(57)【要約】      （修正有）【課題】作動中の回転プレス機の加圧ローラの磨耗の低減を導く、より長い寿命を有するパンチを提供する。【解決手段】シャフト５２の一方の端部にパンチ先端部、およびシャフトの他方の端部にパンチヘッド５０を有するシャフトを備える回転プレス機用のパンチ１４であって、パンチヘッドは、鏡表面および円筒状表面６２、ならびに鏡表面と円筒状表面の間の中間領域６８を有し、鏡表面は、環状鏡表面セクション６６によって取り囲まれた中央くぼみ７０を有する。【選択図】図３
2018015810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（５２）の一方の端部にパンチ先端部（５６）、および前記シャフト（５２）の他方の端部にパンチヘッド（５０）を有する前記シャフト（５２）を備える回転プレス機用のパンチであって、前記パンチヘッド（５０）は、鏡表面および円筒状表面（６２）、ならびに前記鏡表面と円筒状表面（６２）の間の中間領域（６８）を有する、パンチにおいて、前記鏡表面は、環状鏡表面セクション（６６）によって取り囲まれた中央くぼみ（７０、７０’）を有することを特徴とする、パンチ。
【請求項２】
前記くぼみ（７０、７０’）が、縁領域（７４、７４’）と、前記縁領域（７４、７４’）によって取り囲まれたベース領域（７２、７２’）とを有することを特徴とする、請求項１に記載のパンチ。
【請求項３】
前記縁領域（７４、７４’）が、円錐台形または円錐形の形状で設計されることを特徴とする請求項２に記載のパンチ。
【請求項４】
接線方向に連続的な移行領域が、前記縁領域（７４、７４’）と、前記環状鏡表面セクション（６６）の間に設けられることを特徴とする、請求項２または３のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項５】
連続的に湾曲する移行領域が、前記縁領域（７４、７４’）と、前記環状鏡表面セクション（６６）の間に設けられることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項６】
前記くぼみ（７０、７０’）が、前記環状鏡表面セクション（６６）への前記移行部において２０°未満、好ましくは１０°未満の、前記環状鏡表面セクション（６６）に対する接線角度（β）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項７】
前記環状鏡表面セクション（６６）に対する前記くぼみ（７０、７０’）の深さが、４ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項８】
前記くぼみ（７０、７０’）の深さと前記くぼみ（７０）の直径（ｄ１）との間の比が、２未満であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項９】
前記くぼみ（７０、７０’）の直径（ｄ１）と前記環状鏡表面セクション（６６）の直径との間の比が、０．８未満であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項１０】
前記くぼみ（７０、７０’）の外側輪郭が、前記パンチヘッドに隣接する前記シャフト（５２）の領域の直径（ｄ２）の２分の１以下である、直径（ｄ１）を有する包絡円内に存在することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項１１】
前記くぼみ（７０、７０’）の輪郭が、少なくとも１４０°のテーパ角度（α）、および前記パンチヘッドに隣接する前記シャフト（５２）の前記領域の前記直径（ｄ２）の２分の１以下である、最大直径（ｄ１）を有する、包絡円錐形または包絡円錐台形内に存在することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項１２】
前記鏡表面セクション（６６）に垂直な前記くぼみ（７０、７０’）のすべての壁セクションの高さ（ｈ）が、１ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のパンチ。
【請求項１３】
回転駆動装置によって回転させることができるロータを備える回転プレス機であって、前記ロータが、前記回転プレス機の上側パンチ（１４）用の上側パンチガイド（５８）と、前記回転プレス機の下側パンチ（１６）用下側パンチガイド（６０）と、前記パンチガイド（５８、６０）間に配置されたダイプレート（１０）とを有し、前記パンチは、前記ダイプレート（１０）内の空洞（１２）と相互作用し、前記回転プレス機は、さらに、プレスすべき充填材料を前記ダイプレート（１０）内の前記空洞（１２）に加える手段である充填装置（２２）を備え、さらに、作動中、前記充填材料を前記ダイプレート（１０）内の前記空洞（１２）に押し込むように前記上側パンチ（１４）および前記下側パンチ（１６）と相互作用する少なくとも１つの上側プレス装置（３０）および少なくとも１つの下側プレス装置（３０）を備え、また、前記空洞内（１２）に生成されたペレット（４４）を前記回転プレス機から押し出す押し出し装置を備える、回転プレス機において、前記上側および下側パンチ（１４、１６）が、請求項１から１２のいずれか一項にしたがって設計されることを特徴とする、回転プレス機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの一方の端部にパンチ先端部、およびシャフトの他方の端部にパンチヘッドを有するシャフトを備える回転プレス機用のパンチであって、パンチヘッドは、鏡表面および円筒状表面、ならびに鏡表面と円筒状表面の間の中間領域を有する、回転プレス機用のパンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転プレス機は、このロータのダイプレートの空洞に常に対で割り当てられる複数の上側および下側パンチを有する。ロータが回転している間、空洞は、プレスすべき充填材料によって充填される。プレス装置では、上側および下側パンチは、空洞内で互いに押しつけられて、充填材料を押し込んでペレット、特にタブレットにする。パンチ先端部は空洞内に入り、一方でシャフトの他方の端部に位置するパンチヘッドは、通常、プレス装置の加圧ローラと相互作用する。加えて、回転プレス機のロータが回転している間、パンチの軸方向移動は、通常、パンチヘッドと相互作用する制御カムによって制御される。
【０００３】
パンチヘッドの上側と加圧ローラの機械的接触は、いわゆる接触領域に沿うものである。接触領域は、２つの副領域に分割され得る。一方では、これは、パンチの円筒状表面と鏡表面との間の中間領域である。加圧ローラとパンチヘッドの間の最初の機械的接触は、プレス装置に入ったときにこの場所において起こる。パンチがプレス装置内に入り続ける間、圧力は最大値まで上昇する。第２の副領域は、パンチヘッドの鏡表面によって、すなわちパンチヘッドの上側の中央部内の平坦表面によって形成される。加圧ローラが鏡表面と相互作用している間、圧力は最大値に留まる。鏡表面の直径はまた、いわゆる圧力保持時間を決定する。次いで、圧力は、プレス装置を離れるとき、および中間領域との関連する新たな接触時、パンチがプレス装置、故に加圧ローラとの接触から離れるまで低下する。
【０００４】
パンチヘッド、特にその鏡表面は、規格ＤＩＮ  ＩＳＯ１８０８４：２０１２−０８の主題である。それにしたがって、鏡表面は、平坦かつ円形で設計される。そのような鏡表面を備えたパンチヘッドは、最もよく見られる適用である。対応するパンチは、たとえば、欧州特許第２１１１９７２号明細書から知られている。平坦な鏡表面の外側輪郭はまた、この規格から知られている円形形状から逸脱することもできる。
【０００５】
基本的に、そのようなパンチは、ずば抜けた安定性によって区別され、この安定性により、回転プレス機が作動している間、極めて高い圧力から生じる負荷に容易に耐えることができる。しかし、パンチの不具合が起こる場合、これは、頻繁に、鏡表面の中央部から進むことが明らかにされている。加えて、知られているパンチでは、加圧ローラの走行表面の中央の領域内に磨耗痕が生じ、これは、加圧ローラの早期の交換を必要とし得る。加えて、欠陥があるパンチは、その材料を、このパンチと相互作用する加圧ローラの走行表面内に移す。これは、さらに、他のパンチ内に押し込まれ、それによって、パンチセット全体に連鎖反応的に損傷を引き起こし得る。
【０００６】
閉じた鏡表面を備えた上述のパンチに加えて、鏡表面の領域内に貫通穴を備えた特別なパンチもまた知られている。これらの穴は通常、パンチインサート用のクランプ機構の作動などの追加の機能の役割を果たす。そのようなパンチは、たとえば、独国特許第１０２００８０５３４５３Ｂ４号明細書から知られている。関連する問題は、穴を導入することにより、機械的応力の過負荷が穴の縁に発生することである。これらの応力の過負荷により、パンチの最大の耐久性、故に寿命は短くなる。加圧ローラの寿命もまた、穴の縁における応力の過負荷によって短くなる。穴の深さによっては、パンチヘッドおよびパンチシャフトの領域は、穴によって脆弱化される。パンチの洗浄性が、貫通穴によって損なわれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、提示した従来技術に基づき、本発明の目的は、作動中の回転プレス機の加圧ローラの磨耗の低減を導く、より長い寿命を有する前述のタイプのパンチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、独立請求項１の主題によってその目的を達成する。有利な設計は、従属請求項、本説明、および図において見いだすことができる。
前述のタイプのパンチに関して、本発明は、鏡表面が、環状鏡表面セクションによって取り囲まれた中央くぼみを有するという点からその目的を達成する。
【０００９】
パンチは、シャフトを備え、その一方の端部にはパンチ先端部が配置され、パンチ先端部は、回転プレス機が作動している間ダイプレート内のそれぞれの空洞内に入る。パンチヘッドは、シャフトの他方の端部に位置し、好ましくは丸みを帯びた中間領域によって互いに連結された上側鏡表面および円筒状表面を有する。円錐領域が、たとえば、円筒状表面とパンチシャフトの間に設けられ得る。パンチシャフトは、パンチヘッドの後にパンチネックを有することができ、他のシャフト領域より小さい直径を有することができる。少なくともパンチヘッド、特にパンチ全体は、単体として設計され得る。
【００１０】
本発明によれば、鏡表面は、特に平坦な環状鏡表面セクションによって境界付けられた中央くぼみを有する。鏡表面セクションの領域内では、圧力は、回転プレス機の加圧ローラとの相互作用からほぼ一定である。中央くぼみは、入り江のような閉じたベースを有し、故に、クランプボルトなどが中に配置される貫通穴ではない。くぼみは、たとえば、凹状に湾曲され得る。環状鏡表面および中央くぼみを含むパンチヘッドは、回転対称のものになり得る。中央くぼみは、対応的に円形になることができ、好ましくは環状鏡表面セクションによって取り囲まれ得る。鏡表面セクションはまた、リング形状から逸脱するリング形状を有することもできる。
【００１１】
本発明によって鏡表面領域内に導入されたくぼみは、作動中、パンチヘッドの機械的特性を改善する。くぼみは、鏡表面内の脆弱点を低減するように設計される。この点に関して、くぼみは、鏡表面と、プレス装置の圧力要素、特に加圧ローラとの間の接触状態、ならびにパンチ構造全体の耐久性を改善する外形を有する。くぼみは、鏡表面の最大耐久性、故にパンチの全寿命を改善する。加えて、加圧ローラの磨耗が、低減される。
【００１２】
本発明は、加圧ローラが、パンチヘッドまたは鏡表面の中央部上でロールし、したがって、この中央部は、回転プレス機が作動している間、特に応力がかけられるという洞察に基づくものである。特にパンチが案内されないとき、すなわち、それぞれのパンチガイド内で自由に回転されるように配置されるとき、これによって、鏡表面の中央部は、特に多くのプレス作用（変形サイクル）にさらされ、一方で鏡表面の中間領域および縁は、パンチガイド内のパンチの統計的に分散された回転位置によってそれほど強くは負荷がかからない。これにより、前述のパンチ不具合は、鏡表面の中央部から引き起こされる。
【００１３】
他方では、本発明は、パンチと加圧ローラの間の実際の接触表面が、プレス加工中、知られているパンチ内の連続的な平坦な鏡表面によって大きく変化するという洞察に基づくものである。加圧ローラがパンチの中央部にあるとき、鏡表面の全体幅にわたって通る接触線が存在する。対照的に、加圧ローラが鏡表面の始まりまたは終了部にあるとき、接触線は短くなり、これは中間領域内の接触点までになる。接触状態におけるこの大きな変化は、パンチおよび加圧ローラにかかる機械的負荷に関して問題となり、特に、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）表面圧力は接触線の長さのルートに反比例するために、接触剛性において強い変化をもたらすことが、本発明者の別の洞察である。
【００１４】
鏡表面は、本発明によるくぼみによって低減される。特に平坦領域は、そのため、リング表面を形成し、これに対してパンチヘッド上側の中央部は、プレス加工中、加圧ローラと接触しなくなるように窪められる。これは、従来技術において強い機械的負荷を受ける鏡表面の中央部を解消し、結果として寿命をより長くする。加えて、従来技術においてプレス加工中に起こる加圧ローラと鏡表面の間の接触線の長さの説明した大きな変化は、本発明によるくぼみによって低減される。全体として、接触経路は、接触線の長さがくぼみの直径だけパンチ軸の領域内で低減されるため、均一である。これは、作動中の動力学上の低減を引き起こし、発生する騒音もまた低減される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、従来技術において特定の負荷を受ける走行表面の中央部が、鏡表面内のくぼみによって軽減され、走行表面の中央部に隣接する領域に追加の負荷を受けるため、加圧ローラの走行表面は、より均一に応力がかけられる。加圧ローラ走行表面の磨耗もまた、これにしたがってより均質になり、全体的に低減される。
【００１６】
こうして、数多くの重要な利点が、本発明によって達成される。まず始めに、有利な効果が、くぼみの外形設計によってパンチの接触領域内の機械的応力上に生み出されることから、パンチツールの機械的耐久性または寿命が増大される。パンチヘッドは、より均一な機械的負荷を受ける。変形サイクルの数および接触領域の機械的応力は、より均質に分散される。プレス加工中、接触線の長さの変化が低減されると、より均一な接触状態が確立される。加えて、回転プレス機にかかる機械的応力は、全体的に低減される。パンチヘッドにかかる応力がより均一になり低減されると、回転プレス機の関与する接触構成要素すべてにかかる応力もまた、より均一になり、低減される。すなわち、加圧ローラ、圧力レール、制御カム、制御ランプなどの部材もまた、より長い寿命を有する。回転プレス機の寿命および保全作業の間隔が、増大される。動力学上の低減が与えられると、回転プレス機の発生する騒音もまた、全体的に低減される。
【００１７】
くぼみは、縁領域と、縁領域によって取り囲まれたベース領域とを有することができる。縁領域は、円錐台状または円錐状として設計され得る。ベース領域は、基本的に、非常に小さく、極端な場合ほぼ点になることができ、このとき縁領域は（完全な）円錐形状を有する。
【００１８】
接線方向に連続的な移行領域が、縁領域と鏡表面セクションとの間に設けられ得る。それによって、環状鏡表面セクションとくぼみの間の加圧ローラの均一、故に応力が少ない移行が達成される。機械的耐久性は、それによってさらに増大される。くぼみに適した外径を選択するだけで、パンチの機能、特に機械的耐久性を脅かすことなく、前記くぼみの導入が可能になる。この文脈では、接線連続性が、移行領域から鏡表面セクションへの直接的移行部においてのみ存在することが可能である。しかし、移行領域全体が、特にベース領域への移行部においても接線方向に連続的であることも可能である。接線連続性が与えられると、丸みを帯びた移行領域の半径は、丸みを帯びた移行領域の全体幅にわたって一定のままである。これにより、環状鏡表面セクションとくぼみの間の加圧ローラの移行のさらなる均質化がもたらされ、故に、パンチの機械的耐久性がさらに改善される。
【００１９】
別の実施形態によれば、鏡表面セクションへの移行領域は、連続的に湾曲され得る。ここでも、連続的な湾曲が、移行領域から鏡表面セクションへの直接的移行部においてのみ存在することが可能である。しかし、移行領域全体が連続的に湾曲することも可能である。連続的な湾曲が与えられると、丸みを帯びた移行領域の半径は、ベース領域から、環状鏡表面セクションに向かって一定的に増大し、進行して環状鏡表面セクションへの移行部において無限大になる。それにしたがって、最大の均質化が、環状鏡表面セクションとくぼみの間の加圧ローラの移行において達成され、故にパンチの改善された機械的耐久性が、達成される。
【００２０】
また、くぼみが、環状鏡表面セクションへの移行部において、２０°未満、好ましくは１０°未満の、環状鏡表面セクションに対する接線角度を有することも可能である。前述の接線角度は、くぼみと鏡表面セクションの間の移行部に直接的に位置する接平面と、特に平坦な鏡表面セクションによって画定された平面、すなわち回転プレス機が作動しているときの水平平面との間に結果として生じる。前述の実施形態では、接線角度は、比較的小さく、すなわち２０°未満、好ましくは１０°未満（かつゼロより大きい）である。したがって、くぼみは、鏡表面セクションに対してわずかだけ降下する。本発明によるくぼみは、加工プロセス中、最大圧力下におけるくぼみの領域内で加圧ローラとの接触が生じず、それにしたがって、従来技術において起こるパンチ構造の機械的脆弱化が現れることがないことだけを確実にするようにする。負荷最適化された縁は、平坦な鏡表面とくぼみとの間の移行部における２０°未満の接線角度の小さい相違の結果として生じる。この文脈では、「負荷最適化された」は、力が、パンチ軸の方向にほとんど妨げられることなく流れることができ、縁が、負荷がかけられたときに効果的な機械的支持が存在するのに十分な鈍角であることを意味する。９０°の接線角度を有する垂直穴とは対照的に、応力の増大は、効果的な縁の支持により、負荷（圧力）下ではわずかしか生じない。
【００２１】
また、（第２の）丸みを帯びた移行領域が、縁領域とベース領域の間に設けられ得る。くぼみのベース領域もまた、（凹状に）湾曲され得る。くぼみのベースの丸み、たとえば１ｍｍを上回る丸み直径を有する丸みが与えられ、また、縁領域とベース領域の間に丸みを帯びた移行領域が与えられると、いかなる縁も回避されるため、くぼみの洗浄が、簡単になる。切欠効果も排除される。
【００２２】
環状鏡表面セクションに対するくぼみの深さは、４ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満である。このようにして、パンチヘッドの機械的脆弱化は、くぼみによって最小化され、洗浄性がさらに改善される。説明するように、くぼみの深さに対する最少要求事項は、作動中、くぼみのベースが、パンチが装備された回転プレス機の加圧ローラに接触しないことである。
【００２３】
くぼみの深さとくぼみの直径の間の比は、別の実施形態により、２未満であることができる。さらに、これは、パンチ構造の機械的脆弱化を大きく防止し、また、くぼみの洗浄が、さらに簡単になる。
くぼみの直径と環状鏡表面セクションの直径の間の比は、別の実施形態により、０．８未満であることができ、これによって洗浄性が改善される。
【００２４】
別の実施形態によれば、くぼみの外側輪郭は、パンチヘッドに隣接するシャフトの領域の直径の２分の１以下である直径を有する包絡円内に存在し得る。包絡円は、（特にパンチヘッドの平面図において）くぼみの外側輪郭を囲む最少円である。くぼみの外側輪郭は、鏡表面セクションへの移行部によって形成される。パンチヘッドに隣接するシャフトの領域は、パンチネックであることができる。前述の関係を維持することにより、圧力をパンチ軸とシャフト外径の間で対称的に解放することができ、これは以下により詳細に説明する。切欠部のように機能する、パンチヘッドとパンチシャフトの間の移行領域を通る力の流れは、それによって最小限に抑えられる。パンチヘッドの耐久性が、結果として増大される。
【００２５】
別の関連する実施形態によれば、くぼみの（全体）輪郭は、少なくとも１４０°のテーパ角度（開口角度）およびパンチヘッドに隣接するシャフトの領域の直径の２分の１以下である最大直径（円錐開口部の縁の直径）を有する、包絡円錐形内、または包絡円錐台形内に存在することができる。ここでも、パンチヘッドに隣接するシャフトのこの領域は、パンチネックによって形成され得る。くぼみ全体がそのような円錐形または円錐台形によって周囲を囲まれる場合、力の流れは、さらに最適化され得る。こうして画定されたくぼみの容積領域は、圧力が力導入点から７０°の角度でパンチ軸の方向に自由に拡張することができることを確実にする。これは、機械的応力の低減、それにしたがってパンチヘッドの耐久性の増大ももたらすことができる。
【００２６】
別の実施形態によれば、鏡表面セクションに対して垂直なくぼみのすべての壁セクションの高さは、１ｍｍ未満になり得る。くぼみは、たとえば、鏡表面セクションに対して垂直に通る円錐台状セクションによって連結された壁セクションを全く有さず、１つ有し、または複数を有することができる。そのような壁セクションは、特に、垂直円形シリンダを形成することができる。前述の実施形態では、任意のそのような壁セクションの全体高さは、１ｍｍ未満である。くぼみが複数のそのような壁セクションを有する場合、全体高さは、個々の高さの合計の結果として生じる。くぼみが１つのそのような壁セクションのみ有する場合、全体高さは、この１つの壁セクションの高さに相当する。くぼみがいかなるそのような壁セクションも有さない場合、高さはゼロである。基本的に、くぼみの垂直の円筒状構成要素部分は、パンチヘッド内の力の流れを悪化させる。パンチヘッドからプレス表面に向かって流れる力は、垂直の円筒状構成要素部分によって偏向され、力の流れは、それにしたがって制限され、これは以下に説明する。可能な限り小さい垂直の壁セクションが与えられると、力は、ヘッドからプレス軸までほぼ妨げられずに流れることができる。最適には、くぼみはいかなる垂直の壁セクションも有さない。
【００２７】
本発明はまた、回転駆動装置によって回転させることができるロータを備える回転プレス機であって、ロータは、回転プレス機の上側パンチ用の上側パンチガイドと、回転プレス機の下側パンチ用の下側パンチガイドと、これらパンチガイド間に配置されたダイプレートとを備え、パンチは、ダイプレート内の空洞と相互作用し、さらに、回転プレス機は、プレスすべき充填材料をダイプレート内の空洞に充填する手段である充填装置を備え、さらに、作動中、充填材料をダイプレート内の空洞に押し込むように上側パンチおよび下側パンチと相互作用する少なくとも１つの上側プレス装置および少なくとも１つの下側プレス装置を備え、また、空洞内に生成されたペレットを回転プレス機から押し出す押し出し装置を備え、上側および下側パンチは、本発明によるやり方で形成される、回転プレス機に関する。
【００２８】
回転プレス機の少なくとも１つのプレス装置は、特に、前述のやり方で上側および下側パンチのパンチヘッドと相互作用する上側および下側加圧ローラを有することができる。加えて、パンチは、パンチガイド内で自由に回転可能であるようにして配置され得る。本発明によるパンチは、したがって、キー溝を有さない円形円筒状シャフト、または類似の嵌め合い要素を有することができる。そのような回転プレス機のロータは、知られているやり方では、ロータ、特にダイプレートを、上側および下側パンチと共に、たとえば駆動装置シャフトによって回転可能に駆動する回転駆動装置を有する。ダイプレートは、一体品として設計されてよく、または個々のダイセグメントから構築することができる。ダイプレートの空洞は、ダイプレート内に直接的に導入された穴によって、またはダイプレート内の座部内に挿入された解放可能なダイによって形成することができる。充填装置では、ダイプレートの空洞は、知られているやり方で、たとえば、粉末状充填材料によって充填される。次いで、充填材料は、これもまた知られているやり方で、回転プレス機の上側パンチおよび下側パンチによって空洞内に押し込まれ、ペレット、特にタブレットになる。ペレットが、たとえば回転プレス機の下側パンチによって空洞から放出された後、ペレットは、回転プレス機から押し出しステーション内に押し出される。押し出しステーションは、たとえば、ダイプレートのすぐ上方に配置されたスクレーパを備え、このスクレーパは、押し出されたペレットを、スクレーパの下方で回転するダイプレートから、排出チャネルに向かってこすり落とす。
本発明の例示的な実施形態は、図を参照して以下により詳細に説明される。図は、概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ロータを平坦に表した、本発明による回転プレス機の図である。
【図２】図１に示す回転プレス機のプレスパンチおよび加圧ローラの拡大されたセクションの図である。
【図３】図１に示す回転プレス機のパンチのセクションの第１の拡大斜視図である。
【図４】図３からの図の別の斜視図である。
【図５】図３からの図の側面図である。
【図６】図５の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図７】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図８】図７からの詳細Ｄの拡大図である。
【図９】追加の例示的な実施形態による図６からの図に対応する断面図である。
【図１０】図９からの詳細Ｆの拡大図である。
【図１１】図９からの詳細Ｇの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
同じ参照番号は、別途示されない限り、図内の同じ対象物を指す。
図１に示す回転プレス機、特に回転タブレットプレス機は、複数の空洞１２を有するダイプレート１０を備えた、回転駆動装置（図示せず）によって回転式に駆動されるロータを備える。空洞１２は、たとえば、ダイプレート１０内の穴によって形成され得る。さらに、ロータは、ダイプレート１０と同期して回転する複数の上側パンチ１４および下側パンチ１６を備える。いずれの場合も、上側パンチ１４および下側パンチ１６からなる対は、空洞１２に割り当てられる。ロータ回転中の上側パンチ１４および下側パンチ１６の軸方向移動は、上側制御カム要素１８および下側制御カム要素２０によって制御される。回転プレス機は、さらに、充填チャンバ２４を有する充填装置２２を備える。充填装置２２は、さらに、供給セクション２８によって充填チャンバ２４に連結された漏斗形状の充填材料リザーバ２６を備える。このようにして、この例の粉末状充填材料は、重力下で、充填材料リザーバ２６から供給セクション２８を介して充填チャンバ２４内に進み、そこから、充填チャンバ２４の底側内に設けられた開口部を介してダイプレート１０の空洞１２内に、ここでも重力下で進む。
【００３１】
さらに、回転プレス機は、プレスステーション３０を備える。プレスステーション３０は、上側予プレスローラ３２および下側予プレスローラ３４を備えた予プレス装置と、上側主プレスローラ３６および下側主プレスローラ３８を備えた主プレス装置とを有する。さらに、回転プレス機は押し出しステーション４０を備え、この押し出しステーションは、この場合、回転プレス機内で生成されたペレット４４、特にタブレットをさらなる加工のためにペレット排出部４６に供給するスクレーパ４２を備える。
回転プレス機を作動させるための制御装置が、参照番号４８で示される。制御装置４８は、線材（図示せず）によって、とりわけロータの回転駆動装置に連結される。
【００３２】
図２は、上側プレスパンチ１４の、これが上側加圧ローラ３２と相互作用するときの部分の拡大図を示す。
図３から図８は、図１に示す回転プレス機の上側パンチ１４の一例およびセクションを示す。回転プレス機のパンチ１４、１６の設計は、上側パンチ１４を参照して以下に説明される。この点に関して、図示する例の下側パンチ１６は、同一に設計されている。
【００３３】
図１から図８に見ることができるように、各々の上側パンチ１４は、パンチシャフト５２の端部上にパンチヘッド５０を有する。描かれる例では、パンチシャフト５２は、残りのパンチシャフトセクションより小さい断面を有するパンチネック５４を有する。作動中回転プレス機の空洞１２内に延びるパンチ先端部５６は、パンチシャフト５２の他方の端部上に形成される。回転プレス機のパンチ１４、１６は、回転対称になるように設計され、上側または下側パンチガイド５８、６０内で自由に回転するように案内される。
【００３４】
高さのラインが、例示のために、図３から図５内のパンチヘッド５０の上側に示されている。パンチヘッド５０は、たとえば、円錐状中間領域６４を介してパンチシャフト５２のパンチネック５４内に移行する円筒状表面６２を備える。パンチヘッド５０の上側には、平坦な環状鏡表面セクション６６が存在する。鏡表面セクション６６および円筒状表面６２は、丸みを帯びた中間領域６８によって互いに連結される。平坦な環状鏡表面セクション６６は、中央くぼみ７０を境界付ける。くぼみ７０は、閉じたベース領域７２と、鏡表面セクション６６内で終端し、描写する例では、円錐状または円錐台状になるように設計された縁領域７４とを有する。特に、図６の断面図では、描写する例のくぼみ全体７０が、円錐形状または円錐台形状を有することを見ることができる。縁領域７４と鏡表面セクション６６との間には、丸みを帯びた移行領域が存在することもでき、この移行領域は、特に、鏡表面セクション６６に対して接線方向に連続することができ、または連続的に湾曲することができる。
【００３５】
特にこれもまた図６に見ることができるように、くぼみ７０の輪郭は、描写する例では約１４０°であるテーパ角度α（開口角度）を有する円錐形内に存在する。描写する例では、くぼみ７０を境界付ける鏡表面セクション６６の内側縁によって形成されたくぼみ７０の外側輪郭は、直径ｄ１を有する包絡円上に存在する（図６および図８を参照）。図８では、パンチネック５４が直径ｄ２を有することも見ることができる。図示する例では、ｄ１＝１／２  ｄ２である。この実施形態により、作動中、パンチヘッド内に、特にくぼみ７０の縁の領域内に導入される圧力を、加圧ローラ３２と相互作用しながら、パンチシャフト５２、特にパンチネック５４内に非常に均一に導入することができ、これは力線７６によって図８に示される。作動中生じる圧力は、これにしたがって、くぼみ７０の左右に均一に分割され、パンチシャフト内に均質に導かれる。ｄ１がｄ２より小さい範囲では、シャフト軸の方向の圧力の導入は、増大される。この場合でも、基本的には、パンチ１４の安定性に関して問題とはならない。
【００３６】
図９から図１１は、図１による回転プレス機において使用され得る上側パンチ１４’の別の例示的な実施形態を示す。同じことが、下側パンチにも対応して当てはまる（図示せず）。
図９から図１１に示すパンチ１４’は、くぼみの外形に関してのみ図１から８に示すパンチ１４とは異なる。それにしたがって、くぼみ７０’の縁領域７４’は、わずかに凹状に湾曲され、くぼみ７０’は、垂直円筒状壁セクション８０およびベース領域７２’を備えた中央穴を有する。特に図１０に見ることができるように、環状鏡表面セクション６６への移行部におけるくぼみ７０’は、この領域内に置かれた接平面７８と、平坦な鏡表面セクション６６の間に２０°未満の接線角度βを有する。それによって、普通なら、応力ピーク、故にパンチヘッドの早期の不具合の危険性を引き起こす恐れがある、移行部の領域内の強い縁が、回避される。
【００３７】
図１１に見ることができるように、平坦な鏡表面セクション６６に対して垂直である壁セクション８０の高さｈもまた比較的小さく、この例では、１ｍｍ未満である。そのような垂直壁セクションは、基本的には、図１１に描写する力線７６を参照して見ることができるような導入された力に対する障壁となる。したがって、垂直な壁セクション８０は、導入された力に必要な偏向を引き起こし、それによって負の影響を与え得る。結果として、高さｈは、垂直の壁セクションが提供されることを想定すると、可能な限り小さくなければならない。
【００３８】
くぼみ７０、７０’をパンチヘッド内に提供することにより、パンチヘッドおよびこれらと相互作用する加圧ローラ３２、３４、３６、３８にかかるより均一な負荷が達成され、それにより、パンチ１４、１４’、１６の寿命は、パンチ１４、１４’、１６の耐久性を損なうことなく増大される。加圧ローラ３２、３４、３６、３８および回転プレス機全体の磨耗は低減され、発生する騒音が低減される。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ダイプレート
１２  空洞
１４  上側パンチ
１４’  上側パンチ
１６  下側パンチ
１８  上側制御カム要素
２０  下側制御カム要素
２２  充填装置
２４  充填チャンバ
２６  充填材料リザーバ
２８  供給セクション
３０  圧力ステーション
３２  上側予プレスローラ
３４  下側予プレスローラ
３６  上側主プレスローラ
３８  下側主プレスローラ
４０  押し出しステーション
４２  スクレーパ
４４  ペレット
４６  ペレット排出部
４８  制御装置
５０  パンチヘッド
５２  パンチシャフト
５４  パンチネック
５６  パンチ先端部
５８  上側パンチガイド
６０  下側パンチガイド
６２  円筒状表面
６４  円錐状中間領域
６６  鏡表面セクション
６８  中間領域
７０  くぼみ
７０’  くぼみ
７２  ベース領域
７２’  ベース領域
７４  縁領域
７４’  縁領域
７６  力線
７８  接平面
８０  壁セクション
【図１】
2018015810.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
Punch for a Rotary Press
The invention relates to a punch for a rotary press comprising a shaft with a punch tip at one end of the shaft and a punch head at the other end of the shaft, wherein the punch head has a mirror surface and a cylindrical surface, as well as an intermediate region between the mirror surface and cylindrical surface.
Rotary presses have a plurality of upper and lower punches which are always assigned in pairs to a cavity of a die plate of the rotor of the rotary press. While the rotor is rotating, the cavities are filled with the filling material to be pressed. In a pressing apparatus, the upper and lower punches are pressed against each other in the cavities to press the filling material into pellets, in particular tablets. The punch tips enter into the cavities, whereas the punch heads located at the other end of the shaft generally interact with pressure rollers of the pressing apparatus. In addition, while the rotor of the rotary press is rotating, the axial movement of the punches is generally controlled by control cams that interact with the punch heads. 
The mechanical contact of the top side of the punch head with the pressure rollers is along a so-called contact region. The contact region can be divided into two subregions. On the one hand, this is the intermediate region between the cylinder surface and the mirror surface of the punch. The first mechanical contact between the pressure roller and the punch head occurs in this region upon entry into the pressing apparatus. During the continued entry of the punch into the pressing apparatus, the pressure rises to the maximum value. The second subregion is formed by the mirror surface of the punch head, i.e., a flat surface in the middle of the top side of the punch head. While the pressure roller is interacting with the mirror surface, the pressure remains at its maximum value. The diameter of the mirror surface also determines the so-called pressure hold time. Then the pressure decreases upon leaving the pressing apparatus and the associated renewed contact with the intermediate region until the punch leaves the pressing apparatus and hence contact with the pressure roller.
Punch heads and in particular their mirror surfaces are the subject matter of the standard DIN ISO 18084:2012-08. Accordingly, the mirror surface is designed flat and circular. Punch heads with such a mirror surface represent the most frequent application. A corresponding punch is for example known from EP 2 111 972 B1. The outer contour of the flat mirror surface can also deviate from the circular shape known from the standard.
In principle, such punches are distinguished by enormous stability which can easily withstand the loads arising from very high pressure while the rotary press is operating. If a punch failure occurs, it has however been revealed that this frequently proceeds from the middle of the mirror surface. In addition, traces of wear occur with the known punches in the region of the middle of the running surface of the pressure roller, which can necessitate an earlier exchange of the pressure roller. In addition, a defective punch transfers its material into the running surfaces of the pressure rollers that interact with this punch. This in turn presses into the other punches which can cause the entire punch set to be damaged in a chain reaction. 
In addition to the aforementioned punches with a closed mirror surface, special punches are also known with through-holes in the region of the mirror surface. These holes generally serve additional functions such as the actuation of a clamping mechanism for punch inserts. Such a punch is for example known from DE 10 2008 053 453 B4. An associated problem is that, by introducing the holes, mechanical stress overloads are generated at the edge of the hole. Due to these stress overloads, the maximum durability and hence the life of the punch decreases. The life of the pressure roller also decreases due to the stress overload at the edge of the hole. Depending on the depth of the hole, the regions of the punch head and punch shaft are weakened by the hole. The cleanability of the punch is impaired by the through-hole.
Based on the presented prior art, the object of the invention is therefore to provide a punch of the aforementioned type with a longer life that leads to reduced wear of the pressure rollers of a rotary press during operation.
The invention achieves the object with the subject matter of independent claim 1. Advantageous designs can be found in the dependent claims, the description and the figures.
For a punch of the aforementioned type, the invention achieves the object in that the mirror surface has a central recess which is surrounded by an annular mirror surface section.
The punch comprises a shaft, at one end of which the punch tip is arranged that enters the respective cavity in the die plate while the rotary press is operating. The punch head is located at the other end of the shaft and has an upper mirror surface and a cylindrical surface that are connected to each other by a preferably rounded intermediate region. A conical region can for example be provided between the cylindrical surface and the punch shaft. The punch shaft can have a punch neck following the punch head and can have a smaller diameter than the other shaft region. At least the punch head, in particular the entire punch, can be designed as a single part. 
According to the invention, the mirror surface has a central recess which is bordered by an in particular flat annular mirror surface section. In the region of the mirror surface section, the pressure is substantially constant from the interaction with the pressure rollers of the rotary press. The central recess possesses a closed base like a bay and is hence not a through-hole in which a clamping bolt, etc. is arranged. The recess can for example be curved concavely. The punch head including its annular mirror surface section as well as its central recess can be rotationally symmetrical. The central recess can be correspondingly circular and surrounded by a preferably annular mirror surface section. The mirror surface section can also possess a ring shape which deviates from the ring shape. 
The recess introduced into the mirror surface region according to the invention improves the mechanical properties of the punch head during operation. The recess is designed to reduce weak points in the mirror surface. In this regard, the recess has a geometry which improves the contact conditions between the mirror surface and a pressure element of a pressing apparatus, in particular a pressure roller, as well as the durability of the overall punch structure. The recess improves the maximum durability of the mirror surface and hence the overall life of the punch. In addition, pressure roller wear is reduced.
The invention is based on the insight that pressure rollers roll on the middle of the punch head, or respectively the mirror surface and therefore the middle is particularly stressed while the rotary press is operating. In particular when the punches are unguided, i.e., arranged to rotate freely in the respective punch guides, this causes the middle of the mirror surface to experience a particularly high number of pressings (deformation cycles), whereas the intermediate region and the edge of the mirror surface are loaded less strongly due to the statistically distributed rotary position of the punches in the punch guides. This causes the aforementioned punch failure starting from the middle of the mirror surface. 
On the other hand, the invention is based on the insight that the real contact surface between the punch and pressure roller changes significantly during the pressing process due to the contiguous, flat mirror surface in known punches. When the pressure roller is on the middle of the punch, there is a contact line that runs across the entire width of the mirror surface. When the pressure roller is contrastingly at the beginning or end of the mirror surface, the contact line shortens until it becomes a contact point in the intermediate region. It is a further insight of the inventor that this significant alteration in contact conditions is problematic for the mechanical load on the punch and pressure roller and leads to a strong change in the contact stiffness, in particular since the Hertz surface pressure is inversely proportional to the root of the contact line length.
The mirror surface is decreased by the recess according to the invention. The in particular flat region then forms a ring surface in comparison to which the middle of the punch head topside is recessed so that it no longer comes in contact with the pressure roller during the pressing process. This eliminates the middle of the mirror surface which is subject to a strong mechanical load in the prior art, and a longer life results. In addition, the explained significant change of the contact line length between the pressure roller and mirror surface that occurs in the prior art during a pressing process is reduced by the recess according to the invention. Overall, the path of contact is even since the length of the contact line decreases in the region of the punch axis by the diameter of the recess. This causes a decrease in the dynamics during operation, and the generated noise is also reduced. 
Moreover according to the invention, the running surface of the pressure roller is stressed more evenly since the middle of the running surface which is subject to a particular load in the prior art is relieved by the recess in the mirror surface, and regions adjacent to the middle of the running surface are subject to an additional load. The wear of the pressure roller running surface is also accordingly more homogeneous and reduced overall.
Numerous important advantages are thus achieved by the invention. To begin with, the mechanical durability, or respectively the life of the punch tools is increased in that an advantageous effect is produced on the mechanical stress in the contact region of the punch by the geometric design of the recess. The punch head is subject to a more mechanically even load. The number of deformation cycles and the mechanical stress of the contact region are more homogeneously distributed. Given the reduced change in length of the contact line during the pressing process, more even contact conditions are established. In addition, the mechanical stress on the rotary press is reduced overall. Given the more even and reduced stress on the punch head, the stress on all of the participating contact components of the rotary press is also more even and reduced. That is, parts such as pressure rollers, pressure rails, control cams, control ramps, etc. also have a longer life. The life and service intervals of the rotary press are increased. Given the reduced dynamics, the generated noise of the rotary press is also reduced overall.
The recess can have an edge region and a base region which is surrounded by the edge region. The edge region can be designed frustoconical or conical. The base region can in principle be very small, in an extreme case substantially punctiform, when the edge region possesses a (fully) conical shape. 
A tangentially continuous transitional region can be provided between the edge region and mirror surface section. An even and hence less stressing transition of the pressure rollers between the annular mirror surface section and the recess is thereby achieved. The mechanical durability is thereby further increased. Only selecting a suitable geometry for the recess permits the introduction of said recess without endangering the function, in particular the mechanical durability of the punch. In this context, it is possible for the tangential continuity to only exist at the direct transition from the transitional region to the mirror surface section. It is, however, also possible for the entire transitional region to be tangentially continuous, in particular also at the transition to the base region. Given tangential continuity, the radius of the rounded transitional region remains constant over the entire extent of the rounded transitional region. This brings about a further homogenization of the transition of the pressure rollers between the annular mirror surface section and the recess and hence further improves mechanical durability of the punch.
According to another embodiment, the transitional region to the mirror surface section can be continuously curved. It is again possible for the continuous curvature to only exist at the direct transition from the transitional region to the mirror surface section. It is however, also possible for the entire transitional region to be continuously curved. Given a continuous curve, the radius of the rounded transitional region increases constantly, starting from the base region, toward the annular mirror surface section and progresses into infinity at the transition to the annular mirror surface section. Accordingly, a maximum homogenization is achieved of the transition of the pressure rollers between the annular mirror surface section and the recess, and hence improved mechanical durability of the punch.
It is also possible for the recess at the transition to the annular mirror surface section to possess a tangential angle relative to the annular mirror surface section of less than 20°, and preferably less than 10°. The aforementioned tangential angle results between a tangent located directly at the transition between the recess and mirror surface section and the plane defined by the in particular flat mirror surface section, the horizontal plane when the rotary press is operating. In the aforementioned embodiment, the tangential angle is relatively small, i.e., less than 20° and preferably less than 10° (and greater than zero). The recess therefore only drops slightly relative to the mirror surface section. The recess according to the invention only must ensure that no contact with the pressure roller arises under maximum pressure in the region of the recess during a pressing process, and the mechanical weakening of the punch structure which occurs in the prior art accordingly fails to materialize. A load-optimized edge results from the small difference in the tangential angle at the transition between the flat mirror surface and recess of less than 20°. In this context, “load optimized” means that force can flow in the direction of the punch axis almost unhindered, and the edge is obtuse enough for there to be effective mechanical support when the edge is subject to load. In contrast to a vertical hole with a tangential angle of 90°, only a slight increase in stress occurs under a load (pressure) due to the effective edge support.
A (second) rounded transitional region can also be provided between the edge region and base region. The base region of the recess can also be (concavely) curved. Given a rounding of the base of the recess, for example with a rounding diameter greater than 1 mm, and given the rounded transitional region between the edge region and base region, cleaning the recess is simplified since any edges are avoided. A notch effect is also excluded.
The depth of the recess relative to the annular mirror surface section is less than 4 mm, preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm. In this manner, the mechanical weakening of the punch head is minimized by the recess, and cleanability is further improved. As explained, a minimum requirement for the depth of the recess is that the base of the recess during operation does not contact the pressure rollers of a rotary press equipped with the punches.
The ratio between the depth of the recess to the diameter of the recess can be less than 2 according to another embodiment. Moreover, this largely prevents mechanical weakening of the punch structure, and the cleaning of the recess is further simplified.
The ratio between the diameter of the recess to the diameter of the annular mirror surface section can be less than 0.8 according to another embodiment which improves cleanability.
According to another embodiment, the outer contour of the recess can lie within an envelope circle with a diameter which is not greater than one-half the diameter of the region of the shaft adjacent to the punch head. The envelope circle is the smallest circle which encloses the outer contour of the recess (in particular in the plan view of the punch head). The outer contour of the recess is formed by the transition to the mirror surface section. The region of the shaft adjacent to the punch head can be a punch neck. Maintaining the aforementioned relationship ensures that the pressure can be released symmetrically between the punch axis and shaft outer diameter as explained in greater detail below. The flow of force through the transitional region between the punch head and punch shaft which functions like a notch is thereby minimized. The durability of the punch head is consequently increased.
According to another related embodiment, the (overall) contour of the recess can lie within an envelope cone, or envelope conical frustum, with a taper angle (opening angle) of at least 140° and a maximum diameter (diameter of the edge of the cone opening) which is not greater than one-half the diameter of the region of the shaft adjacent to the punch head. Again, this region of the shaft adjacent to the punch head can be formed by a punch neck. If the entire recess is enclosed by such a cone, or respectively conical frustum, the flow of force can be further optimized. The volume area of the recess thus defined ensures that the pressure can expand freely from the force introduction point at an angle of 70° in the direction of the punch axis. This leads to reduced mechanical stress and accordingly also to increased durability of the punch head.
According to another embodiment, the height of all wall sections of the recess perpendicular to the mirror surface section can be less than 1 mm. The recess can have no, one, or a plurality of wall sections that for example are connected by conical frustum sections that run perpendicular to the mirror surface section. Such wall sections can in particular form perpendicular circular cylinders. In the aforementioned embodiment, the overall height of any such wall sections is less than 1 mm. If the recess has a plurality of such wall sections, the overall height results from the sum of individual heights. If the recess only has one such wall section, the overall height corresponds to the height of this one wall section. If the recess does not have any such wall sections, the height is zero. In principle, perpendicular cylindrical component parts of the recess worsen the flow of force in the punch head. The forces that flow from the punch head toward the pressing surface are deflected by the perpendicular cylindrical component parts, and the flow of force is accordingly restricted as will be explained below. Given perpendicular wall sections that are as small as possible, force can flow nearly unhindered from the head to the pressing axis. At best, the recess does not have any perpendicular wall sections. 
The invention also relates to a rotary press comprising a rotor that can be rotated by means of a rotary drive, wherein the rotor has an upper punch guide for upper punches of the rotary press, a lower punch guide for lower punches of the rotary press and a die plate arranged between the punch guides, wherein the punches interact with cavities in the die plate, furthermore comprising a filling apparatus by means of which the filling material to be pressed is added to the cavities in the die plate, furthermore comprising at least one upper pressing apparatus and at least one lower pressing apparatus that, during operation, interact with the upper punches and the lower punches such that they press the filling material into the cavities in the die plate, and comprising an ejection apparatus in which the pellets generated in the cavities are ejected from the rotary press, wherein the upper and lower punches are formed in the manner according to the invention.
The at least one pressing apparatus of the rotary press can in particular have upper and lower pressure rollers which interact with the punch heads of the upper and lower punches in the aforementioned manner. In addition, the punches can be arranged in a freely rotatable manner in the punch guides. The punches according to the invention can accordingly have a circular cylindrical shaft without keys, or similar form-fit elements. The rotor of such a rotary press possesses, in a known manner, a rotary drive that rotatably drives the rotor, in particular the die plate with the upper and lower punches, for example by means of a drive shaft. The die plate can be designed as a single piece or be constructed from individual die segments. The cavities of the die plate can be formed by holes introduced directly in the die plate, or by releasable dies inserted in seats in the die plate. In the filling apparatus, the cavities of the die plate are filled in a known manner with an e.g. powdered filling material. Then the filling material is pressed in a manner which is also known by the upper and lower punch of the rotary press in the cavities into a pellet, especially a tablet. After the pellets are expelled from the cavities, for example by the lower punch of the rotary press, the pellets are ejected from the rotary press in an ejector station. The ejector station can for example comprise a scraper that is arranged directly above the die plate and scrapes off the ejected pellets from the die plate rotating below the scraper toward the discharge channel.
Exemplary embodiments of the invention are explained in greater detail below with reference to figures. The drawing shows schematically in:
Fig. 1 a rotary press according to the invention in a flattened representation of the rotor, 
Fig. 2 a representation of an enlarged section of a press punch, and a pressure roller of the rotary press shown in Fig. 1,
Fig. 3 an enlargement of a section of a punch of the rotary press shown in Fig. 1 in a first perspective view,
Fig. 4 the representation from Fig. 3 in another perspective view,
Fig. 5 the representation from Fig. 3 in a side view,
Fig. 6 a sectional view along the line C-C in Fig. 5,
Fig. 7 a sectional view along the line B-B in Fig. 2,
Fig. 8 detail D from Fig. 7 in an enlarged representation,
Fig. 9 a sectional view corresponding to the representation from Fig. 6 according to an additional exemplary embodiment,
Fig. 10  detail F from Fig. 9 in an enlarged representation, and
Fig. 11  detail G from Fig. 9 in an enlarged representation.
The same reference numbers refer to the same objects in the figures unless indicated otherwise.
The rotary press shown in Fig. 1, in particular the rotary tablet press, comprises a rotor that is rotationally driven by a rotary drive (not shown) with a die plate 10 which has a plurality of cavities 12. The cavities 12 can for example be formed by holes in the die plate 10. Furthermore, the rotor comprises a plurality of upper punches 14 and lower punches 16 that rotate synchronously with the die plate 10. In each case, a pair consisting of an upper punch 14 and lower punch 16 is assigned to a cavity 12. The axial movement of the upper punch 14 and lower punch 16 during the rotation of the rotor is controlled by upper control cam elements 18 and lower control cam elements 20. The rotary press moreover comprises a filling apparatus 22 which has a filling chamber 24. The filling apparatus 22 moreover comprises a funnel-shaped filling material reservoir 26 which is connected by a feed section 28 to the filling chamber 24. In this manner, the powdered filling material in the present example passes under the force of gravity from the filling material reservoir 26 via the feed section 28 into the filling chamber 24, and passes therefrom via a filling opening provided in the bottom side of the filling chamber 24 into the cavities 12 of the die plate 10, again under the force of gravity. 
Moreover, the rotary press comprises a pressing station 30. The pressing station 30 possesses a pre-pressing apparatus with an upper pre-pressing roller 32 and a lower pre-pressing roller 34, as well as a main pressing apparatus with an upper main pressing roller 36 and a lower main pressing roller 38. Furthermore, the rotary press comprises an ejector station 40, in the present case with a scraper 42 which supplies the pellets 44, in particular tablets, produced in the rotary press to a pellet discharge 46 for further processing. 
A control apparatus for operating the rotary press is shown with reference number 48. The control apparatus 48 is connected by lines (not shown) to, inter alia, the rotary drive of the rotor.
Fig. 2 shows an enlarged representation of part of an upper press punch 14 as it interacts with an upper pressure roller 32.
Fig. 3 to 8 show an example and section of an upper punch 14 of the rotary press shown in Fig. 1. The design of the punches 14, 16 of the rotary press will be explained below with reference to an upper punch 14. In this respect, the lower punches 16 in the depicted example are designed identically. 
As can be seen in Fig. 1 to 8, each upper punch 14 has a punch head 50 on an end of a punch shaft 52. In the portrayed example, the punch shaft 52 has a punch neck 54 with a cross section that is smaller than the remaining punch shaft section. The punch tip 56 extending into the cavities 12 of the rotary press during operation is formed on the other end of the punch shaft 52. The punches 14, 16 of the rotary press are designed to be rotationally symmetrical and are guided to freely rotate in the upper, or respectively lower punch guide 58, 60. 
Height lines are depicted on the top side of the punch head 50 in Fig. 3 to 5 for the sake of illustration. The punch head 50 comprises a cylindrical surface 62 that transitions via an e.g. conical intermediate region 64 into the punch neck 54 of the punch shaft 52. On the top side of the punch head 50, there is a flat, annular mirror surface section 66. The mirror surface section 66 and cylindrical surface 62 are connected to each other by a rounded intermediate region 68. The flat, annular mirror surface section 66 borders a central recess 70. The recess 70 possesses a closed base region 72 and an edge region 74 which terminates in the mirror surface section 66 and is designed in the portrayed example to be conical, or respectively frustoconical. In particular in the sectional view in Fig. 6, it can be seen that the entire recess 70 in the portrayed example has a conical shape, or respectively frustoconical shape. Between the edge region 74 and the mirror surface section 66, there can also be a rounded transitional region which in particular can be tangentially continuous or continuously curved relative to the mirror surface section 66.
As can also be seen in particular in Fig. 6, the contour of the recess 70 lies within a cone with a taper angle α (opening angle) that is about 140° in the portrayed example. The outer contour of the recess 70 which is formed in the portrayed example by the inner edge of the mirror surface section 66 bordering the recess 70 lies on an envelope circle with the diameter d1 (see Fig. 6 and 8). In Fig. 8, it can also be seen that the punch neck 54 has a diameter d2. In the depicted example, d1= 1/2 d2. By means of this embodiment, pressures introduced into the punch head during operation, in particular in the region of the edge of the recess 70, can be very evenly introduced in the punch shaft 52, in particular the punch neck 54, while interacting with the pressure roller 32 as illustrated in Fig. 8 by the force lines 76. The pressure arising during operation is accordingly divided evenly to the left and right of the recess 70 and is homogeneously conducted in the punch shaft. To the extent that d1 is smaller than d2, introduction of pressure in the direction of the shaft axis is increased. This is also not problematic in principle for the stability of the punch 14.
Fig. 9 to 11 show another exemplary embodiment of an upper punch 14’ which can be used in the rotary press according to Fig. 1. The same correspondingly holds true for the lower punches (not shown).
The punch 14’ shown in Fig. 9 to 11 differs from the punch 14 shown in Fig. 1 to 8 only in terms of the geometry of the recess. Accordingly, the edge region 74’ of the recess 70’ is curved slightly concavely, and the recess 70’ possesses a central hole with a perpendicular cylindrical wall section 80 and a base region 72’. As can be seen in particular in Fig. 10, the recess 70’ at the transition to the annular mirror surface section 66 possesses a tangential angle β between a tangent 78 placed in this region and the flat mirror surface section 66 of less than 20°. A strong edge in the region of the transition is thereby avoided which otherwise could cause stress peaks and hence the danger of a premature failure of the punch head.
As can be seen in Fig. 11, the height h of the wall section 80 which is perpendicular relative to the flat mirror surface section 66 is also relatively small; in the present example, less than 1 mm. Such perpendicular wall sections pose in principle a barrier for the introduced force as can be seen with reference to the force lines 76 drawn in Fig. 11. Accordingly, the perpendicular wall section 80 causes a necessary deflection of the introduced force which can have a negative effect. Consequently, the height h, assuming that perpendicular wall sections are provided, should be as small as possible.
By providing the recesses 70, 70’ in the punch heads, a more even load on the punch heads and the pressure rollers 32, 34, 36, 38 interacting with them is achieved so that the life of the punches 14, 14', 16 is increased without impairing the durability of the punches 14, 14', 16. The wear of the pressure rollers 32, 34, 36, 38 and the rotary press overall is reduced, and the generated noise is reduced. 
Reference Number List
10     Die plate
12     Cavities
14     Upper punch
14’   Upper punch
16     Lower punch
18     Upper control cam elements
20     Lower control cam elements
22     Filling apparatus
24     Filling chamber
26     Filling material reservoir
28     Feed section 
30     Pressure station
32     Upper pre-pressing roller
34     Lower pre-pressing roller
36     Upper main pressing roller
38     Lower main pressing roller
40     Ejector station
42     Scraper
44     Pellets
46     Pellet discharge
48     Control apparatus
50     Punch head
52     Punch shaft
54     Punch neck
56     Punch tip
58     Upper punch guide
60     Lower punch guide
62     Cylindrical surface
64     Conical intermediate region
66     Mirror surface section
68     Intermediate region
70     Recess
70’   Recess
72     Base region
72’   Base region
74     Edge region
74’   Edge region
76     Force lines
78     Tangent
80     Wall section
Claims 
1. A punch for a rotary press comprising a shaft (52) with a punch tip (56) at one end of the shaft (52) and a punch head (50) at the other end of the shaft (52), wherein the punch head (50) has a mirror surface and a cylindrical surface (62), as well as an intermediate region (68) between the mirror surface and cylindrical surface (62), characterized in that the mirror surface has a central recess (70, 70’) which is surrounded by an annular mirror surface section (66). 
2. The punch according to claim 1, characterized in that the recess (70, 70’) has an edge region (74, 74’) and a base region (72, 72’) surrounded by the edge region (74, 74’).
3. The punch according to claim 2, characterized in that the edge region (74, 74’) is designed in the shape of a conical frustum or a cone. 
4. The punch according to one of claims 2 or 3, characterized in that a tangentially continuous transitional region is provided between the edge region (74, 74’) and the annular mirror surface section (66).
5. The punch according to one of claims 2 to 4, characterized in that a continuously curved transitional region is provided between the edge region (74, 74’) and the annular mirror surface section (66).
6. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (70, 70’) at the transition to the annular mirror surface section (66) possesses a tangential angle (β) relative to the annular mirror surface section (66) of less than 20°, preferably less than 10°. 
7. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the depth of the recess (70, 70’) relative to the annular mirror surface section (66) is less than 4 mm, preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm.
8. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the depth of the recess (70, 70’) to the diameter (d1) of the recess (70) is less than 2.
9. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the diameter (d1) of the recess (70, 70’) to the diameter of the annular mirror surface section (66) is less than 0.8. 
10. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the outer contour of the recess (70, 70’) lies within an envelope circle with a diameter (d1) which is not greater than one-half the diameter (d2) of the region of the shaft (52) adjacent to the punch head.
11. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the recess (70, 70’) lies within an envelope cone, or envelope conical frustum, with a taper angle (α) of at least 140° and a maximum diameter (d1) which is not greater than one-half the diameter (d2) of the region of the shaft (52) adjacent to the punch head. 
12. The punch according to one of the preceding claims, characterized in that the height (h) of all wall sections of the recess (70, 70’) perpendicular to the mirror surface section (66) is less than 1 mm. 
13. A rotary press comprising a rotor that can be rotated by means of a rotary drive, wherein the rotor has an upper punch guide (58) for upper punches (14) of the rotary press, a lower punch guide (60) for lower punches (16) of the rotary press and a die plate (10) arranged between the punch guides (58, 60), wherein the punches interact with cavities (12) in the die plate (10), furthermore comprising a filling apparatus (22) by means of which the filling material to be pressed is added to the cavities (12) in the die plate (10), furthermore comprising at least one upper pressing apparatus (30) and at least one lower pressing apparatus (30) that, during operation, interact with the upper punches (14) and the lower punches (16) such that they press the filling material into the cavities (12) in the die plate (10), and comprising an ejection apparatus in which the pellets (44) generated in the cavities (12) are ejected from the rotary press, characterized in that the upper and lower punches (14, 16) are designed according to one of the preceding claims.
Abstract
The invention relates to a punch for a rotary press comprising a shaft with a punch tip at one end of the shaft and a punch head at the other end of the shaft, wherein the punch head has a mirror surface and a cylindrical surface, as well as intermediate region between the mirror surface and cylindrical surface, wherein the mirror surface has a central recess which is surrounded by an annular mirror surface section.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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