EP0204266A1

EP0204266A1 - Tablettiermaschine

Info

Publication number: EP0204266A1
Application number: EP86107315A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Hinzpeter; Ingo Schmidt
Original assignee: Wilhelm Fette GmbH
Current assignee: Fette GmbH
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1986-12-10
Also published as: DE3660887D1; EP0204266B1; US4680158A; DE3520203A1

Abstract

Die Rundläufer-Tablettiermaschine zum Verdichten von pulverförmigem oder körnigem Preßgut besitzt eine Matrizenscheibe (1) mit Matrizen (2), die über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind und mit Ober- und Unterstempeln zusammenwirken, mit denen das Preßgut durch Vordruck- und Hauptdruckrollen zu pressen ist. Um die Gefahr von Stempelbrüchen zu vermindern, ist vorgesehen, mindestens eine der beiden Hauptdruckrollen (14, 15) mit einem Stellmotor zu versehen, der die Stellung einer Hauptdruckrolle in Abhängigkeit von der gemessenen Preßkraft der Vordruckrollen (11, 12) steuert. Dafür wird bereits an der Vordruckstation die Vorpreßkraft der Stempel gemessen. Ist eine Grenze für die Vorpreßkraft vorgegeben, so kann bei ihrem Überschreiten die Presse schlagartig stillgesetzt werden. Die Hauptdruckrollen (14, 15) werden dafür in Trägern (16, 17) gelagert, deren Abstand durch ein Stellmotor (M1) verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rundläufer-Tablettiermaschine zum Verdichten von pulverförmigem oder körnigem Preßgut, die eine drehbare Matrizenscheibe und über den Umfang verteilt angeordnete Matrizen sowie über und unter der Matrizenscheibe angeordnete Ober- und Unterstempel aufweist, mit denen das Preßgut durch einstellbare Vordrucknd Hauptdruckrollen zu Tabletten zu pressen ist, bei der eine Hauptdruckrolle mit einem durch einen Rechner gesteuerten Stellmotor versehen ist, mit dem der Abstand zwischen den Hauptdruckrollen zueinander zu verändern ist.
Derartige Rundläufer-Tablettiermaschinen werden benutzt zur Herstellung von Preßlingen aus den verschiedenartigsten Materialien, also nicht nur zur Herstellen von Tabletten aus Arzneimitteln, die für den Verbrauch durch den Menschen bestimmt sind, sondern auch von Preßlingen beispielsweise aus Kunststoff oder einem Metallpulver oder einer keramischen Masse. Die Herstellung der einzelnen Tablette erfolgt dadurch, daß die pulverförmige Preßmasse in einer Matrize einer umlaufenden Matrizenscheibe zwischen einem Oberstempel und einem Unterstempel zusammengepreßt wird. Die Kraft zum Komprimieren der Preßmasse an der Hauptdruckstation wird dadurch erzeugt, daß der Oberstempel und der Unterstempel zwischen Hauptdruckrollen hindurchgeführt werden, deren Abstand zueinander durch einen Stellmotor verändert werden kann, um die Größe der Hauptpreßkraft vorgeben zu können. (DT-OS 31 31 402).
Bei modernen Hochleistungs-Tablettiermaschinen erfolgt bereits vor der Hauptdruckstation eine Vorverdichtung der Preßmasse an einer Vordruckstation unter Anwendung einer Vorpreßkraft. Diese Vorpreßkraft ist in der Regel erheblich geringer als die Hauptpreßkraft. Beispielsweise liegt die Vorpreßkraft bei 10 kN (Kilo Newton) und die Hauptpreßkraft bei 40 kN.
Vielfach sind zum Herstellen von Tabletten so hohe Hauptpreßkräfte erforderlich, daß sie nahe an der zulässigen Belastungsgrenze der Stempel zum Pressen liegen. Durch Betriebsstörungen wie beispielsweise Doppelfüllungen, kann eine Überschreitung der Grenze der zulässigen Belastung eines Hauptpreßstempels eintreten, so daß eine Stauchung oder ein Bruch des Stempels auftritt. Um dem zu begegnen ist es bekannt, hydraulisch oder mit Federn vorgespannte Überdrucksicherungen vorzusehen. Diese Mittel weisen jedoch den entscheidenden Nachteil auf, daß sie relativ träge sind infolge der großen zu bewegenden Masse, so daß bei schnell laufenden Hochleistungsmaschinen ein ausreichendes Ausweichen der Hauptdruckrollen innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit nicht möglich ist, denn die Zeit, innerhalb der das Signal der Hauptpreßkraft ansteht und in der folglich auch das Druckrahmensystem ausweichen muß, beträgt bei hohem Tablettenausstoß nur wenige Millisekunden. Das hat zur Folge, daß bei hohen Leistungen der Tablettenmaschinen trotz vorgesehener Überdrucksicherungen ein Stempelbruch nicht auszuschließen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tablettiermaschine und ein Verfahren zur Steuerung seiner Druckrollen zu schaffen, welche die Gefahr des Auftretens von Stempelbrüchen an der Hauptpreßstation vermindert. Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß ein Rechner den Stellmotor für den Abstand der Hauptdruckrollen aufgrund der gemessenen Preßkraft der Vordruckrollen steuert. Nach der Erfindung wird somit bereits an der Vordruckstation die Vorpreßkraft jedes Stempels gemessen und ausgewertet. Wenn diese Vorpreßkraft auch erheblich niedriger ist als die Hauptpreßkraft an der Hauptdruckstation, so läßt ihre Größe doch einen Rückschluß auf die Größe der zu erwartenden Hauptpreßkraft zu. Demzufolge kann bereits anhand der Größe der Vorpreßkraft erkannt werden, ob die Preßkraft an der Hauptdruckstation die zulässige Stempelbelastung überschreiten wird. Nach der Erfindung wird deshalb eine Grenze für die Vorpreßkraft vorgegeben, bei deren Überschreiten durch das Maximum der Vorpreßkraft die Presse schlagartig gestoppt wird, so daß die betreffende vorgepreßte Tablette mit ihren zugehörigen Stempeln nicht die Hauptdruckrollen erreicht. Diese werden gleichzeitig oder nach der Stillsetzung der Matrizenscheibe automatisch um eine bestimmte Größe auseinandergefahren, so daß die Stempel mit der zu hohen Vorpreßkraft ohne überhöhte Hauptpreßkraft und ohne die Gefahr einer Beschädigung zwischen den Auseinandergefahrenen Hauptdruckrollen rechnergesteuert hindurchzufahren sind. Danach wird die Tablettiermaschine erneut gestoppt, um einen Ausstoß von zu vielen Schlechttabletten zu vermeiden, der eintreten würde in der Zeit der Rückstellung der Hauptdruckrollen auf den ursprünglich vorgesehenen Abstand. Ist diese Rückstellung er - folgt, so wird die Fertigung der Tabletten selbsttätig fortgesetzt.
Die Hauptdruckrollen sind dafür vorzugsweise in Trägern gelagert, deren Abstand durch den Stellmotor verstellbar ist. Dafür ist der Stellmotor getriebeartig mit einem längenverstellbaren Stab gekoppelt, der mit den Trägern der Hauptdruckrollen verbunden ist, wobei die Hauptdruckrollen in einem parallelogrammartigen Druckrahmen gelagert sein können.
Die Steuerung des Stellmotors für die Hauptdruckrollen sowie des Antriebsmotors für die Matrizenscheibe erfolgt vorzugsweise unter Anwendung eines Mikroprozessors, der an Dehnungsmeßstreifen angeschlossen ist, mit denen sich die Vorpreßkräfte der Vordruckrollen in bekannter Weise messen lassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: die Draufsicht auf eine Rundläufer-Tablettiermaschine in schematischer Darstellung
Figur 2: eine Abwicklung mit der Vor- und Hauptpreßstation, teilweise in vergrößerter Darstellung
Figur 3: die Schaltung für die Steuerung der Motore
Figur 4: die Preßkräfte im Diagramm

Die in der Zeichnung wiedergegebene Rundläufer-Tablettiermaschine besitzt eine entsprechend dem Pfeil 7 umlaufende Matrizenscheibe 1, die mit Matrizen 2 versehen ist, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Für die Herstellung von Tabletten werden die Matrizen 2 an einer Füllstation 3 mit Preßgut gefüllt, das an einer Vordruckstation 4 unter Anwendung der Vordruckrollen 11 und 12 (Figur 2) vorgepreßt wird. Diese Vordruckrollen 11 und 12 wirken auf den zu jeder Matrize gehörigen Oberstempel 9 und Unterstempel 10 zum Vorpressen einer Tablette 8 ein.
Nach dem Vorpressen an der Vordruckstation 4 erfolgt das endgültige Zusammenpressen des Preßgutes 13 an der Hauptdruckstation 5 unter Anwendung der Hauptdruckrollen 14 und 15. Die Hauptdruckrollen 14 und 15 sind in einem Druckrahmen gelagert, der in dem in Figur 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel aus zwei Trägern 16 und 17 besteht, die durch einen Stab 18 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, davon abweichend die Druckrollen 14 und 15 andersartig zu lagern. Von Bedeutung ist jedoch, daß ihr gegenseitiger Abstand verstellbar ist durch einen Stellmotor M₁, der mit einem Getriebe versehen ist.
Der Stellmotor M₁ wirkt auf eine Spindel 22, die mit einem Schneckenrad 21 im Eingriff steht. Dieses Schneckenrad 21 sitzt auf einer Gewindespindel 20, die mit ihren Endabschnitten in Gewindehülsen 23 und 24 sitzt.
Bei einem Umlauf der Spindel 22 rotiert das Schneckenrad 21 und damit die Spindel 20. Je nach der Drehrichtung der Spindel 20 werden die beiden Endabschnitte des Stabes 18 entsprechend dem Doppelpfeil 19 zueinander oder voneinander fort verstellt, so daß damit auch der Abstand der Hauptdruckrollen 14 und 15 verstellt wird. Eine Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes der Hauptdruckrollen 14 und 15 durch Betätigung des Stellmotors M₁ erfolgt bei überschreiten einer vorgegebenen Vorpreßkraftgrenze entsprechend der nachfolgenden Darstellung.
Die Vordruckrollen 11 und 12 sind in bekannter - und in der Zeichnung nicht wiedergegebener - Art von einem Träger gehalten, der mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist, mit denen sich die Durchbiegung des Trägers, die abhängig ist von der Vorpreßkraft der Vordruckrollen 11 und 12 bzw. der Stempel 9 und 10, messen und in läßt/ Spannungssignale umwandeln, die dem Vorpreßdruck proportional sind. Die Dehnungsmeßstreifen sind dafür nach dem Prinzip einer Vollbrücke bzw. einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet entsprechend der Darstellung in Figur 3. Die Spannungsänderung, die in den Dehnungsstreifen bzw. der Brücke 25 beim Pressen auftritt, wird über einen Verstärker 26 verstärkt auf einen Mikroprozessor 27 gegeben. In diesem Mikroprozessor 27 erfolgt eine Auswertung der Signale unter Berücksichtigung der vorgegebenen Preßkraftgrenzen und bei Überschreitung einer Vorpreßkraftgrenze eine Signalgebung auf den Stellmotor M₁ für eine Verstellung der Hauptdruckrollen 14 und 15 sowie auf den Hauptantriebsmotor M₂ der Matrizenscheibe 1 für eine Stillsetzung ihres Umlaufes.
Entsprechend der Figur 4, in der die Größe F der Preßkräfte über der Zeit bei drei verschiedenen Betriebszuständen aufgezeigt ist, ist die Vorpreßkraft V regelmäßig kleiner als die Hauptpreßkraft H. Beim Betrieb ist zu verhindern, daß die Hauptpreßkraft H eine vorgegebene Preßkraftgröße B überschreitet, da dann die Gefahr eines Stempelbruches gegeben ist. Dafür wird die Größe der Vorpreßkraft V berücksichtigt. Liegt die Vorpreßkraft V unterhalb einer vorgegebenen Vorpreßkraftgröße A, so kann davon ausgegangen werden, daß die nachfolgende Hauptpreßkraft H₁ ebenfalls unterhalb der Toleranzgrenze B liegt. Überschreitet die Vorpreßkraft V₂ hingegen die vorgegebene Grenze A, so muß damit gerechnet werden, daß die nachfolgende Hauptpreßkraft H₂ ebenfalls die Toleranzgrenze B überschreitet. Um das zu verhindert, wird erfindungsgemäß bei einem Überschreiten der einstellbaren Größe A durch die Vorpreßkraft V₃ die Maschine stillgesetzt und die Hauptdruckrollen auseinandergefahren, so daß nachfolgend eine zu messende Hauptpreßkraft H₃ weit unterhalb der Toleranzgrenze B liegt.

Claims

1. Rundläufer-Tablettiermaschine zum Verdichten von pulverförmigem oder körnigem Preßgut, die eine drehbare Matrizenscheibe mit über den Umfang verteilt angeordneten Matrizen sowie über und unter der Matrizenscheibe angeordnete Ober- und Unterstempel aufweist, mit denen das Preßgut durch einstellbare Vordruck-und Hauptdruckrollen zu Tabletten zu pressen ist, wobei eine Hauptdruckrolle mit einem durch einen Rechner gesteuerten Stellmotor versehen ist, mit dem der Abstand zwischen den Hauptdruckrollen zueinander zu verändern ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (27) den Stellmotor (M₁) für den Abstand der Hauptdruckrollen (14, 15) in Abhängigkeit von der gemessenen Preßkraft der Vordruckrollen (11, 12) steuert.

2. Tablettiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber (25), der an den Trägern der Vordruckrollen (11, 12) angebracht ist, über den Rechner (27) mit dem Stellmotor (M₁) der Hauptdruckrollen (14, 15) verbunden ist.

3. Verfahren zur Steuerung der Hauptdruckrollen einer Rundläufer-Tablettiermaschine, bei der das Preßgut in Matrizen einer Matrizenscheibe vorgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Vorpreßkraft einer Tablette (8) der Umlauf der Matrizenscheibe (1) der Tablettiermaschine unterbrochen wird und der Abstand der Hauptdruckrollen (14, 15) vor dem Durchlauf der vorgepreßten Tablette (8) vergrößert und nach dem Durchlauf der Tablette (8) verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf der Matrizenscheibe (1) nach dem Durchlauf durch die Vordruckrollen (11, 12) bei zu hoch vorgepreßter Tablette (8) vor den Hauptdruckrollen (14, 15) unterbrochen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Vorpreßkraft über einen Rechner (27) der Antriebsmotor (M₂) der Matrizenscheibe (1) und der Stellmotor (M₁) für die Verstellung der Hauptdruckrollen (14, 15) angesteuert werden.