紧固和压制设备已经用于组装医疗设备几十年了，而且这种情况短期内不太可能改变。例如，螺丝起子经常被用于为医院病床、关节植入物和助听器等各种产品安装螺丝。压力机的用途更加广泛，制造商可以用它们将活塞插入注射器，将标记铆钉插入支架，将小铆钉插入内镜器械末端的剪刀中。如下的案例历史显示，这两种流程都能使制造商应对这些和其他装配挑战。
切割紧凑型（硅）盘
一些医疗设备以包含硅光盘的组件为特征。在过去的几年里，一家医疗设备制造商使用了施密特技术公司的34.12型开关压力机，使用钢标准模具(也称为饼干切割机模具)，每分钟从硅片上切割40到55个圆盘。压力机还可以同时在每个圆盘内部冲孔和开缝。
施密特公司北美销售经理戴夫·扎布罗斯基(Dave Zabrosky)表示，该机器可以切割直径12毫米、厚2毫米、直径0.5英寸、厚0.1英寸的光盘。每个穿孔的直径为0.06英寸。
压力机安装在一个独立的工作站，具有全面保护功能，并由PLC控制。据Zabrosky介绍，该控制系统允许全自动化、单操作和设置模式。周期速率基于延迟计时器设置。
一个外部的电动卷筒馈送硅带进切割模在0.9或0.545英寸的部分。在气动压力机推动料条通过模具后，圆盘和废料停留在聚碳酸酯载体上，小孔段塞落入捕获仓。加工后的带钢被自动移动到卷取机上，操作员将带钢移走。
在全自动模式下，操作员加载材料，关闭保护并启动机器。当材料耗尽（通过传感器）或操作员时，它停止。
在单操作模式下，操作人员按下启动按钮，开始剥离和切割。这种模式也用于在运行结束时清除机器上的材料。
设置模式用于机器故障排除和更改馈线或芯片。后一项任务需要不到5分钟，不需要手动工具。
演讲总是很重要的
成功的医疗设备和设备制造商知道，无论从美学角度还是从功能角度，都要把他们的产品展示得最好，这一点很重要。感谢设计工具公司(DTI)，他们也知道在装配过程中适当地呈现螺丝的重要性，以优化生产率和接头质量。
DTI的医疗行业客户包括一些业内最大的客户:Atrion medical、Stryker、Hill Rom和Carestream Health。DTI总裁维克•格伦(Vic Glenn)表示，一些人使用DTI的螺丝展示机，而另一些人则使用该供应商的自动进给螺丝起子机，建造高性能的医院病床和导轨、x光显示屏、塑料泵、轮椅组件、担架、助行器和增湿器。
根据格伦的说法，螺钉展示器用于不适合自动进给螺丝驱动设备的紧固件应用。这些包括难以到达的位置，以及当紧固件长度与头部直径的比例为1比1或更小时。在这些情况下，螺丝会翻滚通过进料管，当它到达螺丝刀时没有正确的方向。
DTI的演示者正确定向并将螺丝拧到配备有磁台或真空拾取附件的螺丝刀上。格伦表示，制造商喜欢演示者，因为它们可以与气动和直流驱动器一起使用。它们还类似的是，磁钻头和真空拾取附件消除了落入组件中的紧固件的可能性。
“我们的自动进料器是针对每个医疗设备应用的定制，以确保易于操作和准确的螺旋位置，”Glenn解释说。“它们为具有深斜管，最小螺旋通差和难以到达位置的应用程序提供和驱动螺钉。”
使用直流螺丝起子的机器只有在紧固过程符合规格时才会给下一个螺丝。如果紧固过程不成功，操作人员会被告知螺钉没有正确紧固。然后，在下一个螺丝被送进螺丝刀之前，他可以拆卸或重新紧固紧固件。
注射器组装和功能测试
过程监控是医疗制造商的标准装配实践。例如，一家公司最近开始用Promess Inc.的机电装配压力机(EMAP)组装注射器。-安置监控。
Promess总裁格伦•纳斯利(Glenn Nausley)表示，制造商最初的注射器组装技术存在严重问题。“由于没有过程监控和很少的质量控制，柱塞端部的橡胶密封件有时会凸起、滚动或偏心。这个问题经常使注射器难以使用或无法使用。另外，生产线末端测试在零件上完成附加工序之前无法发现有问题的装配，这增加了坏零件的成本。”
公司分析了情况，发现问题是由于在装配过程中使用了一个气动缸。它的力不能被精确地控制以将柱塞准确地插入注射器。在试图以一种不同但失败的方式控制媒体后，该公司联系了Promess。
在很短的时间内，Promess应用工程师就确定了EMAP将柱塞插入注射器的准确力。闭环反馈(来自内置的测压元件)提供即时的力-vs。-按压时的位置监测，确保每次施加相同的力水平(±0.5%)。在印刷机的电机编码器保持其位置精度在±25微米。
根据Nausley的说法，该公司现在能够验证每种注射器的正确组装，并在同一站式中执行功能测试。此设置不仅消除了对终端测试的需求。它还使制造商100％的部分可追溯性。
高精度铆接
轨道和径向成形，或铆接，可能是成熟的技术，但它们并不是静止不变的。通常认为轨道和径向铆接用于组装坚固的汽车部件的工程师需要知道，这些冷成形技术也适用于小型、精密应用，如医疗设备。
一家医疗设备制造商正在使用Orbitform LLC的伺服驱动轨道铆钉机来铆接内窥镜手术器械末端的小剪刀。这些工具的接头枢轴是一个小不锈钢铆钉(直径0.058英寸)，必须以紧公差为头。
在联系Orbitform之前，该公司经常从外科医生那里听说，在使用过程中，工具的手感不一致。我们面临的挑战是想出一种方法，在剪刀组件中形成铆钉，以便刀片的开启和关闭有一致的感觉。
“由于组装中的零件内的叠加公差，传统的铆接到正止挡不是一个选择，”奥比特销售副总裁布莱恩赖特说。“相反，我们开发了一种流程智能（过程监控）方法，将组装形成为特定的钳位负载。这涉及将负载单元放置在铆钉夹具嵌套中以捕获负载力。“
在组装过程中，剪刀被固定住，铆钉机从底部向上推进形成铆钉，直到达到合适的夹紧负载力。最终的结果是在客户要求的范围内具有可重复的开启和关闭力的剪刀。
小型化的巨大挑战
消费产品继续变小，医疗设备不免于这种趋势。一个很好的例子是助听器。许多微小的型号可以定位在耳朵后面或耳道内。
几年前，DEPRAG开发了Nanomat螺丝刀，许多制造商都用它来组装助听器和其他微型医疗设备。可用于手持和固定版本，螺丝刀只能产生8到300牛顿微米的扭矩，转速高达2000转/分。
四个扭矩范围是可能的，所有这些都适用于一个高度的精度。据DEPRAG的市场经理Lori Logan说，助听器通常需要低至10牛顿微米的扭矩，而Nanomat可以实现这一目标，无论是作为手持或作为固定单元集成到DEPRAG的自动装配机器中。
取消也制作半自动装配站。Logan表示，一个眼镜制造商使用包括Micromat EC螺丝刀，过程控制器，螺丝刀，位置控制支架和电子测量控制器的站。大会只需要几秒钟，并且涉及用肉眼几乎看不到的微小螺钉将眼镜的臂紧固到框架上。
这把螺丝刀和圆珠笔一样大，但却是为满足工业需求而设计的。同样重要的是，它的扭矩，旋转角度，速度，待机时间和旋转方向可以单独编程(在其性能范围内)为每一个螺丝驱动任务。
装配和成型都不是一个紧迫的问题
压铆设备供应商BalTec公司研究的两种更有趣的医疗设备组装应用包括压装手持腹腔镜内窥镜和为内窥镜夹具径向形成铆钉。BalTec副总裁兼总经理Chuck Rupprecht指出，每个项目都针对不同的制造商。
对于压装应用，公司要求所有夹紧装置部件紧密配合，并在适当的高度对齐，最后的组装没有标记。BalTec提供了一个定制的工作单元，围绕直接作用的DA-850气动压力机，可产生高达8.5千牛顿的力，具有80毫米冲程。
“定制上压制工具和模具设置确保笔触精度，”Rupprocht说。“安装在压力机上的负载电池（在模具组内），以及安装在压力机上的距离传感器测量压力和冲压率。”
反过来，新闻的过程监控系统将这些值与已建立的公差进行比较。音频声音和可见字母（OK或NOK）表示PRES适合是否是可接受的。为了防止部件标记，用非粗糙材料处理定制夹具。
Rupprecht表示，由于其小尺寸（直径小于1毫米），径向形成内窥镜夹具铆钉是一点挑战。为了正确形成铆钉，Baltec开发了一个具有其RN-181R低压铆钉的工作单元，具有定制形式的工具和固定装置。骑兵有30毫米的行程。
Rupprecht解释说:“HPP-25过程控制器与力和距离传感器安装在铆钉上，并提供每个成型铆钉的数据记录和总体特征分析。它确定了特定的高度和低成形力(小于1.5千牛顿)的公差，以防止在安装过程中铆钉杆的膨胀，并确保在内窥镜操作过程中铆钉的适当枢轴驱动。”
植入物固定装置让婴儿潮一代动起来
如今的婴儿潮一代往往比过去的人生活得更加活跃。这一事实使得一些医疗设备公司，如骨骼动力学公司，正在开发能够承受高达100万次负载循环而不会松动或退出的植入物，而不是传统的10万次。其中一种植入物是Align桡骨头系统(ARHS)，其特点是设计一个人工肘关节，以恢复天然桡骨头的功能。
较老的假体桡骨头有两种设计之一，这两种设计都有缺点。传统的固定整体设计提供了稳定性，但不能与患者的解剖结构对齐，容易磨损软骨等自然组织。
双极桡骨头通过在聚乙烯鞘内旋转与患者自身解剖结构对齐，但由于无法锁定而无法保持正确位置。为了确保ARHS植入物保持锁定状态，骨骼动力学公司规定，外科医生使用Spiralock螺帽或镶件，在母螺纹根部有一个30度的楔形坡道切口，而不是通常的60度切口。
最初，由于担心自锁螺纹的可制造性，骨骼动力学公司在指定Spiralock组件方面犹豫不决。但Spiralock公司通过制造原型工具、定制工具来切割螺纹，并与合同制造商密切合作来增加产量，缓解了这些担忧。
当ARHS植入物通过外科手术安装在患者体内时，专有的器械允许桡骨头对齐，就像它在患者自身解剖结构中一样。一旦器械定位到这个自然位置，外科医生通过将Spiralock固定螺钉(由钴铬制成)紧固在长钛杆上进行三点固定来锁定器械。
在夹紧载荷下，任何标准公螺栓上的螺纹顶点都紧紧地拉紧楔坡道。这消除了引起振动松动的侧向运动，并将螺纹接头的负载分散到所有啮合的螺纹上。第一个啮合螺纹的载荷百分率低，降低了螺栓失效的机会，提高了产品性能。
在支架中安装标记物
施密特提供了各种各样的切换压力机。其中一种是13RF，被一家医疗设备制造商用来将四个微型标记铆钉插入钴铬支架的小孔中。
操作者将标记铆钉（直径0.027英寸）加载到巢中，将支架置于V-块以进行支撑，并将孔眼放在Markerrive上。他拉下压力手柄，允许上部成形工具与标记铆钉接触并形成在孔眼中的固定位置。然后，操作员抬起V-Block并重新定位用于下一个标记铆钉安装的支架。
Zabrosky解释说:“在这种应用中，对工具方面的精度要求很高。该工具定位并支持一个标记和支架彼此相对。它还有助于操作人员操纵支架，同时为安装四个标记铆钉定位支架。”
不同设备的耀斑
制作一端呈喇叭形的导管比制作一端呈直形的导管更具挑战性。这一现实导致一家导管制造商向Orbitform提出疑问，他们的轨道和径向技术是否可以在不破坏导管的情况下照亮导管末端。赖特说，几年前，制造商在Orbitform网站上看到一份申请公告后，就联系上了这家公司。
Wright说:“客户在挤压管的末端时，由于施加了过大的力，导致材料开裂。”相比之下，轨道和径向成形产生的成形力比冲压过程少80%。
在Orbitform的解决方案实验室成功加工了几根样品导管后，该公司用Orbitform的B-125台式轨道铆接机取代了压力机。它的特点是一个轨道头和六个快速更换夹具块设计处理所有尺寸的零件。
制造商还将该机器与Orbitform的专有过程监控技术Process Intelligence集成。Process Intelligence验证铆钉是否存在，并监控成型力、压力、冲压行程距离和其他参数，以立即检测导管是否超出可接受的公差范围。
另一个制造商正在使用定制的B-500台式轨道和径向铆接机来在多个部分形成铆钉，包括外科订书机。此前，该公司在不同的机器上组装每个部件。
B-500灵活性的关键在于它能够接受可互换的多轴、多点或平行板偏心驱动成型头。后一种类型可以使喷丸工具同时在不同平面上形成铆钉。
Wright解释说:“这种应用给我们带来了三个主要挑战，首先是材料厚度差异很大的部件。“此外，机器有时不得不在零件两侧的埋头槽中形成三到四个铆钉，或在一个平面上形成三个铆钉，在另一个平面上形成第四个铆钉。”
