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NJP7200全自动硬胶囊充填机产品鉴定会——省级新产品试制工作和技术工作总结报告浙江飞云科技有限公司一、立项的背景和意义随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们的身体健康越来越受到各级政府的重视。医药工业快速发展，药品生产规模越来越大，尤其是中药市场需要量的急剧增加和中药现代化进程的升级，为胶囊剂提供了广阔的市场。比如，去年全球范围内的抗击新型病毒“甲流”事件，给了我们很大的启示。为尽快将“莲花清瘟胶囊”推向市场，以岭医药集团在短时间内向我公司采购NJP3200全自动硬胶囊充填机24台，采取三班作业的方式。现在试想，当初如果有NJP7200全自动硬胶囊充填机的批量投放市场，不仅能提高药厂单位时间的生产效率，而且还可以至少节省一半的人员工资支出和减少占用厂房使用面积，节能降耗。基于上述社会背景和市场现状，生产高产能、低能耗的环保型胶囊充填设备就迫在眉睫。该项目产品能根据用户需要，方便地调整充填剂量并准确地将粉剂或微丸或片剂充填到00#～5#型号硬胶囊内，装量误差低于行业标准要求，满足cGMP规范。设计生产能力为高于国内外同类，达到胶囊充填数7200粒/分钟，属全球范围内最大生产能力。是基础型全自动硬胶囊充填机NJP800的9倍，也比NJP3200全自动硬胶囊充填机高出1倍多。对于用户单位节能增效具有十分重大的现实意义，其技术性能指标达到国际领先水平，价格经综合核算仅为进口产品的五分之一，性价比高，可替代进口，并出口创汇。整机目前已申请并受理通过国家发明专利，专利号为：201010163635.5。：二、创新点创新点1：项目产品采用微电脑与机械控制相结合的技术，能自动控制胶囊的定向拨插、真空分离、定量充填、废囊剔除与胶囊锁合、出囊等循环作业。每分钟可充填7200粒，是目前国内外生产率最高的全自动胶囊充填机。该关键技术已申请国家发明专利《高产型胶囊充填机》专利申请号：201010163635.5。NJP7200型全自动胶囊充填机可充填硬胶囊型号为00#-5#，充填胶囊内的药物可以是粉料、微丸、片剂等。具有药量可调、充填剂量准确、效率高、适应性广、电控系统可靠、操作维护方便等特点。项目产品的主机构是十二工位全封闭间歇转台，当机器运转时，在第一、二、三、四工位上是创新开发的4排54孔加料结构，满足了每分钟可充填7200粒胶囊的高生产率要求，料桶内的胶囊通过4个胶囊漏斗逐个的竖直进入4个送囊板内，先由水平叉推至矫正块外端，再由垂直又及真空吸力顺入模孔中，在真空吸力的作用下并将帽、体分离；第五、六工位在凸轮轨道的作用下，采用了上模块上升，下模块向外伸出的运动方式，降低了应药粉进入转台而带来的交叉污染；第七工位用剔废推杆将帽体未能分离的残次胶囊剔除，并通过真空管路吸进废囊斗收集处理；第八工位为药粉充填，通过充填杆将料室中压实的药柱送入下模块的空胶囊体中；第九工位下模块在轨道的作用下向内运动，上模块同时作下降运动；第十工位锁合推杆在凸轮的作用下上升，使已充填的胶囊锁合，达到产品长度要求；第十一工位出料推杆在凸轮的作用下上升将锁好的胶囊推出收集；第十二工位创新改进了模孔清理装置，先通过正压吹气将模块孔中的残余药粉吹起，再通过负压吸气将药粉吸入药粉收集器中，清理模孔后再次进入下一个循环。由于该机器要满足每分钟可充填7200粒胶囊的高生产率要求，按通常设计，机器将会出现振动较剧烈，机件易磨损，噪音大，同时使物料的填充装量精度急骤下降，而且容易出故障。项目产品开发时，着重研究了机器的动力学设计。胶囊机平衡装置的设计。设计的平衡装置安装在充填机构下，与充填机构联动有效克服了硬胶囊充填机在充填过程中因充填机构的开闭运动造成的机身颤动，保障了充填装置充填工作的精准与平稳，同时也减少了机体的磨损。图2为胶囊机的平衡装置的简图。在增加支撑长度的同时，对胶囊机的主轴系统设计采取了新的结构和联接方式。为了保证各运动部件的可靠联接，能长期稳定运转，轴的上部采用高精度深沟球轴承、下部采用高精度圆锥滚子轴承的方式联合定心。该结构保证了轴的运转稳定，同时在轴自身重力的作用下，消除轴向间隙。在机器500小时连续作业的试验中，对重要零部件的径向跳动、端面跳动及相互位置偏差先后进行了三次检测，误差的最大增值不超过0.015mm，表明该新结构使机器具有良好的运转平稳性；通过增加柔性传动，进一步降低胶囊机的振动与噪声。主电机输出采用了同步带，传动准确、同步性好、无滑移；自主开发的内含骨架MC尼龙斜齿轮与钢件斜齿轮的配对使用，提高了齿轮副的寿命，减少了机器振动与噪声；全自动硬胶囊充填机的工艺流程通常分为定向拨插、真空分离、定量充填、废囊剔除与胶囊锁合、出囊等几个主要步骤。而根据生产工艺及物料的特性，要求能够随时更改相关参数。因此，硬胶囊充填机的电气控制系统应具备以下功能：控制机器程序动作，包括开机、关机、报警自停，故障诊断等；具备人机对话功能，能够设置和显示工艺参数，并根据工艺的要求在人机界面上，修改参数；系统中PLC、人机界面进行通信，使系统操作、运行更为简捷，可靠。根据工艺和设备管理要求，全自动硬胶囊充填机控制系统由PLC和上位机组成。操作屏上安装有操作按钮、指示灯、蜂鸣器、气压显示仪表等；控制柜内装有可编程控制器(PLC)、交流变频器、程控稳流稳压电源、直流电源、继电器、信号隔离转换器等。各类传感器采集模拟信号如转速测量反馈、光电计数、故障信息等信号输入模数模块，经过换算，在人机界面上实时显示。监控软件为WinCC6.0是实现PLC与上位机之间的通讯及上位机监控画面的制作的组态软件，结合Windows图形设计程序，能很方便地生成人机界面，实现控制界面设计、硬件组态、变量管理、报警归挡及用户管理等功能。系统设计时，还将所有与安全运转有关的参数设计在安全回路内，如:最高转速，轴承和电机的最高温度，超载、安全门开启紧急制动按钮等。安全回路直接控制胶囊机的紧急制动功能，以保证胶囊机的安全运转。每当安全回路动作后，只有操作人员将安全回路还原，胶囊机才能启动。该控制系统运行稳定，各项指标满足生产工艺操作要求。系统启动平稳,运行稳定,界面友好,操作维护简便,为现场操作人员创造了一个高效率的工作环境,实现了较为先进的胶囊机控制技术。创新点2：自主开发的新颖胶囊充填机的胶囊分装转台提高了转台的密封性能，消除了药粉对转台内腔的污染；研制的模具清理装置增加了正压吹气功能，有效地清理了上下模块孔内的残留药粉，提高了胶囊的上机率。项目关键技术已获2项实用新型专利《一种自动胶囊充填机的胶囊分装转台》ZL200820083350.9；《一种全自动胶囊充填机的模具清理装置》ZL200820083349.6。由于胶囊充填机对生产环境的温湿度有着较为严格要求，对于环境湿度大、除湿能力不强的制剂车间，一般的胶囊充填机就很难正常连续运行，甚至会出现滞料、囊体分离不畅、水环真空泵吸入药粉造成吸力不足等现象，需经常停机清理，其不仅严重影响了生产速度及效率，且易造成空胶囊和药粉损失严重。特别是某些药粉很细，具有粘性，在批量充填时发生上、下模具孔内壁沾粘粉体；新胶囊真空分离后，下囊体进入模孔不到位，会高出下模具平面，当转到充填药粉工位时会被计量盘刮碎，而且药粉仍依然充入模孔，会出现机器卡死不转等故障。严重影响了生产速度和效率，并且空胶囊和药粉的损失严重。发生此类胶囊分离不畅与真空泵堵塞现象的原因有如下三方面：①药粉粘性大，流动性差，容易沾粘模具孔内壁；②环境湿度大，药粉吸潮后其粘性更大，极易粘模具；③模具清理工位的真空吸力不够，粘在模具孔内药粉难以吸净。项目设计的上模块升降下模块伸缩的胶囊分装转台装置，参见图3。该装置由于上模块处于滑块罩壳外面，而下模块只进行前后伸缩往复运动，导柱穿过罩壳的圆孔很小，且用密封圈密封，可有效避免药粉通过平行伸缩导柱带入转台内腔，大大提高了转台的密封性能，消除了药粉对转台内腔的污染，从而提高了胶囊产品的质量和机器的使用寿命。而旧结构的分装转台，见图4。其上模块固定在转盘上，下模块固定在导柱上既作上下升降往复运动又作平行伸缩往复运动，这样安装于这盘外侧的罩壳上必须开有能容纳导柱运动的长形孔，由于这样的长形孔无法完全密封，导致药粉从导柱处进入转台内腔，易造成交叉污染，并使机械运转受到影响，令机器的使用寿命降低。图4旧结构的分装转台旧结构（即NJP3200）上模块采用双排23孔加料结构，每分钟充填胶囊数为3200粒。而新开发的上模块采用4排54孔加料结构，满足了每分钟可充填7200粒胶囊的高生产率要求，见图6。图5旧结构的分装转台实物照片图6具有4排54孔加料结构的上模具新研制的兼具吹气、吸尘的模具清理装置，参见图7。该装置特点是增加了正压吹气部件，即在模具清理工位下方设置与空气压缩系统连接的吹气机构，在清理工位上方仍保留与真空系统连接的吸尘盒。当模具转到清理工位时，吹气机构与和吸尘机构同时工作。正压空气通过伸入模块孔中的空心顶针吹入模具孔中，将模具孔中的残留药粉吹起；同时模块上面的吸粉部件开始吸气，将吹起的药粉吸进吸粉盒中储存，这样就有效地清理了上下模具孔内的残留药粉，使模具清理比原有单靠吸粉盒吸粉，更加彻底、更加干净，提高胶囊上机率，保证了胶囊产品的装量精度。图8为兼具吹气、吸尘的模具清理装置的实物照片。图7新设计的兼具吹气、吸尘的模具清理装置图8兼具吹气、吸尘的模具清理装置的实物照片创新点3：创新设计了胶囊充填机的药粉充填计量装置，能根据需要精确调整充填剂量；研制的胶囊充填机的胶囊真空分离平衡装置和胶囊锁紧机构，使胶囊的囊体与囊帽顺利分离，在完成药粉充填后能很好的锁紧，使胶囊的上机率符合中华人民共和国药典的规定要求。项目关键技术已获1项实用新型专利《胶囊充填机的药粉充填计量装置》ZL200820083348.1；申请受理两项实用新型专利《充填机的胶囊真空分离平衡装置》201020180138.1，《胶囊充填机的胶囊锁紧机构》201020179469.3。填充计量调整装置真空分离平衡装置平衡联动的锁紧机构传统胶囊充填机计量装置的刮粉器是直接固定在隔板平面上，上平面与隔板之间留有空隙，造成充填杆通道与盛粉环内腔相通，当充填杆上下运动时，很容易把盛粉杯内溢出的药粉带入刮粉器与隔板间的间隙而进入下模块的胶囊体内，使装量不稳定（参见图10）。严重影响胶囊产品的质量。图10传统药粉充填计量装置自主设计的胶囊充填机的药粉充填计量装置（见图11）结构特点是刮粉器呈台阶型，顶部镶嵌在隔板里。刮粉器的充填杆通道顶部穿透了隔板，使充填杆通道与盛粉环的腔室隔离，同时添加多个刮粉环避免药室内药物堆积过高。充填时药粉难以隔板与刮粉器间的间隙溢入充填杆通道，从而保证胶囊内装量更加准确，提高了胶囊产品的质量。图11创新设计的药粉充填计量装置创新点4：创新设计了一种胶囊充填机的充填漏粉回收装置如图12所示，包括工作平台、计量盘底座和充填挡圈，在所述胶囊充填机的充填部位、并在下模块与工作平台之间处装有漏粉收集室，在所述充填挡圈外围上、并在漏粉收集室内装有密封座，在所述计量盘底座上、并在漏粉收集室内装有刮粉刀；在所述密封座的漏粉出口处、并在工作平台上装有吸粉嘴。采用本实用新型后，通过刮粉刀将漏粉收集室收集到的漏粉刮出到密封座的漏粉出口处，从而将原有不能回收利用的干净合格的药粉，由吸粉嘴进行有效回收利用，使用户提高了经济效益，并保证了充填部位运行精度，提高了充填胶囊的成品率图12创新设计的药粉充填漏粉回收装置目前，制药行业采用的全自动胶囊充填机，其工作原理是将药粉冲压成药柱形后再填充至胶囊体中，从而在冲压药柱形药粉时及填充过程中必然产生大量泄漏、飞扬、溢出的药粉，所以要配备清洁装置以清除漏粉。现一般采用工业吸尘机定时吸走漏粉，此虽然能清除掉漏粉，但药粉会无序散落而与充填机平台上的杂物混杂在一起，使用吸尘机吸取药粉时必然会将合格的漏粉与杂物一同吸走，使药粉无法再次回收利用，造成不必要的浪费，一定程度上增加了生产成本。且散落的漏粉还容易通过充填挡圈与工作平台之间的空隙进入充填机的传动部位的传动装置，造成充填运行精度降