Verfahren und Einrichtung zum Überwachen der Presskräfte der Stempel einer Tablettenpresse

Abstract

 Zum Überwachen der Preßkräfte der paarweise wirksamen Ober- und Unterstempel einer Tablettenpresse, mit der ein aus aufeinanderfolgenden Meßergebnissen gebildeter Mittelwert mit zwei einstellbaren Toleranzgrenzen (G) verglichen wird, sind bei bekannten Verfahren dem Mittelwert (A) zwei einstellbare Einzelwertgrenzen (B, C) zugeordnet, mit denen die Maxima der Einzelwerte der Preßkräfte verglichen werden. Mit einer derartigen Einrichtung und diesem Verfahren lassen sich jedoch nicht einwandfrei rechtzeitig gewisse Ursachen von Betriebsstörungen erkennen, da beispielsweise eine leichte Beschädigung eines einzelnen Stempels den Mittelwert nicht wesentlich ändert. Hinzu kommt, daß der Toleranzbereich verhältnismäßig weit gewählt werden muß, um ein häufiges Stillsetzen der Tablettenpresse zu verhindern, ohne daß besondere Betriebsstörungen vorliegen. Um dem abzuhelfen ist nach der Erfindung vorgesehen, den einzelnen Stempelpaaren (1, 2) sogenannte Stempelpaarmittelwertgrenzen (S_u, S_o) zuzuordnen, mit denen der jeweilige Stempelpaarmittelwert (S) verglichen wird und zwar vorzugsweise über einen angeschlossenen Rechner.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen der Preßkräfte von paarweise wirksamen Ober - und Un­terstempeln einer Tablettenpresse, mit der ein aus aufeinanderfolgenden Meßergebnissen der Preßkräfte ge­bildeter Mittelwert mit zwei einstellbaren festen To­leranzgrenzen verglichen wird und mit der die Maxima der Einzelwerte der Preßkräfte mit Einzelwertgrenzen verglichen werden.

[0002] Zum Herstellen von Tabletten werden Tablettenpressen benutzt, die Ober - unter Unterstempel aufweisen, wel­che in Matrizen das pulverförmige Material für die Herstellung der Tabletten paarweise zusammenpressen. Dabei können Betriebsstörungen unterschiedlicher Art auftreten. Solche Störungen können auf einem Bruch ei­nes Stempels beruhen, wie auch auf anderen Ungenauig­keiten der Werkzeuge, wie beispielsweise unterschied­licher Stempellängen oder teilweiser geringfügiger Ausbrüche an den Stempelkopfflächen oder auch bei­ spielsweise Verschmutzungen derselben. Weiterhin tre­ten im Betrieb gelegentlich Dosierungsschwankungen auf, die auf Ungleichmäßigkeiten in der Beschaffenheit des zu verarbeitenden Materials beruhen.

[0003] Um die sich dabei ergebenden Abweichungen der fertigen Erzeugnisse rechtzeitig zu erkennen, weisen Tabletten­pressen allgemein eine Preßkraftüberwachungseinrich­tung auf. Eine solche Einrichtung besitzt in der Regel Dehnungsmeßstreifen, die beispielsweise auf den Trä­gern der Druckrollen für die Stempel angeordnet sind. Damit läßtsich der Umstand nutzen, daß unterschiedli­che Preßkräfte unterschiedliche Dehnungen der Druck­rollenträger hervorrufen, die in proportionale Span­nungssignale umzuwandeln sind.

[0004] Für die Erkennung von Fehlern wird mit einer bekannten Einrichtungausaufeinanderfolgenden Meßergebnissen ein Mittelwert A gebildet, dessen Verlauf zu zwei ein­stellbaren festen Toleranzgrenzen (G) überwacht wird. Sobald der Mittelwert A eine dieser beiden Toleranz­grenzen G über oder unterschreitet wird die Tabletten­presse stillgesetzt. Mit einer derartigen Einrichtung lassen sich jedoch nicht alle Ursachen für Betriebs­störungen rechtzeitig erkennen, da beispielsweise eine leichte Beschädigung eines einzelnen Stempels einer Maschine mit einer Vielzahl von Stempeln den Mittel­wert nicht wesentlich ändert. Außerdem läßt sich mit einer solchen Einrichtung nicht bei einer Inbetrieb­ nahme einer Maschine ein bereits vorhandener Stempelb­ruch feststellen, da sich ein solcher Fehler nicht nachträglich in einer deutlichen Verschiebung des Mit­telwertes erkennbar macht. Im übrigen muß bei einer derartigen Einrichtung der Toleranzbereich verhältnis­mäßig weit gewählt werden, um zu verhindern, daß die Tablettenpresse häufig stillgesetzt wird, ohne daß an­sich besondere Betriebsstörungen vorliegen. Das ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß sich die Preßkräfte der einzelnen Stempelpaare in ihrer Größe unterscheiden infolge von Fertigungstoleranzen in den Längen der Stempel, so daß dementsprechend auch die Einzelwerte schwanken, aus denen der Mittelwert gebil­det wird. Ein relativ großer Abstand der Toleranzgren­zen zueinander führt andererseits aber wiederum dazu, nur verhältnismäßig starke Abweichungen der Einzel­werte der Preßkräfte vom Mittelwert bzw. besonders ausgeprägte Betriebsstörungen erkennen zu können.

[0005] Um dem abzuhelfen sieht eine bekannte Einrichtung (DE-PS 25 20 662) vor, dem Mittelwert A zwei einstell­bare, seinem Verlauf folgende Einzelwertgrenzen B und C zuzuordnen, mit denen die Maxima der Einzelwerte der Preßkräfte zu vergleichen sind. Derartiges hat den Vorteil, daß Schwankungen des Mittelwertes innerhalb eines einstellbaren Toleranzbereiches zwischen den Grenzen G in Kauf genommen werden können, von dem ein zweiter Toleranzbereich mit den Grenzen B und C für die Abweichungen der Maxima der Einzelwerte der Preßk­ räfte unabhängig ist. Dabei können die Toleranzberei­che verhältnismäßig klein gewählt werden, weil die Schwankungen des Mittelwertes keinen Einfluß haben auf die durch die Grenzen B und C gegebene Toleranzbreite für die Abweichungen der Maxima der Einzelwerte der Preßkräfte vom Mittelwert A.

[0006] Wenngleich mit diesem bekannten Verfahren Stempelbrü­che ohne weiteres erkennbar sind aufgrund der eintre­tenden Veränderung der Preßkraft, lassen sich jedoch geringere Veränderungen der Preßkraft eines einzelnen Stempelpaares, welche beispielsweise beruhen auf klei­neren Ausbrüchen an der Stempelkopffläche oder auf Stauchungen oder Verklebungen bzw. Verschmutzungen der Stempelkopffläche nicht ohne weiteres feststellen, weil derartige Stempelfehler sich weniger auswirken auf Preßkraftschwankungen, als sich unvermeidliche Do­sierungsschwankungen oder der Druckrollenschlag, die deshalb solche Stempelfehler verdecken.

[0007] Andererseits haben Stauchungen der Stemepel und Tei­lausbrüche an den Werkzeugen wie auch Verklebte Reste auf den Stempelkopfflächen auf die Festigkeit, Zer­fallgeschwindigkeit und auf die Form der Tabletten ei­nen entscheidenden Einfluß. Vorteilhaft ist es des­halb, beim Automatischen Herstellen von Tabletten auch derartige Fehler erkennen zu können, um die Produktion automatisch stoppen zu können.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, durch die auch kleine Fehler an den Stempeln der Tablettenpresse während der Her­stellung von Tabletten zu erkennen sind. Gemäß der Er­findung ist dafür vorgesehen, daß den einzelnen Stem­pelpaaren Stempelpaarmittelwertgrenzen zugeordnet wer­den, mit denen der jeweilige Stempelpaarmittelwert verglichen wird. Damit wird einerseits berücksichtigt, daß die einzelnen Stempelpaare aufgrund vorgegebener unvermeidlicher Unterschiede in den Stempellängen an­dere Preßkraftmittelwerte erzeugen, als andere Stem­pelpaare. Durch den zusätzlichen Vergleich der den einzelnen Stempelpaaren zugeordneten Mittelwerte mit Stempelpaarmittelwertgrenzen, lassen sich jedoch ande­rerseits Veränderungen an den einzelnen Werkzeugen feststellen wie beispielsweise Verschmutzungen an ei­ner Stempelkopffläche, da der sich hierbei ergebende Stempelpaarmittelwert außerhalb dieser Grenzen liegen würde.

[0009] Die den einzelnen Stempelpaaren zuzuordnenden Mittel­werte können nacheinander oder gleitend gebildet wer­den. Dabei bedeutet gleitend, daß mit jedem neuen zu verarbeitenden Preßkraftwert der älteste zuvor ermit­telte Preßkraftwert ausscheidet. Die Mittelwerte wer­den dafür aus einer größeren Anzahl von an dem jewei­ligen Stempelpaar gemessenen Tablettenpreßkräften ge­bildet, die einerseits groß genug ist, eine ausrei­chende statistische Sicherheit zu gewährleisten, auf der anderen Seite jedoch so klein ist, daß ausreichend schnell reagiert werden kann, wenn eine wesentliche Abweichung eintritt. Dazu hat es sich als ausreichend gezeigt, wenn der Mittelwert aus zehn aufeinanderfol­gend gemessenen Einzelpreßkraftwerten eines Spempel­paares ermittelt wird, wobei dann beispielsweise eine Korrektur erfolgt bei Messung des elften Wertes durch Streichung des zuerst gemessenen Wertes und danach, daß heißt bei Messung der zwölften Einzelpreßkraft durch Streichung der zweiten gemessenen Einzelpreßk­raft, so daß fortlaufend ein Mittelwert aus zehn Ein­zelwerten errechnet aktuell ist.

[0010] Diese so ermittelten Stempelpaarmittelwerte der ein­zelnen Stempelpaare werden jeweils mit zugeordneten Grenzenverglichen. Die Presse kann dann gestoppt wer­den bei Über oder Unterschreiten einer solchen Grenze, wobei das entsprechende fehlerhafte Stempelpaar ange­zeigt wird.

[0011] Da die Größe der den jeweiligen Stempelpaaren eigenen Stempelpaarmittelwerte abhängig ist von der spezifi­schen Länge der Stempel dieses Stempelpaares ergibt sich der Vorteil, einen Austausch von Stempeln soweit vornehmen zu können, daß die Stempelpaarmittelwerte nahe an der Kurve liegen, welche die Sollpreßkräfte darstellt.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Figur 1: einen Ausschnitt einer Tablettenpresse mit Stempel, Druckrollen und Matrize;

Figur 2: einen Schaltplan für die Einrichtung zur Übe­rwachung der Preßkräfte;

Figur 3: ein Diagramm der Preßkraftwerte mit ihren Grenzen;

Figur 4: ein Diagramm der Preßkräfte nach drei Umläu­fen der Matrizenscheibe;

Figur 5: ein Diagramm vom Streubereich der Preßkräfte aufeinanderfolgender Stempelpaare und

Figur 6: die den einzelnen Stempelpaaren zugeordneten Mittelwerte mit Mittelwertgrenzen im Diagramm.

[0013] Die in Figur 1 teilweise dargestellte Tablettenpresse besitzt eine umlaufende Matrizenscheibe mit einer Vielzahl von Matrizenbohrungen 16, denen jeweils ein Paar eines Oberstempels 1 und eines Unterstempels 2 zugeordnet ist. Diese Sterpel 1 und 2 mit den Stempel­kopfflächen 1′ und 2′ werden beim Pressen einer Tab­lette durch Druckrollen 3 und 4 in die Matrize hinein­gedrückt. Die Druckrollen 3 und 4 sind von Trägern ge­ halten, die mit Dehnungsmeßstreifen 5 und 5′ versehen sind. Mit diesen Dehnungsmeßstreifen läßt sich die Durchbiegung der Träger und damit die Preßkraft der Stempel 1 und 2 messen und in Spannungssignale umwan­deln, die der Größe der Preßkraft proportional sind.

[0014] Die Dehnungsmeßstreifen 5 und 5′ sind dafür nach dem Prinzip einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet ent­sprechend Figur 2. Dazu wird die Spannungsänderung, die in den Dehnungsstreifen 5 und 5′ beim Pressen auf­tritt über einen Verstärker 8 verstärkt. Diese Signale werdenin einen Analogdigitalwandler 15 gegeben, an den ein Rechner 9 mit einem Monitor 10 angeschlossen ist.

[0015] Zu der Einrichtung gehört weiterhin ein Näherungs­schalter 7, der beim Durchlauf eines Stempelpaares 1, 2 zwsichen den Preßrollen 3 und 4 einen Impuls an den Rechner 9 abgibt. Außerdem ist ein Relais 11 vorgese­hen, durch das die Maschine stillgesetzt wird , wenn ein ermittelter Stempelpaarmittelwert die ihm zugeord­nete Grenze über- oder unterschreitet.

[0016] Entsprechen Figur 3 wird in bekannter Weise aus den einzelnen aufeinanderfolgenden Meßergebnissen der Preßkräfte ein Mittelwert entsprechend der Kurve A ge­bildet. Dieser Mittelwert A läßt sich mit zwei ein­stellbaren festen Toleranzgrenzen G₁ und G₂ verglei­chen. Außerdem lassen sich zu dem Mittelwert A zwei unabhängig verstellbare Einzelwertgrenzen B und C ein­ stellen, die dem Verlauf der Mittelwertkurve A folgen. Mit diesen Einzelwertgrenzen B und C lassen sich die gemessenen maximalen Einzelwerte der Preßkräfte der einzelnen Stempelpaare und damit ihre Abstände zu dem Mittelwert A vergleichen.

[0017] Überschreitet oder unterschreitet der Mittelwert A die Grenzen G₁ oder G₂ oder überschreitet ein maximaler Einzelwert einer Preßkraft die obere Einzelwertgrenze entsprechend Kurve B oder liegt er unterhalb der Ein­zelwertgrenze C, so tritt eine Außerbetriebsetzung der Maschine ein.

[0018] Da die Stempelstationen fortlaufend von 1 bis 43 num­meriert sind, kann mit dieser Anordnung beispielsweise ein Bruch eines Stempels 1 oder 2 auf dem Bildschirm 10 angezeigt werden. Um darüber hinaus jedoch kleinere Störeinflüsse zu ermitteln, sind den einzelnen Stem­pelpaaren 1, 2 jeweils Stempelpaarmittelwerte S zuge­ordnet, die jeweils mit einer unteren sowie oberen Stempelpaarmittelwertgrenze S_u bzw. S_o verglichen wer­den.

[0019] In der Figur 4 ist ein Diagramm wiedergegeben von den einzelnen Preßkräften, die bei drei Umläufen einer Matrizenscheibe zu den einzelnen Stempelpaaren 1 bis 43 gemessen wurden. Daraus zeigt sich, daß die Preß­kräfteder einzelnen Stempelpaare 1 bis 43 von unter­schiedlicher Größe sind, was beispielsweise auch auf unterschiedliche Stempellängen zurückzuführen ist.

[0020] Für die Bildung eines Stempelpaarmittelwertes, der dem jeweiligen Stempelpaar zugeordnet ist, beispielsweise dem Stempelpaar 30, wird der Mittelwert gebildet aus den Preßkraftmessungen dieses Paares von zehn Umläufen der Matrizenscheibe. Danach wird dieserstempelpaarmit­telwert für eine gleitende Bildung des Mittelwertes fortlaufend aktualisiert durch Hinzunahme eines neuen Wertes und Streichung des ältesten Wertes. Der jewei­ligen Stempelpaarmittelwert wird entsprechend Figur 5 und 6 mit der dazugehörigen oberen und unteren Grenze S_o und S_u verglichen. Diese Grenzen stehen ent­sprechend Figur 6 in einem größeren Abstand zueinander als der Streubereich der Preßkraft der einzelnen Stem­pel in der Größe a1 gemäß Figur 5, so daß also erst nach Verlassen des Streubereiches eine Stillsetzung der Maschine erfolgt.

[0021] Da der Abstandder Stempelpaarmittelwerte S wie bei­spielsweise S₁ und S₂ von der Sollpreßkraftkurve A im Wesentlichen abhängig ist von unterschiedlichen Stem­pellängen, läßt sich durch einen Austausch von Stem­peln bestimmter Länge eine Annäherung der Mittelwerte entsprechend dem Mittelwert S₃ an die Sollwertkurve A erreichen. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, daß bereits geringe Betriebsstörungen wie beispielsweise Verschmutzungen auf den Stempelkopfflächen 1′ oder 2′ oder geringfügige Ausbrechungen an den Stempelkopfflä­ chen 1′ oder 2′ sofort dadurch erkennbar werden, daß der dann ermittelte Stempelpaarmittelwert S außerhalb der Mittelwertgrenzen S_o oder S_u liegt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Überwachen der Preßkräfte der paar­weisewirksamen Ober-und Unterstempel einer Tabletten­presse, mit der ein aus aufeinanderfolgenden Meßergeb­nissen der Preßkräfte gebildeter Mittelwert mit zwei einstellbaren Toleranzgrenzen (G) verglichen wird, wo­bei dem Mittelwert (A) zwei einstellbare, fest oder seinem Verlauf folgende Einzelwertgrenzen (B, C) zuge­ordnet sind, mit denen die Maxima der Einzelwerte der Preßkräfte verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Stempelpaaren (1, 2, 3) Stempelpaar­mittelwertgrenzen (S_u, S_o) zugeordnet werden, mit de­nen der jeweilige Stempelpaarmittelwert verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelpaarmittelwerte (S) gleitend gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Stempelpreßkraftwerte in einen Ana­logdigitalwandler (9) eingegeben und von diesem ausge­wertet werde.

4. Einrichtung zum Überwachen der Preßkräfte der paar­weise wirksamen Ober und Unterstempel einer Tabletten­presse, mit der ein aus aufeinanderfolgenden Meßergeb­nissen der Preßkräfte gebildeter Mittelwert (A) ver­glichen wird, dem zwei einstellbare, fest oder seinem Verlauf folgende Einzelwertgrenzen (B, C) zugeordnet sind, mit denen die Maxima der Einzelwerte der Preßk­räfte verglichen werden dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Stempelpaaren (1, 2) Stempelpaarmittel­wertgrenzen (S_o, S_u) zugeordnet sind. mit denen mit­tels Rechner der jeweilige Stempelpaarmittelwert (S₁, S₂) verglichen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Stempelpaarmittelwertgrenzen (S_u, S_o) einstellbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Einrichtung einen Analogdigitalwandler (9) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß bei Über - oder Unterschreiten der Stempel­paarmittelwertgrenzen die Maschine abgeschaltet und das fehlerhafte Stempelpaar angezeigt wird.

Zeichnung