DE3939956A1 - Verfahren und einrichtung zum ueberwachen der presskraefte einer tablettiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich­ tung zum Überwachen der maximalen Preßkräfte einer Tablettiermaschine mit einer umlaufenden Matrizen­ scheibe und Stempeln, deren maximalen Preßkräfte zur weiteren Auswertung in einen Rechner gegeben werden, über den eine Auswerfeinrichtung für Schlechttabletten zu steuern ist.

Um bei der Herstellung von Tabletten eine vorgegebene Qualität sicher zu stellen, werden während der Her­ stellung die dafür angewandten Preßkräfte fortlaufend gemessen und mit Sollwerten verglichen. Liegt ein ge­ messener maximaler Preßkraftwert außerhalb von Soll­ wertgrenzen, so ist die entsprechende Tablette auszu­ sortieren. Derartiges erfolgt durch Betätigung einer Auswerfeinrichtung, die hinter einer Preßstation ange­ ordnet ist und zwar hinter der Hauptdruckstation, der eine Vordruckstation zugeordnet ist. Voraussetzung da­ für ist es, daß fortlaufend die maximalen Preßkraft­ werte zumindest der Druckrollen der Hauptdruckstation gemessen und ausgewertet werden. Mit Rücksicht auf die hohe Umlaufgeschwindigkeit der Matrizenscheibe erfolgt die Auswertung der Meßergebnisse über einen Rechner, in den die gemessenen Preßkraftwerte eingegeben wer­ den. Außerdem bedarf es jedoch der Eingabe von Signa­ len in den Rechner, denen die jeweilige Stellung der zugehörigen Matrizenbohrung bzw. der entsprechenden Stempel beim Umlauf der Matrizenscheibe zu entnehmen ist, um einen Fehler bei der Herstellung von Tabletten einem bestimmten Stempelpaar zuordnen zu können für eine weitere Auswertung der Meßergebnis­ se.

Ein Überwachen der Preßkräfte bei der Herstellung von Tabletten ist nicht nur notwendig, um Fehler festzu­ stellen und Schlechttabletten rechtzeitig auszusortie­ ren, sondern eine Überwachung erfolgt auch, um Belege über die Güte der hergestellten Tabletten fortlaufend erstellen zu können und damit zu einem späteren Zeit­ punkt den Nachweis führen zu können, daß die herge­ stellten Tabletten der geforderten Qualität entspre­ chen, in dem die Herstellung unter einer vorherbe­ stimmten Preßkraft erfolgte. Über den Rechner läßt sich damit eine fortlaufende Kontrolle und Darstellung der Meßergebnisse sowie der Größe etwaiger auftreten­ der Fehler ermöglichen.

Um gemessene maximale Preßkräfte den Stempeln zuordnen zu können, die sie hervorgerufen haben, ist es bekannt (DE-A 28 24 547) an der Matrizenscheibe als Meßgeber einen Stempelnäherungsschalter anzuordnen, mit dem zu jedem Einzelpreßkraftwert der Zeitpunkt angegeben wird, zu dem das Maximum der Preßkraft vorliegt. Es handelt sich dabei um einen Näherungsschalter, der ei­ nen Schaltimpuls auslöst beispielsweise wenn ein Me­ tallteil ein vor ihm liegendes elektrisches Feld durchwandert. An einer Matrizenscheibe mit beispiels­ weise 30 Matrizenbohrungen werden demzufolge pro Um­ drehung 30 Impulse ausgelöst und in den Rechner gege­ ben. Diesem Stempelnäherungsschalter ist bei der be­ kannten Tablettiermaschine ein zweiter Stempelnähe­ rungsschalter als Meßgeber nachgeordnet, dessen Im­ pulslänge abhängig ist von der Umfangsgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Matrizenscheibe, so daß über den Rechner eine genaue Bestimmung der Stellung eines Stempels beim Umlauf der Matrizenscheibe zu jedem Zeitpunkt möglich ist.

Die Anwendung und Ausnutzung der bekannten Stempelnä­ herungsschalter hat sich jedoch als unvollkommen ge­ zeigt, wenn an einer Tablettiermaschine des öfteren eine Matrizenscheibe mit einer vorgegebenen Stempel­ einteilung wie beispielsweise 30 Stempeln gegen eine andere getauscht werden soll mit einer anderen Stem­ pelteilung wie beispielsweise 24 Matrizenbohrungen oder eine andere Matrizenscheibe mit gleicher Stempel­ teilung jedoch einer anderen Beschaffenheit der Matri­ zenbohrungen zum Zwecke der Herstellung größerer oder kleinerer Tabletten. Nach einer derartigen Austausch­ barkeit der Matrizenscheiben einer Tablettiermaschine besteht in der Praxis ein Bedürfnis, um verschiedenar­ tige Produkte auf einer Maschine unter nur geringem Aufwand für ihre Umstellung herstellen zu können. Da für die Herstellung größerer Tabletten andere Matri­ zenbohrungen und dementsprechend auch andere Stempel benötigt werden als für die Herstellung kleinerer Tab­ letten ergibt sich in der Regel auch eine geringere Anzahl der über den Umfang der Matrizenscheiben ver­ teilten Matrizenbohrungen und damit auch eine andere Stempelanzahl. Dem läßt sich aber bei Anwendung der vorbekannten Stempelnäherungsschalter nur mit erhebli­ chem Aufwand Rechnung tragen, da bei einer Änderung der Stempelteilung eine völlige Umstellung der Nähe­ rungsschalter erforderlich ist, die sich allgemein vom Bedienungspersonal nicht durchführen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Überwachen der maximalen Preßkräfte zu schaffen, die ein Auswechseln einer Matrizenscheibe gegen eine andersartige erlauben, ohne daß es einer Umstellung der elektronischen Einrichtung bedarf mit der die Stellung der einzelnen Stempel bzw. der Matri­ zenscheibe selber zu ermitteln ist, um diese Werte den gemessenen maximalen Preßkraftwerten zum Zwecke einer weiteren Auswertung zuzuordnen.

Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Stellung der Matrizenscheibe fortlaufend mit einem Winkelimpulsgeber durch Abgabe von Impulsen ermittelt wird, der an einen Rechner angeschlossen ist, mit dem die Impulse den eingegebenen maximalen Preßkraftwerten für eine weitere Auswertung zuzuordnen sind.

Ein Winkelimpulsgeber ist ein handelsüblicher Meßge­ ber, der entweder als induktiver Impulsgeber auf Mag­ netbasis ausgebildet sein kann oder auf optischer Ba­ sis arbeitet unter Verwendung von Leuchtdioden und fo­ toelektrischen Zellen, wobei die Ausbildung derart getroffen sein kann, daß mit einem Winkelimpulsgeber mehrere voneinander unabhängige Impulse gleichzeitig abzugeben sind, wobei es sich also beispielsweise um drei einzelne Impulsgeber handeln kann, die in einem Gehäuse bzw. einem Meßgeber vereinigt sind.

Der wesentliche Vorteil des Winkelimpulsgebers ist da­ rin zu sehen, daß mit ihm fortlaufend die Stellung ei­ ner Matrizenscheibe und damit ihrer zugehörigen Stem­ pel beim Umlauf zu messen ist unabhängig davon, welche Stempelteilung bzw. Anzahl von Matrizenbohrungen die jeweilige Matrizenscheibe aufweist. Das ist jedenfalls dann der Fall, wenn der Signalgeber für den Winkelim­ pulsgeber mit dem Antrieb der Matrizenscheibe verbun­ den ist, so daß er also bei einem Wechsel der Matri­ zenscheibe gegen eine andere nicht ausgetauscht zu werden braucht. Dafür sieht die Erfindung vor, daß als Signalgeber eine kodierte Scheibe vorgesehen ist, die vorzugsweise auf der Antriebswelle der Matrizenscheibe angeordnet ist, wobei die Kodierung beispielsweise aus einer Strichmarkierung bestehen kann. Für einen Umlauf einer Matrizenscheibe lassen sich damit beispielsweise 3 600 Impulse auslösen, so daß bei einer Stempeltei­ lung von 30 bzw. 30 über den Umfang der Matrizen­ scheibe angeordneten Matrizenbohrungen für den Durch­ gang jedes Stempels 120 Impulse ausgelöst werden, die unter Berücksichtigung der Umlaufgeschwindigkeit der Matrizenscheibe über Auswertung durch den Rechner fortlaufend eine Zuordnung zu den unabhängig gemesse­ nen maximalen Preßkraftwerten ermöglichen. Die dafür zu berücksichtigende Umlaufgeschwindigkeit läßt sich mit demselben Winkelimpulsgeber fortlaufend feststel­ len, wenn die Scheibe bzw. der Signalgeber mit einer Markierung versehen ist, durch welche bei jedem Umlauf der Matrizenscheibe ein gesonderter Impuls hervorgeru­ fen wird.

Da die auszuwertenden maximalen Preßkräfte von den Druckrollen der ortsfesten Hauptpreßstation hervorge­ rufen werden ist es zweckmäßig, die Stelle der Haupt­ druckrollen als Bezugspunkt bzw. als "Null -Gradstel­ lung" zu wählen und danach den Winkelimpulsgeber mit der zugehörigen Signalscheibe auszurichten. Wird die eine Matrizenscheibe gegen eine andersartige ausge­ tauscht, so braucht der Winkelimpulsgeber nicht ju­ stiert zu werden, da seine Meßergebnisse allein abhän­ gig sind von der Stellung der ortsfesten Hauptdruck­ station bzw. unabhängig sind von der Beschaffenheit einer Matrizenscheibe.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungs­ beispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläu­ tert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Matrizenscheibe;

Fig. 2 die Matrizenscheibe mit Winkelimpulsgeber in der Seitenansicht;

Fig. 3 die Matrizenscheibe mit Winkelangaben;

Fig. 4 ein Diagramm vom Preßkraftverlauf und dem Um­ fangsimpuls;

Fig. 5 Diagramme von Preßkraftverläufen und ausgelö­ sten Impulsen in zeitlicher Zuordnung zueinander;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Rechners mit Ein - und Ausgang und

Fig. 7 ein Blockschaltbild.

Die in der Zeichnung allgemein nur schematisch darge­ stellte Matrizenscheibe 2 ist mit 24 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Matrizenbohrungen 5 versehen, zu denen jeweils Stempel 4 gehören, die da­ mit eine Stempelteilung von α = 15° aufweisen. Die Matrizenscheibe 2 ist Bestandteil einer Hochleistungs­ tablettiermaschine, die als sogenannter Doppelrund­ läufer ausgebildet ist und zwei Hauptdruckstationen 8 bzw. 8′ aufweist, denen Vordruckstationen 7 bzw. 7′ vorgelagert sind. Bezogen auf die Umlaufrichtung der Matrizenscheibe gegen den Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil 6 befinden sich hinter den beiden Haupt­ druckstationen Aussortierweichen 10 und 10′, die ent­ sprechend dem Doppelpfeil 11 zu versetzen sind, wenn eine Schlechttablette ausgeschieden werden soll. Abge­ sehen von dieser Beweglichkeit der Weichen 10 und 10′ sind die Vordruckstationen 7, 7′ sowie Hauptdrucksta­ tionen 8 und 8′ und Aussortierweichen 10 und 10′ orts­ fest angeordnet, während die Matrizenscheibe 2 mit den Matrizenbohrungen 5 und den Stempeln 4 beim Betrieb rotieren.

Für die Herstellung einer einzelnen Tablette wird ihr Pulver in einer Matrizenbohrung 5 zunächst durch Druckrollen 12 bzw. 12′ in einer Vordruckstation 7 bzw. 7′ vorgepreßt und danach unter maximaler Preß­ kraft mit Druckrollen 13 in einer Hauptdruckstation 8 bzw. 8′ gepreßt. Die dafür aufgewandten Preßkräfte werden fortlaufend gemessen unter Verwendung von Deh­ nungsmeßstreifen an einer Meßstelle 28 (Fig. 7). Der Meßstelle 28 ist ein Verstärker 30 nachgeschaltet, der die Signale über einen Analog -Digital -Wandler 32 auf einen Rechner 34 überträgt, welcher als Preßkraftüber­ wachungsgerät ausgebildet ist und dafür durch elektro­ nische Verarbeitung die empfangenen Preßkraftsignale mit Sollwertgrenzen vergleicht. Über diesen Rechner 34 (Fig. 7) läßt sich ein Steuergerät 38 für eine Aussortierweiche 10 ansteuern, um bei Vorliegen einer Schlechttablette diese auszuscheiden.

Um den jeweiligen gemessenen Preßkräften die sie aus­ lösenden Stempel zuzuordnen unter Berücksichtigung der fortlaufenden Änderung ihrer Stellung ist für ihre Ortsbestimmung ein Winkelimpulsgeber 20 vorgesehen, der mit einer kodierten Scheibe zusammenwirkt, die als Signalgeber beispielsweise mit einer Strichmarkierung versehen ist, durch welche bei einem Umlauf der Matri­ zenscheibe beispielsweise 3 600 Impulse ausgelöst wer­ den, so daß auf jeden Stempel bei einem Durchgang durch eine Hauptpreßstation 150 Impulse entfallen. Die Signalscheibe 18 ist auf der Antriebswelle 16 der Mat­ rizenscheibe 2 angeordnet, so daß sie mit jeder Umdre­ hung einer Matrizenscheibe einmal umläuft jedoch völ­ lig unabhängig ist von der besonderen Beschaffenheit der Matrizenscheibe, das heißt wirksam ist unabhängig davon, welche Stempelteilung für die Matrizenscheibe vorgesehen ist.

Da die vom Impulsgeber 20 gegebenen Impulse als Dar­ stellung für die Winkellage der Matrizenscheibe 2 mit den unabhängig gemessenen Preßkraftwerten im Rechner zu koordinieren sind, ist es nur folgerichtig, den Im­ pulsgeber 20 nach der Stelle zu orientieren bzw. zu justieren oder auszurichten, an der diese maximalen Preßkräfte ausgeübt werden. Das ist diejenige Stelle, an der sich die Druckrollen 13 einer Hauptdruckstation 8 befinden. Wird diese Stelle entsprechend Fig. 3 als Bezugspunkt bzw. Ausgangsposition angesehen, so befin­ det sich die Aussortierweiche 10 dazu im feststehenden Winkel ϕ 0A1, die zweite Vordruckstation 7′ im Winkel ϕ 0V2, die zweite Hauptdruckstation 8′im Winkel ϕ 0H2 und die zweite Aussortierweiche 10′ im Winkel ϕ 0A2, während die erste Vordruckstation 7 zu der Nullstellung im Winkel von ϕ 0V1 steht.

Ist die Signalscheibe mit einer Markierung versehen, die bei jedem Umlauf nur einen Impuls auslöst, der als Umfangsimpuls oder Umlaufimpuls 22 bezeichnet werden kann, so ist es zweckmäßig, diesen Impuls dann auszu­ lösen, wenn die Markierung die Ausgangsposition Null durchläuft, das heißt also zu dem Zeitpunkt, zu dem eine maximale Preßkraft an der Hauptstation 8 von ei­ nem Stempel ausgeübt wird. Eine dementsprechende Dar­ stellung findet sich in Fig. 4, in der im oberen Diagramm der Preßkraftverlauf für die Stempel S1, S2 und S3 wiedergegeben ist und darunter die Darstellung wiedergegeben ist für den Umfangsimpuls 22, dessen Schaltflanke 23 unter dem Preßkraftmaximum des Stem­ pels S1 entsprechend der Linie 40 liegt.

Der Verlauf der Kurven ist über der Zeit aufgetragen, wobei die Ordinaten im einen Fall die Kraft F gemessen in Newton (N) und im anderen Fall die Spannung U ge­ messen in Volt (V) angeben. Für eine derartige Ein­ stellung bzw. Justierung wird die Druckkraft des Stem­ pels S1 an der Hauptdruckstation 8 gemessen und die Matrizenscheibe 2 soweit von Hand gedreht, bis die ma­ ximale Preßkraft erreicht ist. In dieser Stellung wird die Signalscheibe 18 derart eingestellt, daß mit der Schaltflanke 23 des Umlaufimpulses 22 bzw. der dafür vorgesehenen Markierung auf der Scheibe 18 ein Impuls ausgelöst wird. Danach ergibt sich eine Zuordnung von ausgelösten Impulsen zu den davon unabhängig gemesse­ nen Preßkräften, wie sie in Fig. 5 wiedergegeben ist, wobei einschränkend zu bemerken ist, daß sich diese Darstellung nur auf die Verhältnisse bezieht, die an der Hauptdruckstation 8 und der Vordruckstation 7 vor­ liegen. Zusätzlich dazu und gleichzeitig lassen sich mit dem selben Impulsgeber 20 Impulsreihen abgeben, die den Preßkräften zuzuordnen sind, welche an der zweiten Vordruckstation 7′ und 8′ ermittelt werden.

In der Fig. 5 gibt die Kurve (1) den Preßkraftverlauf an der Vordruckstation 7 wieder und die Kurve (2) den Preßkraftverlauf an der Hauptdruckstation 8 und zwar jeweils über der Zeit (t), so daß zu erkennen ist, daß die maximale Preßkraft des Stempels S1 zu einem späte­ ren Zeitpunkt an der Hauptdruckstation 8 gemessen wur­ de, als an der Vordruckstation 7. Das Maximum der Preßkraft des Stempels S1 liegt entsprechend der Kurve 2 auf der Nulllinie 40, auf der auch die Schaltflanke 23 des Umlaufimpulses 22 durch entsprechende Einstel­ lung der Signalscheibe 18 liegt. Darunter liegen mit den Kurven 4 und 5 die Impulsketten, die mit ϕ1 und ϕ2 bezeichnet sind und der Hauptdrucksta­ tion 8 und der Vordruckstation 7 zuzuordnen sind. Bei diesen Impulsketten bzw. den Kurven (4, 5) handelt es sich um diejenigen Impulse, die vom Impulsgeber 20 un­ mittelbar in einen ersten Rechner 26 (Fig. 7) einge­ geben werden entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 6. Der Rechner 26 wandelt die Signale um zu Ausgangs­ signalen entsprechend den Kurven 6 und 7 für die Vor­ druck - und Hauptdruckstation, bei denen die Impulse einen Abstand zueinander haben, welcher der Stempel­ teilung ϕS1 entspricht, die zu den Kurven 2, 3, 4 und 5 eingetragen ist.

Die Impulse entsprechend den Kurven 6 und 7 werden pa­ rallel zu den gemessenen Preßkräften in den zweiten Rechner 34 über den Analog - Digitalwandler 32 eingege­ ben, so daß durch eine Verrechnung eine Abfrage des Vordruckes sowie des Hauptdruckes einzelner Stempel ermöglicht wird und zwar bei Doppelrundläufermaschinen auch unter Berücksichtigung der zweiten Preßstation und darüber hinaus eine Ansteuerung der Aussortierwei­ che 10 und eine Ausgabe der Ergebnisse in der Art von Belegen oder über eine Anzeige 36 möglich ist.

Wenn sich die vorstehende Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispieles auf die Verwendung von zwei Rechnern 26 und 34 bezieht, so ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, an­ stelle von zwei Rechnern 26 und 34 weitere Rechner oder auch nur einen einzigen vorzusehen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Überwachen der maximalen Preßkräfte einer Tablettiermaschine mit einer umlaufenden Matri­ zenscheibe, bei dem die von Stempeln ausgeübten Preß­ kräfte zur Auswertung in einen Rechner gegeben werden, über den eine Auswerfeinrichtung zu steuern ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stellung der Matrizen­ scheibe (2) fortlaufend mit einem Winkelimpulsgeber (20) durch Abgabe von Impulsen ermittelt wird, der an Rechner (26, 34) angeschlossen ist, welche die Impulse mit eingegebenen maximalen Preßkraftwerten koordinie­ ren und die Auswertungen ausgeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Winkelimpulsgeber (20) getrennte Impulse für zwei oder mehrere Preßstationen (7, 7′, 8, 8′) auf einen Rechner (26, 34) gegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Winkelimpulsgeber (20) bei Jedem Umlauf der Matrizenscheibe (2) ein Umlaufimpuls (22) auf ei­ nen Rechner (26, 34) gegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (34) eine Aussortierweiche (10) hinter der Hauptdruckstation (8, 8′) steuert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelimpulsgeber (20) mit seiner Nullstellung auf die Druckrollen (13) einer Hauptpreßstation (8) ausgerichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rechner (34) die empfangenen Winkelimpulse in die Anzahl der Matrizen (5) der Matrizenscheibe (2) umgewandelt werden.

7. Tablettiermaschine mit einer umlaufenden Matrizen­ scheibe (2) und Stempeln (4), deren maximalen Preß­ kräfte zur Auswertung in einen Rechner (26, 32) zu ge­ ben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten­ presse mit einem Winkelimpulsgeber (20) versehen ist, der die von der sich drehenden Matrizenscheibe (2) ausgelösten Impulse in einen angeschlossenen Rechner (26, 34) gibt für eine Zuordnung zu gemessenen maxima­ len Preßkräften.

8. Tablettiermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb (16) der Matrizenscheibe mit einem kodierten Signalgeber (18) für den Winkelimpuls­ geber (20) versehen ist.

9. Tablettiermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Signalgeber (18) als eine mit einer Kodierung versehene Scheibe ausgebildet ist.

10. Tablettiermaschine nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Signalgeber (18) austauschbar oder verstellbar angeordnet ist.

11. Tablettiermaschine nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkelimpulsgeber (20) an einen ersten Rechner (26) angeschlossen ist, der korrigierte Signale auf einen zweiten Rechner (34) gibt, in den zusätzlich die ermittelten maximalen Preßkraftwerte einzugeben sind.

12. Tablettiermaschine nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Rechner (34) die Steuerung (38) einer Aussortierweiche (10) angeschlossen ist.