摘 要：针对预灌封注射器装巢工序中需要人工把注射器针管摆放进托盘巢孔存在的效率较低、劳动强度较大等问题，在分析装巢工序的动作控制要求和计算定位速度、加速度参数的基础上，设计了自动进料分料和X 、Y数控定位的机械结构，采用PLC定位模块控制伺服驱动器以位置控制模式驱动电机运转实现工作台运动控制，PLC主机控制装巢机落料机构的运动，以触摸屏显示装巢状态信息和操作控制，文中给出了系统硬件电路和软件设计。结果表明，该系统的装巢速度可达到 100 支 / 分钟, 装巢定位精度优于 0.01mm，能够实现注射器针管高速准确无误自动装入托盘巢孔，实现自动化生产。
预灌封注射器作为一种新型的注射器，药液直接灌装在注射器中，使用十分方便。它的生产流程一般是注射器针管成型、退火、插针、清洗硅化、装巢、消毒灭菌、成品库等几个工序。目前，预灌封注射器生产线主要由 BD 公司、INOVA 公司、博世集团、Groninger 公司等几大公司生产[1]，但是他们供应的生产线中注射器针管成型机、装针机、清洗灭菌机、灌装机都是独立的，这就造成在注射器针管成型、清洗硅化工序完成以后需要工人首先对自己双手以及夹持注射器针管的夹具进行严格的消毒与灭菌，然后人工把无菌的注射器半成品放到蜂窝状的托盘中，效率较低，工人的劳动强度较大。
针对上述注射器装巢工序中存在的问题与不足，开发注射器针管自动装巢机就变得十分的必要与迫切，为了实现玻璃注射器自动装入蜂窝状托盘中，笔者设计了注射器针管数控装巢机，它能够提高注射器针管摆放效率、降低人工劳动强度，满足注射器安全、高效、无污染的生产。
1工作原理与参数计算
1.1 工作原理
数控装巢机主要包括以下几个部分：机床床身、落料机构、工作台运行机构、数控系统、动力源等。数控装巢机的工作原理是装巢机的伺服机构在数控系统的控制下带动工作台按照程序预定轨迹运行到落料机构的出料口，然后落料机构再把注射器针管从进料口送到出料口下放到蜂窝状托盘的巢孔中，然后工作台与落料机构重复上述动作实现自动装巢，X、Y 工作台采用脉冲加方向的控制方式[2]。
1.2 参数计算
数控装巢机的技术指标：(1)X 轴工台行程 380mm;(2)Y 轴工作台行程 350mm;(3)机床运行速度 3m/min，加速度不小于 0.3 m/s2。针对上面的技术要求，对于电机的控制我们采用位置控制模式，我们知道在伺服电机控制中方向和转角的控制较简单，但是速度控制是很复杂的，在设计时需要计算发送脉冲的频率。为了使电机在运行中不出现失步或超步的现象，控制脉冲的频率一般要小于(或等于)电机的响应频率[2]。一个静止的电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，一般来说，升频的时间约为0.1~1s 之间。同样，在降速时也不可能马上就停下来。因此，在控制的过程中运行速度我们采用 T 型曲线模式即升速—恒速—降速—停止模式。由于托盘 X 方向相邻两个巢孔的间距为 18.5mm，Y 方向相邻两个巢孔的间距为16.5mm，这就要求精确计算装巢机每走一个工步 PLC 定位模块发送脉冲的数量、最高速度下发送脉冲的频率以及加速度计算。下面给出每走一个工步 PLC 定位模块发送脉冲的具体的计算过程：
(1)脉冲数量计算：首先根据脉冲计算公式(1)：
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