运动控制提供药品处方

药品是大型企业 - 根据行业分析师，2007年，全球制药市场达到7120亿美元。制造只是该过程的一部分。一旦生产药丸，胶囊，软膏等，必须包装，纸饰，然后送到其被分配给公众的药店。这就是运动控制发挥的地方，不仅加快了这个过程，而且允许制造商和零售商来修剪员工并利用精益制造实践保持竞争力。

该行业呈现了几个挑战，其中包括严格的监管环境。药物包装涉及高度监管的物质。美国食品和药物管理局（FDA）规则授权认为除非验证，否则不得妥善执行任何操作。例如，必须检查并验证每个产品，例如用条形码扫描和视觉系统，以确保当产品到消费者时，它是安全的。

包装药物的一种方法是由塑料圆顶阵列组成的泡罩包装，每个包装圆顶包围单个药丸。包装过程不结束，这是MGS机械公司（Maple Grove，Minnesota）进入的地方。该公司生产用于二次包装操作的机器，例如将泡罩包装在卡片库存中，装入多个泡罩包装纸箱与文学件，或将纸箱包装成特定包装模式的情况。

MGS首席工程师Alex Vigdorovich说:“我们使用伺服系统是因为我们的应用要求越来越高，而且伺服系统似乎能够做得更多，而且做得更平稳、更好、更快。”可靠性也是关键。“我们的一些机器每分钟能生产450个纸箱。即使是短时间的停产也会对我们客户的生产造成很大的影响。”

MGS生产由plc控制的间歇运动和连续运动设备。在典型的机器中，一个称为桶的元件收集要放入纸箱的产品。机器架构通过编码器和可编程限位开关(PLSs)将操作分为360度循环。在编码器磁盘旋转的360周期内需要发生某些事件:例如，一个桶需要移动，另一个组件(如吸塑包)需要添加到桶中，一个条形码需要扫描，等等。PLSs可以设置为在周期内触发不同的事件，如将桶从10度移动到150度，添加吸塑包从150度到200度，扫描条形码从200度到250度，等等。

如果机械反向刹车导致系统在零度点上抖动，可能会出现问题。在这种情况下，系统将报告错误。消费者安全不能妥协，因此法规要求在发生错误时，必须清除系统中的每个产品。这可能导致显着的废丢失。解决此问题的一种方法是为PLC添加另一个PLS通道和一些附加代码，但增加了成本和工程时间，以及复杂性。

运动控制提供了替代方案。MGS使用具有控制逻辑的集成伺服系统。“控制器驻留在PLC内，”vigdorovich说。“PLC具有所谓的虚拟主站，伺服用某种比例或挤压件。这个虚拟主机没有任何反障，因为它是虚拟的，所以它是完美的。如果它停在零，我们就没有这些脱嘴问题。“

运动控制进入
伺服电机提供了更多的好处，不仅仅是控制。由于担心噪音、振动、准确性和可靠性，MGS限制了气动技术的使用。即使是机械系统也有缺点。Vigdorovich说:“几年前，我们基本上只用一个电机，然后用很多驱动组件、链条和皮带来驱动不同的组件并使它们同步。”当我们使用多轴伺服系统时，我们消除了所有这些驱动组件以及随之而来的问题、维护和污垢。”

在制药行业，清洁是一个大问题，但伺服电机带来的不仅仅是污染物的减少。系统设计变得简化，这带来了额外的好处。曾几何时，公司只是建立了一条专门的生产线来包装每一种产品。然而，在当今竞争更加激烈的环境中，同样的生产线需要能够快速地从一种产品转换到另一种产品。为了避免交叉污染，规定要求在每次切换期间，前一种产品的所有痕迹都要清除。运动控制系统消除了许多凸轮和齿轮头的机械设计，最大限度地减少了产品隐藏的地方。

Vigdorovich表示，伺服电机提供的高扭矩产生高速操作，但电子凸轮的功能也很重要。电子轴系可以引入轴的速度之间的比率，但电子凸轮允许不同的轴移动以不同地移动，例如一个轴间歇地减慢，以允许视觉系统或条形码扫描仪捕捉图片，而另一个轴操作不间断。“我们允许相机更好地处理产品的处理时间更好，”Vigdorovich说。“这增加了对客户来说非常重要的可靠性和效率。”

电子凸轮也使轴能够根据需要加速和减速，例如允许将产品作为纸箱装载区域传送到纸箱加载区域进入和退出空间，以便在另一端缓慢移动时没有机械干扰，以允许泡罩包装要加载。“电子镜头有助于我们处理这一点，”Vigdorovich说明。“我们可以改变位移机制的运动，在需要时加速和再次减速。”

安全性也起到了药品包装机的重要因素。当然，运营商健康是一个问题，但安全驱动器另外通过提供安全扭矩关闭选项来替换去除来增加可靠性并减少停机时间在E-STOP条件下驱动电源。“我们试图避免堵塞，但如果它们在一定时间内发生了多次，则会等待系统开始，”Vigdorovich说。“当他们每分钟生产300份时，任何等待我们的客户都有很多生产损失。什么安全的允许我们做的基本上是对组件的电力，但除非他们被告知开始，否则不允许组件开始。“

自动分配
当然，包装物品只有一半的战斗。一旦他们到达药房，必须省略药物，通常每天数百次。药物设备供应商名为Scriptpro开发了一种解决方案 - 一系列机器，存储和自动分配药丸，胶囊和使用药物等乳液和软膏的单位。设计成具有与药房搁架单元相同的形式因素，它们的机器包括一系列配有分配槽的药丸细胞（参见图1）。装有夹持器单元的龙门臂穿过阵列，以在几秒钟内将丸小瓶携带到选定的分配槽上（见图2）。分割系统将药丸带入斜槽，在落入小瓶之前，它们通过光学传感器计数，精度为99.7％。

运动控制，配合精心的工程设计，使公司能够实现其理想的性能，占地面积和坚固耐用的墙插兼容单元。每台机器只包含四个伺服电机:一个为持有小瓶的夹持器单元提供动力，一个为药丸分配提供动力，两个为定位沿X和Y轴的龙门臂。

每个细胞里的药丸直接放在一个3英寸的。直径，平塑料齿轮(见图3)。伺服电机驱动的齿轮，与塑料齿轮。当它转动的时候，它将药片推入singulation漏斗，导致配药斜槽。在支点臂上的一个单独的执行器打开分发槽的门，允许他们进入小瓶。

伺服电机肌肉
与包装操作一样，伺服电机提供的扭矩提供了大的好处。药丸主要由惰性粘合剂夹在一起的活性成分组成。一些药丸可能是垩白分;所有这些都倾向于沉重，两者都需要大量的扭矩来移动塑料齿轮。“为计数设备转动齿轮的电动机实际上是相当的扭矩，因为有很多推动[装备]的东西，”ScriptPro软件工程师Bradley Lockard说。

当然，所有那些药物粉尘都会提高交叉污染问题，以及电机污染。ScriptPro团队通过从未将系统的任何部分暴露给除丸细胞和小瓶以外的药丸之外的问题。

伺服电机提供扭矩的扭矩，以足够小的形状因子所需的团队，以便使用编码器，保证性能。“我们在所有避孕药中有超过99％的准确性，而且在没有反馈的情况下，几乎不可能在控制电动机上，”洛克德添加。在这里，运动控制的灵活性得到了回报。“对于药丸数量的电机，说你想要50个药片。在一开始，你想要尽可能快地倾倒它们，但你想确保你在最后几个人有良好的控制。这就是为什么我们使用的所有电机都是具有光学编码器的伺服电机。“

扭矩，准确性，灵活性和可靠性：运动控制填充药品成功的处方。