Brevet FR2791602A1 — publié le 20001006

La présente invention concerne un dispositif de fabrica- tion d'un produit solide à partir d'une matière pulvérulente. Elle s'applique plus particulièrement à la fabrication de tablettes, de comprimés et de dosettes, destinés par exemple aux domaines pharmaceutique et chimique. L'invention vise plus particulièrement, mais non exclusi- vement, un tel dispositif qui permette de fabriquer ces produits solides en petite série, en vue d'essais préalables à une fabrication de ces produits en plus grande série. De façon connue, ce dispositif de fabrication comporte un bâti équipé de moyens d'alimentation en matière première pulvérulente. Lors de la fabrication, cette matière pulvéru- lente s'écoule dans une matrice définie par les parois d'un logement dans lequel est reçu à coulissement un poinçon inférieur. Le produit solide final est formé par compression, sous l'effet du rapprochement de ce poinçon inférieur avec un poinçon supérieur. Chaque poinçon est entraîné par l'intermé- diaire de moyens moteurs correspondants, dont chacun actionne un système à bielle-manivelle permettant de faire varier la hauteur de chaque poinçon. Ce dispositif connu présente cependant certains inconvé- nients. En effet, la transmission, au poinçon, du mouvement induit par les moyens moteurs, par l'intermédiaire d'un système à bielle-manivelle, implique une inertie importante. Ce cycle est immuable et comporte des phases successives d'accélération et de décélération. De plus, il a été constaté qu'un tel dispositif était d'une fiabilité insuffisante, dans la mesure o de nombreux produits éclatent en phase finale de leur fabrication. Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus, l'invention se propose de réaliser un dispositif qui permette de fabriquer de façon fiable un produit solide à partir d'une matière pulvérulente, qui soit en outre susceptible d'adaptation à différents types de matières premières pulvérulentes et qui soit d'une conception mécanique simple. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de fabrica- tion d'un produit solide à partir d'une matière pulvérulente, comprenant des moyens d'alimentation de poudre, une matrice de réception de poudre, des premier et second poinçons mobiles entre une position de libre écoulement de la poudre depuis les moyens d'alimentation vers la matrice, et une position de compression de la poudre dans la matrice, et des premier et second moyens d'entraînement des poinçons, comportant des moyens moteurs et des premier et second moyens de transmission, interposés cinématiquement entre les moyens moteurs et lesdits premier et second poinçons, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent respectivement au moins une première et une seconde cames. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les cames possèdent un profil adapté pour mainte- nir, pendant une durée déterminée, les poinçons sensiblement immobiles dans ladite position de compression de poudre; - les premiers moyens de transmission comprennent un premier organe intermédiaire, notamment un galet fou, entraîné en translation verticale par la première came, au moins un organe de renvoi s'étendant de part et d'autre du premier poinçon et solidaire en translation de l'organe intermédiaire, et un premier support de poinçon, solidaire en translation verticale dudit organe de renvoi; - le dispositif comprend des moyens de réglage de la hauteur de l'organe de renvoi par rapport à la première came; - les moyens de réglage comprennent un manchon taraudé, solidaire en translation de la première came et vissé sur un tronçon fileté dudit organe de renvoi; - les seconds moyens de transmission comprennent un second organe intermédiaire, notamment un galet fou, entraîné en translation verticale par la seconde came, et un second support de poinçon, solidaire en translation verticale dudit second organe intermédiaire; - le dispositif comprend des moyens de réglage de la hauteur du second organe intermédiaire par rapport à la seconde came; - les moyens de réglage comprennent un arbre excen- trique, sur lequel est monté le second organe intermédiaire; - le dispositif comprend des moyens de synchronisa- tion en rotation des première et seconde cames, notamment une courroie crantée; - le dispositif comprend des moyens de synchronisa- tion du mouvement des deux poinçons par rapport au mouvement des moyens d'alimentation en poudre. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective, avec arrachements partiels, d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III à la figure 2; - la figure 4 est une vue partielle en coupe longitu- dinale, à plus grande échelle, illustrant le réglage en hauteur d'une colonne équipant le dispositif des figures précédentes; - la figure 5 est une vue partielle en perspective de moyens de réglage de la hauteur d'un galet supérieur équipant le dispositif des figures précédentes; - la figure 6 est un graphique illustrant la course des poinçons supérieur et inférieur du dispositif de l'inven- tion durant un cycle de fabrication, et - la figure 7 est une vue en coupe partielle longitu- dinale, à plus grande échelle, illustrant le dispositif de l'invention en début de cycle de réalisation d'un produit solide. Comme le montrent les figures 1 à 3, le dispositif de fabrication de produits solides, par exemple de comprimés médicaux dans l'exemple décrit ci-après, comporte un bâti 2 pourvu d'une embase 4, à partir de laquelle s'étendent deux montants latéraux verticaux 6. Ces derniers sont surmontés par une plaque intermédiaire 8 reliée à une plaque supérieure 10 par l'intermédiaire de deux manchons verticaux creux 12. Le dispositif de l'invention permet la fabrication d'un comprimé au moyen de pointons respectivement supérieur 14 et inférieur 16, qui sont tous les deux animés d'un mouvement vertical, de type rectiligne alternatif. On va maintenant décrire les moyens d'entraînement du poinçon supérieur 14. A cet effet, le bâti 2 porte un moteur 18 (figure 3) associé à un réducteur 20 à la sortie duquel est entraîné un arbre moteur 22, d'axe horizontal. Ce dernier est solidaire d'une came inférieure 24, qui coopère avec un galet inférieur 26 disposé au-dessous de cette came 24. La liaison en translation verticale entre la came 24 et le galet 26 est réalisée au moyen de flasques latéraux 28, dont l'extrémité inférieure est montée sur un arbre 30 sur lequel le galet 26 est fou, alors que leur autre extrémité est terminée par des pions 32 logés dans une gorge 34 ménagée dans la surface latérale de la came 24. Cette gorge définit ainsi un chemin de came intérieur. L'arbre 30 est solidaire, en translation, d'une traverse 36 fixée, à ses deux extrémités, à deux colonnes verticales 38. Comme cela sera décrit en détail dans ce qui suit, ces colonnes sont réglables en hauteur par rapport à la traverse 36. Ces colonnes 38 s'étendent sur toute la hauteur des montants 6, en traversant des manchons inférieurs 40, et sont solidaires, dans leur partie médiane, d'un traverse intermé- diaire 41 fixe par rapport au bâti. Ces colonnes pénètrent à l'intérieur des manchons 12, de façon à faire saillie au-dessus de la plaque supérieure 10. Elles sont reliées, à leur extré- mité supérieure, par une traverse 42 à laquelle est fixé un support 44 du poinçon supérieur 14. Ce support pénètre au travers d'un orifice ménagé dans la plaque supérieure 10. Le poinçon supérieur 14, qui est monté de façon amovible sur le support 44, est libre de coulisser au travers d'un fourreau 46 fixé sur la plaque intermédiaire 8. La came inférieure 24, du fait du profil de sa périphérie extérieure et de sa gorge 34, contribue à imprimer un mouvement vertical rectiligne alternatif, via le galet 26, à la traverse 36, aux colonnes 38 et donc au poinçon supérieur 14. Cependant, il est possible de faire varier la hauteur de ce dernier, même en l'absence d'action de la came inférieure 24. Comme le montrent plus particulièrement les figures 2 et 4, le dispositif est équipé d'une tige horizontale 48 pénétrant au travers d'un des montants 6 et coopérant avec une tige de renvoi d'angle 50, s'étendant verticalement et terminée par un pignon 52. Ce dernier engrène avec une roue dentée 54 d'axe vertical, fixée, par une clavette 56, à un manchon taraudé 58. Ce dernier coopère avec un tronçon fileté 60 de l'une des colonnes 38. Une des extrémités de la traverse inférieure 36, pourvue d'un orifice cylindrique, est emmanchée autour du manchon 58 et repose axialement sur un épaulement périphérique 62 dont est pourvu ce manchon. Ce dernier est immobilisé en translation par rapport à la traverse, à l'opposé de l'épaulement 62, par l'intermédiaire d'un écrou freiné 64, vissé sur la périphérie extérieure filetée de ce manchon. Un ressort hélicoïdal 66 est interposé entre l'embase 4 et une rondelle 68 prenant appui contre un épaulement inférieur 70 du tronçon fileté 60 de la colonne 38. En service, les ressorts 66 repoussent les pions 32 contre la périphérie intérieure de la gorge 34, et la surface extérieure de la came 24 appuie contre le galet 26. Il est à noter que, comme le montre en particulier la figure 2, l'extrémité inférieure de la colonne 38 pénètre dans un orifice 72 ménagé dans l'embase 4. Il existe un certain débattement axial entre cette extrémité inférieure et le fond de l'embase 4, de sorte que la colonne peut voir sa hauteur varier librement, comme cela sera explicité dans ce qui va suivre. Une chaine 74, fixée sur la roue dentée 54, permet de transmettre la rotation imprimée à cette dernière à une roue dentée analogue, entourant l'extrémité inférieure de l'autre colonne non représentée sur la figure 4. Le réglage de la hauteur des colonnes 38 s'effectue de la façon suivante. Lorsqu'on actionne la tige 48, cette dernière entraîne la roue dentée 54 en rotation, via le pignon 52, ce qui provoque une rotation du manchon taraudé 58 par rapport au tronçon fileté 60 de la colonne 38. Etant donné que ce manchon 58 est solidaire de la traverse inférieure 36, dont la hauteur ne peut varier, puisque la came inférieure 24 est immobile, l'action de la roue dentée 54 provoque un mouvement vertical de la colonne par rapport à cette traverse. La hauteur du poinçon supérieur 14 s'en trouve donc modifiée de façon correspondante. On va maintenant décrire les moyens d'entraînement du poinçon inférieur 16. En se référant en particulier à la figure 3, l'arbre moteur 22 est terminé, à l'opposé du réducteur 20, par une poulie 76 reliée, via une courroie crantée 78, à une poulie supérieure 80 montée sur un arbre mené 82. Ce dernier, porté par le bâti et l'axe horizontal, s'étend au- dessus de l'arbre moteur 22, à l'aplomb de ce dernier. L'arbre 82 entraîne une came supérieure 84, dont une partie active 85 coopère avec un galet supérieur 86. Des joues 88, par rapport auxquelles peut pivoter le galet 86, sont pourvues, à leur extrémité inférieure, de pions 90 pénétrant dans une gorge 92 ménagée à la surface latérale de la came 84. Cette gorge 92 définit un chemin de came intérieur (figure 2). En service, lorsque la came 84 entre en rotation, elle agit sur le galet 86 par sa partie active 85, puis les pions 90 appuient contre la périphérie intérieure de la gorge 92. Le galet 86 est solidaire en translation verticale, via des flasques latéraux 94, d'un élément de support 96 du poinçon inférieur 16. L'extrémité supérieure de ce poinçon 16 pénètre à travers un orifice 98 ménagé dans la plaque 8 et coulisse au sein d'un fourreau 100 appartenant à une tablette 101 rapportée sur cette plaque intermédiaire 8 (figure 7). Dans sa position rétractée, c'est-à-dire la plus basse, le poinçon inférieur 16 forme, avec son sommet et les parois latérales du fourreau 100, une matrice 102 de réception de poudre, comme cela sera décrit en détail dans ce qui suit. Le dispositif est équipé de moyens permettant de faire varier la hauteur de l'axe du galet supérieur 86. A cet effet, une tige de commande 104 (figures 1 et 5), pénétrant au travers d'un montant latéral 6, est terminée par une vis sans fin 106 coopérant avec une roue tangente 108, et qui sont représentées en traits mixtes à la figure 5. Cette roue tangente est solidaire de deux paliers 110 d'axes fixes par rapport au bâti, entre lesquels s'étend un arbre excentré 112, sur lequel le galet supérieur 86 est monté fou. Ainsi, l'action sur la tige de commande horizontale 104 entraîne la roue 108 en rotation, ce qui contribue à faire varier la hauteur de l'axe du galet supérieur 86. Le dispositif de l'invention inclut également des moyens d'alimentation en poudre destinée à former les comprimés médicaux. Ces moyens d'alimentation comprennent (figures 3 et 7) une chambre 114 globalement parallélépipédique, pourvue d'une ouverture supérieure 116 d'arrivée de poudre, depuis par exemple une trémie non représentée. Cette chambre 114 est également creusée d'un orifice inférieur 118 d'écoulement de la poudre en direction de la matrice 102. Elle est équipée d'une double vis sans fin 120 de convoyage de la poudre en direction de l'orifice d'écoulement 118. Cette vis 120 est mue par un moteur 122, via une roue dentée 124 et un pignon 126. L'ensemble de la chambre est mobile en translation selon la flèche F de la figure 3, par l'intermédiaire d'une bielle 128 articulée, à son extrémité supérieure, à la chambre 114 et, à son extrémité inférieure, à un téton 130 logé dans une gorge 132 réalisée à la périphérie extérieure d'un arbre 134. Ce dernier est entraîné, via une courroie crantée 136, par une poulie de renvoi 138 solidaire de l'arbre mené 82. La gorge 132 présente un profil sinusoïdal et la bielle 128 est fixée, au voisinage de sa partie médiane 128', au bâti 2. Par suite, un mouvement en rotation de l'arbre 134 entraîne un mouvement rectiligne alternatif de la bielle 128 et donc de la chambre 114. Le fonctionnement du dispositif tel que décrit ci-dessus va maintenant être explicité en référence à l'ensemble des figures et, en particulier, à la figure 6, sur laquelle la courbe PS illustre la course de l'extrémité inférieure du poinçon supérieur 14 et la courbe PI la course de l'extrémité supérieure du poinçon inférieur 16. Il est à noter que l'ori- gine des ordonnées correspond à la surface supérieure S de la tablette. L'origine des abscisses, sur la figure 6, correspond à la position des poinçons 14 et 16, ainsi que de la chambre 114, représentée à la figure 7. Dans cette position, les poinçons supérieur et inférieur sont dans leur position retirée (respectivement supérieure et inférieure), de sorte que la matrice 102 possède un volume maximal de réception de poudre. L'extrémité avant 118' de l'orifice d'écoulement 118 est disposée sensiblement à l'aplomb de la paroi arrière 100' du fourreau 100. Le cycle de fabrica- tion débute en actionnant les moyens moteurs 18 et 122, ce qui contribue à déplacer la chambre 114 suivant la flèche F', de sorte que la poudre s'écoule dans la matrice 102, via l'orifice 118. Durant cette période de remplissage, qui est désignée par la référence R à la figure 6, les poinçons inférieur et supérieur sont immobiles. Une fois l'extrémité arrière 118'' de l'orifice 118 à l'aplomb de la paroi avant 100'' du fourreau 100, la chambre 114 est entraînée à l'opposé de la flèche F'. Le poinçon inférieur remonte alors légèrement, ce qui correspond à la phase référencée RE sur la figure 6. Le poinçon supérieur reste quant à lui immobile. En poursuivant ce mouvement de retour, la face inférieure de la chambre 114 passe au-dessus de la matrice 102, ce qui contribue à araser la poudre présente dans cette dernière. Cette phase, durant laquelle les deux poinçons sont immobiles, est référencée AR sur la figure 6. Puis, la chambre 114 continue à être entraînée à l'opposé de la flèche F', de sorte qu'elle ne recouvre plus la matrice 102. Débute alors une phase de compression, référencée C sur la figure 6, qui correspond à une descente du poinçon supérieur 14, associée à une montée du poinçon inférieur 16. Cette compression est suivie d'une phase M de maintien en pression, dans laquelle l'écartement entre les deux poinçons est constant et minimal. Cette phase permet de chasser l'air présent dans le matériau pulvérulent compacté, ce qui contribue à garantir la stabilité du comprimé une fois formé. A la phase de maintien en pression M succède une phase de remontée conjointe des poinçons, le poinçon supérieur 14 remontant cependant plus rapidement que le poinçon inférieur 16. Cette phase de montée est référencée MO sur la figure 6. A la fin de cette montée, le poinçon inférieur affleure, par son extrémité supérieure, la surface supérieure S du fourreau 100, de sorte que le comprimé ainsi formé peut être éjecté par l'arrivée suivante, dans le sens F', de la chambre 114, et le poinçon supérieur 14 reste en position haute. Durant cette éjection, le poinçon inférieur 16 est maintenu à fleur de la tablette. Cette phase d'éjection est affectée de la réfé- rence EJ sur la figure 6. Une fois le comprimé chassé par l'extrémité avant de la chambre 114, le poinçon supérieur 14 reste immobile et le poinçon inférieur 16 descend, de manière à se trouver dans sa position retirée, illustrée à la figure 7, qui correspond au début du cycle de fabrication. Cette phase de descente est référencée par la lettre D. Dans l'exemple décrit et représenté, les poinçons 14 et 16 permettent, à chaque cycle, la fabrication d'un unique compri- mé. On peut aussi prévoir de réaliser l'extrémité de chaque poinçon sous forme de plusieurs tétons permettant la fabrica- tion, pour chaque cycle, d'un nombre correspondant de compri- més. L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, le système de transmission de mouvement du poinçon par bielle-manivelle, conforme à l'art antérieur, induit un déplacement des poinçons sinusoïdal en fonction du temps. Or, la Demanderesse a constaté que, de façon surprenan- te, la phase de compression inhérente au mouvement de ces poinçons ne permettait pas de chasser l'air présent dans le produit pulvérulent compacté, ce qui était à l'origine des explosions évoquées ci-dessus. Conformément à l'invention, l'utilisation de cames de transmission de mouvement permet de conférer aux poinçons un mouvement spécifique, dont l'allure peut ne pas être sinusoïda- le. En particulier, il est possible d'immobiliser, pendant une durée déterminée, ces poinçons dans leur position d'écartement minimal. Ceci assure le maintien en pression du produit pulvérulent compacté, ce qui permet d'en chasser l'air. Ceci réduit donc, dans une large mesure, les risques d'explosion du produit solide une fois formé. De plus, l'utilisation de cames permet de modifier, de façon simple, l'allure de la course des poinçons en fonction des différents produits pulvérulents utilisés. Ceci assure une grande adaptabilité du dispositif de l'invention. L'emploi de moyens de réglage de la hauteur des colonnes de renvoi par rapport à la came inférieure est avantageux. En effet, ceci permet de conférer au poinçon supérieur une position de repos variable en hauteur. Faire appel à des moyens de réglage de la hauteur du galet supérieur par rapport à la came supérieure est également avantageux. Ceci permet d'adapter ce galet à des cames de profils différents. Utiliser des moyens de synchronisation en rotation des cames respectivement inférieure et supérieure permet de faire appel à un unique moyen moteur d'entraînement de ces cames. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fabrication d'un produit solide à partir d'une matière pulvérulente, comprenant des moyens d'alimenta- tion (114) de poudre, une matrice (102) de réception de poudre, des premier (14) et second (16) poinçons mobiles entre une position de libre écoulement de la poudre depuis les moyens d'alimentation (114) vers la matrice (102), et une position de compression de la poudre dans la matrice (102), et des premier et second moyens d'entraînement des poinçons, comportant des moyens moteurs (18, 20) et des premier (24, 26, 36, 38, 42, 44) et second (84, 86, 96) moyens de transmission, interposés cinématiquement entre les moyens moteurs (18, 20) et lesdits premier et second poinçons (14, 16), caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent respectivement au moins une première (24) et une seconde (84) cames. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites cames (24, 84) possèdent un profil adapté pour maintenir, pendant une durée déterminée, les poinçons (14, 16) sensiblement immobiles dans ladite position de compression de poudre. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de transmission comprennent un premier organe intermédiaire, notamment un galet (26) fou, entraîné en translation verticale par la première came (24), au moins un organe de renvoi (38) s'étendant de part et d'autre du premier poinçon (14) et solidaire en translation de l'organe intermédiaire (26), et un premier support (44) de poinçon, solidaire en translation verticale dudit organe de renvoi (38). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage (58) de la hauteur de l'organe de renvoi (38) par rapport à la première came (14). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un manchon taraudé (58), solidaire en translation de la première came (14) et vissé sur un tronçon fileté (60) dudit organe de renvoi. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les seconds moyens de transmission comprennent un second organe intermédiaire, notamment un galet (86) fou, entraîné en translation verticale par la seconde came (84), et un second support (96) de poinçon, solidaire en translation verticale dudit second organe intermédiaire (86). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage (112) de la hauteur du second organe intermédiaire (86) par rapport à la seconde came (84). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un arbre excentrique (112), sur lequel est monté le second organe intermédiaire (86). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de synchronisation en rotation des première (24) et seconde (84) cames, notamment une courroie crantée (78). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de synchronisation (128, 130, 132) du mouvement des deux poinçons (14, 16) par rapport au mouvement des moyens d'alimentation (114) en poudre.