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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE SACHETS
TETRAEDRES POUR LE THE
FONDEMENT DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication de sachets de thé, en particulier ceux de forme tétraèdre, que l'on plonge dans de l'eau froide ou dans de l'eau chaude pour extraire l'essence ou les ingrédients du thé noir ou vert.
Description de la technique antérieure
La présente invention procure un procédé et un appareil pour la fabrication de sachets tétraèdres très efficaces pour le thé.
Les sachets tétraèdres pour le thé sont constitués d'un sachet faisant office de récipient, qui est façonné en forme de tétraèdre en condition normale, qui représente un espace suffisamment, grand non seulement pour une quantité appropriée de thé noir ou de thé vert qu'on y insère de manière étanche pour absorber une quantité suffisante d'eau sans que celleci soit pressée contre le sachet, mais également pour l'introduction d'une grande quantité d'eau, ce qui garantit par conséquent une extraction efficace de l'essence de thé hors du sachet.
Le seul inconvénient lié aux sachets tétraèdres pour le thé réside dans sa fabrication qui
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est plus difficile que celle de sachets plats pour le thé, étant donné la configuration spécifique, ce qui rend les frais de fabrication plus élevés que ceux des sachets plats pour le thé.
Parmi les moyens couramment disponibles pour la fabrication de tels sachets tétraèdres pour le thé, on peut citer ceux proposés par les modèles déposés japonais, numéros provisoires Showa 63-79303 et 63- 99804. Toutefois, aucune de ces propositions n'a donné lieu à une procuration viable qui garantit une fabrication en continu des sachets de thé et, par conséquent, ils ne peuvent rivaliser en termes de productivité avec les appareils destinés à fabriquer des sachets plats pour le thé.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention a été réalisée pour supprimer l'inconvénient susmentionné quant à la fabrication, c'est-à-dire la difficulté de mettre en oeuvre une production en continu, donnant lieu à une productivité médiocre.
Comme mentionné ci-dessus, on a déjà fait des propositions quant au procédé de fabrication de sachets tétraèdres pour le thé. Grâce à ces procédés, on peut mettre en oeuvre le processus de fabrication en continu jusqu'au moment où on façonne une matière du type d'une bande, en une forme cylindrique. Toutefois, lorsqu'on découpe la matière de sachet cylindrique à une longueur spécifique et lorsqu'on la façonne en un tétraèdre ou bien, lorsqu'on charge les contenus dans le sachet, de manière synchrone avec le processus de découpe, on arrête l'acheminement de la matière de sachet en forme de bande, ce qui interrompt le processus de fabrication mis en oeuvre jusque-là en continu.
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Dans le but d'éliminer le problème lié aux procédés conventionnels mentionnés ci-dessus, c'est-àdire l'interruption de la fabrication en continu, la présente invention procure un procédé et un appareil capables de fabriquer en continu des sachets tétraèdres pour le thé, tout en chargeant et en étanchant simultanément les contenus de thé sans arrêter l'acheminement de la matière de sachet.
Par la présente invention, on fabrique des sachets tétraèdres pour le thé en répétant les procédés ci-après : un procédé destiné à façonner une matière de sachet en forme de bande, en une forme cylindrique ; un premier procédé d'aplatissement destiné à aplatir la matière de sachet de forme cylindrique, le long d'une ligne rectiligne latérale perpendiculaire à la direction axiale de la matière de sachet cylindrique et, à la portion aplatie, fusionner et découper la matière de sachet cylindrique pour obtenir un sachet ; un procédé d'alimentation d'une substance au sein du sachet, simultanément à la mise en oeuvre de l'opération de fusionnement mentionnée ci-dessus ;
un second procédé d'aplatissement destiné à aplatir, fusionner et découper (immédiatement après le procédé d'alimentation de la substance) la matière de sachet cylindrique à partir d'une direction décalée de 90 par rapport à celle du premier procédé d'aplatissement, à une position située au-dessus de la position précédente fusionnée et découpée, afin de séparer un sachet tétraèdre pour le thé hors de la matière de sachet ; un procédé destiné à alimenter une substance au sein du sachet cylindrique subsistant au-dessus de la portion découpée ;
ainsi qu'un procédé destiné à aplatir, fusionner et découper (immédiatement après le procédé d'alimentation de la substance, le sachet cylindrique à partir d'une direction décalée de 90 par rapport à
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celle du procédé d'aplatissement précédent, le long d'une ligne rectiligne latérale à une position située au-dessus de la portion précédemment découpée. La présente invention est caractérisée en ce que le procédé d'aplatissement, de fusionnement et de découpe de la matière de sachet cylindrique le long d'une ligne rectiligne latérale est mis est oeuvre à la même vitesse en aval que celle de l'acheminement descendant de la matière de sachet cylindrique, permettant ainsi de procéder à une fabrication en continu des sachets de thé, sans aucune interruption du déroulement du procédé.
Pour fournir une description plus détaillée, on dira que l'objet de l'invention consiste à procurer un procédé de fabrication de sachets tétraèdres pour le thé, qui consiste en un procédé de fabrication d'une matière de sachet cylindrique, le procédé comprenant les étapes consistant à : acheminer une matière en mailles en forme de bande sur la surface circonférentielle d'un cylindre d'alimentation disposé verticalement ; enrouler la matière en mailles autour de toute la surface circonférentielle du cylindre d'alimentation ; et acheminer la matière sur la longueur du cylindre d'alimentation ; joindre bout à bout les marges latérales de contact de la matière à l'intervention d'un moyen de fusionnement dans le but de façonner la matière en forme de bande, en une matière de sachet cylindrique ;
et acheminer la matière de sachet de forme cylindrique en aval du cylindre d'alimentation, à une vitesse constante ; mettre en oeuvre un premier procédé de fusionnement et de découpe comprenant les étapes consistant à : presser, de manière intermittente, une paire d'éléments opposés de presse situés directement en dessous du cylindre d'alimentation, contre la matière de sachet
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cylindrique, dans le but de l'aplatir le long d'une ligne rectiligne latérale et découper la matière de sachet le long de la portion aplatie ; mettre en oeuvre un second procédé de fusionnement et de découpe après le premier procédé de fusionnement et de découpe, ce procédé comprenant les étapes consistant à :
presser une autre paire d'éléments opposés de presse, décalée de 90 par rapport à la première paire d'éléments opposés de presse, contre la matière de sachet cylindrique, pour l'aplatir le long d'une ligne rectiligne latérale à une position verticale différente de celle occupée par la ligne rectiligne latérale du premier procédé de fusionnement et de découpe et découper la matière de sachet le long de la portion aplatie ; et mettre en oeuvre un procédé de chargement de substance comprenant les étapes consistant à :
injecter une substance à partir du cylindre d'alimentation au sein de la matière de sachet, de manière synchrone aux premier et second procédés de fusionnement et de découpe, ces derniers faisant en sorte que les éléments de presse opposés par paires effectuent un mouvement circulaire ou elliptique dans le but de pincer la matière de sachet cylindrique à la même vitesse en aval que celle de l'acheminement descendant de la matière de sachet cylindrique.
Un autre objet de l'invention consiste à procurer un appareil destiné à fabriquer des sachets tétraèdres pour le thé, cet appareil comprenant : un cylindre d'alimentation disposé verticalement, à travers lequel on injecte une substance au sein d'une matière de sachet cylindrique, le cylindre d'alimentation étant également utilisé pour façonner une matière à mailles en forme de bande, qui est acheminée sur la longueur du cylindre d'alimentation, en une forme cylindrique par enroulement de la matière
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sur la surface circonférentielle du cylindre d'alimentation ;
une paire de moyens de fusionnement disposés face à face sur la surface circonférentielle du cylindre d'alimentation, faisant en sorte que les marges latérales de la matière en mailles en forme de bande s'enroulent autour du cylindre d'alimentation pour venir buter l'une contre l'autre et se fusionner conjointement pour obtenir une matière de sachet cylindrique ; un moyen d'acheminement disposé en contact avec le cylindre d'alimentation, destiné à acheminer la matière de sachet cylindrique vers le bas ;
un premier moyen de fusionnement et de découpe disposé en dessous du cylindre d'alimentation et muni d'une paire d'éléments comprenant un élément destiné au fusionnement par pression et un élément récepteur de presse disposés horizontalement l'un en face de l'autre sur les côtés opposés d'une ligne de prolongement vertical du cylindre d'alimentation, la paire d'éléments de presse opposés étant conçue pour presser, aplatir et découper, le long d'une ligne latérale rectiligne, la matière de sachet cylindrique acheminée en aval ;
un second moyen destiné à fusionner et à découper, disposé sur le même plan horizontal que celui du premier moyen destiné à fusionner et à découper, le second moyen destiné à fusionner et à découper étant muni d'une paire d'éléments opposés comprenant un élément destiné au fusionnement par pression et un élément de réception de presse, décalée de 90 par rapport à ceux du premier moyen destiné à fusionner et à découper, dans le but de presser, d'aplatir et de découper la matière de sachet cylindrique le long d'une ligne latérale rectiligne à une position verticalement décalée par rapport à la ligne latérale rectiligne du premier moyen destiné à fusionner et à découper ;
ainsi qu'un mécanisme oscillant de support qui supporte les
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éléments de presse opposés des premier et second moyens destinés à fusionner et à découper, de telle sorte que les éléments opposés de presse effectuent un mouvement rotatif décrivant un lieu géométrique circulaire ou elliptique, dans le but de pincer horizontalement la matière de sachet cylindrique acheminée à partir du cylindre d'alimentation et, en même temps, de déplacer vers le bas la matière pincée de sachet à la même vitesse que celle de l'acheminement vertical de la matière de sachet.
Un autre objet de l'invention consiste à procurer un appareil de fabrication de sachets tétraèdres pour le thé, tel que mentionné ci-dessus, dans lequel le mécanisme oscillant de support comprend des bras de support qui supportent les éléments de presse à leurs extrémités frontales, des tiges oscillantes de support dont les extrémités libres sont raccordées en pivotement à des portions intermédiaires des bras de support, de telle sorte que ces derniers puissent effectuer des oscillations en avant et en arrière, ainsi que des mécanismes de manivelles reliés à l'extrémité arrière de chaque bras de support, dans le but de procurer une oscillation aux bras de support respectifs autour du point d'appui d'un levier, à savoir le pivot entre les bras de support et les tiges oscillantes de support,
les mécanismes de manivelles effectuant des rotations de telle sorte que les éléments opposés de presse effectuent un mouvement répétitif de pinçage et d'acheminement, décrivant un lieu géométrique circulaire ou elliptique.
Un autre objet de l'invention consiste à procurer un appareil de fabrication de sachets tétraèdres pour le thé, comme décrit ci-dessus, dans lequel l'élément de presse destiné au fusionnement est constitué d'une lame de fusionnement et d'une enveloppe
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renfermant la lame de fusionnement, cette dernière étant fixée à demeure à l'extrémité frontale des bras de support, l'enveloppe étant normalement pressée par un ressort installé entre elle et le bras de support, de telle sorte qu'une fente pratiquée à son extrémité frontale fasse saillie vers l'avant au-delà de la pointe de la lame de fusionnement et lorsque l'enveloppe vient buter contre l'élément récepteur de presse,
l'extrémité frontale de l'enveloppe est poussée et se rétracte de telle sorte que la lame de fusionnement fasse saillie à travers la fente et se trouve ainsi exposée.
Un autre objet encore de l'invention est de procurer un appareil de fabrication de sachets tétraèdres pour le thé, comme décrit ci-dessus, l'appareil comprenant, en outre, une paire d'éléments d'allongement réalisés en une matière faisant ressort, les éléments d'allongement étant montés sur des portions opposées de la paroi latérale du cylindre d'alimentation par rapport à la ligne centrale de ce dernier, pour pouvoir coulisser le long de l'axe du cylindre, les éléments d'allongement étant entraînés en synchronisation avec l'acheminement de la matière de sachet de forme cylindrique, les éléments d'allongement étant conçus pour faire saillie par rapport à une ouverture terminale inférieure du cylindre d'alimentation, avant que le moyen de fusionnement et de découpe ne mette en oeuvre le pinçage,
dans le but d'étirer et d'aplatir dans des directions opposées, la matière de sachet cylindrique acheminée vers le bas à partir du cylindre d'alimentation.
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les dessins représentent une forme de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une vue schématique en perspective, dans laquelle on n'a représenté que les composants essentiels dans le but d'indiquer leur
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relation mutuelle quant à leur position dans l'appareil . la figure 2 est une vue frontale d'une portion essentielle de l'appareil ; la figure 3 est une vue latérale droite de l'appareil ; la figure 4 est une vue latérale droite agrandie de la portion essentielle de l'appareil ; la figure 5 est une vue frontale agrandie d'un guide ; la figure 6 est une vue latérale droite du guide ; la figure 7 est une vue agrandie en plan d'un élément de presse destiné au fusionnement raccordé à un mécanisme d'articulation ;
la figure 8 est une vue latérale agrandie de l'élément de presse destiné au fusionnement représenté comme coopérant avec un élément récepteur de presse dans le but de pincer une matière de sachet cylindrique ; la figure 9 est une vue latérale agrandie de l'élément de presse destiné au fusionnement représenté comme coopérant avec un élément récepteur de presse, dans le but de presser, d'étancher et de découper la matière de sachet cylindrique par fusionnement ; la figure 10 est un diagramme représentant le lieu géométrique du mouvement de l'élément de presse
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destiné au fusionnement, comme résultat de la rotation du mécanisme de manivelle ; la figure 11 est une vue frontale agrandie d'une coupe transversale verticale centrale d'un cylindre d'alimentation, les éléments d'allongement étant allongés ;
la figure 12 est une vue latérale du cylindre d'alimentation, partiellement écorchée ; la figure 13 est une vue frontale agrandie d'une coupe transversale verticale centrale du cylindre d'alimentation, les éléments d'allongement étant soulevés ; la figure 14 représente une coupe transversale prise le long de la ligne X-X de la figure 11 ; la figure 15 est une coupe transversale prise le long de la ligne Y-Y de la figure 13 ; et les figures 16A, 16B et 16C sont des vues schématiques qui représentent les éléments d'allongement rétractés.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE FORME DE REALISATION
PREFEREE
Les dessins annexés représentent une forme de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective de l'appareil représentant la relation existant entre les positions des composants. La figure 2 est une vue schématique frontale de ces derniers. La figure 3 est une vue schématique latérale de l'appareil. La figure 4 est une vue latérale agrandie d'une portion essentielle de l'appareil.
L'appareil représenté comprend : un moyen destiné à façonner une matière maillée de sachet analogue à une bande, en une forme cylindrique ; un
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moyen destiné à acheminer vers le bas la matière de sachet cylindrique ; des premier et second moyens de fusionnement et de découpe destinés à pincer la matière de sachet cylindrique acheminée, le long d'une ligne latérale rectiligne par rapport à une direction perpendiculaire à la longueur de la matière de sachet cylindrique et, dans cette position pincée, fusionner et découper la matière de sachet cylindrique ; ainsi qu'un moyen d'alimentation destiné à alimenter les contenus du sachet de thé tel que du thé noir ou du thé vert, au sein de la matière de sachet cylindrique, en synchronisation avec le mouvement du moyen de fusionnement et de découpe.
L'appareil de l'invention englobe également des moyens d'allongement de matière de sachet cylindrique destinés à garantir le fait que la matière de sachet cylindrique pincée soit correctement pressée et aplatie le long de la ligne latérale rectiligne. A présent, on décrira la construction de chaque composant de l'appareil en se référant aux dessins annexés.
Dans les dessins, le chiffre de référence 1 représente un cylindre d'alimentation autour duquel est enroulée une bande de matière maillée 2 de sachet destinée à être façonnée en une forme cylindrique, et à travers la portion creuse duquel on introduit les contenus tels que du thé noir ou du thé vert. Par le chiffre 3, on désigne un moyen de fusionnement constitué par deux paires d'éléments destinés au fusionnement se faisant mutuellement face, qui sont montées sur la circonférence externe du cylindre d'alimentation 1 ; et en 4, on désigne des cylindres d'alimentation situés de part et d'autre du cylindre d'alimentation 1 et se trouvant en contact avec ce dernier.
Des premier et second moyens de fusionnement et de découpe sont situés en dessous du cylindre
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d'alimentation 1 et chacun est muni d'un élément de presse destiné au fusionnement 5,7 et d'un élément de presse de réception 6,8 se faisant mutuellement face, à partir des côtés opposés par rapport à une ligne de prolongement du cylindre d'alimentation.
Le cylindre d'alimentation 1 est constitué par deux cylindres la, lb, l'un étant logé dans l'autre, et disposés verticalement. Le cylindre interne Ib est relié à son extrémité supérieure, à un dispositif de dosage 9 qui mesure la quantité de substance à charger dans le sachet de thé. Au-dessus du dispositif de dosage 9, on procure une trémie 10 dans laquelle on entrepose la substance.
Le dispositif de dosage 9 est muni d'un cadre externe circulaire 11 dans lequel est installé un organe rotatif 13, des évidements de dosage 12 étant pratiqués dans la circonférence de ce dernier. A mesure qu'un arbre rotatif 14 tourne et lorsqu'un des évidements 12 vient se mettre juste en dessous de la trémie 10, la substance vient se loger dans l'évidement. Ensuite, l'organe rotatif 13 tourne.
Lorsque l'évidement se déplace pour aboutir dans la position la plus inférieure faisant face au cylindre d'alimentation 1, il évacue la substance de telle sorte que l'on peut introduire une quantité spécifique de substance au sein du cylindre d'alimentation. L'organe rotatif 13 comprend deux évidements de dosage 12 séparés de 180. l'un de l'autre, de telle sorte qu'il puisse alimenter la substance dosée au sein du cylindre d'alimentation 1 à chaque demi-rotation.
La bande de matière maillée 2 de sachet est constituée par de fines mailles en résine synthétique enroulées en un rouleau. On procure une tension spécifique à la bande maillée de matière de sachet par l'intermédiaire de plusieurs rouleaux de guidage 15 et
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elle est acheminée à travers un guide 16 qui est façonné à la manière d'un col retourné vers le bas, sur la circonférence externe du cylindre d'alimentation 1, dans ce cas, la circonférence externe du cylindre externe la.
Le guide 16, comme représenté dans les figures 5 et 6, est constitué d'un corps cylindrique 18 muni d'une découpe verticale 17 et d'une plaque de guidage 20 façonnée à la manière d'un col retourné vers le bas, solidaire d'un bord de l'ouverture terminale supérieure 19 du corps 18 du cylindre. Le corps 18 du cylindre est disposé par-dessus la circonférence externe du cylindre d'alimentation 1, la portion découpée 17 étant positionnée à l'avant.
La matière 2 extraite de la bande enroulée à l'intervention des rouleaux de guidage 15, est acheminée depuis l'arrière du cylindre d'alimentation 1 au-delà de la surface supérieure de la plaque de guidage 20 en direction du bord de l'ouverture terminale supérieure 19, endroit où la matière 2 change de direction et est acheminée vers le bas à travers un espace ménagé entre le corps 18 du cylindre et le cylindre externe la du cylindre d'alimentation 1. Lors de cet acheminement en aval, les marges latérales de la matière en bande 2 passent à travers la portion découpée 19, de telle sorte qu'elles viennent buter l'une contre l'autre. Les oreilles ou bords latéraux venant buter l'un contre l'autre passent ensuite à travers le moyen de fusionnement 3 qui les fusionne l'un à l'autre en 2a, pour façonner la matière en bande en une forme cylindrique 21.
Les cylindres d'acheminement 4 tournent pour tirer la matière en bande 2 vers le bas en direction du cylindre d'alimentation 1, et simultanément, acheminent
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la matière de sachet 21 de forme cylindrique au moyen de fusionnement et de découpe disposé par-dessous.
Un jeu d'éléments constitué d'un élément de presse 5 destiné au fusionnement et d'un élément récepteur de presse 6 constituant un premier moyen de fusionnement et de découpe, ainsi qu'un autre jeu d'éléments constitué d'un élément de presse 7 destiné au fusionnement et d'un élément récepteur de presse 8 constituant un second moyen de fusionnement et de découpe, sont disposés sur le même plan horizontal.
Les premier et second moyens de fusionnement et de découpe sont décalés de 90 l'un par rapport à l'autre, si bien que le premier moyen fait face à la matière de sachet de forme cylindrique 21 du côté avant et du côté arrière et le second moyen fait face à cette matière du côté droit et du côté gauche. Ces deux jeux d'éléments de presse mettent en oeuvre l'action de pinçage, alternativement à différents intervalles de temps.
La figure 4 représente le premier moyen de fusionnement et de découpe dont les éléments de presse sont alignés en direction longitudinale. Les figures 7 à 10 représentent les détails de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et de l'élément récepteur de presse 6 du premier moyen. Le second moyen de fusionnement et de découpe est semblable quant à sa construction au premier moyen et par conséquent, on se dispensera de l'expliquer.
L'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6 sont fixés aux extrémités opposées de bras de support s'étendant horizontalement 22,23, de façon à se faire mutuellement face, comme représenté. Les bras de support 22,23 sont supportés par des tiges oscillantes 24,25 qui sont reliées en pivotement aux portions intermédiaires des bras de support et qui sont
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également reliées en pivotement à l'intervention de mécanismes de manivelles 26,27 aux extrémités arrières des bras de support.
Les tiges oscillantes 24,25 sont reliées en rotation à leurs extrémités inférieures 28,29, à un bâti de base de l'appareil non représenté et, à leurs extrémités supérieures, elles sont reliées en pivotement à l'intervention de broches 30,31 aux portions intermédiaires des bras de support 22,23, dans le but de soutenir ces derniers. Les mécanismes de manivelles 26,27 sont entraînés en rotation par des arbres 32,33 à une de leur extrémité, en direction de la flèche, et les broches 34,35 disposées à l'autre extrémité sont reliées en pivotement à l'extrémité arrière des bras de support 22,23 dans le but de soutenir ces derniers. Bien que cela ne soit pas représenté, les arbres rotatifs 32,33 tournent à des vitesses égales.
L'élément de presse 5 destiné au fusionnement coopère avec l'élément opposé récepteur de presse 6 dans le but de pincer la matière de sachet cylindrique 21 à des fins de fusionnement et de découpe. L'élément de presse 5 destiné au fusionnement est muni d'une lame de fusionnement 5a à l'extrémité à laquelle on applique du courant à haute fréquence, et elle est également munie d'une enveloppe 36 qui recouvre la lame de fusionnement 5a. L'élément de presse 5 destiné au fusionnement est façonné en une plaque large et épaisse, dont la pointe est façonnée en un bord tranchant, la lame de fusionnement 5a étant prévue sur toute la largeur de ce dernier. L'enveloppe 36 a la forme d'une boîte contenant l'ensemble de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et elle est montée de façon à pouvoir coulisser longitudinalement.
Elle est normalement pressée par un ressort 38 installé entre
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elle et une base de support 37 pour faire saillie vers l'avant, de telle sorte qu'une fente latérale linéaire 39 à l'extrémité frontale de l'enveloppe 36 soit poussée vers l'avant lorsque la lame de fusionnement 5a se retire à l'intérieur de l'enveloppe 36. L'enveloppe 36 a une constitution plus fine à proximité de l'extrémité frontale dont est munie la fente latérale 39 qui est dimensionnée de telle sorte que la lame de fusionnement 5a puisse faire saillie à travers elle.
Comme mentionné ci-dessous, l'élément de presse 5 destiné au fusionnement a une largeur telle que, lorsque la matière de sachet cylindrique 21 est pressée et aplatie, l'élément de presse 5 peut saisir la matière de sachet aplatie 21 sur toute sa longueur.
L'élément récepteur de presse 6 qui est opposé à l'élément de presse 5 destiné au fusionnement, est muni d'une extrémité frontale qui est taillée en pointe pour permettre le pinçage linéaire de la matière. L'élément récepteur de presse 6 a également une largeur suffisante qui correspond à celle de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement.
L'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6 sont entraînés par les mécanismes de manivelles 26,27 qui sont actionnés par les arbres 32,33 qui tournent en direction de la flèche. Les éléments opposés de presse 5 et 6 pincent et aplatissent, le long d'une ligne latérale rectiligne, la matière de sachet cylindrique 21 acheminée vers le bas par le cylindre d'alimentation 1 et ensuite, procèdent à sa fusion et à sa coupure.
Comme mentionné ci-dessus, les arbres 32 et 33 tournent à des vitesses égales pour entraîner les mécanismes de manivelles dans la direction de la flèche. A mesure que les mécanismes de manivelles 26,27 tournent en direction de la flèche, les bras de support 22,23
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soutenus par les pivots 34,35 oscillent d'arrière en avant à l'intervention des tiges oscillantes 24, 25, faisant en sorte que l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6 fixés aux extrémités frontales des bras de support, effectuent un mouvement rotatif elliptique et coopèrent mutuellement pour pincer la matière de sachet cylindrique 21.
L'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6, dans la condition de pinçage, acheminent la portion aplatie de la matière de sachet cylindrique 21 vers le bas.
La figure 10 est un diagramme des lieux géométriques des éléments opposés de presse 5,6, qui représente la manière dont ils effectuent des mouvements de pinçage et d'oscillations elliptiques suite à la rotation du mécanisme de manivelle. Le symbole de référence A représente les lieux géométriques de la broche 34 du mécanisme de manivelle 26 ; le symbole B désigne le lieu géométrique du bras de support 22 ; C désigne le lieu géométrique de la tige oscillante 24 et D désigne le lieu géométrique de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement ou, en termes'plus précis, le lieu géométrique de la lame de fusionnement 5a. A mesure que le bras de support 22 oscille d'arrière en avant à l'intervention de la rotation de la broche 34, l'action de la tige oscillante 24 fait en sorte que la lame de fusionnement 5a suit une voie rotative elliptique.
On veut dire par là que la lame de fusionnement 5a s'approche de la ligne verticale 40 qui s'étend vers le bas à partir du cylindre d'alimentation 1, tout en descendant depuis la position supérieure. Ensuite, lorsqu'elle s'écarte de la ligne verticale 40, la lame de fusionnement 5a se relève graduellement à partir de la position la plus inférieure. On répète ces processus en continu pour
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aplatir et acheminer la matière de sachet cylindrique 21.
En figure 8, on représente l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6, qui sont juste en train d'entamer le pinçage (par l'action de l'articulation) de la matière de sachet cylindrique 21 acheminée à partir du cylindre d'alimentation 1. En figure 9, on représente les éléments opposés de presse, à une position un peu plus inférieure au cours du processus, qui pincent complètement la matière de sachet cylindrique 21.
Lorsque les éléments opposés de presse 5,6 viennent buter l'un contre l'autre, l'enveloppe 36 qui entoure l'élément de presse 5 destiné au fusionnement, est repoussée par l'élément récepteur de presse 6 qui contracte le ressort 38, ce qui donne lieu au fait que la lame de fusionnement 5a fait saillie à travers la fente latérale 39 et vient se mettre en contact avec l'élément récepteur de presse 6. Par l'action de pression des deux éléments opposés de presse, la matière de sachet cylindrique 21 est pressée et aplatie le long d'une ligne horizontale à une position intermédiaire sur sa longueur verticale, et est fusionnée à l'intervention de la lame 5a destinée à cet effet afin d'étancher l'intérieur de la matière cylindrique.
La lame de fusionnement 5a coupe alors la portion fusionnée de la matière de sachet pour séparer le sachet subdivisé (qui constitue un sachet de thé, comme on le décrira ci-après). L'action de fusionnement de la lame 5a procure également un étanchement de la portion découpée de la matière de sachet cylindrique 21 restante.
Dans l'appareil de la présente invention, lorsque la matière de sachet cylindrique 21 est fusionnée et coupée par le premier moyen destiné à cet
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effet, le dispositif de dosage 9 est mis en oeuvre pour évacuer la quantité spécifique de substance hors de l'évidement 12 au sein du cylindre d'alimentation 1, puis, au sein de la matière de sachet cylindrique 21 dont l'extrémité inférieure est étanchée. Ce procédé consistant à charger la substance, a lieu simultanément au mouvement elliptique de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et de l'élément récepteur de presse 6. La mise en oeuvre du chargement de la substance arrive à son terme lorsque les éléments opposés de presse 5,6 s'écartent l'un de l'autre et se retirent de dessous le cylindre d'alimentation.
Tandis que les éléments opposés de presse 5,6 s'écartent et se rétractent l'un par rapport à l'autre, le second moyen de fusionnement et de découpe est activé dans le but de faire avancer l'élément de presse 7 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 8-qui ont la même construction que celle de leurs pendants du premier moyen de fusionnement et de découpe-depuis les côtés gauche et droit en direction d'une position située directement en dessous du cylindre d'alimentation 1, pinçant ainsi la matière de sachet cylindrique 21. L'élément de presse 7 destiné au fusionnement est muni d'une lame destinée à cet effet, qui fusionne et coupe la portion aplatie du sachet le long d'une ligne latérale rectiligne en vue de séparer un sachet tétraèdre 41 pour le thé.
Etant donné que les éléments opposés de presse du second moyen de fusionnement et de découpe, qui avancent à partir du côté droit et du côté gauche, sont décalés de 90. par rapport au premier moyen de fusionnement et de découpe, le sachet de thé peut être fabriqué automatiquement en un tétraèdre. La matière de sachet cylindrique 21 ayant été coupée par le moyen de fusionnement et de découpe, le dispositif de dosage
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9 injecte la substance au sein du cylindre d'alimentation.
L'élément de presse 5 destiné au fusionnement et l'élément récepteur de presse 6 du premier moyen de fusionnement et de découpe s'avancent en direction longitudinale jusqu'à une position située directement en dessous du cylindre d'alimentation 1, en vue d'aplatir, de fusionner et de découper la matière de sachet le long d'une ligne latérale rectiligne, séparant ainsi un autre sachet de thé 41.
De cette manière, on façonne la matière en forme de bande 2 acheminée sur la surface circonférentielle du cylindre d'alimentation 1, en une forme cylindrique 21. La matière de sachet de forme cylindrique 21 est acheminée en aval, tandis que, au même moment, on active alternativement les premier et second moyens de fusionnement et de découpe. Au cours de ce procédé, la substance que doit contenir le sachet de thé est alimentée par intermittence au sein du cylindre d'alimentation 1, les sachets tétraèdres 41 pour le thé étant ainsi fabriqués en succession.
La présente invention englobe, en outre, un dispositif qui guide la matière de sachet cylindrique 21 en vue d'aplatir cette dernière avec précision lorsque les éléments opposés de presse 5,6 du moyen de fusionnement et de découpe la pincent.
Dans les figures 11 à 16, on représente le moyen destiné à guider et à aplatir la matière de sachet cylindrique 21. Dans les dessins, par les chiffres 42,42, on désigne des éléments d'allongement et par le chiffre 43, on désigne une tige de mise en oeuvre destinée à faire avancer et à retirer les éléments d'allongement.
Les éléments d'allongement 42 sont installés dans un espace ménagé entre les cylindres interne et externe la, 1b du cylindre d'alimentation 1. Ils sont
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disposés pour pouvoir coulisser verticalement sur les côtés droit et gauche du cylindre, de telle sorte qu'ils se trouvent en position symétrique autour de la ligne centrale du cylindre d'alimentation. Les éléments d'allongement 42 sont constitués d'une bande étroite en une matière faisant ressort et leurs portions inférieures sont façonnées de telle façon à s'allonger vers l'extérieur, une saillie de coulissement 44 étant prévue sur le côté externe de l'extrémité inférieure.
La tige de mise en oeuvre 43 est munie d'un bras semi-circulaire 45 à une extrémité, dans lequel sont pratiquées des encoches 46 aux deux extrémités, des broches 47 étant insérées dans ces dernières et faisant saillie vers l'extérieur à partir de l'extrémité supérieure de chaque élément d'allongement 42, dans le but de relier le bras 45 et les éléments d'allongement 42. L'extrémité arrière de la tige de mise en oeuvre 43 est fixée à un arbre-rotatif 48 supporté en rotation sur un bâti stationnaire non représenté, de telle sorte que l'extrémité frontale de la tige de mise en oeuvre 43 puisse osciller de bas en haut. Comme représenté en figure 4, l'arbre rotatif 48 est muni d'un bras d'oscillation 49 s'étendant vers l'arrière, l'extrémité arrière de ce bras étant pressée vers le bas à l'aide d'un ressort 50.
A une portion intermédiaire du bras d'oscillation 49, une plaque à came 51 est mise en contact de coulissement avec le côté inférieur du bras. La plaque à came 51 tourne autour d'un arbre 52. Une courroie 55 est enroulée sur une poulie 53 fixée sur l'arbre 52 et sur une poulie 54 sur l'arbre rotatif 32 du mécanisme de manivelle, dans le but de synchroniser le mouvement de la plaque à came 51 avec la mise en oeuvre du fusionnement et de la découpe.
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Dans les figures 4,11 et 12, on représente les éléments opposés de presse 5,6 du premier moyen de fusionnement et de découpe, qui pincent la matière de sachet cylindrique 21 à l'avant et à l'arrière pour le fusionner et le découper. A ce moment, le sommet de la plaque à came 51 se trouve en contact avec le bras oscillant 49, allongeant ainsi le ressort 50 et abaissant l'extrémité avant de la tige de mise en oeuvre 43, l'arbre rotatif 48 faisant office de point d'appui d'un levier.
L'abaissement de l'extrémité antérieure de la tige de mise en oeuvre 43 provoque le déplacement descendant des éléments d'allongement 42,42 du côté droit et du côté gauche. A mesure que les portions inférieures des éléments d'allongement 42 sortent de l'espace ménagé entre les cylindres interne et externe du cylindre d'alimentation 1, ils s'allongent latéralement en étirant latéralement la matière de sachet cylindrique 21 qui est acheminée en aval le long de la surface circonférentielle externe du cylindre d'alimentation. En conséquence, la matière de sachet cylindrique 21 a une forme longitudinale plate dans cette partie.
Comme on l'a expliqué ci-dessus, étant donné que le mouvement descendant des éléments d'allongement 42 et le mouvement de pincement des éléments opposés de presse 5,6 sont synchronisés, les éléments de presse 5,6 entament leur mouvement d'approche mutuelle au même moment ou les éléments d'allongement 42 se mettent à se déplacer vers le bas en étirant et en aplatissant la matière de sachet cylindrique 21. Lorsque les éléments d'allongement 42 atteignent leur point le plus bas, la mise en oeuvre de fusionnement et de découpe à l'intervention de l'élément de presse 5 destiné au fusionnement et de l'élément récepteur de presse 6,
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arrive à son terme, séparant le sachet tétraèdre 41 pour le thé de l'extrémité inférieure de la matière de sachet cylindrique 21.
Dans la forme de réalisation représentée, on procure les éléments d'allongement 42 de chaque côté du cylindre d'alimentation 1 et ils sont mis en oeuvre uniquement lorsque le premier moyen de fusionnement et de découpe agit sur la matière de sachet cylindrique 21. Il est également possible de procurer une autre paire d'éléments d'allongement à l'avant et à l'arrière du cylindre d'alimentation et de les mettre en oeuvre lorsque le second moyen de fusionnement et de découpe est activé, en vue d'allonger la matière de sachet cylindrique en direction longitudinale.
Toutefois, dans cette forme de réalisation, lorsque les éléments opposés de presse 7,8 sont avancés depuis le côté gauche et depuis le côté droit de la matière de sachet cylindrique, la portion fusionnée verticale 2a (à savoir,. les marges latérales fusionnées l'une à l'autre) de la matière de sachet cylindrique fait office de guide de pliage le long duquel on peut aisément aplatir la matière de sachet, ce qui rend pratiquement impossible le fait que la position de pliage réelle dévie ou que le sachet soit déformé.
Pour ce motif, on ne fait pas mention des seconds éléments d'allongement dans cette forme de réalisation.
Au moment où le premier moyen de fusionnement et de découpe termine la mise en oeuvre de pinçage et où les éléments opposés de presse 5,6 se mettent à se rétracter, le bras oscillant 49 commence à se libérer de la poussée ascendante procurée par la plaque à came 51, soulevant ainsi les éléments d'allongement 42 (voir figure 13), avec pour conséquence que les portions inférieures allongées vers l'extérieur se rétractent au sein de l'espace ménagé entre les cylindres externe et
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interne, permettant à la matière de sachet cylindrique de reprendre sa forme originale. A présent, la matière de sachet cylindrique qui se trouve dans sa configuration normale est prête à être pressée et aplatie par le second moyen de fusionnement et de découpe.
Dans les dessins, le chiffre de référence 56 désigne un transporteur à courroie installé en dessous du cylindre d'alimentation 1, sur lequel les sachets façonnés 41 pour le thé tombent et sont transportés à l'écart de l'appareil.
On peut résumer comme suit les caractéristiques et les avantages de l'invention.
La matière de sachet à mailles en forme de bande est façonnée en un cylindre qui est alors aplati, fusionné et découpé le long d'une ligne latérale rectiligne ; au cours de ce processus, la substance est chargée au sein du sachet et la matière de sachet cylindrique continue à être acheminée vers le bas le long du cylindre d'alimentation. Cette opération est suivie par la mise en oeuvre similaire du second moyen de fusionnement et de découpe. Les premier et second moyens sont mis en oeuvre en alternance dans le but de fabriquer en continu des sachets tétraèdres pour le thé.
Etant donné que tous les procédés- l'acheminement de la matière de sachet, la formation du cylindre, l'éjection de la substance au sein des sachets, ainsi que la fabrication et la découpe des sachets de thé-sont réalisés en continu sans interruption, on augmente fortement la productivité.
Deux jeux de moyens de fusionnement et de découpe disposés dans le même plan sont mis en oeuvre en alternance pour aplatir, fusionner et découper la matière de sachet cylindrique. Les éléments opposés de presse de ces moyens sont entraînés pour décrire un
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lieu géométrique circulaire ou elliptique. Cet agencement permet un déroulement en continu du procédé de fabrication, même lorsque le sachet de thé est découpé et séparé.
Etant donné que les éléments opposés de presse qui ont découpé le sachet de thé, se rétractent horizontalement pour permettre l'acheminement en aval de la matière de sachet cylindrique, on empêche la matière de sachet de venir se mettre en contact avec la lame de fusionnement de l'élément de presse destiné au fusionnement et, par conséquent, on réduit très fortement la possibilité d'avoir des produits défectueux.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'on étire et que l'on aplatit la matière de sachet cylindrique dans une direction, à l'intervention des éléments d'allongement, avant que les éléments opposés de presse du moyen de fusionnement et de découpe pincent la matière de sachet, garantissant ainsi le fait que la matière de sachet cylindrique sera pliée et aplatie à l'endroit correct lorsqu'elle est pincée, ce qui empêche efficacement la matière de sachet d'être pliée à un mauvais endroit ou de se déformer et de quitter la forme du tétraèdre.
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PROCESS AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF BAGS
TETRAEDRES FOR TEA
FOUNDATION OF THE INVENTION
Field of the invention
The present invention relates to a method and an apparatus for the manufacture of tea bags, in particular those of tetrahedron shape, which are immersed in cold water or in hot water to extract the essence or the ingredients black or green tea.
Description of the Prior Art
The present invention provides a method and apparatus for making highly effective tetrahedral tea bags.
The tetrahedron tea bags consist of a container-like sachet, which is shaped in the shape of a tetrahedron in normal condition, which represents a sufficient, large space not only for an appropriate amount of black tea or green tea that it is inserted tightly to absorb a sufficient quantity of water without it being pressed against the sachet, but also for the introduction of a large quantity of water, which consequently guarantees efficient extraction of the gasoline tea out of the bag.
The only drawback associated with tetrahedron tea bags is its manufacture which
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is more difficult than that of flat tea bags, given the specific configuration, which makes manufacturing costs higher than those of flat tea bags.
Among the means currently available for the manufacture of such tetrahedron tea bags, there are those proposed by the Japanese registered models, provisional numbers Showa 63-79303 and 63-99804. However, none of these proposals gave rise to a viable proxy which guarantees continuous production of tea bags and, therefore, they cannot compete in terms of productivity with the devices intended to make flat tea bags.
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention has been made to eliminate the aforementioned drawback with regard to manufacturing, that is to say the difficulty of implementing continuous production, giving rise to poor productivity.
As mentioned above, proposals have already been made regarding the process for making tetrahedron tea bags. With these methods, the manufacturing process can be carried out continuously until a strip-like material is formed into a cylindrical shape. However, when cutting the cylindrical sachet material to a specific length and shaping it into a tetrahedron or alternatively, when loading the contents into the sachet, synchronously with the cutting process, the conveyance of the sachet material in the form of a strip, which interrupts the manufacturing process hitherto carried out continuously.
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In order to eliminate the problem associated with the above-mentioned conventional processes, i.e. the interruption of continuous manufacturing, the present invention provides a method and apparatus capable of continuously manufacturing tetrahedron sachets for the tea, while simultaneously loading and sealing the contents of tea without stopping the flow of the sachet material.
By the present invention, tetrahedron tea bags are made by repeating the following methods: a method for shaping a sachet material into a band shape into a cylindrical shape; a first flattening method for flattening the sachet material of cylindrical shape, along a rectilinear lateral line perpendicular to the axial direction of the cylindrical sachet material and, at the flattened portion, fusing and cutting the sachet material cylindrical to obtain a sachet; a method of feeding a substance within the sachet, simultaneously with the implementation of the above-mentioned merging operation;
a second flattening process intended to flatten, merge and cut (immediately after the substance feeding process) the cylindrical sachet material from a direction offset by 90 relative to that of the first flattening process, at a position above the previous merged and cut position, to separate a tetrahedron tea bag from the bag material; a method for feeding a substance within the cylindrical sachet remaining above the cut portion;
as well as a process intended to flatten, merge and cut (immediately after the process of feeding the substance, the cylindrical sachet from a direction offset by 90 relative to
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that of the preceding flattening process, along a rectilinear lateral line at a position situated above the previously cut portion. The present invention is characterized in that the method of flattening, fusing and cutting the cylindrical sachet material along a rectilinear lateral line is carried out at the same speed downstream as that of the downward routing of the cylindrical sachet material, thus making it possible to carry out a continuous manufacture of the tea sachets, without any interruption of the course of the process.
To provide a more detailed description, it will be said that the object of the invention is to provide a process for manufacturing tetrahedron tea bags, which consists of a process for making a cylindrical sachet material, the process comprising the steps of: feeding a strip-like mesh material over the circumferential surface of a vertically disposed feed cylinder; wrapping the mesh material around the entire circumferential surface of the feed cylinder; and feeding the material along the length of the feed cylinder; joining the lateral contact margins of the material end to end with the intervention of a fusing means in order to shape the material in the form of a strip, into a material of a cylindrical bag;
and conveying the sachet material of cylindrical shape downstream of the feed cylinder, at a constant speed; implementing a first method of fusing and cutting comprising the steps of: pressing, intermittently, a pair of opposite press elements situated directly below the feed cylinder, against the sachet material
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cylindrical, with the aim of flattening it along a rectilinear lateral line and cutting the sachet material along the flattened portion; implementing a second method of merging and cutting after the first method of merging and cutting, this method comprising the steps consisting in:
pressing another pair of opposing press elements offset 90 from the first pair of opposing press elements against the cylindrical sachet material to flatten it along a straight lateral line to a vertical position different from that occupied by the rectilinear lateral line of the first method of merging and cutting and cutting the sachet material along the flattened portion; and implementing a substance loading process comprising the steps consisting in:
injecting a substance from the feed cylinder into the sachet material, synchronously with the first and second fusing and cutting processes, the latter causing the opposing press elements in pairs to make a circular movement or elliptical in order to pinch the cylindrical sachet material at the same downstream speed as that of the downward flow of the cylindrical sachet material.
Another object of the invention is to provide an apparatus for making tetrahedron tea bags, this apparatus comprising: a vertically disposed feed cylinder, through which a substance is injected into a cylindrical sachet material , the feed cylinder also being used to shape a band-like mesh material, which is conveyed along the length of the feed cylinder, into a cylindrical shape by winding the material
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on the circumferential surface of the feed cylinder;
a pair of fusing means disposed face to face on the circumferential surface of the feed cylinder, causing the lateral margins of the band-like mesh material to wrap around the feed cylinder to abut the one against the other and merge together to obtain a cylindrical bag material; conveying means disposed in contact with the supply cylinder, for conveying the cylindrical sachet material downwards;
a first fusing and cutting means arranged below the feed cylinder and provided with a pair of elements comprising an element intended for pressure fusion and a press receiving element arranged horizontally opposite one another on the opposite sides of a vertical extension line of the supply cylinder, the pair of opposite press elements being designed to press, flatten and cut, along a straight lateral line, the cylindrical sachet material conveyed in downstream ;
a second means for merging and cutting, arranged on the same horizontal plane as that of the first means for merging and cutting, the second means for merging and cutting being provided with a pair of opposite elements comprising an element intended for pressure fusion and a press receiving element, offset by 90 with respect to those of the first means intended for fusing and cutting, for the purpose of pressing, flattening and cutting the cylindrical sachet material along a straight lateral line at a position vertically offset from the straight lateral line of the first means for merging and cutting;
as well as an oscillating support mechanism which supports the
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opposing press elements of the first and second means for merging and cutting, so that the opposite press elements perform a rotary movement describing a circular or elliptical geometric location, for the purpose of horizontally gripping the cylindrical sachet material conveyed to from the feed cylinder and, at the same time, move down the pinched sachet material at the same speed as that of the vertical conveyance of the sachet material.
Another object of the invention is to provide an apparatus for making tetrahedron tea bags, as mentioned above, in which the oscillating support mechanism comprises support arms which support the press elements at their front ends. , oscillating support rods whose free ends are pivotally connected to intermediate portions of the support arms, so that the latter can oscillate back and forth, as well as crank mechanisms connected to the end rear of each support arm, in order to provide oscillation for the respective support arms around the fulcrum of a lever, namely the pivot between the support arms and the oscillating support rods,
the crank mechanisms performing rotations such that the opposing press elements perform a repetitive pinching and routing movement, describing a circular or elliptical geometric location.
Another object of the invention is to provide an apparatus for making tetrahedron tea bags, as described above, in which the press element for the fusion consists of a fusion blade and an envelope
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enclosing the fusing blade, the latter being permanently fixed to the front end of the support arms, the envelope being normally pressed by a spring installed between it and the support arm, so that a slot is made at its front end protrudes forward beyond the point of the fusing blade and when the envelope abuts against the press receiving element,
the front end of the envelope is pushed and retracted so that the fusing blade projects through the slot and is thus exposed.
Yet another object of the invention is to provide an apparatus for making tetrahedron tea bags, as described above, the apparatus further comprising a pair of elongation members made of a spring-like material , the extension elements being mounted on opposite portions of the lateral wall of the supply cylinder with respect to the central line of the latter, in order to be able to slide along the axis of the cylinder, the extension elements being driven in synchronization with the conveying of the sachet material of cylindrical shape, the elongation elements being designed to protrude with respect to a lower terminal opening of the supply cylinder, before the fusing and cutting means set in motion pinch,
for the purpose of stretching and flattening in opposite directions, the cylindrical sachet material conveyed downward from the supply cylinder.
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BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The drawings show an embodiment of the present invention.
Figure 1 is a schematic perspective view, in which only the essential components have been shown for the purpose of indicating their
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mutual relationship as to their position in the device. Figure 2 is a front view of an essential portion of the apparatus; Figure 3 is a right side view of the apparatus; Figure 4 is an enlarged right side view of the essential portion of the apparatus; Figure 5 is an enlarged front view of a guide; Figure 6 is a right side view of the guide; FIG. 7 is an enlarged plan view of a press element intended for merging connected to an articulation mechanism;
Figure 8 is an enlarged side view of the press member for fusing shown as cooperating with a press receiving member for the purpose of gripping a cylindrical bag material; Figure 9 is an enlarged side view of the press member for fusing shown as cooperating with a press receiving member, for the purpose of pressing, sealing and cutting the cylindrical bag material by fusion; FIG. 10 is a diagram representing the geometrical place of movement of the press element
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intended for merging, as a result of the rotation of the crank mechanism; FIG. 11 is an enlarged front view of a central vertical cross section of a supply cylinder, the elongation elements being elongated;
Figure 12 is a side view of the feed cylinder, partially broken away; Figure 13 is an enlarged front view of a central vertical cross section of the feed cylinder, the extension members being raised; Figure 14 shows a cross section taken along the line X-X of Figure 11; Figure 15 is a cross section taken along the line Y-Y of Figure 13; and Figures 16A, 16B and 16C are schematic views which show the retracted elongation elements.
DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT
PREFERRED
The accompanying drawings show an embodiment of the invention. Figure 1 is a perspective view of the apparatus showing the relationship between the positions of the components. Figure 2 is a schematic front view of these. Figure 3 is a schematic side view of the apparatus. Figure 4 is an enlarged side view of an essential portion of the apparatus.
The apparatus shown includes: means for shaping a mesh material of a band-like sachet into a cylindrical shape; a
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means for conveying down the cylindrical bag material; first and second fusing and cutting means intended to pinch the cylindrical sachet material conveyed, along a rectilinear lateral line with respect to a direction perpendicular to the length of the cylindrical sachet material and, in this pinched position, merge and cut the cylindrical sachet material; as well as a supply means intended to supply the contents of the tea bag such as black tea or green tea, within the cylindrical bag material, in synchronization with the movement of the fusing and cutting means.
The apparatus of the invention also includes means for stretching cylindrical sachet material to ensure that the pinched cylindrical sachet material is properly pressed and flattened along the straight side line. Now, the construction of each component of the apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.
In the drawings, the reference numeral 1 represents a supply cylinder around which is wound a strip of mesh material 2 of sachet intended to be shaped into a cylindrical shape, and through the hollow portion of which the contents such as black tea or green tea. The figure 3 denotes a fusing means consisting of two pairs of elements intended for merging facing each other, which are mounted on the outer circumference of the supply cylinder 1; and in 4, we designate supply cylinders located on either side of the supply cylinder 1 and being in contact with the latter.
First and second fusing and cutting means are located below the cylinder
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supply 1 and each is provided with a press element intended for merging 5,7 and with a reception press element 6,8 facing each other, from opposite sides with respect to an extension line of the feed cylinder.
The feed cylinder 1 consists of two cylinders 1a, 1b, one being housed in the other, and arranged vertically. The internal cylinder Ib is connected at its upper end to a metering device 9 which measures the quantity of substance to be loaded into the tea bag. Above the metering device 9, a hopper 10 is provided in which the substance is stored.
The metering device 9 is provided with a circular external frame 11 in which a rotary member 13 is installed, metering recesses 12 being formed in the circumference of the latter. As a rotary shaft 14 rotates and when one of the recesses 12 is placed just below the hopper 10, the substance is housed in the recess. Then, the rotary member 13 rotates.
When the recess moves to the lowest position facing the feed cylinder 1, it discharges the substance so that a specific amount of substance can be introduced into the feed cylinder. The rotary member 13 comprises two metering recesses 12 separated by 180. from each other, so that it can feed the substance dosed within the feed cylinder 1 at each half-rotation.
The strip of mesh material 2 of the sachet consists of fine synthetic resin meshes wound in a roll. A specific tension is provided to the mesh band of sachet material by means of several guide rollers 15 and
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it is conveyed through a guide 16 which is shaped in the manner of a neck turned downwards, on the external circumference of the supply cylinder 1, in this case, the external circumference of the external cylinder 1a.
The guide 16, as shown in FIGS. 5 and 6, consists of a cylindrical body 18 provided with a vertical cutout 17 and a guide plate 20 shaped in the manner of a collar turned downwards, integral an edge of the upper terminal opening 19 of the body 18 of the cylinder. The body 18 of the cylinder is disposed over the outer circumference of the supply cylinder 1, the cut portion 17 being positioned at the front.
The material 2 extracted from the strip wound with the intervention of the guide rollers 15, is conveyed from the rear of the feed cylinder 1 beyond the upper surface of the guide plate 20 towards the edge of the upper terminal opening 19, place where the material 2 changes direction and is conveyed downward through a space formed between the body 18 of the cylinder and the external cylinder 1a of the supply cylinder 1. During this downstream transport, the lateral margins of the strip material 2 pass through the cut-out portion 19, so that they abut one against the other. The ears or lateral edges abutting against each other then pass through the fusing means 3 which fuses them to each other at 2a, to shape the strip material into a cylindrical shape 21.
The routing cylinders 4 rotate to pull the strip material 2 down towards the feeding cylinder 1, and simultaneously convey
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the sachet material 21 of cylindrical shape by means of fusing and cutting arranged from below.
A set of elements consisting of a press element 5 intended for merging and of a press receiving element 6 constituting a first means of fusing and cutting, as well as another set of elements consisting of a press 7 intended for merging and a press receiving element 8 constituting a second means for merging and cutting, are arranged on the same horizontal plane.
The first and second fusing and cutting means are offset by 90 relative to each other, so that the first means faces the cylindrical bag material 21 on the front side and on the rear side and the second means faces this matter on the right side and on the left side. These two sets of press elements implement the clamping action, alternately at different time intervals.
FIG. 4 represents the first means of merging and cutting, the press elements of which are aligned in the longitudinal direction. FIGS. 7 to 10 show the details of the press element 5 intended for merging and of the press receiving element 6 of the first means. The second means of merging and cutting is similar in construction to the first means and therefore, we will not have to explain it.
The press member 5 for merging and the press receiving member 6 are attached to opposite ends of horizontally extending support arms 22,23, so as to face each other, as shown. The support arms 22, 23 are supported by oscillating rods 24, 25 which are pivotally connected to the intermediate portions of the support arms and which are
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also pivotally connected by the intervention of crank mechanisms 26, 27 at the rear ends of the support arms.
The oscillating rods 24.25 are connected in rotation at their lower ends 28.29, to a base frame of the device not shown and, at their upper ends, they are pivotally connected by means of pins 30.31 to the intermediate portions of the support arms 22, 23, in order to support the latter. The crank mechanisms 26, 27 are driven in rotation by shafts 32, 33 at one of their ends, in the direction of the arrow, and the pins 34, 35 arranged at the other end are pivotally connected to the rear end. support arms 22, 23 in order to support the latter. Although not shown, the rotary shafts 32.33 rotate at equal speeds.
The press element 5 intended for merging cooperates with the opposite press receiving element 6 in order to pinch the cylindrical bag material 21 for the purpose of fusion and cutting. The press element 5 intended for fusion is provided with a fusion blade 5a at the end to which high frequency current is applied, and it is also provided with an envelope 36 which covers the fusion blade 5a. The press element 5 intended for fusion is formed into a wide and thick plate, the point of which is shaped into a cutting edge, the fusion blade 5a being provided over the entire width of the latter. The envelope 36 has the form of a box containing the assembly of the press element 5 intended for the fusion and it is mounted so as to be able to slide longitudinally.
It is normally pressed by a spring 38 installed between
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it and a support base 37 for projecting forward, so that a linear lateral slot 39 at the front end of the casing 36 is pushed forward when the fusing blade 5a is withdrawn. the interior of the envelope 36. The envelope 36 has a finer constitution near the front end which is provided with the side slot 39 which is dimensioned so that the fusing blade 5a can protrude through it .
As mentioned below, the press element 5 intended for fusion has a width such that, when the cylindrical sachet material 21 is pressed and flattened, the press element 5 can grip the flat sachet material 21 over its whole length.
The press receiving element 6 which is opposite to the press element 5 intended for fusing, is provided with a front end which is cut into a point to allow the linear clamping of the material. The press receiving element 6 also has a sufficient width which corresponds to that of the press element 5 intended for merging.
The press element 5 intended for merging and the press receiving element 6 are driven by the crank mechanisms 26, 27 which are actuated by the shafts 32, 33 which rotate in the direction of the arrow. The opposite press elements 5 and 6 pinch and flatten, along a rectilinear lateral line, the cylindrical sachet material 21 conveyed downwards by the supply cylinder 1 and then proceed to its melting and cutting.
As mentioned above, the shafts 32 and 33 rotate at equal speeds to drive the crank mechanisms in the direction of the arrow. As the crank mechanisms 26,27 rotate in the direction of the arrow, the support arms 22,23
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supported by the pivots 34,35 oscillate from back to front by the intervention of the oscillating rods 24, 25, causing the press element 5 intended for the fusion and the press receiving element 6 fixed to the front ends of the support arms, perform an elliptical rotary movement and cooperate with each other to pinch the cylindrical bag material 21.
The press element 5 intended for fusion and the press receiving element 6, in the clamping condition, convey the flattened portion of the cylindrical bag material 21 downwards.
FIG. 10 is a diagram of the geometrical locations of the opposite press elements 5, 6, which represents the way in which they perform pinching movements and elliptical oscillations following the rotation of the crank mechanism. The reference symbol A represents the geometrical locations of the spindle 34 of the crank mechanism 26; the symbol B denotes the geometrical location of the support arm 22; C denotes the geometrical location of the oscillating rod 24 and D denotes the geometrical location of the press element 5 intended for fusion or, in more precise terms, the geometrical location of the fusion blade 5a. As the support arm 22 oscillates from back to front when the spindle 34 rotates, the action of the oscillating rod 24 causes the fusing blade 5a to follow an elliptical rotary path.
By this is meant that the fusing blade 5a approaches the vertical line 40 which extends downward from the feed cylinder 1, while descending from the upper position. Then, when it departs from the vertical line 40, the fusing blade 5a gradually rises from the lowest position. We repeat these processes continuously to
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flatten and route the cylindrical bag material 21.
In FIG. 8, there is shown the press element 5 intended for merging and the press receiving element 6, which are just starting to pinch (by the action of the articulation) of the cylindrical bag material 21 conveyed from the feed cylinder 1. In FIG. 9, the opposite press elements are shown, at a slightly lower position during the process, which completely pinch the cylindrical sachet material 21.
When the opposite press elements 5,6 abut against each other, the casing 36 which surrounds the press element 5 intended for fusion, is pushed back by the press receiving element 6 which contracts the spring 38 , which gives rise to the fact that the fusing blade 5a protrudes through the lateral slot 39 and comes into contact with the press receiving element 6. By the pressure action of the two opposite press elements, the cylindrical sachet material 21 is pressed and flattened along a horizontal line at an intermediate position along its vertical length, and is fused with the intervention of the blade 5a intended for this purpose in order to seal the interior of the material cylindrical.
The fusing blade 5a then cuts the fused portion of the bag material to separate the subdivided bag (which constitutes a tea bag, as will be described below). The fusing action of the blade 5a also provides sealing of the cut portion of the remaining cylindrical sachet material 21.
In the apparatus of the present invention, when the cylindrical bag material 21 is fused and cut by the first means for this
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Indeed, the metering device 9 is used to evacuate the specific quantity of substance out of the recess 12 within the supply cylinder 1, then, within the cylindrical sachet material 21 whose lower end is sealed. This method of loading the substance takes place simultaneously with the elliptical movement of the press element 5 intended for the fusion and of the press receiving element 6. The implementation of the loading of the substance comes to an end when the elements Press opposites 5.6 separate from one another and withdraw from beneath the feed cylinder.
While the opposite press elements 5, 6 move apart and retract with respect to each other, the second means of merging and cutting is activated in order to advance the press element 7 intended for the fusing and the press receiving element 8-which have the same construction as that of their pendants of the first means of merging and cutting-from the left and right sides towards a position located directly below the supply cylinder 1, thus pinching the cylindrical sachet material 21. The press element 7 intended for fusion is provided with a blade intended for this purpose, which fuses and cuts the flattened portion of the sachet along a straight lateral line in view to separate a tetrahedron 41 tea bag.
Since the opposing press elements of the second fusing and cutting means, which advance from the right and left side, are offset by 90. with respect to the first fusing and cutting means, the tea bag may be made automatically into a tetrahedron. The cylindrical bag material 21 having been cut by the fusing and cutting means, the metering device
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9 injects the substance into the supply cylinder.
The press element 5 intended for merging and the press receiving element 6 of the first merging and cutting means advance in a longitudinal direction to a position situated directly below the supply cylinder 1, in view of '' flatten, merge and cut the sachet material along a straight side line, thus separating another tea bag 41.
In this way, the strip-shaped material 2 conveyed on the circumferential surface of the feed cylinder 1 is shaped into a cylindrical shape 21. The sachet material of cylindrical shape 21 is conveyed downstream, while at the same time , the first and second means for merging and cutting are activated alternately. During this process, the substance which the tea bag must contain is fed intermittently within the supply cylinder 1, the tetrahedron tea bags 41 for the tea being thus produced in succession.
The present invention further includes a device which guides the cylindrical bag material 21 in order to flatten the latter precisely when the opposite press elements 5, 6 of the fusing and cutting means pinch it.
In Figures 11 to 16, there is shown the means for guiding and flattening the cylindrical bag material 21. In the drawings, by the numbers 42,42, we designate elongation elements and by the number 43, we designate an implementation rod intended to advance and remove the elongation elements.
The elongation elements 42 are installed in a space formed between the internal and external cylinders 1a, 1b of the supply cylinder 1. They are
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arranged to slide vertically on the right and left sides of the cylinder, so that they are in a symmetrical position around the center line of the supply cylinder. The elongation elements 42 consist of a narrow strip of spring material and their lower portions are shaped so as to elongate outwards, a sliding projection 44 being provided on the external side of the lower end.
The operating rod 43 is provided with a semi-circular arm 45 at one end, in which notches 46 are made at both ends, pins 47 being inserted in the latter and projecting outwards from the upper end of each elongation element 42, with the aim of connecting the arm 45 and the elongation elements 42. The rear end of the operating rod 43 is fixed to a rotary shaft 48 supported at rotation on a stationary frame not shown, so that the front end of the operating rod 43 can oscillate from bottom to top. As shown in FIG. 4, the rotary shaft 48 is provided with an oscillation arm 49 extending backwards, the rear end of this arm being pressed downwards using a spring 50 .
At an intermediate portion of the swing arm 49, a cam plate 51 is slidably contacted with the underside of the arm. The cam plate 51 rotates around a shaft 52. A belt 55 is wound on a pulley 53 fixed on the shaft 52 and on a pulley 54 on the rotary shaft 32 of the crank mechanism, in order to synchronize the movement of the cam plate 51 with the implementation of the merging and cutting.
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In Figures 4,11 and 12, there are shown the opposing press elements 5,6 of the first fusing and cutting means, which pinch the cylindrical bag material 21 at the front and at the rear to merge it and cut. At this time, the top of the cam plate 51 is in contact with the oscillating arm 49, thus lengthening the spring 50 and lowering the front end of the operating rod 43, the rotary shaft 48 acting as a fulcrum of a lever.
The lowering of the front end of the operating rod 43 causes the downward displacement of the elongation elements 42, 42 on the right side and on the left side. As the lower portions of the extension elements 42 exit from the space formed between the internal and external cylinders of the supply cylinder 1, they extend laterally by laterally stretching the cylindrical sachet material 21 which is conveyed downstream along the outer circumferential surface of the feed cylinder. Consequently, the cylindrical bag material 21 has a flat longitudinal shape in this part.
As explained above, since the downward movement of the elongation elements 42 and the gripping movement of the opposite press elements 5,6 are synchronized, the press elements 5,6 begin their movement of mutual approach at the same time or the elongation elements 42 start to move downwards by stretching and flattening the cylindrical bag material 21. When the elongation elements 42 reach their lowest point, the implementation fusing and cutting with the intervention of the press element 5 intended for fusion and of the press receiving element 6,
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comes to an end, separating the tetrahedron sachet 41 for tea from the lower end of the cylindrical sachet material 21.
In the embodiment shown, the elongation elements 42 are provided on each side of the supply cylinder 1 and they are used only when the first fusing and cutting means acts on the cylindrical bag material 21. It it is also possible to obtain another pair of elongation elements at the front and at the rear of the feed cylinder and to apply them when the second means of fusing and cutting is activated, with a view to lengthen the cylindrical sachet material in the longitudinal direction.
However, in this embodiment, when the opposing press members 7,8 are advanced from the left side and from the right side of the cylindrical sachet material, the vertical fused portion 2a (i.e., the fused side margins l to the other) of the cylindrical sachet material acts as a fold guide along which the sachet material can be easily flattened, making it practically impossible for the actual folding position to deflect or for the sachet to be deformed.
For this reason, no mention is made of the second elongation elements in this embodiment.
At the moment when the first means of fusing and cutting completes the pinching operation and when the opposite press elements 5, 6 start to retract, the swinging arm 49 begins to free itself from the upward thrust provided by the plate with cam 51, thereby lifting the elongation elements 42 (see FIG. 13), with the consequence that the lower portions elongated towards the outside retract within the space formed between the external cylinders and
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internal, allowing the cylindrical sachet material to return to its original shape. Now the cylindrical sachet material which is in its normal configuration is ready to be pressed and flattened by the second fusing and cutting means.
In the drawings, the reference numeral 56 denotes a belt conveyor installed below the feed cylinder 1, onto which the shaped tea bags 41 fall and are transported away from the apparatus.
The characteristics and advantages of the invention can be summarized as follows.
The strip-shaped mesh bag material is shaped into a cylinder which is then flattened, fused and cut along a straight lateral line; during this process, the substance is loaded into the sachet and the cylindrical sachet material continues to be conveyed down along the feed cylinder. This operation is followed by the similar implementation of the second merging and cutting means. The first and second means are used alternately in order to continuously manufacture tetrahedron tea bags.
Since all the processes - the transport of the sachet material, the formation of the cylinder, the ejection of the substance within the sachets, as well as the manufacture and the cutting of the tea bags - are carried out continuously without interruption , productivity is greatly increased.
Two sets of fusing and cutting means arranged in the same plane are used alternately to flatten, merge and cut the cylindrical bag material. The opposing press elements of these means are trained to describe a
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circular or elliptical geometric place. This arrangement allows a continuous flow of the manufacturing process, even when the tea bag is cut and separated.
Since the opposing press elements which cut the tea bag, retract horizontally to allow the downstream delivery of the cylindrical bag material, the bag material is prevented from coming into contact with the fusing blade of the press element intended for fusion and, consequently, the possibility of having defective products is greatly reduced.
Another characteristic of the invention resides in the fact that the cylindrical sachet material is stretched and flattened in one direction, by the intervention of the elongating elements, before the opposite press elements of the means fusing and cutting nipples the sachet material, thereby ensuring that the cylindrical sachet material will be folded and flattened in the correct place when it is nipped, effectively preventing the sachet material from being folded to a wrong place or deform and leave the shape of the tetrahedron.