CN106660646B - 用于制造饮料胶囊的机器和方法 - Google Patents

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Abstract

用于制造包含用于制备饮料的产品(P)的胶囊的机器，包括：成型站(2)，用于在能够沿前进方向(F)移动的可热成型塑料材料的片材(100)上形成具有空腔(52)的胶囊(50)的至少一个外壳(51)，外壳(51)从片材(100)的第一侧(100a)突出，且空腔(52)在片材(100)的第二侧(100b)上开放；剪切站(4)，其设有冲头装置(41)和冲模装置(42)，冲头装置和冲模装置彼此相对且能够在切割步骤(C)中接近以切割片材(100)，以便将胶囊(50)沿相应边缘(53)分离；填充站(3)，用于将产品(P)投配在空腔(52)内部；在切割步骤(C)中，冲头装置(41)能够移动以便抵接片材(100)的第一侧(100a)，与冲模装置(42)配合切割片材，及将胶囊(50)从片材(100)提升和分离，在分离步骤(D)中冲头装置(41)和冲模装置(42)能够移动离开彼此以将胶囊(50)放置在片材(100)的第二侧(100b)上，通过分离胶囊(50)而在片材(100)上形成的通孔(101)具有比边缘(53)的外部尺寸(A2)小的通道截面(A1)以便允许片材(100)支撑胶囊且沿着前进方向(F)移动胶囊(50)。

Description

用于制造饮料胶囊的机器和方法
技术领域
本发明涉及用于制造饮料胶囊的机器和方法。具体地，本发明涉及通过对塑料材料片材进行热成型以制造胶囊或类似容器、以及由用于制备饮料(例如咖啡或茶)的产品填充所述胶囊的机器和方法。
背景技术
用于饮料的已知的一次性胶囊通常包括外壳，所述外壳由塑料材料制成并且具有杯状或者碗状的形状，所述外壳设有底壁和侧壁，所述底壁和侧壁限定布置成接收和容纳用于获得饮料的产品。具有环形边缘或凸缘的空腔的开口由覆盖元件(例如铝膜或多层塑料膜)气密地封闭，以便将产品封闭和密封在空腔内。覆盖元件和容器的底壁通常是可穿孔的，以允许(通过覆盖元件)注入加压液体(例如水)和进行饮料的提取，饮料的提取通过所述液体(通过底壁)渗透通过产品而获得。
胶囊的外壳形成过程(casing)在包括多个操作站的热成型机中进行，从卷轴展开的可热成型塑料材料的片材通过适当的推进装置通过所述操作站。操作站通常依次包括加热站、成型站和剪切站。
在加热站中，塑料片材准备用于随后的成型操作，或者是被加热到预定的软化温度，以便增强塑料片材的塑性和可变形性。成型站包括成型模具，其中一个或多个冲头将片材推动到冲模的相应空腔中以便形成外壳。在剪切站中，剪切元件通过根据预定的切割轮廓剪切塑料材料片材而使形成在塑料材料片材上的外壳分离。
与具有产品和食品的容器的其它包装工艺不同，用于制造和包装饮料胶囊(特别是咖啡胶囊)的工艺需要准确和精确地验证所包装胶囊的重量，以验证投配的产品重量在预设的公差范围内。为了对胶囊进行称重，胶囊必须与塑料片材分离，并且单独和单个地插入到合适的传输或输送系统中，诸如具有容置部的带。重量控制事实上是必需的，以便在反馈中调整填充站或投配站，以便限制将被剔除的超出公差的胶囊的数量。
已知的一体化成型/包装工艺和机器在生产咖啡胶囊方面在经济上是不可接受的，它们导致许多胶囊被剔除，在已知的一体化成型/包装工艺和机器中将产品投配到仍与塑料片材相关联的外壳的空腔内，并且在从片材封闭和分离胶囊之后执行重量控制。如果胶囊具有超出公差的重量，则事实上除了剔除所述胶囊外还必须剔除包括在填充站和称重站之间可能具有超出公差的重量的所有胶囊。由于称重站布置在多个中间站的下游，所述中间站通常包括用于将产品压入胶囊的站、封闭站、胶囊剪切/分离站以及用于将分离的胶囊传送到传输系统的站，因此将被剔除的胶囊数量是相当大的。
此外，在(通过焊接或粘贴)施加覆盖元件之后，用于分离胶囊的对塑料片材的剪切决定了由塑料材料片材和覆盖元件的金属材料(通常由铝构成)所构成的“混合”碎料或废料的形成。这种“混合”的废料引起处置问题，因为塑料和金属必须被分离以用于再循环。
出于所述原因，目前用于生产咖啡胶囊的生产工艺包括通过合适的热成型机制造胶囊的第一步骤和通过合适的包装机填充和封闭胶囊的第二步骤。更确切地，热成型机通过对塑料材料片材进行热成型，然后通过剪切将如此获得的胶囊与塑料片材分离来制备胶囊。收集如此获得的空胶囊，最终存储，以便随后供应给包装机。这些包装机包括传输系统，通常是卷帘带(roller shutter tape)或类似物，从存储器拾取的胶囊插入到该传输系统上。因此，可在用产品填充之后立即单独对胶囊进行称重以限制被剔除的程度，称重站紧接地位于包装机中的填充站的下游。
此外，在热成型工艺期间的塑料材料废料可被完全再循环，因为覆盖元件仅在包装机中施加到胶囊上。
然而，这种类型的解决方案需要使用两个单独的机器(成型机和包装机)，特别是需要在包装机上进行胶囊的传送和装载。因此，该设备庞大且昂贵，并且需要操作者的存在以将胶囊引入包装机中。
外壳从成型机传输和传送到包装机还需要将所述外壳插入到中间的密封包装内部以保证外壳的完整性和卫生。这种中间包装需要时间并且昂贵。
还已知下述设备或机器，其中胶囊一旦形成并从热成型机分离，则胶囊通过包装机内部的传送装置、特别是在其输送带上自动移动。然而，这些装置相当复杂和昂贵，并且胶囊的传送和插入操作是费力的。
发明内容
本发明的目的在于改进用于制造饮料胶囊、特别是咖啡胶囊的已知机器和方法。
另一个目的在于实现一种机器，其能够通过对塑料材料片材进行热成型来制造胶囊，然后由用于制备饮料的产品填充所述胶囊，能够准确地并且精确地控制所有所生产胶囊的重量。
另一个目的在于提供一种机器和方法，其允许在用于制造胶囊的过程中获得可完全再循环的材料废料。
另一个目的在于提供一种包装机，其是紧凑的，具有简单和可靠的操作和高生产率。
在本发明的第一方面，提供一种根据权利要求1所述的用于制造饮料胶囊的机器。
在第二方面，提供一种根据权利要求13所述的用于制造饮料胶囊的方法。
附图说明
参照附图将更好地理解和实现本发明，附图示出本发明的一些示例性而非限制性的实施例，其中：
-图1是本发明的用于制造饮料胶囊的机器的示意性前视图；
-图2是图1所示机器的变型的示意性前视图；
-图3是根据图1的线III-III所截取的机器的简化截面图，其示出形成在可热成型塑料材料的片材上的胶囊外壳；
-图4是图1所示机器的操作剪切站的截面图；
-图5是图4所示操作剪切站在切割阶段中的局部放大图；
-图6是从塑料材料的片材分离并与片材间隔开的胶囊的透视图，以及支撑在片材上的相应容置部中的胶囊的透视图；
-图7是沿着图1的线VII-VII所截取的局部截面图，其中示出胶囊插入到相应的容置部中，以及以虚线示出在分离阶段中胶囊与片材间隔开；
-图8是图7所示胶囊搁置在片材的相应容置部中的俯视图；
-图9是沿着图8的线IX-IX所截取的局部截面图；
-图10是从片材分离并与片材间隔开的由本发明的机器所制造的胶囊的变型的透视图；
-图11是与图10类似的视图，示出由本发明的机器所制造的胶囊的另一变型；
-图12是由本发明的机器所制造的胶囊的又一变型的俯视图；
-图13是图14所示胶囊的放大细节，突出显示所述胶囊的边缘的成形部分；
-图14是由本发明的机器所制造的胶囊的另一变型的透视图；
-图15是放大的局部截面图，其示出图12所示的胶囊搁置在片材上并由片材支撑。
具体实施方式
参照图1，示意性地示出本发明的机器1，其布置成制造和包装胶囊50，每个胶囊50包括外壳或容器51，特别是具有杯状或碗状形状的外壳或容器，其设有空腔52，所述空腔52布置成接收用于制备饮料(例如咖啡或茶等)的产品P。具体地，胶囊50的外壳51包括限定开口空腔52的底壁51a和侧壁51b。围绕空腔52开口的边缘53固定到侧壁51b并且与底壁51a相对。边缘53包括具有凸缘形状的环形部分，其具有平坦表面和例如圆形轮廓。外壳51基本上具有截头圆锥形状，其具有在底壁51a的方向上会聚的圆形截面。
机器1包括：操作成型站2，其用于在由单层或多层可热成型塑料材料制成的片材100上形成胶囊50的一个或多个外壳51；操作填充站3，其用于将产品P投配在胶囊50的空腔52内；以及用于将胶囊50从片材100分离的操作剪切站4。操作剪切站4间置于操作成型站2和操作填充站3之间。
塑料材料片材100包括第一侧或第一面100a和第二侧或第二面100b，所述侧是平坦的且相反的，基本上平行于滑动平面H，例如水平的滑动平面。在所示的实施例中，第一侧100a是片材100的下侧，热成型外壳51从该下侧突出，而第二侧100b是片材100的上侧，在该片材的上侧中空腔52开放。
操作加热站8相对于片材100的前进方向F设置在成型站2的上游，用于将片材100加热到塑料材料的软化温度，以允许其随后的变形和胶囊50的外壳51的形成。
塑料材料片材100通过已知类型并且包括例如多个钳子的牵引装置21沿着前进方向F移动通过机器1的各个操作站2、3和4。片材100从卷轴110展开，并且通过牵引装置21以间歇交替的运动沿着平面H移动。引导装置22用于支撑和沿着前进方向F引导片材100。引导装置22防止横向于所述片材100的移动。
剪切站4包括冲头装置41和冲模装置42，它们在切割阶段C中是相对的并可移动的，以接近或封闭，从而沿着外壳51的凸缘边缘53切割或剪切片材100，以便将相应的胶囊50分离。冲头装置41和冲模装置42沿着基本上正交于滑动平面H的切割方向T在相反的方向上移动。凸缘边缘53围绕外壳51的空腔52布置，并且在所示的实施例中具有圆形形状。
在切割阶段C中，冲头装置41是可移动的，以便抵接片材100的下侧100a，在冲模装置42的协助下切割片材100，然后从片材100提升和分离胶囊50，基本上形成片材100的所谓的“倒置”或“自底向上”的剪切。
在随后的分离阶段D中，冲头装置41和冲模装置42打开，即相互间隔开，用于将分离的胶囊50放置在片材100的上侧100b上。通过从片材100的下侧100a开始执行的切割，通过分离胶囊50而在片材100上产生的通孔101(如在下面的描述中更好地解释的那样)具有比边缘53的外部尺寸A2小的通道截面A1。换言之，由于边缘53的较大尺寸，位于片材100的上侧100a上的胶囊50不能穿过相应的通孔101，并且然后由片材100支撑，如图7至图9中详细所示。因此，片材100支撑所述胶囊50并沿着前进方向F移动所述胶囊50通过机器1的连续操作站，如同胶囊50的传输带或传送带一样。
具体参照图5，片材100的剪切或切割导致材料在受到切割的片材本身的区域中的塑性变形。更确切地，冲头装置41的切割装置44和冲模装置42的切割装置45的相向运动导致材料在切割区域105中的局部拉伸，这种材料分别形成通孔101的周边部分101a以及胶囊50的相应边缘53的周边部分53a。一旦执行材料的切割，材料由于塑性拉伸或伸长而保持变形。因此可观察到，由于材料拉伸，外壳51的通孔101和边缘53的尺寸不同于切割装置44、45的标称尺寸。
具体参照图4，其示出冲头装置41的截面图，冲头装置41包括至少一个第一壳体43，其适于接收形成在片材100上的相应外壳51，并且第一切割装置44与冲模装置42的第二切割装置45配合以便切割所述片材100。
第一切割装置44设有圆形切割边缘，例如具有约90°的切割角或前角(rakeangle)，而第二切割装置45包括圆环形边缘，例如具有约35°的相应切割角或前角。第二切割装置45围绕第一切割装置44。
冲模装置42包括至少一个第二壳体46，其适于接收在切割阶段C期间由冲头装置41提升的外壳51，如在下面的描述中更好地解释的那样。
冲模装置42还包括提取装置47，其可沿着切割方向T在第二壳体46内部移动，用于在分离阶段D中将从片材100分离的胶囊50从第二壳体46推出。提取装置47例如包括活塞或销。
提取装置47还可围绕平行于切割方向T的轴线旋转，以在分离阶段D期间旋转胶囊50。
剪切站4还包括阻挡装置48，该阻挡装置48平行于切割方向T移动并且布置成在进行切割之前将片材100压靠在支撑平面49上并阻挡片材100。阻挡装置48包括平坦的阻挡板，其设有用于冲头装置41和冲模装置42通过的相应通孔。
第一切割装置44和第二切割装置45根据切割线(包括诸如圆周或椭圆的闭合平面曲线的切割线)沿着外壳51的边缘53剪切或切割片材100。在所示实施例中，切割线是圆周(图8)。
切割线还可包括闭合的折线，特别是多边形，如图10的变型中所示。
切割线可以是连续的或带缺口的或锯齿状的或带凹口的，如图11的另一个变型中所示。
成型站2还布置成围绕每个外壳51的空腔52在片材100的上侧100b上形成环形凹部102，该环形凹部102用于一旦胶囊50分离就在片材100上形成容置部，其适于在相应的胶囊放置在片材100的上侧100b上时接收相应的胶囊。更确切地，成型站2包括成型冲头装置和成型冲模装置，它们布置成使得塑料材料片材100变形，在加热站8中预先加热和软化，以便形成外壳51和相应的环形凹部102。在所示实施例中，环形凹部102基本上为截头圆锥形，其具有圆形截面并且包括从片材100的滑动平面H朝向外壳51会聚的侧壁。冲头装置41和冲模装置42然后在切割区域105处切割片材100，该切割区域介于环形凹部102和边缘53之间。
在操作填充站3的下游，参照前进方向F，提供操作称重站5，其布置成用于对填充有产品P的胶囊50进行称重。称重站5包括用于将胶囊50从片材100提升和脱离且将胶囊50放置在已知类型且在图中未示出的适当的秤或称重传感器上，以便执行准确和精确的重量控制。
机器1在操作称重站5的下游包括操作封闭站6，操作封闭站6布置成将覆盖元件叠置到每个胶囊50的边缘53上并固定(例如通过焊接固定)到每个胶囊50的边缘53，以便将产品气密地封闭在相应的空腔52内部。覆盖元件由从相应的卷轴61展开的膜60(例如铝膜)制成。
操作剔除站7布置在操作封闭站6的下游，以从片材100取出填充有产品P并且具有超出公差重量的可能的胶囊50并将其剔除。为此目的，机器1包括已知类型且未示出的控制单元，其控制和管理机器1的操作站的操作，并且连接到称重站5以从称重站5接收与胶囊50的测得重量相关的信号。将所测得的重量值与参考值进行比较，以便在生产中识别具有与参考值不同的重量(过量或不足)的胶囊50(也考虑设置的公差)并且然后将其剔除。控制单元控制剔除站的取出装置，其布置成用于从移动通过机器1的片材100中取出将被剔除的胶囊50，被剔除的胶囊例如被引导到存储容器23。
出口站9设置在剔除站7的下游，用于从片材100中取出填充有产品P并封闭的胶囊50，以将胶囊50放置在出口传送装置11上。出口传送装置11横向于片材和前进方向F(特别是垂直于片材和前进方向F)布置在片材100的下方。机器1包括在出口站9下游的切割站10，该切割站10剪切出使胶囊50从其形成并分离的片材100的具有适当尺寸的片104。塑料材料片材的碎片或碎料被收集在附加的存储容器24中。
在所示的实施例中，机器1还包括加压和抽吸站12，其间置于操作称重站5和操作封闭站6之间，并且在加压和抽吸站12中产品P以限定的压缩力被压在胶囊50内，以及抽吸和回收在填充站3中被意外地放置在片材100上的和/或胶囊50的凸缘边缘53上的产品P。
本发明的机器1的操作通过具有往复运动的牵引装置21沿着前进方向F通过不同的操作站来提供对可热成型塑料材料片材100的操纵。
在成型站2中，胶囊50的外壳51形成在片材100上，所述片材100在加热站8中材料的软化温度下被预先加热。
在成型之后，胶囊50在剪切站4中从片材100单独地分离。在该剪切站4中，如已经描述的那样，冲头装置41和冲模装置42配合并作用以沿着外壳51的凸缘边缘53切割片材100，以便分离各个胶囊50。
在剪切步骤中，片材100首先被阻挡板48阻挡并压靠在支撑表面49上，然后冲头装置41和冲模装置42在切割阶段C期间沿着切割方向T在相反方向上移动，以进行关闭或接近运动，以便抵接片材100。具体地，冲模装置42降低以抵接片材的上侧100a，并且冲头装置41逐渐移动，特别是提升，以便在相应的壳体43中接收形成在片材100上的外壳51，抵接其下侧100b，然后与冲模装置42配合来切割片材100。
冲头装置41的第一切割装置44和冲模装置42的第二切割装置45在介于环形凹部102和边缘53之间的切割区域105处(图5)执行片材100的切割。
在切割阶段C期间，冲头装置41和如此获得并容纳在第一壳体43中的胶囊50沿着切割方向T逐渐移动并插入到冲头装置41的第二壳体46内部。在切割阶段C结束时，胶囊50从片材100完全分离。
此时，在相继的分离阶段D中，冲头装置41和冲模装置42被打开并沿着切割方向T移动离开彼此和从片材100移动离开。提取装置47被驱动以便将胶囊50从第二壳体推出。胶囊50落在片材100的顶侧100b上的环形容置部内，该环形容置部由围绕通过剪切相应胶囊50而在片材100上获得的通孔101的凹部102形成。
实际上，在切割阶段C期间，切割装置44、45的相向运动导致片材100的材料在切割区域105中局部拉伸。由于这种塑性变形，片材100的在所述切割区域105中的材料在切割结束时也保持变形。具体地，通孔101的周边部分101a和相应边缘53的周边部分53a在横向于切割方向T的方向(即参考所示实施例)沿径向方向被拉伸。由于拉伸，通孔101和外壳51的边缘53的尺寸不同于切割装置44、45的标称尺寸。此外，可观察到通孔101的通道截面A1小于边缘53的外部尺寸A2。在圆形切割的情况下，如在所示示例中，边缘53的第一直径D1大于相应通孔101的第二直径D2，使得胶囊50可沿着具有等于(D1-D2)/2的宽度的圆形冠部54搁置在片材100的上侧100a上。
由申请人用不同类型和厚度的塑料材料片材(单层和多层)和不同的操作切割参数(切割速度、切割装置的前角、片材的温度等)进行的多次测试清楚地表明，由于通过如上下文所述沿着上侧100b的方向向上提升胶囊50而由冲头装置41作用在片材100下侧100a上以执行的剪切的结果，获得材料变形，其导致通孔101的尺寸和胶囊的边缘53的尺寸大于冲头装置41的切割装置44和冲模装置42的切割装置45的尺寸。
通过非限制性示例的方式，通过使用冲头装置41的第一切割装置44使具有阻挡层和厚度为0.75mm的聚丙烯的多层片材成型，第一切割装置44具有直径在47.02mm至46.98mm之间(Φ＝47±0.02mm)的圆形形状，形成具有内径D2＝46.75mm的通孔101和具有外径D1＝47.1mm的凸缘边缘53的胶囊，而过盈值或直径差值等于0.35mm。
通过使用具有直径在41.62mm至45.58mm之间(Φ＝41.6±0.02mm)的圆形形状的第一切割装置44，对于具有阻挡层和厚度为1.2mm的聚丙烯的多层片材进行重复测试，在片材上形成具有内径D2＝46.45mm的通孔101和具有外径D1＝41.7mm的凸缘边缘53的胶囊，而过盈值或直径差值等于0.25mm。因此，在用第一切割装置44的直径进行圆形形状切割的情况下，第一切割装置44的直径在40mm至50mm之间，片材的厚度在0.75mm至1.2mm之间，一旦胶囊50分离然后放置在片材100的上侧100a上，胶囊50就沿着具有在0.12mm至0.18mm之间的宽度的圆形冠部54搁置在片材100上。因此，直径尺寸的过盈值或差值防止胶囊50通过通孔101从片材100掉落下来。
要指出的是，由环形凹部102形成的环形容置部允许将胶囊50精确地定位和定中在片材100上。如图7中所示，在分离阶段D中边缘53抵接环形凹部102的锥形壁，并通过重力放置在通孔101的环形边缘上，胶囊50的纵向轴线X1与所述通孔101的中心轴线X2基本上对准并且同轴。因此，由于环形凹部102，胶囊50可相对精确地在剪切站4之后的操作站处移动和定位。然而，在这种操作站中，提供定中装置用于以精确和正确的方式定位胶囊50，以便执行所需的操作，诸如用产品P填充、压缩产品P、用覆盖元件封闭。
在操作称重站中，胶囊50通过合适的装置被从片材100拾取并且定位在秤或称重传感器上以用于测量重量。
根据本发明的用于制造包含用于制备饮料的产品P的胶囊50的方法包括以下步骤：
-沿着前进方向F移动可热成型塑料材料片材100；
-在片材100上形成胶囊50的至少一个外壳51，所述外壳51设有适于接收产品P的空腔52，外壳51从片材100的第一侧100a突出，并且空腔52在片材100的与第一侧100a相反的第二侧100b上开放；
-通过抵接片材100的第一侧100a，通过沿着胶囊50的边缘53切割片材100并通过从片材100提升和分离胶囊50，而将胶囊50与片材100分离；
-将分离的胶囊50放置在片材100的第二侧100b上，通过分离胶囊50在片材100上形成通孔101，该通孔具有比边缘53的外部尺寸A2小的通道截面A1，用于允许片材100支撑胶囊50和沿着前进方向F移动胶囊50；
-将产品P投配到空腔52内。
该方法设置成在将胶囊放置在片材100上之后投配产品P。
还设置成在片材100的第二侧100b上围绕空腔52形成环形凹部102，该环形凹部102用于在一旦胶囊50分离、当胶囊50被释放在片材100上时，就在片材100上形成适于接收所述胶囊50的容置部。然后，设置成在介于环形凹部102和边缘53之间的切割区域105处切割片材100。
该方法还设置成根据包括闭合平面曲线(特别是圆周或椭圆)的切割线或包括闭合折线的切割线(特别是多边形或根据带缺口的或锯齿状或带凹口的切割线)沿着边缘53切割片材100。
在切割阶段期间在将胶囊50从片材100提升和分离时，还设置成使胶囊50围绕相应的纵向轴线X1旋转。
本发明的方法在用产品P进行填充之后包括对如此填充的胶囊50进行称量，将覆盖元件重叠到边缘53并固定到边缘53，以便将产品P气密地密封在所述空腔52内。
因此，本发明的机器和方法允许通过使可热成型塑料材料片材成型并以用于制备饮料的产品P填充胶囊来制造胶囊50，从而对生产的所有胶囊进行准确和精确的重量控制。
更确切地，由于机器1的剪切站4的冲头装置41和冲模装置42，并且由于其操作模式，可以将先前由片材100形成的胶囊50分离(以允许之后用产品填充胶囊50并称重)，并且使用同一片材100作为用于使所述胶囊50沿着前进方向F移动通过机器1的各操作站的传输装置。
所谓的“倒置”剪切(其中冲头装置41作用在片材100的下侧100a上，并且在切割阶段C中提升所剪切的胶囊50)允许获得具有比相应胶囊50的边缘53的外部尺寸A2(在圆形形状的情况下具有第二直径D2)小的通道截面A1(在圆形形状的情况下具有第一直径D1)的通孔101，胶囊50搁置在片材100的上侧100a上并由片材100支撑。更确切地，边缘53抵接凹部102的环形圆锥壁，使得胶囊50通过重力与通孔101对准定位。
本发明的机器1是特别紧凑的并且具有简单的结构，因为它既不包括单个胶囊的特定的传输和操纵装置(例如带或类似物)，也不需要用于将分离的胶囊从片材100传送到所述传输装置的装置。通过使用塑料材料片材100作为传输装置，本发明的机器1还具有简单和可靠的功能和高生产率。
还应指出的是，由于覆盖元件(铝膜)仅在胶囊从片材100分离之后固定到胶囊50的边缘53，所以其碎料104(通过切割和破碎提供通孔101的片材100而获得)仅由塑料材料片材构成，并且可被完全回收和再循环。
具体参照图10至图14，提供了本发明的机器和方法的变型，其允许在片材100上获得不同的胶囊50和相关的通孔102。更确切地，通过使用冲头装置41的合适切割装置44和冲模装置42的合适切割装置45，可以改变在片材100上执行的切割线。
参照图10，边缘53和通孔101可通过包括闭合折线以形成多边形的切割线来获得。具体地，边缘53具有包括多个直边的周边轮廓53b，所述直边连接起来形成多边形。通孔101包括具有与边缘53中之一互补的多边形形状的相应周边轮廓。参照图11，切割线可以是带缺口的或锯齿状的或带凹口的，以便形成边缘53以及具有大致圆形形状但是设有锯齿形轮廓而不是平滑轮廓的通孔101。
参照图12和图13，切割线还可包括闭合的连续线，其在边缘53上形成多个突出部分55，并且在相应的通孔101上形成与所述突出部分55互补的多个缩进部分105。在所示的示例中，突出部分55基本上为圆扇形，该扇形具有限定的角宽度α，其例如等于45°，并且突出部分55从边缘53突出限定量s，例如0.2mm。突出部分55的数量例如为四个，并且成角度地且规则地间隔开(90°间隔开)。类似地，与突出部分55互补的缩进部分105是四个，成角度地且规则地间隔开。突出部分55的数量、角宽度α和数量s可以变化。
图10至图13的变型确保圆形冠部54的更大尺寸或幅度，胶囊50沿着该冠部54搁置在片材100上。
具体地，通过在切割阶段C期间或在分离阶段D期间使胶囊50围绕其纵向轴线X1旋转，可以更有效地将边缘53叠置在片材的通孔101上，因为由多边形边缘、轮廓齿、突出部分55形成的相应凸缘边缘53的突出部叠置在片材100上。
参照图14和图15，提供本发明的机器和方法的另外的变型，其与前述和所示实施例的不同之处在于，在片材100上没有形成用于形成容置部的环形凹部102，以及胶囊50在通过切割分离之后被放置在片材100的上侧100b上。在这种情况下，在片材沿着前进方向F的位移期间，胶囊50虽然由片材100支撑，但是由于存在于通孔101和外壳51的侧壁51b之间存在的间隙而可以在通孔101内移动。然而，在操作站中，提供合适的定中装置以便以精确和正确的方式定位胶囊50，以便执行所请求的操作。参照图12和图13的示例，边缘53和通孔101通过包括闭合折线的切割线获得，以便形成用于产生圆形冠的更大尺寸或宽度的多边形，在所述圆形冠上胶囊50搁置在片材100上。
图2示出本发明机器1的变型，其不同于先前描述并在图1中示出的实施例，因为图2所示变型包括适于在片材100上和/或在胶囊50上执行相应操作的多个另外的操作站。更确切地，在成型站2的下游且在剪切站4之前依次设置：第一控制站13，其用于验证外壳51在塑料材料片材100上的正确形成；钻孔站14，其用于在外壳51的底壁51a上形成出口孔(用于当使用胶囊50时的饮料流出)；以及另外的封闭站15，其用于在外壳51底壁51a上施加出口孔的覆盖元件。
本发明机器1的该变型的操作基本上与上述图1所示的一个机器的操作相同。

Claims (17)

1.一种用于制造胶囊的机器，所述胶囊包含用于制备饮料的产品(P)，所述机器包括：
-成型站(2)，其用于在能够沿着前进方向(F)移动的可热成型塑料材料的片材(100)上形成具有空腔(52)的胶囊(50)的至少一个外壳(51)，所述外壳(51)从所述片材(100)的第一侧(100a)突出，并且所述空腔(52)在所述片材(100)的第二侧(100b)上开放；
-剪切站(4)，其设有冲头装置(41)和冲模装置(42)，所述冲头装置(41)和冲模装置(42)彼此相对并且能够在切割阶段(C)中接近以切割所述片材(100)，以便使所述胶囊(50)沿其边缘(53)分离；
-填充站(3)，其用于将所述产品(P)投配在所述空腔(52)内部；
在所述切割阶段(C)中，所述冲头装置(41)能够移动以便抵接所述片材(100)的所述第一侧(100a)，与所述冲模装置(42)配合切割所述片材，以及将所述胶囊(50)从所述片材(100)提升和分离，在分离阶段(D)中所述冲头装置(41)和所述冲模装置(42)能够移动离开彼此以将所述胶囊(50)放置在所述片材(100)的所述第二侧(100b)上，通过分离所述胶囊(50)而在所述片材(100)上形成的通孔(101)具有比所述边缘(53)的外部尺寸(A2)小的通道截面(A1)以便允许所述片材(100)支撑所述胶囊(50)且沿着所述前进方向(F)移动所述胶囊(50)。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述剪切站(4)设置在所述成型站(2)和所述填充站(3)之间。
3.根据权利要求1或2所述的机器，其特征在于，所述冲头装置(41)包括至少一个第一壳体(43)和第一切割装置(44)，所述第一壳体(43)适于接收形成在所述片材(100)上的相应外壳(51)，所述第一切割装置(44)与所述冲模装置(42)的第二切割装置(45)配合以便剪切所述片材(100)。
4.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，所述冲模装置(42)包括至少一个第二壳体(46)，所述第二壳体适于接收在所述切割阶段(C)中由所述冲头装置(41)提升的相应外壳(51)。
5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述冲模装置(42)包括提取装置(47)，所述提取装置能够在所述第二壳体(46)内移动以在所述分离阶段(D)中将所述胶囊(50)从第二壳体中推出。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，所述成型站(2)布置成在所述片材(100)的所述第二侧(100b)上并围绕所述边缘(53)形成环形凹部(102)，一旦所述胶囊(50)从所述片材(100)分离，所述环形凹部(102)就形成容置部，该容置部适于接收放置在所述片材(100)上的所述胶囊(50)。
7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述冲头装置(41)和所述冲模装置(42)布置成用于在介于所述环形凹部(102)和所述边缘(53)之间的切割区域(105)处切割所述片材(100)。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，所述冲头装置(41)和所述冲模装置(42)包括相应的第一切割装置(44)和第二切割装置(45)，所述第一切割装置(44)和第二切割装置(45)布置成根据包括闭合平面曲线或闭合折线的切割线和/或根据锯齿状或带凹口的切割线沿着所述边缘(53)切割所述片材(100)。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，所述冲头装置(41)和所述冲模装置(42)包括相应的第一切割装置(44)和第二切割装置(45)，所述第一切割装置(44)和第二切割装置(45)布置成根据包括闭合平面曲线的切割线沿着所述边缘(53)切割所述片材(100)，以便在所述边缘(53)上形成多个突出部分(55)，并且在相应的通孔(101)上形成与所述突出部分(55)互补的多个缩进部分。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，该机器包括称重站(5)，所述称重站相对于所述前进方向(F)定位在所述填充站(3)的下游并且布置成用于对填充有产品(P)的所述胶囊(50)进行称重，所述称重站(5)包括用于将所述胶囊(50)从所述片材(100)提升和脱离的装置。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，该机器包括封闭站(6)，以将覆盖元件重叠和固定到所述边缘(53)，从而将所述产品(P)气密地密封在所述空腔(52)内。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的机器，其特征在于，该机器包括剔除站(7)，所述剔除站能够从所述片材(100)拾取并且然后剔除填充有产品(P)并具有超出公差重量的胶囊(50)。
13.一种用于制造胶囊(50)的方法，所述胶囊包含用于制备饮料的产品(P)，所述方法包括：
-沿着前进方向(F)移动可热成型塑料材料的片材(100)；
-在所述片材(100)上形成具有适于接收所述产品(P)的空腔(52)的胶囊(50)的至少一个外壳(51)，所述外壳(51)从所述片材(100)的第一侧(100a)突出，并且所述空腔(52)在所述片材(100)的第二侧(100b)上开放；
-通过将切割装置(44，45)抵接所述片材(100)的所述第一侧(100a)将所述胶囊(50)从所述片材(100)分离，沿着所述胶囊(50)的边缘(53)切割片材(100)，并且从所述片材(100)提升和分离所述胶囊(50)；
-将所述胶囊(50)放置在所述片材(100)的所述第二侧(100b)上，通过分离所述胶囊(50)在所述片材(100)上形成通孔(101)，所述通孔(101)具有比所述边缘(53)的外部尺寸(A2)小的通道截面(A1)，以便使得所述片材(100)能够支撑所述胶囊(50)且沿着所述前进方向(F)移动所述胶囊(50)；
-用所述产品(P)填充所述空腔(52)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述片材(100)上形成具有适于接收所述产品(P)的空腔(52)的胶囊(50)的至少一个外壳(51)包括在所述片材(100)的所述第二侧(100b)上围绕所述空腔(52)形成环形凹部(102)，所述环形凹部(102)形成容置部，所述容置部适于一旦所述胶囊(50)与所述片材(100)分离时就接收被放置在所述片材(100)上的所述胶囊(50)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法包括在介于所述环形凹部(102)和所述边缘(53)之间的切割区域(105)处切割所述片材(100)。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：根据包括闭合平面曲线或闭合折线的切割线、和/或根据锯齿状或带凹口的切割线、和/或根据包括闭合平面曲线的切割线，沿着所述边缘(53)切割所述片材(100)，以便在所述边缘(53)上形成多个突出部分(55)以及在相应的通孔(101)上形成与所述突出部分(55)互补的多个缩进部分。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述从所述片材(100)提升和分离所述胶囊(50)还包括围绕相应的纵向轴线(X1)旋转所述胶囊(50)。
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