自动化药房盒装药品自动发药机构设计

1、 自动化药房盒装药品自动发药机构设计姓 名 学 号 200901013076学 院 机械与汽车工程学院专 业 机械设计制造及其自动化指导教师 2011 年6月5 日目 录摘 要···································&#

2、183;················································ 3第一章 前

3、言··················································

4、;··········· 51.1课题研究背景·····································

5、······························· 51.2本课题所在研究领域的国内外现状与发展趋势···············

6、;······ 51.2.1 国外研究和应用现状·········································

7、············· 61.2.2 国内研究和应用现状··································&

8、#183;··················· 8第二章 设计任务····························

9、83;·······························92.1课题研究内容·················

10、;··················································

11、;···92.2任务要求·············································

12、83;·······························92.3自动化药房布局图················

13、83;···············································9第三章 主要零部件的选用&#

14、183;···········································103.1支架的选择····

15、3;·················································

16、3;·················103. 2 平带的选择······························

17、3;·······································103.3电容启动单相齿轮减速电机的选择·······&#

18、183;······························103.4 辊子及输送带的选择·················

19、;········································123.5挡门步进电机的选择·······

20、83;·················································

21、83;133.6 接药架拉伸弹簧的选择···············································

22、;·······133.7 接药架压缩弹簧的选用········································&

23、#183;·············143.8 螺栓螺母的选择··································

24、······························14第四章 主要零部件的设计及校核·················&

25、#183;···············154.1.1 滚动轴承受力分析·······························

26、83;·························154.1.2 滚动轴承寿命计算······················

27、;···································154.2水平运动主动轴的设计············&#

28、183;··········································184.3 皮带轮的设计·····&#

29、183;·················································&#

30、183;···········194.4 挡门上轴承座及端盖的设计···································&#

31、183;···········194.5 接药架压板的设计····································

32、·························204.6 接药架挡板的设计······················

33、3;······································20第五章 结束语··········&

34、#183;·················································&

35、#183;·21参考文献···············································&

36、#183;································22致 谢················&#

37、183;·················································&#

38、183;···············23摘 要药房作为医院的第一窗口，代表着医院的形象，是患者对医院感受比较深刻的地方。而传统的医院药房主要以人工作业为主，一方面作业效率低、服务质量差、患者等候时间长，容易引起矛盾，另一方面对医院来说占用人员多、人工成本高、劳动强度大、容易出错，成为医院现代化建设的瓶颈。在当前国内各级医院正迅速朝向现代化管理迈进的进程中，现代物流技术在医院药品流通管理中的应用已成为摆在我们面前亟待解决的课题。本课题在建设现代化

39、的医疗机构药品物流管理体系的大目标下，重点研究自动化药房发药机构的设计，它是自动化药房配送系统的一大主要工作部分，发药装置主要包括输送机构、出药机构、输送机用电机及接药装置，出药机构采用旋转推出式结构，其主要作用是当药品通过指定出药口时，使一个药方中的药品滑入接药盒中以便药师工作。本研究成果的实施，提高了药品发放率，降低出错率，减轻药房工作人员劳动量，减少患者取药排队等待时间提供了保障，将会从根本上改变当前医院药房的面貌，建立一种全新的数字化药房，提高为患者服务的质量和药品管理的信息化水平，给医院带来明显的经济效益。利用auto CAD等工具,对发药机构进行设计。关键词：自动化药房 发药机构

40、接药装置As the first hospital pharmacy window, representing the image of the hospital to hospital patients, is feeling quite profound place. While the traditional hospital pharmacy mainly to artificially, on the one hand, homework assignments give priority to efficiency is low, the poor quality of servi

41、ce, patients waiting for long time, easy to cause conflict, on the other hand it to the hospital personnel, artificial cost more than take up high, labor intensity, easy to make a mistake, become the bottleneck of hospital modernization construction. In the current domestic the hospitals at all leve

42、ls are quickly toward the modern management on the process, modern logistics technology in hospital medicine circulation management application has become to be solved urgently subject. This topic in the construction of modern medical institutions drug the logistics management system of big goals, k

43、ey research automation pharmacy hair medicine design of organization, it is the automation of the distribution system is one of the main working part, hair medicine device is mainly including transport agencies, the drug agency, conveyor with motor and the medicine device, the drug agency launched b

44、y rotation type construction, and its main effect is specified when drugs through the mouth, make the medicine a prescription drug slip into the kit to pick up the pharmacists work. The research results of the implementation of the drug FaFangLv, improving the, reduce the rate of mistakes, reduce st

45、aff, reduce the amount of patients take medicine in line waiting time to provide the safeguard, will fundamentally change the face of the current hospital pharmacy, establish a new digital pharmacy, improve the quality of the service for patients of medicine management and informationization level,

46、to bring obvious economic benefit of hospital. Use auto CAD tools such as medicine distribution mechanism of design. Key words: Automated pharmacy Hair drug agency Take medicine device第一章 前 言1.1课题研究背景药房作为医院的第一窗口，代表着医院的形象。患者对医院的感受印象主要来自于药房。而在医院门诊药房发药窗口前，每天的上午和下午的领药高峰期，病人都需要排成长队，等待医药师按医生给病人开写的处方，在药品货架

47、上取下药品，发给病人。病人等待时间甚至长达半个小时，国内三甲医院由于求医患者众多，更是如此。另一方面，医药师手工发药，凭个人记忆或者药品标签判断，极容易出现误差，甚至出现用药事故。药剂师成为仓库保管员，造成一定程度的人力资源浪费。当前医院药房药品摆放分散，占据了药房很大面积，增加了药师的劳动强度，造成药房可使用空间的巨大浪费。因此，针对医院门诊药房的盒装药品发放，完全有必要设计制造一种能够降低药剂师劳动强度、提高药品发放效率和准确率、提高医院药房服务质量的自动化程度高的药房1.2 本课题所在研究领域的国内外技术现状、水平与发展趋势随着我国经济的快速增长和人民群众对医疗卫生需求的迅速提高，医院的

48、医疗设备条件和医生素质也得到了大幅提高，同时，药品的品种和数量也随之迅速增长。如何有效管理这些药品，降低管理成本，压缩药品流动周期，是当前大中型医院面临的一个严重问题。我国药房建设很少受到医院的重视，自动化药房的应用尚属于起步阶段。医院传统的服务模式只是简单的“取药治病”，很少考虑患者的感官和心理上的感受，因此不能提供高质量的服务。随着改革开放、社会发展以及我国和世界各国的不断交流，先进的药房自动化设备和先进的药房理念正在逐渐被人们所了解。药房或者药店为了降低经营成本，给客户提供更加迅捷和廉价的药品服务，已经逐步把物流自动化技术引入到药品发放和管理中。医院药房的自动化革新将是医院药房新的发展方

49、向。医院药房实现自动化、数字化管理也是医院药房发展的必然趋势。1.2.1 国外研究和应用现状20世纪90年代，在现代药品管理思想的引导下，德国、美国、日本等发达国家就已经开始了药房自动化方面的研究，并研制出了诸多与本国医院药房配套的各种自动化设备。随着信息技术、计算机技术、自动控制技术的发展以及医疗保障体系的不断完善，国外的医院药品信息化管理、自动化调剂和发放技术得到了迅速发展 ，各种新型的自动化药品储存、发放和管理系统不断涌现，许多成熟的自动化药房产品已推向市场。这些药房产品可被归纳为四种典型的自动化药房形式。（1）机械手式自动化药房 德国ROWA公司的自动化药房是该种形式自动化药房的典型代

50、表，有14个国家在使用。这种自动化药房是由一个机械手进行药盒搬运，实现药品的出库和入库，并且能够实现药盒的密集储存和数量管理。这种类型自动化药房的核心是真空吸附和机械夹持协调动作的机械手。其缺点式一次只能处理一盒药，药盒入库和出库不能同时进行，工作效率较低，仅适用与处方量较少的国外医院和国内的商业药店，不适合与药品密集发放的中国医院药房。（2）储药槽式自动化药房针对机械手式自动化药房的不足，法国apoteka公司、荷兰robopharma公司和德国rowa公司相继推出了储药槽式自动化药房。储药槽式自动化药房式是目前国内外盒装药品自动发药系统产品的主流。该类的自动化药房采用重力落料原理，将药盒侧

51、立摆放在和水平方向有一定倾角的储药槽中。这些储药槽按药盒宽度（药盒长、宽、高三个尺寸中居中的那个尺寸）分层，根据药盒高度（药盒长、宽、高三个尺寸中最小的那个尺寸）分别布局，每个储药槽的前端装有出药动作机构，控制药盒出库。这种自动化药房依靠增加出药动作机构来保证出药效率，通过提高储药槽数量来加大药盒储存量，因此机械加工成本和电气控制成本很高，在处理药品品种和数量很大的中国医院药房难以推广。另外，此类药房没有药品自动入库设备，储药量越大，人工上药量也越大，会出现药品入库速度跟不上药品出库速度的现象，对于处方量较大的中国医院来说，仍然才在类似机械手式自动化药房效率较低的缺点。（3）适用于散装药品的自

52、动化药房这类产品的功能特点是采用机械手抓取标准塑料瓶，实现药品自动灌装、封口和自动贴标签。日前，由于国外采用医与药分离的体制，因此，这种类型的自动化药房逐渐成为国外自动化药房的发展趋势。而我国大中型医院仍以盒装药品发放为主，因此这类自动化药房暂时不适合中国国情。随着我国医药制度改革的不断深入，这种类型的自动化药房有可能是将来的发展方向。（4）数控回转柜式自动化药房数控回转柜式自动化药房借鉴与大型工厂用来管理和存放零部件和工具的数控回转式立体仓库，在这种立体仓库的基础上添加安全保护和人性化装置，并与医院his系统接口，纳入医院的管理系统，从而适用于医院药房的使用。这是一种半自动化药房，大部分药品

53、发还需要人工完成。（如图7所示）。德国hanel公司的产品是数控回转式自动化药房的典型代表。其工作原理是：将储药斗铰接在回转式传动链的链节上，每个储药斗中分区放置各种药品。药品出库的储药斗按照计算机管理系统发出的指令转到药房正面人工便于操作的高度，要是从相应位置取出药品。上药时，药品入库的储药斗按照计算机管理系统发出的指令转到药房背面，药师在药柜背面向规定位置放置药品。该种自动化药房对药品包装适应性强，但缺点是无论发药量多少，药房都需要整体运动，且受传动链速度的限制，药品出库和入库效率较低，储药量偏少，自动化程度较低。1.2.2 国内研究和应用现状2004年，由北京航空航天大学机器人研究所和深

54、圳三九集团承担的国家863计划项目“智能化药房”通过率验收。该智能化药房及配药和发药于一体，从取药、包装、打印标签到高效安全的数据管理，提供全面自动化的解决方案。该药房针对三九医药集团生产的中药饮片和胶囊设计制造，主要面向药品发放量较小的药店和医院药房，应用面较窄。2006年，大庆三维有限科技责任公司开发了全自动药品单剂量分包机系统，是我国成为继日本、韩国之后亚洲第三个生产药品分包机的国家。目前，该公司正在进行市场开发工作。2006年6月，北京航空航天大学机器人研究所于苏州艾隆科技有限公司合作完成了机械手式自动化药房样机的研制工作。在研制工作中，两家单位积累了许多开发自动化药房的经验和技术，为

55、新一代自动化药房的开发奠定了基础。第二章 设计任务2.1课题研究内容作为自动化药房来讲，药品发药机构就是将分拣出的药品送到指定的窗口的周转盒中，以便药师拿药，减少劳动力，实现药房的自动化。2.2.任务要求（1）载荷：5kg，盒装药品发药效率35件/min，分拣误差率<0.2%。（2）工作环境良好，每天工作时间20小时，每半年检修一次，设计寿命5年。（3）电机为电容启动单相齿轮减速电机，双向传动，带刹车，带电子调速。（4）完成实现上述要求的自动化药房盒装药品自动发药机构设计，绘制装配图一张（0号），主要零件图折合零号图纸2张。（5）完成各主要参数的设计计算、校核，编写设计说明书一份2.3自

56、动化药房布局图图2.3第三章 主要零部件的选用3.1支架的选择根据实际需要：载荷为5kg 为了满足要求，支架既要轻便，又要降低成本所以选择铝合金支架，支架的截面如下图图3.13.2 平带的选择平带的材料选用橡胶锦纶带，带总厚为1.5mm，带宽B=16mm3.3 电容启动单相齿轮减速电机的选用根据任务要求：盒装药品发药效率35件/min，传送带有效长度约为5300mm，传动轴的直径为30mm，电机经过齿轮减速后的转速约为：根据转速和实际应用查上表选择电机为：型号YY90-40 功率为40W 电压220V 频率50HZ 额定转速3000r/min减速器选择减速比为 1：2 输出轴径为 电机外形尺寸

57、如图电容启动单相齿轮减速电机的外形下如图3.4 辊子及输送带的选择辊子直径D25304050607689108133辊子轴径d66810121520253088101215202530351012152025303540辊子长度L100125160250315400500630800根据实际的要求选择辊子直径D=30 mm 辊子轴径d=8 mm 辊子长度L =315 mm根据辊子长度选择输送带材料为橡胶锦纶，厚度为1.5 mm，输送带宽B=310 mm辊子的实际尺寸如下图3.5挡门步进电机的选择根据实际需要选择步进电机的型号为42BYG004该电机主要尺寸如下图3.6 接药架拉伸弹簧的选择拉伸

58、弹簧结构简单，制造方便，制造方便，刚度为常量。应用广泛图3.63.7 接药架压缩弹簧的选用变径螺旋弹簧混合压缩弹簧图3.73.8 螺栓螺母的选择（1）固定螺栓螺母的选择 根据支架的实际尺寸选择适合铝合金支架的特殊螺栓为:M6X9.8 图3.8（2）张紧螺栓螺母的选择螺栓为M5X16第四章 主要零部件的设计与校核4.1.1 滚动轴承受力分析滚动体当滚动体进入承载区后，所受负荷就由零逐渐增大到最大，然后，再逐渐减小到直至零。因此，对滚动体某一点而言，它的应力是周期性不稳定变化的转动的内圈其上各点的受载情况类似于滚动体。因此，旋转圈上任一 点的应力是周期性不稳定变化的。固定的外圈各点所受应力随位置不

59、同而大小不同，对位于承载区内的任一点，当每个滚动体滚过一次便受载一次，而所受负荷和应力的最大值是不变的，承受稳定的脉动循环应力。该轴承系本次设计中主要承受了轴给予它的径向力.根据实际情况可知该轴承承受的载荷约为7Kg。轴承所受径向力当量动载荷 式中：-当量动载荷的径向动载荷系数。（参见表9）-当量动载荷的轴向向动载荷系数。（参见表9）4.1.2 滚动轴承寿命计算 图 注：高温下的轴承，硬度将要降低，承载能力将下降，式中C前要乘以温度系数ft进行修正上图为在大量实验研究基础上得出的代号为6207的轴承的载荷寿命曲线。该曲线表示此类轴承的载荷P与基本额定寿命L10 之间的关系。曲线上相应与寿命L1

60、0为一百万转的载荷（25.5kN），即为6207轴承的基本额定动载荷C。其它型号的轴承，也有与上述曲线的函数规律完全一样的载荷寿命曲线。载荷寿命曲线表示了载荷P（N）与基本额定寿命L10（106r）之间的关系，曲线公式为：式中为寿命指数，球轴承取3，滚子轴承取10/3。 实际计算时用小时数（h）表示寿命较方便：由要求可以知道轴承的预算寿命为： Lh = 5X365X20=36500 h由滚动轴承寿命的计算公式可得 故61800系列深沟球轴承符合设计强度要求（查机械设计电子手册所得）。根据实际需要查机械电子手册选择深沟球轴承，轴承的型号为61800基本尺寸为表9轴 承 类 型Fa/Fre Fa/

61、Fre 判断系数e名 称代 号XYXY调心球轴承100001(Y1)0.65(Y2)调心滚子轴承200001(Y1)0.67(Y2)圆锥滚子轴 承30000100.40(Y)(e)深沟球轴承60000100.562.01.81.61.41.21.00.220.240.270.310.370.44角接触球轴承70000C=15° 1 0 0.441.471.401.301.231.191.121.021.001.000.380.400.430.460.470.500.550.560.5670000AC=25°100.410.870.6870000b=40°100.3

62、50.571.14注：1）f0与轴承零件的几何尺寸、制造精度及材料性质相关的系数 2）C0是轴承基本额定静载荷；是接触角。 3）表中括号内的系数Y、Y1、Y2和e的详值应查轴承手册，对不同型号的轴承，有不同的值。 4）深沟球轴承的X、Y值仅适用于0组游隙的轴承，对应其它轴承组的X、Y值可查轴承手册。 5）对于深沟球轴承，先根据算得的相对轴向载荷的值查出对应的e值，然后再得出相应的X、Y值。对于表中为列出的A/C0值，可按线性插值法求出相应的e、X、Y值。 6）两套相同的角接触球轴承可在同一支点上“背对背”、“面对面”或“串联”安装作为一个整体使用，这种轴承可由生产厂选配组合成套提供，其基本额定动载荷及X、Y系数可查轴承手册24。 4.2水平运动主动轴的设计（1）选择轴的材料由于该轴在机构中承受的力较小，在满足其强度、刚度等条件下，还要力求经济合理，其材料选择普通的45钢即可。（2）初步确定轴的直径按转矩估算轴的最小直径 查机械设计基础得 A=118 P为轴的传递功率，假设轴所传递的功率为电机的额定功率0.04Kw，轴的转速为2000r/min。mm计算所得应是最小直径处直径，根据安装等条件选择轴的最小直径为d=10mm（3）轴的结构设计根据