一次性平面医用口罩生产与自动化产品应用

口罩的突然紧缺,一时间让买不到口罩成了热搜,让自动化生产口罩变得火热,很多厂商开始转型,生产口罩设备制造商,口罩生产各种转型与支援都是那般火热,口罩也不再是可有可无的物资,而是必不可少,甚至西方情人节土豪的礼物都是口罩了。

因为疫情爆发需求,也同样因为疫情而变得无人可用,全自动设备取得先机,也给制造业带来技术变革的影响。

鼠年的开端是突如其来的黑,在抗疫这场没有硝烟的战场,科技力量是不可或缺,立下汗马功劳的一员,有在前线奋战的机器人,也有在后方制造医疗物资支援的各种自动化设备

奋战的机器人以AI为核心的防疫城墙包含:非接触体温监测,AI智慧防疫解决方案,CT影像诊断,SenseCare智慧诊疗平台,无人机巡视提醒、消毒,机器人配送医疗物资,云计算辅助诊断、研发新药疫苗,智能外呼信息收集、线上问答等,为减少疫情感染做出了巨大贡献。我在另外一篇文章中有写到,《奋战在抗疫战役中的机器人群》。

医疗物资的制造离不开口罩全自动化生产线的奋进,机器人焊接医疗床,救护车等,也离不开自动化设备生产的护目镜之类;今天我们主要说到的是口罩当中,一次性平面医用口罩自动化设备的运行与自动化产品应用。

我们在生产过程中,提高效率,保持稳定性,必须尽量减少人工的使用,人会有疲惫,疏忽等意外产生,全自动设备运行情况下,人员只是起到辅助作用,现在紧急生产口罩的设备基本都是全自动设备。

口罩的整个生产工序还是比较多的,尤其是后续消毒环节(个人了解不是很清楚,只是听说非常麻烦),我们经过了消毒后,还需静置处理,打包,装箱等辅助工序,这就是为什么0.5秒造一个口罩,这么快的生产效率却依然口罩紧缺的原因了。

全自动口罩机利用PLC,伺服电机等程序控制完成自动化生产,可使用原材料达到3~6层(半自动只有1~4层),并自动化完成作业,其中包含制作工序有自动印刷、埋鼻梁条、折叠成型和耳带焊接等工艺,具有性能稳定,产量高,不良率低,易于操作等优势。

平面口罩是由口罩本体和耳带组合而成,传统口罩设备是指负责口罩本体成型、打片的本体机和负责耳带焊接的耳带机组成,而本体机的效率较高(120-150片/分钟) ,耳带焊接机则相对较低(40-60片/分钟)。

为了实现本体机与耳带焊接机产量的完美配合,需要一台本体机搭配2到3台耳带焊接机,在全自动的一体化设备中,一般一台口罩本体机也是连线2到3台耳带焊接机。也就是达到我们宣传最多的0.5S一个的生产效率。

将三层无纺布原料经过机器叠合在一起

卷边,把鼻夹缝合进去

原材料经被动拖动放卷装置,变频器实现较恒定的张力供料,可以使用伺服控制,不管使用哪一种,以实现恒张力供料为目的;原材料自动张力控制。保证原材料张力均衡,压制出来的产品无变形,整体美观。

配套可使用光电检测开关,检测原料,及时更换料卷,减少浪费和影响效率。

将大片无纺布沿着斜面由左到右逐渐变窄做出"折叠结构"

压片:把口罩表面压平整

PP无纺布、熔喷布、鼻梁条放卷层叠复合,经过机械折叠后按一定的规格进行切片,其结构为3个Z型折的长方形形状,其国家标准为95x175mm,整体展开宽度不低于175mm。

两边折叠定型,水平轴将机型伸出结构将口罩成两半,折叠在一起;熔接工位及折叠定型工位,需要保持平台与原料同步焊接,伺服系统应用电子凸轮追剪功能实现往返操作。

口罩定型通过专用的机械模具,配合超声波模具印出相应图案;图标可以手压,也可以自动压制,当然也可以不压,图片是神车五菱产的口罩标志

 口罩的全自动单个裁断

 口罩的全自动单个缝边

 经过封边工位,两个封边气缸对口罩两边进行封边

 再次裁断补边

 切片出来后就形成没有带耳带的半成品口罩,然后根据一拖二或者一拖三,将半成品口罩分配到不同通道的耳带熔接机上,

 通过热压的方式,固定挂耳绳

耳带口罩机用超声波焊接方式,当口罩移至加工的位置时,超声波自动产生,在耳带上形成微振幅高频率的振动,并瞬间转化为热量,熔融所要加工的材料,最后使耳带永久性的粘贴或埋植在口罩本体内侧

分左右两工位的耳带熔接工位,通过控制耳带开/关夹、耳带剪断、平台升降等多工位配合,将耳带焊接在口罩上。


杀菌消毒后包装成品

 消毒杀菌过程不再描述,想必看过非常多的消毒视频了,

生产出来的成品口罩高速抓取装盒,并联蜘蛛手或高速运动控制机构模组,搭配运动控制器和伺服,


自动化产品应用

1) 控制器与触摸屏 – 主要以PLC为主,控制整个口罩设备的动作。

PLC与触摸屏通过 Modbus TCP 通讯;具有可靠的稳定性,速度快,兼容性高的特点。

触摸屏可控制运转,显示故障地址,显示PLC计量生产数据。


2)工业机器人 –工业机器人完成分拣,包装,码垛等流程。

3) 伺服电机 ,变频器,步进马达– 用量最大的自动化产品,用于执行口罩设备的精确动作。

PLC与伺服驱动器通过EtherCAT通讯总线实现多轴控制,采用EtherCAT总线方案,控制器与伺服通过网线连接,节约大量接线时间,提高生产速度;总线方式通讯反馈各轴故障情况,节约故障排查难度与时间,EtherCAT总线高响应速度与同步控制,提高裁切与焊耳定位精度;

伺服相对气缸拥有更高的响应与运行速度,提升生产速度。伺服驱动器具备多轴联动保证重复精度准确性、高响应性。

主传送带采用变频器调节电机输送、步进马达翻转,在焊接及折叠过程中有两轴需往返跟随主轴运行,需支持较复杂的同步指令。变频器运行稳定,低频输出力矩大。传动精确,控制稳定,速度可调。简易调节装置,换料方便,稳定性高故障率低。

4)传感器和工业相机 – 配合生产线,使设备完成相关的动作,例如质量检查。

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