DE2029094A1

DE2029094A1 - Mit Stempeln und Matrizen arbeitende, drehbare Preßformvorrichtung

Info

Publication number: DE2029094A1
Application number: DE19702029094
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Osaka; Sakamoto Teruo; Sagawa Yoshihisa Hirakata; Osaka; Maekawa (Japan)
Original assignee: Shionogi and Co Ltd
Current assignee: Shionogi and Co Ltd
Priority date: 1969-06-12
Filing date: 1970-06-12
Publication date: 1970-12-23
Also published as: DE2029094B2; FR2051098A5; CA929799A; GB1251179A; US3663147A; CH509149A; JPS503027B1; DE2029094C3

Description

Mit Stempeln und Matrizen arbeitende, drehbare Preßformvorriehtung

Priorität: 12. Juni 1969 / Japan
Anmelde-Nr.: 46583/1969

Die Erfindung "bezieht sich allgemein auf eine mit Stempeln und Matrizen arbeitende, drehbare Preßformvörrichtung zum Herstellen geformter Gegenstände, wie medizinischer Tabletten aus Stoffen, die bisher schwer zu verformen waren.

In der vorliegenden Besehreibung und in den Ansprüchen ist der Ausdruck "Tablette" stellvertretend für jeden beliebigen, komprimierten Formling aus Nahrungsmitteln, Pharznazeutika, landwirtschaftlichen Chemikalien, pulverisierten Metallen, Keramiken, Kunststoffen und dergl. einschließlich von Gegenständen verwendet, die mechanisch komprimiert sind, so daß sie eine ausreichend feste Bindung vor einem Sintervorgang oder einem Überziehen eingegangen sind; der Ausdruck "Tablettieren" umfaßt alle Verfahren zum Herstellen der oben genannten Formkörper.

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Beim Herstellen geformter Gegenstände wie Tabletten unter Anwendung bekannter, mit Stempeln und Matrizen arbeitender, drehbarer Pressen ist e3 bisher üblich gewesen, die Komprimierungsgeschwindigkeit der Stempel so niedrig wie möglich zu wählen, um die Verv/eilzeit der Stempel in ihren äußersten, Druck aufbringenden Stellungen so weit wie wirtschaftlich vertretbar zu verlängern.

Aus den Gegensätzen bei derartigen bekannten Verfahren, nämlich einer geringen Kompriraierungsgeschwindigkeit und einer langen Komprimierungsdauer, ergeben sich natürlicherweise Schwierigkeiten ebenso wie im Hinblick·auf die Notwendigkeit zur Schaffung von mit hoher Geschwi?idigkeit ausgeführten Formverfahren und einem technischen Fortschritt, der die Herstellung von Tabletten hoher Qualität mit großer Komprimierungsgeschwindigkeit und geringer Komprimierungsdauer ermöglicht«

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine drehbare Preßformvorrichtung zu schaffen, die Druckverformungen mit hoher Geschwindigkeit ausführt und gleichzeitig Beschädigungen d,er; fertigen Tablette in Form eines schichtweisen Zusammenbruchs oder eines kappenartigen Abspaltens eines Teils der Tablette unterbindet.

Die zur Lösung dieser Aufgabe nach der Erfindung geschaffene Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie weniger Druckvorgänge mit höherer Herstellun^sgeschwindigkeit der Tabletten ausführen kann.·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

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Fig. 1 bis 5; sind graphische Diagramme, die experimentelle Ergebnisse erläutern, auf denen die Erfindung beruht;

Fig. 6 ist ein senkrechter, geradliniger Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einschließlich einer Dreheinrichtung, die in eine Ebene projiziert ist;

Fig. 7 ist ein teilweiser Aufriß des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels.

Um eine Lösung der oben genannten Schwierigkeiten zu finden, ist erfindungsgemäß eine detaillierte Untersuchung über den Einfluß der Art der Komprimierung, ausgedrückt in den Größen des aufgebrachten Drucks und der Dauer des aufgebrachten Drucks, auf die "Härte" der fertigen Tabletten und die "Rückfederung aus der Verformung" unter Verwendung von Maisstärke als Teststoff vorgenommen worden. Die Ergebnisse sind in den graphischen Diagrammen der Fig. 1 bi^ß 5 wiedergegeben, in denen die "Härte" als Bruchstärke bestimmt durch die zum Brechen der Tablette nötige Belastung in Kilogramm dargestellt ist, wobei die Tablette eine umso höhere Beständigkeit gegen Brechen hat, je größer der Wert dieser Belastung ist. Die "Rückfederung aus der Verformung", andererseits ist als Ausmaß der Expansion der Tablette, nachdem sie einmal eu einer Stärke von 4 mm komprimiert wurde, dargestellt, wobei das Auftreten von kappenartigem Abspalten eines Teils der Tablette oder schichtweisem Zusammenbruch derselben umso geringer ist, je kleiner der Wert der Rückfederung aus der Verformung ist.

Die Werte der Härte, die in den Säulen A bis F in Fig. 1 dargestellt sind und die der Rückfederung aus der Verformung, die in den Säulen A bis F der Fig. 2 dargestellt sind, entsprechen jeweils den Komprimierungsmustern A bis F in Fig. 3.

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Die in Fig. 3 dargestellten Komprimierungsrauster sind schematische Kurven, in denen die Ordinaten (nicht-lineare Abstufungen) die Größe des während des KomprimierungsVorgangs aufgebrachten Drucks darstellen, während die Abszissen die Zeit darstellen. Jede in den Figuren auftretende Spitze entspricht einem Hauptdruck mittels der Hauptdruckwalzen (ca. 2000 kg pro Tablette mit einem Durchmesser von 5 bis 15 mm), während jede der in den Kurven B, D, E und F auftretenden, ebenen Strecken dem Hilfsdruck (ca. 300 kg) entspricht.

Wie aus den schematischen Kurven deutlich hervorgeht, führt der Hilfsdruck zu vorteilhaften Ergebnissen beim Komprimierungsvorgang wie auch zu vorteilhaften Eigenschaften der fertigen Erzeugnisse.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Einfluß des Hilfsdrucks (Pp) auf die Härte bzw. das Rückfedern nach der Verformung, ausgedrückt in variierendem Druck, und davon ausgehend, daß das Komprimierungsinuster dem Muster B in Fig. 3 entspricht. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist der Hilfsdruck über einen großen Druckbereich von 300 bis 1200 kg pro Tablette wirksam, und die Möglichkeit zur Erzielung einer· großen Wirkung ist selbst bei sehr niedrigem Druck im Vergleich zu dem durch die Druckwalzen aufgebrachten Hauptdruck zu erwarten.

Die Erfindung beruht auf den Ergebnissen der oben beschriebenen Untersuchung und macht Gebrauch von bekannten Rotationstablettiermaschinen mit Stempeln und Matrizen (Einlegewerkzeugen).

Nach der Erfindung wird eine mit Stempeln und Matrizen arbeitende, drehbare Preßformvorrichtung geschaffen, die insgesamt in Kombination folgendes umfaßt: einen ortsfesten Rahmen, eine schichtweise aufgebaute Dreheinrichtung, die obere und untere Stempelhalter und einen dazwischen angeordneten

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Matrizenhalter umfaßt, von denen jeder um den Umfang herum eine Vielzahl oberer Stempel, unterer Stempel /bzw. Matr.izenhohlräume aufweist, und die um eine senkrechte Achse am ortsfesten Rahmen drehbar angebracht sind, sowie mindestens ein Paar im Abstand voneinander angeordnete, einander gegenüberliegende, obere und untere Druckwalzen, von denen eine oberhalb und eine unterhalb der Dreheinrichtung vorgesehen ist, und die um Achsen drehbar angebracht sind, welche die senkrechte Achse des die Dreheinrichtung haltenden, ortsfesten Rahmens schneiden, und die geeignet sind, auf die Stempel Druck auszuüben. Eine derartige Vorrichtung ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Hilfswalze an jedem der Stempel oder den Umkleidungen der Stempel und durch Führungsschienen am ortsfesten Rahmen der Vorrichtung, die geeignet sind, über die Hilfswalzen beim Drehen der Dreheinrichtung, d.h. bei der nacheinander erfolgenden Weiterbewegung der Stempel um die Achse der Dreheinrichtung herum einen Druck auf die Stempel auszuüben.

Die Erfindung wird anhand des in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 6 ist ein senkrechter, geradliniger Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den wichtigsten Elementen einschließlich der Dreheinrichtung (Stempel und Matrizenhalter), und zwar gestreckt und in eine Ebene projiziert dargestellt, die tangential zur zylindrischen Oberfläche liegt, welche die kreisförmige Bahn enthält, längs der die Stempel und Matrizenhohlräume weiterbewegt werden. Darüberhinaus sind in Fig. 6 die Druckwalzen, Führungsschienen und Steuerelemente dargestellt. Die Darstellung ist dabei so getroffen, daß das rechte äußere Ende der Zeichnung tatsächlich an das linke äußere Ende anschließt und daß die Stempel, Matrizenhohlräume und die diese Teile tragenden Bauelemente durch die Drehung der Dreheinrichtung kontinuierlich in der

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Zeichnung gesehen von links nach rechts weiterbeweyt werden. Genauer gesagt sind die aufeinanderfolgenden Zustände beim Tablettierzyklus eines Stempelpaares gegenüber dem Matrizenhohlraum, auf den diese Stempel wirken, durch die aufeinanderfolgenden Darstellungen von links nach rechts im Diagramm, die durch aufeinanderfolgende Positionsziffern (die letzten beiden Ziffern der dreiziffrigen Zahlen, z.B. 02 in 202, 302 oder 402)gekennzeichnet sind, wiedergegeben.

Gemäß der Erfindung kann eine Reihe bekannter Teile und Konstruktionselemente, die bei beliebigen bekannten Rotationspreßmaschinen üblich sind, ohne größere Abwandlung verwendet werden.

Im einzelnen ist eine Anordnung aus Rotationseinheiten (einschließlich Drehscheibe oder Stempelhalter und Matrizenhalter) 51 bis 53 um die senkrechte Achse des ortsfesten Rahmens 1 der Vorrichtung schwenkbar, wobei die Anordnung eine Vielzahl von oberen und unteren Stempeln bzw. den Umkleidungen für dieselben (in diesem Ausführungsbeispiel sind die Stempel als mit den Umkleidungen einheitlich ausgebildet dargestellt, die jedoch im allgemeinen voneinander trennbar sind, wobei die oberen Stempel durch Bezugszeichen 201 bis 217 gekennzeichnet sind) und Matrizenhohlräume 401 bis 417 stützt, deren Innenraum jeweils an die Köpfe der oberen und unteren Stempel angepaßt ist. Die Drehbewegung wird durch eine hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtung verursacht, welche jedes Paar Stempel'und-Matrizen um den Umfang der Vorrichtung herum in einer horizontalen Ebene in eine kreisförmige Bewegung versetzt.

Wenn auch in Fig. 6 die Dreheinrichtung als schichtweiser Aufbau dargestellt ist, der im wesentlichen aus drei Ebenen besteht, nämlich einem oberen Stempelhalter 51, in dem die oberen Stempel 201 bis 217 senkrecht beweglich gehalten sind, einer mittleren Ebene in Form eines Matrizenhalters

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52, der die Matrizenhohlräume 401 "bis 417 in fester Anordnung hält, sowie einer unteren Ebene in Form eines Stempelhalters

53, in dem die unteren Stempel 301 bis 317 gleichfalls senkrecht gleitend beweglich gehalten sind, ist dieser Aufbau praktisch ein einheitliches Bauelement oder wirkt zumindest als ein Bauelement, denn Sinn desselben ist es, das Weiterbewegen jeder Korabination aus Stempeln und Matrize parallel zueinander zu bewirken, während die Stempel und die Matrize in einer einzigen senkrechten Linie bleiben.

Längs der Schiene der kreisförmigen Bewegung der Stempel in der horizontalen Ebene sind zwei Paare Druckwalzen 61 bis 64 vorgesehen, von denen jeweils ein Paar einander gegenüberliegend mit einer Walze an jeder Seite der Dreheinrichtung vorgesehen ist. Die Walzen sind geeignet, auf die Stempel Druck auszuüben. Mit anderen Worten heißt das, daß die hier dargestellte Vorrichtung zwei aufeinanderfolgend wirksame Hauptdruckstufen aufweist.

Abgesehen von der oben beschriebenen kreisförmigen Bewegung müssen die Stempel 201 bis 217 und 301 bis 317 auch eine senkrechte Bewegung ausführen können, damit sie die die Hauptkorapression vorbereitenden Vorgänge bzw. die zur Hauptkoiupression komplementären Vorgänge ausführen können, beispielsweise Bewegungen zum Füllen der zu formenden Stoffe in die Matrizenhphlkörper und zum Auswerfen der fertigen Tabletten ebenso wie andere damit einhergeheride Bewegungen.

Um diese beiläufigen Vorgänge zu ermöglichen, sind Führungsschienen 7 und Steuerelemente 81 und 82 vorgesehen, . die mit den Stempeln zusammenwirken und am ortsfesten Rahmen der Vorrichtung entsprechend ihrer Aufgabe angebracht sind.

Darüberhinaus ist eine Zufuhreinrichtung 9 zum Einfüllen des zu verformenden Stoffes 8 in den Matrizenhohlraum so-

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wie ein Ablenkblech oder eine Ablenkplatte 11 vorgesehen, die die fertiggeformte und nach oben über die Oberfläche des Matrizenhalters 52 ausgestoßene Tablette 10 ablenkt. Diese Einrichtungen sind in ihrer Aufgabe entsprechender Stellung im Verhältnis zueinander angeordnet.

Wenn es sich auch nur um eine geringe Einzelheit handelt, die deshalb mit gestrichelten Linien angedeutet ist, so sei doch darauf hingewiesen, daß Verlängerungen 82· und 82" des Steuerelements 82, die in bekannten Maschinen zum Verhindern eines Herabfallens der unteren Stempel vorgesehen sind, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung überflüssig sind.

Bei dem oben beschriebenen bekannten Aufbau können die gewöhnlichen Tablettiervorgänge ordnungsgemäß ausgeführt werden. Der durch die Zufuhreinrichtung 9 mit dem zu verformenden Stoff 8 gefüllte Matrizenhohlraum bei Position 401 am äußeren linken Ende der Fig. 7 wirkt mit den oberen und unteren Stempeln zusammen, so daß der Stoff an den Stellungen 203 bis 205, 303 bis 305 und 403 bis 405 zusammengepreßt wird, während er gleichzeitig in der Zeichnung weiter nach rechts zu den Stellungen 207, 307 und 407 weiterbewegt wird, wo der Stoff einer Komprimierung durch die Walzen 61 und 62 unterworfen wird. Die Kombination der Stempel mit der Matrize und dem darin enthaltenen, einmal zusammengepreßten Stoff wird weiter nach rechts bewegt und erneut einer Kompression durch die Walzen 63 und 64 an den Stellungen 211, 311 und 411 unterworfen, um dann weiterbewegt zu werden, während der untere Stempel zusammen mit der geformten Tablette 10 und der obere Stempel durch die Steuerelemente 81 und 82, die mit den unteren Bereichen der unteren Stempel an den Stellungen 312 bis 315 in Berührung stehen, nach oben geworfen wird.

Auch der obere Stempel beginnt durch die Führungsschiene 7 bei den Stellungen 214 ff. nach oben geworfen zu werden

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und gelangt schließlich in eine Stellung, in der ein entsprechendes ,Spiel zwischen dem Stempel und dem geformten Gegenstand 10 besteht, der über die Oberfläche des mittleren Matrizenhalters 52 der Dreheinrichtung an den Stellungen 215 ff. über die Oberfläche hinausgeschoben wird.

Bei diesem Zustand wird der geformte Gegenstand 10 durch das Ablenkblech 11 von der Schiene weggeschoben und in ein hier nicht gezeigtes Aufnähmegefäß gebracht oder nachfolgenden Verfahrensschritten zugeführt.

Gemäß dem besonderen Merkmal der Erfindung sind obere und untere Stempel oder Stempelumkleidungen, die jeweils mit einer Walze versehen sind» deren Durchmesser nahezu dem des Stempels bzw. der Umkleidung für denselben entspricht und die mit 201a bis 217a und 301a bis 317a bezeichnet sind, zusätzlich zu den oben beschriebenen bekannten Bauteilen vorgesehen. Gleichzeitig sind mehrere, mit den Hilfswalzen zusammenwirkende, halbringförmige Führungsschienen 121, 122, 123 und 124 am ortsfesten Rahmen 1 der Vorrichtung angebracht, von denen die Führungsschiene 121 mit den oberen Stempeln in den Stellungen 204 bis 210 an deren Walzen 204a bis 210a in Berührung steht, während die Führungsschiene 123 die unteren Stempel in den Stellungen 304 bis 311 an deren Walzen 304a bis 311a berührt. Ferner steht die Führungsschiene 122 mit den oberen Stempeln in den Stellungen 212 bis 214 an deren Walzen 212a bis 214a in Berührung, während die Führungsschiene 124 die unteren Stempel in den Stellungen 312 bis 314 an deren Walzen 312a bis 314a berührt.

Jede der Verbindungen zwischen den Hilfswalzen und Stempeln ist so ausgebildet, daß sie einer Druckbelastung von mindestens 300 kg standhält. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist jede der Führungsschienen an Anschlägen 121a bis 124a, die vom ortsfesten Rahmen der Vorrichtung vorstehen, über zweck-

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mäßige., federnd nachgiebige Mittel, beispielsweise Federn 121s bis 124s, angebracht, so daß sie ständig in guter Berührung mit den Walzen stehen können.

Zusätzlich zu einem gewöhnlichen Tablettiervorgang, wie er von einer bekannten Tablettiermaschine ausgeführt wird, arbeitet die Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wie folgt: Während die Kombination aus dem Matrizenhohlraum und einem oberen und unteren Stempel den zu verformenden Stoff hält, empfängt sie Hilfsdrücke durch die Berührung zwischen den Führungsschienen und den Hilfswalzen an den Stellungen vor dem ersten Hauptdruck, zwischen den beiden Hauptdruckstellen und nacL dem zweiten Hauptdruck, und diese Vorgänge können als vorbereitendes Verfestigen und komplementäres oder abschließendes Zusammenpressen betrachtet werden.

Wie oben bereits beschrieben, erhält der zu verformende Stoff während seiner Bewegung einen Druck, der dem Kompressionsmuster F in Fig. 3 entspricht.

Die ausgezeichnete Qualität der nach diesem Kompressionsmuster verarbeiteten, geformten Gegenstände geht aus den vorangehenden Absätzen der Beschreibung hervor.

Unter diesen Hilfsdrücken liegt besondere Bedeutung auf demjenigen, der nach dem zweiten Hauptdruck aufgebracht wird, bei dem die oberen und unteren Stempel in den Stellungen 212 bis 214 und 312 bis 314 insgesamt nach oben gestoßen werden, während sie in nahezu parallelem Verhältnis zueinander gehalten sind.

Wenn hier auch eine Vorrichtung mit zweistufigem Hauptdruck beschrieben ist, deren Dreheinrichtung eine einzige

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Tablettierreihe umfaßt, ist die Erfindung auch für Vorrichtungen mit einem einsigen Hauptdruck oder mit drei oder mehr Hauptdruckütufen oder für Maschinen mit zwei oder mehr Tablettierreihen, die nacheinander in einer einzigen Dreheinrichtung wirksam werden, d.h. einer üblicherweise als Doppelmaschine bezeichneten Vorrichtung, geeignet. Darüberhinaus ist die Konstruktion der Hauptdruckwalzen nicht auf die einfache, zylindrische Säule beschränkt, die in den Zeichnungen dargestellt ist. Es können auch Walzen anderer Gestalt ohne rröQere Abwandlung verwendet werden, beispielsweise kegelstumpfförmige tfalKen, die geeignet sind, die Verweilzeit der Stempel in ihren äußeren, Druck aufbringenden Stellungen zu verlängern.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. J Mit Stempeln und Matrizen arbeitende, drehbare Preß-Tormvorrichtung mit einem ortsfesten Rahmen_? einer schichtweise aufgebauten Dreheinrichtung, die'obere und untere Stempelhalter und einen dazwischen angeordneten Matrizenhalter umfaßt» von denen jeder um den Umfang herum mehrere obere Stempel, untere Stempel bzw„ Matrizenhohlräume aufweist, und die u;n eine senkrechte Achse am ortsfesten Rahmen drehbar angebracht sind, und mit mindestens einem Paar im Abstand voneinander angeordneten, einander gegenüberliegenden oberen und unteren Druckwalzen, von denen eine oberhalb und eine unterhalb der Dreheinrichtung vorgesehen ist, die um Achsen drehbar angebracht sind, welche die senkrechte Achse, an dem die Dreheinrichtung tragenden, ortsfesten Rahmen schneiden, und die geeignet sind, auf die Stempel Druck auszuüben, gekennzeichnet durch eine Hilfswalze (201a-217a, 3O1a-317a) an jedem der Stempel (201-217»301-317) bzw. den Umkleidungen für die Stempel und durch Führungsschienen (121 bis 124) am ortsfesten Rahmen (1) der Vorrichtung, die geeignet sind, über die Hilfswalzen bei einer Drehung der Dreheinrichtung, d.h. bei der nacheinander erfolgenden Weiterbewegung der Stempel um die Achse der Dreheinrichtung einen Druck auf die Stempel auszuüben,,

2» Vorrichtung nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet , daß jede Hilfswalze an einer Seite jedes Stempels bzw. jeder Stempelumkleidung drehbar abgestützt ist«,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß die -Führungsschienen (121-124) halbring förrsig ausgebildet, mehrfach unterteilt und über zweckmäßige, federnd nachgiebige"Mittel_ρ beispielsweise Federn (121s-124s)_p an vom ortsfesten Rahmen (1) vorstehenden Anschlägen (121 a "bis 124a) angebracht sind_ffl

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