“制药行业的从业人员正在与日俱深地受到来自Allen-Bradley公司和Alpha公司的标准化影响,”AFAST Robotics 公司总裁Kevin Biffert称,“他们之所以那样做的原因在于美国食品及药物管理局(FDA)颁布的条文,其中要求必须为机器提供全生命周期的技术支持。”与传统计算机软件一样,FDA的条文意味着软件由一个级别向下一个级别发生任何变化后,都需要以最新软件更新机器,并重新进行资格认证。虽然目前已建议各公司执行该条文,不过其正式的生效日期还在2009年的某个时间。
AFAST Robotics公司的Scara机器人采用两套Alpha齿轮的TP+变速箱和一套用于垂直运动和拾取单元的SP+变速箱。
标准的Allen-Bradley (
FDA的条文要求涵盖整个生产和包装过程,其目的是要避免技术支持严重不足的问题控制工程网版权所有,例如转移两次或者三次以上。FDA希望制造商在制定单一生产计划时应避免在装有不同软件、或者控制程序、或者PLC程序的不同计算机之间频繁变化,以避免由此可能产生的不一致性问题。一旦一台机器获得认证,并开始以给定的控制程序工作,FDA就不希望该过程再发生变化,他们要求一个非常冗长的重新认证程序,除非是替换掉一个标准的、并在事先定义好的初始认证参数范围内的组件。
标准组件
为遵从上述原则控制工程网版权所有,AFAST Robotics公司开始采用一种开放架构方法,在Scara(选择性适应关节/装配机械手)机器人的开发过程中采用标准组件进行设计。“我们所做的一切就是基于Alpha和Allen-Bradley的标准件制造Scara机器人。”Biffert称,“以至于全部物理机械结构,不同之处在于我们采用无需定制的标准组件,客户自己就可以买得到。”
Scara机器人的标准化程度允许客户轻而易举地自行采购备用件。Alpha齿轮公司为变速箱提供5年质保CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以使机器人拥有者获得长期的、无间断服务。万一发生故障时,标准组件也能够使可能导致停工和非一致性的维护及替换问题降至最小。
基于标准件的Scara机器人设计方法的另一方面归功于Allen-Bradley的Kinetics 6000控制系统。“我们的控制方案是基于Allen-Bradley的控制器,从而无需额外培训,”Biffert称,“其中不存在任何黑箱。”机器人由Kinetics 6000的PLC进行控制。采用黑箱控制的机器人执行同样操作时,通常需要学习某种特殊语言,有了A-B的Kinetix内置的现成编程语言,则可以免除这种培训。
制药应用包括固体药剂、液体药剂以及医疗设备。制药行业对这方面的要求不仅苛刻而且受政府监管,除此之外控制工程网版权所有,其他工业领域也存在着类似的“免意外”要求,食品加工和包装就是紧接着这样做的又一个行业。
机器人在行动
在制药环境中www.cechina.cn,机器人的任务包括对产品的拾取和放置操作,以将其放入包装箱。“那真是紧凑而高速的操作。”Biffert说。AFAST的Integral系列机器人所处理的许多产品中包含注射灌装操作,包装操作,或者处于包装操作情形下的注射灌装,这需要执行复杂的动作,以保证产品正确码放并通过最终检验。
如果用户考虑的Scara 机器人的工作范围为400~1000mm,则需要考虑到包括速度在内的其他一些参数。
带有标准MPL电机的Allen-Bradley的kinetics 6000伺服控制系统为AFAST的Scara机器人提供运动控制功能。
在一个涉及医疗装置的医药行业应用中,一家公司打算通过复杂的机械手终端加工操作将安全针头植入热成型模塑件,然后将产品放进包装。以有效载荷实现快速工作循环是AFAST公司喜欢的判断标准。通过确定合适的齿轮变速箱型号来处理相应工况,而Alpha齿轮变速箱的悬伸力矩指标允许AFAST公司为其机械手提供更大的有效载荷。TP+和SP+变速箱的选型原则是基于轴承支撑能力、轴承寿命估算、倾覆力矩,以及可以基本确定变速箱在应用中的强度和不足的有限元分析。Alpha齿轮公司针对变速箱尺寸选型的Cymex仿真工具可用于许多计算。
选型基于变速箱的刚度和倾覆力矩能力。
“TP+变速箱用于机器人的两个主要转轴,”正如Alpha齿轮公司国内销售经理Ray Hamilton所说,“SP+变速箱用于垂向滚珠