DE1957995A1

DE1957995A1 - Vorrichtung zum Erzeugen druckverformter Gegenstaende

Info

Publication number: DE1957995A1
Application number: DE19691957995
Authority: DE
Inventors: Fumio Sato
Original assignee: Shionogi and Co Ltd
Current assignee: Shionogi and Co Ltd
Priority date: 1968-11-18
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1970-06-25
Also published as: CH506289A; US3599578A; DE1957995B2; FR2023533A1; GB1224700A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. I. MAAS

D R. W. PFEFFFER

DR. F. VOITHEMLEITNER

8 MÖNCHEN 2 3
UNGERERSTR. 23 - TEL 39 02'36

F 1479

Shionogi & Go., Ltd. Fukushima-Ku. Osaka, Japan

Vorrichtung zum Erzeugen druokverformter Gegenstände

Zusammenfassung

Die Erfindung besteht aus einer Presse mit einem oberen Stempel, der in einer Ftihrungshülse gelagert ist, welche mit einer oberen Fläche einer Matrize, die den Formhohlraum einschließt, eine obere luftdichte Kammer bildet, welche zugleich den oberen Stempel umgibt, wenn die Hülse in ihre unterste Lage abgesenkt ist, wobei eine untere luftdichte Kammer, die als Ausnehmung in einem Rotor ausgebildet ist, mit der Matrize abgedeckt ist und einen unteren Stempel umgibt, so daß durch zeitweiliges Evakuieren dieser Kammern vor und während des Preßvorgangs dieser und der dadurch hergestellte Gegenstand, z.B. in einer rotierenden Tabletten-Formmaschine verbessert werden kann*

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Die Erfindung betrifft ganz allgemein eine neuartige Herateilung von preßverformten Gegenständen, z.B. von Tabletten, Chemikalien, Nahrungsmitteln, Metallpulvern, keramischen Werkstoffen und dgl. Insbesondere betrifft die Erfindung eine neue Vorrichtung, die sich für den Betrieb mit hoher Geschwindigkeit eignet und die keine nachteilige Wirkung auf das mit dieser hohen Geschwindigkeit hergestellte Produkt hat.

fc Beim Herstellen von geformten Gegenständen, wie z.B. Tabletten, ist es bekannt, einevPresee, die aus Stempel und Matrize besteht, zu verwenden. Die Preßgeschwindigkeit der Stempel soll so klein wie möglich gehalten werden, um die Verweildauer dieser Stempel bei extremen Preßdrucken möglichst lang zu halten.

Die Betriebsbedingungen bei einer kleinen Preßgeschwindigkeit mit einer langen Preßdauer der Stempel sind jedoch unvereinbar mit der Massenerzeugung bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten " und es besteht deshalb ein Bedarf an einer Vorrichtung, die druckverformte Gegenstände mit ausgezeichneter Qualität,einer großen Preßgeschwindigkeit und einer kurzen Preßdauer des W Gegenstandes selbst ermöglicht.

Es wurde nun gefunden, daß ein Druckverformungsprinzip im Vakuum eine günstige Wirkung auf die Qualität der hergestellten Gegenstände hat.

Das Einbringen der ganzen Presse in ein Vakuum oder in einen Raum mit verringertem Druck ist in Anbetracht einer stabilen kontinuierlichen Einspeisung des Rohmaterials, das allgemein pulver- öder granulatförmig iat und leicht zerstreut werden kann, einer Stabilisierung des Wassergehaltes des Rohmaterials

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und den tatsächlich vorhandenen Betriebsbedingungen einerseits nicht zweckmäßig und andererseits muß beachtet werden, daß eine Maschine, die aus metallischen Bauteilen zusammengesetzt ist, im Hochvakuumbetrieb schwierig zu realisieren ist, wenn man zwischen den engen Toleranzen der Maschine und der praktischen Wartungsmöglichkeit derselben abwägt*

Es wurde weiter gefunden, daß kein ins Gewicht fallender Qualitätsunterschied zwischen den Ergebnissen vorliegt, die bei einem Preßvorgang, bei dem der Druck auf 2 mm Hg absolut abgesenkt wird, und einem Preßvorgang, bei dem der Druok auf 200 mm Hg absolut verringert ist, bei einer Preßgeschwindigkeit vorliegt, die als das Äußerste betrachtet werden kann, das leicht von einer Vorrichtung erhalten wird, die Preßwalzen aufweist. Die Erfindung bezweckt weiter eine Vorrichtung, mit der örtlich und zeitlich der Preßdruck auf ein Maß reduziert werden kann, der den oben beschriebenen Verhältnissen gerecht wird.

Die Erfindung bezweckt daher einen Preßformbetrieb mit hoher Geschwindigkeit ohne Verschlechterung der Qualität der geformten Gegenstände. Die Erfindung bezweckt weiter eine Örtliche Verringerung des. Drucks in der Preßform und eine Zeitsteuerung der Verringerung in einer Weise, die nicht die physikalischen Eigenschaften des Pulvers oder Granulats, das geformt werden soll, vermindert, während ein Verstreuen oder Verspritzen des Materials verhindert wird. Noch weiter bezweckt die Erfindung eine Vorrichtung, bei der die örtliche Verringerung des Drucks und die Zeitsteuerung auch als Spülung in der Umgebung der unteren Stempel angewandt werden kann, was unabhängig von der ungehinderten hin- und hergehenden Bewegung der unteren Stempel sein soll.

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Die Erfindung sieht eine Preßvorrichtung vor zum Erzeugen druckverformter Gegenstände mit einem Rahmen und einem drehbar auf diesem angeordneten Rotor, der eine Vielzahl im Kreis angeordneter Pressen enthält, von denen jede eine einen Formhohlraum aufweisende Matrize und komplementäre untere und obere Stempel hat, die beim Verpressen des Gegenstandes von zwei Seiten in den Formhohlraum eingreifen, wobei die in axialer Richtung hin- und hergehenden Bewegungen der oberen und

fe unteren Stempel das' in den Formhohlraum eingefüllte Material pressen und diese hin- und hergehenden Bewegungen bewirkt werden, indem die Füße der Stempel durch Einrichtungen zwangsweise geführt werden, die sich auf dem Rahmen befinden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Presse eine untere luftdichte, von der Matrize abgedeckte Kammer in Form einer Aussparung in dem Rotor aufweist, die den unteren Stempel umgibt und durch Leitungen mit Druckregeleinrichtungen auf dem Rahmen verbunden ist, sowie eine Führungshülse, die den oberen Stempel führt und selbst in dem Rotor gleitbar gelagert ist und eine luftdichte obere Kammer zusammen mit den Spitzen der beiden Stempel sowie der Oberseite der Matrize bilden kann, und mit den Druckregeleinrichtungen über eine Leitung verbun-

P den ist, wenn die Hülse sich in ihrer untersten Lage befindet, aufweist, wobei die Druckregeleinrichtungen die Leitungen im zeitgeateuerten Betrieb an eine Vakuumpumpe anlegen können, so daß in beiden luftdichten Kammern in bestimmten Phasen des Betriebszyklus ein verringerter Druck herrscht und diese Druckverringerung zuerst in der unteren luftdichten Kammer und dann in der oberen luftdichten Kammer erfolgt und, während anderer Teile des Betriebszyklus, die Luft zu der unteren luftdichten Kammer strömt, um die Kammer nach Beendigung des Preßvorgangs zu spülen.

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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. .

Figur 1 zeigt in den Ansichten A bis J verschiedene Stellungen einer Presse nach der Erfindung und

Figur 2 zeigt in Draufsicht schematisch eine Druckregeleinrichtung für eine Presse nach de.r Erfindung.

In den Figuren 1A bis U ist ein oberer Stempel 6, eine Führungshülse 2, in der der obere Stempel gelagert ist, ein Gehäuse 11 für die Hülse mit einer ringförmigen Ausnehmung 17, eine Matrix 3 mit einem Formhohlraum, ein Behälter 12 für die .Matrix, ein unterer Stempel 4, ein Gleitführungsteil 13 für den unteren Stempel und eine Aussparung 8 dargestellt. Diese Elemente sind längs einer Linie angeordnet, die parallel zu der Achse der Rotationskonstruktion 1 verläuft und einen konstanten Abstand von dieser Achse hat. Es sind weiter Rohrleitungen 14, 15 und 16 vorgesehen, die die Ausnehmungen oder Aussparungen mit einer Druckregelvorrichtung 5 verbinden. Diese Leitungen führen durch die Drehkonstruktion 1. Die Pfeile in den Leitungen zeigen die Richtung des Luftstroms an.

Die Führungshülse 2 hält den oberen Stempel 6 und obgleich sie eine durch eine Ringführung (nicht dargestellt) hervorgerufene Längsverschiebung gegen das Gehäuse 11 und den oberen Stempel zu ausführen kann, sind einige wenige O-Ringe 0 dazwischen eingesetzt, so daß zwischen diesen Teilen eine Luftabdichtung besteht« Weiter besteht zwar zwischen der Vorrichtung nach der Erfindung und einer üblichen Vorrichtung bezüglich der Erzeugung von druckverförmten Gegenständen kein Unter-

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schied darin, daß der obere Stempel 6 in axialer Richtung hin- und hergehend ausgebildet ist, wobei er von einer oberen Rolle und einer oberen Führungsschiene verschoben wird, während sich die Drehkonstruktion drjeht, ist die Hülse 2 so ausgebildet, daß sie den oberen Stempel 6 hält, der in Längsrichtung von einer weiteren Führungsschiene (nicht dargestellt) angetrieben wird.

^ Die Hülse 2 bildet einen zylindrischen Ringraum 22, um dem oberen Stempel 6, die eine Schürze (unterer Teil) 21 bildet. Der zylindrische Ringraum 22 ist so ausgebildet, daß er eine obere luftdichte Kammer zusammen mit der Oberfläche der Matrix 3 in deren untersten Stellung bildet, wobei ein flexibler Schuh 7 aus Kautschuk oder synthetischem Kunstharz einen Endflansch 23 des Schürzenteils 21 abdeckt.

Darüber hinaus ist der zylindrische Ringraum 22, der die obere luftdichte Kammer 22 bildet, mit einem Ringraum oder einer ringförmigen Aussparung 17 verbunden, die sich in der Bohrung des Hülsengehäuses 11 befindet. Durch Bohrungen 24 in der Seitenwand der Hülse 2 und durch die Aussparung 17 ist eine Ver- f bindung mit den Druckregulierungseinriehtungen 5 über die Leitung 14 gegeben.

Andererseits hält die Gleitführung 13 der Drehkonstruktion 1 den unteren Stempel 4, so daß dieser sich in Längsrichtung verschieben kann. Eine luftdichte Abdichtung zwischen der Führung und dem Stempel wird durch einen O-Ring 0 bewirkt. Oben auf dem Führungsteil 13 befindet sich eine Aussparung 8, die mit der Matrix 3 abgedepkt ist, so daß ein ringzylinderförmiger Raum gebildet wird, der als eine unten luftdichte Kammer dient, da der Kopf des unteren Stempels 4 immer in den Form-

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hohlraum der Matrize 3 eingesetzt ist, während ein Spiel verbleibt, das die Längsverschiebung des Stempels 4 ermöglicht.

Diese luftdichte Kammer ist mit den Druckregeleinrichtungen 5 über die Leitungen 15 und 16 verbunden* Der untere Stempel ist so konstruiert, daß er durchs die untere Walze und Führungsschiene (nicht dargestellt) in ähnlicher Weise wie oben für den oberen Stempel 6 und die Hülse 2 besehrieben wurde, hin- und herbewegt wird.

Wie oben beschrieben, arbeiten die oberen und unteren luftdichten Kammern mit den Druckregeleinrichtungen 5, einem nicht sich drehenden Bauteil, zusammen und die Innendrucke der Kammern werden nach einem Zeitprogramm verringert oder diese Kammern werden nach diesem Zeitprogramm mit der Atmosphäre verbunden. Dieses Zeitprogramm wird durch die Relativstellung der Drehkonstruktion gegenüber den Druckregeleinrichtungen festgelegt.

Diese zeitgesteuerte Druckregelung erfolgt mit einer Steuerscheibe 9, die einen Teil dieser Druckregeleinrichtungen bildet. Die Steuerscheibe steht in gleitender Berührung mit der Drehkonstruktion. Die Punktion der Druckregeleinrichtungen 5 mit der Steuerscheibe 9 wird anhand von Figur 2 erläutert. Jede Winkelstellung der Steuerscheibe 9 entspricht einem Betriebszustand der entsprechenden in den Figuren 1A bis U dargestellten Einheiten. Mit anderen Worten, die großen Buchstaben der Figurenbezeichnungen der Figur 1 entsprechen den Winkelstellungen, die mit den gleichen großen Buchstaben in Figur 2 eingezeichnet sind. Jede Stellung folgt auf die vorangegangene in Richtung des Pfeiles.

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Nachfolgend werden die Funktionen der Druckregeleinrichtung und der Druckformungseinrichtungen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben.

Die in Figur 1A dargestellte Stellung zeigt die Teile der Einrichtung zu einer Zeit, in der eine Druckverformung beendet und der geformte Artikel ausgestoßen ist. Die obere luftdichte Kammer 22 ist noch nicht gebildet und in der unteren luftdichten Kammer 8 ist der Druck leicht verringert, indem die Luft durch dieLeitung 15 abgesaugt wird, wobei die andere Leitung 16 mit der Atmosphäre kommuniziert. Dadurch tritt eine Luftströmung auf, die das restliche Pulver oder das restliche Granulat, Staub und dgl. aus der Kammer spült, wie durch die Pfeile angedeutet wird und diese Luftströmung hält an, bis unmittelbar bevor der Zustand C erreicht wird, auf den weiter unten bezug genommen wird. Im Zustand B wird der untere Stempel 4 in seine unterste Stellung von der Führungsschiene gedrückt und das Pulver oder Granulat 31» das verformt werden soll, wird in den Formhohlraum der Matrize 3 durch einen Trichter 30 eingefüllt.

Wenn das Einfüllen beendet ist, beginnt der untere Stempel sich anzuheben und wenn er in der Stellung C eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird ein Überschuß an Pulver oder Granulat 33» der über die gewünschte Menge hinausgeht, von einem Schaber 32 abgekratzt. Zu dieser Zeit wird der Luftstrom, der durch die untere Kammer 8 zirkuliert, angehalten.

In der nächsten Stellung D ist der untere Stempel 4 wiederum unten und zur gleichen Zeit beginnt der obere Stempel 6 nach unten zu fallen. Eine geregelte Druckverminderung in der unteren Kammer 8 wird über beide Leitungen 15 und 16 bewirkt, nachdem die Stellung E erreicht worden ist, in der sowohl der,

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Die Druckverringerung in der unteren Kammer hat zur Folge, daß die Luft in dem Pulver oder Granulat in dem Formhohlraum ausgesaugt und Pulver oder Granulat? das aus dem, Formhohlraum in die Kammer 8 ausgeflossen ist, abgezogen wird. Darüber hinaus dient der Unterdrück auch zu einer vorläufigen Verfestigung des Materials 31 in dem Formhohlraum· Dieser Unterdruck bleibt, bis die Stellung G- erreicht ist, in der die Druckverformung vollendet ist.

Andererseits hat der obere Stempel β und die Hülse 2 bereits mit der Abwärtsbewegung seit dem Zustand G begonnen und wenn die Hülse ihre unterste Lage in der Stellung E erreicht, wird die obere luftdichte Kammer 22 geschlossen« Die Verringerung des Druckes in der unteren luftdichten Kammer hat zwar seit der Stellung oder dem Zustand B begonnen, die Druckverringerung in der oberen luftdichten Kammer 22 beginnt jedoch erst nachdem die Stellung oder der Zustand F erreicht wurde· Mit anderen Worten, die Vorrichtung ist so konstruiert, daß in der oberen luftdichten Kammer 22 eine Druckverminderung nicht vor der Druckverminderung in der unteren luftdichten Kammer

stattfindet, da sonst die Gefahr bestünde, daß das Pulver oder Granulat 31 in dem Formhohlraum durch Saugwirkung nach oben verspritzen würde, wenn di© Druckverminderung in der oberen luftdichten Kammer vor der Druckverminderung in der unteren Kammer beginnen würde.

Die Druckverformung wird in der Stellung G- durch nicht dargestellte Walzen bewirkt, die einen Druck auf den Stempel 6 ausüben» wotoei in beiden luftdichten Kammern 22 und θ'-ein''-'tTnter-·

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druck aufrecht erhalten wird. Wenn die Druckverformung in der Stellung H vollendet ist, werden beide lüftdichten Kammern 6 und 22 zur Atmosphäre hin geöffnet, die Luft strömt ein und der obere Stempel beginnt sich zu heben. Hierauf beginnen sich nacheinander die Hülse 2 und der untere Stempel zu heben und wenn der obere Stempel und die Hülse 2 ihre höchste Lage (wie in den Stellungen I bis J) erreicht haben, stößt der untere Stempel 4 den geformten Gegenstand 31^f aus, so daß dieser über die Oberseite der Matrix 3 kommt und von einem Deflektor 34 in der höchsten Lage des unteren Stempels 4 abgestreift werden kann.'

Das Material wird in der beschriebenen Weise in Tablettenform bestimmter Größe und Kontur gepreßt und die dargestellte Vorrichtung, die so konstruiert ist, daß der gleiche Betriebsvorgang bei Drehung der Rotationskonstruktion wiederholt wird, kehrt in seine Ausgangslage, das heißt in die Lage oder den Zustand A zurück.

Bei dieser Ausführungsform ist die Druckregeleinrichtung 5 mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) verbunden und die Steuerscheibe 9, die zwischen den Druckregeleinrichtungen und der Rotationskonstruktion vorgesehen ist, besteht aus einem Material mit einem kleinen Reibungskoeffizienten. Die bogenförmig gekrümmten Öffnungen X, Y, Z in der Scheibe liegen vorzugsweise an einem Vakuum unter 200 mm Hg absolut, Atmosphärendrucfc bzw. einem etwas'reduzierten Druck. Es ist nicht schwierig, bestimmte Teile einer Vorrichtung, die mit üblicher Toleranz verarbeitet und zusammengesetzt ist, unter reduziertem Druck zu halten und obgleich die Φ-Ringe verwendet werden, um diese bestimmten Teile luftdicht¹ abzuschließen, können andere Einrichtungen§ wie s.B. Kolbenringe gleichfalls mit Vorteil angewandt werden.

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Es sind zwar Teile von Leitungen mit den gestrichelten Linien in den Figuren IA, 1B und U dargestellt, um anzuzeigen, daß diese Leitungen mit der Atmosphäre in diesen Lagen kommunizieren. Andere Einrichtungen können für diese Verbindung verwendet werden, sofern sie den gleichen Zweck erfüllen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung erzeugt formverpreßte Gegenstände unter reduziertem Druck und kann ohne Schwierigkeiten verwendet werden, um einen Gegenstand mit ausgezeichneter Qualität und mit hpher Geschwindigkeit unter einem zeitlich gesteuerten örtlichen Unterdruck zu erzeugen.

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Claims

P atentanspruch

Vorrichtung zum Erzeugen druckverformter Gegenstände mit einem Rahmen und einem drehbar auf diesem angeordneten Rotor, der eine Vielzahl im Kreis angeordnete Pressen enthält, von denen jede eine einen Formhohlraum aufweisende Matrize und komple-

) mentäre untere und obere Stempel hat, die beim Verpressen des Gegenstandes von zwei 'Seiten in den Formhohlraum eingreifen, wobei die in axialer Richtung hin- und hergehenden Bewegungen der oberen und unteren Stempel das in den Pormhohlraum eingefüllte Material pressen und diese hin- und hergehenden Bewegungen bewirkt werden, indem die Füße der Stempel durch Einrichtungen zwangsweise geführt werden, die sich auf dem Rahmen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Presse eine untere luftdichte von der Matrize(3) abgedeckte Kammer (8) in Form einer Aussparung in dem Rotor (1) aufweist, die den unteren Stempel (4) umgibt und durch Leitungen (15, 16) mit Druckregeleinrichtungen auf dem Rahmen verbunden ist, sowie eine FUhrungshülse (2), die den oberen Stempel (6) führt und

selbst in dem Rotor gleitbar gelagert ist und eine luftdichte obere Kammer (22) zusammen mit den Spitzen der beiden Stempel (4 und 6) sowie der Oberseite der Matrize (3) bilden kann, •und mit den Druckregeleinrichtungen über eine Leitung (14) verbunden ist, wenn die Hülse sich in ihrer untersten Lage befindet, aufweist, wobei die Druckregeleinrichtungen die Leitungen (14, 15 und 16) im zeitgesteuerten Betrieb an eine Vakuumpumpe anlegen können, so daß in beiden luftdichten Kammern (8 und 22) in bestimmten Phasen des Betriebszyklus ein verrin gerter Druck herrscht und diese Druckverringerung zuerst in der unteren luftdichten Kammer und dann in der oberen luftdich-

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ten Kammer erfolgt und, während anderer feile dea Betriebszyklus die Luft zu der unteren luftdichten Kammer strömt* um die Kammer naoh Beendigung des Prgßvorgangs zu spülen.

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