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Die
Erfindung betrifft eine Rundläufer-Tablettiermaschine
mit einem antreibbaren Rotor, der einen Matrizentisch, eine Oberstempelführung und
eine Unterstempelführung
umfasst, mit wenigstens einer Druckstation und wenigstens einer
Füllstation
sowie eine Wegmesseinrichtung und ein Verfahren zur Erfassung des
Stempelweges wenigstens eines Oberstempels und/oder eines Unterstempels.
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Rundläufer-Tablettiermaschinen
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Ein Rotor der Rundläufer-Tablettiermaschine
wird mittels einer Antriebsmaschine in Rotation versetzt. Der Rotor
umfasst wenigstens eine Matrize mit zugeordneten Oberstempeln und
Unterstempeln. Über
wenigstens einen Füllschuh
werden die Matrizen mit wenigstens einer Pressmasse gefüllt und
je nach Winkelstellung des Rotors werden in Führungskurven geführte Unterstempel
und Oberstempel axial zu den Matrizen verlagert. Die Unter- und
Oberstempel werden an wenigstens einer Pressstation, in der Regel
an einer Vorpressstation und einer Hauptpressstation, vorbeigeführt. Dort
werden die Ober- und Unterstempel an stationär angeordneten Druckrollen
im Wesentlichen tangential vorbeigeführt, so dass auf die in den
Matrizen eingebrachte Pressmasse eine Presskraft aufbringbar ist.
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Da
mittels der Rundläufer-Tablettiermaschine
Tabletten gleichbleibender Qualität, beispielsweise im Pharmaziebereich,
hergestellt werden, kommt es auf exakt einstellbare, reproduzierbare
Bedingungen an. Hier kommt einerseits einer Presskraft der Oberstempel
bzw. der Unterstempel auf die Pressmasse eine größere Bedeutung zu, da unter
der Voraussetzung gleicher Materialeigenschaften der in die Matrizen
eingeführten
Pressmasse ein direkter Zusammenhang zwischen Tablettengewicht und
der für die
Fertigung der Tabletten notwendigen Presskraft besteht. In Abhängigkeit
vom zu pressenden Material ist diesem Tablettengewicht bei einer
durch die Presswerkzeuge vorgegebenen Tablettenform und einer eingestellten
Tablettenhöhe
eine bestimmte Presskraft zugeordnet.
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Die
Oberstempel und die Unterstempel rotieren synchron mit den Matrizen
und werden über
Führungskurven
axial verlagert, so dass es zu den erforderlichen Bewegungen der
Oberstempel und Unterstempel kommt. Hierbei legen die Oberstempel
und Unterstempel einen bestimmten Weg zurück. Eine Messung dieses Weges
ist wichtig, da aus dem Verhältnis
zwischen Presskraft und Weg Eigenschaften der Pressmasse, wie beispielsweise
Elastizität,
Plastizität
und Porosität,
abgeleitet werden können.
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Aus
DE 195 02 596 C2 ist
ein Messgerät
und Rechner zur Überprüfung der
auf einer Rundläuferpresse
hergestellten Tabletten der laufenden Produktion bekannt, bei der
theoretische Werte für
den Weg von Pressstempel ermittelt und bei der Herstellung eines
Kraft-Weg-Diagramms sowie zur Ermittlung der Dichte (Weg-Volumen)
berücksichtigt
werden. Hierbei sollen über
eine Korrekturformel wesentliche Einflussgrößen auf den Stempelweg berücksichtigt
werden. Es wird deutlich, dass hier eine tatsächliche Wegerfassung unter
Produktionsbedingungen nicht möglich
ist.
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Es
sind bereits auch Lösungen
mit einer direkten Wegerfassung mit einem Wegaufnehmer bekannt geworden.
Hierbei wird der Pressstempel entweder an der Pressstation vor oder
nach dem zu messenden Stempel entfernt und dort ein Wegaufnehmer
installiert. Dieser wird dann mit dem Stempel, der gemessen werden
soll, mechanisch verbunden. Eine Übertragung der gemessenen Werte
erfolgt telemetrisch über
Schleifringe auf dem Rotor oder über das
Speichern und spätere
Auslesen der Dateien. Hierbei ist nachteilig, dass durch die Installation
eines Wegaufnehmers anstelle eines Pressstempels wenigstens eine
Stempelstation nicht zur Verfügung steht,
so dass es über
den Umfang des Rotors zu unregelmäßigen Bedingungen kommt. Dies
entspricht somit nicht den tatsächlichen
Produktionsbedingungen und kann zu Verfälschungen der Messergebnisse
führen.
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Ferner
ist bekannt, die Wegerfassung über einen
Messstempel mit Auswerteelektronik vorzunehmen. Hierbei wird in
den Messstempel ein Kraftaufnehmer und ein Beschleunigungssensor
integriert. Hierbei ist nachteilig, dass der Stempelweg nur indirekt,
nämlich
durch Auswertung des Beschleunigungssignals, aufgenommen werden
kann. Darüber hinaus
sind aufgrund der vielfältigen
unterschiedlichen Stempelformen eine entsprechende Anzahl von Spezialstempeln
vorzuhalten. Dies ist sehr aufwendig.
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Aus
DE 7521472 U1 ist
eine Rundläufer-Tablettiermaschine
bekannt, bei der Kraft und Weg an mindestens einem Stempelpaar gemessen
werden. Die Wegmessvorrichtung ist hier im Rotor angeordnet, so
dass diese mit dem Rotor mitrotiert. Die Wegmessvorrichtung ist
dazu vorgesehen, während
eines jeden Umlaufes ein Kraft-Weg-Diagramm aufzuzeichnen, wobei
die Messeinrichtungen an einem Schleifringkopf angeschlossen sind,
der mit dem Rotor umläuft.
Hinsichtlich ergibt sich ein relativ aufwendiger Messaufbau, der
eine spezielle Vorbereitung der Tablettiermaschine für die Messung
erfordert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rundläufer-Tablettiermaschine der gattungsgemäßen Art,
eine Wegmesseinrichtung für
eine Rundläufer-Tablettiermaschine
und ein Verfahren zur Wegmessung eines Pressstempels einer Rundläufer-Tablettiermaschine
zu schaffen, die in einfacher Weise eine Wegmessung unter Produktionsbedingungen
gestattet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mittels einer Rundläufer-Tablettiermaschine
mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass wenigstens
ein Oberstempel und/oder wenigstens ein Unterstempel einen mit dem
Oberstempel und/oder Unterstempel verbindbaren oder in diesen integrierten
Marker umfasst, und wenigstens ein berührungslos wirkender ortsfest
angeordneter Sensor, insbesondere ein optischer Sensor, zur Erfassung
einer Positionsänderung
des Markers vorgesehen ist, und wobei aus dem Positionssignal ein
Stempelweg des Oberstempels und/oder des Unterstempels ermittelbar
ist, ist in einfacher Weise möglich,
den tatsächlichen
Weg des Stempels zu erfassen, wobei Längenänderungen (Stauchungen, Dehnungen)
der Rundläufer-Tablettiermaschine,
die beispielsweise durch Pressungen oder durch Temperaturschwankungen
verursacht werden, die Messung nicht beeinflussen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe ferner durch eine Wegmesseinrichtung zur Erfassung des Stempelweges
des Oberstempels und/oder Unterstempels einer Rundläufer-Tablettiermaschine
gelöst,
die einen Marker umfasst, der mit dem Oberstempel und/oder Unterstempel
verbunden oder verbindbar ist oder in diesen integriert ist. Mittels
dieses Markers lässt
sich vorzugsweise durch berührungslos
wirkende ortsfeste Sensoren, insbesondere optische Sensoren, gut
der Stempelweg des Stempels exakt erfassen. Der Marker ist vorzugsweise
als mit einem Stempel verbundene Platte ausgebildet, deren Höhenlage
durch wenigstens einen, vorzugsweise wenigstens zwei optische Sensoren
bestimmbar ist. Die Sensoren sind hierbei gestellfest angeordnet, das
heißt,
diese verbleiben in einer statisch definierten Position.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Erfassung des Stempelweges
eines Oberstempels und/oder eines Unterstempels einer Rundläufer-Tablettiermaschine
gelöst,
bei der die Wegmessung durch wenigstens einen ortsfesten berührungslos
arbeitenden Sensor, insbesondere wenigstens einen optischen Sensor,
erfolgt, der eine Positionsänderung
eines mit wenigstens einen der Stempel verbundenen bzw. verbindbaren
oder in diesen integrierten Marker erfasst und aus diesen Positionssignalen der
Stempelweg ermittelt wird.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 schematisch
die teilweise Abwicklung eines Rotors einer Rundläufer-Tablettiermaschine;
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2 schematisch
eine teilweise Draufsicht auf den Rotor einer Rundläufer-Tablettiermaschine;
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3 ein
Blockschaltbild eines Verfahrens zur Erfassung des Stempelweges
und
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4 und 5 zwei alternative Ausführungsvarianten hinsichtlich
der Anordnung der Platte und die Anordnung der zugeordneten Sensoren.
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Rundläufer-Tablettiermaschinen
der hier angesprochenen Art sind allgemein bekannt, so dass im Rahmen
der vorliegenden Beschreibung auf den grundlegenden Aufbau und die
grundlegenden Funktionen nicht näher
eingegangen wird.
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1 zeigt
in einer schematischen Teilansicht die Abwicklung eines Rotors 12 einer
mit 10 bezeichneten Rundläufer-Tablettiermaschine. Der Rotor 12 besitzt über seinen
Umfang eine Vielzahl beabstandeter Matrizen 14. Jeder Matrize 14 ist
ein Unterstempel 16 und ein Oberstempel 18 zugeordnet,
die über
hier angedeutete Führungskurven 20 bzw. 22 geführt sind.
Rotor 12 und Unterstempel 16 sowie Oberstempel 18 rotieren
hierbei synchron um die Drehachse des Rotors 12. Der Rotor 12 ist
durch eine hier nur angedeutete elektrische Antriebsmaschine 24 rotierbar.
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Den
Matrizen 14 wird über
eine Einfülleinrichtung,
einen so genannten Einfüllschuh,
eine hier lediglich angedeutete Pressmasse 26 eingefüllt. Im Normalbetrieb
der Rundläufer-Tablettiermaschine 10 wird
die Pressmasse 26 über
die gesamte Höhe
der Matrize 14 eingefüllt.
Die Füllhöhe kann
beispielsweise durch die Höhenlage
der Unterstempel 16 an einer nicht dargestellten Abstreifstation
definiert werden.
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Entsprechend
dem Verlauf der Führungskurven 20 und 22 tauchen
die Unterstempel 16 und die Oberstempel 18 in
die Matrize 14 ein und verpressen die Pressmasse 26 zu
der gewünschten
Tablette oder dergleichen. Hierzu werden die Unterstempel 16 und
die Oberstempel 18 an wenigstens einer Pressstation 28 vorbeigeführt, die
ortsfest angeordnete Druckrollen 30 umfasst. Die Druckrollen 30 sind jeweils
um eine Drehachse 32 drehbar gelagert. Der Abstand der
Druckrollen 30 zueinander ist definiert und bestimmt letztendlich
die Höhe
der zu pressenden Tablette. Ein Antrieb der Druckrollen 30 in
Pfeilrichtung 34 – die
obere Druckrolle 30 entgegen dem Uhrzeigersinn, die untere
Druckrolle 30 im Uhrzeigersinn – erfolgt durch Vorbeiführen der
Unterstempel 16 bzw. Oberstempel 18 entsprechend
der Bewegungsrichtung 36 des Rotors 12. Die Unterstempel 16 bzw. Oberstempel 18 gelangen
hierbei in Kontakt mit der Umfangsfläche der Druckrollen 30 und
versetzen diese somit, quasi durch Mitnahme, in Rotation. Der Rotor 12 rotiert
hierbei mit einer Drehzahl nR während die
Druckrollen 30 mit einer Drehzahl nD rotieren.
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Während des
Umlaufs des Rotors 12 und der Oberstempel 18 bzw.
Unterstempel 16 werden die Oberstempel 18 und
die Unterstempel 16 entsprechend dem Verlauf der Führungskurven 22 bzw. 20 innerhalb
nicht dargestellter Führungen,
die synchron mit dem Rotor 12 mitrotieren, relativ zu den Matrizen 14 hin-
bzw. wegbewegt. Die Führung
der Oberstempel 18 bzw. Unterstempel 16 in den
jeweiligen Führungen
erfolgt spielfrei und ohne relevante Reibungsverluste, so dass die über die
Druckrollen 30 aufgebrachte Presskraft auf die Pressmasse 26 unabhängig von
der Führung
der Oberstempel 18 bzw. der Unterstempel 16 ist.
Die momentane Presskraft kann in an sich bekannter Weise mittels
in die Druckrollen 30 integrierter Messwertaufnehmer 38 ermittelt
werden.
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Gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist wenigstens ein Oberstempel 18 mit einem mit 40 bezeichneten
Marker versehen. Der Marker 40 ist als Platte 42 ausgebildet.
Die Platte 42 ist mit dem Stempel 18, hier mit
dem sich direkt unter der Druckrolle 30 befindenden Stempel 18,
verbunden. Diese Verbindung kann über eine Nut-Federverbindung, über eine
Rastverbindung, über
eine formschlüssige Verbindung
und/oder kraftschlüssige
Verbindung oder dergleichen erfolgen. Die Platte 42 ist
hierbei unterhalb der Führung
für die
Oberstempel 18 angeordnet, so dass diese entsprechend dem
Hub des die Platte 42 aufweisenden Oberstempels 18 sich
synchron mitbewegt. Der Marker 40 ist möglichst nah am tatsächlichen
Pressbereich des Stempels angeordnet, um den durch die Stauchung
entstehenden Fehler so gering wie möglich, insbesondere nahe Null,
zu halten.
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Die
Rundläufer-Tablettiermaschine 10 umfasst
einen optischen Sensor 44, der im Bereich der Druckrolle 30 angeordnet
ist. Der Detektionsbereich des optischen Sensors 44 ist
auf die Platte 42 gerichtet. Der optische Sensor 44 ist
beispielsweise ein Lasersensor mittels dem eine Abstandsmessung
zwischen dem ortsfest angeordneten Sensor 44 und der entsprechend
dem Hub des Stempels 18 sich synchron mitbewegenden Platte 42 erfolgt.
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Anhand
der nachfolgenden Figuren wird auf diese Abstandsmessung zwischen
Sensor 44 und Platte 42 und damit des Hubes des
Stempels 18 näher
eingegangen.
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2 zeigt
in einer schematischen Draufsicht einen Abschnitt des Rotors 12.
Die Oberstempel 18 sind in einem Rotoroberteil 46 geführt. Oberteil 46, Stempel 18 und
die Platte 42 rotieren synchron um eine nicht dargestellte
Drehachse mit der Rotordrehzahl nR.
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Die
Platte 42 ist exakt einem Oberstempel 18 zugeordnet
und so ausgebildet, dass diese mit Führungsnuten 48 die
benachbarten Oberstempel 18 teilweise umgreift, so dass
eine exakte Lagepositionierung der Platte 42 gegeben ist.
Die Platte 42 hält diese
Position konstant bei.
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An
ihrem Außenumfang 50 ragt
die Platte 42 über
den Außenumfang 52 des
Rotoroberteils 46 über.
Diese ist nur eine von mehreren Optionen. Ein Überragen der Platte 42 über das
Rotoroberteil 46 ist nicht erforderlich, vereinfacht allerdings
die Erkennung durch den Sensor 44 und somit die Abstandsmessung
zwischen Sensor 44 und Platte 42.
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Die
vorstehenden Erläuterungen
bezogen sich auf die Anordnung eines Markers 40 an einem Oberstempel 18.
In vollkommen analoger Weise kann selbstverständlich auch wenigstens ein
Unterstempel 16 mit einem Marker 40 versehen sein.
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3 zeigt
in einer schematischen Darstellung den durch die elektrische Maschine 24 antreibbaren
Rotor 12. Der Übersichtlichkeit
halber sind hier nur ein Oberstempel 18 und ein Unterstempel 16,
die jeweils durch eine Führungskurve 22 bzw. 20 geführt sind,
dargestellt. Mittels der Führungskurven 22 bzw. 20 werden
die Oberstempel 18 bzw. Unterstempel 16 an den
Druckrollen 30 in an sich bekannter Weise vorbeigeführt. Im
Bereich der Druckrollen 30 sind die optischen Sensoren 44, 44' und 44'' statisch fest angeordnet. Die
Anordnung der Sen soren 44, 44' und 44'' ist
lediglich optional. Für
die Erfindung ausreichend wäre
die Anordnung eines Sensors 44 oder eines Sensors 44' oder eines
Sensors 44'', je nach gewählter Ausführungsvariante.
Der Messbereich der Sensoren 44, 44' bzw. 44'' ist
so ausgerichtet, dass die mit dem Oberstempel 18 verbundene
Platte 42 im Messbereich des Sensors 44 und gegebenenfalls des
Sensors 44' liegt.
Die gegebenenfalls vorgesehene, mit dem Unterstempel 16 verbundene
Platte 42' liegt
im Messbereich des Sensors 44'' und
ebenfalls im Messbereich des Sensors 44'. Der Sensor 44' ist gegebenenfalls
als Doppelsensor ausgebildet oder wird von zwei einzelnen Sensoren
gebildet.
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Die 4 zeigt
eine Ausführungsvariante hinsichtlich
der Anordnung der Platte 42 an einem Oberstempel 18 (bzw.
nicht dargestellt an einem Unterstempel 16 in analoger
Weise) und die Anordnung der zugeordneten Sensoren 44 bzw. 44'.
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Die
Ausführungsvariante
verdeutlich in 4 insbesondere die Anordnung
von Platten 42, die nicht über das Rotoroberteil 46 überkragen
sollen bzw. überkragen
können.
Die Darstellung ist lediglich rein schematisch und soll das Gründprinzip
verdeutlichen.
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Gemäß 4 wird
die Wegmessung an der Platte 42 über externe Sensoren 44 bzw. 44' durchgeführt. Diese
sind gestellfest an der nicht näher
dargestellten Tablettiermaschine angeordnet. Die Platte 42 besitzt
an ihrem den Sensoren 44 bzw. 44' zugeordneten Ende 65 unter
einem Winkel verlaufende Messflächen 66 bzw. 66'. Diese sind
so ausgerichtet, dass sie im Messbereich der Sensoren 44 bzw. 44' liegen.
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Die
Sensoren 44, 44' und 44'' sind über Signalleitungen 54, 56 bzw. 58 mit
einem Steuergerät 60 verbunden.
Das Steuergerät 60 kann
neben der hier erörterten
Funktion eine Vielzahl von weiteren Steuer- und/oder Regelfunktionen
für die
Rundläufer-Tablettiermaschine 10 übernehmen.
Auch ist es möglich, jedem
der Sensoren 44, 44', 44'' ein eigenes Steuergerät zuzuordnen.
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Der
Sensor 44 liefert ein Abstandssignal vom fest angeordneten
Sensor 44 zu der Oberfläche
der Platte 42. Die Platte 42 erfährt durch
den Hub des Oberstempels 18 eine relative Positionsänderung
zu dem Sensor 44, so dass über die Abstandsmessung der
Stempelweg im Bereich der Druckrolle 30 erfasst werden
kann. Da die Platte sich über
einen bestimmten Winkelbereich erstreckt, kann der Stempelweg über diesen
Winkelbereich, beispielsweise während des
Pressvorganges, erfasst werden.
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Durch
diese direkte Messung des Hubes des Oberstempels 18 werden
alle Längenänderungen, die
durch die Presskrafteinwirkung stattfinden und die im Oberstempel 18 über die
Druckrollen 30 den Maschinenständer der Rundläufer-Tablettiermaschine 10 und
dergleichen beeinflussen, aus dem Messergebnis ausgeschlossen.
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Optional
ist vorgesehen, dass über
den Sensor 44' gleichzeitig
der Abstand vom statisch fest angeordneten Sensor 44' zur Unterseite
der Platte 42 gemessen wird. Hierdurch wird der Stempelweg
des Oberstempels 18 gleichzeitig an der Oberseite der Platte 42 und
der Unterseite der Platte 42 gemessen. Bei statisch angeordneten
Sensoren 44 und 44' und fest
mit dem Oberstempel 18 verbundener Platte 42 muss
die Differenz der jeweils gemessenen Wegänderungen zwischen den Sensoren 44 und 44' zu jedem Zeitpunkt
Null sein. Auf diese Weise lässt
sich die Genauigkeit des Messergebnisses erhöhen, da so beispielsweise Vibrationen
der Platte 42 erfasst und herausgerechnet werden können.
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In
vollkommen analoger Weise kann auch der Stempelweg des Unterstempels 16 mit
dem Sensor 44'' und optional
zusätzlich
mit dem Sensor 44' ermittelt
werden.
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Das
Steuergerät 60 umfasst
eine Recheneinheit 62, der die von den Sensoren 44, 44' und/oder 44'' gelieferten Signale zugeführt werden
und die die entsprechenden Stempelwege errechnet und einem Speichermittel 64 zuführt. Die
erfassten Stempelwege des Oberstempels 18 und/oder des
Unterstempels 16 können
mit ebenfalls gemessenen – im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher betrachteten – Presskraftverläufen verknüpft werden, so
dass ein Presskraft-Weg-Diagramm erstellt werden kann. Anhand dieses
Presskraft-Weg-Diagrammes kann auf Eigenschaften, Qualität, Abmessungen oder
andere Parameter der gepressten Tablette in an sich bekannter Weise
geschlossen werden. Die erfassten Stempelwege können auch bei der Ermittlung
der Dichte (Weg-Volumen) berücksichtigt
werden.
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Es
lassen sich somit reproduzierbare Herstellungsbedingungen zum Erreichen
bestimmter Qualitäten
bei vorgegebener Pressmasse ermitteln, überprüfen bzw. verifizieren.
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- 10
- Rundläufer-Tablettiermaschine
- 12
- Rotor
- 14
- Matrize
- 16
- Unterstempel
- 18
- Oberstempel
- 20
- Führungskurve
- 22
- Führungskurve
- 24
- elektrische
Antriebsmaschine
- 26
- Pressmasse
- 28
- Pressstation
- 30
- Druckrolle
- 32
- Drehachse
- 34
- Pfeilrichtung
- 36
- Bewegungsrichtung
- 38
- Umfangsfläche Messwertaufnehmer
- 42
- Platte
- 40
- Marker
- 42'
- Platte
- 44
- Sensoren
- 44'
- Sensor
- 44''
- Sensor
- 46
- Rotoroberteil
- 48
- Führungsnut
- 50
- Außenumfang
- 54
- Signalleitung
- 56
- Signalleitung
- 58
- Signalleitung
- 60
- Steuergerät
- 62
- Recheneinheit
- 64
- Speichermittel
- 66
- Messflächen
- 66'
- Messflächen
- nR
- Drehzahl
Rotor
- np
- Drehzahl
Druckrolle
- 65
- Ende