CN104261329B - 瓶切割装置及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化切割技术领域，具体公开一种用于切割瓶的切割装置，包括支架，其上设有第一电机；转动单元，其与所述支架可旋转地连接，并与所述第一电机的输出轴连接，所述转动单元上设有第二电机；切割单元，其包括与所述转动单元可旋转地连接的旋转杆，以及连接在所述旋转杆上的切割件，所述旋转杆与所述第二电机的输出轴连接，从而所述切割件靠近或远离位于所述第一轴线上的所述瓶；以及控制单元，其与所述电机连接，并根据控制信号，控制所述电机的运行。本发明利用多电机配合控制，可以实现对瓶的自动化、精确的环绕切割。保护用户人身安全，减轻人力工作强度，且避免了对瓶的损伤，及瓶内物质被污染的风险。

Description

瓶切割装置及切割方法

技术领域

本发明涉及医学器械技术领域，具体公开一种瓶切割装置及瓶切割方法。

背景技术

目前，医院静脉输液药物的配制一般是由人工完成的。人工配制药液存在以下问题：易造成药物污染，对患者产生危害；需要对安瓿瓶进行切割、消毒和开瓶后才能用用注射器抽取药液，医护人员工作强度大；过程中医护人员需要接触药液，尤其是在配制肿瘤治疗等有毒药物时，容易对配药人员造成慢性伤害，导致职业病；在安瓿瓶开启过程中，可能因切割深度不够、切割刃口不良、药瓶本身质量等原因，造成安瓿瓶破碎，使医护人员受伤。

现已存在自动或者半自动的切割装置，装置中设有机械驱动或者电机驱动的切割片。在使用中，要求人工将安瓿瓶放入切割装置中，然后人工操作装置，使切割片转动，以对安瓿瓶瓶颈位置进行切割。但这些自动或半自动装置也存在问题，例如：切割过程需要人工操作；砂轮与瓶颈接触瞬间易发生刚性碰撞，造成安瓿瓶破碎，切割刃口不良；切割深度难以控制，易造成后续的瓶颈扳折失败；等等。因此，这些自动或半自动切割装置仍难以满足实际需要

基于以上，有必要设计一种新的安瓿瓶切割装置，以实现对安瓿瓶的自动化、精确切割。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的以上缺陷中的至少一个，提供一种改进的瓶切割装置，以精确、高成功率地切割安瓿瓶。

为此，本发明提供以下技术方案。

一方面，提供一种用于切割瓶的切割装置，包括：支架，其上设有第一电机；转动单元，其与所述支架可旋转地连接，并受所述第一电机驱动而绕第一轴线旋转，所述转动单元上设有第二电机；切割单元，其包括与所述转动单元可旋转地连接的旋转杆，以及连接在所述旋转杆上的切割件，所述旋转杆受所述第二电机驱动而绕与第一轴线平行的第二轴线旋转，从而带动所述切割件靠近或远离位于所述第一轴线上的所述瓶；以及控制单元，其与所述电机连接，并根据控制信号，控制所述电机的运行。

一些实施例中，所述切割件可以为砂轮，并且所述砂轮连接第三电机的输出轴，以受所述第三电机驱动而旋转。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括设于所述切割件与所述旋转杆之间的弹性缓冲件。一些实施例中，所述弹性缓冲件可以为例如弹簧或弹性垫。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括设于所述转动单元上的阻挡件，其用于限制所述旋转杆的运动范围。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括设于所述旋转杆上的配重块。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括安装在所述转动单元上的朝向所述瓶的喷嘴。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括用户接口，用于由用户输入参数。

一些实施例中，所述切割装置还可以包括一个或多个感测单元，用于感测所述转动单元的位置、所述旋转杆的位置、所述切割件的位置和/或所述瓶的几何参数，并生成相应的输出信号。

一些实施例中，所述感测单元可以包括视觉测量单元、光电传感器，或它们的组合。

另一方面，提供一种切割瓶的方法，包括以下步骤：S1以靠近模式运转第二电机，驱动所述旋转杆旋转，以带动所述切割件靠近所述瓶的待切割部位；S2当所述切割件接触所述待切割部位时，切换所述第二电机为力矩模式，以恒定力矩切割所述待切割部位；S3运转第一电机，驱动所述转动单元旋转，以带动所述切割件环绕切割所述瓶。

一些实施例中，当所述切割件为砂轮时，所述方法还可以包括：运转所述第三电机，驱动所述砂轮旋转切割所述瓶。

一些实施例中，所述控制信号可以包括：来自所述感测单元的所述输出信号、经由所述用户接口输入的所述参数、预设参数，或它们的组合。

一些实施例中，当所述切割装置包括喷嘴时，所述方法还可以包括：根据控制信号，向所述瓶喷出液体。

本发明的瓶切割装置利用多电机配合控制，可以实现对瓶的自动化、精确的、环绕切割。保护用户人身安全，减轻人力工作强度，避免了对瓶的损伤，及瓶内物质被污染的风险。

附图说明

图1示意性示出根据本发明一具体实施例的切割装置的结构。

图2示意性示出根据本发明一实施例的切割装置中的支架体的结构。

图3示意性示出根据本发明一实施例的切割装置中的转动单元的结构。

图4示意性示出根据本发明一实施例的切割装置中的切割单元的结构。

附图标记：

1支架体11垫块12侧板

13第一电机14第一固定块15联轴器

16第一同步带轴17第二固定块18支架板

19第二同步带轴110第一光电传感器

2转动单元21转动基架22第二电机

23阻挡件24第二光电传感器25第一挡块

26喷嘴夹27喷嘴

3切割单元31配重块32第二挡块

33旋转杆34直线轴承35直线导轨

36弹簧37第三电机38电机固定件

39切割件

4瓶

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

应理解，尽管下文参考对安瓿瓶的切割，描述本发明的切割装置和切割方法，但这仅为示例，本发明的切割装置和切割还适用于切割其他物品，如其他玻璃瓶等等。还应理解，下文描述的切割装置和切割方法仅为本发明的一个具体实施例，而非对本发明的限制；本发明的范围不限于所公开的实施例，并且由权利要求书限定。

本发明涉及一种切割精度高、且经济实用的自动化的瓶切割装置，尤其与配药机器人等需要自动化切割的机器联合使用，例如可以用于切割安瓿瓶。该装置切割精度高、可以实现不同规格药瓶切割。

参考图1，示意性地示出根据本发明一具体实施例，用于切割瓶的切割装置。该切割装置在结构上主要包括三部分：支架1、转动单元2和切割单元3，三者受控制单元(未示出)控制。

进一步参考图2-图4，示意性地示出根据该实施例，切割装置的各部分结构。其中图2示出支架1的结构。

支架1为切割装置的支撑部件，以及在与其他装置集成时，为与其他装置接合的连接部件。例如在该实施例中，切割装置用于安瓿瓶切割，支架1可以用于将切割装置连接到配药机器人上。如图2中所示，该连接部件为垫块11，其可以连接配药机器人的基座。垫块11上连接有两个侧板12，第一固定块14由侧板12支撑，从而在垫块11、侧板12与第一固定块14之间形成方孔，以便于走线。

第一电机13也设于该方孔中，其输出轴通过联轴器15连接到第一同步带轴16，进而通过同步带连接第二同步带轴19。从而第一电机13可以带动与第二同步带轴19连接的转动单元2旋转。第一同步带轴16安装在第一固定块14中，第二同步带轴安装在第二固定快17中。第一固定块14与第二固定块17固定连接。

当第一电机13转动时，其通过联轴器15带动第一同步带轴16转动，第一同步带轴16通过在第二固定块17中的同步带，带动第二同步带轴19转动，从而使连接在第二同步带轴19上的转动单元2转动。

图2中还示出支架板18，其固定在第二固定块17上，用于便于转动单元2的连接。支架板18上还可以安装第一光电传感器110。光电传感器为感测单元的一个范例，其用于感测转动单元2的旋转位置、角度等等。作为一个范例，当转动单元2受第一电机13驱动而旋转时，转动单元2上的挡片25(后文将联系图3进行描述)触发第一光电传感器110产生电信号，以通过该电信号监测转动单元2的位置。

例如，支架1上的第一光电传感器110通过第一挡块25的触发，检测转动单元2的初始位置，通过控制发送给第一电机13的脉冲数量和频率，控制转动单元2的转动角度和速度。

参考图3，示出该根据实施例的转动单元2的结构。

转动单元2连接到支架1上的第二同步带轴19，受第一电极13驱动，绕第一旋转轴线旋转。第一旋转轴线即为第二同步带轴19的旋转轴。在该实施例中，第一旋转轴线为垂直轴线。待切割的瓶4位于该第一旋转轴线上。

如图3所示，转动单元2包括直接与第二同步带轴19连接的转动基架21。转动基架21的一端连接切割单元3，从而在受第一电机13驱动而旋转时，带动切割单元3绕第一旋转轴线旋转，以相对运动的方式环绕切割位于第一旋转轴线上的待切割瓶4，从而可以有效避免切割单元3与瓶4之间的刚性碰撞。

转动基架21上还固定安装有第二电机22，第二电机22的输出轴连接切割单元3，用于带动切割单元3绕第二旋转轴线转动，从而靠近或远离待切割瓶4。

在该实施例中，转动基架21上还设有喷嘴夹26和夹持在喷嘴夹26上的喷嘴27。转动基架21旋转控制喷嘴27的开合，以在需要时向待切割瓶喷出液体。例如在安瓿瓶切割情况中，可以喷出消毒液进行消毒。

在该实施例中，转动基架21为“n”形结构。切割单元3及第二电机22设于转动基架21的一端，喷嘴夹26与喷嘴27设于转动基架21的另一端。这仅为范例，本发明也预期其他布置方式。

转动单元2上还可以设有阻挡件23，其可以固定在转动单元2的底部，或其他位置，以将切割单元3尤其是旋转杆33(后文将联系图4进行描述)的运动限制在合理范围内。

如上文针对支架1的描述中提及的，第一挡块25与第一光电传感器110的位置对应，从而在转动基架21转动时，第一挡块25触发第一光电传感器110产生电信号，并通过该电信号监测转动单元2的位置。

类似地，转动单元2上也可以设有第二光电传感器24，作为感测单元的一种范例。第二光电传感器24与切割单元3上的第二挡块32(后文将联系图4进行描述)配合，感测切割单元3的位置。

参考图4，示出该根据实施例的切割单元3的结构。

切割单元3包括旋转杆33，其与第二电机22的输出轴连接，以受第二电机22驱动，绕第二旋转轴线旋转。第二旋转轴线与一旋转轴线平行，在该实施例中均为垂直线。切割件39(在该实施例中为砂轮)设于旋转杆33的一端。从而在旋转杆33绕第二旋转轴线转动时，带动切割件39靠近或远离位于第一旋转轴线上的待切割瓶4。

切割件39的位置对应于待切割瓶4的待切割部位。在安瓿瓶切割的情况中，切割件39的位置与安瓿瓶的颈部对应。

在图4的实施例中，在旋转杆33与切割件39之间还可以设有弹性缓冲件(在该实施例中为弹簧36)，用于缓和切割件39靠近瓶4时的冲击，并可在环绕切割时减少震动，减小切割时瓶4与旋转中心不对齐的挤压。从而切割件39和瓶9在接触时由弹性缓冲件提供柔性缓冲，有效提高切割精度和质量

切割单元3还可以包括第二挡块32，其固定在旋转杆33上，用于与第二光电传感器24配合，感测切割单元3的位置，如上文所述。

切割单元3还可以包括配重块31，其除了用于平衡第二电机22轴的受力，还可以增加第二电机22的输出端的惯量，使之与第二电机22的转动惯量相匹配。

切割单元3还可以包括第三电机37，其安装在电机固定件38上，电机固定件38通过直线导轨35与装在旋转杆33上的直线轴承34连接。即在图4的实施例中，切割件39是经由第三电机37，与旋转杆33连接的。

切割件39与第三电机37的输出轴连接，受第三电机37驱动而旋转。从而使切割件39(砂轮)通过旋转切割待切割瓶4。

本发明的切割装置还包括控制单元(图中未示出)，其与电机连接，并根据控制信号，控制电机的运行。控制单元可以为单独的控制器，或者当切割单元与配药机器人联合使用时，控制单元也可以为配药机器人中的集成单元，或为与配药机器人中的其他装置共用的控制装置。

控制信号可以包括用户经由用户接口输入的控制信号、参数；储存在控制单元内的预设参数、控制信号；以及来自感测单元的测量参数或控制信号。相应地，本发明的切割装置还可以包括用户接口，以及感测单元(如在该实施例中，感测单元包括第一挡块25和第一光电传感器110，以及第二挡块32和第二光电传感器24)。感测单元可以测量转动单元2、切割单元3、旋转杆33、切割件39、瓶4的位置、距离、几何参数等等，并生成响应的控制信号，提供给控制单元。

通过使用控制单元，根据控制信号精确控制切割过程，可以提高切割的精确性和自动化程度。整个切割过程中，无需人工接触瓶或切割件，保护用户人身安全，减轻人力工作强度，避免了对瓶的损伤，及瓶内物质被污染的风险。

下面参考安瓿瓶切割操作，联合配药机器人的使用，描述本发明的切割装置的工作过程。配药机器人的机械臂抓取安瓿瓶，使其与转动单元2的第一旋转轴线重合，安瓿瓶4的瓶颈位置和切割单元3的切割件位于同一平面内。

首先第二电机22受控制单元控制以位置模式运转，驱动旋转杆33旋转，带动切割件39靠近安瓿瓶4的待切割部位(瓶颈)。

当切割件39即将接触或靠近安瓿瓶时，通过控制单元控制第二电机22以力矩模式运转，从而以恒定力矩使切割件39紧贴安瓿瓶的瓶颈，进行切割。力矩的大小根据安瓿瓶几何参数确定，并在切割时保持力矩不变。如此可以针对特定安瓿瓶，以一定的切割力进行切割，可以防止力量过大导致切穿药瓶，或力量过小而使切割不充分。满足不同规格安瓿瓶的切割要求。

随后，控制单元控制第一电机13运转，驱动转动基架21旋转，带动切割单元3以及因此切割件39绕安瓿瓶4旋转。从而实现切割件39对安瓿瓶4的环绕切割。

当包含第三电机37时，还可以在控制单元的控制下，同时驱动第三电机37运转，带动切割件39旋转切割安瓿瓶4。

本发明的瓶切割装置自动化程度高，切割过程无需人工参与，有效保护医护人员不被划伤，减少医护人员的工作强度；切割精度高、稳定性高，可针对不同规格的安瓿瓶完成切割；切割柔性化，能有效保证安瓿瓶的安全。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于切割瓶的切割装置，其特征在于，包括：

支架，其上设有第一电机；

转动单元，其与所述支架可旋转地连接，并受所述第一电机驱动而绕第一轴线旋转，所述转动单元上设有第二电机；

切割单元，其包括与所述转动单元可旋转地连接的旋转杆，以及连接在所述旋转杆上的切割件，切割单元还包括第三电机，切割件与所述第三电机的输出轴连接，受第三电机驱动而旋转，从而使切割件通过旋转切割待切割瓶，所述旋转杆受所述第二电机驱动而绕与第一轴线平行的第二轴线旋转，从而带动所述切割件靠近或远离位于所述第一轴线上的所述瓶；以及

控制单元，其与所述第一电机、第二电机、第三电机连接，并根据控制信号，控制所述第一电机、第二电机、第三电机的运行。

2.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括以下中的至少一个：

设于所述切割件与所述旋转杆之间的弹性缓冲件；

设于所述转动单元上的阻挡件，其用于限制所述旋转杆的运动范围；

设于所述旋转杆上的配重块；

安装在所述转动单元上的朝向所述瓶的喷嘴；

用户接口，用于由用户输入参数。

3.如权利要求2所述的切割装置，其特征在于，所述弹性缓冲件为弹簧或弹性垫。

4.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述切割件为砂轮。

5.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括一个或多个感测单元，用于感测所述转动单元的位置、所述旋转杆的位置、所述切割件的位置和/或所述瓶的几何参数，并生成相应的输出信号。

6.如权利要求5所述的切割装置，其特征在于，所述感测单元包括视觉测量单元、光电传感器或它们的组合。

7.一种使用权利要求1-6任意一项的切割装置切割瓶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1以靠近模式运转第二电机，驱动所述旋转杆旋转，以带动所述切割件靠近所述瓶的待切割部位；

S2当所述切割件即将接触所述待切割部位时，切换所述第二电机为力矩模式，以恒定力矩切割所述待切割部位；

S3运转所述第三电机，驱动所述切割件旋转切割所述瓶；

S4运转第一电机，驱动所述转动单元旋转，以带动所述切割件环绕切割所述瓶。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述切割装置包括一个或多个感测单元及至少一个用户接口时，所述控制信号包括：来自所述感测单元的输出信号、经由所述用户接口输入的参数、预设参数或以上三者中至少两者的组合。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述切割装置包括喷嘴时，所述方法还包括：根据控制信号，向所述瓶喷出液体。