EP2081759B1 - Hochleistungs-rotationsumlauf-form-verfahren und -vorrichtung - Google Patents

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EP2081759B1
EP2081759B1 EP07822833.5A EP07822833A EP2081759B1 EP 2081759 B1 EP2081759 B1 EP 2081759B1 EP 07822833 A EP07822833 A EP 07822833A EP 2081759 B1 EP2081759 B1 EP 2081759B1
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EP
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die
displacement
grid
tool
limiting elements
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AbbVie Deutschland GmbH and Co KG
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AbbVie Deutschland GmbH and Co KG
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/14—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds on a movable carrier other than a turntable or a rotating drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0082—Dust eliminating means; Mould or press ram cleaning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/30—Feeding material to presses
    • B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B15/30—Feeding material to presses
    • B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses
    • B30B15/304—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses by using feed frames or shoes with relative movement with regard to the mould or moulds
    • B30B15/306—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses by using feed frames or shoes with relative movement with regard to the mould or moulds for multi-layer articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for forming moldings from a moldable mass.
  • the device comprises a die grid, in which at least one receiving space formed by side boundaries is formed, and at least one tool, with which the moldable mass in the receiving space can be pressed.
  • the invention relates to a method for forming moldings, in which a moldable mass is formed. The moldable mass is fed to a die grid and portioned in a receiving space. After portioning, at least one tool presses the portions of the moldable mass in the receiving space to the moldings.
  • rotary tabletting machines for example, the mass to be formed, which is in the form of bulk material, is fed via a fixed filling device into a likewise fixed die table, into which receiving space (dies) the bulk material is filled.
  • receiving space dies
  • Above and below the receiving space stamp are arranged, which are guided for pressing the bulk material over an upper and a lower pressure roller.
  • the pressure rollers By the pressure rollers, the stamp are moved towards each other, whereby initially a rising and after exceeding the vertex, a falling pressure is exerted on the bulk material, whereby it is compressed into a tablet.
  • a conventional rotary tableting machine for example, in DE 37 14 031 A1 described.
  • a disadvantage of known tabletting machines is that the time interval during which the pressure required for pressing is exerted on the moldable mass is limited. For many applications, it is desirable to extend the so-called pressure hold time. This is possible with conventional tableting machines only with a small time window.
  • the calendering process with two calender rolls is further developed by a so-called chain calender, as described in US Pat EP 0 358 105 B1 is described.
  • this chain calender the still deformable strand of the extruder is compressed between two strips which contact each other on the lateral surface, circulate in opposite directions and run parallel on the contact section, or between a roller and a strip resting on a segment of the roll shell and circulating with it.
  • the shaping recesses are mounted in two or only in one of the circumferential shaping elements.
  • this manufacturing method has the disadvantage that no specific mass adjustments can be made without bringing the individual doses considerably out of shape, because of the lack of lateral all-round guides.
  • mass corrections to the moldings are only very limited possible, thereby conditionally a format change is excluded towards heavier or lighter moldings.
  • the tablets are molded directly in the receiving spaces of a blister pack.
  • a filling block is arranged above the blister pack.
  • the mass to be molded is filled through a metering device through channels of the filling block.
  • the filler block is located directly above the blister pack.
  • the tablets are formed by moving a punch down with a block until the block abuts the surfaces of the filling block. Thereafter, the punches are lowered further and form the tablets.
  • the device comprises a mold and a filling frame.
  • Ceiling tiles can be inserted in the filling frames from above.
  • Bottom plates can be inserted into the mold through the mold cavities from below. The bottom plates are raised at the beginning of the molding process, so that a closed bottom surface is formed.
  • the floor panels are lowered and the ceiling panels shut down and formed by applying pressure, the moldings in the mold cavities.
  • the proportion of supplied mouldable mass, which is not formed into a molding should be as low as possible.
  • the device according to the invention comprises a displacement bulkhead to be moved onto the die grid for portioning the moldable mass, wherein the displacement bulkhead comprises side boundaries which correspond to the side boundaries of the die grid.
  • the moldable mass is pre-portioned by the displacement bulkhead, wherein in addition the material overhangs on the matrix grid are largely completely displaced into the receiving spaces of the matrix grid and the matrix grid then forms a completely enclosed space around the individual masses, which subsequently has correspondingly adjustable volumes Press through the tools pressing down in the die grid.
  • moldings can be produced which have no edge burrs and no offset, so that no further post-processing is required.
  • smooth surface structures and complicated geometries of the moldings can be realized.
  • the side boundaries of the displacement bulkhead are aligned with the lateral boundaries of the matrix grid.
  • the thickness of the side boundaries of the die grid corresponds in particular to the thickness of the side boundaries of the displacement partition.
  • the side boundaries of the displacement bulkhead and the side boundaries of the matrix grid have end faces which at least partly come to rest when the displacement bulkhead and the matrix grid are moved towards each other completely.
  • the respective end faces have in particular the same geometry.
  • the matrix grid may comprise a square, rectangular, diamond-shaped or circular grid. The same grid is then formed by the side boundaries of the displacement bulkhead, so that the end faces each match.
  • the transition from the end faces to the side boundaries of the die grid and / or the displacement partition is rounded off or bevelled.
  • the tool can be guided from the side boundaries of the displacement bulkhead into the receiving space.
  • the displacement bulkhead can thus fulfill a dual function. On the one hand, it serves to portion the moldable mass. On the other hand, it serves as a guide for the tool.
  • a further die-side tool for the at least one receiving space can be guided from the opposite side of the displacement-side tool into the receiving space. In this way, the moldable mass can be pressed in this receiving space from two sides.
  • the die grid in particular a plurality of receiving spaces is formed, each associated with a displacement-side tool and a die-side tool.
  • the displacement bulkhead-side tools and / or the die-side tools can be mounted in a respective tool carrier. They are particularly secured floating in the tool carrier.
  • the tools can be cooled and / or heated in particular for certain moldable masses.
  • the displacement bulkhead is coupled to the tool carrier for the displacement bulkhead-side tools.
  • the displacement bulkhead is in particular movable relative to the tool carrier against the force of at least one spring.
  • At least one tool carrier is movable along a guideway having a forming section in which a constant pressure is exerted by the tools on the portions of the mouldable mass located in the receiving spaces over a distance.
  • the shaping section of the guideway runs in particular in a straight line.
  • the tool carrier is held in particular via a slotted guide in the guideway. Furthermore, a separate guideway may be provided for the tool carrier of the displacement bulkhead-side tools and the tool carrier for the die-side tools.
  • At least one tool carrier along the guideway at least partially runs on guide rollers, wherein at least in the forming section of the guideway, the guide rollers with respect to their distance to the tool carrier of displacement-side tools adjustable.
  • a molding pressure can be set according to the mass properties to be molded.
  • the volumes to be set of the different masses to be pressed are adjusted by means of the height-adjustable die grid.
  • tolerances of the guideway in the forming section can be compensated.
  • a cooling section of the guideway in which cool the pressed moldings in the die grid.
  • a sampling station for removing one or more moldings can be arranged, which can be fed to a quality control. Subsequently, a sampling and camera inspection station for removal and examination the moldings, a cleaning station for at least the tools, the displacement barrier and the matrix grid, and finally a shaping space coating device, in which the parts of the device which come into contact with the moldable material are coated to avoid adhesions.
  • the tool cleaning and the molding space coating can thus be carried out continuously during the ongoing production process.
  • an online control during the ongoing manufacturing process and an online mass correction of the moldings are possible.
  • an online 100% visual inspection by means of a camera as well as online NIR for various analytical data collections are possible.
  • the tool carrier is coupled via a telescopic arm with a rotatable drive unit, so that the tool carrier can be guided over a closed curve.
  • the drive unit may be the only driven unit of the device according to the invention.
  • a telescopic arm is provided for the tool carrier of the displacement-side tools and the tool carrier of the die-side tools.
  • the telescopic arm or the telescopic arms can in particular be mounted so as to be pivotable about an axis tangential with respect to the rotation of the drive unit.
  • the length of the telescopic arm is variable.
  • the tool carrier is coupled in this case via a horizontal / vertical fork joint with the telescopic arm. In this way, the tool carrier can move radially along the guide track to the drive unit or away from the drive unit.
  • the tool carrier can be pivoted upwards and downwards in a horizontal plane of rotation.
  • the device comprises in particular an extruder, wherein the melt ribbon is continuously fed to the die grid.
  • a shaping device for smoothing and aligning a melt strand ejected from the extruder to the melt belt is arranged between the extruder and the die grid.
  • the width of the melt ribbon can be shaped to correspond to the width of the die grid.
  • the thickness of the melt ribbon can thereby be adjusted so that the weight of the individual portions of the mass is adjusted.
  • the melt ribbon may comprise several layers of different composition.
  • the extruder can be designed in particular for two- or three-component extrusion, wherein the various components can be in different sequences to each other.
  • films and moldings with a product sequence ABA or ABCBA can be formed.
  • product sequences may be used for the manufacture of medical products, e.g. used in the manufacture of lingual and sublingual slides / tablets as well as transdermal patches. Such products can be very easily produced on the device according to the invention.
  • a moldable mass is formed and fed to a die grid so that it rests on the end faces of side boundaries of the die grid.
  • a displacement barrier having side boundaries corresponding to the side boundaries of the die grid is then moved toward the die grid, thereby displacing the portion of the moldable mass resting on the side boundaries of the die grid in the direction of a receiving space formed by the die grid between the side boundaries such that shapable mass is portioned.
  • At least one tool then compresses the portions of the moldable mass in the receiving space.
  • the moldable mass is fed continuously to the matrix grid.
  • the displacement bulkhead is moved toward the die grid in such a way that the side boundaries of the displacement bulkhead are aligned with the side boundaries of the die grid.
  • the displacement bulkhead is moved towards the die grid until the end faces of the side boundaries of the displacement bulkhead rest at least in part on the end faces of the side boundaries of the die grid.
  • the displacement barrier can be moved in particular against the force of at least one spring on the die grid.
  • a further die-side tool for the at least one receiving space is guided from the opposite side of the displacement-bulkhead-side tool into the receiving space.
  • a multiplicity of receiving spaces can be formed in the die grid.
  • the moldable mass in each receiving space is inserted Pressure exerted by a displacement bulkhead-side tool and a die-side tool.
  • the displacement-bulkhead-side tools and / or the die-side tools are in particular mounted in a respective tool carrier.
  • at least one tool carrier is moved along a guideway, which has a shaping section in which a constant pressure is exerted by the tools on the portions of the mouldable mass located in the receiving spaces over a distance.
  • the tool carrier is coupled in particular via a telescopic arm with a drive unit. It is moved by means of this drive unit, so that the tool carrier is guided on the guideway via a closed curve.
  • a malleable mass is understood to mean any mass which changes its shape under the action of a force.
  • a melt strand is formed, which is fed to the matrix grid continuously.
  • the melt strand is preferably smoothed and aligned before it is fed to the die grid.
  • the following application features can be realized: by means of a so-called protective extrusion, sensitive active substances can be shielded; multi-layer extrusion can be used to produce a molded article or a multi-layer tablet which has a faster release of the outer layer and a delayed release of the inner layer, multicomponent drug delivery and cascade drug release can be realized, and different variations in the thickness of the individual layers enable different release profiles to be realized.
  • multilayer moldings for the food, cosmetics and hygiene industries can thus be produced well.
  • the device comprises an extruder 1, with which a moldable mass can be formed. From the nozzle of the extruder 1, the moldable mass is transferred to a rotating mechanical system in which the moldings are formed.
  • the basic structure of this rotating mechanical system will be explained below.
  • a rotatable drive unit 2 is provided, are attached to which radially outwardly extending telescopic arms 5. At the radially outer ends of the telescopic arms 5 forming units 4 are attached.
  • a molding unit is composed of an upper part 4A and a lower part 4B. Both for the upper part 4A and for the lower part 4B a telescopic arm 5A and 5B is provided.
  • the telescopic arm 5A for the upper part 4A and that 5B for the lower part 4B of the forming unit 4 are arranged vertically one above the other vertically.
  • the drive unit 2 thus comprises, in an upper horizontal plane, the telescopic arms 5A for the upper part 4A of FIG Shaping unit 4 and in a lower horizontal plane, the telescopic arms 5B for the lower part 4B of the forming unit 4.
  • the telescopic arms 5 with the forming units 4 are thus moved by the drive unit 2 substantially in an upper and a lower horizontal plane.
  • the shaping units 4 are guided on a guideway 3.
  • the guideway 3 describes a closed curve with straight sections A and B (FIG. Fig. 2 ) and a semicircular portion disposed opposite to the sections A and B. So that the shaping units 4 can be guided by a rotation of the drive unit 2 on this guideway 3, the radial length of the telescopic arms 5 is variable.
  • the guide track 3 can also change the position of the shaping units 4 in the vertical direction.
  • the telescopic arms 5 can perform a vertical pivoting movement, ie a pivoting movement about axis, which is parallel to a tangential with respect to the rotational movement of the drive unit 2 axis.
  • lateral guides are provided on the drive unit 2 in the axle fastenings of the telescopic arms 5.
  • the telescopic arms 5 can thus be moved horizontally by the drive unit 2, wherein they can perform vertical pivoting movements during this movement, the paths being predetermined by the guide track 3.
  • a forming section A in which the guide track 3 extends on a straight line.
  • the shaping section A is adjoined by a cooling-down section B, which can also run on a straight path.
  • the guideway 3 changes its direction in a 90 ° bend and feeds the forming units 4 at the section C to a sampling station 6.
  • the guide track 3 describes a semicircle on which the forming units 4 at a section D of a mold removal and camera inspection station 7, the section E of a cleaning station 8 and the section F of a Formungsraumbezels responded 9 is supplied. The individual stations and facilities of these sections will be described later in detail.
  • the forming units 4 After the forming units 4 have left the forming space coating device 9, they are guided back to the forming section A via a 90 ° bend. Since the closely arranged forming units 4 in this constellation can not perform over its diagonal away a curve movement, evasive travel curves are formed for the guideway, which in the following with reference to the Fig. 3 to 5 be explained:
  • the Fig. 3 shows an upper guide track 3A for the upper part 4A of the forming unit 4 and a lower guide track 3B for the lower part 4B of the forming unit 4.
  • Fig. 3 2 the movement apart of the upper and lower parts 4A and 4B of the molding unit 4 is shown.
  • Fig. 4 shows the merging of the respective parts of the molding unit 4.
  • the upper guide track 3A and the lower guide track 3B each share again in an upper and lower part, on each of which alternately the two parts of the forming unit 4 are supplied.
  • the control is carried out via points, which causes the diversion into the respective travel curve.
  • Fig. 5 Fig. 12 is a side view showing the movement of the upper telescopic arm 5A for the upper part 4A of the forming unit 4 and the lower telescopic arm 5B for the lower part 4B of the forming unit 4.
  • a per se known extruder 1 can be used.
  • the design of the extruder 1 depends on the mass that is to be processed in the extruder 1.
  • the masses to be processed may be intended for use in the pharmaceutical industry, in the food industry, as well as in the cosmetics and hygiene industries.
  • a plastic melt is produced, which is ejected in the extruder die 10 as a melt strand 11.
  • the melt strand 11 can be formed from only one melt.
  • it is also possible to form a multilayer melt strand 11 which, for example, comprises two components A and B in three layers of the sequence ABA includes.
  • the melt strand 11 ejected from the extruder die 10 is fed to a forming station 13, in which counter-rotating rolls 12A and 12B smooth the melt strand 11 into a melt ribbon 14. Furthermore, in the forming station 13, the width of the melt belt 14 can be set exactly. The width of the melt belt 14 depends on the width of the die grid 19, as will be explained later. The width is created by taperedêtsleitbleche. Corresponding side-prone preform prisms 12B take on the task of mass reduction on the sides of the melt belt.
  • the 8B to 8D show the interaction of the rollers 12A and 12B of the molding station and the shaping of the melt strand 11 to the melt belt 14 after the material exit from the nozzle 10.
  • the roll and prism movements can be controlled depending on the volume and the density of the melt by means of software.
  • the Ausformstation thus the thickness and the width of the melt strip from which the moldings are formed, adjusted exactly. This setting ensures that the masses of the individual blanks are always the same. Furthermore, the height and thus the mass of the molded article to be formed can be adjusted via the thickness of the melt belt 14. In the forming station, a precompression of the moldable mass takes place, which leads to a higher stability of the melt belt 14. The thickness of the melt belt 14 depends on the consistency of the melt, their density and the desired individual weights of the moldings to be produced therefrom.
  • the molding units 4 are guided on the guide track so that the upper part 4A of the molding unit 4 the lower part 4B of the molding unit 4 behind the molding station 13 for the melt of the extruder 1 approximated. They form in this shaping section A ( Fig. 2 ) a unit through which the moldings are formed from the melt belt 14.
  • the forming unit 4 comprises a tool carrier 15 which is divided into an upper tool carrier 15A and a lower tool carrier 15B.
  • the upper tool carrier 15A is fixed to an upper telescopic arm 5A
  • the lower tool carrier 15B is fixed to a lower telescopic arm 5B.
  • the telescopic arms 5A and 5B are arranged in a vertical plane parallel to each other. As already related to the Fig. 1 and 2 described, they are moved horizontally, where they can perform vertical pivoting movements corresponding to the guideway 3.
  • the upper and lower tool carriers 15A and 15B are aligned with each other by guide rods 22. Guided by these guide rods 22, the upper and lower tool carriers 15A and 15B can be further moved toward each other.
  • the upper and lower tool carriers 15A and 15B each include a plurality of guide pins 16A and 16B, respectively, which hold and guide the upper tool carrier 15A in two upper guide tracks 3A.
  • the two upper guide tracks 3A are arranged at the same level at different radii with respect to the rotational movement of the drive unit 2.
  • the lower guide bolts 16B hold and guide the lower tool carrier 15B in lower guide tracks 3B, respectively.
  • three guide pins 16A and 16B are respectively provided for the upper and lower tool carriers 15A and 15B. They hold the two tool carrier parts 15A and 15B in a horizontal position, respectively.
  • two guide pins 15A and 15B are respectively disposed on the outer guide track 3A and 3B, and the single guide pins 16A and 16B on the inner track 3A and 3B, respectively, for safe cornering of the tool carrier 15 receive.
  • the upper and lower tool carriers 15A and 15B receive the same number of identical tools 17 and 18, respectively. Further, between the upper tool carrier 15A and the lower tool carrier 15B, a die grid 19 and a displacement barrier 38 are arranged, as will be explained later in detail. Both the die grid 19 and the displacement barrier 38 are guided by means of the guide rods 22.
  • the telescopic arm 5 comprises two mutually displaceable parts, so that the length of the telescopic arm is variable. In this way, the radial distance of the tool carrier 15 from the drive unit 2 can be changed.
  • a horizontal / vertical two-axis fork joint 23 is attached.
  • the two-axis fork joint 23 comprises a fixing unit 24, which is fastened to the radially outer end of the telescopic arm 5.
  • the horizontal joint 26 of the two-axis fork joint 23 is fastened to the fastening unit 24 via a bolt 25.
  • the horizontal joint 26 is pivotable about the axis of the bolt 25 in a first plane.
  • this first plane is aligned horizontally.
  • the vertical joint 28 of the two-axis fork joint 23 is attached via a further bolt 27.
  • the vertical joint 28 is pivotable in a second plane, which is perpendicular to the first plane.
  • the vertical joint 28 is pivotable in a vertical plane.
  • the upper or lower tool carrier 15A or 15B is fastened to the vertical joint 28.
  • the two-axis fork joint 23 thus provides a firm connection between the telescopic arm 5 and the corresponding part of the tool carrier 15. In this way, the tool holder 15 can smoothly and smoothly reach all positions in all three spatial axes within the path of the guideway 3.
  • the telescopic arms 5 ensure that the force of the drive unit 2 is transmitted to the tool carriers 15 connected to them so that they move on the predetermined guide track 3 can.
  • the two-axis fork joint 23 and the vertical pivoting of the telescopic arm 5 ensure that each individual movement of the tool carrier 15 can be compensated for transmitting force on the guideway 3.
  • the lower guide pins 16B comprise a mushroom head 29 which is located in all sections of the guide track 3 other than the shaping section A (FIG. Fig. 2 ) is held and guided in a slotted guide 33.
  • This slide guide is in Fig. 13 shown.
  • the storage and guidance in the forming section A is in the Fig. 11 and 12 shown.
  • the guide pin 16B leaves the slide guide 33 and is guided and held by a guide roller system.
  • the guide roller system comprises closely spaced guide rollers 30 which are rotatable in the direction of the guide track 3B.
  • the end face of the mushroom head 29 always rests on two guide rollers 30 in order to ensure smooth running of the lower tool carrier 15B.
  • two side guide plates 32 are arranged on both sides of the mushroom head 29 of the guide pin 16B.
  • a separately controllable level control 31 is provided, which can move or adjust the height of the guide roller 30.
  • the Endverformungs can be regulated.
  • the level control 31 can be coupled to a weighing cell unit, which adjoins the camera inspection station 7.
  • the load cell unit may have a programmable logic controller to transmit a controlled variable to the level control 31 to the immersion depths of the individual To regulate tools 17 and 18, whereby a mass change of the individual moldings is achieved, as will be explained later.
  • the mounting and guiding of the upper tool carrier 15A over the upper guide pins 16A in the upper guide tracks 3A essentially corresponds to the guidance and the mounting of the lower tool carrier 15B.
  • the mushroom head 29 of the upper guide pin 16A is received by a slotted guide 33 of the upper guide track 3A.
  • a slotted guide 33 is also provided in the shaping section A, since it is not necessary to adjust both the lower tool carrier 15B and the upper tool carrier 15A in the vertical direction.
  • FIGS. 14 to 19 various examples of tools 17, 18 and their attachment in the tool carrier 15A and 15B are explained.
  • the FIGS. 14 to 19 show the tools 18 which are attached to the lower tool carrier 15B.
  • the tools 17 may be identical or similar to the tools 18 and similarly secured to the upper tool carrier 15A.
  • the tools 17 and 18 are formed like a stamp. They have an end face 35, which, as in the Figs. 14A to 16A shown, is selected according to the desired molding surface.
  • the tools 17 and 18 are floating in the tool carrier 15A, secured once or twice by means of internal locking bars 34 against falling out. This ensures a very dense arrangement of the tools 17 and 18, respectively.
  • the number of securing rods 34 depends on the intended use of the tools 17 and 18 and on their function.
  • a special tool 36 is shown. It includes heating or cooling holes 37 into which a fluid may be introduced to heat or cool the tool 36.
  • the radially inner side of the upper tool carrier 15A is connected to the telescopic arm 5A via the two-axis fork joint 23, as described with reference to FIGS Fig. 10 was explained.
  • the upper side of the upper tool carrier 15A is mounted on the upper guide pin 16A in the slotted guide 33 of the upper guide track 3A.
  • the tools 17 are mounted on the securing rods 34 in the lower side of the upper tool carrier 15A, as described with reference to FIGS FIGS. 14 to 19 was explained.
  • the displacement barrier 38 is coupled to the upper tool carrier 15A via the connection mechanism 41.
  • the linkage mechanism 41 includes a spring 42 which holds the displacement bulkhead 38 in the rest position of the spring 42 so that the upper surface of the displacement bulkhead 38 is spaced from the lower surface of the upper tool carrier 15A. Against the force of the spring 42, the displacement barrier 38 can be moved vertically in the direction of the upper tool carrier 15A.
  • the displacement barrier 38 is described in detail in FIG Fig. 21 shown. It comprises a grid in which the openings of the grid are delimited by lateral boundaries 39 of the displacement bulkhead 38. At the in Fig. 21 rectangular grid structure shown, each opening of the grid is delimited by four side walls. The underside of the grid of the displacement bulkhead 38 has a grid-like end face 40. Finally, the displacement barrier 38 has bores 44 for the guide rods 22 of the tool carrier 15 (FIG. Fig. 9 ).
  • the lower tool carrier 15B is coupled to the lower telescopic arm 5B via the two-axis fork joint 23, as described with reference to FIGS Fig. 10 was explained.
  • the lower side of the lower tool carrier 15B is above the lower guide pins 16B via the slotted guide 33 or via the reference to Fig. 11 explained guided roller system guided and stored.
  • the tools 18 are mounted on the securing rods 34 in the upper side of the lower tool carrier 15B.
  • the die grid 19 is coupled via the height-adjustable link mechanism 46 to the lower tool carrier 15B.
  • the matrix grid 19 includes receiving spaces 21, which are delimited from lateral boundaries 20.
  • the lower openings of the receiving spaces 21 of the die grid 19 are closed by the tools 18 projecting into the receiving spaces 21. Since the volume of the receiving space 21 determines the volume of the molding to be formed and thus at a certain density and the mass or weight, the mass or the weight of the moldings can be adjusted via the height adjustment of the tools 18.
  • FIG Fig. 23 A plan view of the die grid 19 is shown in FIG Fig. 23 shown.
  • the rectangular grid structure can be seen, which is formed by the end face 45 of the die grid 19.
  • the end faces 35 of the tools 18 can be seen, which protrude into the receiving spaces 21 and which are held over the securing rods 34 in the lower tool carrier 15B.
  • bores for the guide rods 22 are provided in the matrix grid.
  • the tools 17 move in the displacement bulkhead 38 and the tools 18 are located in the receiving spaces 21 of the die grid 19, the tools 17 are also referred to as displacement bulkhead-side tools and the tools 18 as die-side tools.
  • the molding operation takes place on the straight stretch of the molding section A of the guide track 3 (FIG. Fig. 2 ).
  • the upper part 4A of the forming unit 4 that is, the upper tool carrier 15A and the parts connected thereto are vertically moved toward the lower part 4B of the forming unit 4, ie, the lower tool carrier 15B and the parts connected thereto.
  • the melt belt 14 formed by the forming station 13 is supplied to the lower part 4B of the molding unit 4. How out Fig. 24A it can be seen, while the melt belt 14 comes on the top of the die grid 19, ie in particular on the end face 45, which is formed by the side boundaries 20 of the die grid 19, to rest.
  • the melt strip 14 is thus located above the receiving spaces 21 of the die grid 19.
  • the distance between the bottom of the displacement bulkhead 38 and the top of the die grid 19 is initially greater than the thickness of the melt belt 14, so that this introduced between the die grid 19 and the displacement barrier 38 can be.
  • the upper tool carrier 15A is further lowered with the displacement bulkhead 38 until the lower end face 40 of the displacement bulkhead 38 contacts the upper surface of the melt belt 14.
  • the portion 14A of the melt belt 14, which is located between the end face 45 of the die grid 19 and the end face 40 of the displacement bulkhead 38 is now displaced in the direction of the adjacent receiving spaces 21, as shown in FIGS Figs. 25A and 25B respectively.
  • Figs. 26A and 26B is shown.
  • the distance between the displacement bulkhead 38 to the upper tool carrier 15A decreases against the force of the springs 42.
  • a tilting of the displacement bulkhead 38 is prevented by the guide rods 22.
  • the strength of the springs 42 is designed so that they allow a sinking of the displacement bulkhead 38 in the melt belt 14.
  • the advancing upper tool part 15A thereby increases the pressure which the displacement barrier 38 exerts on the melt belt 14, by means of the ever further moving springs 42.
  • the melt masses 14A below the end face 40 distribute the displacement of the partition 38 in all directions, ie to displace, the edges of the end face 40 of the displacement 38 are specially shaped.
  • a displacement barrier 38 is shown in which the edges of the transition from the end face 40 to the side surfaces of the side boundaries 39 of the displacement partition 38 are rounded.
  • a displacement barrier is shown in which these edges are bevelled. This configuration of the edges serves a lossless and economically optimal production process. In this case, all material supernatants are to be forced into the receiving spaces 21 of the die grid 19.
  • the displacement bulkhead 38 is moved toward the die grid 19 until the end face 40 of the displacement bulkhead 38 rests on the end face 45 of the die grid 19.
  • the lateral boundary 39 of the displacement bulkhead 38 corresponds to the lateral boundaries 20 of the matrix grid 19 and thus to the end surfaces 40 and 45 formed by the lateral boundaries 39 and 20, respectively ,
  • These side boundaries 39 and 20 form the identical lattice structure.
  • the side boundary 39 of the displacement bulkhead 38 has in particular the same thickness as the side boundary 20 of the die grid 19. Furthermore, the side boundaries 39 and 20 are aligned with one another. During the movement of the displacement bulkhead 38 in the direction of the die grid 19, the side boundaries 39 and 20 are aligned exactly parallel to one another.
  • the upper tool carrier 15A further lowers with the tools 17, without the vertical position of the displacement bulkhead 38 being able to continue to change since it rests on the die grid 19.
  • the tools 17 are thus moved in the openings of the displacement bulkhead 38.
  • the side boundaries 39 of the displacement bulkhead 38 serve as a guide for the tools 17.
  • the displacement bulkhead 38 thus serves as a guide chamber for itself lowering tools 17 and as pre-chamber for the mass to be deformed.
  • Fig. 27A shows the force distribution in the receiving space 21 during pressing.
  • pressure is exerted by the tools 17 and 18 from above and below. From the side of the portions of the side boundaries 20 of the matrix grid 19 are enclosed. Since the same pressure is exerted on the lateral boundaries 20 by two adjacent receiving chambers 21, the forces applied to the lateral boundaries 20 cancel each other out. For this reason, the side boundaries 20 and thus also the side boundaries 39 of the displacement bulkhead 38 can be made very thin, whereby a possible residual portion of the melt belt 14, which is not compressed, can be kept extremely low.
  • the pressure exerted by the tools 17 and 18 on the melt portions 14 can be selected depending on the moldings to be formed.
  • a special feature of the device according to the invention is that the pressure holding time, i. the time interval at which the maximum pressure is exerted on the mass to be compacted, can be individually adjusted to the mass to be deformed and tuned to this.
  • the pressure holding time can be chosen to be very long, in particular in comparison to conventional tableting machines. It is essentially determined by the rotational speed of the drive unit 2 and the length of the straight forming section A. If the forming section A is chosen to be very long, the maximum pressure exerted on the mass to be formed is maintained for a very long time.
  • the cooling section B connects.
  • the upper part 4A of the forming unit 4 with the upper tool carrier 15A is in this Section B is again removed in the vertical direction from the lower part 4B of the forming unit 4 with the lower tool carrier 15B.
  • the compressed moldings can cool during the residence time in the cooling section B.
  • this cooling section B can be chosen so long that it is ensured that no unwanted internal stresses remain in the formed products.
  • the cooling station B is followed by the sampling station 6 in the section C. In this station 6 can each be removed by means of a randomized, memory-controlled, individually controllable vacuum blank removal unit a certain number of moldings and transferred to a control device.
  • the blanks removed from the population or their free spaces on the lower tool carrier 15B are transmitted to the blank removal and camera inspection station 7 by means of the integrated programmable logic controller in order to avoid false control messages.
  • the task of this in-process control station is to control the quality-related operation of the device according to the invention, to confirm it or, if necessary, to intervene in the process sequence by means of a programmable logic controller and correspondingly via the level control 31.
  • the section C with the sampling station 6 is followed by the section D with the blank removal and camera inspection station 7, which with reference to Fig. 28 is explained.
  • the rejected goods 7B are separated from the goods 7A (cf. Fig. 2 ).
  • the tools 18 are moved completely into the receiving space 21 of the die grid 19, so that the shaped articles 57 formed are pushed out of the die grid 19 and ready for removal.
  • the vacuum blank removal unit 58 is pivoted between the upper tool carrier 15A and the lower tool carrier 15B so that vacuum pick-up tubes of the molding receiving head 59 are located immediately above the molds 57.
  • the vacuum molding removal unit 58 has the same number of individually controllable vacuum hoses for receiving the moldings 57 as tools 18 and receiving spaces 21 are provided. The moldings are sucked by the vacuum hoses and lifted from the die grid 19.
  • the molding receiving head 59 is swung out of the molding unit 4 by means of the motor 62 and the shaft 61, whereupon the moldings 57 are deposited on a transparent conveyor belt 63.
  • the moldings 57 of a camera inspection unit with an upper camera 64 and a lower camera 65 for examination of the top and bottom and the side edges of the moldings 57 are supplied.
  • the entirety of the formed moldings 57 can be optically examined.
  • the entire geometric shape of the moldings 57 can be examined.
  • the moldings 57 can be examined without contact by means of infrared spectroscopy, in particular NIR spectroscopy. Since the geometrical arrangement of the blanks on the conveyor belt 63 corresponds exactly to that in the die grid 19, conclusions as to defective production in the die grid 19 can be determined for defective blanks 57.
  • the NIR spectroscopy works with the help of chemometric evaluation methods on the qualitative and quantitative analytical sorting of the good production 7A.
  • the individual weights of the moldings 57 can be detected. Deviations from predetermined weight tolerances can be detected in this way and used to sort out faulty blanks. Furthermore, the weighing cell unit can transmit a controlled variable to the level control 31 and / or to the guide rollers, as already explained.
  • the section D is followed by the section E with the cleaning station 8, which will be explained with reference to FIGS. 29, 30A and 30B:
  • a brush head receptacle 49 is attached, which has cleaning bristles 48 in the direction of the upper part 4A and the lower part 4B of the molding unit 4.
  • the bristle head 47 rotates and cleans on it Remove any parts that have come into contact with the mouldable mass.
  • the displacement barrier 38 and the tools 17 as well as the die grid 19 and the tools 18 are cleaned.
  • the brush shaft 50 is unscrewed from the molding unit 4.
  • a rotating device 51 which may comprise three brush heads 47 and corresponding numbers of brush shafts 50.
  • the brushes 50 turned out of the forming unit 4 are then cleaned by means of compressed air 52, which is supplied via the pipe system 53A to the compressed-air nozzles 53B.
  • compressed air 52 which is supplied via the pipe system 53A to the compressed-air nozzles 53B.
  • the entire cleaning process is fully automatic and is integrated in the guideway 3.
  • the cleaning station 8 may operate during ongoing operation of the continuously moving forming units 4.
  • the cleaning station 8 may be equipped with different brushes, compressed air and suction devices. It is fully mobile in all three coordinate directions and equipped with proximity sensors and replacement units.
  • the section E with the cleaning station 8 is followed by the section F with the forming space coating device 9, which will be explained with reference to FIG. 31:
  • the molding space coating device 9 comprises a pipe system 54, with which a coating fluid 56 or a coating powder (mold release agent) can be supplied.
  • the coating fluid 56 or the coating powder exits at the nozzles 55.
  • the number of nozzles 55 corresponds to the number of tools 17 and 18.
  • the task of the molding space coating device 9 is to reduce or eliminate possible adhesion tendencies of the different materials to be processed in order to ensure a smooth production process.
  • the parts of the device which come into contact with the mass to be processed, coated with the coating fluid 56 and the coating powder.
  • the choice of coating fluid depends on the mass to be molded and the intended field of use of the moldings 57 to be formed.
  • the forming units 4 for re-forming moldings are fed to the forming section A on the guide track 3.
  • the moldable mass from which the moldings 57 are formed is not formed by extrusion technology. Rather, in this exemplary embodiment, the mouldable mass is a bulk material 14B of arbitrary composition.
  • the bulk material 14B is in particular powdery, flowable and moldable. It may be, for example, a powdered granules.
  • the device according to the invention may advantageously be used in particular for a bulk material 14B, e.g. be used from the granule technology, which is very poorly deformable, since the pressure holding time can be adjusted in the inventive device to a very long period.
  • the displacement bulkhead 38 in the apparatus of the second embodiment could be omitted. Preferably, however, it still serves to guide the tools 17.
  • the bulk material 14B is filled in the second embodiment by means of a per se known device, as used for example in conventional tableting machines, directly into the receiving spaces 21, as in Fig. 24B is shown.
  • the device can be, for example, a powder distribution system for the uniform discharge of flowable, formable, powdery bulk materials 14B, in which the bulk materials 14B can be continuously fed.
  • the pressing is carried out by the tools 17 and 18 (see. Fig. 27B ) and the further process steps, as described above.
  • the resulting during the molding process pressure energy is transmitted over a longer period of time to the mass to be formed, ie a high pressure is exerted over a longer period of time on the mass to be formed, thereby the material-specific To counteract restoring forces of the masses to be deformed.
  • the pressure can be maintained even during the Auskühlabitess B by the upper part 4A and the lower part 4B of the forming unit 4 apart only after this Auskühlabites B apart. In this way, masses are held with increased elastic restoring forces until solidification or cooling in the plasticizing position.

Landscapes

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden von Formlingen aus einer formbaren Masse. Die Vorrichtung umfasst ein Matrizengitter, in welchem zumindest ein von Seitenbegrenzungen gebildeter Aufnahmeraum ausgebildet ist, und zumindest ein Werkzeug, mit welchem die formbare Masse im Aufnahmeraum verpressbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden von Formlingen, bei dem eine formbare Masse gebildet wird. Die formbare Masse wird einem Matrizengitter zugeführt und in einem Aufnahmeraum portioniert. Nach dem Portionieren verpresst zumindest ein Werkzeug die Portionen der formbaren Masse im Aufnahmeraum zu den Formlingen.
  • Aus der pharmazeutischen Industrie sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Tabletten bekannt. Bei sog. Rundläufer-Tablettiermaschinen wird z.B. die zu formende Masse, welche als Schüttgut vorliegt, über eine feststehende Füllvorrichtung in einen ebenfalls feststehenden Matrizentisch zugeführt, in deren Aufnahmeräume (Matrizen) das Schüttgut eingefüllt wird. Oberhalb und unterhalb des Aufnahmeraums sind Stempel angeordnet, die zum Verpressen des Schüttguts über eine obere und eine untere Druckrolle geführt werden. Durch die Druckrollen werden die Stempel aufeinander zu bewegt, wodurch zunächst ein ansteigender und nach Überschreiten des Scheitelpunktes ein abfallender Druck auf das Schüttgut ausgeübt wird, wodurch es zu einer Tablette verpresst wird. Eine herkömmliche Rundläufer-Tablettiermaschine ist beispielsweise in der DE 37 14 031 A1 beschrieben.
  • Nachteilhaft an bekannten Tablettiermaschinen ist, dass das Zeitintervall, währenddessen der zum Verpressen erforderliche Druck auf die formbare Masse ausgeübt wird, begrenzt ist. Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, die sog. Druckhaltezeit zu verlängern. Dies ist mit herkömmlichen Tablettiermaschinen nur mit einem geringen Zeitfenster möglich.
  • Aus der EP 0 358 107 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von pharmazeutischen Tabletten bekannt, bei dem die pharmazeutische Mischung extrudiert wird und das noch plastische Material in einer konventionellen Tablettiermaschine zu festen pharmazeutischen Formlingen verarbeitet wird. Bei diesem Verfahren kann zwar vorteilhafterweise ein Extruder zum Bilden und Zuführen der formbaren Masse eingesetzt werden, die mit herkömmlichen Tablettiermaschinen verbundenen Nachteile können jedoch nicht überwunden werden. Hinzu kommt, dass eine wirtschaftliche Massenzuführung nicht hinreichend möglich wäre.
  • Aus der US 2 829 756 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein extrudierter plastischer Strang durch mitlaufende formgebende Stanzen zu länglichen, zylindrischen Formen zerschnitten wird. Nachteilhaft an dieser Vorrichtung sowie dem auf dieser Vorrichtung betriebenen Verfahren ist, dass der extrudierte plastische Strang nicht vollständig verarbeitet wird und ein relativ hoher Ausschussanteil bzw. ein relativ hoher Anteil an Masse erzeugt wird, welche erneut verarbeitet werden muss. Ein Aufarbeiten pharmazeutischer Massen zur erneuten Verarbeitung und somit Zuführung in eine Verkaufsware birgt die Gefahr einer Veränderung der Wirksamkeit der Formulierung, wodurch wiederum Ausschuss entsteht.
  • Des Weiteren ist es aus der EP 240 906 B1 bekannt, Polymerschmelzen zu extrudieren und durch Spritzguss oder Kalandrieren zu verformen. Nachteilhaft an dem Spritzgussverfahren ist, dass es nicht voll kontinuierlich ist, sondern mit sich im Takt wiederholenden Arbeitsgängen arbeitet, die sich wegen der erforderlichen Kühlzeiten nicht in dem für eine Großserienfertigung erforderlichen Maß beschleunigen lassen. Zudem verändern Temperatur und Druck innere Strukturen der Massen und somit die Eigenschaften auch nachteilhaft. Auch beim Kalandrieren mit zwei Walzen ist die Produktionsgeschwindigkeit begrenzt, weil die Walzen sich nur entlang einer Linie berühren, so dass die Kühlzeit nur bei langsam laufenden Walzen ausreicht, um den heißen, noch plastischen Strang soweit abzukühlen, dass die erhaltenen Formlinge dimensionsstabil sind. Außerdem sind auch beim Kalandrieren mit zwei Walzen die realisierbaren Druckhaltezeiten wegen der Linienberührung der Walzen nicht gegeben.
  • Das Kalandrierverfahren mit zwei Kalanderwalzen wird durch einen sog. Kettenkalander weitergebildet, wie er in der EP 0 358 105 B1 beschrieben ist. Bei diesem Kettenkalander wird der noch verformbare Strang des Extruders zwischen zwei sich streckenweise auf der Mantelfläche berührenden, gegensinnig umlaufenden und auf der Kontaktstrecke parallel laufenden Bändern oder zwischen einer Walze und einem auf einem Segment des Walzenmantels aufliegenden und mit diesem umlaufenden Band zu Tabletten verpresst. Dabei sind die formgebenden Vertiefungen in beiden oder nur in einem der umlaufenden formgebenden Elemente angebracht. Dieses Herstellungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass keine spezifischen Massenanpassungen vorgenommen werden können, ohne die Einzeldosierungen erheblich aus der Form zu bringen, wegen hierbei fehlender seitlicher Rundumführungen. Ferner ist es erforderlich, die sich ergebenden Formlinge nachzubearbeiten, insbesondere zu glätten und zu entgraten. Des Weiteren sind Massenkorrekturen an den Formlingen nur sehr begrenzt möglich, wobei dadurch bedingt ein Formatwechsel hin zu schwereren oder leichteren Formlingen ausgeschlossen ist.
  • In der WO 96/35566 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Tabletten beschrieben, sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei dieser Tablettiervorrichtung werden die Tabletten direkt in den Aufnahmeräumen einer Blisterverpackung geformt. In einer Füllstation ist oberhalb der Blisterverpackung ein Füllblock angeordnet. Die zu formende Masse wird über eine Dosiereinrichtung durch Kanäle des Füllblocks eingefüllt. Der Füllblock befindet sich dabei direkt über der Blisterverpackung. In einer zweiten Einheit werden die Tabletten dadurch geformt, dass ein Stempel gemeinsam mit einem Block herabbewegt wird, bis der Block an den Flächen des Füllblocks anliegt. Danach werden die Stempel weiter abgesenkt und formen die Tabletten.
  • Aus der DE 28 30 479 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen einer Form zur Herstellung von Formlingen aus Beton bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Form und einen Füllrahmen. In den Füllrahmen können von oben Deckenplatten eingeführt werden. In die Form können durch die Formräume von unten Bodenplatten eingeführt werden. Die Bodenplatten sind zu Beginn des Formvorgangs hochgefahren, so dass eine geschlossene Bodenfläche gebildet ist. Daraufhin wird der Füllrahmen, in welchem die Füllmasse enthalten ist, über die Form gefahren, bis die Seitenbegrenzungen mit den Seitenbegrenzungen der Formräume der Form korrespondieren. Schließlich werden die Bodenplatten abgesenkt und die Deckenplatten heruntergefahren und durch Ausübung von Druck die Formkörper in den Formräumen gebildet.
  • Schließlich sind in der EP 0 328 793 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verpacken von puderartigen kosmetischen Produkten bekannt. Dabei wird der kosmetische Puder direkt in eine Kavität gepresst.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden von Formlingen aus einer formbaren Masse anzugeben, bei denen die Formlinge schnell und effizient herstellbar sind. Es soll insbesondere der Anteil der zugeführten formbaren Masse, die nicht zu einem Formling geformt wird, so gering wie möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein auf das Matrizengitter zu bewegbares Verdrängungsschott zum Portionieren der formbaren Masse, wobei das Verdrängungsschott Seitenbegrenzungen umfasst, die zu den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters korrespondieren. Durch das Verdrängungsschott wird somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die formbare Masse vorportioniert, wobei zusätzlich die Materialüberstände auf dem Matrizengitter weitgehend vollständig in die Aufnahmeräume des Matrizengitters verdrängt werden und das Matrizengitter sodann einen vollständig umschlossenen Raum um die Einzelmassen bildet, welche sich anschließend mit entsprechend einstellbaren Volumina durch die im Matrizengitter nach unten drückenden Werkzeuge verpressen lassen. Auf diese Weise lassen sich Formlinge herstellen, die keine Randgrate und keinen Versatz aufweisen, so dass eine weitere Nachbearbeitung entfällt. Außerdem lassen sich glatte Oberflächenstrukturen und komplizierte Geometrien der Formlinge verwirklichen.
  • Bevorzugt fluchten die Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts mit den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters. Die Dicke der Seitenbegrenzungen des Matrizengitters entspricht insbesondere der Dicke der Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts und die Seitenbegrenzungen des Matrizengitters Stirnflächen auf, die zumindest zum Teil zur Anlage kommen, wenn das Verdrängungsschott und das Matrizengitter vollständig aufeinander zu bewegt sind. Die jeweiligen Stirnflächen haben insbesondere dieselbe Geometrie. Beispielsweise kann das Matrizengitter ein quadratisches, rechteckiges, rautenförmiges oder kreisförmiges Raster umfassen. Dasselbe Raster wird dann von den Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts gebildet, so dass die Stirnflächen jeweils aufeinander passen.
  • Erfindungsgemäß ist der Übergang von den Stirnflächen zu den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters und/oder des Verdrängungsschotts abgerundet oder abgeschrägt. Hierdurch wird das Verdrängen der Massen beim Absenken der Verdrängungsschotts erleichtert und die Richtung des zu verdrängenden Materials in Richtung der Aufnahmeräume des Matrizengitters vorgegeben, wodurch sich der Ausschuss der zu formenden Massen nahezu vollständig reduziert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Werkzeug von den Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts in den Aufnahmeraum führbar. Das Verdrängungsschott kann somit eine Doppelfunktion erfüllen. Zum einen dient es dem Portionieren der formbaren Masse. Zum anderen dient es als Führung für das Werkzeug.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein weiteres matrizenseitiges Werkzeug für den zumindest einen Aufnahmeraum von der gegenüberliegenden Seite des verdrängungsseitigen Werkzeugs in den Aufnahmeraum führbar. Auf diese Weise kann die formbare Masse in diesem Aufnahmeraum von zwei Seiten verpresst werden.
  • In dem Matrizengitter ist insbesondere eine Vielzahl von Aufnahmeräumen gebildet, denen jeweils ein verdrängungsschottseitiges Werkzeug und ein matrizenseitiges Werkzeug zugeordnet sind. Dabei können die verdrängungsschottseitigen Werkzeuge und/oder die matrizenseitigen Werkzeuge in je einem Werkzeugträger gelagert sein. Sie sind insbesondere schwimmend in dem Werkzeugträger gesichert.
  • Die Werkzeuge können insbesondere für bestimmte formbare Massen kühl-und/oder heizbar sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Verdrängungsschott mit dem Werkzeugträger für die verdrängungsschottseitigen Werkzeuge gekoppelt. Dabei ist das Verdrängungsschott insbesondere gegenüber dem Werkzeugträger gegen die Kraft zumindest einer Feder bewegbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest ein Werkzeugträger entlang einer Führungsbahn bewegbar, die einen Formungsabschnitt aufweist, bei dem von den Werkzeugen ein konstanter Druck auf die in den Aufnahmeräumen befindlichen Portionen der formbaren Masse über eine Strecke ausgeübt wird. Der Formungsabschnitt der Führungsbahn verläuft insbesondere in einer geraden Strecke. Durch diese Ausgestaltung lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Formen von Massen einsetzen, welche eine lange Druckhaltezeit benötigen. Der maximale Druck der Werkzeuge kann nämlich über die gesamte Strecke des Formungsabschnitts der Führungsbahn ausgeübt werden. Dieser Formungsabschnitt kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher sich der Werkzeugträger auf der Führungsbahn bewegt, so lang gewählt werden, dass beliebige Druckhaltezeiten realisiert werden. Die Verweilzeit der Masse in dem Abschnitt, in welchem sie verpresst wird, ist somit einstellbar.
  • Der Werkzeugträger wird insbesondere über eine Kulissenführung in der Führungsbahn gehalten. Des Weiteren kann für den Werkzeugträger der verdrängungsschottseitigen Werkzeuge und den Werkzeugträger der matrizenseitigen Werkzeuge je eine gesonderte Führungsbahn vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läuft zumindest ein Werkzeugträger entlang der Führungsbahn zumindest abschnittsweise auf Führungsrollen, wobei zumindest im Formungsabschnitt der Führungsbahn die Führungsrollen hinsichtlich ihres Abstands zum Werkzeugträger der verdrängungsschottseitigen Werkzeuge hin justierbar. Hierdurch kann ein Formungsdruck entsprechend der zu formenden Masseneigenschaften eingestellt werden. Die einzustellenden Volumina der unterschiedlichen zu verpressenden Massen werden mittels des höhenverstellbaren Matrizengitters eingestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit ein Online-Wechsel der Darreichungsformen hinsichtlich der Dosierung realisieren. Des Weiteren lassen sich Toleranzen der Führungsbahn im Formungsabschnitt ausgleichen.
  • In Verarbeitungsrichtung hinter dem Formungsabschnitt kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Auskühlabschnitt von der Führungsbahn gebildet sein, bei dem die verpressten Formlinge in dem Matrizengitter auskühlen. Insbesondere bei pharmazeutischen Formlingen ist es häufig erforderlich, dass lange Auskühlzeiten realisiert werden, um etwaigen Restspannungen in den Formlingen entgegenzuwirken.
  • Nach dem Formungsabschnitt bzw. nach dem Auskühlabschnitt kann eine Probenentnahmestation zur Entnahme von einem oder mehreren Formlingen angeordnet sein, welche einer Qualitätskontrolle zugeführt werden können. Daran anschließend kann eine Entnahme- und Kamerainspektionsstation zur Entnahme und Untersuchung der Formlinge, eine Reinigungsstation für zumindest die Werkzeuge, das Verdrängungsschott und das Matrizengitter und schließlich eine Formungsraumbeschichtungseinrichtung angeordnet sein, bei welcher die Teile der Vorrichtung, die mit der formbaren Masse in Berührung kommen, zur Vermeidung von Anhaftungen beschichtet werden.
  • Die Werkzeugreinigung sowie die Formungsraumbeschichtung lassen sich somit während des laufenden Herstellungsprozesses kontinuierlich durchführen. Außerdem sind eine Online-Kontrolle während des laufenden Herstellungsprozesses sowie eine Online-Massenkorrektur der Formlinge möglich. Des Weiteren sind eine Online-100% Sichtkontrolle mittels einer Kamera sowie Online-NIR für diverse analytische Datenerhebungen möglich.
  • Aufgrund der Formungsraumbeschichtung und der einstellbaren Auskühlzeit lassen sich bei der Durchführung thermischer Verfahren auch Formlinge mit komplizierten Geometrien gut entformen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Werkzeugträger über einen Teleskoparm mit einer drehbaren Antriebseinheit gekoppelt, so dass der Werkzeugträger über eine geschlossene Kurve führbar ist. Die Antriebseinheit kann die einzige angetriebene Einheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Bevorzugt ist für den Werkzeugträger der verdrängungsseitigen Werkzeuge und den Werkzeugträger der matrizenseitigen Werkzeuge je ein Teleskoparm vorgesehen. Der Teleskoparm bzw. die Teleskoparme können insbesondere um eine hinsichtlich der Drehung der Antriebseinheit tangentiale Achse schwenkbar gelagert sein. Ferner ist die Länge des Teleskoparms veränderbar. Der Werkzeugträger ist in diesem Fall über einen Horizontal-/Vertikalgabelgelenk mit dem Teleskoparm gekoppelt. Auf diese Weise kann sich der Werkzeugträger entlang der Führungsbahn zum einen radial auf die Antriebseinheit zu- bzw. von der Antriebseinheit wegbewegen. Zum anderen kann der Werkzeugträger bei einer horizontalen Drehebene nach oben und nach unten verschwenkt werden.
  • Zum Bilden des Schmelzebands umfasst die Vorrichtung insbesondere einen Extruder, wobei das Schmelzeband dem Matrizengitter kontinuierlich zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Extruder und dem Matrizengitter eine Ausformungseinrichtung zum Glätten und Ausrichten eines vom Extruder ausgestoßenen Schmelzestrangs zu dem Schmelzeband angeordnet. Auf diese Weise kann die Breite des Schmelzebands so geformt werden, dass sie der Breite des Matrizengitters entspricht. Die Dicke des Schmelzebandes kann hierdurch so eingestellt werden, dass das Gewicht der einzelnen Portionen der Masse eingestellt wird.
  • Das Schmelzeband kann, falls erforderlich, mehrere Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung umfassen. Der Extruder kann insbesondere zur Zwei- oder Dreikomponentenextrusion ausgebildet sein, wobei die verschiedenen Komponenten in verschiedenen Folgen aneinander liegen können. Beispielsweise lassen sich Filme und Formlinge mit einer Produktfolge ABA oder ABCBA bilden. Derartige Produktfolgen können für die Herstellung von medizinalen Produkten, z.B. bei der Herstellung von Lingual- sowie Sublingualfolien/-Tabletten sowie bei transdermalen Pflastern eingesetzt werden. Derartige Produkte lassen sich auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach herstellen.
  • Gleichermaßen sind auch Anwendungen aus der Lebensmittelindustrie mittels Coextrusion realisierbar. Hierbei können weichere Elemente von Formlingen, z.B. Bonbons, mit Schichten, die eine zähere Konsistenz aufweisen, in verschiedenen Produktfolgen überlagert werden, um auf diese Weise bislang schlecht verarbeitbare Lebensmittel besser behandeln sowie konfektionieren zu können. Des Weiteren können mehrere Lagen aus unterschiedlichsten Aromenschmelzen zu einem Bonbon hergestellt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bilden von Formlingen wird eine formbare Masse gebildet und einem Matrizengitter zugeführt, so dass sie auf den Stirnseiten von Seitenbegrenzungen des Matrizengitters aufliegt. Ein Verdrängungsschott mit Seitenbegrenzungen, die zu den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters korrespondieren, wird dann auf das Matrizengitter zu bewegt, wodurch der auf den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters aufliegende Teil der formbaren Masse in Richtung eines von dem Matrizengitter zwischen den Seitenbegrenzungen gebildeten Aufnahmeraums verdrängt wird, so dass die formbare Masse portioniert wird. Zumindest ein Werkzeug verpresst danach die Portionen der formbaren Masse im Aufnahmeraum.
  • Die formbare Masse wird dem Matrizengitter kontinuierlich zugeführt. Das Verdrängungsschott wird insbesondere so auf das Matrizengitter zu bewegt, dass die Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts mit den Seitenbegrenzungen des Matrizengitters fluchten. Dabei wird das Verdrängungsschott auf das Matrizengitter zu bewegt, bis die Stirnseiten der Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts zumindest zum Teil an den Stirnseiten der Seitenbegrenzungen des Matrizengitters anliegen. Das Verdrängungsschott kann insbesondere gegen die Kraft zumindest einer Feder auf das Matrizengitter zu bewegt werden.
  • Beim Verpressen wird bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Werkzeug von den Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts in den Aufnahmeraum geführt. Des Weiteren wird vorzugsweise beim Verpressen ein weiteres matrizenseitiges Werkzeug für den zumindest einen Aufnahmeraum von der gegenüberliegenden Seite des verdrängungsschottseitigen Werkzeugs in den Aufnahmeraum geführt.
  • In dem Matrizengitter kann insbesondere eine Vielzahl von Aufnahmeräumen gebildet sein. Beim Verpressen wird auf die formbare Masse in jedem Aufnahmeraum ein Druck von einem verdrängungsschottseitigen Werkzeug und einem matrizenseitigen Werkzeug ausgeübt.
  • Die verdrängungsschottseitigen Werkzeuge und/oder die matrizenseitigen Werkzeuge sind insbesondere in je einem Werkzeugträger gelagert. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Werkzeugträger entlang einer Führungsbahn bewegt, die einen Formungsabschnitt aufweist, bei dem von den Werkzeugen ein konstanter Druck auf die in den Aufnahmeräumen befindlichen Portionen der formbaren Masse über eine Strecke ausgeübt wird.
  • Der Werkzeugträger ist insbesondere über einen Teleskoparm mit einer Antriebseinheit gekoppelt. Er wird mittels dieser Antriebseinheit bewegt, so dass der Werkzeugträger auf der Führungsbahn über eine geschlossene Kurve geführt wird. Unter einer formbaren Masse im Sinne der Erfindung wird jede Masse verstanden, die unter Einwirkung einer Kraft ihre Gestalt verändert. Als formbare Masse wird ein Schmelzestrang gebildet, der dem Matrizengitter kontinuierlich zugeführt wird. Der Schmelzestrang wird, bevor er dem Matrizengitter zugeführt wird, bevorzugt geglättet und ausgerichtet. Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens in der pharmazeutischen Industrie zur Herstellung von wirkstoffhaltigen Formlingen lassen sich z.B. folgende Anwendungsmerkmale realisieren: durch eine sog. Schutzextrusion lassen sich sensible Wirkstoffe abschirmen, durch eine Mehrlagenextrusion lässt sich ein Formling bzw. eine Mehrlagentablette realisieren, der eine schnellere Wirkstofffreisetzung der äußeren Schicht und eine verzögerte Wirkstofffreisetzung der inneren Schicht aufweist, es lässt sich eine Mehrkomponentenwirkstoffabgabe und eine kaskadenartige Wirkstofffreigabe realisieren und durch unterschiedliche Dickenvariationen der einzelnen Schichten lassen sich verschiedene Freisetzungsprofile realisieren. Insbesondere Mehrlagenformlinge für die Lebensmittel-, Kosmetik- sowie Hygieneindustrien lassen sich damit gut herstellen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen im Detail erläutert:
    • Fig. 1
    zeigt schematisch den Gesamtaufbau der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 2
    zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, in welchem die verschiedenen Stationen der Vorrichtung erkennbar sind,
    Fig. 3
    zeigt die beidseitig höhenveränderbare Fahrkurve des oberen und unteren Teils der Formungseinheit beim Kurvenfahren nach dem Formungsprozess,
    Fig. 4
    zeigt die beidseitig höhenveränderbare Fahrkurve des oberen und unteren Teils der Formungseinheit beim Kurvenfahren zum Formungsprozess,
    Fig. 5
    zeigt eine Seitenansicht der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Fahrkurven der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 6A
    zeigt die Düse eines Extruders der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiels der Erfindung, insbesondere für die Herstellung von Mehrlagenformlingen/Mehrlagentabletten,
    Fig. 6B
    zeigt eine Detailansicht der Fig. 6A,
    Fig. 7A
    zeigt eine andere Ausgestaltung der Düse des Extruders der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere für die Herstellung von Mehrlagenformlingen/Mehrlagentabletten,
    Fig. 7B
    zeigt eine Detailansicht der Fig. 7A,
    Fig. 8A bis 8D
    zeigen das Zusammenführen des oberen und unteren Teils der Formungseinheit beim Extruder bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 9
    zeigt die Formungseinheit der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail,
    Fig. 10
    zeigt den Teleskoparm der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 11
    zeigt den Fahr- und Bewegungsweg des Werkzeugträgerunterteils im Bereich des Formungsabschnitts der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 12
    zeigt eine Detailansicht des Führungsbolzens im Bereich des Formungsabschnitts der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 13
    zeigt ein Detail des Führungsbolzens in der Kulissenführung,
    Fig. 14A
    zeigt eine Aufsicht auf ein Beispiel eines Werkzeugs,
    Fig. 14B
    und 14C zeigen perspektivische Ansichten eines Beispiels eines Werkzeugs,
    Fig. 15A
    zeigt eine Aufsicht auf ein anderes Werkzeug,
    Fig. 15B
    zeigt eine perspektivische Ansicht dieses anderen Werkzeugs,
    Fig. 16A
    zeigt eine Aufsicht auf ein weiteres Werkzeug,
    Fig. 16B
    zeigt eine perspektivische Ansicht des weiteren Werkzeugs,
    Fig. 17
    zeigt eine Schnittansicht des Werkzeugs in dem Werkzeugträger der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 18
    zeigt ein Spezialwerkzeug der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 19
    zeigt ein Detail des in Fig. 18 gezeigten Spezialwerkzeugs,
    Fig. 20
    zeigt eine Schnittansicht des oberen Werkzeugträgers und den damit verbundenen Teilen der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 21
    zeigt das Verdrängungsschott der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 22
    zeigt den unteren Werkzeugträger und die mit diesem verbundenen Teile der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 23
    zeigt das Matrizengitter der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 24A
    zeigt das Zusammenspiel des oberen und unteren Werkzeugträgers bei der Verarbeitung von Schmelzen,
    Fig. 24B
    zeigt das Zusammenspiel des oberen und des unteren Werkzeugträgers bei der Verarbeitung von Schüttgütern,
    Fig. 25A und 25B
    veranschaulichen die Wirkung eines ersten Beispiels des Verdrängungsschotts der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 26A und 26B
    veranschaulichen die Wirkung eines zweiten Beispiels des Verdrängungsschotts der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 27A und 27B
    veranschaulichen die Kräfteverteilung in dem Aufnahmeraum des Matrizengitters der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 28
    zeigt die Formlingsentnahme- und Kamerainspektionsstation der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 29
    zeigt die Reinigungsstation der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 30
    zeigt einen weiteren Teil der Reinigungsstation der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
    Fig. 31
    zeigt die Formungsraumbeschichtungseinheit der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Mit Bezug zu den Fig. 1 und 2 wird ein Überblick über den Gesamtaufbau der Vorrichtung zum Bilden von Formlingen aus der formbaren Masse gegeben:
  • Die Vorrichtung umfasst einen Extruder 1, mit dem eine formbare Masse gebildet werden kann. Von der Düse des Extruders 1 wird die formbare Masse in ein rotierendes mechanisches System überführt, in dem die Formlinge gebildet werden. Der grundsätzliche Aufbau dieses rotierenden mechanischen Systems wird im Folgenden erläutert.
  • Es ist eine drehbare Antriebseinheit 2 vorgesehen, an welcher radial nach außen erstreckende Teleskoparme 5 befestigt sind. An den radial außen liegenden Enden der Teleskoparme 5 sind Formungseinheiten 4 befestigt. Wie es später erläutert wird, setzt sich eine Formungseinheit aus einem oberen Teil 4A und einem unteren Teil 4B zusammen. Sowohl für den oberen Teil 4A als auch für den unteren Teil 4B ist ein Teleskoparm 5A bzw. 5B vorgesehen. Der Teleskoparm 5A für den oberen Teil 4A und derjenige 5B für den unteren Teil 4B der Formungseinheit 4 sind parallel vertikal übereinander liegend angeordnet. Die Antriebseinheit 2 umfasst somit in einer oberen horizontalen Ebene die Teleskoparme 5A für den oberen Teil 4A der Formungseinheit 4 und in einer unteren horizontalen Ebene die Teleskoparme 5B für den unteren Teil 4B der Formungseinheit 4. Die Teleskoparme 5 mit den Formungseinheiten 4 werden somit von der Antriebseinheit 2 im Wesentlichen in einer oberen und einer unteren horizontalen Ebene bewegt.
  • Die Formungseinheiten 4 werden auf einer Führungsbahn 3 geführt. Die Führungsbahn 3 beschreibt eine geschlossene Kurve mit geraden Abschnitten A und B (Fig. 2) und einem halbkreisförmigen Abschnitt der gegenüberliegend zu den Abschnitten A und B angeordnet ist. Damit die Formungseinheiten 4 durch eine Drehung der Antriebseinheit 2 auf dieser Führungsbahn 3 geführt werden können, ist die radiale Länge der Teleskoparme 5 veränderbar. Außerdem kann die Führungsbahn 3 auch in vertikaler Richtung die Lage der Formungseinheiten 4 verändern. Hierfür können die Teleskoparme 5 eine vertikale Schwenkbewegung ausführen, d. h. eine Schwenkbewegung um Achse, die parallel zu einer hinsichtlich der Drehbewegung der Antriebseinheit 2 tangentialen Achse ist. Zur Begrenzung der vertikalen Schwenkbewegung sind bei den Achsbefestigungen der Teleskoparme 5 an der Antriebseinheit 2 seitliche Führungen vorgesehen. Die Teleskoparme 5 lassen sich somit von der Antriebseinheit 2 horizontal bewegen, wobei sie bei dieser Bewegung vertikale Schwenkbewegungen ausführen können, wobei die Wege von der Führungsbahn 3 vorgegeben sind.
    • Mit Bezug zu Fig. 2 werden die verschiedenen Abschnitte, welche die Führungsbahn durchläuft, beschrieben:
  • Direkt an die Düse des Extruders 1 schließt sich ein Formungsabschnitt A an, bei welchem die Führungsbahn 3 auf einer geraden Strecke verläuft. An den Formungsabschnitt A schließt sich ein Auskühlabschnitt B an, welcher auch auf einer geraden Strecke verlaufen kann. Hinter dem Auskühlabschnitt B ändert die Führungsbahn 3 in einem 90°-Bogen ihre Richtung und führt die Formungseinheiten 4 bei dem Abschnitt C einer Probenentnahmestation 6 zu. Nach dem Abschnitt C beschreibt die Führungsbahn 3 einen Halbkreis, auf dem die Formungseinheiten 4 bei einem Abschnitt D einer Formlingsentnahme- und Kamerainspektionsstation 7, beim Abschnitt E einer Reinigungsstation 8 und beim Abschnitt F einer Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 zugeführt wird. Die einzelnen Stationen und Einrichtungen dieser Abschnitte werden später im Detail beschrieben.
  • Nachdem die Formungseinheiten 4 die Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 verlassen haben, werden sie über einen 90°-Bogen zurück zu dem Formungsabschnitt A geführt. Da die dicht aneinander angeordneten Formungseinheiten 4 in dieser Konstellation nicht über ihre Diagonale hinweg eine Kurvenbewegung durchführen können, sind für die Führungsbahn Ausweichfahrkurven gebildet, die im Folgenden mit Bezug zu den Fig. 3 bis 5 erläutert werden:
  • Die Fig. 3 zeigt eine obere Führungsbahn 3A für den oberen Teil 4A der Formungseinheit 4 und eine untere Führungsbahn 3B für den unteren Teil 4B der Formungseinheit 4. In Fig. 3 ist das Auseinanderfahren der oberen und unteren Teile 4A bzw. 4B der Formungseinheit 4 gezeigt. Fig. 4 zeigt das Zusammenfahren der jeweiligen Teile der Formungseinheit 4. Die obere Führungsbahn 3A und die untere Führungsbahn 3B teilen sich jeweils erneut in einen oberen und unteren Teil, auf denen jeweils abwechselnd die beiden Teile der Formungseinheit 4 zugeführt werden. Die Steuerung erfolgt über Weichen, welche die Umleitung in die jeweilige Fahrkurve bewirkt. In Fig. 5 ist eine Seitenansicht gezeigt, welche die Bewegung des oberen Teleskoparms 5A für den oberen Teil 4A der Formungseinheit 4 und des unteren Teleskoparms 5B für den unteren Teil 4B der Formungseinheit 4 zeigt.
    • Mit Bezug zu den Fig. 6 und 7 wird der Extruder 1 beschrieben:
  • In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein an sich bekannter Extruder 1 verwendet werden. Die Ausgestaltung des Extruders 1 richtet sich nach der Masse, die in dem Extruder 1 verarbeitet werden soll. Die zu verarbeitenden Massen können z.B. zur Verwendung in der pharmazeutischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie sowie in der Kosmetik- und Hygieneindustrie bestimmt sein. Es wird eine plastische Schmelze erzeugt, welche bei der Extruderdüse 10 als Schmelzestrang 11 ausgestoßen wird. Der Schmelzestrang 11 kann aus nur einer Schmelze gebildet werden. Wie in der Fig. 6 gezeigt, lässt sich jedoch auch ein mehrschichtiger Schmelzestrang 11 bilden, welcher z.B. zwei Komponenten A und B in drei Lagen der Folge ABA umfasst. Gleichermaßen kann der Extruder 1, wie in Fig. 7 gezeigt, so ausgebildet sein, dass eine Dreikomponentenextrusion in fünf Lagen der Folge ABCBA erfolgt.
  • Wie in Fig. 8A gezeigt, wird der von der Extruderdüse 10 ausgestoßene Schmelzestrang 11 einer Ausformstation 13 zugeführt, bei der gegenläufig rotierende Walzen 12A und 12B den Schmelzestrang 11 zu einem Schmelzeband 14 glätten. Des Weiteren kann bei der Ausformstation 13 die Breite des Schmelzebandes 14 exakt eingestellt werden. Die Breite des Schmelzebandes 14 hängt von der Breite des Matrizengitters 19 ab, wie es später erläutert wird. Die Breite wird durch sich verjüngende Führungsleitbleche erzeugt. Dabei übernehmen entsprechende seitengeneigte Vorformprismen 12B die Aufgabe der Massenreduktion an den Seiten des Schmelzebandes.
  • Die Fig. 8B bis 8D zeigen das Zusammenwirken der Walzen 12A und 12B der Ausformstation sowie das Ausformen des Schmelzestrangs 11 hinzu zum Schmelzeband 14 nach dem Materialaustritt aus der Düse 10. Die Walzen- und Prismenbewegungen können dabei in Abhängigkeit vom Volumen und der Dichte der Schmelze mittels einer Software gesteuert werden.
  • Durch die Ausformstation werden somit die Dicke und die Breite des Schmelzebandes, aus welchem die Formlinge gebildet werden, exakt eingestellt. Diese Einstellung gewährleistet, dass die Massen der einzelnen Formlinge immer gleich sind. Ferner lässt sich über die Dicke des Schmelzebandes 14 die Höhe und damit die Masse des zu bildenden Formlings einstellen. In der Ausformstation erfolgt eine Vorverdichtung der formbaren Masse, die zu einer höheren Stabilität des Schmelzebandes 14 führt. Die Dicke des Schmelzebandes 14 hängt dabei von der Konsistenz der Schmelze, ihrer Dichte sowie von den gewünschten Einzelgewichten der daraus zu erzeugenden Formlinge ab.
  • Wie ferner aus Fig. 8A ersichtlich, werden die Formungseinheiten 4 auf der Führungsbahn so geführt, dass sich der obere Teil 4A der Formungseinheit 4 dem unteren Teil 4B der Formungseinheit 4 hinter der Ausformstation 13 für die Schmelze des Extruders 1 angenähert haben. Sie bilden in diesem Formungsabschnitt A (Fig. 2) eine Einheit, durch welche die Formlinge aus dem Schmelzeband 14 gebildet werden.
    • Mit Bezug zu Fig. 9 wird im Folgenden die Formungseinheit 4 im Detail beschrieben:
  • Die Formungseinheit 4 umfasst einen Werkzeugträger 15, der in einen oberen Werkzeugträger 15A und einen unteren Werkzeugträger 15B unterteilt ist. Der obere Werkzeugträger 15A ist an einem oberen Teleskoparm 5A befestigt, der untere Werkzeugträger 15B ist an einem unteren Teleskoparm 5B befestigt. Die Teleskoparme 5A und 5B sind in einer vertikalen Ebene parallel zueinander angeordnet. Wie bereits mit Bezug zu den Fig. 1 und 2 beschrieben, werden sie horizontal bewegt, wobei sie vertikale Schwenkbewegungen entsprechend der Führungsbahn 3 ausführen können. Wenn der obere und der untere Werkzeugträger 15A und 15B, wie in Fig. 9 gezeigt, benachbart zueinander angeordnet sind, wie dies beispielsweise bei dem Formungsabschnitt A der Fall ist, sind der obere und der untere Werkzeugträger 15A und 15B mittels Führungsstangen 22 zueinander ausgerichtet. Geführt von diesen Führungsstangen 22 lassen sich der obere und der untere Werkzeugträger 15A und 15B weiter aufeinander zu bewegen.
  • Der obere und der untere Werkzeugträger 15A und 15B umfassen jeweils mehrere Führungsbolzen 16A bzw. 16B, welche den oberen Werkzeugträger 15A in zwei oberen Führungsbahnen 3A halten und führen. Die beiden oberen Führungsbahnen 3A sind auf dem gleichen Niveau bei verschiedenen Radien hinsichtlich der Drehbewegung der Antriebseinheit 2 angeordnet. Die unteren Führungsbolzen 16B halten und führen den unteren Werkzeugträger 15B entsprechend in unteren Führungsbahnen 3B. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für den oberen und unteren Werkzeugträger 15A und 15B jeweils drei Führungsbolzen 16A bzw. 16B vorgesehen. Sie halten die beiden Werkzeugträgerteile 15A und 15B jeweils in einer horizontalen Position. Von den drei Führungsbolzen 16A bzw. 16B sind jeweils zwei Führungsbolzen 15A bzw. 15B bei der äußeren Führungsbahn 3A bzw. 3B angeordnet und der einzelne Führungsbolzen 16A bzw. 16B bei der inneren Führungsbahn 3A bzw. 3B, um ein sicheres Kurvenverhalten des Werkzeugträgers 15 zu erhalten.
  • Der obere und der untere Werkzeugträger 15A und 15B nehmen jeweils dieselbe Anzahl an gleichen Werkzeugen 17 und 18 auf. Des Weiteren ist zwischen dem oberen Werkzeugträger 15A und dem unteren Werkzeugträger 15B ein Matrizengitter 19 und ein Verdrängungsschott 38 angeordnet, wie es später im Detail erläutert wird. Sowohl das Matrizengitter 19 als auch das Verdrängungsschott 38 werden mittels der Führungsstangen 22 geführt.
    • Mit Bezug zu Fig. 10 wird die Kopplung des oberen bzw. unteren Werkzeugträgers 15 an dem Teleskoparm 5 beschrieben:
  • Der Teleskoparm 5 umfasst zwei zueinander verschiebbare Teile, so dass die Länge des Teleskoparms veränderbar ist. Auf diese Weise lässt sich der radiale Abstand des Werkzeugträgers 15 von der Antriebseinheit 2 verändern. An dem radial äußeren Ende des Teleskoparms 5 ist ein Horizontal-/Vertikal-Zweiachsengabelgelenk 23 befestigt. Das Zweiachsen-Gabelgelenk 23 umfasst eine Befestigungseinheit 24, welche an dem radial äußeren Ende des Teleskoparms 5 befestigt ist. An der Befestigungseinheit 24 ist über einen Bolzen 25 das Horizontalgelenk 26 des Zweiachsengabelgelenks 23 befestigt. Das Horizontalgelenk 26 ist um die Achse des Bolzens 25 in einer ersten Ebene schwenkbar. Bei der Anordnung des Teleskoparms 5 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese erste Ebene horizontal ausgerichtet. An dem Horizontalgelenk 26 ist über einen weiteren Bolzen 27 das Vertikalgelenk 28 des Zweiachsengabelgelenks 23 befestigt. Das Vertikalgelenk 28 ist in einer zweiten Ebene schwenkbar, die zur ersten Ebene senkrecht ist. Bei der Anordnung des Teleskoparms 5 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Vertikalgelenk 28 in einer vertikalen Ebene schwenkbar. An dem Vertikalgelenk 28 ist schließlich der obere oder der untere Werkzeugträger 15A bzw. 15B befestigt. Das Zweiachsengabelgelenk 23 stellt somit eine feste Verbindung zwischen dem Teleskoparm 5 und dem entsprechenden Teil des Werkzeugträgers 15 bereit. Auf diese Weise kann der Werkzeugträger 15 störungsfrei und reibungslos alle Positionen in allen drei Raumachsen innerhalb des Weges der Führungsbahn 3 erreichen.
  • Da die Antriebseinheit 2 das einzige motorgetriebene Glied der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinsichtlich der Bewegung der Formungseinheiten 4 darstellt, gewährleisten die Teleskoparme 5, dass die Kraft der Antriebseinheit 2 auf die mit ihnen verbundenen Werkzeugträger 15 übertragen wird, so dass diese sich auf der vorgegebenen Führungsbahn 3 bewegen können. Das Zweiachsen-Gabelgelenk 23 und die vertikale Schwenkbarkeit des Teleskoparms 5 gewährleisten dabei, dass jede einzelne Bewegung der Werkzeugträger 15 auf der Führungsbahn 3 kraftübertragend ausgeglichen werden kann.
    • Mit Bezug zu den Fig. 11 bis 13 wird die Führung des unteren Werkzeugträgers 15B in der Führungsbahn 3B erläutert:
  • Die unteren Führungsbolzen 16B umfassen einen Pilzkopf 29, der in allen Abschnitten der Führungsbahn 3 außer dem Formungsabschnitt A (Fig. 2) in einer Kulissenführung 33 gehalten und geführt wird. Diese Kulissenführung ist in Fig. 13 dargestellt. Die Lagerung und Führung im Formungsabschnitt A ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Bei diesem Abschnitt A verlässt der Führungsbolzen 16B die Kulissenführung 33 und wird von einem Führungsrollensystem geführt und gehalten. Das Führungsrollensystem umfasst eng nebeneinander angeordnete Führungsrollen 30, die in Richtung der Führungsbahn 3B drehbar sind. Die Stirnfläche des Pilzkopfes 29 liegt immer auf jeweils zwei Führungsrollen 30 auf, um einen ruhigen Lauf des unteren Werkzeugträgers 15B zu gewährleisten. Um die Führungsbolzen 16B in seitlicher Position zu halten, sind zwei Seitenführungsplatten 32 beidseitig zu dem Pilzkopf 29 des Führungsbolzens 16B angeordnet.
  • Für jede einzelne Führungsrolle 30 ist eine separat ansteuerbare Niveauregelung 31 vorgesehen, welche die Führungsrolle 30 in ihrer Höhe verfahren bzw. justieren kann. Hierdurch können die Endverformungskräfte geregelt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Formlinge exakt die gewünschten Festigkeiten aufweisen. Die Niveauregelung 31 kann hierfür mit einer Wägezelleneinheit gekoppelt sein, welche sich an die Kamerainspektionsstation 7 anschließt. Die Wägezelleneinheit kann eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweisen, um eine Regelgröße an die Niveauregelung 31 zu übertragen, um die Eintauchtiefen der einzelnen Werkzeuge 17 bzw. 18 zu regeln, wodurch eine Massenveränderung der einzelnen Formlinge erreicht wird, wie es später erläutert wird.
  • Die Lagerung und Führung des oberen Werkzeugträgers 15A über die oberen Führungsbolzen 16A in den oberen Führungsbahnen 3A entspricht im Wesentlichen der Führung und der Lagerung des unteren Werkzeugträgers 15B. Der Pilzkopf 29 des oberen Führungsbolzens 16A wird von einer Kulissenführung 33 der oberen Führungsbahn 3A aufgenommen. Im Unterschied zu der Führung der unteren Führungsbolzen 16B ist jedoch auch im Formungsabschnitt A eine Kulissenführung 33 vorgesehen, da es nicht erforderlich ist, sowohl den unteren Werkzeugträger 15B als auch den oberen Werkzeugträger 15A in vertikaler Richtung zu justieren.
  • Mit Bezug zu den Fig. 14 bis 19 werden verschiedene Beispiele für Werkzeuge 17, 18 und deren Befestigung im Werkzeugträger 15A bzw. 15B erläutert. Die Fig. 14 bis 19 zeigen die Werkzeuge 18, welche an dem unteren Werkzeugträger 15B befestigt sind. Die Werkzeuge 17 können identisch oder ähnlich zu den Werkzeugen 18 ausgebildet sein und auf gleiche Weise an dem oberen Werkzeugträger 15A befestigt sein.
  • Die Werkzeuge 17 bzw. 18 sind stempelartig ausgebildet. Sie weisen eine Stirnfläche 35 auf, welche, wie in den Fig. 14A bis 16A gezeigt, entsprechend der gewünschten Formlingsoberfläche gewählt ist. Die Werkzeuge 17 bzw. 18 sind im Werkzeugträger 15A schwimmend, einfach oder zweifach mittels internen Sicherungsstangen 34 gegen ein Herausfallen gesichert. Eine Sicherungsstange 34 sichert dabei eine Reihe mit Werkzeugen 17 bzw. 18. Dies ermöglicht eine sehr dichte Anordnung der Werkzeuge 17 bzw. 18. Die Anzahl der Sicherungsstangen 34 richtet sich nach dem Einsatzzweck der Werkzeuge 17 bzw. 18 und über deren Funktion.
  • In Fig. 18 ist ein Spezialwerkzeug 36 gezeigt. Es umfasst Heiz- oder Kühlbohrungen 37, in welches ein Fluid eingeleitet werden kann, um das Werkzeug 36 zu heizen oder zu kühlen.
  • Mit Bezug zu Fig. 20 werden die mit dem oberen Werkzeugträger 15A verbundenen Teile erläutert:
  • Die radial innere Seite des oberen Werkzeugträgers 15A ist über das Zweiachsengabelgelenk 23 mit dem Teleskoparm 5A verbunden, wie es mit Bezug zu Fig. 10 erläutert wurde. Die obere Seite des oberen Werkzeugträgers 15A ist über den oberen Führungsbolzen 16A in der Kulissenführung 33 der oberen Führungsbahn 3A gelagert. Ferner sind die Werkzeuge 17 über die Sicherungsstangen 34 in der unteren Seite des oberen Werkzeugträgers 15A gelagert, wie es mit Bezug zu den Fig. 14 bis 19 erläutert wurde.
  • Schließlich ist das Verdrängungsschott 38 mit dem oberen Werkzeugträger 15A über den Verbindungsmechanismus 41 gekoppelt. Der Verbindungsmechanismus 41 umfasst eine Feder 42, welche das Verdrängungsschott 38 in der Ruhelage der Feder 42 so hält, dass die obere Fläche des Verdrängungsschotts 38 beabstandet zu der unteren Fläche des oberen Werkzeugträgers 15A ist. Gegen die Kraft der Feder 42 kann das Verdrängungsschott 38 vertikal in Richtung des oberen Werkzeugträgers 15A bewegt werden.
  • Das Verdrängungsschott 38 ist im Detail in Fig. 21 gezeigt. Es umfasst ein Gitter, bei dem die Öffnungen des Gitters von Seitenbegrenzungen 39 des Verdrängungsschotts 38 abgegrenzt sind. Bei der in Fig. 21 gezeigten rechteckigen Gitterstruktur wird jede Öffnung des Gitters von vier Seitenwänden abgegrenzt. Die Unterseite des Gitters des Verdrängungsschotts 38 weist eine gitterartige Stirnfläche 40 auf. Schließlich weist das Verdrängungsschott 38 Bohrungen 44 für die Führungsstangen 22 des Werkzeugträgers 15 auf (Fig. 9).
    • Mit Bezug zu Fig. 22 werden die mit dem unteren Werkzeugträger 15B gekoppelten Teile erläutert:
  • Der untere Werkzeugträger 15B ist über das Zweiachsengabelgelenk 23 mit dem unteren Teleskoparm 5B gekoppelt, wie es mit Bezug zu Fig. 10 erläutert wurde. Die untere Seite des unteren Werkzeugträgers 15B ist über die unteren Führungsbolzen 16B über die Kulissenführung 33 bzw. über das mit Bezug zu Fig. 11 erläuterte Führungsrollensystem geführt und gelagert. Des Weiteren sind die Werkzeuge 18 über die Sicherungsstangen 34 in der oberen Seite des unteren Werkzeugträgers 15B gelagert.
  • Schließlich ist das Matrizengitter 19 über den höhenverstellbaren Verbindungsmechanismus 46 mit dem unteren Werkzeugträger 15B gekoppelt. Das Matrizengitter 19 umfasst Aufnahmeräume 21, welche von Seitenbegrenzungen 20 abgegrenzt sind. Die unteren Öffnungen der Aufnahmeräume 21 des Matrizengitters 19 werden durch die in die Aufnahmeräume 21 hineinragenden Werkzeuge 18 verschlossen. Da das Volumen des Aufnahmeraums 21 das Volumen des zu bildenden Formlings bestimmt und damit bei einer bestimmten Dichte auch die Masse bzw. das Gewicht, kann über die Höheneinstellung der Werkzeuge 18 die Masse bzw. das Gewicht der Formlinge eingestellt werden.
  • Eine Aufsicht auf das Matrizengitter 19 ist in Fig. 23 gezeigt. Es ist die rechteckige Gitterstruktur erkennbar, welche von der Stirnfläche 45 des Matrizengitters 19 gebildet wird. Des Weiteren sind die Stirnseiten 35 der Werkzeuge 18 erkennbar, welche in die Aufnahmeräume 21 hineinragen und die über die Sicherungsstangen 34 in dem unteren Werkzeugträger 15B gehalten werden. Schließlich sind in dem Matrizengitter Bohrungen für die Führungsstangen 22 vorgesehen.
  • Da sich die Werkzeuge 17 in dem Verdrängungsschott 38 bewegen und die Werkzeuge 18 in den Aufnahmeräumen 21 des Matrizengitters 19 befinden, werden die Werkzeuge 17 auch als verdrängungsschottseitige Werkzeuge und die Werkzeuge 18 als matrizenseitige Werkzeuge bezeichnet.
    • Mit Bezug zu Fig. 24A wird erläutert, wie die einzelnen Teile der Formungseinheit 4 zusammenwirken, um das Schmelzeband 14 zu portionieren und in den Aufnahmeräumen 21 des Matrizengitters 19 zu verpressen:
  • Der Formvorgang erfolgt auf der geraden Strecke des Formungsabschnitts A der Führungsbahn 3 (Fig. 2). Zu Beginn des Formungsabschnitts A wird der obere Teil 4A der Formungseinheit 4, d.h. der obere Werkzeugträger 15A und die damit verbundenen Teile vertikal auf den unteren Teil 4B der Formungseinheit 4, d.h. der untere Werkzeugträger 15B und die damit verbundenen Teile, zu bewegt. Gleichzeitig wird das von der Ausformungsstation 13 gebildete Schmelzeband 14 dem unteren Teil 4B der Formungseinheit 4 zugeführt. Wie aus Fig. 24A ersichtlich, kommt dabei das Schmelzeband 14 auf der Oberseite des Matrizengitters 19, d.h. insbesondere auf der Stirnfläche 45, welche von den Seitenbegrenzungen 20 des Matrizengitters 19 gebildet ist, zum Aufliegen. Das Schmelzeband 14 befindet sich somit oberhalb der Aufnahmeräume 21 des Matrizengitters 19. Der Abstand zwischen der Unterseite des Verdrängungsschotts 38 und der Oberseite des Matrizengitters 19 ist zunächst größer als die Dicke des Schmelzebandes 14, so dass dieses zwischen das Matrizengitter 19 und das Verdrängungsschott 38 eingebracht werden kann.
  • Schreitet die Formungseinheit 4 im Formungsabschnitt A angetrieben von der Antriebseinheit 2 weiter voran, wird der obere Werkzeugträger 15A mit dem Verdrängungsschott 38 weiter abgesenkt, bis die untere Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 38 die obere Fläche des Schmelzebandes 14 berührt. Beim weiteren Absenken des oberen Werkzeugträgers 15A mit dem Verdrängungsschott 38 wird nun der Abschnitt 14A des Schmelzebandes 14, der sich zwischen der Stirnfläche 45 des Matrizengitters 19 und der Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 38 befindet, in Richtung der benachbarten Aufnahmeräume 21 verdrängt, wie dies in den Fig. 25A und 25B bzw. Fig. 26A und 26B gezeigt ist.
  • Beim Absenken des oberen Werkzeugträgers 15A mit dem Verdrängungsschott 38 während des Verdrängungsvorgangs des Schmelzebandes 14 verringert sich der Abstand des Verdrängungsschotts 38 zu dem oberen Werkzeugträger 15A gegen die Kraft der Federn 42. Gleichzeitig wird durch die Führungsstangen 22 ein Verkanten des Verdrängungsschotts 38 verhindert. Die Stärke der Federn 42 ist so ausgelegt, dass sie ein Einsinken des Verdrängungsschotts 38 in das Schmelzeband 14 zulassen. Das nachrückende obere Werkzeugteil 15A erhöht dabei den Druck, den das Verdrängungsschott 38 auf das Schmelzeband 14 ausübt, mittels der immer weiter zusammenfahrenden Federn 42. Um beim Absenken des Verdrängungsschotts 38 auf das Schmelzeband 14 die Schmelzemassen 14A unter der Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 38 in alle Richtungen zu verteilen, d.h. zu verdrängen, sind die Kanten der Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 38 speziell geformt. In Fig. 25B ist ein Verdrängungsschott 38 gezeigt, bei dem die Kanten des Übergangs von der Stirnfläche 40 zu den Seitenflächen der Seitenbegrenzungen 39 des Verdrängungsschotts 38 abgerundet sind. In Fig. 26B ist ein Verdrängungsschott gezeigt, bei dem diese Kanten abgeschrägt sind. Diese Ausgestaltung der Kanten dient einem verlustfreien und wirtschaftlich optimalen Produktionsablauf. Hierbei sollen alle Materialüberstände in die Aufnahmeräume 21 des Matrizengitters 19 gedrängt werden.
  • Das Verdrängungsschott 38 wird so weit auf das Matrizengitter 19 zu bewegt, bis die Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 38 auf der Stirnfläche 45 des Matrizengitters 19 aufliegt.
  • Wie aus den Fig. 21, 23 und 24 ersichtlich, korrespondiert die geometrische Form des Verdrängungsschotts 38 zu der des Matrizengitters 19. Hierbei ist wesentlich, dass die Seitenbegrenzung 39 des Verdrängungsschotts 38 zu den Seitenbegrenzungen 20 des Matrizengitters 19 und damit die von den Seitenbegrenzungen 39 bzw. 20 gebildeten Stirnflächen 40 bzw. 45 korrespondiert. Diese Seitenbegrenzungen 39 und 20 bilden die identische Gitterstruktur. Die Seitenbegrenzung 39 des Verdrängungsschotts 38 besitzt insbesondere dieselbe Dicke wie die Seitenbegrenzung 20 des Matrizengitters 19. Ferner fluchten die Seitenbegrenzungen 39 und 20 zueinander. Bei der Bewegung des Verdrängungsschotts 38 in Richtung des Matrizengitters 19 sind die Seitenbegrenzungen 39 und 20 exakt parallel zueinander ausgerichtet.
  • Nachdem die Stirnfläche 40 des Verdrängungsschotts 39 auf der Stirnfläche 45 des Matrizengitters 19 aufliegt, senkt sich der obere Werkzeugträger 15A mit den Werkzeugen 17 weiter ab, ohne dass sich die vertikale Lage des Verdrängungsschotts 38 weiter ändern kann, da es auf dem Matrizengitter 19 aufliegt. Die Werkzeuge 17 werden somit in den Öffnungen des Verdrängungsschotts 38 bewegt. Dabei dienen die Seitenbegrenzungen 39 des Verdrängungsschotts 38 als Führung für die Werkzeuge 17. Das Verdrängungsschott 38 dient somit als Führungskammer für die sich absenkenden Werkzeuge 17 sowie als Vorkammer für die zu verformende Masse. Durch das Absenken der Werkzeuge 17 wird der Teil des Schmelzebandes 14, der sich nach dem Verdrängen noch zwischen den Seitenbegrenzungen 39 des Verdrängungsschotts 38 oberhalb des Aufnahmeraums 21 des Matrizengitters 19 befindet, von den Stirnflächen 35 der Werkzeuge 17 in die Aufnahmeräume 21 des Matrizengitters 19 gebracht. Schließlich wird die sich vollständig in dem Aufnahmeraum 21 befindliche Portion des Schmelzebands 14 in dem Aufnahmeraum 21 verpresst.
  • Fig. 27A zeigt die Kraftverteilung im Aufnahmeraum 21 beim Verpressen. Auf die Schmelzeportionen wird von oben und unten Druck durch die Werkzeuge 17 und 18 ausgeübt. Von der Seite werden die Portionen von den Seitenbegrenzungen 20 des Matrizengitters 19 umschlossen. Da auf die Seitenbegrenzungen 20 der gleiche Druck von jeweils zwei benachbarten Aufnahmeräumen 21 ausgeübt wird, heben sich die an den Seitenbegrenzungen 20 anliegenden Kräfte auf. Aus diesem Grund können die Seitenbegrenzungen 20 und damit auch die Seitenbegrenzungen 39 des Verdrängungsschotts 38 sehr dünn ausgestaltet werden, wodurch ein etwaiger Restanteil des Schmelzebandes 14, der nicht verpresst wird, äußerst gering gehalten werden kann.
  • Der Druck, der von den Werkzeugen 17 und 18 auf die Schmelzeportionen 14 ausgeübt wird, kann in Abhängigkeit von den zu bildenden Formlingen gewählt werden. Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Druckhaltezeit, d.h. das Zeitintervall, bei dem der maximale Druck auf die zu verpressende Masse ausgeübt wird, individuell auf die zu verformende Masse eingestellt und auf diese abgestimmt werden kann. Die Druckhaltezeit kann insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Tablettiermaschinen sehr lang gewählt werden. Sie wird nämlich im Wesentlichen von der Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheit 2 und der Länge des geraden Formungsabschnitts A bestimmt. Wird der Formungsabschnitt A sehr lang gewählt, wird der maximal auf die zu formende Masse ausgeübte Druck sehr lange aufrechterhalten.
  • An dem Formungsabschnitt A schließt sich der Auskühlabschnitt B an. Der obere Teil 4A der Formungseinheit 4 mit dem oberen Werkzeugträger 15A wird in diesem Abschnitt B wieder in vertikaler Richtung von dem unteren Teil 4B der Formungseinheit 4 mit dem unteren Werkzeugträger 15B entfernt. Die verpressten Formlinge können während der Verweilzeit in dem Auskühlabschnitt B auskühlen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich dieser Auskühlabschnitt B so lange wählen, dass sichergestellt wird, dass keine unerwünschten inneren Spannungen in den gebildeten Formlingen verbleiben. An den Auskühlabschnitt B schließt sich im Abschnitt C die Probenentnahmestation 6 an. Bei dieser Station 6 kann mittels einer randomisierten, speichergesteuerten, einzeln ansteuerbaren Vakuum-Formlings-Entnahmeeinheit jeweils eine bestimmte Anzahl an Formlingen entnommen und einer Kontrollvorrichtung übergeben werden. Die von der Grundgesamtheit entnommenen Formlinge bzw. ihre freien Plätze auf dem unteren Werkzeugträger 15B werden mittels der integrierten speicherprogrammierbaren Steuerung an die Formlingsentnahme- und Kamerainspektionsstation 7 übermittelt, um Fehlkontrollmeldungen zu vermeiden. Die Aufgabe dieser Inprozess-Kontrollstation ist es, die qualitätsbezogene Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu kontrollieren, sie zu bestätigen bzw. ggf. regulierend in den Verfahrensablauf mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung und entsprechend über die Niveauregulierung 31 einzugreifen.
  • An den Abschnitt C mit der Probenentnahmestation 6 schließt sich der Abschnitt D mit der Formlingsentnahme- und Kamerainspektionsstation 7 an, welche mit Bezug zu Fig. 28 erläutert wird. Hierbei wird mittels einer 100 % Online-Sichtkontrolle die Ausschussware 7B von der Gutware 7A separiert (vgl. Fig. 2).
  • Zu Beginn des Abschnitts D werden die Werkzeuge 18 vollständig in den Aufnahmeraum 21 des Matrizengitters 19 hinein gefahren, so dass die gebildeten Formlinge 57 aus dem Matrizengitter 19 herausgedrückt werden und zur Entnahme bereitliegen. Daraufhin wird die Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit 58 zwischen den oberen Werkzeugträger 15A und dem unteren Werkzeugträger 15B geschwenkt, so dass sich Vakuum-Aufnahmeschläuche des Formlingaufnahmekopfes 59 unmittelbar über den Formlingen 57 befinden. Die Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit 58 hat die gleiche Anzahl an einzeln ansteuerbaren Vakuumschläuchen zur Aufnahme der Formlinge 57 wie Werkzeuge 18 und Aufnahmeräume 21 vorgesehen sind. Die Formlinge werden von den Vakuumschläuchen angesogen und von dem Matrizengitter 19 abgehoben. Daraufhin wird der Formlingaufnahmekopf 59 mittels des Motors 62 und der Welle 61 aus der Formungseinheit 4 herausgeschwenkt, woraufhin die Formlinge 57 auf einem transparenten Förderband 63 abgesetzt werden. Auf dem Förderband 63 werden die Formlinge 57 einer Kamerainspektionseinheit mit einer oberen Kamera 64 und einer unteren Kamera 65 zur Untersuchung der Ober- und Unterseite sowie den Seitenrändern der Formlinge 57 zugeführt.
  • Mittels der Kameras 64 und 65 kann die Gesamtheit der gebildeten Formlinge 57 optisch untersucht werden. Dabei kann die gesamte geometrische Form der Formlinge 57 untersucht werden. Ferner können die Formlinge 57 mittels Infrarotspektroskopie, insbesondere NIR-Spektroskopie, berührungsfrei untersucht werden. Da die geometrische Anordnung der Formlinge auf dem Förderband 63 genau derjenigen in dem Matrizengitter 19 entspricht, können bei fehlerhaften Formlingen 57 ggf. Rückschlüsse auf Fehlproduktion im Matrizengitter 19 ermittelt werden. Die NIR-Spektroskopie arbeitet mit Hilfe chemometrischer Auswerteverfahren an der qualitativen und quantitativen analytischen Sortierung der Gutproduktion 7A.
  • Mittels einer optionalen sich anschließenden Wägezelleneinheit können die Einzelgewichte der Formlinge 57 erfasst werden. Abweichungen von vorgegebenen Gewichtstoleranzen können auf diese Weise erfasst werden und zu einer Aussortierung fehlerhafter Formlinge verwendet werden. Ferner kann die Wägezelleneinheit eine Regelgröße an die Niveauregelung 31 und/oder an die Führungsrollen, wie bereits erläutert, übertragen.
    • An den Abschnitt D schließt sich der Abschnitt E mit der Reinigungsstation 8 an, die mit Bezug zu den Fig. 29, 30A und 30B erläutert wird:
  • Zwischen dem oberen Werkzeugträger 15A und dem unteren Werkzeugträger 15B wird mindestens ein Bürstenkopf 47 mittels eines Bürstenschaftes 50 eingefahren. Am Ende des Bürstenschaftes 50 ist eine Bürstenkopfaufnahme 49 angebracht, die in Richtung des oberen Teils 4A und des unteren Teils 4B der Formungseinheit 4 Reinigungsborsten 48 aufweist. Der Borstenkopf 47 dreht sich und reinigt auf diese Weise alle Teile, die mit der formbaren Masse in Berührung gekommen sind. Insbesondere werden das Verdrängungsschott 38 und die Werkzeuge 17 sowie das Matrizengitter 19 und die Werkzeuge 18 gereinigt. Nach der Reinigung wird der Bürstenschaft 50 aus der Formungseinheit 4 herausgedreht. Hierfür ist er auf einer Dreheinrichtung 51 befestigt, welche drei Bürstenköpfe 47 umfassen kann sowie entsprechende Anzahlen an Bürstenschäften 50. Die aus der Formungseinheit 4 herausgedrehten Bürsteschäfte 50 werden danach mittels Druckluft 52 gereinigt, welche über das Rohrsystem 53A den Druckluftdüsen 53B zugeführt wird. Der gesamte Reinigungsvorgang erfolgt vollautomatisch und ist in die Führungsbahn 3 integriert. Die Reinigungsstation 8 kann während des laufenden Betriebs der sich kontinuierlich bewegenden Formungseinheiten 4 arbeiten. Die Reinigungsstation 8 kann mit unterschiedlichen Bürsten, Druckluft und Absaugvorrichtungen ausgestattet sein. Sie ist voll beweglich in allen drei Koordinatenrichtungen sowie mit Näherungssensoren und Auswechseleinheiten ausgestattet.
    • An den Abschnitt E mit der Reinigungsstation 8 schließt sich der Abschnitt F mit der Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 an, die mit Bezug zu Fig. 31 erläutert wird:
  • Die Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 umfasst ein Rohrsystem 54, mit dem ein Beschichtungsfluid 56 oder einem Beschichtungspulver (Formtrennmittel) zugeführt werden kann. Das Beschichtungsfluid 56 bzw. das Beschichtungspulver tritt bei den Düsen 55 aus. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Düsen 55 der Anzahl der Werkzeuge 17 und 18. Die Aufgabe der Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 besteht darin, mögliche Anhaftungstendenzen der unterschiedlichen zu verarbeitenden Materialien zu reduzieren bzw. auszuschalten, um einen reibungslosen Produktionsablauf zu gewährleisten. Hierfür werden die Teile der Vorrichtung, die mit der zu verarbeitenden Masse in Berührung kommen, mit dem Beschichtungsfluid 56 bzw. das Beschichtungspulver beschichtet. Die Wahl des Beschichtungsfluids hängt von der zu formenden Masse und dem beabsichtigten Einsatzgebiet der zu bildenden Formlinge 57 ab.
  • Nach dem Passieren der Formungsraumbeschichtungseinrichtung 9 im Abschnitt F werden die Formungseinheiten 4 zum erneuten Bilden von Formlingen dem Formungsabschnitt A auf der Führungsbahn 3 zugeführt.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die formbare Masse, aus welcher die Formlinge 57 gebildet werden, nicht mittels der Extrusionstechnologie gebildet. Vielmehr handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel bei der formbaren Masse um ein Schüttgut 14B beliebiger Zusammensetzung. Das Schüttgut 14B ist insbesondere pulverförmig, fließfähig und formbar. Es kann sich beispielsweise um ein pulverförmiges Granulat handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise insbesondere für ein Schüttgut 14B z.B. aus der Granulattechnologie eingesetzt werden, welches sehr schlecht verformbar ist, da die Druckhaltezeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einen sehr langen Zeitraum eingestellt werden kann.
  • Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das Schüttgut 14B direkt in die Aufnahmeräume 21 des Matrizengitters 19 gefüllt werden kann, könnte das Verdrängungsschott 38 bei der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels weggelassen werden. Vorzugsweise dient es jedoch weiterhin der Führung der Werkzeuge 17. Das Schüttgut 14B wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mittels einer an sich bekannten Einrichtung, wie sie beispielsweise bei herkömmlichen Tablettiermaschinen verwendet wird, direkt in die Aufnahmeräume 21 gefüllt, wie es in Fig. 24B dargestellt ist. Bei der Einrichtung kann es sich z.B. um eine Pulververteilanlage zum gleichmäßigen Austragen von fließfähigen, formbaren, pulverförmigen Schüttgütern 14B handeln, bei welcher die Schüttgüter 14B kontinuierlich zuführbar sind. Nach dem Befüllen der Aufnahmeräume 21 erfolgt das Verpressen durch die Werkzeuge 17 und 18 (vgl. Fig. 27B) sowie die weiteren Verfahrensschritte, wie es vorstehend beschrieben wurde.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es besonders wichtig, dass die während des Formungsvorgangs entstandene Druckenergie über einen längeren Zeitraum auf die zu formende Masse übertragen wird, d.h. ein hoher Druck wird über einen längeren Zeitraum auf die zu formende Masse ausgeübt, um hierdurch den materialspezifischen Rückstellkräften der zu verformenden Massen entgegenzuwirken. Ferner kann der Druck auch während des Auskühlabschnitts B aufrechterhalten werden, indem der obere Teil 4A und der untere Teil 4B der Formungseinheit 4 erst nach diesem Auskühlabschnitt B auseinander fahren. Auf diese Weise werden Massen mit erhöhten elastischen Rückstellkräften bis zum Erstarren bzw. Erkalten in der Plastifizierungsposition gehalten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Extruder
    2
    Antriebseinheit
    3
    Führungsbahn
    3A
    oberer Teil der Führungsbahn
    3B
    unterer Teil der Führungsbahn
    4
    Formungseinheit
    4A
    oberer Teil der Formungseinheit
    4B
    unterer Teil der Formungseinheit
    5
    Teleskoparm
    5A
    oberer Teleskoparm
    5B
    unterer Teleskoparm
    6
    Probenentnahmestation
    7
    Formlingsentnahme- und Kamerainspektionsstation
    7A
    Gutware
    7B
    Ausschussware
    8
    Reinigungsstation
    9
    Formungsraumbeschichtungseinrichtung
    10
    Extruderdüse
    11
    Schmelzestrang
    12A und 12B
    Walzen der Ausformungsstation
    13
    Ausformungsstation
    14
    Schmelzeband
    14A
    Abschnitt des Schmelzebandes zwischen den Stirnflächen des Matrizengitters und des Verdrängungsschotts
    14B
    fließfähiges, formbares pulverförmiges Schüttgut
    15
    Werkzeugträger
    15A
    oberer Werkzeugträger
    15B
    unterer Werkzeugträger
    16
    Führungsbolzen
    16A
    obere Führungsbolzen
    16B
    untere Führungsbolzen
    17
    obere Werkzeuge
    18
    untere Werkzeuge
    19
    Matrizengitter
    20
    Seitenbegrenzungen des Matrizengitters
    21
    Aufnahmeräume des Matrizengitters
    22
    Werkzeugträgerführungsstangen
    23
    Zweiachsengabelgelenk
    24
    Befestigungseinheit des Teleskoparms
    25
    Bolzen
    26
    Horizontalgelenk des Zweiachsengabelgelenks
    27
    Bolzen
    28
    Vertikalgelenk des Zweiachsengabelgelenks
    29
    Pilzkopf des Führungsbolzens
    30
    Führungsrollen
    31
    Niveauregelung der Führungsrollen
    32
    Seitenführungsplatten der Führungsbahn
    33
    Kulissenführung der Führungsbahn
    34
    Sicherungsstangen für die Werkzeuge
    35
    Stirnfläche des Werkzeugs
    36
    Spezialwerkzeug mit Heiz- oder Kühlbohrungen
    37
    Heiz- oder Kühlbohrungen
    38
    Verdrängungsschott
    39
    Seitenbegrenzungen des Verdrängungsschotts
    40
    Stirnfläche des Verdrängungsschotts
    41
    Verbindungsmechanismus für das Verdrängungsschott
    42
    Feder
    43
    Anhebevorrichtung
    44
    Bohrungen für die Werkzeugträgerführungsstangen
    45
    Stirnfläche des Matrizengitters
    46
    Volumeneinstellmechanismus für das Matrizengitter
    47
    Bürstenkopf
    48
    Reinigungsborsten
    49
    Bürstenkopfaufnahme
    50
    Bürstenschaft
    51
    Dreheinrichtung für die Bürsten
    52
    Druckluft
    53A
    Rohrsystem zum Zuführen der Druckluft
    53B
    Druckluftdüse
    54
    Rohrsystem zum Zuführen des Beschichtungsfluids
    55
    Beschichtungsdüsen
    56
    Beschichtungsfluid
    57
    Formlinge
    58
    Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit
    59
    Formlingaufnahmekopf
    60
    ausfahrbarer Arm der Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit
    61
    Welle der Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit
    62
    Antrieb der Vakuum-Formling-Entnahmeeinheit
    63
    Förderband
    64
    Kamera für die Oberseite der Formlinge
    65
    Kamera für die Unterseite der Formlinge

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Bilden von Formlingen (57) aus einer formbaren Masse mit
    - einem Matrizengitter (19), in welchem zumindest ein von Seitenbegrenzungen (20) gebildeter Aufnahmeraum (21) ausgebildet ist, und
    - zumindest einem Werkzeug (17, 18), mit welchem die formbare Masse im Aufnahmeraum (21) verpressbar ist,
    gekennzeichnet durch
    - eine Ausformstation (13), bei der gegenläufig rotierende Walzen (12A, 12B) einen Schmelzestrang (11) zu einem Schmelzeband (14) glätten und ausrichten, wobei bei der Ausformstation (13) die Breite des Schmelzebandes (14) so einstellbar ist, dass sie der Breite des Matrizengitters entspricht,
    - ein auf das Matrizengitter (19) zu bewegbares Verdrängungsschott (38) zum Portionieren der formbaren Masse, wobei das Verdrängungsschott (38) Seitenbegrenzungen (39) umfasst, die zu den Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) korrespondieren,
    - wobei die Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) und die Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) Stirnflächen (40, 45) aufweisen, die zumindest zum Teil zur Anlage kommen, wenn das Verdrängungsschott (38) und das Matrizengitter (19) vollständig aufeinander zu bewegt sind, und
    - wobei der Übergang von der Stirnfläche (40) zu den Seitenbegrenzungen (20, 39) des Matrizengitters (19) und/oder des Verdrängungsschotts (38) abgerundet oder abgeschrägt ist, um beim Absenken des Verdrängungsschotts (38) auf das Schmelzeband (14) Schmelzemassen (14A) unter der Stirnfläche (40) des Verdrängungsschotts (38) in alle Richtungen zu verdrängen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) mit den Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) fluchten.
  3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Werkzeug (17) von den Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) in den Aufnahmeraum (21) führbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein weiteres matrizenseitiges Werkzeug (18) für den zumindest einen Aufnahmeraum (21) von der gegenüberliegenden Seite des verdrängungsschottseitigen Werkzeugs (18) in den Aufnahmeraum (21) führbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Matrizengitter (19) eine Vielzahl von Aufnahmeräumen (21) gebildet ist, denen jeweils ein verdrängungsschottseitiges Werkzeug (17) und ein matrizenseitiges Werkzeug (18) zugeordnet sind,
    dass die verdrängungsschottseitigen Werkzeuge (17) und/oder die matrizenseitigen Werkzeuge (18) in je einem Werkzeugträger (15A, 15B) gelagert sind und
    dass das Verdrängungsschott (38) mit dem Werkzeugträger (15A) für die verdrängungsschottseitigen Werkzeuge (17) gekoppelt ist.
  6. Verfahren zum Bilden von Formlingen (57), unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem
    - eine formbare Masse gebildet wird,
    - die formbare Masse einem Matrizengitter (19) zugeführt wird, so dass die formbare Masse auf der Stirnfläche (45) von Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) aufliegt,
    - ein Verdrängungsschott (38) mit Seitenbegrenzungen (39), die zu den Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) korrespondieren, auf das Matrizengitter (19) zu bewegt wird und
    - zumindest ein Werkzeug (17, 18) die Portionen der formbaren Masse im Aufnahmeraum (21) verpresst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - durch gegenläufig rotierende Walzen (12A, 12B) einer Ausformstation (13) ein Schmelzestrang (11) zu einem Schmelzeband (14) geglättet und ausgerichtet wird, wobei die Breite des Schmelzebandes (14) entsprechend der Breite des Matrizengitters eingestellt wird, und
    - bei der Bewegung des Verdrängungsschotts (38) zu dem Matrizengitter (19) der auf den Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) aufliegende Teil (14A) der formbaren Masse des Schmelzebandes (14) in Richtung eines von dem Matrizengitter (19) zwischen den Seitenbegrenzungen (20) gebildeten Aufnahmeraums (21) verdrängt wird, so dass die formbare Masse portioniert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verdrängungsschott (38) so auf das Matrizengitter (19) zu bewegt wird, dass die Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) mit den Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) fluchten.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verdrängungsschott (38) auf das Matrizengitter (19) zu bewegt wird, bis die Stirnfläche (40) der Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) zumindest zum Teil an der Stirnfläche (45) der Seitenbegrenzungen (20) des Matrizengitters (19) anliegen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verdrängungsschott (38) gegen die Kraft zumindest einer Feder (42) auf das Matrizengitter (19) zu bewegt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Verpressen das Werkzeug (17) von den Seitenbegrenzungen (39) des Verdrängungsschotts (38) in den Aufnahmeraum (21) geführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Verpressen ein weiteres matrizenseitiges Werkzeug (18) für den zumindest einen Aufnahmeraum (21) von der gegenüberliegenden Seite des verdrängungsseitigen Werkzeugs (17) in den Aufnahmeraum (21) geführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Matrizengitter (19) eine Vielzahl von Aufnahmeräumen (21) gebildet ist und beim Verpressen auf die formbare Masse in jedem Aufnahmeraum (21) ein Druck von einem verdrängungsschottseitigen Werkzeug (17) und einem matrizenseitigen Werkzeug (18) ausgeübt wird.
EP07822833.5A 2006-11-24 2007-11-23 Hochleistungs-rotationsumlauf-form-verfahren und -vorrichtung Not-in-force EP2081759B1 (de)

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