CN114206727A - 用于制造胶囊的机器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于制造包含粉末产品(R)的胶囊(C)的机器，该机器包括多个处理工位(2)，该多个处理工位被配置为在相应的预定处理5时间内执行用于制造包含粉末产品(R)的胶囊(C)的相应的工序。该机器(1)还包括被配置为用于沿着延伸通过多个处理工位(2)的处理路径传送胶囊(C)的移动装置(3)。特别地，移动装置(3)包括各自被设计为各自接收至少一个胶囊主体的多个单元(4)10以及沿着处理路径延伸的至少一个导轨(5)，并且该导轨与每个单元(4)一起限定线性马达。

Description

用于制造胶囊的机器
技术领域
本发明涉及包含用于食品(特别是饮料)的一定剂量的配制品的一次性容器(例如用于咖啡、茶或其他取出用配制品的囊盒(pod)或胶囊)的包装的技术领域。
特别地，本发明涉及用于制造包含粉末产品的胶囊的机器和方法。
背景技术
由于取出用饮料的使用速度、便利性和简单性，特别是用于这些类型的产品的一次性胶囊和囊盒的扩散正在不断扩大，这些类型的产品因其在工作环境中的使用效率和使用速度而特别受赞赏，并且也越来越多地用在家庭环境中。
因此，不断增长的需求使得有必要不断优化生产工序，特别是在减少制造成品所需的处理时间方面。
在现有技术的生产工厂中，胶囊在生产过程中被移动通过一系列处理工位，其中每个处理工位都被设计为执行特定的程序，例如，将产品插入胶囊内、引入另外的元件、施加封闭盖子等。
从可以执行的各种可能的处理工序中可以明显看出，它们中的每一个都可能需要特定的时间，而这些时间不一定与其他工序的时间一致；因此，在被设计用于制造胶囊的机器内部不可避免地会存在比其他工位花费更长的时间来处理胶囊的工位。
这意味着在较慢工位处理一定数量的胶囊期间，较快工位处理更多的胶囊，因此导致在接收太多胶囊的较慢工位的进料处出现瓶颈，从而减慢生产，或者在接收太少胶囊且在等待时保持静止从而浪费机器时间(即，生产率)的较快工位中产生足够的进料。
发明内容
在这种背景下，形成本发明的基础的技术目的是提出克服现有技术的至少一些上述缺点的用于制造胶囊的机器和方法。
特别地，本发明的目的是提供用于制造胶囊的机器和方法，它们能够使胶囊沿着通过各种工位的处理路径移动的工序更加有效，从而保证随时向每个工位供给该工位能够处理的确切数量的胶囊。
所指出的技术目的和指定的目标基本上通过包括在所附的一项或多项权利要求中描述的技术特征的用于制造胶囊的机器和方法得以实现。
本发明描述了一种用于制造包含粉末产品的胶囊的机器，该机器包括：多个处理工位，其被配置为用于在相应的预定处理时间内执行用于制造包含粉末产品的胶囊的相应的工序；以及移动装置，其被配置为用于沿着延伸通过多个处理工位的处理路径传送胶囊。
移动装置包括：多个单元，每个单元被设计为各自接收至少一个胶囊主体；以及沿着处理路径延伸的至少一个导轨，该导轨与每个单元一起限定线性型马达。
有利地，存在于每个单元与导轨之间的特定类型的联接允许各个单元以有效的方式并且彼此独立地移动。
本发明还涉及一种用于制造包含粉末产品的胶囊的方法，该方法包括：使用导轨沿着延伸通过多个处理工位的处理路径以相互独立的方式传送一系列单元，其中每个单元被设计为接收至少一个胶囊主体，导轨与每个单元一起限定线性马达。
优选地，该方法还包括：
-在第一处理工位中，将至少一个胶囊主体放置在相应的单元上；
-在第二处理工位中，对粉末产品进行剂量测定并将其插入到至少一个胶囊主体中；
-在第三个处理工位中，制造封闭盖子，将其施加到相应的胶囊主体上；
-在第四个处理工位中，将封闭盖子密封到相应的胶囊主体上。
有利地，在本文的方法中描述的步骤允许对将胶囊供给到各个处理工位的过程进行优化，防止瓶颈的发生并保证在任何时候每个处理工位都被供给该工位能够处理的确切数量的胶囊，从而在不浪费机器时间的情况下(即，最大限度地提高生产率)保持高质量标准。
本文包含的以供参考的从属权利要求涉及本发明的不同实施方式。
附图说明
在下面参照附图所示的用于制造胶囊的机器的优选但非排他性的实施方式的非限制性描述中，本发明的另外的特征及其优点更加清楚，在附图中：
-图1示出了可以使用根据本发明的机器和/或方法处理的胶囊。
-图2示出了根据可行的实施方式的用于制造胶囊的机器；
-图3示出了根据另外可行的实施方式的用于制造胶囊的机器；
-图4A至图4F示意性示出了根据本发明的用于制造胶囊的方法的可能执行的一些步骤。
具体实施方式
在附图中，附图标记1总体上表示用于制造包含粉末产品“R”的胶囊“C”的机器，以下简称为机器1。
根据本发明的机器包括多个处理工位2和移动装置3，移动装置3被配置为用于在处理期间将胶囊“C”传送通过各种处理工位2。
例如，胶囊“C”可以包括通过对金属材料、特别是铝或铝合金进行模制而制成的胶囊主体。
在图1(通过非限制性例子示出了胶囊)中可以看出，胶囊“C”可以具有基本上截头锥形的中空旋转实体的形状，具有轻微的锥度和位于底部的顶端，在底部由圆形底座“B”封闭，在顶部具有圆形开口“A”，并具有由水平放置的圆形冠部限定的边缘壁“P”。
更一般而言，应该注意，本发明适用于任何类型的胶囊，甚至是未被示出的类型。
也可以将一个或多个插入物“I”插入到胶囊“C”内。
通常，处理工位2被配置为在相应的预定处理时间内执行旨在制造包含粉末产品“R”的胶囊“C”的相应的工序。
换言之，每个处理工位2的特征在于相关的处理时间，该处理时间可以不同于至少一个其他处理工位2的处理时间，标识了该处理工位被设计为执行的工序的持续时间，因此标识了为了正确处理胶囊“C”而必须保留胶囊“C”的时间。
例如，机器1可以包括多个处理工位2，其包括以下工位中的至少一个：被配置为用于将胶囊主体供给到相应的单元4的供给工位；其中对粉末产品“R”进行剂量测定并将其引入胶囊主体内的计量和填充工位；用于制造封闭盖子的工位；以及其中将盖子稳定地固定到胶囊主体上的密封工位。
多个处理工位2还可以包括：至少一个称量工位，其中可以对所生产的或在生产期间的胶囊“C”进行定性检查；和/或至少一个插入工位，其被配置为用于将相应的插入物“I”(例如由过滤材料制成的插入物)施加到胶囊主体上。
另一方面，移动装置3被配置为用于沿着延伸通过多个处理工位2的处理路径传送胶囊“C”。
换言之，处理路径在机器1处延伸，以便允许每个胶囊“C”被输送到各种处理工位2或者还被输送到各种处理工位2内部，以允许后者对它们进行操作。
在结构上，移动装置3包括：多个单元4，每个单元被设计为接收至少一个胶囊主体“C”；以及沿着处理路径延伸的至少一个导轨5。
特别地，每个单元4与导轨5一起形成线性型马达。
根据第一实施方式，导轨5限定马达的定子，并且它可以例如由一系列可以被磁化的电气元件(电磁体)制成，而每个单元4包括一个或多个磁体(永久的)。
导轨5的可磁化的电气元件(电磁体)被配置为产生磁场，根据法拉第定律，该磁场在单元4的磁体中感应出电流，该电流通过排斥感应场而起作用。
根据替代实施方式，导轨5可以例如由一系列固定的导电元件制成，例如环、螺线管或简单的金属片，而每个单元4包括被配置为产生磁场的一个或多个电磁体，根据法拉第定律，磁场在导轨5的导体中感应出电流，该电流通过排斥感应场而起作用。
这种相互作用产生了可以使相应的单元4沿着处理路径移动的力。
有利地，由于每个单元4与导轨5一起限定了独立且自主的线性马达，因此每个单元4可以被独立地控制，该线性马达因此可以在不受形成移动装置3的一部分的其他单元4的移动的约束的情况下移动。
根据图2中示意性示出的第一可行的实施方式，导轨5限定了封闭路径，该封闭路径具有沿着处理路径面向多个处理工位2的向外部分6以及返回部分7。
优选地，返回部分7定位在前进部分6下方，以便优化空间的使用，减小导轨的整体尺寸。
替代地，可以将返回部分7定位在前进部分6旁边，或者在任何情况下都位于与前进部分6相同的位置。
这样，一旦胶囊主体通过了机器1的所有处理工位2并且用于制造胶囊“C”的过程已经完成，就可以将它们从各个单元4中取出来，将后者返回到处理路径的开始处，在那里他们可以接收另外的胶囊主体，这些胶囊主体又将由机器1处理。
根据图3中示意性示出的第二可行的实施方式，移动装置3包括第一导轨4a和第二导轨5b，第一导轨4a限定用于单元4的前进部分6，第二导轨5b限定用于单元4的返回部分7。
特别地，第一导轨5a沿着处理路径定位在多个工位2处，而第二导轨5b定位在第一导轨5a处，优选在其下方。
在这种情况下，也可以将返回部分7定位在前进部分6旁边，简单地将第二导轨5b定位在第一导轨5a旁边，或者在任何情况下将其放置在相同的位置。
根据这个方面，移动装置3还包括至少一个致动器装置8，其被配置为用于将单元4从第一导轨5a移动到第二导轨5b，反之亦然。
特别地，该至少一个致动装置8被设计为使单元4从第一导轨5a移动到第二导轨5b，使得单元4可以沿着返回部分移动，该单元4已经通过了整个处理路径并且该单元4的胶囊主体已经经历了形成机器1的一部分的各种处理工位2的所有工序。
该至少一个致动器装置8还被配置为用于将单元4从第二导轨5b移动到第一导轨5a，以便将单元4供给到前进部分，单元4将沿着该前进部分通过机器1的所有各种处理工位2。
优选地，该至少一个致动器装置8包括：第一机械臂8a，其定位在处理路径的初始部分，该初始部分将与第一导轨5a的初始部分和第二导轨5b的最后部分重合；以及第二机械臂8b，其定位在该处理路径的最后部分，该最后部分因此将与第一导轨5a的最后部分和第二导轨5b的初始部分重合。
特别地，机械臂8a、8b配备有机械手，该机械手能够接合并抓握单元4，然后移动它们以将它们从一个导轨转移到另一个导轨。
此外，机器1包括控制单元100，其与每个单元4连接并且对它们起作用以控制移动，例如调制它们中的每一个能够产生的磁场(即，作用于它们的磁场)。
根据本发明的一个方面，控制单元100被配置为用于致动每个单元4，以便向每个处理工位2供给相应预定数量的单元4，从而使这些单元4能够同时经受相同的工序。
换言之，控制单元100控制单元4的移动，使得每个处理工位2都可以确切地接收其被设计为要处理的数量的单元。
特别地，根据特定的处理工位2的处理时间和/或根据其能够同时处理的胶囊“C”的数量来确定要供给到每个处理工位2的单元4的预定数量。
以这种方式，可以优化整个处理过程，因为每个工位会将它在给定的时间间隔内可以操作的确切数量的单元4接收作为输入，从而避免了瓶颈的发生或机器时间的浪费。
例如，控制单元100可以被配置为用于向处理时间大于机器1的每个其他处理工位2的处理时间的处理工位2供给比向每个其他处理工位2供给的单元4的数量多的单元4。
因此，更一般而言，单元4以可变的速度沿着各种处理工位2之间的部分移动。
这样，在给定的时间间隔内，较慢的处理工位2将能够处理与较快的处理工位2相同数量的胶囊“C”。
因此，在较快的处理工位2中，胶囊“C”的处理将主要以顺序的方式发生，也就是说，例如它们将一次处理一个单元4，而在较慢的工位中，处理将主要以并行的方式发生，也就是说，它们将一次处理多个单元4，数量与处理工位4的特定处理时间成比例地增加。
有利地，本发明是通过向用户提供一种用于制造胶囊的机器来实现克服现有技术的缺点的预设目标的，该机器能够以自主且特别有效的方式移动各个单元4(并因此移动预定数量的胶囊“C”)，从而允许选择性地向每个处理工位2供给其能够处理的确切数量的胶囊“C”。
这防止了在处理工位2的入口处出现瓶颈或出现没有足够的胶囊“C”被供给到预定的处理工位2从而浪费机器时间的情况。
本发明还涉及一种用于制造包含粉末产品的胶囊的方法，该方法可以优选使用如上所述制造的机器1来执行。
该方法包括以相互独立的方式传送一系列单元4，其中每个单元4被设计为接收至少一个胶囊主体。
特别地，使用导轨5沿着延伸通过多个处理工位2的处理路径传送单元，导轨5与每个单元4组合起来限定线性型马达。
然后沿着处理路径使单元4通过各种处理工位2，使得可以处理胶囊主体以制造胶囊“C”。
特别地，胶囊“C”的制造是通过在第一处理工位2a内将至少一个胶囊主体定位到相应的单元4中而开始的。
随后，在第二处理工位2b中，对粉末产品“R”进行剂量测定并且用该粉末产品“R”填充至少一个胶囊主体。
换言之，在第二处理工位2b处，在对它必须包含的产品进行剂量测定以确保正确量的粉末产品“R”被使用之后，将该产品引入到胶囊主体内。
另一方面，在第三处理工位2c处，制造用于封闭胶囊主体的盖子，然后将盖子施加到胶囊主体上。
最后，在第四处理工位2d中，将封闭盖子密封到相应的胶囊主体上。
应当注意，根据一个实施方式，用于封闭胶囊主体的盖子的制造和施加到胶囊主体上以及盖子与胶囊主体的相关密封可以在单个(相同)工位中发生。
换言之，在该实施方式中，第三处理工位2c和第四处理工位2d可以被组合在同一工位中。
该方法还可以包括旨在制造需要特定实施方式的特定胶囊“C”的另外的不同步骤。
例如，该方法可以包括将插入物“I”、优选由过滤材料制成的插入物在未在附图中示出的第五处理工位处插入到胶囊主体内的步骤。
此外，为了检查胶囊“C”的制造是否正确以及产品是否可以有效地销售，可以在第六处理工位2e中称量胶囊主体，以便检查在其中插入了正确量的粉末产品，或没有发生其他异常情况(未施加插入件、封闭盖子或错误地施加盖子)。
还可行的是，一个或多个处理工位2重合，因此在不需要在一个操作与下一个操作之间移动单元4的情况下执行一个或多个操作。
特别地，使执行称量的第六工位2e在另一个处理工位2内，以便在其工作工序结束时立即检查其工作工序是否正确执行。
通常，在入口处供给到每个处理工位2的单元4的数量不同于在入口处供给到至少另一个处理工位2的单元4的数量。
换言之，该方法包括使用移动装置3在入口处向每个处理工位2供给特定数量的单元2，该单元2的数量在各种处理工位2之间随着这些工位的预定处理时间而不同。
特别地，优选地，在每个处理工位2供给的单元的数量与相应的处理时间的持续时间成正比；因此，以较长处理时间为特征的处理工位2将比以较短处理时间为特征的处理工位2在入口处接收更多数量的单元4。
此外，在每个处理工位2中经过处理的单元4的数量可以与在至少一个其他处理工位2中经过不同处理的单元4的数量不同。
类似于关于供给过程所描述的，在给定的处理工位2内在给定的时刻经受处理的单元4的数量根据相应的预定处理时间而确定。
换言之，较慢的处理工位2通过同时处理更多数量的单元2来补偿处理时间的长持续时间，而较快的处理工位2例如依次单独地处理一系列单元4。
应当注意，在每个处理工位中可能同时处理任意数量的单元4(基于每个工位的循环时间)。
例如，作为非限制性例子，第二工位2b和第三工位2c可以各自同时处理两个单元4，而第四工位2d可以处理3个单元。
一旦完成生产过程，该方法包括在处理路径的最后部分从相应的单元4卸载每个胶囊主体，从而可以将刚刚生产的胶囊“C”供给到下游的另外的工序，例如，用于包装胶囊“C”的工序。
然后将已从中取出胶囊主体的单元4从最后部分运送到处理路径的初始部分，该初始部分优选位于第一处理工位2a处。
图4A至图4F示意性示出了根据本发明的方法的可行操作配置的多个连续时间间隔。
特别地，图4A至图4B各自表示单独的连续时间间隔，其中第一、第二、第三和第六处理工位2a、2b、2c、2e能够在等于所示的时间间隔的预定处理时间内执行相应的处理，而第四处理工位2d能够在等于所示的时间间隔的两倍的预定处理时间内执行相应的处理过程，该第四处理工位在所提出的例子中对应于其中将封闭盖子密封到胶囊主体上的工位。
在图4A中，前三个处理工位2a、2b和2c各自处理第一单元4a、第二单元4b和第三单元4c，对包含在其中的每个胶囊主体进行操作。
在图4B中，第一单元4a正在等待第四处理工位的入口，而第二单元4b和第三单元4c都被供给到相应的后续处理工位2b、2c，第四单元4d被供给到第一处理工位2a的入口。
在图4C中，第一单元4a和第二单元4b被供给到第四处理工位2d，该第四处理工位将花费其他处理工位2的两倍时间来处理它们，同时，第三单元4c和第四单元4d两者都相对于它们在图4B所示的情况被供给到下一个处理工位2b、2c。
在图4D中，第四处理工位4d正在完成处理第一单元4a和第二单元4b的工序，而第三单元4c在其入口处等待并且第四单元4d由第三处理工位4c处理。
在图4E中，第一单元4a和第二单元4b被从第四处理工位2d中取出并分别移动到第六处理工位4e内和在其入口处等待，而第三单元4c和第四单元4d开始在第四处理工位2d内同时被处理。
最后，在图4F中，第一单元4a已经完成了生产过程，因此可以取出相应的胶囊主体，然后将单元4a移动到处理路径的开始处。
同时，第二单元4b在第六处理工位内被处理，而第三单元4c和第四单元4d在第四处理工位2d内完成被处理。
根据另一个方面，关于所述处理路径，在所述第二处理工位的上游，存在被配置为容纳未被处理的至少一个单元4的第一缓冲区。
根据又一方面，关于所述处理路径，在所述第二处理工位的下游和至少第一处理工位2a、2b、2c、2e的上游，存在用于容纳未被处理的至少一个单元4的第二缓冲区。
有利地，本发明是通过向用户提供一种用于制造胶囊的方法来实现克服现有技术的缺点的预设目标的，该方法能够优化特别是关于各种处理工位2的机器时间的使用的可用资源的管理。

Claims (13)

1.一种用于制造包含粉末产品(R)的胶囊(C)的机器，该机器包括：
-多个处理工位(2)，其被配置为在相应的预定处理时间内执行用于制造包含粉末产品(R)的胶囊(C)的相应的工序；
-移动装置(3)，其被配置为用于沿着延伸通过所述多个处理工位(2)的处理路径传送所述胶囊(C)
-控制单元(100)，其与所述移动装置(3)通信以使所述移动装置(3)沿着所述多个工位(2)移动；
所述移动装置(3)包括：多个单元(4)，每个单元被设计为接收至少一个胶囊主体；以及沿着所述处理路径延伸的至少一个导轨(5)，每个单元(4)与所述导轨(5)一起限定线性型马达，其特征在于，所述多个处理工位包括具有第一处理时间(T1)的至少一个第一处理工位(2a、2b、2c、2e)和具有第二处理时间(T2)的第二处理工位(2d)，所述第二处理时间(T2)大于所述第一处理时间(T1)，并且所述控制单元(100)被编程为用于致动所述移动装置(3)以将第一预定数量的所述单元(4)供给到所述至少一个第一处理工位(2a、2b、2c、2e)，并将第二预定数量的所述单元(4)供给到所述第二处理工位(2d)，所述单元(4)的所述第二预定数量大于所述单元(4)的所述第一预定数量。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述至少一个第一处理工位(2a、2b、2c、2e)包括用于对粉末产品(R)进行剂量测定并用所述粉末产品(R)填充所述胶囊的工位，并且所述第二处理工位(2d)包括用于将盖子密封到所述胶囊上的密封工位。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述至少一个用于对粉末产品(R)进行剂量测定的工位具有等于所述第一处理时间(T1)的处理时间，并且所述密封工位具有等于所述第二处理时间(T2)的处理时间。
4.根据前述任一项权利要求所述的机器，其特征在于，所述控制单元(100)被配置为用于移动所述移动装置(3)，以将是供给到所述至少一个第一处理工位(2a、2b、2c、2e)的单元(4)的数量的两倍数量的单元(4)供给到所述第二处理工位(2d)。
5.根据前述任一项权利要求所述的机器，其特征在于，关于所述处理路径，在所述第二处理工位的上游，存在被配置为容纳未被处理的至少一个单元(4)的第一缓冲区。
6.根据前述任一项权利要求所述的机器，其特征在于，关于所述处理路径，在所述第二处理工位的下游和至少一个第一处理工位(2a、2b、2c、2e)的上游，存在用于容纳未被处理的至少一个单元(4)的第二缓冲区。
7.根据前述任一项权利要求所述的机器，其特征在于，所述导轨(5)限定封闭路径，所述封闭路径具有沿着所述处理路径定位在所述多个处理工位(2)处的向外部分(6)以及返回部分(7)，优选地，所述返回部分(7)定位在所述向外部分(6)下方。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的机器，其特征在于，所述移动装置(3)包括：
-第一导轨(5a)，其限定用于所述单元(4)的向外部分(6)，所述第一导轨(5a)沿着所述处理路径定位在所述多个工位处；
-第二导轨(5b)，其限定用于所述单元(4)的返回部分(7)，所述第二导轨(5b)定位在所述第一导轨(5a)处，优选地，所述第二导轨(5b)定位在所述第一导轨(5a)下方；
-至少一个致动器装置(8)，其被配置为用于将所述单元(4)从所述第一导轨(5a)移动到所述第二导轨(5b)，反之亦然。
9.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述至少一个致动器装置(8)包括定位在所述处理路径的初始部分的第一机械臂(8a)和定位在所述处理路径的末端部分的第二机械臂(8b)。
10.一种用于制造包含粉末产品(R)的胶囊(C)的方法，其包括以下步骤：
-通过导轨(5)沿着延伸通过多个处理工位(2)的处理路径以相互独立的方式传送一系列单元(4)，每个单元被设计为接收至少一个胶囊主体，所述导轨(5)与每个单元(4)一起限定线性马达；
-在第一处理工位(2a)中，将至少一个胶囊主体放置在相应的单元(4)上；
-在第二处理工位(2b)中，对粉末产品(R)进行剂量测定并用所述粉末产品(R)填充所述至少一个胶囊主体；
-在第三处理工位(2c)中，制造封闭盖子并将所述封闭盖子施加到相应的胶囊主体上；
-在第四处理工位(2d)中，将所述封闭盖子密封到相应的胶囊主体上，其特征在于，在入口处供给到每个处理工位(2)的单元(4)的数量与在入口处供给到至少另一个处理工位(2)的单元(4)的数量不同，并且根据所述处理工位(2)的预定处理时间来确定。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在每个处理工位(2)中经过处理的单元(4)的数量与在至少另一个处理工位(2)中经过不同处理的单元(4)的数量不同，并且根据所述处理工位(2)的预定处理时间来确定。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其包括以下步骤：
-在所述处理路径的最后部分从相应的单元(4)卸载每个胶囊主体；
-将所述单元(4)从所述处理路径的最后部分返回到初始部分。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其还包括以下步骤中的至少一个步骤：
-在第五处理工位(2)中，将插入物(I)、优选由过滤材料制成的插入物(I)插入所述胶囊主体内；
-在第六处理工位(2e)中，称量所述胶囊主体。
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