提高分裝機上機率方法實施探討

許社忠

（哈飛工業(yè)風電設備制造公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

前言

制藥行業(yè)隨著粉劑和顆粒劑膠囊包裝藥品的迅速發(fā)展，市場上對膠囊分裝機的需求量也不斷增加。各制藥廠從多方面考慮，都將產量達1500粒/分以上的機型作為首選機型。為適應市場需求，我們開發(fā)設計產量達2000粒/分的硬膠囊分裝機。

1 現(xiàn)狀與問題

目前，市場上的國產分裝機的實際產量基本都沒有達到額定產量，即型號所標示的產量。有的差得較多，型號所標示的產量是以額定轉速125轉/分為依據計算。但實際上，國產分裝機的運轉速度多數在110轉/分左右，較少能達到115-120轉/分。它們存在的共同缺陷是高速運轉時上機率低，不能滿足使用要求，為了保證上機率，只能用降低轉速的手段，即靠降低產量來保上機率。

然而，國內部分制藥廠使用的國外先進分裝機的運行狀況較好，基本上可以運轉到額定轉速125轉/分，并且可以滿足上機率的要求。我們經過大量的比較和理論分析工作，發(fā)現(xiàn)國內分裝機與國外先進分裝機的主要差距是高速狀態(tài)下，分裝機運轉不穩(wěn)定，部分機構出現(xiàn)振動現(xiàn)象,轉速越高振動越明顯,還伴隨明顯噪音，影響機構執(zhí)行功能的可靠性,最終影響到分裝機的上機率。

2 總體目標與方案

我們設計研制新型硬膠囊分裝機的目標是適應市場的需求，向市場提供性能優(yōu)良，可與國外先進分裝機相媲美的硬膠囊分裝機產品。基本性能參數要達到以下指標：a.額定產量：2000 粒/分;b.上機率:99.6%以上;c.額定轉速：125轉/分;這些指標就是國際上先進機型的指標。

我們重點進行了以下工作，實現(xiàn)提高分裝機上機率的目的，使分裝機性能達到或超過上述指標。a.采取有效措施提高分裝機的高速穩(wěn)定性，保證分裝機在額定轉速下正常工作，保證分裝機具有良好的上機率。b.采取有效措施增強關鍵機構的功能，提高分裝機各機構的工作可靠性，保證上機率，滿足用戶的使用要求。

3 方案論證與實施

3.1 提高高速穩(wěn)定性。高速穩(wěn)定性問題是關系到分裝機能否在高速狀態(tài)下正常運轉，不出現(xiàn)振動和伴隨噪音現(xiàn)象的關鍵。分裝機只有高速穩(wěn)定性好，才能保證分裝機在高速運轉時，各機構執(zhí)行部件工作準確、可靠，最終保證上機率和型號產量。我們從研究分裝機的工作原理和結構入手，查找影響高速穩(wěn)定性的因素。硬膠囊分裝機是復雜的多凸輪機構協(xié)調運動的高精度機器，它完成從膠囊梳理、膠囊帽體分離、膠囊轉運、定量充填藥粉、廢膠囊剔除，膠囊帽體扣合、膠囊成品藥被頂出膠囊運載孔并在壓力空氣的作用下離開機體進入成品膠囊藥收集器中的各項功能。完成各項功能的執(zhí)行零部件的協(xié)調運動都是由凸輪機構完成的。在凸輪機構中，執(zhí)行零部件的運動特性、運動軌跡、運動行程都由各機構中凸輪的工作曲線決定，凸輪是凸輪機構中的核心元件，因此凸輪工作曲線的運動特性好壞是凸輪設計的關鍵，它決定了依據其工作曲線運動的執(zhí)行部件運動狀況。我們把分析、研究、優(yōu)化設計凸輪工作曲線的運動特性作為提高分裝機高速穩(wěn)定性，克服振動和噪音，提高上機率的方法之一。針對膠囊分裝機這種中速運轉，并且要求較高穩(wěn)定性的凸輪機構，我們在新型硬膠囊分裝機的設計中，重點對凸輪工作曲線進行設計優(yōu)化，改善其運動特性，使執(zhí)行零部件的運動速度，加速度連續(xù)變化并為有限值，消除突變現(xiàn)象，滿足高速運轉要求。我們對于膠囊梳理機構、粉沖桿升降機構等重要的凸輪機構，設計凸輪時采用了正弦運動規(guī)律的過渡曲線。這種過渡曲線的加速度曲線是一條正弦曲線，曲線光滑連續(xù)，沒有突變點。過渡曲線起始點的加速度理論值為零，并且加速度的最大值是有限的；速度曲線也是連續(xù)變化的，先逐漸增加，在過渡段中間達到最高，再緩慢減小，到達停止段（執(zhí)行部件不動）速度最小，并為常量；正弦運動規(guī)律曲線保證執(zhí)行零部件的振動噪音小，磨損小，完全適合于中高速運轉的要求。這種正弦運動規(guī)律過渡曲線凸輪裝在樣機上進行了試驗，經多檔轉速的對比試驗，驗證了凸輪曲線優(yōu)化設計后分裝機的運行狀況明顯優(yōu)于多圓弧擬合曲線凸輪。

3.2 提高關鍵機構工作可靠性。可靠性是分裝機在規(guī)定時間內，規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力。如果分裝機上的各機構都能良好完成各自的規(guī)定功能，整機的可靠性高，上機率就高。上機率關系到分裝機的產量和成品率，是藥廠比較重視的指標，尤其對于那些分裝較貴重的進口原藥的廠家，他們在不得已的情況下經常以犧牲產量來保證分裝機的上機率，避免原藥的損失。分裝機中膠囊剔除機構的工作可靠性尤其重要，它的主要功能是將位于上運載模塊中的沒有被真空力吸開的不合格膠囊剔除，清理出運載模塊上的運載孔，以便該孔能在下一循環(huán)中繼續(xù)接運膠囊。一旦出現(xiàn)在上運載模塊中的運載孔中存在未被分開的膠囊沒有被有效剔除，將會出現(xiàn)這粒膠囊重新落入運載模塊中，影響了分裝機的成品率，也造成膠囊及原料藥粉的浪費。

為徹底避免出現(xiàn)上述情況，我們認真分析該機構的結構，工作原理。分裝機的該工位上、下模塊仍然錯開，在上模塊的下面是剔除機構的頂桿，頂桿在凸輪的作用下升起，正常情況下上模塊中都是膠囊帽，而膠囊帽是不會被頂出上模塊的，而如果上模塊的運載孔中是一粒整個膠囊，它就會被頂起，而在上模塊的上方是剔除機構的斜板，在斜板的作用下使被頂出的膠囊傾倒，膠囊傾倒后掉入廢膠囊收集盒中，完成剔除不合格膠囊的過程。經過分析、研究和試驗，我們發(fā)現(xiàn)這種剔廢方法實現(xiàn)起來不可靠，尤其在分裝機高速運轉狀態(tài)下，容易出現(xiàn)膠囊被頂起后，在慣性作用下沒有被斜板倚倒，卻又重新落入膠囊運載孔中。因此為徹底解決這個問題，我們在膠囊剔除機構的斜板上開出氣孔，接入壓力空氣。用壓力空氣的吹力將被頂出運載孔的廢膠囊從側面吹倒飛入廢膠囊收集盒中。采取此措施后，極大的提高了該機構的工作可靠性，效果明顯。

4 調試結果在空運轉試驗時，分裝機的運轉速度達到130轉/分時，運轉狀態(tài)良好，各運動部件沒有出現(xiàn)振動現(xiàn)象和異常噪音。在膠囊裝藥運轉試驗中，分裝機的運轉速度達到125轉/分，保證上機率在99.6%以上。分裝機既滿足上機率的要求，又實現(xiàn)了額定轉速下運轉。該機研制達到了最初設定的目標，實現(xiàn)設計開發(fā)目的。

[1]機械設計手冊,化學工業(yè)出版社

[2]機械加工工藝手冊,機械工業(yè)出版社

[3]機械零件設計手冊,國防工業(yè)出版社