ES2242141T3 - Metodo y dispositivo para el control de una maquina rotativa para la fabricacion de tabletas. - Google Patents
Metodo y dispositivo para el control de una maquina rotativa para la fabricacion de tabletas.Info
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Abstract
Procedimiento para el control de una máquina de fabricación de tabletas (10), de tipo rotativo, en la que un rotor (12) es accionable en rotación mediante un dispositivo de accionamiento (24), comprendiendo el rotor (12) como 5 mínimo una matriz (14) que comprende un punzón superior (18) y un punzón inferior (16) asociados, y de manera que una fuerza de prensado (PK) actúa sobre el material (26) destinado a moldeo por compresión que llena como mínimo una matriz (14), caracterizado porque la fuerza de prensado real (PKIST) es comparada con un valor límite predeterminado (PKGRENZ), y porque, en caso de superar el valor límite (PKGRENZ), se reduce el régimen previsto (nR) del rotor (12) a un régimen por debajo del régimen de giro nominal (nRNENN).
Description
Método y dispositivo para el control de una
máquina rotativa para la fabricación de tabletas.
La presente se refiere a un procedimiento y
dispositivo para el control de una máquina para la fabricación de
tabletas, de tipo rotativo, en la que un rotor puede ser accionado
mediante un dispositivo de accionamiento, comprendiendo el rotor
como mínimo una matriz con un punzón superior y un punzón inferior
coordinados, y en el que se efectúa la evaluación de la fuerza de
prensado que actúa sobre una masa a prensar que se ha dispuesto
llenando, como mínimo, una matriz.
Las máquinas de fabricación de tabletas, de tipo
rotativo, de la técnica antes mencionada, son ya conocidas. En
ellas, es habitual que el rotor, después de la puesta en marcha
del dispositivo de accionamiento, partiendo del reposo, sea llevado
a su régimen nominal de revoluciones de giro. Utilizando como
mínimo una guía de llenado, las matrices son llenadas con la masa a
prensar y, de acuerdo con la posición angular del rotor, el punzón
inferior y el punzón superior son desplazados axialmente con
respecto a las matrices, de acuerdo con levas o curvas de guiado.
Dichos punzón inferior y punzón superior son guiados como mínimo a
una estación de prensado, habitualmente una estación de prensado
previo y una estación principal de prensado. En ellas, dichos
punzón superior e inferior son guiados de manera sustancialmente
tangencial sobre rodillos de presión estacionarios, de manera que
la masa a prensar dispuesta en las matrices puede recibir la fuerza
de prensado.
Es conocido, por ejemplo, por el documento EP 0
698 481 B1, el ajustar y medir la fuerza de prensado. En esta
cuestión, existe una relación sustancial entre la fuerza de
prensado máxima medida y la masa del producto o masa a prensar que
llena las matrices, a igualdad de características del material a
prensar. Existe, en este caso, una relación directa entre el peso
de la tableta y la fuerza de prensado necesaria para la fabricación
de las tabletas. Dependiendo del material a prensar, existe una
fuerza de prensado determinada dependiendo del peso de la tableta,
para una forma de tableta predeterminada, por la herramienta de
prensado y por la altura de la tableta que se ha determinado. En
caso de que varíe, para una altura de tableta constante, la
cantidad de llenado y, por lo tanto, el peso de la tableta, resulta
de ello de manera directa una variación de la fuerza de
prensado.
En el caso de que, en una máquina de fabricación
de tabletas, de tipo rotativo, todas las matrices sean llenadas
normalmente con la masa a prensar hasta la estación de prensado (es
decir, hasta los rodillos de presión), los rodillos de presión y el
rotor se acelerarán al aumentar la velocidad (arranque) en el mismo
tiempo para alcanzar el régimen de revoluciones nominal. Se
desprende de ello, que cada uno de los punzones se hará pasar por
el movimiento de giro del rotor por debajo del rodillo de presión,
estableciendo contacto con éste, y, por lo tanto, a causa de la
rotación del punzón, tiene lugar la aceleración del rodillo de
presión de manera que la aceleración del rodillo de presión depende
de manera directa de la velocidad de rotación del punzón.
Esta relación entre aceleración del rotor y
aceleración de los rodillos de presión es desfavorable cuando las
matrices que, en la rotación del rotor llegan a la estación de
prensado (rodillos de presión), no están llenas con la masa a
prensar o lo están solo parcialmente. Esto puede ocurrir, por
ejemplo, en la puesta en marcha de la máquina de fabricación de
tabletas de tipo giratorio después de un ciclo de limpieza o por
una interrupción de la alimentación por los elementos de llenado
con la masa a prensar.
En el caso en el que una máquina de fabricación
de tabletas de tipo rotativo se pone en marcha con matrices que no
están llenas o lo están solo parcialmente, los punzones superior o
inferior no establecen contacto con los rodillos de presión en las
estaciones de prensado, o lo hacen solo parcialmente. Mediante la
puesta en marcha del dispositivo de accionamiento, no obstante, el
rotor es acelerado junto con el punzón a su régimen nominal de
giro. En el caso en que llegue un primer punzón a la primera matriz
debidamente llena en la estación de prensado, el punzón, o bien el
par de punzones, establece contacto de manera correspondiente con
el rotor que ya se ha acelerado a su régimen de giro nominal sobre
el rodillo de presión que todavía no ha sido acelerado o que lo ha
sido de manera insuficiente. Ello es causa de un contacto de golpeo
del punzón sobre el rodillo de presión, de manera que
repentinamente se debe absorber una elevada energía cinética del
rodillo de presión y del punzón involucrado. Esto puede conducir a
averías de los rodillos y/o del punzón.
La presente invención se plantea como objetivo
dar a conocer un procedimiento y un aparato del tipo anteriormente
conocido, mediante los cuales se pueden evitar las averías
mencionadas.
De acuerdo con la presente invención, este
objetivo se consigue con el procedimiento definido en la
reivindicación 1. De acuerdo con aquélla, para que la fuerza de
prensado determinada sea comparada con un valor límite
predeterminado y que al superar el valor límite el régimen de giro
teórico del rotor sea reducido a un régimen de giro por debajo del
régimen de giro nominal, es posible, de manera ventajosa, el
sincronizar la aceleración del rotor y la aceleración de los
rodillos de presión en cualquier situación funcional a su régimen
de giro nominal. En especial, se evita, de este modo, que el rotor
sea acelerado antes que los rodillos de presión a su régimen de
giro nominal. De esta manera, se evita un funcionamiento del punzón
con golpeo sobre los rodillos de presión, evitando por lo tanto las
posibilidades de averías existentes en el actual estado de la
técnica, en rodillos de presión y/o punzones.
Según una realización preferente de la invención,
se prevé que el régimen de giro del rotor sea controlado en
velocidad de giro desde la posición de reposo o de la velocidad de
giro nominal. De esta manera, se posibilitará evitar las averías
mencionadas en cualquier situación funcional de la máquina de
fabricación de tabletas de tipo giratorio.
Según la invención, se conseguirán los objetivos
mencionados de manera adicional mediante un aparato para el control
de una máquina de fabricación de tabletas de tipo rotativo, de
acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1, según las
características que se definen en la reivindicación 8. De este
modo, dado que la máquina de fabricación de tabletas comprende un
aparato de control o similar para el control del dispositivo de
accionamiento del rotor de la máquina rotativa de fabricación de
tabletas, un dispositivo para la determinación de la fuerza de
prensado, así como medios para comparar la fuerza de prensado que
se ha evaluado con una fuerza de prensado predeterminada y como
mínimo medios para la predeterminación del régimen de giro deseado
del rotor con dependencia de la comparación de la fuerza de
prensado evaluada con la fuerza de prensado predeterminada, es
posible, de manera ventajosa, de manera simple, implementar una
función de control en la máquina de fabricación de tabletas de tipo
rotativo que, con dependencia del grado de llenado de las matrices
del rotor, controle la velocidad de giro deseada del rotor. De esta
manera, será posible, en especial, una velocidad de régimen del
rotor ajustada al grado de llenado de las matrices, de manera que
se pueden evitar en especial cargas/averías mecánicas de los
rodillos de presión y/o de los punzones de prensado.
Otras características preferentes de la invención
se deducirán de las características definidas en las
reivindicaciones dependientes.
La presente invención se describirá, a
continuación, según un ejemplo de realización en base a los dibujos
correspondientes, en los que se muestra:
la figura 1 una representación esquemática
parcial de una máquina de fabricación de tabletas de tipo
rotativo;
la figura 2 un esquema de bloques de un
dispositivo para el control de la máquina de fabricación de
tabletas de tipo rotativo; y
la figura 3 el proceso de control.
Las máquinas de fabricación de tabletas de tipo
rotativo de la técnica a la que se hace referencia en esta
descripción son conocidas de modo general, de manera que no se
entrará en esta descripción en la construcción básica y en las
funciones principales de las mismas.
La figura 1 muestra una vista parcial
esquematizada del desarrollo del rotor (12) de una máquina de
fabricación de tabletas de tipo rotativo, indicada de manera
general con el numeral (10). El rotor (12) presenta en su
desarrollo múltiples matrices (14) separadas entre sí. Cada una de
las matrices (14) presenta de modo coordinado un punzón inferior
(16) y un punzón superior (18), que son guiados por las curvas de
guiado (20) o (22) que se han indicado. El rotor (12) y el punzón
inferior (16) así como el punzón superior (18) giran, en este caso,
de manera sincronizada alrededor del eje de giro del rotor (12). El
rotor (12) puede ser accionado en rotación mediante un dispositivo
de accionamiento eléctrico (24), que solamente se ha
esquematizado.
En las matrices (14) se efectúa el llenado de una
determinada dosis de llenado mediante un dispositivo de llenado,
cuya dosis se ha representado, en este caso, principalmente por la
masa a prensar (26). En el funcionamiento normal de la máquina (10)
de fabricación de tabletas, de tipo rotativo, la masa a prensar
(26) efectúa el llenado de toda la altura de la matriz (14). La
altura de llenado puede ser definida, por ejemplo, por la altura
del punzón inferior (16) en una estación, no mostrada, de enrasado
de la carga. En el ejemplo mostrado, se ha considerado un llenado
no normal. La masa a prensar (26) efectúa el llenado de las matrices
(14) solamente a una altura parcial. Se puede pensar también que en
las matrices (14), para el caso considerado no normal, no han sido
llenadas con masa alguna a prensar (26). Estas circunstancias
pueden tener lugar, por ejemplo, para la puesta en marcha de la
máquina de fabricación de tabletas de tipo rotativo (10) después de
un ciclo de llenado, de mantenimiento o similar, o después de la
interrupción de la alimentación de la masa a prensar (26) por el
dispositivo de llenado.
De manera correspondiente al desarrollo de las
curvas de guiado (20) y (22), se introducen el punzón inferior (16)
y el punzón superior (18) en la matriz (14) y efectúan el prensado
de la masa a prensar (26) para conseguir la tableta deseada o
elemento similar. Para ello, el punzón inferior (16) y el punzón
superior (18) son guiados a lo largo, como mínimo, de una estación
de prensado (28) que comprende rodillos de presión dispuestos de
forma fija (30). Los rodillos de presión (30) están dispuestos con
capacidad de giro sobre un eje de giro (32). La separación de los
rodillos de presión (30) entre sí está definida y determinada
finalmente por la altura de la tableta a prensar. El accionamiento
de los rodillos de presión (30), según la dirección de la flecha
(34), el rodillo superior (30) en sentido contrario a las agujas
del reloj, y el rodillo inferior (30) en el sentido de las agujas
del reloj, tiene lugar por el desplazamiento del punzón inferior
(16) o bien del punzón superior (18) de manera correspondiente a la
dirección de desplazamiento (36) del rotor (12). El punzón inferior
(16) o bien el punzón superior (18) se encuentran en contacto con
la superficie periférica (38) de los rodillos de presión (30) y
desplazan, por lo tanto, a éstos casi por arrastre, en rotación. El
rotor (12) gira por lo tanto con un régimen de giro (n_{R}),
mientras que los rodillos de presión (30) giran con un régimen de
giro (n_{D}).
A causa del fallo de llenado de las matrices (14)
o del llenado solamente parcial de las mismas, proporciona la masa
a prensar (26) al punzón (16) o bien al punzón (18) en la estación
de prensado (28) o bien en la zona directamente anterior de la
estación de prensado (28) solamente una fuerza antagonista
insuficiente. Esto conduce además a que los punzones (16) y (18),
por rotación del rotor (12), sean acelerados al régimen de giro
nominal del rotor (12), no obstante, a causa del contacto
insuficiente sobre los rodillos de presión (30), estos no serán
acelerados a su régimen de giro nominal. En caso de que, en este
estado de funcionamiento, que no es normal, un primer par de
punzones, el punzón (16) y el punzón (18), en una matriz (14)
llenada de modo normal sobre los rodillos de presión (30), se
produce una diferencia sustancial entre los regímenes de giro
momentáneos del rotor (12) o bien de los rodillos de presión (30).
Mientras que el rotor (12) ha sido ya acelerado a su régimen de
giro nominal (n_{Rnenn}), los rodillos de presión (30) presentan
solamente una velocidad de giro real (n_{DIST}) que se encuentra
sustancialmente por debajo de su velocidad de giro nominal
(n_{Dnenn}). Esto conduce además a que los punzones (16),(18)
llegan con una mayor aceleración a las superficies periféricas (38)
de los rodillos de presión (30), de manera que, por esta razón, se
debe absorber una energía cinética sustancial. Esto puede conducir
a averías mecánicas tanto de las superficies (38) de los rodillos de
presión (30) como también del punzón (16) o bien del punzón
(18).
Para reducir esta carga mecánica, se prevé lo
siguiente:
Los rodillos de presión (30) están dotados de
manera conocida en sí misma, de detectores (40) mediante los
cuales se mide la fuerza de prensado momentánea (PK). En base a la
representación esquemática de la figura 2, se explicará
adicionalmente la invención.
La figura 2 muestra el rotor (12) que se puede
accionar con intermedio del aparato de accionamiento eléctrico
(24), así como los rodillos de presión (30) asociados al rotor
(12). Se ha prescindido de la representación del punzón para una
mejor visibilidad. La máquina (10) para la fabricación de tabletas,
de tipo rotativo, está asociada a un aparato de control (42) que
puede desempeñar una serie de funciones de control y regulación. A
continuación, se explicará solamente la construcción y función
esencial para la comprensión de la invención del aparato de control
(42).
El aparato de control (42) está unido mediante un
conductor de señales (44) con los captadores de fuerza de prensado
(40) y recibe una señal (PK_{IST}) proporcional a la fuerza de
prensado real (\overline{pk}_{IST}). El aparato de control (42)
está conectado además con el dispositivo de accionamiento
eléctrico (24) con intermedio de una conducción de señales (46),
mediante la cual el dispositivo de accionamiento eléctrico (24)
recibe una señal de control (\overline{n}_{R}) que corresponde
a la velocidad de giro deseada que se debe ajustar para el rotor
(12).
El aparato de control (42) comprende una unidad
de cálculo (48), a la que se alimenta la señal
(\overline{pk}_{IST}) y una señal (\overline{pk}_{SOLL})
preparada por el medio de almacenamiento (50), que corresponde a la
fuerza de prensado deseada (PK_{SOLL}) en los rodillos de presión
(30).
De manera correspondiente al esquema mostrado en
la figura 3, tiene lugar la siguiente elaboración de señales.
En una etapa (52) se elaboran la señal de carga
real (\overline{pk}_{IST}), facilitada por el captador (40) de
fuerza de prensado, y la señal de fuerza deseada
(\overline{pk}_{SOLL}) suministrada por el medio de
almacenamiento o memoria (50). En base a ello, se evaluará una
diferencia entre la señal (\overline{pk}_{SOLL}) y la señal
(\overline{pk}_{IST}). Esta señal de diferencia
(\overline{pk}_{diff}) será enlazada en otra etapa (54) con una
señal (\overline{pk}_{grenz}). La señal
(\overline{pk}_{grenz}) será preparada y de manera
correspondiente por el medio de almacenamiento o memoria (50). En
este caso, puede ser, por ejemplo, ajustable de manera variable la
medida en la que la fuerza de prensado (PK_{GRENZ})
correspondiente a la señal (\overline{pk}_{grenz}) puede
desviarse de la fuerza de prensado deseada (PK_{SOLL}). Esta
diferencia entre la fuerza de prensado-valor límite
y la fuerza de prensado-valor deseado puede
ascender, por ejemplo, al 10% del valor deseado de la fuerza de
prensado.
En caso de que, en la etapa (54), se determine
que la diferencia entre el valor real de la fuerza de prensado y
el valor deseado de dicha fuerza de prensado es superior a la
diferencia entre el valor deseado de la fuerza de prensado y el
valor límite de la fuerza de prensado, es decir, el valor real de
la fuerza de prensado es inferior al valor límite de la fuerza de
prensado, se generará una señal (\overline{n}_{rSOLL}), que
corresponde a una velocidad de giro deseada (n_{R}) del rotor
(12). Esta velocidad de giro deseada es inferior a la velocidad de
giro nominal del rotor (12) en funcionamiento normal. En la etapa
(56), se enlazará la señal (\overline{n}_{rsoll})
correspondiente al régimen de giro deseado con una señal
(\overline{n}_{rist}) que corresponde a la velocidad de giro
real del rotor (12). De manera correspondiente a una desviación
entre el valor de giro real y el valor de giro deseado del rotor
(12), se generará una señal de velocidad de giro
(\overline{n}_{R}) y se pondrá a disposición del dispositivo de
accionamiento (24). Éste acelerará, en este caso, el rotor (12) a
la velocidad de giro predeterminada (n_{R}).
En base a las anteriores explicaciones, se
observará que el control de la velocidad de giro del rotor (12)
tiene lugar con dependencia de la fuerza de prensado. De esta
manera, se conseguirá que, para una fuerza de prensado (PK) más
reducida que la fuerza de prensado deseada (PK_{SOLL}), el rotor
(12) no girará con su velocidad de giro nominal. En especial, en el
caso explicado, en el que las matrices (14) no han sido llenadas o
lo han sido solamente de modo parcial con la masa a prensar (26),
ello resulta en que el rotor (12) gira con una velocidad de giro
mínima predeterminada (n_{R}). De esta manera, se evitará que, al
encontrar por primera vez el punzón inferior (16) y el punzón
superior (18) una matriz (14) llena del modo debido, aquéllos
entren en contacto ya con la velocidad de giro nominal del rotor
(12) con los rodillos de presión (30). De esta manera, se reduce
sustancialmente la carga mecánica en este momento. En caso de que
los punzones (16) y (18) entren en contacto con una matriz (14)
debidamente llena sobre los rodillos de presión (30), esto lleva de
manera automática a un aumento de la fuerza de presión (PK), que
es medida como fuerza real (PK_{IST}) con intermedio del captador
de fuerza de prensado (40). De esta manera, se reduce la diferencia
entre la fuerza de prensado real y la fuerza de prensado deseada,
de manera que, de forma correspondiente al esquema mostrado en las
figuras 2 y 3, la velocidad de giro del rotor (12) es aumentada
hasta que alcanza su velocidad nominal.
La solución según la invención es apropiada
también para identificar, para el caso en el que rotor (12) gire a
la velocidad nominal, si el grado de llenado de las matrices (14)
está disminuyendo. Por la disminución del grado de llenado con masa
de prensado (26), disminuye en base a las relaciones directas, la
fuerza de prensado (PK) sobre los rodillos de presión (30). De
manera correspondiente al desarrollo mostrado en la figura 3, esta
disminución de la fuerza de prensado real conduce a una reducción
de la velocidad de giro deseada (n_{R}) del rotor (12). En este
caso, se puede prever, de acuerdo con diferentes variantes de
realización, o bien una reducción por etapas o continua de la
velocidad de giro deseada (n_{R}). De este modo se puede, por
ejemplo, reducir la velocidad de giro deseada (n_{R}) igual a una
velocidad de giro mínima predeterminable (n_{Rmin}) o en etapas
intermedias desde la velocidad de giro nominal (n_{Rnenn}) hasta
la velocidad de giro mínima (\overline{n}_{Rmin}).
| (10) | Máquina de fabricación de tabletas de tipo rotativo |
| (12) | Rotor |
| (14) | Matriz |
| (16) | Punzón inferior |
| (18) | Punzón superior |
| (20) | Curva de guiado |
| (22) | Curva de guiado |
| (24) | Dispositivo de accionamiento eléctrico |
| (26) | Masa a prensar |
| (28) | Estación de prensado |
| (30) | Rodillos de presión |
| (32) | Eje giratorio |
| (34) | Dirección de la flecha |
| (36) | Dirección de desplazamiento |
| (38) | Superficie periférica |
| (40) | Captador del valor de medición |
| (42) | Conducción de señales |
| (44) | Conducción de señales |
| (46) | Conducción de señales |
| (48) | Unidad de cálculo |
| (50) | Dispositivo de almacenamiento |
| (52) | Fase |
| (54) | Fase |
| (56) | Fase |
| (PK) | Fuerza de prensado |
| (PK_{SOLL}) | Fuerza de prensado prevista |
| (PK_{IST}) | Fuerza de prensado real |
| (PK_{GRENZ}) | Valor límite de la fuerza de prensado |
| (n_{D}) | Régimen de giro de los rodillos de presión |
| (n_{Dnenn}) | Régimen de giro teórico |
| (n_{DIST}) | Régimen de giro real |
| (n_{R}) | Régimen de giro del rotor |
| (n_{Rmin}) | Régimen de giro mínimo |
| (n_{Rnenn}) | Régimen de giro nominal |
| (\overline{pk}_{IST}) | Señal proporcional |
| (\overline{pk}_{SOLL}) | Señal valor previsto |
| (\overline{n}_{R}) | Señal de control |
| (\overline{n}_{rsoll}) | Señal |
| (\overline{n}_{rist}) | Señal |
| (\overline{pk}_{diff}) | Señal diferencial |
Claims (8)
1. Procedimiento para el control de una máquina
de fabricación de tabletas (10), de tipo rotativo, en la que un
rotor (12) es accionable en rotación mediante un dispositivo de
accionamiento (24), comprendiendo el rotor (12) como mínimo una
matriz (14) que comprende un punzón superior (18) y un punzón
inferior (16) asociados, y de manera que una fuerza de prensado
(PK) actúa sobre el material (26) destinado a moldeo por compresión
que llena como mínimo una matriz (14), caracterizado porque
la fuerza de prensado real (PK_{IST}) es comparada con un valor
límite predeterminado (PK_{GRENZ}), y porque, en caso de superar
el valor límite (PK_{GRENZ}), se reduce el régimen previsto
(n_{R}) del rotor (12) a un régimen por debajo del régimen de
giro nominal (n_{RNENN}).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuerza de prensado (PK) es objeto de
medición.
3. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se puede
ajustar la diferencia entre el valor límite (PK_{GRENZ}) y la
fuerza de prensado prevista (PK_{SOLL}).
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado porque la diferencia está comprendida entre 1%
y 50%, especialmente entre 5% y 20%, y de modo más específico entre
8% y 12%.
5. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el régimen
de giro previsto (n_{R}) del rotor (12) es comparado con un
régimen de giro real del rotor (12), y el rotor (12) es ajustado al
régimen de giro previsto (n_{R}).
6. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el rotor
(12) es controlado en régimen de giro desde el estado de paro.
7. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el rotor
(12) es ajustado en régimen de giro desde su régimen de giro
nominal.
8. Dispositivo para el control de una máquina de
fabricación de tabletas (10) de tipo rotativo, según el
procedimiento de la reivindicación 1, con un aparato de control
(42) o similar para el control de un dispositivo de accionamiento
(24) del rotor (12) de la máquina de fabricación de tabletas (10)
de tipo rotativo, con un dispositivo (40) para la determinación de
la fuerza de prensado (PK) que actúa sobre la masa a prensar (26)
así como medios que sirven para comparar la fuerza de prensado
real (PK_{IST}) detectada con una fuerza de prensado
(PK_{GRENZ}) que puede ser predeterminada, y como mínimo un medio
que sirve para la determinación de la velocidad de rotación
prevista (n_{R}) del rotor (12) de forma dependiente de la
comparación de la fuerza de prensado real (PK_{IST}) con la
fuerza de prensado predeterminable (PK_{GRENZ}).
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