DE2742572B1 - Verfahren zum Herstellen von Tabletten und Tablettenpresse - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen des Soll-Wertes in Abhängigkeit von den gemessenen Preßkräften die Drehzahl des Füll- und Dosierrades (7, 8) so lange schrittweise geändert wird, bis das Minimum der Preßkraftschwankungen erreicht ist.

3. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrad und das Dosierrad (7, 8) in Abhängigkeit von der Schwankungsbreite der Preßkräfte geregelt werden und unabhängig davon die Dosierkurve (6) von einem Nachregler (17) durch Vergleiche der Ist-Werte mit einem Soll-Wert.

4. Tablettenpresse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Fülleinrichtung, die ein Füllrad und Dosierrad aufweist, deren Drehzahl regelbar ist sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve für die Führung der Unterstempel der Tablettenpresse und eine elektronische Meßeinrichtung zum Messen der Preßkräfte und mit einer Einheit zum Bilden eines Mittelwertes der Preßkräfte, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Steuerteil (14) aufweist, der an den Antrieb (9) des Füllrades (7) angeschlossen ist.

5. Tablettenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (14) zusätzlich an den Verstellmechanismus (10) der Dosierkurve (6) angeschlossen ist.

20

2^r>

SO

4")

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Tabletten mit einer Tablettenpresse, die eine Fülleinrichtung mit einem rotierenden Füllrad und ^b0 Dosierrad aufweist, deren Drehzahl einstellbar ist, sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve, auf der die Unterstempel der Tablettenpresse auflaufen und eine elektronische Meßeinrichtung zum Messen der Preßkräfte. Außerdem betrifft die Erfindung eine Tabletten- ^b5 presse.

Bei der Herstellung von Tabletten wird angestrebt, daß die Tabletten ein gleiches Gewicht aufweisen, das einem Sollgewicht weitestgehend entspricht und darüber hinaus, daß die Herstellung der einzelnen Tabletten unter möglichst gleichen Preßkräften von einer vorherbestimmten Größe erfolgt.

Die Preßkraft ist unter anderem deshalb bedeutsam, weil von ihr die Zeit der Auflösung bzw. des Zerfalles der Tablette abhängt. Ist die Preßkraft beispielsweise sehr hoch, so löst sich die Tablette eventuell erst auf, wenn sie bereits den Magen verlassen hat und sich im Darm befindet. Die Wirkung einer solchen Tablette ist dann eine andere als einer Tablette gleichen Gewichtes, die unter geringerer Preßkraft hergestellt wurde und sich dadurch schneller auflöst.

Außerdem hängt von der Preßkraft auch die Festigkeit der Tablette ab. Eine bestimmte Festigkeit der Tablette ist erforderlich zur Weiterverarbeitung der Tabletten z. B. in Drageekesseln und bei der Verpakkung. Ist die Preßkraft z. B. zu gering, so zerfällt die Tablette schon bei geringen Belastungen. Ist die Preßkraft zu groß, so kann die Tablette in Schichten zerfallen. Die Praktiker nennen diese Erscheinung »Deckeln« der Tabletten.

Das Gewicht der Tabletten hängt ab von der Schüttdichte des Granulates in der Matrize sowie seinem spez. Gewicht. Außerdem hängt das Gewicht der Tablette ab von der Füllmenge bzw. dem freien Volumen der Matrize, das mit Granulat aufgefüllt wird, wenn die in einer umlaufenden Matrizenscheibe angeordnete Matrize die Fülleinrichtung durchläuft. Die Füllmenge richtet sich deshalb nach der Stellung des in die Matrize von unten hereinragenden Unterstempels und außerdem nach der Art der Einfüllung bzw. der Geschwindigkeit der Füllung der Matrize.

Zum vollständigen Füllen einer Matrize bei schnellem Umlauf der Matrizenscheibe besitzen die bekannten Tablettenpressen ein Füllrad und ein Dosierrad, die gegenläufig drehend angetrieben sind. Unterhalb des Füllrades befindet sich eine schienenartige Füllkurve und unterhalb des Dosierrades eine etwas höher liegende schienenartige Dosierkurve. Diese beiden Kurven können als eine einteilige Schiene ausgebildet sein, die höhenverstellbar angeordnet ist (DE-OS 22 51 832). Sie können aber auch zweiteilig ausgebildet sein, so daß die Dosierkurve auch zu der Füllkurve höhenverstellbar ist.

Läuft bei der Herstellung einer Tablette die entsprechende Matrize in die Fülleinrichtung ein, so wird der zugehörige Unterstempel im Bereich des Füllrades durch die Füllkurve niedriger gehalten als im nachfolgenden Bereich des Dosierrades, in dem er durch Auflaufen auf die Dosierkurve angehoben wird. Nachdem deshalb durch das Füllrad im ersten Teilabschnitt der Fülleinrichtung das Granulat für die Herstellung der Tablette in die Matrize eingefüllt ist, wird ein Anteil davon durch das Anheben des Unterstempels aus der Matrize nach oben herausgeschoben und vom Dosierrad auf der Matrizenscheibe abgestrichen. Das erfolgt, um eine vollständige Füllung der Matrize sicherzustellen. Es zeigt sich allerdings besonders bei schnellaufenden Tablettenpressen, daß sich die Schüttgewichte in gewissem Umfang ändern, wenn die Drehzahl des Füll- und Dosierrades geändert wird oder auch die Drehzahl des Matrizentisches. Bei unterschiedlichen Drehzahlen des Füllrades ergeben sich also unterschiedliche Füllmengen und damit Füllgewichte. Die Füllgewichte hängen deshalb einerseits ab von der regelbaren Drehzahl des Füllrades und Dosierrades — beide haben regelmäßig eine gleiche

INSPECTED

Umlaufgeschwindigkeit — und von der höhenmäßigen Stellung der Unterstempel, die zu beeinflussen ist durch eine höhenmäßige Verstellung der Füll- und Dosierkurve bzw. ausschließlich der Dosierkurve.

Nach der DE-OS 22 51 832 ist es bekannt, den Ist-Wert der gemessenen Preßkraft mit einem Sollwert zu vergleichen und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmäßige Verstellung der Dosierkurve vorzunehmen. Durch eine solche höhenmäßige Verstellung der ι ο Dosierkurve allein läßt sich zwar das Tablettengewicht stärker beeinflussen als durch eine Änderung der Drehzahl des Füllrades. Die verschiedenen Drehzahlen des Füllrades sind aber insoweit trotzdem von erheblichem Einfluß, als sich bei bestimmten Umlaufge- r> schwindigkeiten des Füllrades erhebliche Gewichtsschwankungen ergeben zwischen den in einer Reihenfolge hergestellten Tabletten, während andererseits gleiche Tablettengewichte nur in einem engen Drehzahlbereich des Füllrades zu erhalten sind. Zweckmäßig >o ist es deshalb, diejenige Drehzahl der Fülleinrichtung auszunutzen, die zu den geringsten Schwankungen im Füllgewicht führt. Diese optimale Drehzahl ist jedoch ihrerseits wiederum abhängig von der Größe der Matrize bzw. der Stellung des Unterstempels. r>

Bei dem genannten bekannten Verfahren der Regelung der Tablettengewichte unter Ausnutzung der Preßkräfte wird aus mehreren aufeinanderfolgend ermittelten Preßkräften ein Preßkraftmittelwert gebildet, der mit Sollwertgrenzen verglichen wird und bei «> einem Überschreiten derselben zu einer Stillsetzung der Maschine führt. Eine solche Art der Kontrolle hat sich aber nicht als vollkommen gezeigt. Werden beispielsweise die drei ermittelten Werte 10, 11 und 12 aufeinanderfolgend zu dem Mittelwert 11 zusammenge- r> faßt und liegen die Sollwertgrenzen bei 10 und 12, so liegen sowohl der Mittelwert als auch alle Einzelwerte innerhalb dieser Grenzen. Werden jedoch unter anderen Voraussetzungen die Werte 1, 11 und 21 gemessen, so ergibt sich zwar ebenfalls ein Mittelwert 11, der zwischen den zulässigen Grenzen liegt, obwohl jedoch zwei der drei gemessenen Einzelwerte weit außerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Dieses bekannte Verfahren berücksichtigt deshalb nicht größere Preßkraftschwankungen, die sich nicht in einem 4^r> Mittelwert auswirken. Wurde andererseits bei Anwendung des bekannten Verfahrens eine unerwünschte Abweichung des Ist-Wertes zu dem Sollwert des Tablettengewichtes festgestellt, so erfolgte eine automatische Nachregelung oder von Hand durch eine ^r<u höhenmäßige Verstellung der Unterstempel bzw. der Dosierkurve. Preßkraftschwankungen und damit Tablettengewichtsschwankungen, die sich danach unter anderem infolge der jeweiligen Umlaufgeschwindigkeit des Füllrades ergaben, konnten oder wurden dabei nicht ^r>"> berücksichtigt. Außerdem können allenfalls mit zeitlichen Verzögerungen Schwankungen des Mittelwertes der Preßkräfte ausgeglichen werden. Die Schwankungsbreite der Einzeipreßkräfte kann dadurch also nicht wesentlich beeinflußt werden. w>

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Tabletten zu schaffen, die ein gleiches Gewicht aufweisen, das weitestgehend einem vorherbestimmten Sollgewicht entspricht und die alle unter gleicher bzw. weitestgehend gleicher Preßkraft gepreßt t>5 sind.

Gemäß der Erfindung wurde eine Lösung dieser Aufgabe darin gefunden, daß

a) die Drehzahl des Füll- und Dosierrades in Abhängigkeit von den gemessenen Preßkräften durch eine elektronische Steuerung selbsttätig auf einen Wert geregelt wird, bei dem die geringsten Preßkraftschwankungen auftreten,

b) in bekannter Weise der Ist-Wert der Preßkraft mit einem Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmäßige Verstellung der Dosierkurve erfolgt, und

c) danach die Drehzahl des Füll- und Dosierrades wieder in Abhängigkeit zu den gemessenen Preßkräften geregelt wird.

Durch die Anwendung dieses Verfahrens werden die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden, denn es werden durch die Regelung der Drehzahl des Füllrades Preßkraftschwankungen weitestgehend auch in dem Bereich vermieden, in dem der Ist-Wert des Mittelwertes der Preßkräfte dem Sollwert weitestgehend angepaßt ist. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Verfahren aufgrund einer fortlaufenden Überwachung der Preßkräfte zumindest in zeitlichen Abständen wiederholt durchgeführt wird. Die Überwachung der Preßkräfte erfolgt einerseits durch einen fortlaufenden Vergleich der einzelnen Preßkräfte oder eines aus diesen gebildeten Mittelwertes oder eines statistischen Wertes, wie der relativen Standardabweichung, mit den zulässigen Grenzwerten im Sinne einer Minimierung der Schwankungen durch eine geeignete Regelung der Drehzahl des Füllrades und andererseits durch einen Vergleich der gewonnenen Tablettengewichte anhand eines Vergleiches der Preßkraftmittelwerte als Ist-Wert mit einem Sollwert und einer sich daraus ableitenden höhenmäßigen Verstellung der Dosierkurve.

In der Praxis läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit anderen Worten dergestalt anwenden, daß bei einer bestimmten Höhenlage der Dosierkurve und einer vorgegebenen Umlaufgeschwindigkeit der Matrizenscheibe die Drehzahl des Füllrades so lange verändert wird, bis sich die geringsten Schwankungen in den aufeinanderfolgend gemessenen Preßkräften ergeben. Damit ist dann zwar die Gleichheit der Preßkräfte und damit der Gewichte der Tabletten optimiert. Das Gewicht dieser Tabletten weicht jedoch meistens von dem Sollgewicht ab. Nach einem Vergleich wird deshalb die Dosierkurve höhenmäßig verstellt. Das kann wiederum eine Vergrößerung in der Schwankungsbreite der Einzelpreßkräfte zur Folge haben, die durch eine Veränderung der Drehzahl des Füllrades wieder vermindert werden kann. Da sich aber durch die erneute Umstellung der Fülleinrichtung auch die Füllmenge geringfügig wieder ändert und damit das Füllgewicht, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise dergestalt ausgeübt, daß die einzelnen Verfahrensschritte abwechselnd und wiederholt aufeinander folgen. Das ist auch dann vorteilhaft, wenn der Gefahr Rechnung getragen werden soll, daß sich im Verlaufe des Betriebes der Tablettenpresse die Beschaffenheit des Granulates ändert, beispielsweise durch die Korngrößenverteilung des Tablettenmaterials.

Vorzugsweise wird das Verfahren nach der Erfindung derart ausgeübt, daß nach Erreichen des Sollwertes in Abhängigkeit von den gemessenen Preßkräften die Drehzahl des Füll- und Dosierrades so lange schrittweise geändert wird, bis das Minimum der Preßkraftschwankungen erreicht ist. Die einzelnen Schritte werden dabei vorzugsweise so lange in gleicher Größe

gegangen, bis das Minimum der Preßkraftschwankungen erreicht ist bzw. überschritten ist, wobei in einem solchen Fall die Schrittrichtung umgekehrt wird.

Der praktische Aufwand für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist verhältnismäßig gering, da ohnehin vorhandene elektronische Schalt- und Steuereinrichtungen nur durch wenige elektronische Logikbauteile ergänzt zu werden brauchen, um eine erfindungsgemäße Tablettenpresse zu schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die an sich bekannte Meßeinrichtung zum Messen der Preßkräfte und mit einer Einheit zum Bilden eines Mittelwertes der Preßkräfte zusätzlich einen Steuerteil aufweist, der an den Antrieb des Füllrades und vorzugsweise außerdem an den Verstellmechanismus der Dosierkurve angeschlossen ist.

Die Erfindung und zweckmäßige Ausgestaltungen derselben sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert, in der die Fülleinrichtung einer Tablettenpresse und die Meßeinrichtung schematisch wiedergegeben sind.

Das in der Zeichnung schematisch dargestellte Meßgerät ist für eine Rundlauf-Tablettiermaschine bestimmt, die eine umlaufende Matrizenscheibe 1 aufweist. In der Matrizenscheibe 1 sind Matrizen 2 angeordnet, in die jeweils von unten her ein Unterstempel 3 hineinragt. Im Bereich der im unteren Teil der Zeichnung dargestellten Füllstation der Tablettenpresse laufen die Unterstempel 3 auf eine schienenartige Kurve auf, deren erster Abschnitt die Füllkurve 5 und deren zweiter Abschnitt die Dosierkurve 6 bildet. Von ihnen liegt die Dosierkurve 6 etwas höher als die Füllkurve 5.

Im Bereich der Füllkurve 5 liegt über der Matrizenscheibe 1 das Füllrad 7 und im Bereich der Dosierkurve 6 liegt über der Matrizenscheibe 1 das Dosierrad 8. Die Drehzahl des Füllrades 7 und damit des Dosierrades 8 ist über einen Motor 9 regelbar.

Über einen zweiten Motor 10 kann die Höhe der Füll- und Dosierkurve 5 und 6 verstellt werden, und zwar beispielsweise in einem Regelbereich von 3 mm entsprechend dem Doppelpfeil 16, während die Drehzahl des Füll- und Dosierrades zwischen 5 und 100 Umdrehungen pro Minute geregelt werden kann.

Die Herstellung von Tabletten gleichen Gewichts, das einem Sollgewicht entspricht, und unter Anwendung gleicher Preßkräfte erfolgt durch die Auswertung der gemessenen Kräfte, die abhängig von dem Gewicht der gepreßten Tabletten sind.

Beim Betrieb der Tablettenpresse gibt jede Stempelstation bei jedem Preßvorgang über Dehnungsmeßstreifen, die in Vollbrückenschaltung der Meßstelle 11 angeordnet sind, ein zu bewertendes Preßkraftsignal ab. Diese Preßkraftsignale werden in der elektronischen Meßeinrichtung unmittelbar und selbsttätig zur Steuerung der Drehzahl des Füllrades 7 und der Höhe der Dosierkurve 6 verarbeitet. Dafür wird nach Verstärkung im Verstärker 12 aus den Einzelsignalen im Mittelwertbildner 13 (MB) ein Mittelwert gebildet, der mit fest einstellbaren Mittelwertgrenzen verglichen werden kann. Darüber hinaus können im Steuerteil 14 die Maxima und Minima aller Einzelwerte mit einstellbaren Einzelwertgrenzen verglichen werden oder der Mittelwert mit einstellbaren Mittelwertgrenzen oder die Standardabweichung mit einstellbaren Grenzen. Dieser im Sinne eines Vergleichers wirksame Steuerteil 14 ist sowohl an den Antriebsmotor 9 als auch an den Servomotor 10 für die Lage der Dosierkurve 6 angeschlossen. Über ihn kann deshalb die Drehzahl des

ίο Füllrades 7 wie auch die Lage der Unterstempel und damit die Größe der Matrizenräume geregelt werden. Der Steuerteil 14 steuert die Dosierverstellung nur in dem Fall, wenn erfahrungsgemäß bekannt ist, daß durch Verstellen des Motors 9 eine betragsmäßig bekannte Verstellung muß.

Eine höhenmäßige Verstellung der Dosierkurve 6 erfolgt außerdem in bekannter Weise über den Signalgeber 5. In diesem Signalgeber 17 wird der ermittelte Preßkraftmittelwert mit einem Sollwert verglichen. Liegt eine Abweichung außerhalb vorgegebener Grenzen, so erfolgt eine Nachregelung über den Signalgeber 17.

Bei einer Inbetriebnahme der Tablettenpresse wird nach Erreichen einer vorgegebenen Matrizenumlaufge-

schwindigkeit über den Steuerteil 14 der Antriebsmotor 9 des Füllrades 7 derart geregelt, daß die Schwankungen zwischen gemessenen Einzelpreßkräften minimal sind. Dies erfolgt dadurch, daß im Steuerteil 14 die Schwankungsbreite der Einzelpreßkräfte ermittelt wird.

ίο Danach erfolgt ein erster Verstellschritt durch Abgabe eines Steuerimpulses auf den Motor 9. Daraufhin wird wieder die Schwankungsbreite ermittelt. Ist diese Schwankungsbreite nunmehr größer, so werden zwei Steuerimpulse abgegeben, um das Minimum in entgegengesetzter Richtung anzusteuern. Danach wird wieder gemessen und verglichen, und es werden weiterhin so lange Steuerimpulse abgegeben, bis das Minimum überschritten ist. Daraufhin wird die Schrittrichtung wieder umgekehrt. Die Anordnung kann dabei auch so getroffen sein, daß bei einem Wechsel der Schrittrichtung automatisch auch eine Verminderung der Schrittgröße vorgenommen wird. Ein Vergleich des danach erreichten Preßkraftmittelwertes mit dem vorgegebenen Preßkraftsollwert führt jedoch gelegent-

lieh zu der Feststellung einer unerwünschten Abweichung, so daß also die hergestellten Tablettengewichte nicht den gewünschten entsprechen. Um dem Rechnung zu tragen, erfolgt eine Verstellung der Dosierkurve 6, so daß sich durch eine Veränderung der Unterstempel eine andere freie Matrizengröße ergibt, die zu anderen Tablettengewichten führt. An diese erneute Lage der Unterstempel muß jedoch die Drehzahl des Füllrades wieder angepaßt werden, da nach einer Veränderung der Lage der Unterstempel erneut größere Schwankungen auftreten können zwischen den zu messenden Einzelpreßkräften. Demzufolge zieht der eine Verfahrensschritt den anderen Verfahrensschritt nach sich, wobei allerdings die einzelnen Verfahrensschritte zeitlich ineinander übergehen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Tabletten mit einer Tablettenpresse, die eine Fülleinrichtung mit einem rotierenden Füllrad und Dosierrad aufweist, deren Drehzahl einstellbar ist, sowie eine höhenverstellbare Dosierkurve, auf der die Unterstempel der Tablettenpresse auflaufen, und eine elektronische Meßeinrichtung zum Messen der Preßkräfte, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Drehzahl des Füll- und Dosierrades (7, 8) in Abhängigkeit von den gemessenen Preßkräften durch eine elektronische Steuerung (14) selbsttätig auf einen Wert geregelt wird, bei dem die geringsten Preßkraftschwankungen auftreten,

b) in bekannter Weise der Ist-Wert der Preßkraft mit einem Soll-Wert verglichen wird und in Abhängigkeit davon eine Nachregelung des Tablettengewichtes durch eine höhenmäßige Verstellung der Dosierkurve (6) erfolgt, und

c) danach die Drehzahl des Füll- und Dosierrades wieder in Abhängigkeit zu den gemessenen Preßkräften geregelt wird.