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作者簡(jiǎn)介：張祖魁，男，工程師，電氣工程及其自動(dòng)化本科，現(xiàn)就職于圖爾克（天津）傳感器有限公司，任電容式傳感器產(chǎn)品經(jīng)理。
摘 要：由于特殊的工作原理，TURCK電容式傳感器被廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)物品分檢或料位檢測(cè)等功能。TURCK電容式傳感器在北京翰林航宇科技有限公司生產(chǎn)的全自動(dòng)膠囊填充機(jī)上用于監(jiān)測(cè)盛粉環(huán)內(nèi)藥粉的高度，使客戶(hù)的生產(chǎn)效能得到了很好地提升。
關(guān)鍵詞：電容式傳感器；自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備；物品分檢和料位檢測(cè)；全自動(dòng)膠囊填充機(jī)；藥粉高度監(jiān)測(cè)
Abstract：TURCK capacitive sensors are suitable for widely applications for material level detection and articles separating in the automated production equipments due to the special principles.TURCK capacitive sensors are used on the automatic capsule filling machines，which produced by Beijing Hanlin Hangyu Technology Development Co.，Ltd.，to monitor the height of the drug powder in the ring powder container，so that the production efficiency can be improved.
Key words：Capacitive sensors；automated production equipments；articles separating and material level detection；automatic capsule filling machines；height monitor；drug powder
北京翰林航宇科技發(fā)展有限公司是北京市制藥設(shè)備行業(yè)中一家重點(diǎn)扶持企業(yè)，是國(guó)內(nèi)最具實(shí)力和規(guī)模的制藥設(shè)備企業(yè)之一，主要產(chǎn)品有GZP系列全自動(dòng)高速壓片機(jī)、NJP系列全自動(dòng)硬膠囊充填機(jī)、ZPX系列片劑/膠囊瓶裝自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和DPH-BHD系列鋁塑裝盒自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)等。
翰林航宇的主流全自動(dòng)硬膠囊充填機(jī)機(jī)型是NJP-3000B，其產(chǎn)量較高，每小時(shí)可達(dá)30000粒，可變頻調(diào)速，可編程控制。膠囊上機(jī)率>99%，劑量精確。新封閉式結(jié)構(gòu)完全符合GMP規(guī)范要求，可打印生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表，可以很好地滿(mǎn)足制藥企業(yè)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要。
1 工藝概況
全自動(dòng)硬膠囊填充機(jī)簡(jiǎn)要運(yùn)行流程如下：首先空殼硬膠囊由料斗灌入設(shè)備，裝在料斗里的硬膠囊隨著機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，逐個(gè)進(jìn)入料斗下方順序裝置的順序叉內(nèi)，經(jīng)過(guò)膠囊導(dǎo)槽和撥叉的作用使膠囊調(diào)頭，機(jī)器每動(dòng)作一次，釋放一排膠囊進(jìn)入模塊孔內(nèi)，并使其體（長(zhǎng)度較長(zhǎng)的半殼）在下，帽（長(zhǎng)度較短的半殼）在上。轉(zhuǎn)臺(tái)的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，使膠囊在轉(zhuǎn)臺(tái)的模塊中被輸出到各工位。接著，真空分離系統(tǒng)把膠囊順入到模塊孔中的同時(shí)將體和帽分開(kāi)；然后，下模塊向外伸出，與上模塊錯(cuò)開(kāi)，以備填充物料；接著，充填桿把壓實(shí)的藥柱推到膠囊體內(nèi)；最后，下模塊縮回與上模塊并合，經(jīng)過(guò)推桿作用使充填好的膠囊扣合鎖緊，再將扣合好的成品膠囊推出收集，真空清理器清理模塊孔后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)工序。
計(jì)量裝置被一個(gè)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，計(jì)量盤(pán)上有6組計(jì)量孔，前幾個(gè)工位藥粉被逐一填入孔中達(dá)到裝藥量。然后，藥粉被充填桿推入模塊中的膠囊體內(nèi)，通過(guò)調(diào)整每組充填桿的高度可以改變裝藥量。藥粉由一個(gè)不銹鋼料斗進(jìn)入計(jì)量裝置的盛粉環(huán)內(nèi)，盛粉環(huán)內(nèi)藥粉的高度由電容式傳感器控制的。在藥粉罐裝的過(guò)程中，一旦到達(dá)規(guī)定的盛裝高度，則電容式傳感器會(huì)被激勵(lì)，對(duì)主控PLC輸出一個(gè)高電平的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，從而停止灌裝設(shè)備，以防止藥粉從料斗內(nèi)溢出，造成材料的浪費(fèi)。
2 TURCK電容式傳感器的優(yōu)勢(shì)
電容式傳感器籍由其特殊的工作原理，可實(shí)現(xiàn)非接觸的、獨(dú)立的和無(wú)磨損的檢測(cè)，并且對(duì)于導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料均可實(shí)現(xiàn)可靠檢測(cè)。因此，電容式傳感器可以適用于某些電感式傳感器無(wú)法檢測(cè)的特殊應(yīng)用場(chǎng)合。典型的應(yīng)用是距離和位置的測(cè)量，以及彎曲強(qiáng)度、厚度、液位控制、偏心、同心、變形、磨損和震動(dòng)的檢測(cè)。
同時(shí)，電容式傳感器也有其缺點(diǎn)，即易受灰塵堆積、溫度變化、濕度和結(jié)露等因素的影響，從而使傳感器的檢測(cè)受到干擾；另外，電容式傳感器的開(kāi)關(guān)距離在很大程度上取決于被測(cè)材料的介電常數(shù)，對(duì)于不同介電常數(shù)的材料，還需要調(diào)整傳感器檢測(cè)面距被測(cè)材料的距離，使得日常的維護(hù)及調(diào)整工作變得繁瑣復(fù)雜。
針對(duì)以上電容式傳感器的特殊性，TURCK的研發(fā)人員制造出了帶有屏蔽和補(bǔ)償功能的電容式傳感器。對(duì)于灰塵堆積、溫度變化、濕度和結(jié)露等因素的影響，TURCK電容式傳感器藉由其內(nèi)部的補(bǔ)償電路以及有效的屏蔽層，實(shí)現(xiàn)了將各種干擾基本屏蔽，從根本上解決了電容式傳感器的應(yīng)用問(wèn)題，保證了客戶(hù)的使用效果。另外，其靈敏度高度可調(diào)的特性，既保證了用戶(hù)不改變安裝方式就可實(shí)現(xiàn)不同的檢測(cè)需要，又可以實(shí)現(xiàn)在同一位置上，對(duì)于不同材料的被測(cè)物均可以調(diào)整到合適的開(kāi)關(guān)距離。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用問(wèn)題及解決
在北京翰林航宇全自動(dòng)硬膠囊填充機(jī)設(shè)備上，原使用的電容式傳感器開(kāi)關(guān)距離較短、響應(yīng)時(shí)間較慢，在使用過(guò)程中，經(jīng)常需要調(diào)整傳感器的安裝位置；但是在膠囊生產(chǎn)的過(guò)程中，由于制藥行業(yè)的特殊性，需要停機(jī)將盛粉環(huán)內(nèi)的藥粉清除干凈才能改變傳感器的安裝位置，否則會(huì)造成對(duì)盛粉環(huán)內(nèi)藥粉的污染，從而導(dǎo)致整批藥粉報(bào)廢，但是反復(fù)地停機(jī)勢(shì)必會(huì)影響填充機(jī)的工作效率。另外，在膠囊的填充過(guò)程中，為了避免造成藥粉的浪費(fèi)，對(duì)于盛粉環(huán)內(nèi)藥粉高度的控制必須是實(shí)時(shí)的，并且膠囊的填充劑量必須精確，這就要求傳感器具有比較短的響應(yīng)時(shí)間和比較高的精確度。
TURCK公司技術(shù)人員針對(duì)以上要求和現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)深入交流，推薦了螺紋圓柱型的電容式傳感器產(chǎn)品：BC10-M30-VN4X，圓滿(mǎn)地解決了用戶(hù)的難題。BC10-M30-VN4X在非齊平安裝下可達(dá)15mm的開(kāi)關(guān)距離，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)大開(kāi)關(guān)距離的要求，從而避免了頻繁調(diào)整傳感器的安裝位置，既減少了維護(hù)時(shí)間，又提高了生產(chǎn)效率；其毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間和零點(diǎn)幾毫米的精確度充分滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)盛粉環(huán)內(nèi)藥粉高度及時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)的需要。同時(shí)，整個(gè)膠囊自動(dòng)填充機(jī)的效能也得到了提升，可以很好地滿(mǎn)足制藥企業(yè)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要。
4 TURCK傳感器為客戶(hù)生產(chǎn)效能帶來(lái)提升
TURCK電容式傳感器在該設(shè)備上的應(yīng)用，充分提高了整個(gè)膠囊填充機(jī)的效能，給客戶(hù)帶來(lái)了便利。
首先，TURCK電容式傳感器擁有豐富的產(chǎn)品序列，可以滿(mǎn)足客戶(hù)不同形式的安裝要求；另外，較大的開(kāi)關(guān)距離以及高度可調(diào)的靈敏度特性，使得同一型號(hào)傳感器也可不改變安裝方式，只通過(guò)調(diào)節(jié)靈敏度來(lái)滿(mǎn)足不同類(lèi)型的自動(dòng)化制藥機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用需求。
其次，TURCK電容式傳感器擁有優(yōu)秀的EMC與ESD保護(hù)特性，可以完全保證傳感器的應(yīng)用安全；具有IP67的防護(hù)等級(jí)，可以完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的工況環(huán)境，其優(yōu)秀的電氣及機(jī)械保護(hù)特性使得傳感器壽命大為延長(zhǎng)，減少了生產(chǎn)成本和日常維護(hù)支出。
最后，TURCK電容式傳感器具有較強(qiáng)的抗不良環(huán)境因素干擾的能力，對(duì)于濕度、結(jié)露和溫度變化等干擾因素可以基本屏蔽掉，其可靠的品質(zhì)既減少了維護(hù)次數(shù)，又增強(qiáng)了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，使得自動(dòng)化制藥設(shè)備的產(chǎn)量得到了明顯的提高。
——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》
——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)