中藥材提取自動投料系統(tǒng)的應用

冷胡峰 萬小偉 龍勇濤

摘要：中藥材提取過程中所需要的批次物料是根據(jù)工藝要求經(jīng)過稱重、配比后，通過周轉(zhuǎn)投運至提取罐進行煎煮提取。鑒于此，介紹了中藥材提取自動投料系統(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、周轉(zhuǎn)桶清洗、除水烘干、渣液排放等過程，自動化程度高，大大降低了勞動強度，提高了工作效率，減少了人工物料污染，具有積極的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：中藥材提取;自動投料;緩存系統(tǒng)

0 ? ?引言

中藥材提取前的物料配比、投料過程，一直以來是一個需要消耗大量勞動力的工序，在物料周轉(zhuǎn)和緩存過程中，存在現(xiàn)場環(huán)境臟、亂、差等現(xiàn)象，由于需要大量的人工參與，也會存在一定的人工、物料交叉感染風險，同時人工轉(zhuǎn)運速度慢，影響生產(chǎn)效率。如果采用自動化投料，自動完成物料的接料、配比稱重、緩存、運輸?shù)冗^程，可降低勞動強度，改善現(xiàn)場工作環(huán)境，防止物料交叉污染，提高生產(chǎn)效率。

1 ? ?工作過程

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)及計算機信息系統(tǒng)組成，實現(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、空桶返回及清洗沖渣、除水烘干、渣液排出等流程。通過系統(tǒng)協(xié)同配合，實現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)精準控制，完成產(chǎn)品配方管理。開發(fā)伺服系統(tǒng)、電子標簽信息跟蹤系統(tǒng)等，實現(xiàn)基礎信息的綁定、跟蹤、反饋，實現(xiàn)了中藥材品名、批號、生產(chǎn)日期等基礎信息實時采集、綁定、跟蹤、反饋，過程監(jiān)控可視化，生產(chǎn)過程參數(shù)化。

2 ? ?關鍵技術

2.1 ? ?在線自動精準稱量、喂料功能

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

如圖1所示，經(jīng)過前處理的物料經(jīng)輸送進入緩存料箱，當稱重系統(tǒng)傳感器檢測到缺物料較多時，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，當稱重系統(tǒng)傳感器檢測到料箱（周轉(zhuǎn)料箱）內(nèi)物料重量接近設定重量值后，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使用不同的傳送速度。利用速度差，實現(xiàn)精準喂料。

2.2 ? ?智能緩存功能

緩存部分料斗內(nèi)有多種物料配比，可以通過計算機信息管理系統(tǒng)對緩存位信息進行自動管理，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行的檢測及聯(lián)鎖裝置，并且首次將堆垛機上的雙向貨叉應用在了穿梭車上，采用穿梭車和滾筒線或鏈條機配合使用的方式實現(xiàn)物流輸送功能，動作節(jié)拍快，不用提前調(diào)整方向，只要根據(jù)邏輯關系編好程序即可實現(xiàn)自動向兩側(cè)緩存。該機構結構簡單，完全省去旋轉(zhuǎn)部件，通過貨叉實現(xiàn)調(diào)整方向和移出兩個功能，降低了機構的復雜性，也降低了機構出錯的風險，精度高，充分保證了緩存過程中的定位精度，而左右完全對稱，也保證了兩側(cè)緩存的對稱精度。

2.3 ? ?提升輸送系統(tǒng)

提升輸送設備如圖3所示，主要工作是將物料智能緩存系統(tǒng)中存儲的物料輸送至投料前緩存系統(tǒng)中。提升機是利用升降平臺的上下往復運動來實現(xiàn)物料的垂直輸送，升降平臺上可安裝不同種類的輸送設備，并與出入口輸送設備相配合，使輸送過程實現(xiàn)完全自動化。升降平臺的上下行程均可輸送物料，在升降平臺的一個循環(huán)過程中可使物料同時雙方向流動。提升行程范圍大，輸送量隨著行程的增加而減少。升降平臺靠提升鏈條與主機架連接，并有滾輪和導軌導向，提升鏈條的另一端與平衡配重塊連接。升降平臺上可安裝輥式輸送機或鏈式輸送機。往復式提升機形式多樣、布置靈活，物料可以從各個方向上進出提升機，便于生產(chǎn)設備布局;承載范圍大，可設置各種安全裝置，提高設備運行的安全性，適用于各個行業(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行投料的物料。采用輥式輸送機進行緩存，輥式輸送機是配合堆垛機實現(xiàn)托盤貨物出入自動化立體倉庫的主要設備之一，其依靠環(huán)鏈傳遞扭矩，驅(qū)動輥筒來連續(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。輥式輸送機主要由機架輥道組件、支腿、驅(qū)動架、鏈條、防護罩等經(jīng)連接件組合而成，以馬達驅(qū)動鏈條牽引驅(qū)動滾筒，驅(qū)動滾筒采用級連式傳動驅(qū)動其他滾筒到達輸送物料的搬運機械。機架輥筒組件由機架和輥筒組成，輥筒軸和機架采用螺栓連接，輥筒軸的兩端有內(nèi)螺紋孔，通過輥筒軸與兩片機架的連接增強了機架的剛性。支腿數(shù)量取決于輥式輸送機的長度和負載重量。輥筒傳動是由電機鏈輪通過鏈條傳動其上的2根輥筒，各輥筒按一定間距排列，每根輥筒上有一個雙排鏈輪，再由這2根輥筒一環(huán)套一環(huán)依次傳動其余輥筒，各驅(qū)動輥筒的連續(xù)運行帶動單元負載向前運行。

電機在驅(qū)動架上居中，電機鏈條通過驅(qū)動架上的螺栓進行張緊，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)動裝置采用SEW電機減速機鏈條驅(qū)動。

2.5 ? ?智能投料系統(tǒng)

采用翻轉(zhuǎn)投料設備將投料前緩存部分的物料投至相對應的投料口，其主體為龍門式桁架結構，即五軸龍門機械手，具體實現(xiàn)方式為：采用五軸龍門機械手（圖5）實現(xiàn)工藝要求的兩側(cè)翻轉(zhuǎn)投料，通過X、Y、Z三軸實現(xiàn)不同投料口、取料斗和送空料斗的定位，通過夾抱和旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)投料過程。料斗的輸送、提升、旋轉(zhuǎn)均采用倫茨電機驅(qū)動方式，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現(xiàn)精度。整個投料過程智能化、自動化，旋轉(zhuǎn)采用伺服電機驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角度可自動控制，并且根據(jù)不同的藥材可自動做適當調(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)模的不斷擴大及自動提升混合機的普及，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。全自動容器洗滌烘干機能對容器的內(nèi)外部進行徹底清洗烘干，完全符合藥品生產(chǎn)的GMP要求。該機采用高壓、高溫清洗原理，通過高壓泵在管道內(nèi)對清洗介質(zhì)進行提壓，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，再采用常溫潔凈風風淋，將容器壁上的液滴吹凈，其后用50 ℃的潔凈風進行烘干，最后用常溫潔凈風將容器冷卻至常溫。工作時，只需將所需清洗的容器安放到洗滌機的箱體內(nèi)就位，啟動自動清洗程序，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)，對產(chǎn)品信息的綁定、跟蹤、分類、存儲以及出入庫實行智能化管理。對物料信息進行全程跟蹤，在每個周轉(zhuǎn)容器上均配有唯一標識條碼，條碼內(nèi)容為周轉(zhuǎn)容器號和物料信息，能記錄和讀取產(chǎn)品名稱、批號、生產(chǎn)日期、狀態(tài)、重量等。通過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)，實施物品信息跟蹤。通過對周轉(zhuǎn)容器工序間轉(zhuǎn)運的自動化控制及過程監(jiān)控，實現(xiàn)監(jiān)控顯示可視化，生產(chǎn)過程控制參數(shù)化;并減少人為信息差錯，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，為實現(xiàn)生產(chǎn)管理全流程信息可追溯提供數(shù)據(jù)支持。

3 ? ?結語

應用中藥材提取自動投料系統(tǒng)，能夠自動完成物料的接料、配比稱重、緩存、運輸?shù)冗^程，大大降低了人工勞動強度，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境;同時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)實意義。

收稿日期：2020-08-06

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