CN100450873C - 泡制产品的定量给料及袋成型装置 - Google Patents

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Abstract

一种定量给料和袋(1)成型装置，该袋(1)容纳泡制产品并且包括一片容纳单次用量的泡制产品的过滤材料。该装置包括：将产品供给到至少一个限定了单次用量的产品的成型腔(3)并且在装置(4)中被制作以形成各自的泡制产品的压缩盘状物(5)并且将压缩盘状物(5)从型腔(3)释放到过滤材料上以制成袋(1)。

Description

泡制产品的定量给料及袋成型装置
技术领域
本发明涉及一种泡制产品的定量给料及袋(pod)成型装置。
背景技术
在诸如咖啡、大麦咖啡、茶和甘菊的泡制产品的当前市场中，单次用量“袋”的应用已经显著增加并且现在极受欢迎的美式咖啡的制作方法就是在特别设计的机器上使用这种袋，甚至在家庭或办公室中使用(也就是说，用于小量到中等数量)。
本说明书不涉及通常用于制作美式咖啡和包括被设计成能被放入位于提供开水的机器顶部的漏斗形容器中的“大用量”袋的其它形式的过滤袋。热水与咖啡滤袋相接触以制成咖啡饮品，其只允许滴入位于下面的杯子中。
不同于这类溶液-其被广泛使用并非常受欢迎-用于冲制单次用量饮品的袋通常包括彼此叠置并且被密封以封装圆形的单次产品用量的两部分滤纸。
在美式咖啡袋的特殊情况下，产品不(并且决不能)被过分压缩，其意味着产品在袋内部保持相对松散。
出于与用来制作它们的机器类型相关的技术原因，袋具有不对称的外形，即一个平面(由滤纸的一部分限定)和容纳泡制产品用量的一个凹陷表面(由滤纸的另一部分限定)。
用于制造此类袋的现有方法和相关的装置被专利文献EP-432.126所公开。其中所公开的方法包括下列步骤：
-将第一滤纸网供应给将滤纸折叠或卷曲的适当装置的站；
-沿具有圆形孔和抽吸装置的成型鼓的表面移动滤纸网，并同时拖动与滤纸相接触的皮带，滤纸位于皮带和成型鼓表面之间，使得皮带的间隔区域被抽吸力拉到位于成型鼓中的孔内，同时抽取滤纸以这种方式沿孔在滤纸中形成连续的小袋；
-通过位于小袋成型鼓的旋转方向上的抽吸牵引皮带的下游的定量给料站将单次用量的产品装入到每个小袋中并且包括与小袋成型鼓同步的第二转动鼓；
-在位于填充站下游的各自的密封站处将具有装满产品的小袋的第一滤纸网连接到第二供给网上，填充站仍然在成型鼓的旋转方向上；
-将如此制成的袋切断并且将它们朝另外的包装装置送出。
由于下列方面使该装置的定量给料和成型单元的结构具有一些缺点：
-需要对滤纸网进行预处理以使其适合于形成小袋，这意味着该装置需要额外的站；特别是当平行的两排或更多排的小袋形成在滤纸网上时，该操作是必需的；和
-由于转筒(定量给料和成型)的两个旋转圆柱形表面，使精确控制装入每个小袋中的产品量很困难；这使得当产品靠重力被注入小袋中时，造成一定量产品的浪费。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种具有简单结构的容纳泡制产品的用于袋的定量给料及盘状物成型装置克服上述缺点，并且该装置允许泡制产品的盘状物以现有的方式被制成，产品的配料迅速可靠，并且使产品盘状物以高工作速度布置在滤纸网上。
根据该发明，这些目标通过一种定量给料及袋成型装置来实现，袋容纳泡制产品并且包括一片容纳单次用量的泡制产品的过滤材料。该装置包括：站，用于将产品供给到至少一个限定了单次用量的该产品的成型腔并且在装置中制作以形成各自的泡制产品的被压缩的盘状物并且将被压缩的盘状物从该型腔释放到该过滤材料中以制成该袋；形成该盘状物的该装置包括具有多个柱塞的转动鼓，该柱塞在该转动鼓的表面上沿径向排列并且具有空心头部，该空心头部形成被设计成容纳由该进料站供给的单次用量产品的型腔；该转动鼓具有作用于各柱塞上并且被设计成围绕其轴使各柱塞连续转动的旋转驱动装置。
附图说明
关于上述目标的本发明的技术特征将在下面的权利要求中被清楚地描述，并且其优点将参考附图在随后的详细说明中变得明显，举例说明了本发明优选实施例的附图只是以举例的方式被提供而不用于限制本发明构思的范围，并且其中：
-图1为容纳泡制产品的袋的盘状物的成型及定量配料装置的侧视图，为了更好地图示出某些细节而将一些部分切掉而使其它部分呈横截面形式；
-图2为沿图1的II-II线的横截面视图；
-图3为图示出图1的成型装置的运动的侧视图；
-图4为使用上列附图中所显示装置制作的泡制产品的袋的示意性侧视图。
具体实施方式
参考附图，特别是图1和4，根据本发明的装置可以用来制造容纳泡制产品的过滤材料制成的袋1，通常为单次用量的袋，泡制产品例如但不限于美洲磨碎咖啡混合物、大麦咖啡等。
本说明书只描述用于供给泡制产品和形成产品盘状物5的站，而不考虑在整体上制作袋的一般装置中位于根据本发明的装置上游或下游的其他站。
在图4中图示的袋1只是所涉及袋类型的一个实例，而不对本发明的范围进行限制：袋1包括被装入到相互叠置的过滤材料的两部分1a和1b之间的单次用量的产品并且过滤材料沿边缘被密封。
根据本发明的装置(参见图1至3)基本包括站2，其将产品供给到至少一个限定了单次用量的产品的成型腔3，并且在装置4中制作以形成各自的泡制产品的压缩盘状物5，并且将压缩盘状物5从型腔3释放到过滤材料上以制成袋1。
型腔3随着其围绕圆形路径P而执行这些操作，装置4围绕圆形路径P运动。
定量给料站2包括固定式漏斗7，其被安装成面向形成成型装置4的一部分的转动鼓8(参见箭头F8)。
漏斗7具有弧形排放部分以周向地沿着转动鼓8的经过表面(passing surface)，产品以这种方式在预定区域内给料。
图1和2显示了转动鼓8具有在转动鼓8的表面上沿径向排列的多个柱塞9，每个柱塞9都具有限定了型腔3的空心头部10，型腔3用于容纳由漏斗7供应的单次用量的产品。
正如下面更详细描述的，每个柱塞9可以沿径向执行一系列的同步移动，由于驱动装置11，柱塞9还同时围绕其轴按照这样的方式连续转动以使盘状物5如上所述那样被形成并且同时使盘状物保持压缩并且将其从限定了型腔3的空心头部10的壁处分开。
为了完成该操作，上述的径向驱动装置11被安装在每个柱塞9与转动鼓8之间以作用于柱塞9，以这种方式根据以P表示的圆形路径上的角位置将多个同步移动传给柱塞9，以便：
-容纳产品；
-压缩产品以形成盘状物5；和
-将盘状物5分离并放置到过滤材料上。
更详细地观察，沿径向的驱动装置包括凸轮装置11，其包括至少一个与转动鼓8的内部稳定相连并且与各柱塞9的凸轮推杆滚柱13相配合的导向凸轮轮廓12。
各凸轮推杆滚柱13被刚性连接到各自连杆14的末端，连杆14的另一端与可转动连接到柱塞9的圆筒16内侧端部的控制销15相连，以便根据柱塞9在圆形路径P上的角位置在两个方向上径向驱动柱塞9。
换句话说，控制销15通过轴承16c与圆筒16的底部可转动地接触，以便根据凸轮推杆滚柱13的移动来回驱动柱塞9(看箭头F9)。
在图3的简图中指示出了柱塞9的移动。如所显示的，每个柱塞9在假想的零点P0开始运动并且沿圆弧形执行下列移动：
-在第一段P4中，柱塞9朝转动鼓8的内部沿径向移动以到达产品配料位置，即以这样一种方式使得头部10从漏斗7的弧形部分离开并且柱塞9到达与其下止动中心相应的点P4A；
-在以P1表示的配料路径上(经过角度α)，柱塞9开始离开漏斗7的弧形部分，从而在头部10中收集尽可能多的产品，并随后朝转动鼓8的外部沿径向开始稍稍移动一点直到其到达漏斗7的末端P3，在末端P3处具有用于平整容纳在型腔3内的产品的壁7a；
-在沿着P2表示的路径捣实(tamp)盘状物5的进料期间(经过角度β)，柱塞9朝转动鼓8的外部连续径向移动并且抵靠止动壁20直到其到达与点P2M相应的上止动中心，在上止动中心处柱塞9保持不动直到在路径段P5上开始运动；
-这样，在回到盘状物5被释放的零点P0之前，柱塞9开始沿弧形路径P5向后移动以便促使盘状物5从型腔3中分离。
为了使这些移动被精确地执行，凸轮轮廓12被分成两个弧形部分12a，12b，固定的下部12a和可调节的上部12b，对应于柱塞9的路径P的一部分的上部12b至少包括配料路径P1：这使得精确测量型腔3和漏斗7之间的位置成为可能以便控制进入型腔3中的产品量。
更准确地说，限定区域12b的半弧可以如箭头F12b所指示的在两个方向上被调整，以便在不改变半弧12b的末端的情况下增减柱塞9的头部10和平整点P3之间的距离，其与头部10内部的产品量相对应。
如上所述，由于位于转动鼓8上并作用于各柱塞9上的旋转驱动装置17，使柱塞9可以围绕它们的轴线连续转动(看图2中的箭头F32)。
旋转驱动装置17可以包括固定齿圈18，其安装在转动鼓8内部，并与键连接到各柱塞9的各自圆筒16上的相应齿轮19相啮合，以便当柱塞9围绕圆形路径P移动时能够使柱塞9连续旋转。
该转动具有捣实盘状体5的作用但是不使产品表面粘在位于型腔3内部的柱塞9的头部10的表面上。这意味着当盘状物5随后被释放在过滤材料上时，盘状物5被完全并干净地分离。
如上所述，围绕转动鼓8的外表面的弧形壁20和21被设计成允许柱塞9在圆形路径P的一部分上被压靠在柱塞9的型腔3中并且至少在形成和压缩盘状物5时按照这种方式与柱塞9相配合。
如图1中举例说明的，在转动鼓8的下面可以具有供给容纳来自转动鼓8的盘状物5的过滤材料1a的站6。
进料站6可以包括环形带22，其围绕一对动力驱动的皮带轮23和24被拖动。
皮带22的表面优选为穿孔或多孔的，以便使形成真空的装置25对皮带22的工作部分起作用：皮带的工作部分是供给过滤材料1a的部分，并且在该处，产品盘状物5被沉淀在过滤材料1a上并被抽吸力正确保持在适当的位置上(由于装置25为已知类型，因此它们被示意性地图示出来)。
本说明书纯粹通过非限制的实例涉及盘状物5在过滤材料1a上的定位，假定根据本发明的装置的下游中还具有如图4中所示的将袋1制成最后形状的站：即，包括封装盘状物5并被彼此密封的两片过滤材料1a和1b。
如上所述，该装置允许容纳泡制产品的袋的单次用量的盘状物5以精确测量的产品用量被清洁及极为迅速地制成。
该定量配料及成型单元的特殊结构使即使使用单排过滤材料也实现高生产速度成为可能，从而使其余装置的设计更为简单和灵活。
由于成型柱塞的同时的直线和旋转位移，使得该装置生产出极为紧凑和干净的精确用量的盘状物：直线运动控制配料、成型及释放产品盘状物的步骤，而旋转位移使盘状物在短路径长度上被迅速地捣实并且不允许其粘在型腔的表面上。
所描述的本发明具有明显的工业应用并且可以在不背离本发明构思的范围的情况下进行变形和变化。此外，本发明的所有零件可以被技术上等同的元件所代替。

Claims (11)

1、一种容纳泡制产品的袋(1)的成型和定量给料装置；该袋(1)为包括一片容纳单次用量的该泡制产品的过滤材料的类型，该装置至少包括：
站(2)，用于将产品供给到至少一个限定了单次用量的该产品的成型腔(3)并且在装置(4)中制作以形成各自的泡制产品的被压缩的盘状物(5)并且将被压缩的盘状物(5)从该型腔(3)释放到该过滤材料中以制成该袋(1)；
形成该盘状物(5)的该装置(4)包括具有多个柱塞(9)的转动鼓(8)，该柱塞(9)在该转动鼓(8)的表面上沿径向排列并且具有空心头部(10)，该空心头部(10)形成被设计成容纳由该定量给料站(2)供给的单次用量产品的型腔(3)；
该转动鼓(8)具有作用于各柱塞(9)上并且被设计成围绕其轴线使各柱塞(9)连续转动的旋转驱动装置(17)。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，形成盘状物(5)的该装置(4)沿圆形路径(P)移动型腔(3)。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在形成盘状物(5)的装置(4)下方具有用于支撑并供给该过滤材料的站(6)。
4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该产品定量给料站(2)包括固定式漏斗(7)，其被安装成面向形成该成型装置(4)的一部分的第一转动鼓(8)；该漏斗(7)具有弧形排放部分以周向地沿着该第一转动鼓(8)的经过表面，以这种方式允许该产品在预定区域内的供给。
5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一径向驱动装置(11)设置在各柱塞(9)与该转动鼓(8)之间以作用于该柱塞(9)，按照这样的方式根据柱塞(9)在圆形路径(P)上的角位置将多个同步移动传给该柱塞(9)，以便容纳该产品，将该产品压缩以形成该盘状物(5)，将该盘状物(5)分离并沉淀到该过滤材料上。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该径向驱动装置包括凸轮装置(11)，其包括与该转动鼓(8)的内部稳定相连并且与各柱塞(9)的凸轮推杆滚柱(13)相接合的至少一个导向凸轮轮廓(12)；各凸轮推杆滚柱(13)连接到各自连杆(14)的末端，该连杆(14)的另一端与可转动地连接到该柱塞(9)的圆筒(16)内侧端部的控制销(15)相连，以便根据该柱塞(9)在圆形路径(P)上的角位置在两个方向上沿径向驱动柱塞(9)。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该凸轮装置(11)根据参考圆形路径(P)的相对位置或角位置的运动使每个单独的柱塞(9)被定位并且相应地沿圆形路径执行下列移动：
第一弧形路径段(P4)，在该路径段中柱塞(9)以这样一种方式朝转动鼓(8)沿径向缩回，即当其到达与其下止动中心对应的点(P4A)时，柱塞(9)移动到产品定量给料结构中；
用于定量给料的第二弧形路径段(P1)，在该路径段中柱塞(9)最初位于下止动中心(P4A)，按照这样的方式在头部(10)中收集尽可能多的产品，并朝转动鼓(8)的外部沿径向移动，直到其到达定量给料站(2)的末端(P3)，在末端(P3)处具有用于平整容纳在型腔(3)内产品的壁(7a)；
用于捣实盘状物(5)的第三弧形路径段(P2)，在该路径段中柱塞(9)朝转动鼓(8)的外部径向移动，并且抵靠在对应于其上止动中心(P2M)的止动壁(20)上，在该止动壁处柱塞(9)保持不动直到其开始运动；
第四弧形路径段(P5)，在该路径段中柱塞(9)向回移动以有利于在刚好到达盘状物(5)被释放的点(P0)处之前将盘状物(5)从型腔(3)中分离。
8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该凸轮轮廓(12)被分成两个弧形部分(12a，12b)，固定的下部(12a)和可调节的上部(12b)，对应于柱塞(9)的路径(P)的一部分的可调节的上部(12b)至少包括将产品添加到柱塞(9)中的一个区域。
9、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该旋转驱动装置(17)包括固定齿圈(18)，其安装在转动鼓(8)内部并与键连接到各柱塞(9)的各自的圆筒(16)上的相应齿轮(19)相啮合，以便当柱塞(9)围绕圆形路径(P)移动时使柱塞(9)连续旋转，从而捣实盘状物(5)并且防止其粘在柱塞(9)的头部(10)的内部，同时当盘状物(5)被沉淀到过滤材料上时，使盘状物(5)被完全分离。
10、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，围绕转动鼓(8)的外表面的弧形壁(20，21)被设计成允许柱塞(9)在圆形路径(P)的一部分中被推动抵靠在型腔(3)上，并且按照这种方式至少在成型和压缩盘状物(5)时与柱塞(9)协同操作。
11、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，支撑并供给该过滤材料的站(6)包括第一皮带(22)，其围绕一对皮带轮(23，24)被拖动并且具有多孔表面；设置至少在第一皮带(22)的工作段上形成真空的装置(25)，该第一皮带(22)供给过滤材料并且产品盘状物(5)沉淀在该第一皮带(22)上。
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