【正文】 就需要取幾次樣，這使得操作過(guò)程復(fù)雜，效率低，同時(shí)也增加了混淆劑量出錯(cuò)的概率。 為適應(yīng)市場(chǎng)要求，研發(fā)新型醫(yī)用放射性液體稀釋分裝機(jī)的目標(biāo)是：新型機(jī)能很好的滿(mǎn)足醫(yī)用 放射性液體的稀釋?zhuān)ＷC分裝精度，同時(shí)能夠彌補(bǔ)以往產(chǎn)品的不足，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 可行性論證 隨著社會(huì)飛速的發(fā)展，環(huán)境的污染也越來(lái)越嚴(yán)重，現(xiàn)代人的生活壓力和生存環(huán)境也越來(lái)越惡劣，所以我們的醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展也要與時(shí)俱進(jìn)，醫(yī)療設(shè)備的先進(jìn)性和自動(dòng)化生產(chǎn)也將走向一個(gè)新的高度。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)采用同位素治療病人進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的跟蹤調(diào) 查研究，并與一般人群癌癥自然發(fā)生率相比較，未見(jiàn)白血病、癌癥、畸胎的發(fā)生率增高，而且甲狀腺癌的發(fā)生率明顯低于一般人群的自然發(fā)生率。雖然放射性液體對(duì)一些復(fù)雜的疾病有很好的治療效果，但是放射性液體初始濃度一般很高， 而用于病人治療的放射性液體濃度極低，而且量少，所以醫(yī)院必須對(duì)高濃度放射性液體進(jìn)行二次稀釋后才能提供病人服用。因此，為了滿(mǎn)足放射性液體用于 醫(yī)療的各種要求，研制滿(mǎn)足臨床應(yīng)用的稀釋分裝設(shè)備已成為一個(gè)突出的問(wèn)題， 所以在制藥過(guò)程中要有必要制藥設(shè)備，且要保證藥的完全性與穩(wěn)定性。 現(xiàn)代機(jī)器也都向全自動(dòng)化、高速化和多樣化的趨勢(shì)發(fā)展。該設(shè)備已經(jīng)由機(jī)械式發(fā)展到半自動(dòng)化式再到全自動(dòng)化式，發(fā)展極為迅速。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多的醫(yī)療企業(yè)和醫(yī)院都需要這種設(shè) 5 備。 液體自動(dòng)稀釋分裝系統(tǒng)每次需要連續(xù)對(duì) 15 瓶不同劑量要求的西林瓶進(jìn)行灌裝，分裝時(shí)間小于 10 分鐘，每瓶分裝體積計(jì)量誤差為 %。從而保證了操作人員免受放射線(xiàn)的照射。工作時(shí)由稀釋泵將高濃度放射性液體稀釋?zhuān)⒋娣庞趦?chǔ)液瓶中。第一瓶灌裝完后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，將西林瓶移動(dòng)電機(jī)將下一瓶移動(dòng)到灌裝位置，準(zhǔn)備灌裝。為保證液體在蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)下，能順利灌入西林瓶中，液體灌入西林瓶之前用兩個(gè)針頭插入儲(chǔ)液瓶，一個(gè)針頭用來(lái)輸送液體（灌裝針），另一個(gè)針頭用來(lái)消除儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)外的壓力差（排氣針），從而保持西林瓶?jī)?nèi)、外的氣壓始終一致，同時(shí)保證放射性液體的精確計(jì)量。每次輸送的液體體積由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和蠕動(dòng)泵的流量自動(dòng)換算而得，實(shí)現(xiàn)了分裝液體的精確計(jì)量，然后再用同位素活 度檢測(cè)儀自動(dòng)檢測(cè)稀釋后液體的活度，以確保稀釋液體達(dá)到規(guī)定的濃度。在實(shí)際應(yīng)用中成功用于液體的稀釋分裝，滿(mǎn)足了全部的設(shè)計(jì)要求，該設(shè)備的應(yīng)用保護(hù)了作業(yè)人員免受高強(qiáng)度放射源的輻射傷害，達(dá)到了國(guó)家輻射防護(hù)規(guī)定和環(huán)保的要求，具有很高的社會(huì)效益。利用對(duì)位置系統(tǒng)的外部觀測(cè)， 分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出，通過(guò)輸入和輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定系統(tǒng)的功能、特性，進(jìn)一步尋求該功能、特性所需具備的工作 6 原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。黑箱法有助于抓住問(wèn)題的本質(zhì)、擴(kuò)大思路、擺脫傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的舊框框、獲得新穎的較高水平的設(shè)計(jì)方案。 分裝機(jī)分功能求解 在功能分析階段，我們需要確定產(chǎn)品的分功能，通過(guò)分功能求解。 功能元 功能元分解 1 2 3 A回轉(zhuǎn)裝置 步進(jìn)電機(jī) 伺服電機(jī) 交流電機(jī) B橫向運(yùn)動(dòng)裝置 帶傳動(dòng) 齒輪齒條 滑塊導(dǎo)軌 C灌裝裝置 蠕動(dòng)泵 真空泵 D 行程控制 行程開(kāi)關(guān) 機(jī)械自鎖 表 肩頸腰多功能物理康復(fù)椅功能元解形態(tài)學(xué)矩陣 由上表可知，理論上可以組成 3x3x2x2=36 種方案 方案擬定： 方案一、 A1— B3— C1— D2 方案二、 A2— B1— C1— D1 方案三、 A2— B3— C1— D1 回轉(zhuǎn)式放射性液體稀釋分裝機(jī) 7 評(píng)價(jià)與決策 回轉(zhuǎn)式放射性液體稀釋分裝機(jī)的評(píng)價(jià)目標(biāo)：穩(wěn)定性、價(jià)格、定位精度、工作壽命、分裝精度，來(lái)確定它的加權(quán)系數(shù)： 比較目標(biāo) 評(píng)價(jià)目標(biāo) 穩(wěn)定性 價(jià)格 定位精度 工作壽命 分裝精度 iK 1ii niikgk??? 穩(wěn)定性 2 3 4 3 14 價(jià)格 4 3 3 4 13 定位精度 3 1 4 4 14 工作壽命 2 2 1 3 9 分裝精度 4 2 4 3 15 47iK ?? 1ig?? 表 加權(quán)系數(shù)評(píng)分表 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 0 1 2 3 4 不合格 不重要 相同重要 重要 很重要 表 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 由此可判定穩(wěn)定性，價(jià)格，定位精度，工作壽命，分裝精度的重要性，其中分裝精度與定位精度最為重要。工作時(shí)由稀釋泵將高濃度放射性液體稀釋?zhuān)⒋娣庞趦?chǔ)液瓶中。第一瓶灌裝完后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，將西林瓶移動(dòng)電機(jī)將下一瓶移動(dòng)到灌裝位置，準(zhǔn)備灌裝。為保證液體在蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)下，能 順利灌入西林瓶中，液體灌入西林瓶之前用兩個(gè)針頭插入儲(chǔ)液瓶，一個(gè)針頭用來(lái)輸送液體（灌裝針），另一個(gè)針頭用來(lái)消除儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)外的壓力差（排氣針），從而保持西林瓶?jī)?nèi)、外的氣壓始終一致，同時(shí)保證放射性液體的精確計(jì)量。每次輸送的液體體積由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和蠕動(dòng)泵的流量自動(dòng)換算而得，實(shí)現(xiàn)了分裝液體的精確計(jì)量，然后再用同位素活度檢測(cè)儀自動(dòng)檢測(cè)稀釋后液體的活度，以確保稀釋液體達(dá)到規(guī)定的濃度。在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，設(shè)計(jì)占有極其重要的位置它在很大程度上決定著產(chǎn)品的品質(zhì)和成本，而在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中布局設(shè)計(jì)起著重要作用?；剞D(zhuǎn)式放射性液體稀釋分裝機(jī)要滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和它的橫向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)西林瓶的供送，其中的動(dòng)作不能相互干涉，分裝精度由蠕動(dòng)泵裝置精確分裝。 分裝機(jī)總體布局如圖 圖 分裝機(jī)總體布局圖 ① 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置布局設(shè)計(jì) 在回轉(zhuǎn)裝置中，要求回轉(zhuǎn)盤(pán)能夠精確的供送西林瓶，所以在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置中就要使用到伺服電機(jī)，伺服電機(jī)由單片機(jī)控制其轉(zhuǎn)速，當(dāng)西林瓶灌裝結(jié)束后伺服電機(jī)接收到工作信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，下一個(gè)西林瓶精確到達(dá)灌裝位置。如圖 所示 10 圖 ② 橫向運(yùn)動(dòng)裝置布局設(shè)計(jì) 在回轉(zhuǎn)盤(pán)上西林瓶已經(jīng)灌裝完畢，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到橫向運(yùn)動(dòng)裝置中的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳給滾珠絲杠，滾珠絲杠帶動(dòng)滾珠螺母橫向運(yùn)動(dòng)，滾珠螺母與支撐架相連，支撐架固定在不銹鋼板上，不銹鋼板又與滑塊固定，此時(shí)，在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置中，回轉(zhuǎn)盤(pán)是和板固定的，此時(shí)，已達(dá)到回轉(zhuǎn)盤(pán)橫向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)到，等待西林瓶被取出。 11 ③ 蠕動(dòng)泵裝置 蠕動(dòng)泵與聯(lián)軸器相連，電機(jī)與蠕動(dòng)泵使用保持架連接。對(duì)于本次設(shè)計(jì)采用固定軟管直徑，通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算稀釋濃度，有利于生產(chǎn)的效率和便捷性。其裝置如圖 所示。每次輸送的液體體積由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和蠕動(dòng)泵的流量自動(dòng)換算而得，實(shí)現(xiàn)了分裝液體的精確計(jì)量，并防止受到污染。單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)計(jì) 算機(jī)和單片機(jī)的通訊。所以，把整個(gè)軟件劃分為：制備清單模塊、制備模塊、分裝模塊、分裝動(dòng)態(tài)信息模塊、分裝失敗清單模塊、分裝清單模塊和工單模塊，共 7 個(gè)部分。 13 圖 回轉(zhuǎn)式放射性液體稀釋分裝機(jī)的控制部分采用計(jì)算機(jī)和單片機(jī)二級(jí)控制的方式?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程管理。 伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械 元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線(xiàn)性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 步進(jìn)電機(jī)和蠕動(dòng)泵的選擇 它的主要特點(diǎn)： 1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。 4．步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 它的主要特性：步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒(méi)有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì) 以一定的角度（稱(chēng)為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。 根據(jù)設(shè)計(jì)需求的步進(jìn)電機(jī)，步距角為 。軸平均直徑 d0=22mm，軸總長(zhǎng)度取 L=153mm。 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。 滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率 的特點(diǎn)。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。 2)高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對(duì)溫度?濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制 ,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 4)無(wú)側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 根據(jù)工作要求，選定滾珠絲杠的規(guī)格為： Db 軸徑 =30 mm 絲杠， Lb ：軸長(zhǎng) =200 mm ， P ：節(jié)距 =5mm 總重量可取 G=80N, 聯(lián)軸器 1? =98%，各項(xiàng)摩擦損失 2? =95% ，總傳動(dòng)效12? ? ?? ? ? 98% 95% %??。m??? ?? ? ? ? ? ? ? ? 整理出兩個(gè)伺服電機(jī)參數(shù)如下： 型號(hào) 功率 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 60D4A04030RC0 400 220 3000 80AEA07530RJ0 750 220 3000 對(duì)于機(jī)座的設(shè)計(jì)十分重要，它不僅體現(xiàn)了整個(gè)分裝機(jī)的外觀，而且還反應(yīng)了整個(gè)機(jī)器的結(jié)構(gòu)是否緊湊，穩(wěn)定性高不高。適合鑄造薄壁、大面積和形狀復(fù)雜的、強(qiáng)度要求不高的各種零件，如泵的殼體、齒輪箱、儀表殼（框架）及家電產(chǎn)品上的零件等，主要采用砂型鑄造和金屬型鑄造 。 17 圖 綜上橫向運(yùn)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置以及蠕動(dòng)泵裝置，現(xiàn)在就剩下機(jī)座，能將這些裝置合理的組裝在一起。此外，還應(yīng)改善零件的受力，提高強(qiáng)度、剛度、精度和壽命。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤或不合理，可能造成零部件不應(yīng)有的失效，使機(jī)器達(dá)不到設(shè)計(jì)精度的要求，給裝配和維修帶來(lái)極大的不方便。 分裝機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分裝機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)完成以下幾個(gè)基本要求： (1)回轉(zhuǎn)動(dòng)力的傳遞 電機(jī)通過(guò)單膜片聯(lián)軸器連接主軸，主軸的固定需要使用軸承座，滾動(dòng)軸承在軸承座中定心，其中軸承采用凸緣式端蓋、軸肩來(lái)定位，為了保證主軸和電機(jī)軸的同心，這個(gè)時(shí)候保持架就要加工出兩個(gè)凹槽，使得電機(jī)軸和軸承座同心，軸承座一邊與保持架固定，一邊與支撐板固定。 在橫向運(yùn)動(dòng)裝置中，伺服電 機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，為了將動(dòng)力傳遞給滑塊就需要中間使用連接架傳遞動(dòng)力。支撐板與兩邊滑塊相連接，可以起到很好的支撐作用，可以使兩邊滑塊同步帶動(dòng)回轉(zhuǎn)盤(pán)橫向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)裝置橫向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑塊碰到行程開(kāi)關(guān)，伺服電機(jī)就會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，下一個(gè)電機(jī)開(kāi)始完成相應(yīng)的工作?；剞D(zhuǎn)盤(pán)的結(jié)構(gòu)和 機(jī)座相同，使用鑄造的方法，選用材料鑄鋁，牌號(hào) 101，成分簡(jiǎn)單，容易熔煉和鑄造，適合鑄造薄壁、大面積和形狀復(fù)雜的、強(qiáng)度要求不高的各種零件，主要采用砂型鑄造和