DE202022104173U1

DE202022104173U1 - Tabletting stamp with constricted head

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Publication number: DE202022104173U1
Application number: DE202022104173.3U
Authority: DE
Original assignee: NOTTER GmbH
Current assignee: NOTTER GmbH
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2022-07-22
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2032-07-23

Abstract

Tablettierstempel (1), umfassend einen Schaft (2) und einen Stempelkopf (3) mit einer Kopfhöhe (H), wobei der Stempelkopf (3) eine zylindrische Umfangsfläche (8), auf der vom Schaft (2) abgewandten Seite der Umfangsfläche (8) eine zentrale Spiegelfläche (4) und auf der dem Schaft (2) zugewandten Seite der Umfangsfläche (8) eine konische Rückzugsfläche (10) aufweist, wobei sich die Umfangsfläche (8) über eine Höhe (H_z) erstreckt, und wobei sich der Stempelkopf (3) oberhalb und unterhalb der Umfangsfläche (8) im Durchmesser verjüngt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe (H_z) der Umfangsfläche (6) zur Kopfhöhe (H) kleiner als 0,2 ist.

Tableting punch (1), comprising a shaft (2) and a punch head (3) with a head height (H), the punch head (3) having a cylindrical peripheral surface (8) on the side of the peripheral surface (8 ) has a central mirror surface (4) and on the side of the peripheral surface (8) facing the shaft (2) a conical retreat surface (10), the peripheral surface (8) extending over a height (H _z ), and the The punch head (3) tapers in diameter above and below the peripheral surface (8), characterized in that the ratio of the height (H _z ) of the peripheral surface (6) to the head height (H) is less than 0.2.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tablettierstempel mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tabletting stamp having the features according to the preamble of claim 1.

Für die Herstellung von Tabletten insbesondere im Bereich der Pharmazie oder der Nahrungsergänzungsmittel werden verbreitet sogenannte Rundläuferpressen eingesetzt, bei denen Tablettierstempel mit Matrizen in horizontal angeordneten, um eine vertikale Drehachse drehenden Tischen zusammenwirken. Die Tablettierstempel kommen als Ober- und Unterstempel zum Einsatz, welche synchron zum Drehtisch einer Umlaufbewegung folgen und dabei gesteuerte Hubbewegungen ausführen. Eine Umdrehung des Tisches entspricht einem Arbeitszyklus, zu dessen Beginn eine Matrize von unten mit einem Unterstempel verschlossen wird. Von oben wird nun Pulver in die Matrix-öffnung eingefüllt. Anschließend wird der zugehörige Oberstempel abgesenkt. Durch einen Pressvorgang zwischen Ober- und Unterstempel erfolgt eine Verpressung des Pulvers in der Matrize zu einer Tablette. Die fertig verpresste Tablette wird durch eine gemeinsame Hubbewegung von Ober- und Unterstempel ausgeworfen, woraufhin der vorgenannte Arbeitszyklus von neuem beginnt.So-called rotary presses are widely used for the production of tablets, particularly in the field of pharmacy or food supplements, in which tabletting punches interact with dies in horizontally arranged tables rotating about a vertical axis of rotation. The tabletting punches are used as upper and lower punches, which follow a revolving movement synchronously with the rotary table and carry out controlled lifting movements. One rotation of the table corresponds to one work cycle, at the beginning of which a die is closed from below with a lower punch. Powder is now poured into the matrix opening from above. The associated upper punch is then lowered. The powder in the die is pressed into a tablet by a pressing process between the upper and lower punches. The fully pressed tablet is ejected by a joint lifting movement of the upper and lower punches, whereupon the aforementioned work cycle begins again.

Die Hubbewegung der Tablettierstempel wird in verschiedenen Phasen auf zweierlei Weise herbeigeführt. In beiden Fällen kommt ein Stempelkopf des jeweiligen Tablettierstempels zum Einsatz, welcher am freien Ende des Stempelschaftes gegenüberliegend zur Pressfläche angeordnet ist. Ein solcher Stempelkopf weist eine Umfangsfläche, auf der vom Schaft abgewandten Seite eine zentrale Spiegelfläche mit einem gerundeten Übergangsbereich und auf der dem Schaft zugewandten Seite eine Rückzugsfläche auf. Für die groben Hubbewegungen läuft der Stempelkopf in einer Kurvenbahn, welche je nach Bewegungsrichtung Druck- bzw. Zugkräfte über den Stempelkopf in den Tablettierstempel einleitet. Für den eigentlichen Pressvorgang sind Ober- und Unterstempel zunächst mittels der genannten Kurvenbahnen derart gegeneinander positioniert, dass sie zwischen ihren Pressflächen innerhalb der Matrize eine bestimmte Pulvermenge einschließen. Die nun ausgeführte Pressbewegung mit geringem Presshub wird nicht mehr durch die Kurvenbahn, sondern durch eine Druckrolle erzeugt, die in einer Einlaufzone des Übergangsbereichs auf den Stempelkopf auftrifft und von dort über die Spiegelfläche abrollt. Nach erfolgter Pressung erfolgt eine Rückzugbewegung mittels der vorgenannten Kurvenbahn.The lifting movement of the tableting stamp is brought about in two different phases in two different ways. In both cases, a punch head of the respective tableting punch is used, which is arranged at the free end of the punch shaft opposite the pressing surface. Such a punch head has a circumferential surface, a central mirror surface with a rounded transition area on the side facing away from the shank, and a retraction surface on the side facing the shank. For the rough lifting movements, the punch head runs in a cam track, which, depending on the direction of movement, introduces compressive or tensile forces into the tabletting punch via the punch head. For the actual pressing process, the upper and lower punches are initially positioned against one another by means of the cam tracks mentioned in such a way that they enclose a certain amount of powder between their pressing surfaces within the die. The pressing movement now performed with a small pressing stroke is no longer generated by the cam track, but by a pressure roller, which hits the punch head in an entry zone of the transition area and from there rolls over the mirror surface. After the pressing has taken place, a retraction movement takes place by means of the aforementioned cam track.

Im praktischen Betrieb ist immer wieder ein sogenannter Schwergang zu beobachten, bei dem signifikant erhöhte Kräfte für die Bewegung der Tablettierstempel erforderlich werden. Eine Ursache hierfür kann beispielsweise eine Verbiegung der Stempel sein. Die Tablettierstempel verformen sich unter Last, wobei es vereinzelt es zu einer plastischen Materialverformung kommt, in dessen Folge ein entsprechend verbogener Tablettierstempel in seiner Führung schwergängig läuft. Ein weiterer Aspekt kann die unzulängliche Schmierung der Tablettierstempel sein. Da eine übermäßige Schmierung mit Öl zu einer Kontaminierung des zu verpressenden Produktes führen kann, wird der Schmiermitteleinsatz für gewöhnlich auf ein Minimum reduziert. Vereinzelt ist die Schmierung zu gering, was zu Schwergang führt. Die genannten Effekte ergänzen sich gegenseitig und führen zu einem fortschreitenden Schwergang. Damit steigen die mechanischen Lasten im Tablettierstempel mit der Folge von Rissbildungen. Immer wieder brechen Stempelköpfe an ihrem Übergang zum Schaft ab. Dies führt zu erheblichen Folgeschäden an der Presse insgesamt und zu zeitintensiven Produktionsausfällen.In practical operation, a so-called sluggish movement can be observed again and again, in which significantly increased forces are required to move the tabletting punch. A cause for this can be, for example, a bending of the stamp. The tabletting stamps deform under load, with occasional plastic material deformation occurring, as a result of which a correspondingly bent tabletting stamp runs sluggishly in its guide. Another aspect can be the inadequate lubrication of the tabletting punches. Since excessive lubrication with oil can lead to contamination of the product to be pressed, the use of lubricant is usually kept to a minimum. Occasionally the lubrication is too low, which leads to sluggishness. The effects mentioned complement each other and lead to progressive difficulty. As a result, the mechanical loads in the tabletting stamp increase, with the result that cracks form. Again and again punch heads break off at their transition to the shaft. This leads to considerable consequential damage to the press as a whole and to time-consuming production downtimes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Tablettierstempel hinsichtlich seiner Belastbarkeit zu verbessern.The object of the invention is to improve a generic tableting stamp with regard to its load-bearing capacity.

Diese Aufgabe wird durch einen Tablettierstempel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a tableting die with the features of claim 1.

Die Erfindung basiert zunächst auf der Erkenntnis, dass für die beobachteten Schäden ein Lastfall entscheidend ist, nämlich die Pressung der Druckrolle beim Auftreffen auf den äußeren Rand der Spiegelfläche des Stempelkopfes. Dies führt zu einer Kombination aus Längskraft und Biegung mit einer Spannungsspitze im Übergangsbereich vom Stempelkopf zum Schaft.The invention is initially based on the knowledge that one load case is decisive for the damage observed, namely the pressure of the pressure roller when it hits the outer edge of the mirror surface of the punch head. This results in a combination of longitudinal force and bending with a stress peak in the transition area from the punch head to the shank.

Hierauf aufbauend ist nach der Erfindung eine modifizierte Stempelkopfgeometrie vorgesehen. Der Stempelkopf weist eine Kopfhöhe und eine zylindrische Umfangsfläche mit einer zugehörigen Höhe auf, wobei gemäß der Erfindung das Verhältnis der Höhe der Umfangsfläche zur Kopfhöhe < 0,2, bevorzugt < 0,15, und insbesondere < 0,1 ist.Based on this, a modified die head geometry is provided according to the invention. The punch head has a head height and a cylindrical peripheral surface with an associated height, the ratio of the height of the peripheral surface to the head height being <0.2, preferably <0.15, and in particular <0.1, according to the invention.

Durch die genannten Verhältnisse wird erreicht, dass sich der Stempelkopf in der Seitenansicht einer ovalen Form annähert. Es wurde herausgefunden, dass die angenähert ovale Kopfkontur bei gegebener Last zu einer signifikanten Verringerung der maximalen mechanischen Spannung im Übergangsbereich vom Kopf zum Schaft führt. Die Gefahr einer bleibenden plastischen Verformung und eines damit einhergehenden Schwerganges ist signifikant verringert. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zu längeren Standzeiten und zu einer höheren Ausfallsicherheit.The conditions mentioned result in the punch head approaching an oval shape when viewed from the side. It was found that the approximately oval head contour for a given load leads to a significant reduction in the maximum mechanical stress in the transition area from head to shaft. The risk of permanent plastic deformation and the associated sluggishness is significantly reduced. The configuration according to the invention leads to longer service lives and greater reliability.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Sie alle tragen zu einer solchen Annäherung an eine ovale Kopfkontur bei, dass das im Betrieb tatsächlich erreichte Niveau der Materialspannung reduziert ist und nach Möglichkeit unterhalb der kritischen Grenze bleibt. Die entstehende bauchige Kopfgeometrie führt zu einer Verbesserung des Kraftflusses im Stempelkopf und damit zu einer Verringerung der Materialbelastung insbesondere an der kritischen Übergangsstelle vom Kopf zum Schaft.Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims. They all contribute to such an approximation to an oval head contour that the level of material stress actually achieved during operation is reduced and, if possible, remains below the critical limit. The resulting bulbous head geometry leads to an improvement in the power flow in the punch head and thus to a reduction in material stress, especially at the critical transition point from head to shaft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 in einer schematischen Umfangsabwicklung eine Tablettiermaschine in Form einer Rundläuferpresse mit einer Vielzahl von Tablettierstempeln im Zusammenwirken mit Matrizen zum Pressen von Tabletten, und
2 in einer Seitenansicht einen Tablettierstempel nach 1 im Bereich seines Stempelkopfes mit im Verhältnis zur Kopfhöhe niedriger zylindrischer Umfangsfläche, sowie mit gerundeten Abschnitten darüber und darunter.

An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing. Show it:

1 in a schematic peripheral development, a tableting machine in the form of a rotary press with a large number of tableting punches in cooperation with dies for pressing tablets, and
2 a tableting stamp in a side view 1 in the area of its punch head with a low cylindrical peripheral surface in relation to the head height, as well as with rounded sections above and below.

1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung das Funktionsprinzip einer Tablettiermaschine 20. Die Tablettiermaschine 20 ist eine Rundläufermaschine, bei der sämtliche Stationen kreisförmig um eine Mittelachse angeordnet sind und durch Drehung der Anordnung angefahren werden. Zur besseren Übersicht ist die genannte Kreisform hier auf die Zeichnungsebene abgewickelt, wobei sich in der Praxis das rechte Ende nahtlos an das linke Ende anschließt. 1 shows the functional principle of a tableting machine 20 in a schematic overview. The tableting machine 20 is a rotary machine in which all stations are arranged in a circle around a central axis and are approached by rotating the arrangement. For a better overview, the above-mentioned circular shape has been developed onto the plane of the drawing, with the right-hand end adjoining the left-hand end seamlessly in practice.

In der Tablettiermaschine wird ein Pulver 18 zu einzelnen Tabletten 19 verpresst. Das Pulver 18 kann insbesondere ein pharmazeutisches Pulver oder ein Pulver aus dem Gebiet der Nahrungsergänzungsmittel sein. Ebenso kommen aber auch Pulver aus dem Bereich der Wasch- oder Spülmittel zur Verpressung zu sogenannten Tabs in Betracht.A powder 18 is compressed into individual tablets 19 in the tableting machine. The powder 18 can in particular be a pharmaceutical powder or a powder from the field of dietary supplements. However, powders from the field of detergents or dishwashing detergents can also be used for compression to form so-called tabs.

Die Tablettiermaschine 20 umfasst einen Rotor 26, der sich im Betrieb um eine nicht dargestellte Hochachse entsprechend Pfeilen 27 dreht. Im Rotor 26 sind Matrizen 23 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, wobei die Matrizen 23 vertikal durchgehende Matrizenöffnungen aufweisen, deren Querschnitt die Umfangskontur der späteren Tablette 19 vorgibt. Jeder einzelnen Matrize 23 ist je ein Paar von Tablettierstempeln 1 (2), nämlich je ein als Oberstempel 21 und ein als Unterstempel 22 ausgeführter Tablettierstempeln 1 (2) zugeordnet. Die Oberstempel 21 und die Unterstempel 22 sind paarweise koaxial zueinander und zur jeweiligen Matrize 23 ausgerichtet und axial verschiebbar gelagert. Im Betrieb folgen sie der Drehbewegung des Rotors 26, so dass ihre Ausrichtung relativ zur jeweiligen Matrize 23 beim Umlauf aufrechterhalten bleibt. Die hier gezeigten, für den regulären Pressbetrieb vorgesehenen Oberstempel 21 und Unterstempel 22 weisen jeweils eine Stempelspitze 25 auf, deren Querschnitt an den Öffnungsquerschnitt der Matrizen 23 angepasst ist. Die Unterstempel 22 ragen mit ihren Stempelspitzen 25 von unten in die Öffnungen der Matrizen 23 und verschließen diese. Die Oberstempel 23 können mit ihren Stempelspitzen 25 von oben in die Öffnungen der Matrizen 23 hineingefahren und von dort auch wieder herausgezogen werden.The tableting machine 20 comprises a rotor 26 which, during operation, rotates according to arrows 27 about a vertical axis (not shown). In the rotor 26 , dies 23 are distributed uniformly over the circumference, the dies 23 having vertically continuous die openings, the cross section of which defines the peripheral contour of the later tablet 19 . Each individual die 23 has a pair of tabletting punches 1 ( 2 ), namely one each as an upper punch 21 and a tabletting punch 1 designed as a lower punch 22 ( 2 ) assigned. The upper punch 21 and the lower punch 22 are aligned in pairs coaxially with one another and with the respective die 23 and are mounted so as to be axially displaceable. In operation, they follow the rotational movement of the rotor 26 so that their orientation relative to the respective die 23 is maintained during rotation. The upper punch 21 and lower punch 22 shown here, which are provided for regular pressing operation, each have a punch tip 25 whose cross section is adapted to the opening cross section of the dies 23 . The lower punches 22 protrude with their punch tips 25 from below into the openings of the matrices 23 and close them. The upper punches 23 can be moved with their punch tips 25 from above into the openings of the matrices 23 and pulled out again from there.

Die Tablettiermaschine 20 weist des Weiteren eine obere Kurvenbahn 28 und eine untere Kurvenbahn 29 auf, welche feststehend montiert sind und sich daher nicht mit dem Rotor 26 mitdrehen. Die obere Kurvenbahn 28 steht mit Stempelköpfen 3 der Oberstempel 21 in Kontakt, während die untere Kurvenbahn 29 mit Stempelköpfen 3 der Unterstempel 22 in Kontakt steht. Die Kurvenbahnen 28, 29 zwingen den Oberstempeln 21 und Unterstempeln 22 mittels derer Stempelköpfe 3 eine zyklische axiale Hubbewegung auf. Die Kurvenbahnen 28, 29 sind hier zur Vereinfachung zeichnerisch derart dargestellt, dass sie Ober- und Unterstempel 21, 22 nur zum Rotor 26 hin drücken können. In der praktischen Ausführung sind aber derart ausgestaltet, dass sie auch an Rückzugsflächen 10 der Tablettierstempel 1 (2) angreifen und diese vom Rotor 26 zurückziehen können.The tabletting machine 20 also has an upper cam track 28 and a lower cam track 29 which are fixedly mounted and therefore do not rotate with the rotor 26 . The upper curved track 28 is in contact with the punch heads 3 of the upper punches 21 , while the lower curved track 29 is in contact with the punch heads 3 of the lower punches 22 . The cam tracks 28, 29 force the upper punches 21 and lower punches 22 by means of their punch heads 3 to perform a cyclic axial lifting movement. For the sake of simplicity, the cam tracks 28 , 29 are shown in the drawing in such a way that they can only push the upper and lower punches 21 , 22 towards the rotor 26 . In the practical embodiment, however, they are designed in such a way that they can also be used on retraction surfaces 10 of the tableting stamps 1 ( 2 ) attack and can withdraw them from the rotor 26.

Ergänzend dazu sind noch eine obere Vordruckrolle 30, eine untere Vordruckrolle 31, eine obere Hauptdruckrolle 32 und eine untere Hauptdruckrolle 33 paarweise ober- und unterhalb der Ober- und Unterstempel 21, 22 angeordnet. Sie haben keinen eigenen Drehantrieb. Vielmehr drehen sie sich dadurch, dass sie auf den Stempelköpfen 3 abrollen, wobei sie axialen Pressdruck auf die Ober- und Unterstempel 21, 22 ausüben. In addition to this, an upper form roller 30, a lower form roller 31, an upper main pressure roller 32 and a lower main pressure roller 33 are arranged in pairs above and below the upper and lower punches 21, 22. They do not have their own rotary drive. Rather, they rotate by rolling on the punch heads 3, exerting axial pressure on the upper and lower punches 21, 22.

Die Arbeitsweise der Tablettiermaschine 20 ist wie folgt: Zunächst befinden sich, wie ganz links in 1 erkennbar, die Ober- und Unterstempel 21, 22 in maximal nach oben angehobener Position, wobei der Stempelkopf 25 des Oberstempels 21 mit Abstand oberhalb der zugehörigen Matrize 23 positioniert ist. Die Oberseite des Rotors 26 wird hier als Produktseite 17 bezeichnet, weil hierauf das Ausgangsprodukt in Form des Pulvers 18 lose aufgeschüttet ist. Darüber befindet sich ein sogenannter Füllschuh 34, mittels dessen das Pulver 18 in die Öffnungen der Matrizen 23 gestrichen wird. Die Öffnungen der Matrizen 23 sind nach unten durch die Stempelspitzen 25 der Unterstempel 22 verschlossen. Korrespondierend zum fortschreitenden Füllprozess werden die Unterstempel 22 mittels der unteren Kurvenbahn 29 nach unten gezogen, so dass sich die Matrizenöffnungen mit der gewünschten Pulvermenge füllen. Hieran anschließend werden die Unterstempel 22 wieder leicht angehoben, um eine erste Entlüftung des Pulvers 18 zu bewirken. Nachfolgend werden die Oberstempel 21 mittels der oberen Kurvenbahn 28 nach unten gedrückt, so dass sie mit ihren Stempelspitzen 25 in die Öffnungen der Matrizen 23 eintauchen und diese von oben verschließen.The operation of the tabletting machine 20 is as follows: First, as shown on the far left in 1 recognizable, the upper and lower punches 21, 22 in the maximally raised position, the punch head 25 of the upper punch 21 being positioned at a distance above the associated die 23. The upper side of the rotor 26 is referred to here as the product side 17 because the starting product in the form of the powder 18 is loosely heaped onto it. A so-called filling shoe 34 is located above it, by means of which the powder 18 is spread into the openings of the matrices 23 . The openings of the matrices 23 are closed at the bottom by the punch tips 25 of the lower punches 22 . Corresponding to the progressing filling process, the lower stamps 22 are adjusted by means of the lower cure venbahn 29 is pulled down so that the die openings fill with the desired amount of powder. After this, the lower punches 22 are raised again slightly in order to cause the powder 18 to be vented for the first time. The upper punches 21 are then pressed downwards by means of the upper cam track 28, so that their punch tips 25 dip into the openings of the matrices 23 and close them from above.

Hieran schließt sich die eigentliche Verdichtung des Pulvers 18 zu fertigen Tabletten 19 an, wozu große Presskräfte erforderlich sind. Diese hohen Presskräfte werden nicht von den Kurvenbahnen 28, 29, sondern von den Druckrollen 30, 31, 32, 33 aufgebracht. Eine erste axiale Verdichtung erfolgt als Vorverdichtung, indem das Paar von oberer Vordruckrolle 30 und unterer Vordruckrolle 31 die daran vorbeilaufenden Ober- und Unterstempel 21, 22 axial gegeneinander drückt. Eine zweite axiale Verdichtung schließt sich hieran an und erfolgt als Hauptverdichtung, indem das Paar von oberer Hauptdruckrolle 32 und unterer Hauptdruckrolle 33 ein weiteres Mal, diesmal aber ausgeprägter die daran vorbeilaufenden Ober- und Unterstempel 21, 22 axial gegeneinander drückt. Hierbei hat sich zwischen den einander zugewandten Pressflächen der Stempelspitzen 25 in der Öffnung der Matrize 23 aus dem Pulver 18 eine Tablette 19 gebildet, welche noch ausgestoßen werden muss. Die hierzu erforderliche Hubbewegung der Ober- und Unterstempel 21, 22 wird nun wieder von der oberen und der unteren Kurvenbahn 28, 29 übernommen. Die Kurvenbahn 28, 29 heben also nach dem Pressvorgang die Ober- und Unterstempel 21, 22 soweit nach oben an, dass der Oberstempel 21 die Matrize 23 nach oben freigibt, und dass der Unterstempel 22 die fertige Tablette 19 entsprechend der Darstellung am rechten Rand von 1 nach oben ausstößt. Die Ober- und Unterstempel 21, 22 befinden sich wieder in der Ausgangsstellung entsprechend dem linken Bildrand von 1, sodass der vorstehend beschriebene Zyklus von neuem beginnt.This is followed by the actual compression of the powder 18 into finished tablets 19, for which large pressing forces are required. These high pressing forces are not applied by the cam tracks 28, 29 but by the pressure rollers 30, 31, 32, 33. A first axial compression takes place as pre-compression, in that the pair of upper pre-compression roller 30 and lower pre-compression roller 31 presses the upper and lower punches 21, 22 axially against one another as they pass them. A second axial compaction follows and takes place as main compaction, in that the pair of upper main pressure roller 32 and lower main pressure roller 33 presses the upper and lower punches 21, 22 moving past axially against one another once more, but this time more pronounced. In this case, a tablet 19 has formed from the powder 18 between the mutually facing pressing surfaces of the punch tips 25 in the opening of the die 23, which tablet still has to be ejected. The lifting movement of the upper and lower punches 21, 22 required for this is now taken over again by the upper and lower cam tracks 28, 29. After the pressing process, the curved tracks 28, 29 lift the upper and lower punches 21, 22 upwards far enough for the upper punch 21 to release the die 23 upwards and for the lower punch 22 to press the finished tablet 19 as shown on the right-hand edge of FIG 1 ejects upwards. The upper and lower stamps 21, 22 are again in the starting position corresponding to the left edge of the figure 1 , so that the cycle described above begins again.

2 zeigt in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäß ausgeführten Tablettierstempel 1, welcher je nach weiterer Ausgestaltung als Oberstempel 21 oder als Unterstempel 22 gemäß 1 zum Einsatz kommt. Der Tablettierstempel 1 ist hier zur besseren Übersicht nur im Bereich seines Stempelkopfes 3 und des daran angrenzenden Abschnittes des Schafts 2 gezeigt. Er erstreckt sich entlang einer Stempelachse 11 mit seinem Schaft 2, an dessen einem Ende sich eine zwar nicht hier, aber in 1 gezeigte Stempelspitze 25 befindet. An seinem in Achsrichtung gegenüberliegenden Ende geht der Schaft 2 in den Stempelkopf 3 über. Der Durchmesser des Schaftes d beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß verbreitetem Standard 12,0 mm. Der Stempelkopf 3 hat einen entsprechend größeren maximalen Durchmesser D von 19,0 mm. Im Rahmen der Erfindung können aber auch abweichende Durchmesser d, D ausgeführt sein. 2 shows a side view of a tableting stamp 1 designed according to the invention, which, depending on the further configuration, can be used as an upper stamp 21 or as a lower stamp 22 according to FIG 1 is used. For the sake of clarity, the tableting punch 1 is shown here only in the area of its punch head 3 and the section of the shaft 2 adjoining it. It extends along a punch axis 11 with its shank 2, at one end of which there is a not here, but in 1 punch tip 25 shown is located. At its end opposite in the axial direction, the shank 2 merges into the punch head 3 . In the exemplary embodiment shown, the diameter of the shaft d is 12.0 mm in accordance with the widespread standard. The punch head 3 has a correspondingly larger maximum diameter D of 19.0 mm. Within the scope of the invention, however, different diameters d, D can also be implemented.

Im Bereich seines maximalen Durchmessers D ist der Stempelkopf 3 mit einer zylindrischen Umfangsfläche 8 versehen. Auf seiner in Achsrichtung darüber liegenden Stirnseite, also auf der vom Schaft 2 abgewandten Seite der Umfangsfläche 8 ist am Stempelkopf 3 eine zentrale, kreisscheibenförmige Spiegelfläche 4 ausgebildet, welche sich senkrecht zur Stempelachse 11 erstreckt. Die Spiegelfläche 4 weist einen Durchmesser Ds von 9,6 mm auf. Gegenüberliegend dazu, also auf der dem Schaft 2 in Richtung der Schaftachse 11 zugewandten Seiten der Umfangsfläche 8 ist am Stempelkopf 3 eine konische Rückzugsfläche 10 mit einem Kegelwinkel α in Höhe von 30° ausgebildet.In the area of its maximum diameter D, the punch head 3 is provided with a cylindrical peripheral surface 8 . A central, circular disc-shaped mirror surface 4 is formed on the punch head 3 on its end face lying above it in the axial direction, ie on the side of the peripheral surface 8 facing away from the shaft 2 , which mirror surface extends perpendicularly to the punch axis 11 . The mirror surface 4 has a diameter Ds of 9.6 mm. Opposite to this, ie on the side of the peripheral surface 8 facing the shank 2 in the direction of the shank axis 11 , a conical retraction surface 10 with a cone angle α of 30° is formed on the punch head 3 .

Die hier aufgeführten Angaben zur geometrischen Ausgestaltung des Stempelkopfes 3 und seines Übergangs zum Schaft 2 beziehen sich - sofern nicht anders angegeben - auf die Kontur der hier gezeigten Seitenansicht entsprechend einem Längsschnitt durch den Tablettierstempel 1. Demnach schließt sich ein oberer Übergangsbereich 5 von oben an die zylindrische Umfangsfläche 8 an und verläuft bis zur Spiegelfläche 4. In axialer Gegenrichtung schließt sich ein unterer Übergangsbereich 9 von unten an die zylindrische Umfangsfläche 8 an und verläuft bis zur konischen Rückzugsfläche 10. Mit fortschreitendem axialem Abstand zur zylindrischen Umfangsfläche 8 verringern sich die Durchmesser des oberen bzw. unteren Übergangsbereichs 5, 9, so dass sich der Stempelkopf 3 ausgehend von der Umfangsfläche 8 oberhalb und unterhalb davon insgesamt im Durchmesser verjüngt.Unless otherwise stated, the information given here on the geometric design of the punch head 3 and its transition to the shaft 2 relates to the contour of the side view shown here corresponding to a longitudinal section through the tabletting punch 1. Accordingly, an upper transition area 5 connects from above to the cylindrical peripheral surface 8 and runs to the mirror surface 4. In the opposite axial direction, a lower transition area 9 connects to the cylindrical peripheral surface 8 from below and runs to the conical retraction surface 10. With increasing axial distance to the cylindrical peripheral surface 8, the diameter of the upper one decreases and lower transition area 5, 9, so that the punch head 3 tapers starting from the peripheral surface 8 above and below it overall in diameter.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich der obere Übergangsbereich 5 aus einem ersten, an die Spiegelfläche 4 angrenzenden Übergangsabschnitt 6 und einen zweiten, an die Umfangsfläche 8 angrenzenden Übergangsabschnitt 7 zusammen. Beide Übergangsabschnitte 6, 7 sind gerundet, wobei der erste Übergangsabschnitt 6 mit einem Radius n gerundet ist, während der zweite Übergangsabschnitt 7 mit einem zweiten Radius r₂ gerundet ist. Der untere Übergangsbereich 9 ist mit einem Radius r₃ gerundet. Der erste Radius r₁ beträgt hier 15 mm, während der zweite und der dritte Radius r₂, r₃ jeweils 50 mm betragen.In the exemplary embodiment shown, the upper transition region 5 is composed of a first transition section 6 adjoining the mirror surface 4 and a second transition section 7 adjoining the peripheral surface 8 . Both transition sections 6, 7 are rounded, with the first transition section 6 being rounded with a radius n, while the second transition section 7 is rounded with a second radius r ₂ . The lower transition area 9 is rounded with a radius r ₃ . The first radius r ₁ is 15 mm here, while the second and third radius r ₂ , r ₃ are each 50 mm.

Der Tablettierstempel 1 weist eine Kopfhöhe H von 10,7 mm auf, während eine Höhe Hz der zylindrischen Umfangsfläche 8 1,0 mm beträgt. Eine Höhe Hu des unteren Übergangsbereichs 9 beträgt 3,35 mm. Eine Höhe Ho des oberen Übergangsbereichs 5 beträgt 4,5 mm. Sie ist in eine Höhe hi des ersten Übergangsabschnitts 6 von 1,26 mm und in einer Höhe h₂ des zweiten Übergangsabschnitts 7 von 3,24 mm aufgeteilt.The tabletting punch 1 has a head height H of 10.7 mm, while a height Hz of the cylindrical peripheral surface 8 is 1.0 mm. A height Hu of the lower transition area 9 is 3.35 mm. A height Ho of the upper transition area 5 is 4.5 mm. It is at a height hi of the first transition section 6 of 1.26 mm and at a height h ₂ of the second transition section 7 of 3.24 mm.

Hierdurch ist der Tablettierstempel 1 im Bereich seines Stempelkopfes 3 in seinen wesentlichen geometrischen Parametern festgelegt. Zur Vermeidung von scharfen Kanten ist der Übergang des ersten Übergangsabschnitts 6 zum zweiten Übergangsabschnitt 7 mit einem Radius r₄ von 2,5 mm verrundet. Sinngemäß das gleiche gilt auch für den Übergang des unteren Übergangsbereichs 9 zur Rückzugsfläche 10 mit einem Radius r₅ von 1,0 mm und für den Übergang der Rückzugsfläche 10 zum Schaft 2 mit einem Radius r₆ von 1,2 mm. Diese der Kantenvermeidung dienenden Radien r₄, r₅ und r₆ bleiben jedoch bei der geometrischen Bestimmung des oberen Übergangsbereichs 5, des unteren Übergangsbereichs 9 und der Rückzugsfläche 10 unberücksichtigt.As a result, the tableting stamp 1 is fixed in the area of its stamping head 3 in terms of its essential geometric parameters. To avoid sharp edges, the transition from the first transition section 6 to the second transition section 7 is rounded with a radius r ₄ of 2.5 mm. The same applies to the transition from the lower transition area 9 to the retraction surface 10 with a radius r ₅ of 1.0 mm and for the transition from the retraction surface 10 to the shaft 2 with a radius r ₆ of 1.2 mm. However, these radii r ₄ , r ₅ and r ₆ , which serve to avoid edges, are not taken into account in the geometric determination of the upper transition area 5 , the lower transition area 9 and the retreat surface 10 .

Gemäß der Erfindung ist das Verhältnis der Höhe der Umfangsfläche 6 zur Kopfhöhe < 0,2, bevorzugt < 0,15 und insbesondere < 0,1. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis Hz/H = 1,0 mm / 10,7 mm = 0,09.According to the invention, the ratio of the height of the peripheral surface 6 to the head height is <0.2, preferably <0.15 and in particular <0.1. In the exemplary embodiment shown, this ratio is Hz/H=1.0 mm/10.7 mm=0.09.

Das Verhältnis der Höhe des unteren Übergangsbereichs 9 zur Kopfhöhe beträgt gemäß der Erfindung mindestens 0,2, bevorzugt mindestens 0,25 und insbesondere mindestens 0,3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis Hu/H = 3,35 mm /10,7 mm = 0,31. Das Verhältnis des zugehörigen Radius des unteren Übergangsbereichs 9 zur Kopfhöhe r₃/H ist vorteilhaft < 10,0, bevorzugt < 7,5 und insbesondere < 5,0. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis r₃/H = 50,0 mm / 10,7 mm = 4,67.According to the invention, the ratio of the height of the lower transition region 9 to the head height is at least 0.2, preferably at least 0.25 and in particular at least 0.3. In the exemplary embodiment shown, this ratio is Hu/H=3.35 mm/10.7 mm=0.31. The ratio of the associated radius of the lower transition region 9 to the head height r ₃ /H is advantageously <10.0, preferably <7.5 and in particular <5.0. In the exemplary embodiment shown, this ratio is r ₃ /H=50.0 mm/10.7 mm=4.67.

Das Verhältnis der des oberen Übergangsbereichs 5 zur Kopfhöhe Ho/H beträgt vorteilhaft mindestens 0,3, bevorzugt mindestens 0,35 und insbesondere mindestens 0,4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis Ho/H = 4,5 mm / 10,7 mm = 0,42. Das Verhältnis der Höhe des oberen Übergangsbereichs 5 zur Höhe des unteren Übergangsbereichs 9 Ho/Hu liegt vorteilhaft in einem Bereich von einschließlich 0,7 bis einschließlich 1,5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt es Ho/Hu = 4,5 mm /3,35 mm = 1,34. Das Verhältnis der Höhe des zweiten an die Umfangsfläche 6 angrenzenden Übergangsabschnitts 7 zur Kopfhöhe h₂/H beträgt vorteilhaft mindestens 0,2, bevorzugt mindestens 0,25 und insbesondere mindestens 0,3. Vorliegend beträgt dieses Verhältnis h₂/H = 3,24 mm / 10,7 mm = 0,3. Das zugehörige Verhältnis des Radius des zweiten, an die Umfangsfläche 8 angrenzenden Übergangsabschnitts 7 zur Kopfhöhe r₂/H ist vorteilhaft < 10,0, bevorzugt < 7,5 und insbesondere < 5,0. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis r₂/H = 50,0 mm / 10,7 mm = 4,67.The ratio of the upper transition area 5 to the head height Ho/H is advantageously at least 0.3, preferably at least 0.35 and in particular at least 0.4. In the exemplary embodiment shown, this ratio is Ho/H=4.5 mm/10.7 mm=0.42. The ratio of the height of the upper transition area 5 to the height of the lower transition area 9 Ho/Hu is advantageously in a range from 0.7 to 1.5 inclusive. In the embodiment shown, it is Ho/Hu=4.5 mm/3.35 mm=1.34. The ratio of the height of the second transition section 7 adjoining the peripheral surface 6 to the head height h ₂ /H is advantageously at least 0.2, preferably at least 0.25 and in particular at least 0.3. In the present case, this ratio is h ₂ /H=3.24 mm/10.7 mm=0.3. The associated ratio of the radius of the second transition section 7 adjoining the peripheral surface 8 to the head height r ₂ /H is advantageously <10.0, preferably <7.5 and in particular <5.0. In the exemplary embodiment shown, this ratio is r ₂ /H=50.0 mm/10.7 mm=4.67.

Insgesamt ist ein Stempelkopf mit gerundeter, näherungsweise ovaler Kontur gebildet, was zu einem reduzierten Spannungsaufkommen insbesondere im Bereich des Übergangs vom Stempelkopf 3 zum Schaft, namentlich im Bereich des Radius r6 führt. Vergleichssimulationen mit einer Gegenüberstellung des hier vorgestellten erfindungsgemäßen Stempels mit einem Stempel üblicher Bauweise haben den kritischen Lastfall beleuchtet, bei dem eine der Druckrollen 30, 31, 32, 33 (1) auf der Stirnfläche des Stempelkopfes 3 abrollt. Die maximale Belastung tritt beim Druckrollenkontakt mit dem Übergang des oberen Übergangsbereichs 5 zur Spiegelfläche 4 auf. Die dort erzeugte exzentrische Hertzsche Pressung führt zu einer kombinierten Längs- und Biegebelastung im Tablettierstempel 1 mit einer Spannungsspitze im Übergangsbereich vom Stempelkopf 3 zum Schaft 2. Bei ansonsten gleichbleibenden Simulationsparametern konnte diese Spannungsspitze von 876 MPa beim Stand der Technik um beachtliche 14% auf 768 MPa bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung reduziert werden. Die Neigung zum Verbiegen, zur Rissbildung oder sogar zum Abreißen des Stempelkopfes 3 ist damit deutlich reduziert.Overall, a punch head with a rounded, approximately oval contour is formed, which leads to a reduced occurrence of stress, particularly in the area of the transition from the punch head 3 to the shaft, specifically in the area of the radius r6. Comparative simulations with a comparison of the punch according to the invention presented here with a punch of conventional design have illuminated the critical load case in which one of the pressure rollers 30, 31, 32, 33 ( 1 ) on the face of the punch head 3 rolls. The maximum load occurs when the pressure roller comes into contact with the transition from the upper transition area 5 to the mirror surface 4 . The eccentric Hertzian pressure generated there leads to a combined longitudinal and bending load in the tableting punch 1 with a stress peak in the transition area from the punch head 3 to the shaft 2. With otherwise constant simulation parameters, this stress peak could be reduced from 876 MPa in the prior art by a remarkable 14% to 768 MPa can be reduced in the configuration according to the invention. The tendency for the punch head 3 to bend, crack or even tear off is thus significantly reduced.

Claims

Tableting punch (1), comprising a shaft (2) and a punch head (3) with a head height (H), the punch head (3) having a cylindrical peripheral surface (8) on the side of the peripheral surface (8 ) has a central mirror surface (4) and on the side of the peripheral surface (8) facing the shaft (2) a conical retreat surface (10), the peripheral surface (8) extending over a height (H _z ), and the The punch head (3) tapers in diameter above and below the peripheral surface (8), characterized in that the ratio of the height (H _z ) of the peripheral surface (6) to the head height (H) is less than 0.2.

tabletting stamp claim 1 , characterized in that the ratio of the height (H _z ) of the peripheral surface (6) to the head height (H) is less than 0.15 and in particular less than 0.1.

tabletting stamp claim 1 or 2 , characterized in that a lower transition area (9) with a height (H _u ) adjoins the cylindrical peripheral surface (8) in the direction of the retraction surface (10), the ratio of the height (H _u ) of the lower transition area (9) to head height (H) is at least 0.2, preferably at least 0.25 and in particular at least 0.3.

tabletting stamp claim 3 , characterized in that the lower transition area (9) is rounded in longitudinal section with a radius (r ₃ ), the ratio of the radius (r ₃ ) of the lower transition area (9) to the head height (H) being less than 10.0, preferably is less than 7.5 and especially less than 5.0.

Tabletting stamp according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that an upper transition area (5) with a height (Ho) adjoins the cylindrical peripheral surface (8) in the direction of the mirror surface (4), the ratio of the height (Ho) of the upper transition area (5) to the head height (H) is at least 0.3, preferably at least 0.35 and especially at least 0.4.

tabletting stamp claim 5 , characterized in that the ratio of the height (Ho) of the upper transition area (5) to the height (H _u ) of the lower transition area (9) is in a range from 0.7 to 1.5 inclusive.

tabletting stamp claim 5 or 6 , characterized in that the upper transition region (5) has a first transition section (6) adjoining the mirror surface (4) with a height (h ₁ ) and a second transition section (7) adjoining the peripheral surface (8) with a height (h ₂ ), the ratio of the height (h2) of the second transition section (7) adjoining the peripheral surface (6) to the head height (H) being at least 0.2, preferably at least 0.25 and in particular at least 0.3 .

Tabletting stamp according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that the upper transition region (5) has a first transition section (6) adjoining the mirror surface (4) and a second transition section (7) adjoining the peripheral surface (8), and that the second transition section (7) adjoining the peripheral surface (8) adjacent transition section (7) is rounded in longitudinal section with a radius (r ₂ ), the ratio of the radius (r ₂ ) of the second transition section (7) adjoining the peripheral surface (8) to the head height (H) being less than 10.0, preferably less than 7.5 and in particular less than 5.0.