JP4549356B2 - ロータリータブレット成形機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、上パンチおよび下パンチが備えられた、少なくとも１つの母型を含むロータを、駆動ユニットによって回転させることができ、少なくとも１つの母型に充填された成型原料粉末に作用するプレス力が測定される、ロータリータブレット（錠剤）成形機を制御するための装置に関する。

このカテゴリーに関連するタイプのロータリータブレット（タブレット）成形機については知られている。このタイプの成形機の典型的な要素は、駆動ユニットを起動すると、ロータが停止状態からその定格速度に至ることである。少なくとも１つの充填シューを経由して、母型に成型原料粉末が充填され、ロータの角度位置に応じて、ガイド曲線によってガイドされる下パンチおよび上パンチが軸方向を母型に向かって移動する。上パンチおよび下パンチは、通常、予圧ステーションおよび本圧ステーションとがあるプレス・ステーションのうちの少なくとも１つのプレス・ステーションを通過するようになっている。この配置では、上パンチおよび下パンチは、プレス・ステーションの位置に達すると、母型に充填されている成型原料粉末にプレス力を印加することができるように、固定配列された圧縮ローラが本質的に接線方向に通過する。

プレス力の設定および測定については、例えばＥＰ ０ ６９８ ４８１ Ｂ１によって知られている。この場合、測定される最大プレス力と母型に充填されている成型原料粉末の質量との間には、この成型原料粉末の材料特性が同じであるという必須の条件の下で、基本的な相関関係が存在している。この場合、タブレットの重量とタブレットの製造に必要なプレス力との間には、直接的な相関関係が存在している。プレスすべき材料に応じて、プレス・ツールによって予め規定された形状とタブレット高さとを有するタブレットの重量毎に、一定のプレス力が割り当てられている。充填量すなわちタブレットの重量が一定のタブレット高さで変動すると、その変動によってプレス力がダイレクトに変化する。

ロータリータブレット成形機内において、プレス・ステーションまで（すなわち圧縮ローラまで）のすべての母型に成型原料粉末が正規に充填されている場合、起動中の圧縮ローラおよびロータは、同じ時間周期で定格速度まで加速される。これは、ロータの回転運動によって個々のパンチが圧縮ローラの下に引き寄せられて通過し（すなわち圧縮ローラと接触し）、またここではパンチの回転を介して圧縮ローラの加速が行なわれるので、そのため圧縮ローラの加速がパンチの回転速度に直接依存する、という事実によるものである。

ロータが回転する際に、プレス・ステーション（圧縮ローラ）に到着する母型に成型原料粉末が充填されていない場合、あるいは少ししか成型原料粉末が充填されていない場合、ロータの加速と圧縮ローラの加速の間のこうした相関関係は不利である。

例えば、洗浄後のロータリータブレット成形機を起動している間がそうであり、あるいは成型原料粉末を有する充填シューによる材料供給が中断した場合がそうである。

母型に成型原料粉末が未充填あるいは少量充填された状態でロータリータブレット成形機を起動させると、プレス・ステーション内の上パンチおよび下パンチが圧縮ローラに接触しないか、あるいは不十分にしか接触しないことになる。しかしながら、駆動ユニットを起動させると、ロータがパンチと共にその定格速度まで加速される。この状態で、正常に充填された最初の母型とパンチの組がプレス・ステーションに接近すると、既に定格速度まで加速されているロータに対応するひとつのパンチまたは上下一組のパンチが、まだ加速されていない、あるいは充分に加速されていない圧縮ローラに当たることになる。この場合、パンチは圧縮ローラに急激な衝撃を与えることになり、当該圧縮ローラおよびパンチは、この急激な衝撃によって生じる急激な高運動エネルギーを吸収しなければならず、そのために圧縮ローラおよび／またはパンチが損傷する原因になっている。

ＥＰ ０ ６９８ ４８１ Ｂ１

したがって、本発明は、上記損傷を回避することができる、このカテゴリーに関連するタイプの制御装置を提供することである。

本発明によれば、上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載されている特徴を用いたロータリータブレット成形機の制御装置によって解決される。ロータリータブレット成形機には、ロータリータブレット成形機のロータの駆動ユニットの起動制御装置またはそれに類似した装置、プレス力を測定するための装置、測定されたプレス力と予め設定されたプレス力を比較するための手段、およびロータの所要速度を上記測定されたプレス力と予め設定されたプレス力の比較とは別に事前に指定するための少なくとも１つの手段が含まれているため、ロータの所要速度をロータの母型の充填の度合に応じて制御するという、ロータリータブレット成形機における制御機能を簡単な方法で実施することが可能である。この方法によれば、詳細には母型の充填の度合に適合したロータのランナップが可能であり、したがって、詳細には圧縮ローラおよび／またはプレス・パンチの機械的負荷／応力／損傷を回避することができる。

この発明においては、上述のように、測定されたプレス力と予め設定された下限値が比較され、速度が下限値未満に低下した場合に、ロータの所要速度が定格速度未満に減速されるため、動作状況に応じて、ロータの加速および圧縮ローラの加速をそれらの定格速度に同期させることが可能であるから、パンチによる圧縮ローラに対する急激な衝撃が回避され、圧縮ローラおよび／またはパンチの損傷が回避できる。また、上述の構成によって、ロータリータブレット成形機における制御を簡単に実施することができる。

以下、本発明について、関連する図面に基づいて実施形態をより詳細に説明するが、本明細書において言及するタイプのロータリータブレット成形機については広く知られており、したがって以下の説明の骨子においては、基本的な構造および基本機能についての詳細な説明は省略する。

図１は、一括して１０で示すロータリータブレット成形機のロータ１２の構成を示す略部分図である。ロータ１２は、その周辺に間隔を隔てた極めて多数の母型１４を有している。図に示すように、母型１４には、それぞれガイド曲線２０および２２によってガイドされる下パンチ１６および上パンチ１８が割り当てられている。ロータ１２、下パンチ１６および上パンチ１８は、ロータ１２の回転軸の周囲を同期回転している。ロータ１２は、この図の電気駆動ユニット２４によって回転している。

母型１４には、いわゆる充填シューである充填機構によって成型原料粉末２６が充填されている。ロータリータブレット成形機１０の通常の動作モードでは、成型原料粉末２６は、母型１４の高さ全体にわたって充填される。充填の高さは、例えば、ワイピング・ステーション（図示せず）部分における下パンチ１６の高さ位置によって画定することができる。図示されている実施例では、異常充填が仮定されている。成型原料粉末２６は、母型１４内の部分的な高さにまでしか充填されていない。また、ここで仮定している異常ケースの場合、母型１４内に成型原料粉末２６が全く充填されない場合も有り得る。このような状況は、例えば洗浄操作、保全等を実施した後にロータリータブレット成形機１０を新たに起動する場合、あるいは充填機構による成型原料粉末２６の原料供給が中断した後に生じる。

下パンチ１６および上パンチ１８は、ガイド曲線２０および２２のコースに従って母型１４内に突入し、成型原料粉末２６を必要とされるタブレットまたは類似のものにプレスする。

そのために、下パンチ１６および上パンチ１８は、位置固定圧縮ローラ３０を包囲している少なくとも１つのプレス・ステーション２８を通過する。圧縮ローラ３０は、回転軸３２の周りに個々にトラニオン取付けされている。圧縮ローラ３０間の間隔は画定されており、最終的にはプレスされるタブレットの高さを決定している。ロータ１２が移動する方向３６に従って、それぞれ下パンチ１６および上パンチ１８が通過移動することにより、圧縮ローラ３０が矢印の方向３４、すなわち上部圧縮ローラ３０が反時計方向に、下部圧縮ローラが時計方向に駆動される。下パンチ１６および上パンチ１８は、それぞれ圧縮ローラ３０の周囲表面３８と対面接触して、圧縮ローラを回転させる。ロータ１２は、ここでは速度ｎrで回転し、圧縮ローラ３０は速度ｎdで回転している。

母型１４が充填されていない結果として、あるいは一部しか充填されていない結果として、プレス・ステーション２８内および／またはプレス・ステーション２８の直前の領域において、プレスされる成型原料粉末２６は、パンチ１６および１８に対抗する不充分な反撥力しか有さない。この結果、パンチ１６および１８は、ロータ１２の回転によってロータ１２の定格速度まで加速されるものが、圧縮ローラ３０の対面接触が不充分であるために、定格速度まで加速されないことになる。この異常動作状態において、パンチ１６と１８とからなる第１の１組のパンチが、正規に充填された状態の母型１４と共に圧縮ローラ３０に当たると、ロータ１２の瞬時速度と圧縮ローラ３０の瞬時速度との間に実質的な差が生じることになる。

ロータ１２が既にその定格速度ｎr−ratedまで加速されているのに対し、圧縮ローラ３０は、その定格速度ｎr−ratedよりはるかに遅い実際の速度ｎd−actualまでしか到達していない。そのためにパンチ１６および１８は、圧縮ローラ３０の周囲表面３８に大きな加速度で衝撃を与えることになり、それによって生じる相当な運動エネルギーを吸収しなければならない。この衝撃は、圧縮ローラ３０の表面３８およびパンチ１６、１８のそれぞれが機械的に損傷する原因になっている。

この機械応力を防止するべく、以下が意図されている。

圧縮ローラ３０に、瞬時プレス力ＰＫactualを測定するプレス力測定プローブ４０を公知の方法で設置する。本発明について、図２を用いてさらに説明する。

図２は、電気駆動ユニット２４によって駆動することができるロータ１２およびロータ１２に対して配置された圧縮ローラ３０を示したものである。分かり易くするために、パンチは図には示されていない。ロータリータブレット成形機１０には、制御ユニット４２が設けられており、極めて多くの制御機能および調整機能を実行することができる。最後に、本発明の本質的な要素として制御ユニット４２の構成および機能のみを説明する。

制御ユニット４２は、信号ライン４４によってプレス力測定プローブ４０に接続され、実際のプレス力ＰＫactualに比例した信号ｐｋactualを受け取っている。

また、制御ユニット４２は、信号ライン４６によって電気駆動ユニット２４に接続され、電気駆動ユニット２４は、信号ライン４６を介して、ロータ１２の設定すべき所要速度に対応する制御信号ｎrを受け取っている。

制御ユニット４２は論理演算ユニット４８を備えており、この論理演算ユニット４８には、記憶手段５０から、信号ｐｋactualおよび圧縮ローラ３０に必要なプレス力ＰＫrequiredに対応する信号ｐｋrequiredが送られている。

図３に示す図式に従って、以下に示す信号処理が実施される。

ステップ５２で、プレス力プローブから送られた実際の信号ｐｋactualと記憶手段５０から送られた必要な信号ｐｋrequiredとが処理される。この場合、信号ｐｋrequiredと信号ｐｋactualとの差が測定される。さらにステップ５４で、この差信号ｐｋdiffと信号ｐｋlimitが加えられる。信号ｐｋlimitは、例えば記憶手段５０によっても提供される。この場合、例えば信号ｐｋlimitに対応するプレス力下限値ＰＫlimitが、必要なプレス力ＰＫrequiredからどの程度逸脱することができるかを任意に設定することができる。プレス力下限値と必要プレス力値の差は、例えば必要プレス力値の１０％にすることができる。

ステップ５４で、実際のプレス力の値と必要なプレス力の値との差が、必要なプレス力の値とプレス力下限値の差より大きいと判断された場合、それは、実際のプレス力の値がプレス力下限値未満に低下したことを意味し、ロータ１２の所要制御速度ｎrに対応する信号ｎr−requiredが生成される。この所要速度は、通常動作におけるロータ１２の定格速度より遅くなっている。ステップ５６で、所要制御速度に対応する信号ｎr−requiredとロータ１２の実際の速度に対応する信号ｎr−actualが加えられる。ロータ１２の実際の速度と必要な制御速度の偏差に対応する速度信号ｎrが生成される。この信号が駆動ユニット２４に利用され、ロータ１２が予め設定された制御速度ｎrに加速される。

こうして、プレス力ＰＫを必要なプレス力ＰＫrequiredより小さくして、ロータはその定格速度で回転しなくする。上述したように、母型１４に成型原料粉末２６が充填されていない、あるいは部分的にしか充填されていない上記ケースの場合、ロータ１２は、予め設定された最低制御速度ｎrで回転することになる。これにより、正常に充填された母型１４の下パンチ１６および上パンチ１８の最初の衝撃の際に、ロータ１２の定格速度で圧縮ローラ３０に衝撃を与えることを回避できる。したがって、衝撃時における機械応力が著しく低減される。

正常に充填された母型１４に備えられたパンチ１６および１８が圧縮ローラ３０に当たる場合は、プレス力ＰＫが増加する。このプレス力ＰＫは、プレス力測定プローブ４０によって、実際のプレス力ＰＫactualとして測定される。この場合は、実際のプレス力と必要なプレス力の差が小さくなり、図２および図３に示すようにして、ロータ１２の速度が増加して定格速度に達する。

また、本発明は、母型１４の成型原料粉末の充填の度合が漸減しているかどうかを、定格速度で回転しているロータ１２を用いて認識するのにも適している。成型原料粉末２６の充填の度合が漸減している場合、直接的な相関関係により圧縮ローラ３０のプレス力ＰＫが低下する。図３に示す経路に従って、この実際のプレス力の低下により、ロータ１２の所要制御速度ｎrも低下することになる。この場合及び他の変形例によって、所要制御速度ｎrの増加または連続的な減少のいずれかが意図されている。本発明によれば、例えば、所要制御速度ｎrを予め設定された最低速度ｎr−min に対して直線的に減少させることができ、あるいは定格速度ｎr−ratedから最低速度ｎr−min までの間のいくつかのステップで減少させることもできる。

ロータリータブレット成形機を示す略部分図である。 ロータリータブレット成形機を制御するための装置のブロック図である。 制御シーケンスを示す図である。

符号の説明

１０ ロータリータブレット成形機
１２ ロータ
１４ 母型
１６ 下パンチ
１８ 上パンチ
２０、２２ ガイド曲線
２４ 電気駆動ユニット
２６ 成型原料粉末
２８ プレス・ステーション
３０ 圧縮ローラ
３２ 回転軸
３４ 矢印方向
３６ 移動方向
３８ 周囲表面
４０ プレス力測定プローブ
４２、４４、４６ 信号ライン
４８ 論理演算ユニット
５０ 記憶手段
５２、５４、５６ ステップ
ＰＫ プレス力
ＰＫrequired 必要なプレス力
ＰＫactual 実際のプレス力
ＰＫlimit プレス力下限値
ｎd 圧縮ローラの速度
ｎd−rated、ｎr−rated 定格速度
ｎd−actual 実際の速度
ｎr ロータの速度（に対応する制御信号）
ｎr−min 最低速度
ｐｋactual 比例信号
ｐｋrequired 必要信号
ｎr−required、ｎr−actual 信号
ｐｋdiff 差信号

Claims (1)

1. ロータ（１２）の周辺に設けられた母型（１４）に成形原料粉末（２６）を充填し、ロータ（１２）を回転して、この回転に伴い母型（１４）がプレス・ステーション（２８）に達すると一対の圧縮ローラ（３０）が上下のパンチ（１８）、（１６）と対面接触して、これらを押すことにより、上下のパンチ（１８）、（１６）が母型（１４）内に突入し、前記成形原料粉末（２６）にプレス力（ＰＫactual）を印加して、タブレットまたは類似のものにプレスするとともに、前記対面接触により上下のパンチ（１８）、（１６）が一対の圧縮ローラ（３０）を回転駆動するロータリータブレット成形機（１０）の制御装置であって、
   前記ロータ（１２）の駆動ユニット（２４）を制御する制御ユニット（４２）と、
   前記プレス力（ＰＫactual）を測定するプレス力測定手段（４０）と、
   前記測定されたプレス力（ＰＫactual）と予め設定されたプレス力下限値（ＰＫlimit）を比較する比較手段と、
   前記ロータ（１２）の所要制御速度（ｎr）を予め設定して、この設定した所要制御速度（ｎr）の信号を前記制御ユニット（４２）に送る速度設定手段と
   を備え、
   プレス力（ＰＫactual）がプレス力下限値（ＰＫlimit）よりも小さいとき、ロータ（１２）の所要制御速度（ｎr）を定格速度（ｎr−rated）未満にして、ロータ（１２）よりも遅く回転する圧縮ローラ（３０）とロータ（１２）の回転速度で回転する上下のパンチ（１８）、（１６）との対面接触の衝撃を弱めることを特徴とするロータリータブレット成形機（１０）の制御装置。

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