1. 背景与需求

制药行业对装配和检测环节提出了极高的精度和洁净要求，以下问题是行业面临的挑战：

• 高精度需求：药品装配（如注射器、药瓶）要求微米级的精度，稍有偏差可能影响药品质量。
• 洁净环境：制药操作必须在无菌条件下进行，避免引入污染。
• 效率和一致性：手工装配和检测容易出现不一致，影响生产效率。
• 数据追踪：需要对每一批次的产品装配和检测结果进行记录和追溯。

史陶比尔（Stäubli）协作机器人以其高精度、洁净设计和灵活性，为制药装配和检测提供了理想解决方案，能够在高速运行中保持精准操作并符合制药行业的严格要求。

2. 史陶比尔协作机器人的核心技术特点

2.1 高精度操作

• 微米级定位：
  • 采用高分辨率编码器，确保装配和检测过程中的位置精度达到 ±0.02 mm。
• 稳定重复性：
  • 在高速运转中保持一致的操作精度，适应大批量生产需求。

2.2 洁净与卫生设计

• 无颗粒释放：
  • 机器人表面采用封闭结构设计，避免颗粒物释放，符合 ISO 5（Class 100）洁净室标准。
• 抗腐蚀材料：
  • 使用医用级不锈钢和耐化学材料，适应制药环境中的清洁和灭菌要求。
• 防护等级高：
  • 机器人设计达到 IP65（机身）和 IP67（手腕）防护等级，可在潮湿或消毒环境下长期运行。

2.3 灵活与高效操作

• 多功能末端工具：
  • 支持快速更换夹具、吸盘、针头等末端工具，适应多种制药任务。
• 快速编程：
  • 通过直观的编程界面快速设定任务流程，缩短调试时间。
• 高动态性能：
  • 执行复杂装配或检测任务时，保持高速、平稳的运行状态。

2.4 智能数据集成

• 实时监控与反馈：
  • 通过工业通信协议（如 EtherCAT、Profinet）与 MES 系统集成，实现生产数据的实时上传。
• 追溯功能：
  • 记录每个产品的装配和检测数据，满足 GMP 和 FDA 对质量追踪的要求。

3. 应用场景

3.1 注射器装配

• 需求：
  • 精确组装注射器各部件（针头、活塞、保护套），确保一致性和无污染。
• 应用：
  • 史陶比尔协作机器人使用高精度夹具完成针头插入和活塞装配操作。
  • 实现 24/7 自动化生产，保证每个注射器的装配质量。

3.2 药瓶灌装与密封

• 需求：
  • 精准灌装液体药物，并确保瓶盖密封完整无缺陷。
• 应用：
  • 机器人配合灌装设备完成药瓶定位、液体注入和密封盖旋紧，避免手动操作中的误差和污染。

3.3 药品包装检测

• 需求：
  • 检测药品包装是否存在漏封、裂纹或其他缺陷。
• 应用：
  • 机器人搭载光电检测传感器或视觉系统，逐一扫描包装表面，识别缺陷并剔除不合格品。

3.4 胶囊填充与检查

• 需求：
  • 精确填充粉末或液体至胶囊中，并检测胶囊封装质量。
• 应用：
  • 协作机器人完成胶囊定位、填充和封装质量检测，确保每粒胶囊的剂量和密封合格。

4. 技术优势与价值

4.1 提高装配和检测精度

• 微米级的定位精度确保每一步操作的精准性，避免装配或检测误差。
• 精准的数据记录功能可追溯每个产品的生产过程，支持质量管理。

4.2 提升生产效率

• 协作机器人 24/7 连续运行，适应高速生产线，减少人工操作带来的停顿和延误。
• 通过多任务编程，实现装配和检测任务的同步进行，进一步优化生产效率。

4.3 符合洁净室要求

• 无颗粒释放设计和抗腐蚀材料使机器人能够在洁净环境中稳定运行，确保生产过程符合 GMP 和 FDA 标准。
• 自动化操作减少人员干预，降低引入污染的风险。

4.4 灵活适应性

• 模块化工具和快速编程功能适应多样化的制药任务，满足不同产品的生产需求。
• 机器人体积小巧，可灵活安装在不同工位或生产线上。

4.5 数据化管理与追溯

• 实时数据监控和记录支持生产可视化管理。
• 数据与生产系统集成，为工艺优化和质量改进提供依据。

5. 实施步骤

1. 需求评估与方案设计：
   • 分析制药生产线的装配与检测需求，确定机器人型号与功能配置。
   • 设计机器人与其他设备的集成方案，明确接口和数据传输要求。
2. 设备安装与调试：
   • 将协作机器人安装在指定工位，调试其位置和运行轨迹。
   • 配置末端工具（如夹具、吸盘）和传感器，优化工作精度。
3. 编程与运行测试：
   • 编制任务程序，包括装配和检测流程的各步骤。
   • 通过试生产验证机器人性能，调整程序参数，确保运行稳定。
4. 系统集成与监控：
   • 将机器人数据与 MES 或 SCADA 系统对接，实现实时监控与数据上传。
   • 配置报警功能，异常时自动停机或通知操作员。
5. 维护与优化：
   • 定期清洁和检查机器人，确保在洁净环境下长期稳定运行。
   • 根据生产需求优化程序，增加新功能或扩展任务范围。

6. 实际应用案例

案例1：注射器装配自动化

• 背景： 某制药厂需组装注射器，要求高精度、无污染的全自动化操作。
• 解决方案：
  • 安装史陶比尔 TX2 协作机器人完成针头插入和活塞装配任务。
  • 集成视觉检测系统确保每支注射器的装配质量。
• 成效：
  • 生产效率提升 40%，装配缺陷率降低至 0.1%。

案例2：药瓶灌装与检测

• 背景： 某药品生产线需精准灌装药液并检测封装质量。
• 解决方案：
  • 机器人协同灌装设备完成药瓶定位和液体注入。
  • 配合视觉系统检测瓶盖密封状态。
• 成效：
  • 灌装精度达 ±0.05%，包装合格率提升 30%。

7. 适用行业与任务

• 制药：
  • 注射器组装、药瓶灌装、胶囊填充与检测。
• 食品与饮料：
  • 包装检测、液体分装、标签贴合。
• 化妆品：
  • 膏体灌装、包装密封、表面检测。