(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式タブレット成形機における、ヘッドを有する一対のパンチのプレス力と位置の相関関係の決定方法であって、
前記成形機のプレスステ−ションのプレスロールと係合する前記パンチの軸方向のプレス力を測定し、且つ、前記パンチの軸方向の位置をアングルエンコ−ダによりアングルステップ毎に測定し、コンピューターがアングルステップ毎の前記パンチのプレス力と位置の相関関係を導き出すと共にこれを記憶し、そして、該コンピュ−タに記憶されている位置修正表に基づいて、前記相関関係の位置を修正することを特徴とする回転式タブレット成形機における一対のパンチのプレス力と位置の相関関係の決定方法。
【請求項２】
回転式タブレット成形機における、ヘッドを有する一対のパンチのプレス力と位置の相関関係の決定装置であって、
前記成形機のプレスステ−ションのプレスロールと係合する前記パンチの軸方向のプレス力を測定し、且つ、前記パンチの軸方向の位置をアングルエンコ−ダによりアングルステップ毎に測定し、コンピューターがアングルステップ毎の前記パンチのプレス力と位置の相関関係を導き出すと共にこれを記憶し、そして、該コンピュ−タに記憶されている位置修正表に基づいて、前記相関関係の位置を修正することを特徴とする回転式タブレット成形機における一対のパンチのプレス力と位置の相関関係の決定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は特許請求の範囲第１項に基づく回転式タブレット形成機におけるパンチ（押込プラグ）の力と変位の相関関係の決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式タブレット形成機のロ−タに多数の上部及び下部パンチを設けることは知られている。ロ−タの回転時、各パンチはロ−タ周部の所定位置を上下方向に変位する。（プレスステ−ション）  これにより、各パンチは可変の力を受けることになる。即ち、プリプレスステ−ション、メインプレスステ−ション、並びに、排除ステ−ションにおいて、その力がパンチに作用する。
【０００３】
ところで、プレスすべきタブレットに応じて、所定のプレス力を維持する必要があるが、通常、このプレス力は、パンチのヘッドに係合する固定のプレスロ−ルによって掛けられる。
【０００４】
ＥＰ０４３１２６９により、この種タブレット成形機のパンチの最大プレス力をモニタ−することが知られるようになった。このモニタ−は欠陥の判定と適時のタブレット排除のために行われると共に、製造されたタブレットの品質を記録するために行われる。この公知の方法においては、ダイを備え、パンチと共に回転するようにしたディスク乃至ロ−タについて、その位置をアングルエンコ−ダによって永続的にモニタ−する。コンピュ−タにより、プレス力と角度位置に対応する最大パルスを調整する。プレスステ−ションのプレスロ−ルは例えばロ−ドセルと連動させている。そして、一対のプレスロ−ルのエリアにおける一対のパンチの中央位置が、例えば、ゼロ乃至ニュ−トラルポイントと成り、このポイントで前記アングルエンコ−ダのパルスがカウントされる。即ち、この場合、所定数のパルスが、ダイロ−ラのピッチに従って前記した一対のプレスロ−ルに対し中央位置に位置させた連続する対のパンチの位置を決定する。而して、上記の態様により、タブレット（ペレット）成形機におけるパンチの各対それぞれについて最大プレス力が決定される。
【０００５】
ところで、種々の理由により、プレスすべき材料の塊の圧縮特性を知ることが望まれるのであるが、この点については、「力−変位」図が相当重大な意味を持っており、力−変位図は物理的に、タブレット成形プロセス時のエネルギ−の量的推移を定義する。従って、圧縮特性に基づき、所期の物質の圧縮特性とタブレットの特性とについて結論づけることができる。而して、圧縮特性は基本的に、圧縮維持時間、粒体の条件（水分、粒子サイズ分布）、注型適性、潤滑性等により決定される。また、タブレットの特性は、タブレットの塊、砕解時間、有効物質の放出、摩耗量等により定義される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在までは、研究用に特別な装置を設けたプレス機によってのみ、力−変位図を用いての圧縮すべき物質について判定が可能であった。この場合、研究用プレス機には力測定装置と、パンチの変位測定用装置を設けている。偏心状のプレス機の場合は、斯かる装置の装備は容易に行えるが、回転式のタブレット成形機への変位測定装置の設置はコストが高い。また、測定した値の伝達はスリップリングを用いるか、または、適当なトランスミッタ装置による非接触状でならば可能である。製造用機械としてはこのような余分のコストを掛けることには問題がある。
【０００７】
尚、「ロ−タリ−プレスのプレス力及び経路−時間特性、ウルリッヒ・テンタ−の就任博士論文（Ｐｒｅβｋｒａｆｔ−  ｕｎｄ  Ｗｅｇ−Ｚｅｉｔ−Ｃｈａｒａｋｔｅｒｉｓｔｉｋ  ｖｏｎ  Ｒｕｎｄｌａｕｆｐｒｅｓｓｅｎ、Ｉｎａｕｇｕｒａｌ−Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｕｌｒｉｃｈ  Ｔｅｎｔｅｒ）」に記載されたようにロ−タリプレスにおけるパンチの変位乃至経路を理論的に決定することは可能であるが、成形機による種々の影響により、パンチの実際の変位は理論的に計算された値からはズレる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上のことから、本発明の目的は、製造条件下での最少のコストによりロ−タリ式タブレット成形機の圧縮特性を検出する方法を提供する点にある。
前記の目的は特許請求の範囲第１項の態様により達成される。
【０００９】
本発明の方法において、少なくとも一対のパンチの圧縮力の経路が個々のアングルステップについて測定され、コンピュ−タに記憶される。ロ−タの１回転は例えば３．６００アングルパルスに対応する。このパルス（１パルス＝ロ−タ回転角０．１°）はそれぞれ、力の測定値に連係し、然るべくコンピュ−タに記憶される。更に、パンチの変位の理論値がコンピュ−タに記憶される。この値は以下に詳述する対応の幾何学的関係に基づき算出できる。この理論値の計算の元になるのは、プレスロ−ルの直径、パンチのヘッドの形状、並びに、プレスロ−ルとパンチヘッドの相対位置である。
【００１０】
更に、修正表をコンピュ−タに記憶させる。修正表はパンチの実際の変位に対する基本的な影響ファクタ−、例えば、タブレット成形プレスのレジリエンス及び「ヘルツ表面プレス」等を考慮するものである。前記のレジリエンスと、ヘルツ表面プレスは共に、プレスロ−ルがパンチに掛けるプレス力に左右される。従って、力依存性の修正ファクタ−が決定される。このファクタ−はパンチ変位の理論デ−タから差し引かれるもので、これにより、パンチの実際の変位が決定される。
【００１１】
パンチのヘッドは周部のみ放射状部位を有し、中央部には平坦面を有しているので、ヘルツプレスの程度も、プレスロ−ルに対するパンチヘッドの位置に左右される。本発明の一実施例においては、修正値はパンチの角度位置に対するヘルツプレスの従属性も考慮する。
【００１２】
ヘルツプレスと、成形機の膨張量（レジリエンス）の修正値も計算可能であることは容易に想像されようが、修正表の修正値は、特定の一対のパンチをその間に材料の塊を置かず各別の送込値で互いに対向的に移動させることにより、実験的に決定することが好ましい。
【００１３】
また、前記コンピュ−タに対応する別途のコンピュ−タによって、アングルパルスに関連するすべてのパンチの力の完全な経路をスキャンし、記憶することもできる。更に同様の方法により、パンチの変位を判定し、個々の力の値に関連させることにより、ロ−タリ式タブレット成形プレスの「力変位計算」を行うことができる。従って、本発明によれば、最少の測定コストにより製造条件下での回転式タブレット成形機の圧縮特性の決定が可能である。この決定デ−タは方鉛鉱調査（ｇａｌｅｎｉｃ  ｒｅｓｅａｒｃｈ）での測定値との比較が可能であり、この測定値のモニタ−が可能となる。また、タブレット製造のための十分な量のエネルギ−がプリプレスステ−ション、メインプレスステ−ションのエネルギ−から生み出されるので、製造中にエネルギ−量の計算も行える。
【００１４】
計算並びに評価のために、ロ−タの１回転時もしくは複数回の回転時に、ただ一対のパンチもしくは一連の複数対のパンチ乃至所定数の対のパンチのうちどれを用いるかは、個別に予め選択可能である。更には、メインプレスステ−ション及び・またはプリプレスステ−ション並びに排除ステ−ションについて、至急の測定及び評価も可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付の図面に従って説明する。
図１に示したタブレット成形機（１０）は、ロ−タ（１２）と、ダイ（図示せず）を有するディスク（１４）とを備えている。ロ−タ（１２）に設ける多数のプレスパンチのうち、ここでは、上部プレスロ−ル（２０）部分と下部プレスロ−ル（２２）部分に設ける一対の上部パンチ（１６）と、下部パンチ（１８）だけを図示している。前記ロ−タ（１２）は、シャフト（２４）並びに（電動モ−タ（２６）とシャフト（２４）の間に取り付ける）ベルト（２８）及びギヤを介して電動モ−タ（２６）で駆動される。また、アングル・エンコ−ダ（３２）をシャフト（２４）に支持している。プレスロ−ル（２０、２２）の支持手段は、ロ−ドセル（３４、３６）と協働し、パンチ（１６、１８）のプレスロ−ル（２０、２２）間の移動時プレスロ−ルとパンチの間に存在する力の測定を行う。尚、公知のように、各パンチ（押込プラグ）がプレスロ−ル（２０、２２）の間を移動することにより、ディスク（１４）において材料の予備圧縮及びメイン圧縮を行い、タブレット等が成形される。
【００１６】
図２には、例えばパンチ（１６）の、プレスロ−ル（２０）下方での移動時の「力−変位」図を示している。図において矢印（３８）は力−変位図における上昇時の曲線を、また、矢印（４０）は下降時の曲線を示している。圧縮材料の圧縮率と、圧縮材料並びに成形機自体のスプリングバック（弾性回復）とにより、図に示したようにヒステリシスが形成される。
【００１７】
図３には、ロ−タ（１２）の回転時アングルエンコ−ダ（３２）が、例えば、回転０．１°あたり１パルスの、パルスチェ−ンを発生させる様子を示している。また、前記した一対のプレスロ−ルに対し一対のパンチが中央位置で形成する始動パルスが、発生する。
【００１８】
前記パルスは、評価手段（４２）に送られ、そこから、アナログデジタル変換器（４４）に送られる。図３において、ロ−ドセンサ（３４）も、増幅器（４６）を介してアナログデジタル変換器（４４）に接続されることが示されている。アナログデジタル変換器の出力は、マシン用プロセッサ（４８）に接続される。運用コンピュ−タ（５０）が前記のマシン用コンピュ−タ（４８）に接続されており、後記する方法で図２の力−変位図を作成する。
【００１９】
更に図４において、パンチ（１６）が固定ロ−ル（２０）に対する水平移動時、垂直方向の経路（ｓ）に沿って変位する様子を示している。ロ−ドセル（３４）は、アングルエンコ−ダ（３２）のパルスチェンによって設定されるアングルステップ毎に、測定対象となる力の値を測定する。経路（ｓ）の間の「力」のコ−スは図４の（５２）で示している。力−変位図を発生させるためにはパンチが経路（ｓ）に沿って移動する際の実際の経路をも測定する必要がある。理論上の経路は回転角度に基づき数１によって計算できる。
【数１】
0003713639.tif 000002
この場合、ｓは「角度−依存」経路、そして、αはロ−タ（１２）の回転角度である。
【００２０】
図５において、プレスロ−ル（２０）とパンチ（１６）のヘッド（５４）との幾何学的関係がより一層明確に見られる。絶対値については数２の式を当てはめる。
【数２】
0003713639.tif 000003
この場合、ユニット（ｆ）及び（ｅ）は図５から得られ、ｅはプレスロ−ル（２０）の半径である。各ユニットｆ、ｅ、ｃは三角形を形成するので、数３及び数４となり、
【数３】
0003713639.tif 000004
【数４】
0003713639.tif 000005
更に、数５及び数６となる。
【数５】
0003713639.tif 000006
【数６】
0003713639.tif 000007
そして、以上の計算から数７の式が得られる。
【数７】
0003713639.tif 000008
この場合の幾何学ユニットａはピッチ円の直径ｄ1 と回転角αに応じて図６に表されている。従って、数８となり、
【数８】
0003713639.tif 000009
数９の式が得られる。
【数９】
0003713639.tif 000010
【００２１】
従って、回転角αそれぞれについて一対のパンチの垂直移動が計算できる。この場合、回転角は、アングルパルスエンコ−ダ（３２）のパルスのパルス間隔に従って０．１°毎のステップで選択される。この理論上のト−タル経路は、タブレット成形プレスのレジリエンス並びにパンチのヘッドとプレスロ−ルとの間の「ヘルツの表面プレス」（Ｈｅｒｔｚｉａｎ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｒｅｓｓ）により修正されなければならない。
【００２２】
ヘルツのプレスによるパンチヘッドとプレスロ−ルの扁平化（ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ）を計算する場合２つのエリア、即ち、パンチヘッドの円形で平坦な中央部と、断面に半径ｒ1 を有する周辺部とを区別しなければならない。前記周辺部については数１０の方程式が有効である。
【数１０】
0003713639.tif 000011
この場合ｆは圧力または力、１／ｒは半径の和、ｅは係合する各部材の共通Ｅモジュ−ルである。而して、前記の和１／ｒは数１１のように得られる。
【数１１】
0003713639.tif 000012
この場合ｒ1 はパンチヘッド周部エリアの球体の半径を表し、ｒ2 は同エリアの円を表す。
【数１２】
0003713639.tif 000013
【数１３】
0003713639.tif 000014
この場合ｒa はパンチヘッドの外径であり、ｒs はパンチヘッドにおける円形外側部の内径である。
また、前記力乃至圧力ｆはアングルパルスα＝ｘ．１／３６００°（０．１°毎のステップ）で表される。
【００２３】
また、前記の内方部分においてパンチヘッド（５４）はプレスロ−ル（２０）と鏡面で接触するので、リニアな係合を為す。この場合の扁平化は数１４の方程式で計算される。
【数１４】
0003713639.tif 000015
この場合Ｆはプレス力であり、Ｌeff.は前記鏡面の支持長さである。
更に、プレス力も上記の説明と同様に表される。そして、Ｌeff.の量は数１５のように計算される。
【数１５】
0003713639.tif 000016
この場合ｒs は鏡面半径である。扁平化については、数１６の方程式が適用される。
【数１６】
0003713639.tif 000017
成形機のレジリエンスは以下の各成分から成る。
−  パンチ、プレスロ−ル、プレスロ−ルのベアリングの圧縮
−  ハウジングの屈曲
−  ベアリングの個々の許容度の除去
−  成形機の支柱のテンション、屈曲、捩れ
【００２４】
最下端のエリアを除いてレジリエンスはフックの法則に従うと推定されるので数１７となる。
【数１７】
0003713639.tif 000018
この場合、Ｆはプレス力を意味し、αはプレスロ−ルに対するパンチの位置であるから、数１８となる。
【数１８】
0003713639.tif 000019
【００２５】
考慮すべき事柄が複雑であるので、前記のファクタ−ｘは単に実験上で、成形機の各タイプ並びに備える装置それぞれについて決定して良い。
従って、当該の第１のエリアについての実際の移動経路は、上記説明で示した理論値から、レジリエンス（弾性回復（ｓｐｒｉｎｇ  ｂａｃｋ））をマイナスした同エリアでの扁平化を差し引いたものである。そして、この理論値は、パンチのヘッドの前記した第２の部分におけるパンチの経路乃至変位に対しても妥当である。尚、この場合の方程式は記載を省略する。
【００２６】
実際上、前記のように計算される修正値は実験的に決定されるがその方法は以下の通りである。
一対の測定用パンチをタブレット成形プレス機に取付け、両パンチの間にプレスすべき塊を置かずに各パンチを互いに対向状に送り込む。（タブレットの高さに対応させて）対のパンチの送り込みを（０．１ｍｍ毎のステップで）調節することにより、図７のように各別の「力−角度」曲線が形成される。尚、図７においてｓはプレスロ−ルの送りを意味している。また、力の最大値がＳの増加に伴って増大することは理解されよう。而して、この最大値が図８の「力−修正−変位」図に挿入される。そして図８の図に基づき、理論的に計算されたト−タル値の修正が実行できる。図３の実施例ではこの修正は各値の表の形で現れる。そして、運用コンピュ−タに、前述した各計算で得られたプレスパンチの理論経路が記憶される。更に、図８の図に基づく修正表の値が記憶され、特定の力について所定の修正値がパンチの理論値から差し引かれる。
【００２７】
前述の修正は、最大値の領域におけるヘルツのプレスについてのみ正確であることから、十分でない場合が考えられるので、前述の修正値に対し更に最適化を行う必要がある。即ち、プレス力の最大値の領域においてプレスロ−ル（２０）は、パンチヘッドの鏡面直径に対応するラインに沿ってヘッド（５４）に接触するが、この接触の前後に前記ラインは徐々に短くなり、最終的に点接触になる。これにより、プレスロ−ルのパンチヘッドへの弾性的侵入深さが変化する。従って、前記コンピュ−タにより、力の最大値のみならず、図９に示したように各別の送り値となる０．１°毎の各ステップで示される個々の力の値が決定される。また、これらの力に対するプレスロ−ルとパンチヘッドの幾何学的形状が認識されることを考慮して、個々のアングルステップにおける侵入深さが、ヘルツのプレスに従って決定される。そして、これら各値の前記最大値からのズレによってオリジナルの修正値が修正され、これらの値が、図１０に示した「力−修正」図に挿入される。そして、いづれのアングルステップにおいて修正を実行すべきかという事実に則して、図１０に示した各曲線のうち１つが選択される。尚、図１０の修正図が前記運用コンピュ−タ（５０）に修正値表の形で記憶されることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ロ−タリプレスの概略図である。
【図２】  図１のプレスに設けるパンチに関する力−変位図である。
【図３】  図２に示した力−変位図形成のためのブロック図である。
【図４】  図１のプレスにおけるロ−タが所定の回転角度の場合のパンチの、水平方向及び垂直方向における各位置を示す。
【図５】  図１のプレスにおけるプレスロ−ルとプレスパンチとの幾何学的関係を示す。
【図６】  図１のプレスのロ−タの、プレスロ−ル部分についての概略的平面図である。
【図７】  各別の送り値での力−角度図である。
【図８】  図２の図から得た力−修正−変位図である。
【図９】  図７と同様の力−角度図である。
【図１０】図９の図から得た力−修正−変位図である。
【符号の説明】
１０      タブレット成形機
１２      ロ−タ
１４      ディスク
１６      上部パンチ（押込プラグ）
１８      下部パンチ（押込プラグ）
２０      上部プレスロ−ル
２２      下部プレスロ−ル
２４      シャフト
２６      電動モ−タ
２８      ベルト
３２      アングルエンコ−ダ
３４、３６    ロ−ドセル（ロ−ドセンサ−）
４２      評価手段
４４      アナログデジタル変換器
４６      増幅器
４８      マシン用プロセッサ（コンピュ−タ）
５０      運用コンピュ−タ
ｓ        パンチの経路
【図１】
0003713639.tif 000020
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003713639.tif 000024
【図６】
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【図７】
0003713639.tif 000026
【図８】
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【図９】
0003713639.tif 000028
【図１０】
0003713639.tif 000029