CN109940921A - 用于调节旋转式压片机转子转速的方法以及旋转式压片机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节旋转式压片机的转子的转子转速的方法，其中，转子具有用于使转子转动的转动驱动装置、与转子一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及同样与转子一起旋转的多个上冲和下冲，其成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在腔穴中的填充材料挤压成压制品，其中，转速调节器基于测得的转子转速与理论转速值的比较来操控转子的转动驱动装置，其中，作为预控制，基于上冲和/或下冲的被直接或间接确定的挤压力值提供用于操控转动驱动装置的附加理论转矩，此外，本发明还涉及一种相应的旋转式压片机。

Description

用于调节旋转式压片机转子转速的方法以及旋转式压片机

技术领域

本发明涉及一种用于调节旋转式压片机的转子的转子转速的方法，其中，转子具有用于使转子转动的转动驱动装置、与转子一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及多个同样与转子一起旋转的上冲和下冲，所述上冲和下冲成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在腔穴中的填充材料挤压成压制品，其中，转速调节器基于测得的转子转速与理论转速值的比较来操控转子的转动驱动装置。

此外，本发明涉及一种旋转式压片机，包括带有用于使转子转动的转动驱动装置的转子、与转子一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及多个同样与转子一起旋转的上冲和下冲，其成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在腔穴中的填充材料挤压成压制品，此外包括转速调节器，其构造用于基于测得的转子转速与理论转速值的比较来操控转子的转动驱动装置。

背景技术

转速调节器在旋转式压片机的标准工作中在例如大于60转/分钟的转子转速的情形中可靠地提供恒定的转子转速。然而在实际中证实如下，即，其在低转速的情形中(例如其在旋转式压片机的一些应用、例如制药中过程相关地是期望或必要的那样)产生旋转式压片机的不均匀的转子转速和与此相联系的强烈抖动或者振动。这除了巨大的噪声生成之外对过程结果(尤其制成的片剂)具有非期望的影响。因此，抖动可能导致以填充材料对腔穴的不均匀填充且进而导致不恒定的片剂结果。

发明内容

从所说明的现有技术出发，本发明因此基于如下目的，即，提供一种开头所述类型的方法和旋转式压片机，利用所述方法和旋转式压片机在低转子转速的情形中同样可在恒定的过程结果的情形中在没有非期望的噪声生成时实现随时可靠的运行。

本发明通过独立权利要求1和9实现该目的。有利的设计方案在从属权利要求、说明书和附图中。

对于开头所述类型的方法，本发明通过如下方式实现该目的，即，作为预控制基于上冲和/或下冲的被直接或间接确定的挤压力值提供用于操控转动驱动装置的附加理论转矩。

对于开头所述类型的旋转式压片机，本发明相应地通过如下方式实现该目的，即，此外设置有预控制装置，其构造用于作为预控制基于上冲和/或下冲的被直接或间接确定的挤压力值提供用于操控转动驱动装置的附加理论转矩。

本发明在一种旋转式压片机的情形中用于与转子一起使用，该转子通过转动驱动装置被转动地驱动。转子具有在转动时一起旋转的带有多个腔穴的模具盘，在运行中待挤压成片剂的通常呈粉状的填充材料被填充到腔穴中。腔穴可直接由在模具盘中的钻孔构成。然而腔穴同样可由被插入到模具盘中的模套(Matrizenhülse)形成。模具盘可以是一件式的环形盘或由多个环形段构成。此外，转子具有多个同样与转子一起旋转的上冲和下冲。各一对上冲和下冲配设给模具盘的一个腔穴且与其一起旋转。在运行中，上冲和下冲在旋转式压片机的挤压工位的区域中被挤压到用于将处在其中的填充材料挤压成片剂的腔穴中。旋转式压片机可包括预挤压工位和主挤压工位。在预挤压工位中，填充材料被预挤压而在主挤压工位中填充材料被挤压成完成的片剂。例如在所谓的双旋转式压片机的情形中同样可设置有多个挤压工位、尤其多个预挤压工位和多个主挤压工位。每个挤压工位可具有上压辊和下压辊，其将上冲和下冲挤压到腔穴中。旋转式压片机的该结构是已知的。

旋转式压片机的转速调节器比较例如作为输入参量可供转速调节器使用的、测得的转速与对于转子转速而言的预先给转速调节器的理论转速值。如果转速调节器此处发现偏差，转速调节器操控转动驱动装置，以便将测得的转速再次匹配于理论转速值。该转速调节可在根据本发明的方法或者根据本发明的旋转式压片机的情形中在旋转式压片机的运行期间持续地实现。转速可例如通过设置在转动驱动装置或转子处的转速传感器被鉴定出。被预定的理论转速值可取决于不同的过程条件，例如待挤压的材料、片剂大小或旋转式压片机的装载。

如先前所说明的那样，旋转式压片机的高频率的转速波动和与此伴随的抖动尤其在例如20转/分钟或更少的低转速的情形中出现。本发明基于如下认识，即，在旋转式压片机的例如60转/分钟的较高转速的情形中，转速调节器基于例如大于100kg重的转子的高惯性矩仅需补偿挤压工位、尤其是将上冲和下冲按压到腔穴中的压辊的恒定的摩擦力矩。因此转子的振动能量足以将上冲和下冲引导经过压辊。因此，转速调节器在高转子转速的情形中仅需略微再调节，从而使得转子转速可被容易地保持恒定。本发明此外基于如下思想，即，在例如20转/分钟或更少的低转速的情形中转子的旋转能量不再足以将上冲和下冲引导经过压辊。当一对上冲和下冲与压辊对接触时，这引起巨大的转速扰动。因此，用于干预的转速调节器首先须确定转速误差。作为对转速强烈扰动的反应，转速调节器强烈地再调节，以便将转子转速再次匹配于理论转速值。当事先与压辊达到接触的上冲和下冲的偶对已再次从与压辊的接触区域中出来时，基于与此相联系的在时间上的延迟，转速调节器使得明显较高的驱动力矩可供用于转动驱动装置。在上冲和下冲进入到压辊中的情形中突然要求较高的转矩，而在从压辊中出来的情形中要求相应较小的转矩。该效应导致：转子转速此时明显超出理论转速值。转速调节器相应地再次强烈地在另一方向上再调节，从而使得可供使用的驱动力矩在下一对上冲和下冲进入到压辊中的情形中又是不足够的。这导致在实际中观察到的巨大的转速波动，其作为旋转式压片机的抖动可察觉到。在极端情况中，在特别低转速的情形中在一对上冲和下冲进入到压辊对中时甚至可能发生转子的静止。

就此而言不适宜的是，提高转速调节器的调节频率。这对旋转式压片机的运行具有其它负面影响，因为转速调节器在最小转速变化的情形中就已经以用于转动驱动装置的很大的转矩来反应。这再次导致旋转式压片机的转动驱动装置和机械装置的过度振动和相应较高的负荷。

为了解决所说明的问题，本发明设置有基于上冲和/或下冲的挤压力值的预控制。在此，至少一个上冲和/或至少一个下冲、优选多个上冲和/或下冲、进一步优选地所有上冲和/或下冲的挤压力值被确定。挤压力值在用于挤压在腔穴中的填充材料的挤压过程中被测得。挤压力值于是尤其是当上冲和/或下冲与旋转式压片机的挤压工位的压辊接触时被确定。挤压力测量可在旋转式压片机的所有挤压工位处实现。如所说明的那样可例如设置有带有预压辊和主压辊的预挤压工位和主挤压工位。相应地，挤压力测量于是可在预挤压工位(上和/或下预压辊)处且/或在主挤压工位(上和/或下主压辊)处实现。在此原则上足够的是，在压辊处、即在上压辊或下压辊处的每个挤压工位执行挤压力测量。基于挤压力测量实现在经过挤压工位、尤其是压辊的情形中用于转动驱动装置的预期的负荷力矩的确定。该预期的负荷力矩以附加理论转矩为形式作为预控制量被交给转动地驱动控制装置。转动驱动装置于是被如此地操控，使得转动驱动装置附加于对于达到理论转速而言必要的转矩同样还施加附加理论转矩。

本发明基于如下思想，即，在挤压片剂的情形中在旋转式压片机中出现的挤压力与要由转动驱动装置施加到转子上的转矩成比例。尤其在低转速的情形中，当转子的旋转能量不足以将上冲和下冲挤压穿过到压辊下方时，以这种方式可确定就此而言必要的附加转矩。本发明此外基于如下思想，即，在转动转子时出现的尤其是压辊的摩擦力矩基本上恒定。与之相反，(高)动态变换的转矩是可变的，这通过交替地与压辊达到接触的和从与压辊的接触中出来的上冲和下冲引起。在转子的高转速的情形中，如所说明的那样，该动态变换的转矩通过转子的高旋转能量来补偿。转速调节器就此而言于是仅需补偿恒定的摩擦力矩。在本发明中，转速调节器此外补偿该恒定的摩擦力矩，为了将转速保持恒定，根据本发明的预控制用于即使当转子的旋转能量对此是不够的时，也通过挤压过程可靠且均匀地补偿动态转矩。

通过根据本发明的预控制，转速于是在上冲和下冲与压辊之间开始接触的情形中不扰动且在上冲和下冲从压辊中出来的情形中也不超出理论转速值。更确切地说，通过预控制，在过程中预期的负荷力矩作为附加理论转矩已被交给转动驱动装置，从而使得转子转速即使在低转速和高挤压力的情形中同样可被可靠地保持恒定。尤其是，在测得的转速与理论转速值的巨大偏差出现之前，转动驱动装置的控制装置基于预控制已匹配必要的转矩。因此不发生旋转式压片机的所说明的转速波动和与此相联系的抖动。以这种方式确保，在较低转速的情形中对于挤压过程而言的重要质量标准同样被遵循，例如在挤压中的定义的压力保持时间。压机均匀地且安静地运转，从而使得以填充材料填充腔穴同样被相应可靠恒定地得以确保。挤压力曲线可被非常精确地调整。

本发明有利地同样可在现存旋转式压片机中被改装。该调节可经由现场总线实现。当例如为了试验目的，必要时在较高挤压力时期望较小的转速且恒定的试验参数是最重要的情况下，本发明在制药中(即在实验室运行中)是特别有利的。

为了确定附加理论转矩，预控制装置和/或转速调节器可使用特征曲线、表格或计算规则。转动驱动装置基于附加理论转矩的操控可根据控制斜坡(Steuerrampe)实现，从而使得转动驱动装置的转矩根据该斜坡(缓慢地)被提高。以这种方式可避免过度振动过程。

预控制装置或者预控制可考虑一个或多个另外的参数，例如挤压力传感器的位置和测量信号的可能的相位差、挤压力传感器的形式、转动驱动装置的形式和额定力矩、预控制被激活时的转速阈值(例如小于30转/分钟、优选地小于20转/分钟)、上冲和下冲的数量和大小(例如冲头几何形状)、转子直径、腔穴节圆的直径、旋转式压片机以上冲和下冲的装载、挤压工位的位置、尤其压辊的相互位置。

根据一种设计方案，附加理论转矩在转子的至少一次完整旋转期间可被确定。预控制装置于是相应地构造用于在转子的至少一次完整旋转期间确定附加理论转矩。在该基础上，附加理论转矩特性曲线(预期的负荷特性曲线)对于转子的至少一次完整旋转作为预控制可被提供。其得出对于转子或者其转动驱动装置的取决于时间或优选取决于位置的附加理论转矩曲线。在该基础上，转动驱动装置可被如此地操控，使得其在旋转的情形中根据上冲和下冲到压辊中的进入或者从压辊中的出来可预先补偿预期的负荷力矩。这得出一种特别可靠的预控制。尤其地，根据本发明的方法可以根据本发明的预控制在旋转式压片机的运行期间被持续地实施，其中，例如如上面所说明的那样可预定转速阈值，在低于该转速阈值时使用预控制。转速调节器通常无论如何都持续地在旋转式压片机的运行期间工作。

根据一种特别符合实践的设计方案，变频器作为转速调节器可操控转动驱动装置。变频器可获得作为第一输入参量的理论转速值且可获得作为第二输入参量的附加理论转矩，其中，变频器基于理论转速值和附加理论转矩操控转动驱动装置。在此，变频器可由理论转速值与转子的实际转速值的比较确定理论转矩，以便将转子在其转速上再次匹配于理论转速。附加于该理论转矩值，同样可基于附加理论转矩通过变频器来操控转动驱动装置。

附加理论转矩可由预控制装置来提供，预控制装置获得挤压力测量值作为输入参量。

根据另一优选的设计方案，挤压力测量可通过至少一个挤压力传感器实现，该挤压力传感器布置在旋转式压片机的至少一个压辊上，所述至少一个压辊挤压上冲和/或下冲，以用于将填充材料挤压到腔穴中。在该设计方案中，于是实现直接的挤压力测量。至少一个挤压力传感器可例如是至少一个布置在挤压工位的至少一个压辊上的测力计。通常在旋转式压片机的情形中总归设置有这样的挤压力传感器，因为挤压力曲线被认为是对于质量保障而言重要的参数。因此，对于本发明而言无须安装新的传感器。在现存挤压机中的可改装性是特别简单的，例如在软件更新的情况中。以这样的挤压力传感器进行的挤压力测量是关于转角的挤压力测量(即取决于位置)。能实现精确的位置关联并且因此能实现转动驱动装置的特别可靠的预控制。尤其地，不必如在时间上分辨的挤压力测量的情形中那样将时间值配设给确定的位置。由此错误来源被排除。尤其当挤压力对于每个上冲和/或下冲的挤压力曲线而言被确定时，预控制同样考虑可能的在冲模之间的公差或者偏差。此外，例如当在实验室运行中各个冲模对被拆卸、即不是转子的所有冲模位置被装载时，以这种方式预控制也可靠地起作用。所有上冲和/或下冲的挤压力可如所说明的那样被确定。此外，在所有挤压工位处的挤压力可被评估，如同样地已说明的那样。同样可设想的是，用于预控制的附加理论转矩基于对于旋转式压片机的多个冲模测得的挤压力的平均值来提供。也可设想的是，基于多个冲模的测得的挤压力的最大值提供附加理论转矩。

根据另一设计方案，挤压力测量可借助转动驱动装置的转矩确定来实现。如所说明的那样，转矩成比例于挤压力。因此，通过转矩测量可间接地测量挤压力。为了确定转矩，转矩可例如由挤压力曲线被计算出。

根据另一设计方案，转子可在根据本发明的方法的情形中以小于30转/分钟、优选地小于20转/分钟的转速转动。如已说明的那样，例如可预定转速阈值，在低于该转速阈值时预控制或者根据本发明的预控制装置被激活。该转速阈值可具有上述的值。如同样已说明的那样，根据本发明的预控制尤其在低转速的情形中是有利的。

根据本发明的方法可以根据本发明的装置来实施。相应地，根据本发明的装置和其组成部分可构造用于实施根据本发明的方法和其方法步骤。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例作进一步说明。唯一的附图非常示意性地示出了根据本发明的旋转式压片机。

具体实施方式

在所示出的实例中，旋转式压片机具有机器壳体10，在该机器壳体中旋转式压片机的转子12借助于同样布置在机器壳体10内的转动驱动装置14被可转动地驱动。转子在已知的方式中具有与转子一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及多个同样与转子一起旋转的上冲和下冲，所述上冲和下冲成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在腔穴中的填充材料挤压成压制品、尤其是片剂。填充材料的挤压以同样已知的方式在包括压辊的挤压工位中实现。在唯一的附图中，出于形象说明的原因仅示出了两个上压辊18。显然，通常同样可设置有与上压辊18相对置的下压辊。此外，在所示出的实例中，每个压辊18配设有挤压力传感器20、例如测力计20。挤压力传感器20测量被引导穿过压辊18的上冲或者下冲的挤压力。这在已知的方式中在压辊18上发生。显然，此外所设置的压辊、尤其下压辊同样可配设有相应的挤压力传感器。

挤压力传感器20的测量值在预控制装置22处存在，如通过箭头24形象说明的那样。预控制装置22布置在控制壳体26中，在该控制壳体中同样布置有构成转速调节器的变频器28。在所示出的实例中，预控制装置22预先给变频器28对于转子12的转子转速的理论转速值，如通过箭头30图解说明的那样。此外，变频器28获得转子12的实际转子转速作为比较测量值。由实际的转子转速与理论转速值的比较，变频器28在所示出的实例中确定用于通过变频器28操控转动驱动装置14的理论转矩值，如通过箭头32图解说明的那样，以便将实际的转子转速匹配于理论转速值。

预控制装置22基于由挤压力传感器20所提供的挤压力值确定附加理论转矩作为预控制，以便在转子12转动时基于在上冲和下冲与压辊18之间的相互作用预先补偿预期的负荷力矩。附加理论转矩由预控制装置22同样可供变频器28使用，如在图中通过箭头34图解说明的那样。变频器28将该附加理论转矩增加到由其确定的用于转速调节的理论转矩上。转动驱动装置14于是基于由变频器28在转速调节过程中确定的理论转矩值和由预控制装置22所提供的附加理论转矩来操控。以这种方式，在转子12的低转速的情形中同样可确保恒定的转子转速。

在所示出的实例中，所说明的预控制、尤其附加理论转矩的确定只有从转子12的例如小于30转/分钟、优选地小于20转/分钟的阈值起才被激活。在低于该阈值时，通过预控制装置22于是持续地在旋转式压片机的运行期间确定附加理论转矩。尤其是以这种方式得出用于转子12的相应的旋转的附加理论转矩特性曲线，该附加理论转矩特性曲线相应地在同样持续地被执行的转速调节的情形中被附加地考虑。

附图标记列表

10 机器壳体

12 转子

14 转动驱动装置

18 压辊

20 挤压力传感器

22 预控制装置

24 箭头

26 控制壳体

28 变频器

30 箭头

32 箭头

34 箭头

Claims (16)

1.用于调节旋转式压片机的转子(12)的转子转速的方法，其中，所述转子(12)具有用于使转子(12)转动的转动驱动装置(14)、与所述转子(12)一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及同样与所述转子(12)一起旋转的多个上冲和下冲，所述上冲和下冲成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在所述腔穴中的填充材料挤压成压制品，其中，转速调节器基于测得的转子转速与理论转速值的比较来操控所述转子(12)的转动驱动装置(14)，其特征在于，作为预控制，基于上冲和/或下冲的被直接或间接确定的挤压力值提供用于操控所述转动驱动装置(14)的附加理论转矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述转子(12)的至少一次完整旋转期间确定所述附加理论转矩。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，变频器(28)作为转速调节器操控所述转动驱动装置(14)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变频器(28)获得所述理论转速值作为第一输入参量，且所述变频器(28)获得所述附加理论转矩作为第二输入参量，其中，所述变频器(28)基于所述理论转速值和所述附加理论转矩来操控所述转动驱动装置(14)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述附加理论转矩由预控制装置(22)来提供，所述预控制装置获得挤压力测量值作为输入参量。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过至少一个挤压力传感器(20)来实现所述挤压力测量，所述挤压力传感器布置在所述旋转式压片机的至少一个压辊(18)上，所述至少一个压辊挤压所述上冲和/或下冲，以用于将填充材料挤压到所述腔穴中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述转动驱动装置(14)的转矩确定来实现所述挤压力测量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转子(12)以小于30转/分钟、优选地小于20转/分钟的转速转动。

9.旋转式压片机，包括转子(12)连同用于使转子(12)转动的转动驱动装置(14)、与所述转子(12)一起旋转的带有多个腔穴的模具盘以及同样与所述转子(12)一起旋转的多个上冲和下冲，所述上冲和下冲成对地配设给模具盘的腔穴，以用于将在所述腔穴中的填充材料挤压成压制品，此外包括转速调节器，所述转速调节器构造用于，基于测得的转子转速与理论转速值的比较来操控所述转子(12)的转动驱动装置(14)，其特征在于，此外设有预控制装置(22)，所述预控制装置构造用于，作为预控制，基于上冲和/或下冲的被直接或间接确定的挤压力值提供用于操控所述转动驱动装置(14)的附加理论转矩。

10.根据权利要求9所述的旋转式压片机，其特征在于，所述预控制装置(22)构造用于，在所述转子(12)的至少一次完整旋转期间确定附加理论转矩。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的旋转式压片机，其特征在于，变频器(28)作为转速调节器设置用于操控所述转动驱动装置(14)。

12.根据权利要求11所述的旋转式压片机，其特征在于，在所述变频器(28)上存在作为第一输入参量的所述理论转速值，并且在所述变频器(28)上存在作为第二输入参量的所述附加理论转矩，其中，所述变频器(28)构造用于，基于所述理论转速值和所述附加理论转矩来操控所述转动驱动装置(14)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的旋转式压片机，其特征在于，在所述预控制装置(22)上存在作为输入参量的挤压力测量值。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的旋转式压片机，其特征在于，设有用于确定挤压力测量值的至少一个挤压力传感器(20)，所述挤压力传感器布置在所述旋转式压片机的至少一个压辊(18)上，所述压辊挤压所述上冲和/或下冲，以用于将填充材料挤压到所述腔穴中。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的旋转式压片机，其特征在于，用于所述转动驱动装置(14)的转矩确定的转矩确定装置被设置用于确定所述挤压力值。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的旋转式压片机，其特征在于，所述预控制装置(22)构造成，在转子转速小于30转/分钟、优选地小于20转/分钟的情形中才被激活。