在包裝過(guò)程中易發(fā)生血袋破損、血袋熔接處斷裂、血小辮斷落等事故，繼而浪費(fèi)血液資源，使用智能血液貼標(biāo)機(jī)已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

一款智能血液貼標(biāo)包裝機(jī)系統(tǒng)利用 C#語(yǔ)言基于.Net開(kāi)發(fā)平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù) SQL server 2008 進(jìn)行軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。與西門子系列可編程控制器（PLC）通過(guò) RS-485 總線進(jìn)行串行通信。運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)端口可與用戶的 ERP 系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。智能血液貼標(biāo)包裝機(jī)滿足不規(guī)則冰凍血袋的包裝要求，可與用戶端口進(jìn)行對(duì)接。該產(chǎn)品可靠的機(jī)械性能，能夠保障血袋貼標(biāo)的準(zhǔn)確性，以及二次包裝的安全性和穩(wěn)定性，但也存在一些缺陷，如傳統(tǒng)的導(dǎo)軌式氣動(dòng)式托盤吸取機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)、效率低、氣壓驅(qū)動(dòng)噪聲大、需要人工維護(hù)的部件多等。

2 血袋貼標(biāo)包裝用托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)

前期進(jìn)行了需求分析和市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)血袋貼標(biāo)包裝設(shè)備存在強(qiáng)大的市場(chǎng)需求。結(jié)合血液行業(yè)貼標(biāo)、包裝線中對(duì)智能化操作設(shè)備的使用要求，對(duì)智能血液貼標(biāo)包裝機(jī)各部分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了人工效率低下等一系列問(wèn)題，從而提高了產(chǎn)品的包裝效率，降低了人力成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力。其間，研發(fā)了血袋貼標(biāo)包裝用托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)，能夠自動(dòng)完成在側(cè)立疊放的存托盤機(jī)構(gòu)中進(jìn)行位于最外層的單個(gè)托盤取拿，同時(shí)沿前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)并擺放到正確位置。該機(jī)構(gòu)的成功設(shè)計(jì)，有效提高了作業(yè)效率，降低了生產(chǎn)成本，解決了托盤不易被分離取拿的問(wèn)題。

托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)包括送托盤機(jī)構(gòu)、存托盤機(jī)構(gòu)、吸盤組、水平移動(dòng)推托盤機(jī)構(gòu)、滑道、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、托盤、固定板一、固定板二、滑臺(tái)支撐桿、固定板三等。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

送托盤機(jī)構(gòu)、存托盤機(jī)構(gòu)和滑道按照托盤前進(jìn)方向依次設(shè)置。存托盤機(jī)構(gòu)和滑道之間設(shè)有吸盤組和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。吸盤組吸取存托盤機(jī)構(gòu)出口處側(cè)放的托盤，并通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；吸盤組吸取的托盤由側(cè)放變?yōu)樗椒胖茫⑼ㄟ^(guò)滑道旁設(shè)置的水平移動(dòng)推盒機(jī)構(gòu)在滑道上移動(dòng)。

存托盤機(jī)構(gòu)的前部為成摞側(cè)立托盤的出口，在出口旁設(shè)有托盤分離器。托盤分離器起到阻滯作用，僅允許單個(gè)托盤被吸盤組吸住移走；托盤分離器為毛刷類柔性材料。

吸盤組包含吸盤、吸盤固定板和吸盤緩沖器，多個(gè)吸盤的使用增加了塑料托盤吸取的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，吸盤緩沖器減少了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)托盤及存托盤機(jī)構(gòu)的沖擊，可以讓回轉(zhuǎn)吸盤機(jī)構(gòu)以更快的速度穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖2所示，成摞托盤的出口處設(shè)有傳感器，檢測(cè)單個(gè)托盤位置輸出信號(hào)，控制送托盤機(jī)構(gòu)部件、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件和托盤推進(jìn)部件的動(dòng)作。存托盤機(jī)構(gòu)側(cè)面設(shè)有固定板，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)固定架和固定板，水平移動(dòng)推托盤機(jī)構(gòu)下方設(shè)有固定架和固定板連接，并支撐水平運(yùn)動(dòng)部件、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件和托盤推進(jìn)運(yùn)動(dòng)組件。送托盤機(jī)構(gòu)帶有的傳感器用以檢測(cè)托盤是否充足，預(yù)定被抓取的托盤是否到達(dá)指定位置。托盤推進(jìn)可以由絲桿驅(qū)動(dòng)，以保持托盤摞前進(jìn)方向外層處于指定位置，便于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確取拿托盤。托盤側(cè)吸盤核心機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖3所示。

圖3 側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及吸盤組

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由吸盤、吸盤固定板、伺服電機(jī)、吸盤緩沖器、擺動(dòng)件組成。吸盤組由多個(gè)吸盤組成，托盤受力均勻且抓取穩(wěn)定。

3 擺托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)使用過(guò)程

擺托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)的核心是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有吸盤組的擺動(dòng)件，其工作過(guò)程如下。

（1）存托盤機(jī)構(gòu)中側(cè)立放置好托盤，并由推托盤機(jī)構(gòu)將托盤推進(jìn)至適宜的位置。電機(jī)帶動(dòng)擺動(dòng)件旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)（見(jiàn)圖2）。吸盤組牢固抓取單個(gè)塑料托盤。存盤機(jī)由托盤分離器工作，托盤分離器由毛刷和氣刀組成，可保證每次取拿單個(gè)托盤。

（2）吸盤組吸取托盤后準(zhǔn)備旋轉(zhuǎn)至水平位置，將托盤放至滑道上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)[8]，響應(yīng)快速的同時(shí)準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，確保塑料托盤在吸盤組的控制下準(zhǔn)確快速運(yùn)動(dòng)至預(yù)定位置。

（3）到達(dá)預(yù)定位置后吸盤破真空，放下塑料托盤，并使托盤位于滑臺(tái)推托盤機(jī)構(gòu)前方的預(yù)備位置。當(dāng)下游機(jī)構(gòu)需要塑料托盤補(bǔ)充時(shí)，由推托盤機(jī)構(gòu)將塑料托盤推離滑臺(tái)。此時(shí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及吸盤位置如圖4所示。

圖4 托盤放置到滑道上時(shí)的狀態(tài)

（4）當(dāng)預(yù)備位置有托盤且包裝平臺(tái)需要托盤時(shí)，送托盤機(jī)構(gòu)通過(guò)滑臺(tái)將托盤推至包裝平臺(tái)上。托盤推離滑臺(tái)后，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反向旋轉(zhuǎn)，恢復(fù)到圖2所示狀態(tài)，進(jìn)行下一個(gè)托盤的單個(gè)抓取，進(jìn)入下一次托盤分離取拿運(yùn)動(dòng)循環(huán)。

4 托盤側(cè)吸取盤機(jī)構(gòu)效果和優(yōu)勢(shì)

使用托盤側(cè)吸盤取盤機(jī)構(gòu)，改變了由人工分離擺放托盤的低效的工作方式，解決了托盤不易人工分離的問(wèn)題。與其他同類的取盤機(jī)構(gòu)相比，成側(cè)立托盤的擺放方式讓取單個(gè)托盤更加容易，托盤側(cè)吸盤取盤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，設(shè)備成本更低廉，故障發(fā)生率更低；與傳統(tǒng)的托盤取盤機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)更加緊湊，占用空間更小；與豎直放置的取盤機(jī)構(gòu)相比，吸盤的行程更短，且一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作可以同時(shí)進(jìn)行X軸Y軸的移動(dòng)，取盤作業(yè)周期更短。相比于其他取盤方式，該新型機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊密、占用空間小，動(dòng)作穩(wěn)定快捷、步驟簡(jiǎn)單、便于控制，有效提高了工作效率。