Brevet FR2872447A1 — publié le 20060106

La présente invention concerne un dispositif de compactage de poudre pour la fabrication de pastilles. Dans la fabrication de pastilles, tablettes, ou comprimés mono ou multi couches, il est courant d'utiliser des dispositifs de compactage de poudre (appelé pastilleuses ou presses à pastiller ), dans lesquelles on introduit un volume donné de poudre à l'intérieur d'une matrice, des poinçons haut et bas étant prévus pour fermer la matrice. Après introduction de la poudre, le poinçon haut est déplacé verticalement vers le bas afin de fermer la matrice et de réaliser le compactage de poudre sous haute pression. Les dispositifs de compactage de poudre connus comportent essentiellement un châssis sur lequel est monté un bras de compression lui-même monté sur un ensemble vis écrou, et éventuellement protégé par un vérin de surcharge faisant aussi office d'appui. Le bras de compression est ainsi disposé horizontalement, et soutenu à chacune de ses extrémités, et relié au châssis, par d'un côté le système vis écrou, et de l'autre côté le vérin de surcharge. Au centre du bras de compression est disposé un galet monté pivotant sur un axe horizontal, ledit galet permettant la montée ou descente des poinçons inférieurs disposés au dessus du bras de compression sur la périphérie d'un plateau tournant. Ce plateau tournant est monté pivotant autour d'un axe vertical et est lui-même disposé horizontalement, et il comporte à sa périphérie une série de matrices munie chacune d'un poinçon supérieur et d'un poinçon inférieur. En tournant, le plateau déplace successivement les poinçons des matrices au-dessus du galet pivotant reliées au bras de compression, de sorte que lorsqu'un ensemble matrice plus poinçons est disposé en regard du galet pivotant, on réalise le compactage de poudre disposé dans la matrice correspondante. La capacité de production de pastille d'une machine, est notamment déterminée par le nombre de matrices disposées en périphérie du 30 plateau tournant. La limite d'utilisation de tels dispositifs de compactage est déterminé par l'effort maximum que peut supporter le filet de l'ensemble vis écrou supportant le bras de compression. Ainsi, pour exemple, un bras de compression d'un dispositif de compactage supportant vingt tonnes, voit se répartir les efforts comme suit: dix tonnes dans le système vis écrou, et dix tonnes dans le vérin hydraulique supportant l'autre extrémité du bras de compression. Au-delà de cet effort maximum supporté par le filet du système vis écrou supportant le bras de compression, le système de soutien du bras de compression se fatigue mécaniquement très rapidement et interdit donc un tel système vis écrou de support de bras de compression pour des efforts supérieurs à vingt tonnes environ. De nos jours, il existe un besoin pour des tablettes ou pastilles de grandes tailles, qui doivent être fabriquées grâce à des dispositifs de compactage à plateaux rotatifs de grande capacité, c'est-à-dire dont l'effort de compression est très supérieur aux efforts de compression générés par les dispositifs de compactage actuels, c'est-à-dire un effort de compression avoisinant les soixante tonnes. Le but principal de la présente invention est donc de fournir un dispositif de compactage de poudre muni d'un dispositif de soutien d'un bras de compression pouvant supporter des efforts importants de compression de l'ordre de soixante tonnes et au-delà, donc supérieur aux efforts de compression générés par les presses à pastiller actuelles , dispostif offrant une bonne tenue mécanique et une endurance suffisante, tout en évitant un enfoncement éventuel sous l'effort de compression, dispositif offrant également une capacité raisonnable de réglage en position, selon un axe vertical. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif permettant le compactage de poudre pour la fabrication de pastilles, comprenant: - un châssis, - une tourelle rotative autour d'un axe vertical, et comprenant un plateau porte-matrice rotatif disposé horizontalement muni d'au moins une lumière verticale à sa périphérie formant matrice de compactage, au moins un poinçon supérieur et au moins un poinçon inférieur, déplaçables en translation verticalement à l'intérieur de la matrice, de manière à pouvoir refermer, respectivement les extrémités supérieure et inférieure de celle-ci, puis comprimer la poudre contenue dans ladite matrice, quand il sont respectivement en position basse, et haute, - au moins un dispositif d'alimentation en poudre permettant le remplissage de ladite matrice, - des galets de compression supérieur et inférieur, tournant chacun autour d'un axe horizontal et disposés en regard l'un de l'autre, lesdits galets étant destinés à transmettre une force de compression respectivement, aux poinçons supérieur et inférieur lorsque ceux-ci sont en contact avec les galets correspondants, les galets supérieur et/ou inférieur étant reliés par l'intermédiaire de leur axe de rotation, respectivement à des bras de compression supérieur etlou inférieur sensiblement horizontaux, - lesdits bras de compression supérieur et/ou inférieur, eux-mêmes reliés au châssis par des moyens de liaison. Plus spécifiquement, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent, pour chaque bras de compression, deux vérins hydrauliques disposés sensiblement verticalement entre une extrémité du bras de compression et le châssis, au moins l'un des deux vérins étant relié à des moyens de régulation automatique de sa pression hydraulique selon une logique de fonctionnement "proportionnelleintégrale-dérivée" asservie à la position en hauteur du bras de compression, pour maintenir constante cette dernière par rapport à une valeur de consigne. Selon une forme d'exécution particulièrement préférée de l'invention, le premier vérin permet le maintien en rotation d'une extrémité du bras de compression par rapport au châssis autour d'un axe horizontal, et en ce que le second vérin est un vérin de réglage de la hauteur du bras de compression par rapport à la tourelle, ce dernier étant relié à des moyens de régulation automatique de sa pression hydraulique selon une logique de fonctionnement "proportionnelle-intégrale-dérivée" asservie à la position en hauteur du bras de compression, pour maintenir constante cette dernière par rapport à une valeur de consigne. Avantageusement, les moyens de régulation comprennent au moins un capteur de position disposé sur le bras de compression, permettant de déterminer la hauteur de celui-ci, ledit capteur étant relié à un automate programmable de gestion du circuit de distribution hydraulique des vérins. Selon une première forme d'exécution de l'invention, le galet inférieur est relié, par l'intermédiaire de son axe de rotation, à un bras de compression inférieur réglable en hauteur, le galet supérieur étant relié au châssis par l'intermédiaire d'un bras de compression fixe). Selon une seconde forme d'exécution de l'invention, le galet supérieur est relié, par l'intermédiaire de son axe de rotation, à un bras de compression supérieur réglable en hauteur, le galet inférieur étant relié au châssis par l'intermédiaire d'un bras de compression fixe. II est néanmoins envisageable, dans une troisième forme d'exécution de l'invention, de combiner une régulation "PID" pour l'ajustement de la longueur des vérins de réglage haut, et bas, simultanément. Dans ce cas, les galets de compression supérieur et inférieur sont montés sur bras de compression. Pour sa bonne compréhension, l'invention va à présent être décrite en détail, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme particulière d'exécution d'un dispositif de compression de poudre selon l'invention. Figure 1 est une vue schématique de profil, en coupe partielle, montrant une presse à pastiller dont le galet de compression inférieur est monté sur un bras de compression à vérins, selon l'invention. Comme illustré à la figure 1, le dispositif 1 selon l'invention est une presse rotative, qui permet le compactage de poudre 2 pour la fabrication de pastilles. Dans sa structure, la presse rotative à pastiller décrite ci-après à titre d'exemple, est d'un type connu, en ce qui concerne une grande partie de ses principaux éléments. Ces principaux éléments sont ci-après listés, pour mémoire. Cette presse 1 comprend un châssis 3, une tourelle 4 montée rotative autour d'un axe vertical. Cette tourelle est entraînée en rotation par un moteur électrique (non illustré) qui engrène un plateau de la tourelle muni d'engrenages correspondants. Cette tourelle rotative 4 comprend elle-même un plateau porte-matrice 5 rotatif disposé horizontalement, muni d'au moins une lumière verticale à sa périphérie formant matrice de compactage 6, à l'intérieur de laquelle une quantité de poudre 2 est introduite. La tourelle 4 comprend également une pluralité de poinçons supérieurs 7, et une pluralité de poinçons inférieurs 8, déplaçables en translation verticalement à l'intérieur de la matrice 6, de manière à pouvoir refermer, respectivement les extrémités supérieure et inférieure de celleci, puis comprimer la poudre 2 contenue dans ladite matrice 6, quand ces poinçons supérieurs 7 et inférieurs 8 sont respectivement en position basse, et haute. La presse comprend également un dispositif d'alimentation en poudre (non illustré au dessin) permettant le remplissage de la matrice 6. Enfin, la presse comprend des galets de compression supérieur 9 et inférieur 10, tournant chacun autour d'un axe horizontal 11 et disposés en regard l'un de l'autre, lesdits galets 9, 10 étant destinés à transmettre une force de compression respectivement, aux poinçons supérieur 7 et inférieur 8 lorsque ceux-ci sont en contact avec les galets correspondants. Comme illustré à la figure 1, le galet inférieur 10 est relié par l'intermédiaire de son axe de rotation 11, à un bras de compression inférieur 12 sensiblement horizontal. Le galet supérieur 9 est relié directement au châssis 3 par l'intermédiaire de son axe de rotation 11 (on pourrait également dans une variante d'exécution, relier ce galet supérieur 9 par l'intermédiaire d'un bras de compression fixe). Ce bras de compression inférieur 12, est lui-même relié au châssis 15 par des moyens de liaison 13, 14, 15, 16, qui vont être décrits ci-après plus en détail. Selon l'invention, les moyens de liaison comprennent deux vérins hydrauliques 13, 14 disposés sensiblement verticalement entre une extrémité du bras de compression 12 et le châssis 3. Le premier vérin 13 permet le maintien en rotation d'une extrémité du bras de compression par rapport au châssis 3, autour d'un axe horizontal 15. Le second vérin 14 est un vérin de réglage de la hauteur du bras de compression 12 par rapport à la tourelle 4 et est relié à l'autre extrémité du bras de compression 12 par l'intermédiaire d'un axe 16. Ce vérin de réglage 14 est relié à des moyens 17, 18, 19 de régulation automatique de sa pression hydraulique selon une logique de fonctionnement "proportionnelle-intégraledérivée" asservie à la position en hauteur du bras de compression 12, pour maintenir constante cette dernière par rapport à une valeur de consigne prédéterminée. Les moyens de régulation comprennent un capteur de position 17 disposé sur le bras de compression 12 à proximité de l'extrémité soutenue par le vérin de réglage 14. Ce capteur 17 permet de déterminer la hauteur du bras de 35 compression 12 par rapport à la tourelle 4, elle-même disposée sur le châssis 3. En pratique, il sera possible de disposer sur le montant du châssis 3 en regard dudit capteur, une échelle de repérage graduée (non illustrée au dessin), permettant au capteur de détecter des variations de hauteur du bras de compression 12. On pourra considérer que les variations de hauteur du bras 12 captées par rapport au montant du châssis 3, sont équivalentes aux variations de la hauteur qui serait mesurée entre le galet de compression inférieur 10 et la tourelle 4. Le capteur 17 est relié à un automate programmable 18 du type carte à puce programmable , pour la gestion d'une pompe 19 du circuit de 10 distribution hydraulique du vérin de réglage 14. Avant le démarrage de la presse 1, le bras de compression 12 est mis en place en rotation autour de son premier axe horizontal 15, par action du vérin 13. Par la suite, et tout au long du fonctionnement de la presse, les vannes d'arrivée et de départ de ce vérin 13 sont fermées, et la pression hydraulique à l'intérieur dudit vérin est constante. Ensuite, on réalise le réglage en hauteur du bras de compression 12, par actionnement du vérin de réglage 14, et une fois le réglage en hauteur idéal atteint, on enregistre la valeur de hauteur de ce bras de compression 12, qui devient valeur de consigne. Au cours du fonctionnement de la presse, lorsqu'un couple de poinçons est disposé entre le couple de galets de compression correspondants, en particulier lors de la phase de compression maximum (représentée à la figure 1), les efforts de compression vont se répercuter dans les galets de compression, notamment le galet inférieur, et ces efforts vont se répercuter dans la position du bras de compression 12, qui va avoir tendance à s'abaisser, c'est-à-dire à s'éloigner de la tourelle 4. Le dispositif de régulation de la hauteur du bras 12 va alors entrer en jeu: le capteur détectant une variation de hauteur du bras 12, va transmettre cette valeur au circuit automatique de régulation 18, qui va commander à la pompe 19, une injection de fluide dans le vérin 14, de manière à augmenter la hauteur du bras de compression pour annuler la variation de hauteur. A l'inverse, lorsque le couple de poinçons n'est plus disposé en regard des galets de compression correspondants, le système de régulation va commander une diminution de la pression à l'intérieur du vérin 14, de manière à conserver la hauteur du bras 12. Un tel cycle de compression-décompression pourra être observé un grand nombre de fois par minute, en fonction du nombre de couples de poinçons montés sur la tourelle, et en fonction de la vitesse de rotation de cette dernière. On obtient ainsi une grand régularité de fonctionnement de la presse, en s'affranchissant des déformations possibles de la machine, dues aux variations de pression à l'intérieur de celle-ci. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi, on peut envisager de réguler simultanément la position des deux galets de compression, supérieur et inférieur, chacun étant alors disposé sur un bras de compression réglable en hauteur, comme celui décrit ci-avant pour le seul galet inférieur. REVENDICATIONS 1 Dispositif permettant le compactage de poudre pour la 5 fabrication de pastilles, comprenant: - un châssis, - une tourelle rotative autour d'un axe vertical, et comprenant un plateau porte-matrice rotatif disposé horizontalement muni d'au moins une lumière verticale à sa périphérie formant matrice de compactage, au moins un poinçon supérieur et au moins un poinçon inférieur, déplaçables en translation verticalement à l'intérieur de la matrice, de manière à pouvoir refermer, respectivement les extrémités supérieure et inférieure de celle-ci, puis comprimer la poudre contenue dans ladite matrice, quand il sont respectivement en position basse, et haute, - au moins un dispositif d'alimentation en poudre permettant le remplissage de ladite matrice, - des galets de compression supérieur et inférieur, tournant chacun autour d'un axe horizontal et disposés en regard l'un de l'autre, lesdits galets étant destinés à transmettre une force de compression respectivement, aux poinçons supérieur et inférieur lorsque ceux-ci sont en contact avec les galets correspondants, les galets supérieur et/ou inférieur étant reliés par l'intermédiaire de leur axe de rotation, respectivement à des bras de compression supérieur et/ou inférieur sensiblement horizontaux, - lesdits bras de compression supérieur et/ou inférieur, eux-mêmes 25 reliés au châssis par des moyens de liaison, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent, pour chaque bras de compression, deux vérins hydrauliques disposés sensiblement verticalement entre une extrémité du bras de compression et le châssis, au moins l'un des deux vérins étant relié à des moyens de régulation automatique de sa pression hydraulique selon une logique de fonctionnement "proportionnelle- intégrale-dérivée" asservie à la position en hauteur du bras de compression, pour maintenir constante cette dernière par rapport à une valeur de consigne. 2 Dispositif selon la revendication 1, caréctérisé en ce que le premier vérin permet le maintien en rotation d'une extrémité du bras de compression par rapport au châssis autour d'un axe horizontal, et en ce que le second vérin est un vérin de réglage de la hauteur du bras de compression par rapport à la tourelle, ce dernier étant relié à des moyens de régulation automatique de sa pression hydraulique selon une logique de fonctionnement "proportionnelle-intégrale-dérivée" asservie à la position en hauteur du bras de compression, pour maintenir constante cette dernière par rapport à une valeur de consigne. 3 Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de régulation comprennent au moins un capteur de position disposé sur le bras de compression, permettant de déterminer la hauteur de celuici, ledit capteur étant relié à un automate programmable de gestion du circuit de distribution hydraulique des vérins. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le galet inférieur est relié, par l'intermédiaire de son axe de rotation, à un bras de compression inférieur réglable en hauteur, le galet supérieur étant relié au châssis par l'intermédiaire d'un bras de compression fixe. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que seul le galet supérieur est relié, par l'intermédiaire de son axe de rotation, à un bras de compression supérieur réglable en hauteur, le galet inférieur étant relié au châssis directement par l'intermédiaire d'un bras de compression fixe.