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     筆者在2005年曾寫過《在國情與實(shí)惠的雙理念上成功定位的亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)》一文，探討的是聊城萬合工業(yè)制造有限公司所研發(fā)的ZPYG45亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，這是一個(gè)45沖亞高速壓片機(jī)，其經(jīng)過2年多的市場檢驗(yàn)，贏得了市場，得到了許多廠家的應(yīng)用。萬合公司在產(chǎn)品贏得市場的同時(shí)，2007年推出了ZPYGS55升級(jí)型的亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)(下簡為55沖亞高速壓片機(jī))，或許有人會(huì)認(rèn)為該產(chǎn)品只是增加了10沖，談不上其技術(shù)創(chuàng)新與降本增效。因此，筆者經(jīng)過近1年多對(duì)55沖亞高速壓片機(jī)的考察，在此將探討一下該產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與降本增效。
 
1 為何開發(fā)亞高速壓片機(jī)？
      壓片機(jī)與壓片技術(shù)是醫(yī)藥制劑工業(yè)中最普遍的亦是最重要的， 盡管壓片機(jī)從19世紀(jì)初已經(jīng)出現(xiàn)，至今已有90年的歷史。旋轉(zhuǎn)式是壓片機(jī)家族中最常見與最實(shí)用的機(jī)型，在2004年前，旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)分為普通型與高速型。其中，普通型(亦稱中速型)的最高轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速為30rpm，相應(yīng)最高產(chǎn)量為11～13萬片/h；高速型的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速一般為50rpm，相應(yīng)的產(chǎn)量為30～33萬片/h，而近年開發(fā)的高速型最高轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速為60～80rpm，相應(yīng)的最高產(chǎn)量為52萬片/h。從中可看到，普通型與高速型壓片機(jī)生產(chǎn)能力二者差19～39萬片/h，即高速型產(chǎn)量相等于2～4臺(tái)普通型的產(chǎn)量。如換算到班產(chǎn)(8h/天)來看，普通型能達(dá)88～104萬片/班，而高速型能達(dá)240～416萬片/班。
     現(xiàn)結(jié)合我國片劑生產(chǎn)的實(shí)踐來談片劑項(xiàng)目的常見問題：(1)2002年前，大規(guī)模GMP改造的片劑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)依據(jù)以參考普通型壓片機(jī)產(chǎn)量居多，隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)格的發(fā)展與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，企業(yè)常會(huì)在原項(xiàng)目的基礎(chǔ)上挖潛增產(chǎn)，考慮到前后工序設(shè)備配置與原設(shè)計(jì)電力配置的局限，常會(huì)把增產(chǎn)范圍考慮在遞增40-60%，原先的普通型壓片機(jī)已不能滿足增產(chǎn)所求，若選高速型會(huì)出現(xiàn)電力或利用率低的問題；(2)還有部分新發(fā)展片劑企業(yè)，在未知品種市場銷量與初期投資有限的情況下，若選用普通型則沒有再發(fā)展的余地，若選用高速型則會(huì)面臨初期投資大與利用率低的問題。
      面對(duì)此問題，人們從實(shí)用角度迫切地希望能找到介于普通型與高速型中間的壓片機(jī)，以適應(yīng)日趨不同生產(chǎn)規(guī)模所需。聊城萬合公司近年來所開發(fā)的亞高速系列壓片機(jī)正是這種需求的產(chǎn)物，該公司先研發(fā)出45沖亞高速壓片機(jī)(產(chǎn)量20萬片/h)，雖然能實(shí)用地解決上述問題，但是否還有潛力可挖呢？這也是人們所關(guān)注的。值得慶幸的是聊城萬合公司繼45沖亞高速壓片機(jī)成功研發(fā)后，相繼又開發(fā)出55沖亞高速壓片機(jī)(產(chǎn)量26萬片/h)，其意義有三：一是豐富了亞高速壓片機(jī)系列；二是最大地挖掘了由凸輪帶動(dòng)沖桿的旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)的潛力(注，高速型是液壓帶動(dòng)沖桿)；三是55沖亞高速產(chǎn)量產(chǎn)量(26萬片/h)的定位恰是普通型最高產(chǎn)的1倍，便于選型。
 
2 亞高速壓片機(jī)的技術(shù)難題與創(chuàng)新
       以亞高速壓片機(jī)研發(fā)難題而言，其關(guān)鍵問題便是轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提速后所帶來的一系列問題。在旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)中，一般高速型轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速在50r/min以上，普通型轉(zhuǎn)臺(tái)最高轉(zhuǎn)速在30r/min左右。為了兼顧提速與片劑壓制質(zhì)量，故把亞高速型的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速定位在40r/min左右，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的提高將壓片機(jī)產(chǎn)量大幅度的提高，45沖亞高速型產(chǎn)量可達(dá)20萬片/h，55沖亞高速型產(chǎn)量可達(dá)26萬片/h。誠然，亞高         速型就是普通型的一種提速，猶如火車提速一樣，提速之后會(huì)帶來一系列問題。這些問題表現(xiàn)在壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺(tái)半徑、加料充填方式與跳沖這幾個(gè)方面，要解決這些問題便是產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng)新。
2.1壓輪半徑與轉(zhuǎn)臺(tái)半徑方面
為了探討旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺(tái)半徑與壓片質(zhì)量之間的關(guān)系，就必須對(duì)壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺(tái)半徑、轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、物料顆粒的充填深度以及壓縮速度之間進(jìn)行理論分析。
現(xiàn)設(shè)定中模內(nèi)顆粒的壓制過程中某一瞬間的厚度為h，壓制后片子的厚度為h0，則h-h0代表在此瞬間尚待壓制的物料顆粒的深度，稱為待壓深度△h，即△h= h-h0。那么，壓縮速度v為單位時(shí)間中模內(nèi)物料顆粒層厚度的變化量，則
壓縮速度                 (1)
式中：△h為物料顆粒的待壓深度、t為時(shí)間、v為壓縮速度。
通過計(jì)算可以知道壓縮速度v與壓片機(jī)壓輪、轉(zhuǎn)臺(tái)半徑的關(guān)系如下：
                (2)
式中：r為壓輪半徑、R為轉(zhuǎn)臺(tái)半徑、n為轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速。
上式分析可知：(1)片劑的壓制過程，壓縮速度v是待壓深度的函數(shù)，即物料顆粒在開始?jí)嚎s時(shí)，壓縮速度較大，在壓制過程中壓縮速度逐漸縮小，在壓縮終了時(shí)△h=0時(shí)，壓縮速度為0；(2)壓縮速度還是轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R、壓輪半徑r以及轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速n的函數(shù)，即壓縮速度隨轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R的減小、壓輪半徑r的增大、轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速n的減小而減小。
45沖亞高速壓片機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)，也是遵循式(2)的基本理論，在提高轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，增大壓輪半徑，以確保普通型壓片機(jī)所要求的壓縮速度v。即式(2)中，當(dāng)R定值時(shí)，在增大n的同時(shí)，也只能增大r，這樣才能使壓縮速度v達(dá)到普通型壓片機(jī)要求值。其意為只有較小的壓縮速度v(普通型壓片機(jī)多年所形成速度)才能使片劑壓制質(zhì)量佳，也就是壓輪半徑增大延長了壓制時(shí)間，抵消了轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提高后壓制時(shí)間縮短的矛盾。
55沖亞高速壓片機(jī)可謂是普通型壓片機(jī)既要轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提速又要增加沖桿數(shù)的難中之難事，因?yàn)殡S著沖桿數(shù)的增加，其轉(zhuǎn)臺(tái)半徑也相應(yīng)增大，從式(2)的理論可知，在增大壓輪半徑的同時(shí)，只能略增大轉(zhuǎn)臺(tái)半徑，以確保普通型壓片機(jī)所要求的壓縮速度?？梢灾v，55沖亞高速壓片機(jī)創(chuàng)新點(diǎn)在兼顧轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)臺(tái)半徑與壓縮速度三方面關(guān)系，找到了其最佳和諧點(diǎn)，在此方面可謂是挖盡了潛力。同時(shí)，從式(1)中也可知，壓縮速度與待壓深度有關(guān)，55沖亞高速壓片機(jī)借鑒了高速型的上下預(yù)壓輪結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)新地把增加預(yù)壓軌導(dǎo)改為上下預(yù)壓輪，使得預(yù)壓力可調(diào)。這樣在壓縮速度與預(yù)壓力可調(diào)雙管齊下的壓片質(zhì)量可得到有效地保證。
2.2加料充填方面
普通型壓片機(jī)大部采用格柵式加料器(自然加料)，?？桌@軸心旋轉(zhuǎn)，靠顆粒的自由下落而充填于?？變?nèi)。轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提高后，這種加料方式不能奏效，尤其是密度小流動(dòng)性差的物料，不能充滿?？住喐咚賶浩瑱C(jī)創(chuàng)新地應(yīng)用了高速型強(qiáng)迫加料結(jié)構(gòu)，其減速電機(jī)帶動(dòng)強(qiáng)制加料器撥料葉輪的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)制性將物料填充到轉(zhuǎn)臺(tái)中?？變?nèi)，解決了因轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提高后充填不充分的情況。
強(qiáng)制加料結(jié)構(gòu)相對(duì)于自然加料系統(tǒng)有以下方面優(yōu)點(diǎn)：(1)可根據(jù)不同的物料采用不同的葉輪結(jié)構(gòu)形式，以保證物料均勻充填到中?？變?nèi)；(2)強(qiáng)制加料的葉輪的速度可以無級(jí)調(diào)速，以保證轉(zhuǎn)臺(tái)在高速下都能充填充分均勻的物料，從而保證充填系統(tǒng)充填物料均勻一致；(3)物料在密封的條件下完成填充過程，可以最大程度地確保物料的潔凈；(4)對(duì)于流動(dòng)性不好的物料，可以強(qiáng)制性的填充；(5)相對(duì)于自然加料，可以避免粉塵，節(jié)省物料。
2.3“跳沖”問題
當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速提高后，上下沖桿運(yùn)行中改變運(yùn)行方向的位置很容易出現(xiàn)“跳沖”現(xiàn)象?！疤鴽_”不但影響了片重差異，而且噪聲較大。
亞高速壓片機(jī)創(chuàng)新地在普通型壓片機(jī)上應(yīng)用了以下技術(shù)，有效地解決了上述問題：
(1)將上沖軌導(dǎo)和下沖軌導(dǎo)改為ZCuSn10Pb1材質(zhì)，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)采用余弦加速度曲線軌導(dǎo)，使沖桿上下運(yùn)動(dòng)加速度為零，避免了沖桿在高速運(yùn)動(dòng)中受力不均衡而產(chǎn)生噪聲，甚至受過大的沖擊而斷裂；
(2)主要回轉(zhuǎn)部件和壓輪機(jī)構(gòu)均采用滾動(dòng)摩擦，既減少噪聲和零件磨損，又減少了功率損耗。
(3)為防止下沖跳動(dòng)，下沖增添了阻尼部件，使下沖在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更加平穩(wěn)可靠。
2.4 55沖與45沖亞高速壓片機(jī)的不同點(diǎn)
    雖然，45沖亞高速壓片機(jī)在普通型壓片機(jī)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，但是55沖亞高速壓片機(jī)的創(chuàng)新不光是“增沖提速”，而且創(chuàng)新地把國際先進(jìn)高速型壓片機(jī)的技術(shù)融入其中，這些新技術(shù)在普通型壓片機(jī)的應(yīng)用屬國內(nèi)領(lǐng)先。除上述55沖與45沖亞高速型的不同點(diǎn)外，還有如下方面：
(1)下沖軌導(dǎo)采用了雙軌構(gòu)思，使下沖在運(yùn)行過程中近1/2的時(shí)間保持懸浮狀態(tài)，減少了下沖尾部的磨損，噪聲也大大降低，同時(shí)為提速創(chuàng)造了必要條件；
(2)斷沖保護(hù)裝置，應(yīng)用變頻器控制技術(shù)和精巧的斷沖信號(hào)獲取結(jié)構(gòu)，可使轉(zhuǎn)盤在斷沖后運(yùn)轉(zhuǎn)兩到3個(gè)沖位的時(shí)間內(nèi)迅速制動(dòng)，保證強(qiáng)迫加料不被損壞；
     (3)下軌導(dǎo)更換更加方便。下軌導(dǎo)及過橋板、充填調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與主體連接方式由兩片弧形墊板過渡連接，弧形墊板由銷定位，螺釘連接，徹底改變所有下軌導(dǎo)的更換維修方式；
(4)采用裝有旋轉(zhuǎn)式葉輪的強(qiáng)迫加料器，根據(jù)物料性質(zhì)，葉輪可變頻調(diào)速，解決了因增速而造成充填不充分的問題。各種形式葉輪可滿足不同物料要求，確保加料精度；
(5)壓力大，預(yù)壓力連續(xù)可調(diào)，這是針對(duì)一些難壓物料需要壓制時(shí)間長的特點(diǎn)而增加的預(yù)壓機(jī)構(gòu)，其上下壓輪都可調(diào)節(jié)，延長了壓制時(shí)間,抵消了提速后壓制時(shí)間縮短的矛盾；
(6)壓片室360°無死角，出片機(jī)構(gòu)、下軌導(dǎo)及下壓輪均采用特殊安裝方式，便于操作、拆裝和清潔；
(7)電氣控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的PLC觸摸屏控制，大大減少了藥粉對(duì)電器元件的影響，也間接地提高了電氣系統(tǒng)的可靠性；
(8)采用高清晰、隔離視窗設(shè)計(jì)。
 
3 55沖亞高速壓片機(jī)的“降本增效”
      現(xiàn)通過三項(xiàng)比較來看55沖亞高速壓片機(jī)的“降本增效”效應(yīng)，在以下比較中有一說明，即所列的普通型與高速型壓片機(jī)的參數(shù)不是特指任何家廠的產(chǎn)品，而是筆者跟據(jù)國內(nèi)市場的情況而定的。
3.1 從各類壓片機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用的比較來看“降本增效”
表1 四類壓片機(jī)生產(chǎn)1億片所需的運(yùn)行費(fèi)用比較