CH632157A5

CH632157A5 - Verfahren zum herstellen von tabletten und tablettenpresse zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH632157A5
Application number: CH975078A
Authority: CH
Inventors: Werner Stueben; Juergen Hinzpeter; Rudolf Deusch; Konrad Dipl Ing Dr Friedrichs
Original assignee: Fette Wilhelm Gmbh
Priority date: 1977-09-22
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2403792B1; US4396564A; US4238431A; IT7851176A0; DE2742572B1; GB2007582A; FR2403792A1; SU862816A3; IT1105961B; BE870676A; JPS54126720A; JPS6339359B2; GB2007582B; ATA679778A; AT365123B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Tabletten mit einer Tablettenpresse, die eine Fülleinrichtung mit einem rotierenden Füllrad und einem Dosierrad aufweist, deren Drehzahl einstellbar ist, sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve, auf der die Unterstempel der Tablettenpresse auflaufen, und eine elektronische Messeinrichtung zum Messen der Presskräfte. Ausserdem betrifft die Erfindung eine Tablettenpresse.

Bei der Herstellung von Tabletten wird angestrebt, dass die Tabletten ein gleiches Gewicht aufweisen, das einem Sollgewicht weitestgehend entspricht, und darüber hinaus, dass die Herstellung der einzelnen Tabletten unter möglichst gleichen Presskräften von einer vorherbestimmten Grösse erfolgt.

Die Presskraft ist unter anderem deshalb bedeutsam, weil von ihr die Zeit der Auflösung bzw. des Zerfalles der Tablette abhängt. Ist die Presskraft beispielsweise sehr hoch, so löst sich die Tablette eventuell erst auf, wenn sie bereits den Magen verlassen hat und sich im Darm befindet. Die Wirkung einer solchen Tablette ist dann eine andere als einer Tablette gleichen Gewichtes, die unter geringerer Presskraft hergestellt wurde und sich dadurch schneller auflöst, s Ausserdem hängt von der Presskraft auch die Festigkeit der Tablette ab. Eine bestimmte Festigkeit der Tablette ist erforderlich zur Weiterverarbeitung der Tabletten z.B. in Drageekesseln und bei der Verpackung. Ist die Presskraft z. B. zu gering, so zerfällt die Tablette schon bei geringen Be-io lastungen. Ist die Presskraft zu gross, so kann die Tablette in Schichten zerfallen. Die Praktiker nennen diese Erscheinung «Deckeln» der Tabletten.

Das Gewicht der Tabletten hängt ab von der Schüttdichte des Granulates in der Matrize sowie seinem spez. Geis wicht. Ausserdem hängt das Gewicht der Tablette ab von der Füllmenge bzw. dem freien Volumen der Matrize, das mit Granulat aufgefüllt wird, wenn die in einer umlaufenden Matrizenscheibe angeordnete Matrize die Fülleinrichtung durchläuft. Die Füllmenge richtet sich deshalb nach der Stel-20 lung des in die Matrize von unten hereinragenden Unterstempels und ausserdem nach der Art der Einfüllung bzw. der Geschwindigkeit der Füllung der Matrize.

Zum vollständigen Füllen einer Matrize bei schnellem Umlauf der Matrizenscheibe besitzen die bekannten Tablet-25 tenpressen ein Füllrad und ein Dosierrad, die gegenläufig drehend angetrieben sind. Unterhalb des Füllrades befindet sich eine schienenartige Füllkurve und unterhalb des Dosierrades eine etwas höher liegende schienenartige Dosierkurve. Diese beiden Kurven können als eine einteilige Schiene aus-30 gebildet sein, die höhenverstellbar angeordnet ist (DE-OS 2 251 832). Sie können aber auch zweiteilig ausgebildet sein, so dass die Dosierkurve auch zu der Füllkurve höhenverstellbar ist.

Läuft bei der Herstellung einer Tablette die entsprechen-35 de Matrize in die Fülleinrichtung ein, so wird der zugehörige Unterstempel im Bereich des Füllrades durch die Füllkurve niedriger gehalten als im nachfolgenden Bereich des Dosierrades, in dem er durch Auflaufen auf die Dosierkurve angehoben wird. Nachdem deshalb durch das Füllrad im ersten 40 Teilabschnitt der Fülleinrichtung das Granulat für die Herstellung der Tablette in die Matrize eingefüllt ist, wird ein Anteil davon durch das Anheben des Unterstempels aus der Matrize nach oben herausgeschoben und vom Dosierrad auf der Matrizenscheibe abgestrichen. Das erfolgt, um eine voll-45 ständige Füllung der Matrize sicherzustellen. Es zeigt sich allerdings besonders bei schnellaufenden Tablettenpressen, dass sich die Schüttgewichte in gewissem Umfang ändern, wenn die Drehzahl des Füll- und Dosierrades geändert wird oder auch die Drehzahl des Matrizentisches. Bei unter-50 schiedlichen Drehzahlen des Füllrades ergeben sich also unterschiedliche Füllmengen und damit Füllgewichte. Die Füllgewichte hängen deshalb einerseits ab von der regelbaren Drehzahl des Füllrades und Dosierrades - beide haben regelmässig eine gleiche Umlaufgeschwindigkeit - und von der 55 höhenmässigen Stellung der Unterstempel, die zu beeinflussen ist durch eine höhenmässige Verstellung der Füll- und Dosierkurve bzw. ausschliesslich der Dosierkurve.

Nach der DE-OS 2 251 832 ist es bekannt, den Ist-Wert der gemessenen Presskraft mit einem Sollwert zu vergleichen 60 und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmässige Verstellung der Dosierkurve vorzunehmen. Durch eine solche höhenmässige Verstellung der Dosierkurve allein lässt sich zwar das Tablettengewicht stärker beeinflussen als durch eine Änderung 65 der Drehzahl des Füllrades. Die verschiedenen Drehzahlen des Füllrades sind aber insoweit trotzdem von erheblichem Einfluss, als sich bei bestimmten Umlaufgeschwindigkeiten des Füllrades erhebliche Gewichtsschwankungen ergeben

zwischen den in einer Reihenfolge hergestellten Tabletten, während anderseits gleiche Tablettengewichte nur in einem engen Drehzahlbereich des Füllrades zu erhalten sind. Zweckmässig ist es deshalb, diejenige Drehzahl der Fülleinrichtung auszunutzen, die zu den geringsten Schwankungen im Füllgewicht führt. Diese optimale Drehzahl ist jedoch ihrerseits wiederum abhängig von der Grösse der Matrize bzw. der Stellung des Unterstempels.

Bei dem genannten bekannten Verfahren der Regelung der Tablettengewichte unter Ausnutzung der Presskräfte wird aus mehreren aufeinanderfolgend ermittelten Presskräften ein Presskraftmittelwert gebildet, der mit Sollwertgrenzen verglichen wird und bei einem Überschreiten derselben zu einer Stillsetzung der Maschine fuhrt. Eine solche Art der Kontrolle hat sich aber nicht als vollkommen gezeigt. Werden beispielsweise die drei ermittelten Werte 10,11 und 12 aufeinanderfolgend zu dem Mittelwert 11 zusammengefasst und liegen die Sollwertgrenzen bei 10 und 12, so liegen sowohl der Mittelwert als auch alle Einzelwerte innerhalb dieser Grenzen. Werden jedoch unter anderen Voraussetzungen die Werte 1,11 und 21 gemessen, so ergibt sich zwar ebenfalls ein Mittelwert 11, der zwischen den zulässigen Grenzen liegt, obwohl jedoch zwei der drei gemessenen Einzelwerte weit ausserhalb der zulässigen Grenzen liegen. Dieses bekannte Verfahren berücksichtigt deshalb nicht grössere Presskraftschwankungen, die sich nicht in einem Mittelwert auswirken. Wurde anderseits bei Anwendung des bekannten Verfahrens eine unerwünschte Abweichung des Ist-Wertes zu dem Sollwert des Tablettengewichtes festgestellt, so erfolgte eine automatische Nachregelung oder von Hand durch eine höhenmässige Verstellung der Unterstempel bzw. der Dosierkurve. Presskraftschwankungen und damit Tablettengewichtsschwankungen, die sich danach unter anderem infolge der jeweiligen Umlaufgeschwindigkeit des Füllrades ergaben, konnten oder wurden dabei nicht berücksichtigt. Ausserdem können allenfalls mit zeitlichen Verzögerungen Schwankungen des Mittelwertes der Presskräfte ausgeglichen werden. Die Schwankungsbreite der Einzelpresskräfte kann dadurch also nicht wesentlich beeinflusst werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Tabletten zu schaffen, die ein gleiches Gewicht aufweisen, das weitestgehend einem vorherbestimmten Sollgewicht entspricht und die alle unter gleicher bzw. weitestgehend gleicher Presskraft gepresst sind.

Gemäss der Erfindung wurde eine Lösung dieser Aufgabe darin gefunden, dass a) die Drehzahl des Füll- und des Dosierrades in Abhängigkeit von den gemessenen Presskräften durch eine elektronische Steuerung selbsttätig auf einen Wert geregelt wird, bei dem die geringsten Presskraftschwankungen auftreten,

b) der Ist-Wert der Presskraft mit einem Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmässige Verstellung der Dosierkurve erfolgt, und c) danach die Drehzahl des Füll- und des Dosierrades wieder in Abhängigkeit zu den gemessenen Presskräften geregelt wird.

Durch die Anwendung dieses Verfahrens werden die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden, denn es werden durch die Regelung der Drehzahl des Füllrades Presskraftschwankungen weitestgehend auch in dem Bereich vermieden, in dem der Ist-Wert des Mittelwertes der Presskräfte dem Sollwert weitestgehend angepasst ist. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Verfahren aufgrund einer fortlaufenden Überwachung der Presskräfte zumindest in zeitlichen Abständen wiederholt durchgeführt wird. Die Überwachung der Presskräfte erfolgt einerseits durch einen fortlau-

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fenden Vergleich der einzelnen Presskräfte oder eines aus diesen gebildeten Mittelwertes oder eines statistischen Wertes, wie der relativen Standardabweichung, mit den zulässigen Grenzwerten im Sinne einer Minimierung der Schwankungen durch eine geeignete Regelung der Drehzahl des Füllrades und anderseits durch einen Vergleich der gewonnenen Tablettengewichte anhand eines Vergleiches der Presskraftmittelwerte als Ist-Wert mit einem Sollwert und einer sich daraus ableitenden höhenmässigen Verstellung der Dosierkurve.

In der Praxis lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren mit anderen Worten dergestalt anwenden, dass bei einer bestimmten Höhenlage der Dosierkurve und einer vorgegebenen Umlaufgeschwindigkeit der Matrizenscheibe die Drehzahl des Füllrades so lange verändert wird, bis sich die geringsten Schwankungen in den aufeinanderfolgend gemessenen Presskräften ergeben. Damit ist dann zwar die Gleichheit der Presskräfte und damit der Gewichte der Tabletten optimiert. Das Gewicht dieser Tabletten weicht jedoch meistens von dem Sollgewicht ab. Nach einem Vergleich wird deshalb die Dosierkurve höhenmässig verstellt. Das kann wiederum eine Vergrösserung in der Schwankungsbreite der Einzelpresskräfte zur Folge haben, die durch eine Veränderung der Drehzahl des Füllrades wieder vermindert werden kann. Da sich aber durch die erneute Umstellung der Fülleinrichtung auch die Füllmenge geringfügig wieder ändert und damit das Füllgewicht, wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise dergestalt ausgeübt, dass die einzelnen Verfahrensschritte abwechselnd und wiederholt aufeinander folgen. Das ist auch dann vorteilhaft, wenn der Gefahr Rechnung getragen werden soll, dass sich im Verlaufe des Betriebes der Tablettenpresse die Beschaffenheit des Granulates ändert, beispielsweise durch die Korngrössenver-teilung des Tablettenmaterials.

Vorzugsweise wird das Verfahren nach der Erfindung derart ausgeübt, dass nach Erreichen des Sollwertes in Abhängigkeit von den gemessenen Presskräften die Drehzahl des Füll- und Dosierrades so lange schrittweise geändert wird, bis das Minimum der Presskraftschwankungen erreicht ist. Die einzelnen Schritte werden dabei vorzugsweise so lange in gleicher Grösse gegangen, bis das Minimum der Presskraftschwankungen erreicht ist bzw. überschritten ist, wobei in einem solchen Fall die Schrittrichtung umgekehrt wird.

Der praktische Aufwand für die Anwendung des erfin-dungsgemässen Verfahrens ist verhältnismässig gering, da ohnehin vorhandene elektronische Schalt- und Steuereinrichtungen nur durch wenige elektronische Logikbauteile ergänzt zu werden brauchen, um eine erfindungsgemässe Tablettenpresse zu schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die an sich bekannte Messeinrichtung zum Messen der Presskräfte und mit einer Einheit zum Bilden eines Mittelwertes der Presskräfte zusätzlich einen Steuerteil aufweist, der an den Antrieb des Füllrades und vorzugsweise ausserdem an den Verstellmechanismus der Dosierkurve angeschlossen ist.

Die Erfindung und zweckmässige Ausgestaltungen derselben sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert, in der die Fülleinrichtung einer Tablettenpresse und die Messeinrichtung schematisch wiedergegeben sind.

Das in der Zeichnung schematisch dargestellte Messgerät ist für eine Rundlauf-Tablettiermaschine bestimmt, die eine umlaufende Matrizenscheibe 1 aufweist. In der Matrizenscheibe 1 sind Matrizen 2 angeordnet, in die jeweils von unten her ein Unterstempel 3 hineinragt. Im Bereich der im unteren Teil der Zeichnung dargestellten Füllstation der Tablettenpresse laufen die Unterstempel 3 auf eine schienenartige Kurve auf, deren erster Abschnitt die Füllkurve 5 und

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deren zweiter Abschnitt die Dosierkurve 6 bildet. Von ihnen liegt die Dosierkurve 6 etwas höher als die Füllkurve 5.

Im Bereich der Füllkurve 5 liegt über der Matrizenscheibe 1 das Füllrad 7 und im Bereich der Dosierkurve 6 liegt über der Matrizenscheibe 1 das Dosierrad 8. Die Drehzahl des Füllrades 7 und damit des Dosierrades 8 ist über einen Motor 9 regelbar.

Über einen zweiten Motor 10 kann die Höhe der Füll-und Dosierkurve 5 und 6 verstellt werden, und zwar beispielsweise in einem Regelbereich von 3 mm entsprechend dem Doppelpfeil 16, während die Drehzahl des Füll- und Dosierrades zwischen 5 und 100 Umdrehungen pro Minute geregelt werden kann.

Die Herstellung von Tabletten gleichen Gewichtes, das einem Sollgewicht entspricht, und unter Anwendung gleicher Presskräfte, erfolgt durch die Auswertung der gemessenen Kräfte, die abhängig von dem Gewicht der gepressten Tabletten sind.

Beim Betrieb der Tablettenpresse gibt jede Stempelstation bei jedem Pressvorgang über Dehnungsmessstreifen, die in Vollbrückenschaltung der Messstelle 11 angeordnet sind, ein zu bewertendes Presskraftsignal ab. Diese Presskraftsignale werden in der elektronischen Messeinrichtung unmittelbar und selbsttätig zur Steuerung der Drehzahl des Füllrades 7 und der Höhe der Dosierkurve 6 verarbeitet. Darum wird nach Verstärkung im Verstärker 12 aus den Einzelsignalen im Mittelwertbildner 13 (MB) ein Mittelwert gebildet, der mit fest einstellbaren Mittelwertgrenzen verglichen werden kann. Darüber hinaus können im Steuerteil 14 die Maxima und Minima aller Einzelwerte mit einstellbaren Ein-zelwertgrenzen verglichen werden oder der Mittelwert mit einstellbaren Mittelwertgrenzen oder die Standardabweichung mit einstellbaren Grenzen. Dieser im Sinne eines Vergleichers wirksame Steuerteil 14 ist sowohl an den Antriebsmotor 9 als auch an den Servomotor 10 für die Lage der Dosierkurve 6 angeschlossen. Über ihn kann deshalb die Drehzahl des Füllrades 7 wie auch die Lage der Unterstempel und damit die Grösse der Matrizenräume geregelt werden. Der Steuerteil 14 steuert die Dosierverstellung nur in dem Fall, wenn erfahrungsgemäss bekannt ist, dass durch Verstellen des Motors 9 eine betragsmässig bekannte Verstellung der Dosierung erfolgen muss.

Eine höhenmässige Verstellung der Dosierkurve 6 erfolgt ausserdem in bekannter Weise über den Signalgeber 5. In 5 diesem Signalgeber 17 wird der ermittelte Presskraftmittelwert mit einem Sollwert verglichen. Liegt eine Abweichung ausserhalb vorgegebener Grenzen, so erfolgt eine Nachregelung über den Signalgeber 17.

Bei einer Inbetriebnahme der Tablettenpresse wird nach xo Erreichen einer vorgegebenen Matrizenumlaufgeschwindigkeit über den Steuerteil 14 der Antriebsmotor 9 des Füllrades 7 derart geregelt, dass die Schwankungen zwischen gemessenen Einzelpresskräften minimal sind. Dies erfolgt dadurch, dass im Steuerteil 14 die Schwankungsbreite der Ein-15 zelpresskräfte ermittelt wird. Danach erfolgt ein erster Verstellschritt durch Abgabe eines Steuerimpulses auf den Motor 9. Daraufhin wird wieder die Schwankungsbreite ermittelt. Ist diese Schwankungsbreite nunmehr grösser, so werden zwei Steuerimpulse abgegeben, um das Minimum in ent-20 gegengesetzter Richtung anzusteuern. Danach wird wieder gemessen und verglichen, und es werden weiterhin so lange Steuerimpulse abgegeben, bis das Minimum überschritten ist. Daraufhin wird die Schrittrichtung wieder umgekehrt. Die Anordnung kann dabei auch so getroffen sein, dass bei 25 einem Wechsel der Schrittrichtung automatisch auch eine Verminderung der Schrittgrösse vorgenommen wird. Ein Vergleich des danach erreichten Presskraftmittelwertes mit dem vorgegebenen Presskraftsollwert führt jedoch gelegentlich zu der Feststellung einer unerwünschten Abweichung, 30 so dass also die hergestellten Tablettengewichte nicht den gewünschten entsprechen. Um dem Rechnung zu tragen, erfolgt eine Verstellung der Dosierkurve 6, so dass sich durch eine Veränderung der Unterstempel eine andere freie Ma-trizengrösse ergibt, die zu anderen Tablettengewichten führt. 35 An diese erneute Lage der Unterstempel muss jedoch die Drehzahl des Füllrades wieder angepasst werden, da nach einer Veränderung der Lage der Unterstempel erneut grössere Schwankungen auftreten können zwischen den zu messenden Einzelpresskräften. Demzufolge zieht der eine Verfah-40 rensschritt den anderen Verfahrensschritt nach sich, wobei allerdings die einzelnen Verfahrensschritte zeitlich ineinander übergehen können.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Herstellen von Tabletten mit einer Tablettenpresse, die eine Fülleinrichtung mit einem rotierenden Füllrad und einem Dosierrad aufweist, deren Drehzahl einstellbar ist, sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve, auf der die Unterstempel der Tablettenpresse auflaufen, und eine elektronische Messeinrichtung zum Messen der Presskräfte, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Drehzahl des Füll- und des Dosierrades (7, 8) in Abhängigkeit von den gemessenen Presskräften durch eine elektronische Steuerung (14) selbsttätig auf einen Wert geregelt wird, bei dem die geringsten Presskraftschwankungen auftreten,

b) der Ist-Wert der Presskraft mit einem Soll-Wert verglichen wird und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmässige Verstellung der Dosierkurve (16) erfolgt, und c) danach die Drehzahl des Füll- und des Dosierrades wieder in Abhängigkeit zu den gemessenen Presskräften geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen des Soll-Wertes in Abhängigkeit von den gemessenen Presskräften die Drehzahl des Füll- und des Dosierrades (7, 8) so lange schrittweise geändert wird, bis das Minimum der Presskraftschwankungen erreicht ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen des Füllrades und des Dosierrades (7,8) in Abhängigkeit von der Schwankungsbreite der Presskräfte geregelt werden und unabhängig davon die Dosierkurve (6) von einem Nachregler (17) durch Vergleiche der Ist-Werte mit einem Soll-Wert.

4. Tablettenpresse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Fülleinrichtung, die ein Füllrad und ein Dosierrad aufweist, deren Drehzahl regelbar ist sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve für die Führung der Unterstempel der Tablettenpresse und eine elektronische Messeinrichtung zum Messen der Presskräfte und mit einer Einheit zum Bilden eines Mittelwertes der Presskräfte, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Steuerteil (14) aufweist, der an den Antrieb (9) des Füllrades (7) angeschlossen ist.

5. Tablettenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerteil (14) zusätzlich an den Verstellmechanismus (10) der Dosierkurve (6) angeschlossen ist.