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牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)在醫(yī)療導(dǎo)管擠出中的應(yīng)用
  瀏覽次數(shù)：9753  發(fā)布時間：2021年11月15日 09:21:07
[導(dǎo)讀] 將牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用于國內(nèi)普通30# 擠出機(jī)最欠，以注藥管翘盖、輸液管為擠出試驗對象来屠，利用方差和 標(biāo)準(zhǔn)差分析法分析產(chǎn)品內(nèi)外徑的檢測結(jié)果疏尿。結(jié)果表明，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能大大提高產(chǎn)品的擠出精密度遥昧。
 程玲玲  魏永飛  莫盼盼  王  統(tǒng)  陳鵬濤
（1. 河南駝人醫(yī)療器械研究院有限公司覆醇，長垣 453400朵纷；2. 河南省醫(yī)用高分子材料技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，長垣 453400）

摘  要： 將牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用于國內(nèi)普通30# 擠出機(jī)永脓，以注藥管袍辞、輸液管為擠出試驗對象，利用方差和 標(biāo)準(zhǔn)差分析法分析產(chǎn)品內(nèi)外徑的檢測結(jié)果常摧。結(jié)果表明搅吁，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能大大提高產(chǎn)品的擠出精密度。
關(guān)鍵詞： 牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)   注藥管   輸液管

目前落午，國內(nèi)醫(yī)用擠出機(jī)控制功能還不具備成熟的內(nèi)外徑和壁厚控制調(diào)節(jié)功能谎懦，即自動閉環(huán)控制技術(shù)[1-3]還沒有成功應(yīng)用于產(chǎn)品制造，而國外擠出機(jī)已實現(xiàn)此技術(shù)應(yīng)用溃斋，但也只是少數(shù)國外設(shè)備廠家界拦，如Savills、美國 AK 公司盐类。經(jīng)實踐驗證，該技術(shù)對產(chǎn)品精密度提具有巨大作用呛谜。從擠出精密度方面進(jìn)行對比在跳，具有閉環(huán)控制的進(jìn)口擠出機(jī)比國產(chǎn)擠出機(jī)精密度高 60% ～80%。因此隐岛，本文將牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用于普通國內(nèi)擠出機(jī)猫妙，以注藥管、輸液管為擠出試驗對象聚凹，利用方差和標(biāo)準(zhǔn)差分析法分析產(chǎn)品內(nèi)外徑的檢測結(jié)果割坠。結(jié)果表明，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能提高產(chǎn)品的擠出準(zhǔn)確度和擠出精密度妒牙。

1  閉環(huán)擠出機(jī)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)
1.1  閉環(huán)擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)
本項目研究的閉環(huán)擠出機(jī)主要包括普通擠出機(jī)和牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)兩部分彼哼，如圖 1 所示。其中湘今，普通擠出機(jī)由 供氣系統(tǒng)敢朱、主體部分、水槽摩瞎、牽引切斷機(jī)和傳動裝置組成拴签； 牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)由三軸激光測徑儀、超聲波測厚儀和控 制器組成旗们。
 
1.2  牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.1  牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)特點
（1）三軸激光在線檢測外徑蚓哩、橢圓度以及過程能力指數(shù)（CPK），實現(xiàn)對外徑的精準(zhǔn)檢測上渴；
（2）超聲波在線檢測內(nèi)徑岸梨、壁厚喜颁、偏心度、薄點以及過程能力指數(shù)（CPK）盛嘿，實現(xiàn)全面的內(nèi)徑相關(guān)檢測洛巢；
（3）牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)可自動控制牽引機(jī)速度，實現(xiàn) 自動化智能調(diào)節(jié)次兆；
（4）精密度可控制在±0.03mm以內(nèi)稿茉。

1.2.2  牽引閉環(huán)控制原理
在控制器的存儲器內(nèi)輸入產(chǎn)品的內(nèi)外徑和壁厚尺寸參數(shù)，控制器采集并存儲擠出機(jī)的牽引速度和三軸激光測徑儀最新檢測到的產(chǎn)品外徑數(shù)值 A芥炭，控制器根據(jù) A 的變化隨時調(diào)節(jié)擠出機(jī)的牽引速度漓库，以滿足產(chǎn)品的外徑要求。

2  試驗部分
2.1  試驗對象
粒料：PVC 5402  （威海潔瑞醫(yī)用制品有限公司）园蝠。
設(shè)備： 30# 擠出機(jī)（海瑞嘉精密擠出機(jī)械有限公司）渺蒿，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)，影像測量儀（寧波金永計量儀器設(shè)備有限公司）彪薛。
產(chǎn)品：注藥管和輸液管茂装。

2.2  試驗方法
2.2.1  擠出試驗
分別在牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況下，對注藥管和輸液管進(jìn)行擠出試驗善延，利用影像測量儀對產(chǎn)品的內(nèi)外徑進(jìn)行檢測少态。對比注藥管、輸液管的內(nèi)外徑檢測結(jié)果易遣，分析牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)對產(chǎn)品擠出精密度的影響彼妻。

2.2.2  方差和標(biāo)準(zhǔn)差
方差是在概率論和統(tǒng)計中衡量隨機(jī)變量或一組數(shù)據(jù)離散程度的一種度量 [4-5]。樣本方差是每個樣本值與全體樣本值的平均數(shù)之差的平方值的平均數(shù)豆茫，計算公式為：

其中s 表示方差侨歉， n表示樣本數(shù)量， xi表示樣本值揩魂，表示全體樣本值的平均數(shù)幽邓。

標(biāo)準(zhǔn)差（Standard Deviation） 是均差平方的算術(shù)平均數(shù)的平方根 [4-5]，用s表示火脉。標(biāo)準(zhǔn)差是方差的算術(shù)平方根颊艳。平均數(shù)相同的兩組數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)差未必相同忘分。標(biāo)準(zhǔn)差是一組 數(shù)據(jù)平均值分散程度的一種度量棋枕。一個較大的標(biāo)準(zhǔn)差，代表大部分?jǐn)?shù)值和其平均值之間差異較大妒峦；一個較小的標(biāo)準(zhǔn)差重斑，代表這些數(shù)值較接近平均值。標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式為：
 
其中 s 表示標(biāo)準(zhǔn)差肯骇， n 表示樣本數(shù)量窥浪， xi  表示樣本值祖很，  表示全體樣本值的平均數(shù)。

3  結(jié)果與討論
3.1  產(chǎn)品擠出分析
注藥管漾脂、輸液管在牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況下假颇，注藥管、輸液管的內(nèi)外徑測試結(jié)果分別如圖 2骨稿、圖3 所示笨鸡。可以看出坦冠，與牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動的情況相比形耗，在牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)開啟的情況下，注藥管和輸液管的內(nèi)外徑穩(wěn)定性均較好辙浑。

第2頁-1

表 1  注藥管激涤、輸液管的尺寸技術(shù)要求
產(chǎn)品名稱 外徑 /mm 內(nèi)徑 /mm
注藥管 4.000±0.030 2.200±0.030
輸液管 2.700±0.030 1.000±0.030

對比牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況，注藥管的外徑平均值由4.006mm變?yōu)?4.003mm判呕，注藥管的內(nèi)徑平均值由2.205mm 變?yōu)?.202mm倦踢；輸液管的外徑平均值由 2.706mm 變?yōu)?.701mm，輸液管的內(nèi)徑平均值由1.003mm變?yōu)?.000mm侠草。牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)啟動后辱挥，產(chǎn)品的內(nèi)外徑的平均值更接近產(chǎn)品的尺寸技術(shù)要求，因此牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能提高了產(chǎn)品的擠出準(zhǔn)確度梦抢。

對比牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況般贼，注藥管的外徑擠出精密度由±0.072mm 提高至±0.030mm愧哟，注藥管的內(nèi)徑擠出精密度由±0.074mm 提高至±0.029mm奥吩；輸液管的外徑擠出精密度由±0.045mm提高至±0.028mm，輸液管的內(nèi)徑擠出精密度由±0.065mm 提高至±0.028mm蕊梧。由此可知霞赫，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能提高注藥管、輸液管的擠出精密度肥矢。

3.2 方差和標(biāo)準(zhǔn)差分析
對注藥管端衰、輸液管的內(nèi)外徑檢測結(jié)果進(jìn)行方差和標(biāo)準(zhǔn)差分析，結(jié)果如表2所示甘改。對比牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況旅东，注藥管外徑的方差由0.045提高至 0.014，標(biāo)準(zhǔn)差由 0.212 提高至 0.119十艾，注藥管內(nèi)徑的方差由0.045提高至 0.018抵代，標(biāo)準(zhǔn)差由 0.212 提高至 0.134；輸液管外 徑的方差由 0.025 提高至 0.014忘嫉，標(biāo)準(zhǔn)差由 0.160 提高至 0.116荤牍，輸液管內(nèi)徑的方差由 0.043 提高至 0.017案腺，標(biāo)準(zhǔn)差 由 0.207 提高至 0.131。與牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動相比康吵， 牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)啟動時劈榨，注藥管、輸液管的內(nèi)外徑檢測 數(shù)據(jù)更集中晦嵌。由此可知同辣， 牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能提高注藥管、 輸液管的擠出精密度耍铜。

表 2  注藥管邑闺、輸液管的內(nèi)外徑方差和標(biāo)準(zhǔn)差分析

4  結(jié)語
本文以注藥管、輸液管為產(chǎn)品試驗對象棕兼，分別對其在牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)未啟動和啟動的情況下做擠出試驗陡舅。影 像測量儀的檢測結(jié)果表明，牽引閉環(huán)控制系統(tǒng)能提高注藥 管伴挚、輸液管的擠出準(zhǔn)確度和擠出精密度靶衍。本文利用方差和 標(biāo)準(zhǔn)差對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果與影像測量儀的檢 測結(jié)果一致茎芋。

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