07 第六章 药剂机械总体设计.ppt

第1页：第六章 药剂机械总体设计

第六章药剂机械总体设计§6.1概述§6.2药物制剂机械设计与GMP§6.3药物制剂机械总体布局§6.4药剂机械传动系统设计§6.5药剂自动机的控制系统§6.6药剂机械的功率.目录

第2页：药剂机械总体设计概述

• §6-1概述
• GMP实施的深入→对符合GMP要求的制药机械的需求越来越迫切；→对设备生产企业提出了更严格的要求
• 生产符合GMP要求的制药机械不仅仅是单纯技术问题：多方位考虑（思维、管理、设计制造、质量监督）
• 要学习国外经验，密切注视GMP的动向
• 反思自身产品，积极征求意见和改进设计等
• 领先一步理解GMP最新要求，并使之应用于新产品的设计。在深入理解GMP真谛基础上为药品生产企业提供符合GMP要求的药剂设备。不仅是保证药品质量的需要，也是参与市场竞争的需要
• 使符合GMP最新要求的新产品以最快速度进入市场
• 为此：

第3页：药剂机械总体设计概述领会GMP

• 领会GMP:
• 在学习领会GMP时，应理解GMP的基本要素是：
• 1、人为因素控制到最低限度
• 2、有效防止药品受到污染和质量下降
• 3、建立健全的生产质量保证体系
• 基本要素不仅针对药品生产过程，同样也适用于药机产品：
• GMP对设备的设计等各方面要求，也是根据GMP基本要素提出的
• 应围绕GMP的基本要素，按GMP对设备的要求去进行

第4页：药物制剂机械分属两类

药剂机械总体设计具有特殊性

工艺要求不同、GMP规范的要求等

药剂机械总体设计的作用

是药剂自动机结构设计的前提和依据

药剂机械总体设计思路

确定工艺方案、确定传动方法、确定执行机构等

• 药物制剂机械分属两类：加工性质的自动机械，如压片机、洗瓶机、灭菌烘箱等；包装性质的自动机械，如铝塑包装机、粉针分装机等

第5页：药物制剂机械分属两类概述续

• 概述续
• 药剂机械总体设计内容：
• （
• 1）确定应用范围、生产能力
• （
• 2）进行工艺分析（确定工艺方法、路线、工位数、绘工艺原理图等）
• （
• 3）进行总体布局（选择机型、确定部件、整体布置等）
• （
• 4）确定传动方案（传动路线、方式、传动件及其运动方式等）
• （
• 5）工作循环图设计
• （
• 6）初选执行机构的结构、运动形式
• （
• 7）拟定电、气、液等辅助系统原理图
• （
• 8）方案技术经济分析（加工工艺分析、同类机型性能比较、成本估算与效益分析等）

第6页：药物制剂机械设计与GMP

§6-2药物制剂机械设计与GMP一药物制剂机械GMP设计原则二药物制剂机械外观设计三设备接口问题四药物制剂机械润滑设计五药剂机械设计GMP实施技术要点.本节介绍：

第7页：药剂机械GMP设计

• 一、药剂机械GMP设计原则GMP要求药剂机械的设计等符合生产过程和质量控制，具体要求体现在：
• 1、符合工艺要求，能防止差错和交叉污染。（安全、稳定、可靠，便于生产操作和维修保养，）
• 2、结构简单，易清洁、灭菌，（拆装方便、就地清洗cleaninplace，CIP和就地灭菌sterilizationinplace，SIP）
• 3、传动部件密封良好、隔离保护、润滑、冷却防污染（当驱动摩擦而产生的微量异物及润滑无法避免时，应隔离保护；对于必须进入工作室的机件也必须采取措施。）
• 4、与药品直接接触部分应平整、光洁、避免死角、易清洁（尽可能不设计有台、沟及外露的螺栓连接）

第8页：设备的材质选择应严格控制

• 5、
• 5、设备的材质选择应严格控制，不得对药品性质、纯度、质量产生影响，需具有安全性、辨别性及使用强度：
• （
• 1）与药品直接接触的零部件均应选用无毒、耐腐蚀、不与药物反应、不释出微粒及不吸附物料的材料
• （
• 2）生产无菌药品的设备及容器等宜选用低碳不锈钢
• （
• 3）与药物及腐蚀性介质接触的及潮湿环境下工作的均应选用低碳不锈钢、钛及钛复合材料或铁基涂复耐腐蚀、耐热、耐磨等涂层的材料；非上述部位使用的可选用其它材料，但原则上均应作表面处理
• （
• 4）同一部位（部件）所用材料一般须一致，不应出现不锈钢件配用普通螺栓的情况
• （
• 5）广泛使用的非金属材料，如保温、密封、过滤材料、工程塑料及垫圈等橡胶制品，原则是无毒性、不污染、不松散掉渣或掉毛，还应考虑耐热、耐油、不吸附、不吸湿、卫生等性质

第9页：装有物料的设备尽量密闭

• 6、
• 6、装有物料的设备尽量密闭，应采取防双向污染、防尘、防漏、隔热、防噪声等措施
• 7、合理设置有关参数测试点以满足验证的要求，仪表、计量计数准确，调节控制稳定可靠等
• 8、防燃防爆（在易燃易爆环境中的设备应采用防爆电机，并设有消除静电及安全保险装置）
• 9、注射剂灌装设备应采用100级层流保护完成工作
• 10、药液、注射用水及净化压缩空气管道的设计应严格要求（材料应无毒、耐腐蚀，内表面应经电化抛光、易清洗，避免死角、盲管，连接应采用快卸式、终端设过滤器，结构应防止微生物的滋生和污染）
• 11、产品设计实现标准化、通用化、系列化和机电一体化，生产过程连续密闭、自动检测
• 12、压力容器除符合GMP规范外，还应符合“钢制压力容器”GB的有关规定

第10页：药剂机械外观设计

• 二、药剂机械外观设计
• 药品生产中频繁换品种、换批»→须避免物料的交叉污染、成份改变和发生反应»→严格清除设备内外部的粉尘、清洗粘附物等→GMP要求设备外形整洁就是为达到易清洁彻底而规定的
• “豪华”外观功能和外观作用普遍被接受和理解，但这点仍是GMP坚持对设备的一个最直接的评价项目。由此引申出外观设计几点：
• 1、形体的简化
• 2、机构的安置
• 3、包覆式结构.

第11页：形体的简化A

1、形体的简化A、强调对凸凹形体的简化，这是对设备整体以及必须暴露的局部来讲的，也包括某些直观可见的零件在GMP观点下，这种要求可以说是强加于设计的;B、形体的简化可使常规设计中的凸凹、坑、台变得平整简洁、减少死角，可最大限度地减少藏尘积污，其最主要的是易于清洗;C、当遇到按常规设计与这一观念矛盾时，就应按简洁的原则解决。例图.

第12页：变形设计手轮的变形设计

变形设计手轮的变形设计.台面机构竖轴轴座的变形设计

第13页：变形设计手轮的变形设计机构的安置

• 2、机构的安置
• 一台设备有若干组成部分，包含多个不同作用的机构
• 对与药品生产操作无直接关系的机构，应尽可能设计成内置、内藏式→在进行药剂机械设计时，遵循只要有可能内置的决不外置原则→设备外形简洁和结构紧凑。例：隧道烘箱：设备外部只设计安排操作控制部分，外观只有进口、出口和操作屏，而传动及有关工作部分均为内置；多冲旋转压片机：其台面只安置用于操作和控制的按钮、手柄等部分，其余工作机构和动力及传动部分均被安置于压片机机体内，成为内藏式结构。当然，在采用这种结构时，是否易于检修、润滑和更换备件应在设计时就要考虑进去

第14页：包覆式结构制药机械应用的特殊性

• 3、包覆式结构制药机械应用的特殊性→对设备表面材料的选用有其特殊要求，但考虑多种因素→包覆式结构在药剂机械中非常多见：
• 如将复杂机体、本体、管线、装置等用板材包覆起来→平整、简洁、易清洁等目的→简便、实用
• 但要注意的是，不能一“包”了之，而忽视包覆层的其它功能作用：
• 防水密封作用
• 需散热通风而开设百页窗
• 考虑拆卸以便检修等
• 采用包覆式结构时应全面考虑操作、维修及上述的功能要求

第15页：设备接口问题

• 三、设备接口问题
• 在药品生产系统中，设备与厂房设施、设备与设备、设备与使用管理之间都存在互相衔接和影响的问题，即接口关系
• 设备的接口主要是指设备与相关设备、设备与配套工程方面的互相衔接和影响关系，这种关系对设备本身乃至一个系统都有着连带影响。介绍：
• 1、接口及其设计重要性
• 2、接口与连续生产
• 3、接口与配套设施.

第16页：接口及其设计重要性

• 1、接口及其设计重要性
• 接口就设备本身来讲，有进口和出口之分。»进口指工作介质（蒸汽、压缩气、原料、水等）进入设备中的连接装置及材料、物料的传送、输入端的接合部;»出口指设备使用中所排废水、气、尘等及传送部分的输出端
• 接口问题对设备的使用及系统的影响程度是不应低估的:
• 气动系统中的气动阀前无压缩气过滤装置，阀被不洁气体、污物堵塞而产生设备控制故障
• 纯水输水管系统中有非卫生的管道泵造成水质下降
• 多效蒸馏水机排弃水出口安装成非直排结构致使容器气堵
• 传送设备、器具不统
• 一、不配套等都反映在接口问题上
• 接口的系统化配套设计是设备正常使用和生产协调的关键

第17页：接口与连续生产

• 2、接口与连续生产
• GMP特别强调制药工艺环节的连续性:»以缩短药物、药品暴露的时间，减少被污染的机率；»设备连线、联动成为制药机械发展的趋向
• 在非连续且不具连线条件的设备居多的情况下，单元操作较为普遍→致使药物多次传送、洗好的瓶要放着待用、灌装时人工排瓶等；→使得污染因素增大，其根本问题就在于不连续
• 解决问题的措施:
• 用PC机对设备进行时间控制及自动卸料来达到密闭操作
• 小型液压提升机可改进为与相关设备配套的密闭自动加料装置
• 离子交换设备树脂再生的自动处理系统等
• 一机多能、自动化产品促进设备间的联系
• 以上都反映出接口及其设计促进生产连续的关键作用

第18页：接口与配套设施

• 3、接口与配套设施
• 设备与工程配套设施的接口问题比较复杂»设备安装能否符合GMP，与厂房设施、工程设计有关；»工程设计中，通常设备选型在前→接口决定着配套设施；»要求设备接口及工艺连线设备规范和标准化；»构成一个符合GMP的药品生产系统
• 处理好设备的接口关系就可避免上述提及的因生产不连续而产生的若干问题→使设计的机械设备与相关设备及配套工程相互协调→在符合GMP条件下正常使用，加工生产出合格药品

第19页：药剂机械的润滑设计

• 四、药剂机械的润滑设计
• 任何进行运转的机械设备都须有润滑
• 对制药机械而言更须很好地设计润滑。润滑的重要性润滑不良的原因润滑设计的必要性润滑设计的注意事项.

第20页：润滑的重要性

• 润滑的重要性
• 设备可靠运转的稳定性，既是反映设备状态的指标，又是关系生产能否正常进行的关键
• 任何机器都会有故障，机械故障是导致生产不正常的主要因素
• 在机械故障中，近80％的原因是由于机件磨损：»灌封机因灌装凸轮或从动滚轮磨损、拉杆销孔磨损等产生间隙→导致灌装机构无法调节出稳定的剂量；»贴签机因摆签凸轮磨损或步进器内滚轴磨损→致使标签位置不正、废品增多；»包玻璃纸机因牵纸或推盒滑块磨损→致使滑轨动作震颤造成掉盒、卡盒，无法连续工作等等
• 零部件早坏现象突出，半数都与设备润滑不良相关。可见：摩擦→磨损→相对运动零部件损坏→润滑对设备的保养维护及可靠运转是相当重要的

第21页：润滑不良的原因

• 润滑不良的原因
• 引起润滑不良的原因可归纳为以下三方面：
• （
• 1）润滑不到位和不规范（制药机械动作复杂、机构多样、润滑点多，现多由人工完成等）
• （
• 2）润滑条件恶化（需润滑的部位较多处于不密封或遮挡不良，与药品生产特殊性要求不相符合，机构极易受药物、清洗剂、水的侵蚀）
• （
• 3）不易润滑（倡导设备外观简洁后，传动机构被尽可能下置内藏、外形结构多采取包覆式，造成一些隐密润滑点，非主观性的增大了润滑不良）
• 实施润滑中，有受人和设备条件制约的这一情况；设备的效率、运行质量、使用寿命与设备润滑质量相关
• 改变润滑不良状况：»规范保养、提高操作素质；»作为硬件的设备本身，应从其结构上改善润滑和密封措施，这是解决润滑质量、提高润滑水平的关键→有必要把润滑这个看似操作上的问题，摆到设计位置上审视

第22页：润滑设计的必要性

• 润滑设计的必要性
• 1）从机械设计角度理解
• 认识磨擦→润滑减磨关系→磨擦与润滑不可忽视（有资料表述：金属与金属在有润滑和无润滑之间的磨擦系数相差2~8倍→润滑的作用是显而易见的）
• 就制药机械来说：»它几乎包含了当代所有机械传动及运动的方式→存在着高副、低副多种界面摩擦形式的有形磨损。»涉及介质性质复杂（化学、腐蚀、粘附、毒性、热敏性、挥发性等）→存在着介质腐蚀引起的无形磨损（扩展性磨损）→易损件超出拟定范围。（例如：拉丝灌封机灌装拉杆、轴支架等，虽有套、衬保护,但仍抗不住药、水混合侵蚀→厂家表列了10种易损件，但实际常备约20种之多。）
• 因此，对设备功能及结构的改进，设计好润滑和密封等，其效果应该说大于维护的作用。»…
• （
• 2）对克服设备结构上扩展性磨损这一问题：…

第23页：润滑设计的必要性扩展性磨损

• 扩展性磨损
• 作为用户——润滑保养只是为保持其原有状态→获得高质量、高产出率、低成本.一般对设备结构不具改变能力，只是依附性的
• 作为设备制造方——可改善设备功能→以最大限度的适用性满足使用需要
• 此处的适用性是指包括润滑、密封且不污染等体现药品生产特点的、区别于普通机械的性能

第24页：润滑设计的必要性扩展性磨损（续）

• 3（
• 2）
• 保证设备工作精度且保证药物生产质量是GMP对设备的基本要求
• 2）从GMP生产管理角度理解»要保证药品生产质量就要防止设备（包括润滑等）可能对药物产生的交叉污染»要保持设备运行状态就需要有良好的润滑→润滑无疑是机械运动必需的；（尤其是制药设备中相当一部分属台面运动方式的，动轴动杆集中。）GMP要求对设备进行润滑设计→解决润滑与润滑产生污染的矛盾
• 解决矛盾的途径：①对药物的阻隔；②对润滑部位的阻隔——这二种方案均反映出润滑与密封结构的一体联系。但现实中设备的润滑和密封与GMP要求尚有距离，表现在：润滑效果、阻隔污染的性能上不尽合理或不适于药品生产。例如：…

第25页：例如»易清洗

• 例如»易清洗、在线清洗（CIP）、外形包覆的结构设计→设备内外部结构改观较快——好处：简化了设备或局部外观，提高了防尘、易清洗性能；缺陷：带来了不易润滑的问题。»因密封不良导致：
• 药液、清洗液渗漏侵蚀下(内)部机件
• 电机短路烧毁、三角带沾油等
• 变速箱内润滑油乳化、黄油皂化变质→润滑失效。»设计人员缺乏对设备实际使用的体会→产生对润滑与密封结构的忽视
• 以上情况表明：设备润滑、密封在结构设计时必须考虑
• 总之，GMP对药品生产设备易操作、易润滑保养、易清洗的要求，已成为每一类制药机械所要考虑的问题，这将会促进制药机械在润滑密封技术上有所创新，使制药设备更贴切使用的要求

第26页：润滑设计的注意事项在进行润滑设计

• 润滑设计的注意事项在进行润滑设计时，要注意以下几点：
• （
• 1）从易润滑、润滑有效和不污染入手»尽可能采用集中润滑方式；»对下(内)部不方便、不可及的可采用上(外)部加油的自润结构；»应处理好润滑与密封的关系.
• （
• 2）醒目的润滑标志，尤其对隐密的润滑点（润滑复杂的可在使用说明书内附图标示润滑部位，指导操作）.
• （
• 3）加强操作人员素质培训（润滑与人员素质有很大关系，这无论从人、机器、物料、环境等哪个方面分析，因此在设备管理中，人员始终应是第一位的）

第27页：药剂机械设计GMP实施技术要点

• 五、药剂机械设计GMP实施技术要点
• 制药设备从属于药品生产工艺路线，品种繁多，各自的GMP要求不同
• 几个典型实例：
• 1、隧道式灭菌干燥机设计GMP
• 2、抗生素玻璃瓶粉剂分装机设计GMP
• 3、安瓿灌装封口机设计GMP
• 4、旋转压片机设计GMP.

第28页：隧道式灭菌干燥机设计GMP

• 1、隧道式灭菌干燥机设计GMP
• 隧道式灭菌干燥机（隧道烘箱）为瓶子消毒除热原，它的作用重大
• 加热消毒形式有两种：热风循环、远红外辐射
• 两种形式从理论上都满足GMP要求»热风循环烘箱对瓶子要求高；»而远红外辐射易出现死角
• 灭菌干燥机GMP实施技术要点：
• 材质要求
• 灭菌方法
• 结构（常温空气净化层流及净化热空气循环层流装置、网带及其传动装置、测试口与挡风闸板）
• 控制功能（调节功能、连锁功能、显示功能、联动功能、监视功能）

第29页：抗生素玻璃瓶粉剂分装机设计GMP

• 2、抗生素玻璃瓶粉剂分装机设计GMP
• 抗生素分装机主要有螺杆式和气流式两种，其中气流式分装机有形成较大粉尘的弊病，这给生产提出了较高要求，因而多数采用螺杆式分装机
• 但从满足GMP要求来讲，螺杆式和气流式均可选用
• 粉剂分装机设计的GMP实施技术要点：
• 材质要求
• 分装方法
• 100级局部层流装置
• 结构（胶塞输送及压塞机构、储粉与输粉机构、输送瓶机构）
• 控制功能（调节功能、连锁功能、显示功能、联动匹配功能、监视功能、智能功能）

第30页：安瓿灌装封口机设计GMP

• 3、安瓿灌装封口机设计GMP
• 作为针剂的一大分支，水针剂生产的GMP改造迫在眉睫，其中对关键设备——安瓿灌装封口机的设计、制造要求也更高
• 安瓿灌装封口机设计的GMP实施技术要点：
• 材质要求
• 封口方法
• 灌液泵
• 燃气系统
• 结构（100级净化层流保护罩、缺瓶止灌机构、装量调节机构、复合回转伺服机构及回转往复跟随机构、通用与系列化部件、排废气装置）
• 控制功能（调节功能、连锁功能、显示功能、联动匹配功能、监视功能）

第31页：旋转压片机设计GMP

• 4、旋转压片机设计GMP
• 旋转压片机是制药工业中片剂生产广泛应用的直接压制片剂并关系到片剂质量的重要设备
• 压片过程包括加料、充填、压片、推片等一系列动作
• 旋转压片机设计的GMP实施技术要点：
• 材质要求
• 结构（加料装置、传动系统、压片工作室、上下冲导轨装置、充填调节装置、压力调节装置、吸粉装置）
• 控制功能（调节功能、显示功能、监控功能）

第32页：药剂机械总体布局

• §6-3药剂机械总体布局
• 总体布局是机器设计的全面设想和规划
• 药剂机械总体布局主要考虑两方面：
• （
• 1）机器与制品的关系——制品的范围和特性→合理的工艺过程（如安瓿灌封）
• （
• 2）机器与人的关系——机器保护与人身保护、GMP规范及防止双向污染
• 本节围绕上述两方面介绍：机型选择机器总体布局.

第33页：药剂机械总体布局机型选择

• 一、机型选择
• 药剂自动机机型选择的依据——机器生产率
• 选择机型时考虑：
• 1、自动与半自动——年生产纲领>100万件→力求采用自动机型；——年生产纲领<10万件→可选用半自动机型
• 2、多工位与单工位多工位自动机——工序分散、生产率较高，但结构较复杂；单工位自动机——加工集中、生产率较低，但结构简单、方便
• 3、间歇式与连续式间歇式自动机——步进传送的制约→限制进一步提高生产率；连续式自动机——可进一步提高生产率，但结构较复杂、运动要求严格
• 4、不同的工艺路线工艺路线不同→机型不同→结构不同

第34页：机器总体布局

• 二、机器总体布局
• 机器总体布局是在机型选择、外形尺寸和部件相对位置确定之后进行的
• 自动机总体布局一般从粗到细、多次反复而确定
• 自动机总体布局图应基本反映：
• （
• 1）机型特征（外形尺寸、整体结构等）
• （
• 2）工艺路线
• （
• 3）传动概况
• （
• 4）主要组成部件及其相对关系
• （
• 5）操作控制部分。例图…

第35页：块状物料包装机总体布局

块状物料包装机总体布局.

第36页：双螺旋锥形混合机示意图

双螺旋锥形混合机示意图.

第37页：安瓿灌封机总体布置示意图

安瓿灌封机总体布置示意图.

第38页：

第39页：DPP170A铝塑包装机

DPP170A铝塑包装机总体布置示意图（宽980mm）.分析…YS

第40页：DPP170A铝塑包装机传动概况

传动概况

进给装置带动气动夹头使封合的铝塑实现定长进给废料辊在动力传动下进行废料卷曲，并拖动塑膜经各工位操作成为包装成品塑膜在送进过程中经过若干张紧轮

主要组成部件

卷料架、加热装置~冲裁机构、进给装置、操作控制装置等

操作控制部分

操作盘

机型特征

间歇式、多工位自动机，采用平板式结构

工艺路线

组合型工艺路线：完成加热、成形、（冷却）、充填、铝箔封合、压痕打批号、冲裁等铝塑包装工艺

• 14、控制柜等

第41页：药剂机械传动系统设计

• §6-4药剂机械传动系统设计
• 机器组成有三大部分：原动机、传动系统、执行机构
• 传动系统——传递运动和动力的中间装置；影响机器结构的复杂程度和加工质量
• 本节介绍：
• 一、传动系统的基本任务和功用
• 二、传动系统的设计步骤
• 三、传动链的设计
• 四、执行件传动机构的设计
• 五、传动机构组合方案的拟定
• 六、传动系统实例.

第42页：药剂机械传动系统设计传动

• 一、传动系统的基本任务和功用
• 传动系统的两个基本任务或两方面作用：实现预期运动——实现速度改变和运动形式的转变，使执行机构完成预定运动；传递动力——传递功率和扭矩到执行件
• 传动系统功用的具体表现：
• （
• 1）起变速作用（多数需降速）
• （
• 2）转换运动形式——将原动机的旋转运动转换为执行机构要求的运动形式：转动→直线运动：可采用齿轮齿条、丝杠螺母、曲柄滑块、凸轮等机构。连续转动→连续转动：可采用皮带、齿轮、链、蜗杆蜗轮等机构。连续转动→间歇转动：可采用棘轮、槽轮、蜗形凸轮等机构。转动→摆动：可采用曲柄连杆、偏心轮及凸轮机构。转动→平面曲线或空间曲线运动：可采用双凸轮、双曲柄连杆或组合机构
• （
• 3）传递功率和扭矩——将原动机的动力传递到执行机构，使其完成预期任务
• （
• 4）改变自动机生产节拍

第43页：药剂机械传动系统设计传动

• 二、传动系统的设计步骤
• （
• 1）拟定运动方案（确定执行构件数、构件的运动、各运动间的关系）
• （
• 2）确定各执行构件的运动参数
• （
• 3）绘制机构运动简图（包括选择机构类型、拟定组合方案）
• （
• 4）确定各执行机构的运动参数（依据以上几点）
• （
• 5）确定和计算有关动力参数（力、扭矩、载荷强度等）

第44页：药剂机械传动系统设计传动

• 三、传动链的设计
• 传动链分：外联传动链和内联传动链
• 每一运动必须且只能有一条外传动链，而内联传动链可有多条。概念选用传动功用设计时主要考虑组成外（联）传动链内（联）传动链联系动力源和自动机械主轴或分配轴主轴至执行机构的传动链，决定加工特性和质量。可采用传动比不准确的传动副、摩擦传动、液压传动等；不能用传动比不准确的传动副
• （
• 1）传递动力
• （
• 2）保证执行机构一定的转速和调速范围
• （
• 3）进行运动的起停、换向、制动
• （
• 1）传递运动和功率
• （
• 2）保证各运动之间严格的速比，完成运动间协调配合；保证要求的速度和传递的功率，对传动精度无要求。保证传动精度，与执行件间的运动关系和循环图有关，常受分配轴控制。变速、定比传动、操作控制等机构。变速机构有：分级变速和无级变速机构。药剂自动机为大批量生产，为便于调整、简化传动等，常采用无级变速。定比传动、凸轮、四杆、间歇运动及各种组合机构等。内外传动链比较

第45页：执行件传动机构的设计

• 四、执行件传动机构的设计
• 执行件传动机构的选择：满足加工工艺，同时考虑设计制造
• 执行件传动机构选择原则：
• 1）根据执行件运动特性（简单运动、复合运动等）简单运动（转动、直线运动、摆动等）——采用简单的摩擦、齿轮、偏心轮、凸轮、丝杠螺母、连杆等传动；复合运动——常需要组合机构来实现。例图8-
• 52）根据执行件运动精度（如运动规律要求等）要求严格——常采用凸轮机构；反之——较多采用单圆弧凸轮机构
• 3）根据执行件运动速率对中低速率（≤200r/min）的执行件——可采用凸轮机构；对高速（≥200r/min）执行件——驱动机构常采用偏心轮机构（运转平稳、无冲击）

第46页：凸轮-蜗杆组合机构

凸轮-蜗杆组合机构结构图，图中标注的主要零部件如下。

• 1—输入轴
• 2—凸轮
• 3—滚子
• 4—蜗杆

第47页：凸轮-蜗杆组合机构传动

• 五、传动机构组合方案的拟定
• 按机器预期职能→合理选择传动机构→组合安排
• 组合传动方案时的基本要点：
• 1）尽量简化和缩短运动链→误差小、成本低、能耗少
• 2）较高的机械效率：机器的总效率=运动链中各环效率之积
• 3）合理安排传动机构顺序——考虑运动形式、传递扭矩和速度等
• 4）合理分配传动比——注意传动比范围、转速和扭矩等传动性能、及前小后大等分配原则
• 5）安全性能

第48页：凸轮-蜗杆组合机构传动

• 六、传动系统实例例一灭菌隧道烘箱的传动示意图
• 1）采用直流电机进行无级调速
• 2）根据传送带速度要求较低采用两级蜗杆蜗轮传动进行减速
• 3）停机和手动操作控制采用电磁离合器4
• 4）主输送带和两侧输送带的同步由两对圆锥齿轮9的传动保证
• 5）该传动主要要求是运动速度。»…

第49页：超声波安瓿清洗机传动示意

• 例二超声波安瓿清洗机传动示意图
• 1）采用直流电机进行无级调速
• 2）根据清洗机速度要求采用蜗轮减速箱进行减速
• 3）清洗机传动系统具有1条外传动链和7条内传动链（参见图）
• 4）各执行机构的动作（针鼓转盘1间歇转动、进瓶斗18往复抖动、放瓶栅门17往返运动、安瓿引导器16往复运动、推瓶板15往复运动、翻瓶器14往复摆动、出瓶机构间歇运动）之间具有严格的运动和速比关系——由分配轴控制。»…

第50页：转盘式数粒机传动

• 例三转盘式数粒机传动
• 1）传动形式有：皮带、齿轮、蜗杆蜗轮、凸轮及槽轮机构等
• 2）系统中有定比传动、变速传动
• 3）两执行机构——转盘和定瓶器之间的运动，要求协调配合，由蜗杆轴控制。»…

第51页：电气-机械式间歇供料传动

• 例四电气-机械式间歇供料传动
• 1）采用电气-机械组合控制
• 2）根据不同机构速度要求具有多级减速装置
• 3）通过偏心轮
• 2、曲柄4等机构将分配轴的连续转动转为间歇往复摆动，再通过电磁离合器5等使送料辊8单向间歇送料
• 4）各执行机构——送料辊
• 8、纵封器
• 22、切断器
• 20、夹钳18等的运动由分配轴控制。»…

第52页：安瓿灌封机主传动系统示意图.»…

安瓿灌封机主传动系统示意图.»…结构图，图中标注的主要零部件如下。

例五安瓿灌封机主传动系统示意图.»…4

• 1—直流调速电机
• 2—齿条前后左右凸轮
• 3—出瓶凸轮
• 11—定位凸轮
• 5—拉丝钳架上下凸轮
• 6—开闭钳凸轮
• 7—火头凸轮
• 8—压瓶凸轮
• 9—针架上下凸轮
• 10—灌液凸轮
• 12—缺瓶止灌凸轮
• 13—主轴
• 15—传动轴
• 16—进瓶螺杆
• 17—交接盘

第53页：全自动胶囊充填机

例六全自动胶囊充填机传动原理图拨轮21-分度盘20-粉剂回转盘17；拨轮19-分度盘18-回转盘16(十二个工位)；盘凸轮4-胶囊送进盘凸轮3-工位a-胶囊分离槽凸轮6-工位e-粉剂充填盘凸轮5-工位g-废囊剔出盘凸轮2-工位j-胶囊锁合槽凸轮1-工位k-成品排出

第54页：全自动胶囊充填机

全自动胶囊充填机

第55页：药剂机械的控制系统

• §6-5药物制剂机械的控制系统
• 药物制剂机械是以自动供料、自动加工、自动输送等环节相联起来进行连续作业的机器
• 组成自动机的各个环节都必须协调工作每台自动机都须有一个准确可靠的控制系统（类似于人类神经系统：操纵工作机的传动、各执行机构的动作顺序和时间、故障诊断和维护等）
• 控制系统的完善程度常是自动机自动化水平的重要标志
• 本节介绍：
• 一、控制系统的分类
• 二、控制系统的构成
• 三、药物制剂机械控制系统实例.

第56页：控制系统的分类

• 一、控制系统的分类
• 控制系统种类繁多，根据被控制量是否被反馈，分开环控制系统和闭环控制系统
• 按控制方式分为三类：机械程序控制系统行程控制系统数码电子程序控制系统.

第57页：机械程序控制系统

• 1、机械程序控制系统——按时间先后顺序发令的集中时序控制系统
• 发指令可采用：凸轮分配轴、转鼓、数字脉冲发生器等
• 机械程序控制的特点：
• （
• 1）能完成任意工作循环
• （
• 2）调整后动作顺序确定，机构不易干涉
• （
• 3）控制简单、工作严格稳定；但
• （
• 4）灵活性小
• （
• 5）安全性不够，缺乏自检

第58页：行程控制系统

• 2、行程控制系统——按动作位移行程信号相互控制的控制系统
• 行程控制的特点：
• （
• 1）控制方式为“命令-回答-命令”，安全可靠
• （
• 2）机动灵活（改动行程即可改变控制）；但
• （
• 3）循环时间长，不适合高速自动机

第59页：数码电子程序控制系统

• 3、数码电子程序控制系统——用计算机和伺服电机控制各执行机构顺序协调动作
• 数码控制的特点：
• （
• 1）控制灵活机动
• （
• 2）适应性广
• （
• 3）减少机械传动结构
• 药剂机械的控制系统，多数兼有时序控制和行程控制。DGA水针灌封机控制即是一典型

第60页：控制系统的构成

• 二、控制系统的构成
• 控制系统主要组成：输入装置、控制器和执行机构

第61页：控制系统的构成二xu

• 二xu
• 输入装置包括给定装置和检测装置：给定装置是人对机器下命令的装置
• 有手动发讯和程序发讯两种方式
• 分稳定给定装置（如按钮、定位器等）、程序给定装置（如凸轮分配轴、计算机键盘、磁盘等）和跟踪给定装置（如闭环控制中输入量的给定装置）。检测装置是检测现场工作情况并以信息形式传给控制器的装置
• 控制器是对给定指令和检测信号进行逻辑处理的、使被控参数按某一规律变化的装置，它相当于人的大脑.控制器也称为调节器、数据处理装置或运算装置等
• 执行机构是根据执行指令忠实地执行动作的机构.按运动形式分，有直线式和回转式；按能源分，有电气式（直流、交流、脉冲）、液压式、气动式

第62页：药物制剂机械控制系统实例

• 三、药物制剂机械控制系统实例
• 薄膜上商标位置由光电系统检测，信号经放大后去控制电磁离合器6
• 电磁离合器6根据有无色标到位信号而断电脱开或继续运动，从而使薄膜准确停位和运动
• 该控制系统显然是控制商标纸定长切断的装置。»…1-进给轮；2-定位色标；3-薄膜；4-塑料薄膜卷料；5-机器主轴；6-电磁离合器
• 1、塑料薄膜位置控制系统

第63页：膏剂灌装机商标对准控制系统

• 2、膏剂灌装机商标对准控制系统
• 膏剂在灌装过程中，软管尾端在夹扁时，其平面必须与商标一致。»…

第64页：膏剂灌装机商标对准控制系统（续）

• 灌装好的膏剂传送到管尾端夹扁工位时被托起，并由步进电机4带动慢速旋转当软管上标记3与光电头对准时，有色标记将无反射光，光电接收头将发出信号放大、整形后，控制步进电机4迅速停止转动在此位置进行膏剂管尾端夹扁即能与商标面一致
• 灌装机上的商标对准控制系统采用光电控制：»…

第65页：回转式贴标机控制系统

• 3、回转式贴标机控制系统
• 为保证贴标工艺过程完全自动完成，需要有可靠的控制系统（圆圈中的字号代表控制系统中电气控制元件的序号）。»…

第66页：本机控制系统工作原理

本机控制系统工作原理为：主传动和进、出瓶装置的输送带的电机均由智能化的变频器2A1进行同步控制。机器的实时运行速度是通过进、出瓶装置的输送带上的瓶流检测用接近开关⑿、⒀、⒁、⒂对机器生产速度进行自动控制。3xu»…

第67页：机器的贴标生产过程

机器的贴标生产过程（包括止瓶控制、自动取标、打印等）由FX2系列可编程控制器进行自动控制，它是基于可编程控制的移位控制：当瓶子进入机器后，瓶位检测开关⑩检测到瓶子信号，此信号在开关⑿产生的一连串移位信号的作用下，将依序向左移位，并在某一瓶位处发出信号，去控制相应电磁阀动作，完成瓶子从贴标到日期打印的整个生产过程

第68页：药剂机械的功率

• §6-6药剂机械的功率
• 但这些功率一般无法准确计算，且多数药剂机械负载不大，所需功率较小.
• 药剂自动机中电机功率一是取决于各机构完成加工工艺中消耗的有效功率；二是取决于传动系统中消耗在摩擦上的功率；三是取决于克服各种机构惯性而消耗的功率.
• 常采用类比法确定自动机功率，或先根据生产阻力初步计算，再在实测后修正