CN100577526C - 用于制造浸泡用制品荚状袋的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于制造浸泡用制品的荚状袋(1)的方法，该方法包括以下步骤：供送第一部分(5)的过滤材料；在分别用于定量给料及进行成型的工作台(3、4)处，制造出制品的压缩盘形体(2)，该盘形体等量于制品的单份剂量；将压缩盘形体(2)放置到第一部分(5)的过滤材料上；并将一部分过滤材料与位于其上的压缩盘形体(2)叠合起来，按照这种方式形成荚状袋(1)。本发明还涉及一种实施该方法的设备(10)。

Description

用于制造浸泡用制品荚状袋的方法和设备

技术领域

本发明设计一种用于制造荚状袋的方法和设备，其中的荚状袋用于浸泡用制品。

背景技术

浸泡用制品例如是咖啡、麦芽咖啡(barley coffee)、茶、以及甘菊，在此类制品目前的市场上，单剂次“荚状袋”的应用有了显著的增加，目前，制得“美国式”咖啡的一种非常普及的方式就是在专门设计的机器中使用这样的荚状袋，甚至家庭或办公场合也采用此方式(也就是说，该方式用在少量供应到中等量供应的情况下)。

本说明书并不涉及其它形式的过滤袋，这些过滤袋通常被用来制取美国式咖啡，其是由一个“剂量最大化”的袋囊构成的，该袋囊被放置到一个漏斗状的容器中，该容器位于一供应沸水机器的顶部。热水与咖啡过滤袋相接触而产生出咖啡冲煮液，该冲煮液能被简单地滴流到下方的杯中。

与这种类型的溶液(这种溶液被广泛地应用，且非常普遍)不同，用于冲煮单份饮料的荚状袋通常是由两个部分的过滤纸构成的，两部分的过滤纸相互叠压着，并密封起来，从而封装了圆形的单次剂量的制品。

对于用于制造美国式咖啡的荚状袋的具体情况，制品未受到(且必须不能受到)过度的压缩，这就意味着制品在荚状袋中保持着较为松散的状态。

由于一些技术上的原因(这与用来制造荚状袋的这种机器有关)，荚状袋的轮廓形状是不对称的，也就是说，荚状袋的一个表面是平面(其由过滤纸部分中的其中之一形成)，另一表面是杯状的表面(其由另一部分的过滤纸形成)，这两个表面包容着一定剂量的浸泡制品。

在专利文献EP-432126中介绍了用于制造此类荚状袋的一种现有方法及相关设备。该文献所公开的方法包括如下一系列步骤：

-向一工作台供送过滤纸第一幅带，在该工作台上，合适的装置使得过滤纸皱褶或起皱；

-使过滤纸幅带沿一成型鼓形物的表面移动，该鼓形物的表面上设置有圆形的凹穴和抽吸装置，与此同时，对一条带进行引导，使其与过滤纸相接触，此条件下，过滤纸位于条带与成型鼓形物的表面之间，从而使条带上一些间隔开的区域被抽吸作用拉入到鼓形物上的凹穴中，进而将过滤纸一道拉入到凹穴中，按照这样的方式就可在过滤纸上形成一系列凹袋；

-借助于定量给料工作台将一定剂量的制品填充到各个凹袋中，其中的定量给料工作台在凹袋成型鼓形物的转动方向上位于抽吸拉动条带的下游，且是由一个第二旋转鼓形物构成的，其与凹袋成型鼓形物同步；

-在一对应的密封工作台处，将其上带有被制品填充的凹袋的过滤纸第一幅带与供送来的一第二幅带结合起来，其中的密封工作台位于填充工作台的下游，此处的下游同样是相对于成型鼓形物的转动方向而言的；

-对这样制出的荚状袋进行切割分离，并将它们供送向另外的包装工作台。

这种方法以及实施该方法的设备存在几方面的缺点，原因在于：

-需要对过滤纸幅带执行预处理，以使其适于形成凹袋，这就意味着设备需要另外的工作台；尤其对于需要在过滤纸幅带上制出两行或多行平行凹袋的情况，上述的操作是必需的；

-由于鼓形物(定量给料鼓形物和成型鼓形物)的两个旋转着的圆柱表面，所以，可能难于精确地控制填充到各个凹袋中的制品的体积，这会造成制品在借助于重力供送到凹袋中的过程中会有一定量的损失。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种用于制造容纳浸泡用制品的荚状袋的方法和设备而克服上述的缺陷，本发明中的荚状袋在对制品进行定量配送方面具有突出的实用性、快速性、和可靠性，且其构成方式只需要有限数目个的工作台。

根据本发明，上述目的通过一种用于制造浸泡用制品荚状袋的方法而得以实现，该方法包括如下的步骤：供送第一部分的过滤材料；在分别用于定量给料及进行成型的工作台处，制造出制品的压缩盘形体，该盘形体等量于制品的单份剂量；将压缩盘形体放置到第一部分的过滤材料上；以及将一第二部分的过滤材料连接到第一部分过滤材料和位于其上的压缩盘形体之上，按照这种方式而形成荚状袋。

根据本发明，提供了一种用于制造荚状袋的设备，其中的荚状袋容纳着浸泡用制品，荚状袋属于这样的类型：其包括两片过滤纸，两过滤纸相互叠合起来，并进行密封，容纳着一定剂量的浸泡用制品，设备包括至少两个独立的工作台，它们分别用于供送第一和第二部分的过滤纸，该设备的特征在于包括至少如下的一些工作台：一个用于将第一部分的过滤纸沿供送方向进行输送的工作台，该工作台将第一部分的过滤纸至少输送到一工作台处；工作台，其用于将各份定剂量的制品配送到位于工作台上的至少一个成型凹腔中，以形成浸泡制品的各个盘形体，且该工作台将盘形体释放到第一部分的过滤纸上；一工作台，其用于将第一部分的过滤纸与第二部分的过滤纸连接起来，以形成荚状袋。

附图说明

与上述目的相对应的本发明技术特征被清楚地限定在后文的权利要求书中，且从下文参照附图的详细描述能明显地认识到本发明的优点，附图表示了本发明的一些优选实施方式，但这些实施方式仅是作为举例，并不限制本发明理念的范围，在附图中：

图1中的示意性侧视图表示了一种根据本发明的设备，其用于制造容纳浸泡用制品的荚状袋，该设备应用了根据本发明的荚状袋制造方法；

图2中的示意性侧视图表示了一种用于容纳浸泡用制品的荚状袋，该荚状袋是利用图1所示的方法和设备制成的；

图3中的放大视图表示了一个工作台，其构成图1所示设备中的一个部件，也就是说，该视图是一个部分被切去、其他部分被剖开的侧视图，以便于更清楚地表示某一工作台的一些细节特征，该工作台用于定量供给浸泡用制品的盘形体，并形成制品的盘形体；

图4是沿图3中的IV-IV线所作的剖视图；以及

图5中的侧视图表示了图3所示成型装置的运动。

具体实施方式

参见附图一尤其是图1和图2，根据本发明的方法和设备用于制造荚状袋1，该荚状袋通常是单剂次的荚状袋，其是由过滤材料制成的，其内容纳着浸泡用制品，该制品例如是磨碎咖啡的混料，但并不限于此。

为了简明起见，下文将用“过滤纸”指代形成浸泡用制品容器的幅段和料幅，可以理解：使用“纸”这一词并不具有限定的含义，该词语包含适于制造荚状袋1过滤部件的任何材料。

荚状袋1采用了传统的非对称形状，并包括封装着单份剂量制品的过滤纸，其中的制品未受到过度的压缩。

根据本发明的方法基本上包括如下的步骤：

-在分别用于定量给料及进行成型的工作台3、4处，制成至少一个制品的压缩盘形体2，其等量于制品的剂量；以及

-形成荚状袋1，且压缩盘形体2被设置在过滤纸中。

在盘形体2制造步骤的过程中，优选地是通过捣夯的方式来完成压缩。

更具体来讲，荚状袋1所容纳的制品被封装在两部分过滤纸5、6之间，两部分过滤纸相互连接起来，并进行密封，第一部分的过滤纸5基本上是平面状的，第二部分的过滤纸6具有一杯凹部分，其用于容纳制品盘形体2。

在该具体方式中，按照下列步骤制出荚状袋1：

-供送第一部分的过滤纸5；

-在分别用于定量给料工作台及进行成型的工作台3、4处，制造出制品的压缩盘形体2，该盘形体等量于制品的单份剂量；

-将压缩盘形体2放置到第一部分的过滤纸5上；以及

-将一第二部分的过滤纸6连接到第一部分的过滤纸5和位于其上的压缩盘形体2之上，按照这种方式形成荚状袋1。

如图1所示，第一部分过滤纸和第二部分过滤纸5、6是从过滤纸的幅带获得的，且第一部分的过滤纸5优选地是沿直线方向供送的。

作为备选方案，第一部分的过滤纸5可沿倾斜的路线(如图3中的虚线所示)进行供送，以部分地仿效成型工作台4的形状，以利于盘形体2的分离。

在放置压缩盘形体2的步骤与连接步骤之间，还存在另外一个步骤，该步骤用于在第二部分过滤纸6上制出相对的凹腔7，其形状与盘形体2相配，并被设计成位于盘形体2之上。

可利用热封的方法完成将第一部分的过滤纸5与第二部分的过滤纸6连接起来的步骤。

可以考虑在连接步骤之后设立一个切割步骤，以对第一部分的过滤纸5和第二部分的过滤纸6进行切割而形成荚状袋1，该荚状袋的形状例如是圆形，但这并非是对本发明范围的限定。

返过来讨论制造盘形体2的步骤(参见图3和图5)，该步骤包括下列的一些分步骤：

-在成型工作台4中，将定剂量的制品放置到各个凹腔8中，这些凹腔8同时沿一第二路线区段(标为P1)移动；

-在凹腔8沿一第三路线区段(标为P2)移动的同时，对凹腔8中的定量制品进行压缩，其中的第三路线区段在第二路线区段P1之后。

优选地是，第二路线区段P1和第三路线区段P2是弧形的，且覆盖的角度分别为α和β(下文将更为详细地进行介绍)。

再次参见图3和图5，可以考虑在定量配料分步骤与压缩分步骤之间设置一个使凹腔8中的定量制品平整的步骤P3，从而能使凹腔8中制品的量准确。

压缩步骤之后即为上文提到的、布置压缩盘形体2的步骤，该步骤使得盘形体在重力作用下从各个凹腔8掉落到过滤纸的第一部分5上(见图3)，优选地是，在第一部分上，盘形体是由抽吸作用保持定位的。

设备9实施了根据本发明的上述方法，其主要包括如下一些工作台：

-两个独立的工作台10和11，它们分别用于供送第一和第二部分的过滤纸5和6；

-一个用于将第一部分的过滤纸5沿供送方向A进行输送的工作台12，该工作台将第一部分的过滤纸5至少输送到一工作台3处；

-工作台3，其用于将各份定剂量的制品放置到位于成型工作台4上的至少一个成型凹腔8中，以形成浸泡制品的各个压缩盘形体2，且该工作台3将盘形体2释放到第一部分的过滤纸5上；

-一工作台13，其用于将第一部分的过滤纸5与第二部分的过滤纸6连接起来，以形成荚状袋1。

上文对设备9作了宽泛的概括，其还可包括：

-一个在供送方向A上位于定量给料及成型工作台3下游的工作台14，其被用来在第二部分的过滤纸6上制出相对的凹腔7，以便于能将对置凹腔7放置到制品盘形体2上；

-位于连接工作台13下游的工作台15，其被用来对封在两部分过滤纸5、6中的盘形体2进行切断，以形成荚状袋1，该荚状袋例如是圆形的；

-用于将圆形荚状袋1与废料17分离开的工作台16，其中的废料被收集到一回收工作台18中。

更为仔细地研究一些结构上的细节特征，松开两部分过滤纸5、6的供送工作台10和11可具有各自的过滤纸卷。

更具体来讲，第二部分的过滤纸6的宽度可以大于第一部分的过滤纸5的宽度，从而能更好地容纳压缩盘形体2。

如图3所示，供送工作台12包括一第一环形输送带19，该输送带绕过一对动力传动皮带轮20、21。

优选地是，第一输送带19的表面是穿孔的或多孔的，从而使装置22能形成一定的真空，以与第一输送带19的工作区段相互作用；该区段是指输送第一部分的过滤纸5的输送带区段，且在该区段处，制品盘形体2被放置到第一部分的过滤纸5上，并被抽吸作用正确地保持就位(装置22在图中只是示意性地表示，原因在于这样的装置属于公知的类型)。

再次参见图3，定量给料工作台3包括一固定的漏斗23，其被安装成面对着旋转的第一鼓形物24(参见箭头F24)，该鼓形物构成了成型工作台4的部件。

漏斗23具有弧形的排料部分，以便于在外周方向上与第一鼓形物24的经过表面相符合，从而按照这样的方式将制品定量配送到预定的区域内。

图3和图4表示了这样的情况：第一旋转鼓形物24上设置有多个活塞25，这些活塞沿径向方向布置在第一鼓形物24的表面上，每个活塞25都具有一个中空的头部26，其形成了用于接纳由漏斗23输送来的定量制品的凹腔8。

如下文详细介绍的那样，由于设置了驱动装置27，每个活塞25都可在径向方向上执行一系列同步的运动，同时还能绕自身的轴线连续地转动，按照这种方式，就能如上述那样正确地制出盘形体2，与此同时，还能维持对盘形体2的压缩，并使其可与构成凹腔8的中空头部26的壁面分离。

为此，将上述的径向驱动装置27装配在各个活塞25与第一鼓形物24之间，以便于作用到活塞25上，按照这种方式就可以根据活塞25在圆形路线(标为P)上的角位置向活塞25施加多个同步的运动，以此来：

-接纳制品；

-对制品进行压缩而形成盘形体2；以及

-分离盘形体2并将其放置到第一部分的过滤纸5上。

更详细来讲，径向驱动装置包括凸轮装置27，其是由至少一个引导凸轮型廓28构成的，该凸轮与第一鼓形物24的内部稳固地连接着，并与用于各个活塞25的凸轮随动滚轮29进行接合。

各个凸轮随动滚轮29被刚性地连接到对应连杆30的端部上，连杆30的另一端与一控制销31相连，控制销可转动地连接着活塞25柱体25c的内侧端，从而可根据活塞25在圆形路线P上的角位置而在径向上对其执行双向驱动。

换言之，控制销31通过一轴承31c与柱体25c的根部可转动地接触着，从而可根据凸轮随动滚轮29的运动而向前/向后驱动活塞25(参见箭头F25)。

在图5中标出了活塞25的运动。如图所示，每个活塞25都从一个虚拟的零位点P0开始运动，在该位置点上，活塞与第一输送带19垂直，并执行如下的运动：

-在第一路线区段P4中，活塞25在径向上移向第一鼓形物24的内部，从而到达一个定量配送制品的位置，也就是说，按照这样的方式，头部26被移动到远离漏斗23弧形部分，活塞25到达与其下死点相应的点P4A；

-在前述的用于执行定量给料的第二路线区段P1中，活塞25在开始远离漏斗23的弧形部分，从而将尽可能多的制品收集到头部26中，然后，活塞开始在径向方向上向第一鼓形物24的外侧小量地移动，直到到达漏斗23的端点P3处为止，在该位置上，存在一个壁板23a，其用于使容纳在凹腔8中的制品平整；

-在沿着第三路线区段P2供送以夯实盘形体2的过程中，活塞25在径向上继续向第一鼓形物24的外侧移动，并顶靠着一止挡壁板35，直到到达其上死点为止，该位置对应着点P2M，从该位置点起，活塞保持着位置，直到在第四路线区段P5再开始运动；

-这样，在即将返回到释放盘形体2的零位点P0之前，活塞25开始沿弧形的第四路线区段P5上向上回位运动，以利于盘形体2从凹腔8中脱离出。

为了使这些运动能精确地进行，将凸轮型廓28分割成两个弧形的区段28a、28b-即固定的下部区段28a和可调节的上部区段28b，其中的上部区段对应着活塞25路线P的一个部分，路线P的部分至少包括用于执行定量给料的第二路线区段P1：该路线区段能精确地规范凹腔8与漏斗23之间的位置，从而可控制进入到凹腔8中的制品体积。

更具体来讲，构成区段28b的半圆弧是可以在两个方向上进行调整的(如箭头F28b所示)，从而可增大或减小活塞头部26与整平点P3之间的距离，但无需改变半圆弧28b的端点，其中，整平点P3对应于头部26内部制品的体积。

如上所述，由于在第一鼓形物24上设置了旋转驱动装置32，且这些装置作用在各个活塞25上，所以活塞25可绕它们的轴线连续地转动(见图4中的箭头F32)。

旋转驱动装置32可包括一固定的齿圈33，其被安装到第一鼓形物24的内部，并与用键固定在各个活塞25相应柱体25c上的对应齿轮34进行啮合，以使得活塞25在绕圆形路线P移动时连续地转动。

各个活塞25的转动具有将盘形体2捣实的效果，但不会使制品的表面在凹腔8中粘附到活塞25头部26的表面上：这就意味着当盘形体2随后被释放到第一部分的过滤纸5上时，盘形体2能完全而整洁地脱离。

如上所述，存在弧形壁板35和36，它们环绕着第一鼓形物24的外表面，设计两壁板是为了：在圆形路线P的一部分上，使活塞25对凹腔8进行挤压，按照这种方式，至少在形成盘形体2并对其进行压缩时，壁板将与活塞25进行配合。

还如上文讨论根据本发明方法中的步骤时所描述的那样，至少当第一部分的过滤纸5处于鼓形物24外表面的大体附近位置时，第一部分的过滤纸5是沿略微倾斜的路线进行输送的，其中，在外表面的附近位置时，活塞25开始回缩，就在将盘形体2释放到第一部分的过滤纸5上之前：这将进一步改善了盘形体2与活塞25头部26的分离。

返过来参见图1，在第二部分的过滤纸6上形成对置凹腔7的工作台14可包括一第二鼓形物37，其外表面上具有多个均匀分布的凹陷38，第二部分的过滤纸6绕在该鼓形物的外表面上而运动。

由装置39对第二鼓形物37施加作用，该装置39在第二部分的过滤纸6上形成对置凹腔7。

在本发明一种仅作为举例的非限制性实施方式中，成型装置39作用在鼓形物37外表面的一个部分上，且该装置是由一第二环形成型带39的一个区段构成的，成型带39上设置有一些凸起40，在凹陷38执行环绕运动的过程中，这些凸起40的位置和形状与凹陷38相适配：这些凸起可在沿着第二鼓形物37与第二成型带39之间运动的第二部分的过滤纸6上形成对置凹腔7。

成型工作是通过利用第二鼓形物37内部产生的抽吸作用将第二部分的过滤纸6上一些间隔开的区域拉入到凹陷38中、并保持在其中而完成的。

上述的连接工作台13位于第二鼓形物37的下方，其可包括一圆形的密封元件41，其被用来将容纳着盘形体2的第一部分的过滤纸5与第二部分的过滤纸6结合起来，第二部分的过滤纸6被放置到盘形体2上，以形成一系列密封的荚状袋1。

密封的荚状袋1被输送到上述的切割工作台15处，该工作台包括一圆形的切刀15a和相对的切刀15b，两切刀位于相互密封起来的第一和第二部分的过滤纸5和6输送线A的相对两侧，这样就形成了一系列荚状袋1，在该实施方式中，荚状袋1是圆形的。

在被切割之后，在工作台16处，圆形的荚状袋1被从废料17上分离下来，该工作例如是通过一弹出装置16a完成的，而废料17则被回收工作台18收集起来(例如借助于抽吸作用)。

在被分离开之后，荚状袋1被输送到另一个包装工作台(图中未示出)处。

上述的方法和设备使得用于容纳浸泡用制品的荚状袋能被非常快速地制出，且制品具有精确测量的剂量，并被整洁地制成制品盘形体。

即使采用过滤纸幅带上的单行凹腔，定量给料及成型单元的特殊结构也能实现很高的生产速度，因而，使得设备的设计变得简化，并具有更大的柔性。

可首先制出制品盘形体，然后再将其放置到过滤纸的平面幅带上，这样的设计由于使生产线的流水化程度提高，所以能提高效率，并减小设备的尺寸。

定量给料及成型工作台可形成非常紧密且整洁的制品盘形体，且制品的剂量是精确的，这一事实的原因在于成型活塞同时执行平动和转动运动：平动运动控制着定量给料、成型、以及释放制品盘形体的各个步骤，而转动运动则能在很短的路线上快速地夯实盘形体，而不会粘附到凹腔的表面上。

所述发明具有明显的工业实用性，且在不悖离本发明概念的前提下可进行改动和变型。另外，本发明所有的技术细节都可在技术上由等效元件替代。

Claims (11)

1.一种用于制造过滤材料荚状袋(1)的方法，其中的荚状袋容纳着浸泡用制品，该方法至少包括下列步骤：

-在分别用于定量给料及进行成型的工作台(3、4)处，制造出至少一个制品的压缩盘形体(2)，该盘形体等量于制品的一定剂量，所述制造盘形体(2)的步骤包括一个进行夯实以对制品进行压缩的步骤；

-形成荚状袋(1)，且压缩盘形体(2)被放置在所述过滤材料中，

其中，所述制造盘形体(2)的步骤包括下列的一些分步骤：

-将定剂量的制品放置到位于成型工作台(4)上的相应的凹腔(8)中，同时使所述制品沿成型工作台(4)中的一第二路线区段(P1)移动；并且

-对凹腔(8)中的定量制品进行压缩，同时使所述制品沿一第三路线区段(P2)移动，其中的第三路线区段在第二路线区段(P1)的后方。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，荚状袋(1)包括两部分过滤纸(5、6)，两部分过滤纸相互叠合起来，并进行密封，容纳着一定剂量的浸泡用制品，该方法的特征在于还包括至少如下的步骤：

-供送第一部分的过滤纸(5)；

-将压缩盘形体(2)放置到第一部分的过滤纸(5)上；以及

-将一第二部分的过滤纸(6)与第一部分的过滤纸(5)连接起来，以封装压缩盘形体(2)，从而形成荚状袋(1)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：第一部分和第二部分的过滤纸(5、6)是从同样过滤材料的幅带上获得的。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：第一部分的过滤纸(5)是从一沿直线供送的幅带获得的。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在放置压缩盘形体(2)的步骤与连接步骤之间，还存在另外一个步骤，该步骤用于在第二部分的过滤纸(6)上制出相对的凹腔(7)，其形状与盘形体(2)相配，并被设计成放置在盘形体(2)上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在定量给料分步骤与压缩分步骤之间设置一个使凹腔(8)中的定量制品平整的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第二路线区段(P1)和第三路线区段(P2)是弧形的，且依次相连，两路线覆盖各自的角度。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：放置步骤是通过使压缩盘形体(2)在重力作用下从各个凹腔(8)落到第一部分的过滤纸(5)上而完成的。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：放置步骤是通过使制品的压缩盘形体(2)在重力作用下从各个凹腔(8)落到第一部分的过滤纸(5)上而完成的，在第一部分的过滤纸(5)上，盘形体由抽吸作用保持在适当位置。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：利用热封的方法完成将第一部分的过滤纸(5)与第二部分的过滤纸(6)连接起来的步骤。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：连接步骤之后是一个对第一和第二部分的过滤纸(5、6)进行切割以形成荚状袋(1)的步骤。

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