中藥材提取自動投料系統的應用

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工藝要求經過稱重、配比后，通過周轉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，能夠實現前處理接料、稱重、信息錄入、在線緩存、投料編組、提升輸送、投料前緩存、翻轉投料及除塵、信息校驗、周轉桶清洗、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，具有積極的現實意義。

關鍵詞：中藥材提取;自動投料;緩存系統

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，在物料周轉和緩存過程中，存在現場環境臟、亂、差等現象，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，同時人工轉運速度慢，影響生產效率。如果采用自動化投料，自動完成物料的接料、配比稱重、緩存、運輸等過程，可降低勞動強度，改善現場工作環境，防止物料交叉污染，提高生產效率。

1 ? ?工作過程

中藥材投料系統由稱重喂料系統、智能緩存系統、提升輸送系統、投料前緩存系統、翻轉投料系統、清洗系統、信息條碼跟蹤系統及計算機信息系統組成，實現了料桶輸送、喂料、稱重、緩存、投料、清洗等功能。該系統能夠實現前處理接料、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。通過系統協同配合，實現各生產環節精準控制，完成產品配方管理。開發伺服系統、電子標簽信息跟蹤系統等，實現基礎信息的綁定、跟蹤、反饋，實現了中藥材品名、批號、生產日期等基礎信息實時采集、綁定、跟蹤、反饋，過程監控可視化，生產過程參數化。

2 ? ?關鍵技術

2.1 ? ?在線自動精準稱量、喂料功能

根據不同物料生產工藝所設定的不同生產工藝參數（品種配方、處方量），通過周轉料桶進行接料，裝好藥材的周轉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，每個周轉容器上配有RFID卡，每個RFID內容為周轉容器號和物料信息，周轉箱號具有唯一性。料桶接收物料經過稱重復核后，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，經過前處理的物料經輸送進入緩存料箱，當稱重系統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，當稱重系統傳感器檢測到料箱（周轉料箱）內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，實現精準喂料。

2.2 ? ?智能緩存功能

緩存部分料斗內有多種物料配比，可以通過計算機信息管理系統對緩存位信息進行自動管理，能夠根據需求提示或顯示料桶存放的位置。在物料智能緩存系統中，核心設備是貨叉式智能穿梭車（圖2），它配合智能緩存調度系統完成物料的存入和取出。穿梭車輸送系統由穿梭車單車、穿梭車控制系統、穿梭車供電滑觸線系統、穿梭車運行雙軌道系統、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物流輸送功能，動作節拍快，不用提前調整方向，只要根據邏輯關系編好程序即可實現自動向兩側緩存。該機構結構簡單，完全省去旋轉部件，通過貨叉實現調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，也保證了兩側緩存的對稱精度。

2.3 ? ?提升輸送系統

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中存儲的物料輸送至投料前緩存系統中。提升機是利用升降平臺的上下往復運動來實現物料的垂直輸送，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，適用于各個行業的垂直輸送。

2.4 ? ?投料前緩存系統

投料前緩存系統（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托盤貨物出入自動化立體倉庫的主要設備之一，其依靠環鏈傳遞扭矩，驅動輥筒來連續地輸送物料，具有噪聲低、輸送平穩、承載大、性能優異、外型美觀等優點。輥式輸送機主要由機架輥道組件、支腿、驅動架、鏈條、防護罩等經連接件組合而成，以馬達驅動鏈條牽引驅動滾筒，驅動滾筒采用級連式傳動驅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根輥筒一環套一環依次傳動其余輥筒，各驅動輥筒的連續運行帶動單元負載向前運行。

電機在驅動架上居中，電機鏈條通過驅動架上的螺栓進行張緊，根據輸送系統布局和空間大小放置在內側或外側。驅動裝置采用SEW電機減速機鏈條驅動。

2.5 ? ?智能投料系統

采用翻轉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，具體實現方式為：采用五軸龍門機械手（圖5）實現工藝要求的兩側翻轉投料，通過X、Y、Z三軸實現不同投料口、取料斗和送空料斗的定位，通過夾抱和旋轉實現翻轉投料過程。料斗的輸送、提升、旋轉均采用倫茨電機驅動方式，其中輸送、提升、旋轉均伺服變頻控制，充分保證各部分的實現精度。整個投料過程智能化、自動化，旋轉采用伺服電機驅動，旋轉速度和旋轉角度可自動控制，并且根據不同的藥材可自動做適當調整，滿足不同物料投送的要求。

2.6 ? ?清洗系統

隨著制藥行業企業規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中的重要環節，這就使得制藥企業對容器（料桶等）清洗的效率和質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外部進行徹底清洗烘干，完全符合藥品生產的GMP要求。該機采用高壓、高溫清洗原理，通過高壓泵在管道內對清洗介質進行提壓，然后由各部的噴嘴噴射出高壓液滴，將容器的內外徹底清洗干凈，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

采用信息條碼跟蹤系統，對產品信息的綁定、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，在每個周轉容器上均配有唯一標識條碼，條碼內容為周轉容器號和物料信息，能記錄和讀取產品名稱、批號、生產日期、狀態、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，實施物品信息跟蹤。通過對周轉容器工序間轉運的自動化控制及過程監控，實現監控顯示可視化，生產過程控制參數化;并減少人為信息差錯，提高產品質量的穩定性，為實現生產管理全流程信息可追溯提供數據支持。

3 ? ?結語

應用中藥材提取自動投料系統，能夠自動完成物料的接料、配比稱重、緩存、運輸等過程，大大降低了人工勞動強度，改善了現場工作環境;同時能夠防止人為的物料交叉污染，提高生產效率，因而具有積極的現實意義。

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。