冷胡峰 萬(wàn)小偉 龍勇濤

摘要：中藥材提取過(guò)程中所需要的批次物料是根據(jù)工藝要求經(jīng)過(guò)稱重、配比后，通過(guò)周轉(zhuǎn)投運(yùn)至提取罐進(jìn)行煎煮提取。鑒于此，介紹了中藥材提取自動(dòng)投料系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)前處理接料、稱重、信息錄入、在線緩存、投料編組、提升輸送、投料前緩存、翻轉(zhuǎn)投料及除塵、信息校驗(yàn)、周轉(zhuǎn)桶清洗、除水烘干、渣液排放等過(guò)程，自動(dòng)化程度高，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，減少了人工物料污染，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：中藥材提取;自動(dòng)投料;緩存系統(tǒng)

0 ? ?引言

中藥材提取前的物料配比、投料過(guò)程，一直以來(lái)是一個(gè)需要消耗大量勞動(dòng)力的工序，在物料周轉(zhuǎn)和緩存過(guò)程中，存在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境臟、亂、差等現(xiàn)象，由于需要大量的人工參與，也會(huì)存在一定的人工、物料交叉感染風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)人工轉(zhuǎn)運(yùn)速度慢，影響生產(chǎn)效率。如果采用自動(dòng)化投料，自動(dòng)完成物料的接料、配比稱重、緩存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，防止物料交叉污染，提高生產(chǎn)效率。

1 ? ?工作過(guò)程

中藥材投料系統(tǒng)由稱重喂料系統(tǒng)、智能緩存系統(tǒng)、提升輸送系統(tǒng)、投料前緩存系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)投料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、信息條碼跟蹤系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)了料桶輸送、喂料、稱重、緩存、投料、清洗等功能。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)前處理接料、稱重、信息錄入、在線緩存、投料編組、提升輸送、投料前緩存、翻轉(zhuǎn)投料及除塵、信息校驗(yàn)、空桶返回及清洗沖渣、除水烘干、渣液排出等流程。通過(guò)系統(tǒng)協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)精準(zhǔn)控制，完成產(chǎn)品配方管理。開(kāi)發(fā)伺服系統(tǒng)、電子標(biāo)簽信息跟蹤系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信息的綁定、跟蹤、反饋，實(shí)現(xiàn)了中藥材品名、批號(hào)、生產(chǎn)日期等基礎(chǔ)信息實(shí)時(shí)采集、綁定、跟蹤、反饋，過(guò)程監(jiān)控可視化，生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)化。

2 ? ?關(guān)鍵技術(shù)

2.1 ? ?在線自動(dòng)精準(zhǔn)稱量、喂料功能

根據(jù)不同物料生產(chǎn)工藝所設(shè)定的不同生產(chǎn)工藝參數(shù)（品種配方、處方量），通過(guò)周轉(zhuǎn)料桶進(jìn)行接料，裝好藥材的周轉(zhuǎn)料桶在輸送平臺(tái)上進(jìn)行自動(dòng)稱重以及稱重復(fù)核，重量偏差控制在3‰以內(nèi)，每個(gè)周轉(zhuǎn)容器上配有RFID卡，每個(gè)RFID內(nèi)容為周轉(zhuǎn)容器號(hào)和物料信息，周轉(zhuǎn)箱號(hào)具有唯一性。料桶接收物料經(jīng)過(guò)稱重復(fù)核后，由穿梭車將其運(yùn)輸至需要暫存的貨位進(jìn)行物料暫存。

如圖1所示，經(jīng)過(guò)前處理的物料經(jīng)輸送進(jìn)入緩存料箱，當(dāng)稱重系統(tǒng)傳感器檢測(cè)到缺物料較多時(shí)，為了保證喂料效率，爬坡皮帶和水平皮帶以同樣的速度快速喂料，當(dāng)稱重系統(tǒng)傳感器檢測(cè)到料箱（周轉(zhuǎn)料箱）內(nèi)物料重量接近設(shè)定重量值后，爬坡皮帶和水平皮帶減速，為了使水平皮帶上的物料均勻分布，保證喂料精度，爬坡皮帶和水平皮帶會(huì)使用不同的傳送速度。利用速度差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)喂料。

2.2 ? ?智能緩存功能

緩存部分料斗內(nèi)有多種物料配比，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)對(duì)緩存位信息進(jìn)行自動(dòng)管理，能夠根據(jù)需求提示或顯示料桶存放的位置。在物料智能緩存系統(tǒng)中，核心設(shè)備是貨叉式智能穿梭車（圖2），它配合智能緩存調(diào)度系統(tǒng)完成物料的存入和取出。穿梭車輸送系統(tǒng)由穿梭車單車、穿梭車控制系統(tǒng)、穿梭車供電滑觸線系統(tǒng)、穿梭車運(yùn)行雙軌道系統(tǒng)、其他輔助器材組成。穿梭車上安裝有確保安全運(yùn)行的檢測(cè)及聯(lián)鎖裝置，并且首次將堆垛機(jī)上的雙向貨叉應(yīng)用在了穿梭車上，采用穿梭車和滾筒線或鏈條機(jī)配合使用的方式實(shí)現(xiàn)物流輸送功能，動(dòng)作節(jié)拍快，不用提前調(diào)整方向，只要根據(jù)邏輯關(guān)系編好程序即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向兩側(cè)緩存。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，完全省去旋轉(zhuǎn)部件，通過(guò)貨叉實(shí)現(xiàn)調(diào)整方向和移出兩個(gè)功能，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，也降低了機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，精度高，充分保證了緩存過(guò)程中的定位精度，而左右完全對(duì)稱，也保證了兩側(cè)緩存的對(duì)稱精度。

2.3 ? ?提升輸送系統(tǒng)

提升輸送設(shè)備如圖3所示，主要工作是將物料智能緩存系統(tǒng)中存儲(chǔ)的物料輸送至投料前緩存系統(tǒng)中。提升機(jī)是利用升降平臺(tái)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的垂直輸送，升降平臺(tái)上可安裝不同種類的輸送設(shè)備，并與出入口輸送設(shè)備相配合，使輸送過(guò)程實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。升降平臺(tái)的上下行程均可輸送物料，在升降平臺(tái)的一個(gè)循環(huán)過(guò)程中可使物料同時(shí)雙方向流動(dòng)。提升行程范圍大，輸送量隨著行程的增加而減少。升降平臺(tái)靠提升鏈條與主機(jī)架連接，并有滾輪和導(dǎo)軌導(dǎo)向，提升鏈條的另一端與平衡配重塊連接。升降平臺(tái)上可安裝輥式輸送機(jī)或鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。往復(fù)式提升機(jī)形式多樣、布置靈活，物料可以從各個(gè)方向上進(jìn)出提升機(jī)，便于生產(chǎn)設(shè)備布局;承載范圍大，可設(shè)置各種安全裝置，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，適用于各個(gè)行業(yè)的垂直輸送。

2.4 ? ?投料前緩存系統(tǒng)

投料前緩存系統(tǒng)（圖4）主要用于緩存需要進(jìn)行投料的物料。采用輥式輸送機(jī)進(jìn)行緩存，輥式輸送機(jī)是配合堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)托盤(pán)貨物出入自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要設(shè)備之一，其依靠環(huán)鏈傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)輥筒來(lái)連續(xù)地輸送物料，具有噪聲低、輸送平穩(wěn)、承載大、性能優(yōu)異、外型美觀等優(yōu)點(diǎn)。輥式輸送機(jī)主要由機(jī)架輥道組件、支腿、驅(qū)動(dòng)架、鏈條、防護(hù)罩等經(jīng)連接件組合而成，以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈條牽引驅(qū)動(dòng)滾筒，驅(qū)動(dòng)滾筒采用級(jí)連式傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)其他滾筒到達(dá)輸送物料的搬運(yùn)機(jī)械。機(jī)架輥筒組件由機(jī)架和輥筒組成，輥筒軸和機(jī)架采用螺栓連接，輥筒軸的兩端有內(nèi)螺紋孔，通過(guò)輥筒軸與兩片機(jī)架的連接增強(qiáng)了機(jī)架的剛性。支腿數(shù)量取決于輥式輸送機(jī)的長(zhǎng)度和負(fù)載重量。輥筒傳動(dòng)是由電機(jī)鏈輪通過(guò)鏈條傳動(dòng)其上的2根輥筒，各輥筒按一定間距排列，每根輥筒上有一個(gè)雙排鏈輪，再由這2根輥筒一環(huán)套一環(huán)依次傳動(dòng)其余輥筒，各驅(qū)動(dòng)輥筒的連續(xù)運(yùn)行帶動(dòng)單元負(fù)載向前運(yùn)行。

電機(jī)在驅(qū)動(dòng)架上居中，電機(jī)鏈條通過(guò)驅(qū)動(dòng)架上的螺栓進(jìn)行張緊，根據(jù)輸送系統(tǒng)布局和空間大小放置在內(nèi)側(cè)或外側(cè)。驅(qū)動(dòng)裝置采用SEW電機(jī)減速機(jī)鏈條驅(qū)動(dòng)。

2.5 ? ?智能投料系統(tǒng)

采用翻轉(zhuǎn)投料設(shè)備將投料前緩存部分的物料投至相對(duì)應(yīng)的投料口，其主體為龍門(mén)式桁架結(jié)構(gòu)，即五軸龍門(mén)機(jī)械手，具體實(shí)現(xiàn)方式為：采用五軸龍門(mén)機(jī)械手（圖5）實(shí)現(xiàn)工藝要求的兩側(cè)翻轉(zhuǎn)投料，通過(guò)X、Y、Z三軸實(shí)現(xiàn)不同投料口、取料斗和送空料斗的定位，通過(guò)夾抱和旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)投料過(guò)程。料斗的輸送、提升、旋轉(zhuǎn)均采用倫茨電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，其中輸送、提升、旋轉(zhuǎn)均伺服變頻控制，充分保證各部分的實(shí)現(xiàn)精度。整個(gè)投料過(guò)程智能化、自動(dòng)化，旋轉(zhuǎn)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角度可自動(dòng)控制，并且根據(jù)不同的藥材可自動(dòng)做適當(dāng)調(diào)整，滿足不同物料投送的要求。

2.6 ? ?清洗系統(tǒng)

隨著制藥行業(yè)企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及自動(dòng)提升混合機(jī)的普及，容器（料桶等）清洗成了固體制劑生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，這就使得制藥企業(yè)對(duì)容器（料桶等）清洗的效率和質(zhì)量提出了更高的要求。全自動(dòng)容器洗滌烘干機(jī)能對(duì)容器的內(nèi)外部進(jìn)行徹底清洗烘干，完全符合藥品生產(chǎn)的GMP要求。該機(jī)采用高壓、高溫清洗原理，通過(guò)高壓泵在管道內(nèi)對(duì)清洗介質(zhì)進(jìn)行提壓，然后由各部的噴嘴噴射出高壓液滴，將容器的內(nèi)外徹底清洗干凈，再采用常溫潔凈風(fēng)風(fēng)淋，將容器壁上的液滴吹凈，其后用50 ℃的潔凈風(fēng)進(jìn)行烘干，最后用常溫潔凈風(fēng)將容器冷卻至常溫。工作時(shí)，只需將所需清洗的容器安放到洗滌機(jī)的箱體內(nèi)就位，啟動(dòng)自動(dòng)清洗程序，即可完成容器的清洗、烘干和冷卻。

2.7 ? ?信息條碼跟蹤系統(tǒng)

采用信息條碼跟蹤系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品信息的綁定、跟蹤、分類、存儲(chǔ)以及出入庫(kù)實(shí)行智能化管理。對(duì)物料信息進(jìn)行全程跟蹤，在每個(gè)周轉(zhuǎn)容器上均配有唯一標(biāo)識(shí)條碼，條碼內(nèi)容為周轉(zhuǎn)容器號(hào)和物料信息，能記錄和讀取產(chǎn)品名稱、批號(hào)、生產(chǎn)日期、狀態(tài)、重量等。通過(guò)在不同位置掃描不同物品的不同條碼，可將條碼上的信息傳遞給系統(tǒng)，實(shí)施物品信息跟蹤。通過(guò)對(duì)周轉(zhuǎn)容器工序間轉(zhuǎn)運(yùn)的自動(dòng)化控制及過(guò)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控顯示可視化，生產(chǎn)過(guò)程控制參數(shù)化;并減少人為信息差錯(cuò)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理全流程信息可追溯提供數(shù)據(jù)支持。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用中藥材提取自動(dòng)投料系統(tǒng)，能夠自動(dòng)完成物料的接料、配比稱重、緩存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境;同時(shí)能夠防止人為的物料交叉污染，提高生產(chǎn)效率，因而具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

收稿日期：2020-08-06

作者簡(jiǎn)介：冷胡峰（1986—），男，江西九江人，助理工程師，研究方向：生物制藥設(shè)備技術(shù)。