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     筆者在2005年曾寫過《在國情與實惠的雙理念上成功定位的亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機》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，這是一個45沖亞高速壓片機，其經(jīng)過2年多的市場檢驗，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，2007年推出了ZPYGS55升級型的亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(下簡為55沖亞高速壓片機)，或許有人會認為該產(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55沖亞高速壓片機的考察，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？
      壓片機與壓片技術(shù)是醫(yī)藥制劑工業(yè)中最普遍的亦是最重要的， 盡管壓片機從19世紀初已經(jīng)出現(xiàn)，至今已有90年的歷史。旋轉(zhuǎn)式是壓片機家族中最常見與最實用的機型，在2004年前，旋轉(zhuǎn)式壓片機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臺普通型的產(chǎn)量。如換算到班產(chǎn)(8h/天)來看，普通型能達88～104萬片/班，而高速型能達240～416萬片/班。
     現(xiàn)結(jié)合我國片劑生產(chǎn)的實踐來談片劑項目的常見問題：(1)2002年前，大規(guī)模GMP改造的片劑項目的設(shè)計依據(jù)以參考普通型壓片機產(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)常會在原項目的基礎(chǔ)上挖潛增產(chǎn)，考慮到前后工序設(shè)備配置與原設(shè)計電力配置的局限，常會把增產(chǎn)范圍考慮在遞增40-60%，原先的普通型壓片機已不能滿足增產(chǎn)所求，若選高速型會出現(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，若選用高速型則會面臨初期投資大與利用率低的問題。
      面對此問題，人們從實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，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(產(chǎn)量20萬片/h)，雖然能實用地解決上述問題，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沖亞高速壓片機成功研發(fā)后，相繼又開發(fā)出55沖亞高速壓片機(產(chǎn)量26萬片/h)，其意義有三：一是豐富了亞高速壓片機系列；二是最大地挖掘了由凸輪帶動沖桿的旋轉(zhuǎn)式壓片機的潛力(注，高速型是液壓帶動沖桿)；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 亞高速壓片機的技術(shù)難題與創(chuàng)新
       以亞高速壓片機研發(fā)難題而言，其關(guān)鍵問題便是轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速提速后所帶來的一系列問題。在旋轉(zhuǎn)式壓片機中，一般高速型轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速在50r/min以上，普通型轉(zhuǎn)臺最高轉(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)臺轉(zhuǎn)速定位在40r/min左右，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速的提高將壓片機產(chǎn)量大幅度的提高，45沖亞高速型產(chǎn)量可達20萬片/h，55沖亞高速型產(chǎn)量可達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，提速之后會帶來一系列問題。這些問題表現(xiàn)在壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺半徑、加料充填方式與跳沖這幾個方面，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)臺半徑方面
為了探討旋轉(zhuǎn)式壓片機壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺半徑與壓片質(zhì)量之間的關(guān)系，就必須對壓輪半徑、轉(zhuǎn)臺半徑、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、物料顆粒的充填深度以及壓縮速度之間進行理論分析。
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為時間、v為壓縮速度。
通過計算可以知道壓縮速度v與壓片機壓輪、轉(zhuǎn)臺半徑的關(guān)系如下：
                (2)
式中：r為壓輪半徑、R為轉(zhuǎn)臺半徑、n為轉(zhuǎn)臺轉(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)，即物料顆粒在開始壓縮時，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△h=0時，壓縮速度為0；(2)壓縮速度還是轉(zhuǎn)臺半徑R、壓輪半徑r以及轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速n的函數(shù)，即壓縮速度隨轉(zhuǎn)臺半徑R的減小、壓輪半徑r的增大、轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速n的減小而減小。
45沖亞高速壓片機的創(chuàng)新點，也是遵循式(2)的基本理論，在提高轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速的同時，增大壓輪半徑，以確保普通型壓片機所要求的壓縮速度v。即式(2)中，當R定值時，在增大n的同時，也只能增大r，這樣才能使壓縮速度v達到普通型壓片機要求值。其意為只有較小的壓縮速度v(普通型壓片機多年所形成速度)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間，抵消了轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速提高后壓制時間縮短的矛盾。
55沖亞高速壓片機可謂是普通型壓片機既要轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速提速又要增加沖桿數(shù)的難中之難事，因為隨著沖桿數(shù)的增加，其轉(zhuǎn)臺半徑也相應(yīng)增大，從式(2)的理論可知，在增大壓輪半徑的同時，只能略增大轉(zhuǎn)臺半徑，以確保普通型壓片機所要求的壓縮速度。可以講，55沖亞高速壓片機創(chuàng)新點在兼顧轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)臺半徑與壓縮速度三方面關(guān)系，找到了其最佳和諧點，在此方面可謂是挖盡了潛力。同時，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)臺轉(zhuǎn)速提高后，這種加料方式不能奏效，尤其是密度小流動性差的物料，不能充滿?？?。亞高速壓片機創(chuàng)新地應(yīng)用了高速型強迫加料結(jié)構(gòu)，其減速電機帶動強制加料器撥料葉輪的逆向轉(zhuǎn)動，強制性將物料填充到轉(zhuǎn)臺中?？變?nèi)，解決了因轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速提高后充填不充分的情況。
強制加料結(jié)構(gòu)相對于自然加料系統(tǒng)有以下方面優(yōu)點：(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)強制加料的葉輪的速度可以無級調(diào)速，以保證轉(zhuǎn)臺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)對于流動性不好的物料，可以強制性的填充；(5)相對于自然加料，可以避免粉塵，節(jié)省物料。
2.3“跳沖”問題
當轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速提高后，上下沖桿運行中改變運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。
亞高速壓片機創(chuàng)新地在普通型壓片機上應(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)，并運用計算機仿真設(shè)計采用余弦加速度曲線軌導(dǎo)，使沖桿上下運動加速度為零，避免了沖桿在高速運動中受力不均衡而產(chǎn)生噪聲，甚至受過大的沖擊而斷裂；
(2)主要回轉(zhuǎn)部件和壓輪機構(gòu)均采用滾動摩擦，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，下沖增添了阻尼部件，使下沖在高速運轉(zhuǎn)時更加平穩(wěn)可靠。
2.4 55沖與45沖亞高速壓片機的不同點
    雖然，45沖亞高速壓片機在普通型壓片機的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，但是55沖亞高速壓片機的創(chuàng)新不光是“增沖提速”，而且創(chuàng)新地把國際先進高速型壓片機的技術(shù)融入其中，這些新技術(shù)在普通型壓片機的應(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，使下沖在運行過程中近1/2的時間保持懸浮狀態(tài)，減少了下沖尾部的磨損，噪聲也大大降低，同時為提速創(chuàng)造了必要條件；
(2)斷沖保護裝置，應(yīng)用變頻器控制技術(shù)和精巧的斷沖信號獲取結(jié)構(gòu)，可使轉(zhuǎn)盤在斷沖后運轉(zhuǎn)兩到3個沖位的時間內(nèi)迅速制動，保證強迫加料不被損壞；
     (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)，這是針對一些難壓物料需要壓制時間長的特點而增加的預(yù)壓機構(gòu)，其上下壓輪都可調(diào)節(jié)，延長了壓制時間,抵消了提速后壓制時間縮短的矛盾；
(6)壓片室360°無死角，出片機構(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)采用了先進的PLC觸摸屏控制，大大減少了藥粉對電器元件的影響，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。
 
3 55沖亞高速壓片機的“降本增效”
      現(xiàn)通過三項比較來看55沖亞高速壓片機的“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 從各類壓片機生產(chǎn)運行費用的比較來看“降本增效”
表1 四類壓片機生產(chǎn)1億片所需的運行費用比較