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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die automatische Herstellung
von Filterbeuteln, enthaltend Aufgussprodukte wie Tee, Kamillentee
und ähnliche
Kräutertees,
dazu bestimmt, zur Zubereitung in eine Flüssigkeit eingetaucht zu werden.
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Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Vorbereitung
und zum Zuführen von
Materialien, verwendet zur Herstellung von Filterbeuteln, und die
dazu bestimmt ist, vorteilhafterweise an eine automatische Konfektioniermaschine angeschlossen
zu werden.
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Bei
der automatischen Herstellung von Filterbeuteln für Aufgussprodukte
lehrt der Stand der Technik die Verwendung von Filterbeuteln mit
Doppelkammern zur Aufnahme, auch bezeichnet als „Doppelkammer-Filterbeutel", hergestellt durch
Heissversiegelung, das heisst durch entsprechendes Falten des Filterpapiers
und anschliessendem Versiegeln desselben entlang der Faltlinien
durch thermische Aktivierung einer Schicht von Klebstoff auf dem Streifen
von Filterpapier während
des ursprünglichen Herstellungsverfahrens
des Fil terpapiers.
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Aus
heissversiegelbarem Filterpapier hergestellte Beutel sind normalerweise
schwerer als Beutel von gleicher Grösse und Form, bei denen die
Aufnahmekammern, welche die Dosierungen des Produktes enthalten,
nur durch Falten hergestellt sind.
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Da
die Kosten des Papiers im Verhältnis
zu seinem Gewicht bestimmt sind, bedeutet das grössere Gewicht der aus heissversiegelbarem
Papier hergestellten Beuteln, wobei alle anderen Voraussetzungen
die gleichen bleiben, dass sie teurer sind als jene nur durch Falten
hergestellte. Um Beutel aus heissversiegelbarem Papier herzustellen,
die wirtschaftlich und wettbewerbsfähig im Verhältnis zu den nur durch Falten
hergestellten Beuteln sind, ist es allgemein üblich, den aus heissversiegelbarem
Papier hergestellten Beuteln kleinere Gesamtabmessungen zu geben
als den entsprechenden, aus gefaltetem Papier hergestellten Beuteln.
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Dies
führt zu
einem anderen Problem, gut bekannt auf dem Gebiet der automatischen
Maschinen zur Herstellung dieses Produkttyps, und zwar wie während des
gesamten Produktionsverfahrens der Faden angeordnet und überwacht
werden soll, der den Anhänger
mit den Kammern verbindet, welche das Aufgussprodukt enthalten.
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Bei
einigen Typen von Filterbeuteln wurde dieses Problem gelöst durch
Umwickeln der Länge des
Fadens um die Auf nahmekammer und Sichern desselben in dieser Position.
In solchen Fällen
ist jedoch der Faden genauso lang wie der Umriss des Filterbeutels,
und wenn der Filterbeutel aus heissversiegelbarem Papier hergestellt
ist, bedeutet die kleinere Grösse
des Filterbeutels, dass die verfügbare Nutzlänge des
Fadens kürzer
ist.
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Somit,
wenn der Aufguss in bestimmten Typen von Teekannen oder in besonders
hohen Tassen oder Gläsern
zubereitet wird, kann die Länge
des Fadens unzureichend sein, um den Anhänger daran zu hindern, während des
Aufgiessens ungewollt über den
Rand des Aufgussbehälters
zu rutschen und in die Aufgussflüssigkeit
zu fallen, und zwar mit offensichtlichen Folgen in Bezug auf Hygiene
und/oder des Herausnehmens des Aufnahmeanhängers.
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Um
diesen Nachteil zu vermeiden, sieht das Dokument IT BO 2002A000013,
im Namen derselben Anmelderin wie das vorliegende, einen Filterbeutel
und ein Verfahren zur Herstellung desselben vor, bei welchem die
Länge des
Fadens vollkommen unabhängig
von der Länge
des Umrisses der Aufnahmekammer des Filterbeutels ist. Genauer gesagt
ist der Faden erheblich länger
als der Umriss des Filterbeutels. Der längere Faden, welcher, wenn
er unkontrolliert bleibt, ernsthafte Probleme für das automatische Produktionsverfahren
bewirken könnte,
ist einem Anhänger
zugeordnet – insbesondere
einem Doppelflächen-Anhänger- und
ein Abschnitt desselben ist zusammengefasst und zwischen den Flächen des
Anhängers
gehalten.
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Diese
Lösung
führt jedoch
unvermeidbar zu der Notwendigkeit, geeignete Mittel vorsehen zu müssen, insbesondere
geeignet zum Durchführen
eines Verfahrens zur Herstellung von Filterbeuteln dieser Art auf
industrieller Ebene.
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In
diesem Zusammenhang spielt eine besonders kritische Rolle die Vorbereitung,
das gegenseitige Zuordnen und Zuführen der Materialien, die zur Herstellung
der Filterbeutel verwendet werden, was vor dem Formen der eigentlichen
Aufnahmekammern und dem Anordnen der Dosierungen des Aufgussproduktes
in diesen erfolgt.
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Ausserdem
beschreibt DE-B-12 29 895 eine Vorrichtung zur Herstellung von Teebeuteln,
in welcher Anhänger
aus einem Streifen geformt und Fadenschlaufen gebildet werden, die
Anhänger
gefaltet werden, um die Fadenschlaufen aufzunehmen und die Fäden an den
Anhängern
und den Filterbeuteln befestigt werden.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Probleme zu lösen, und
zwar durch eine Vorrichtung, die in der Lage ist, mit hohen Geschwindigkeiten
zu arbeiten, die zuverlässig
ist, und die gleichzeitig eine verhältnismässig einfache und wirtschaftliche
Struktur hat.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung werden diese Ergebnisse erhalten durch eine Vorrichtung
zur Vorbereitung und zum Zuführen
von Materialien zur Herstellung von Filterbeuteln, um ein Aufgussprodukt
aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufeinanderfolgend
um den Rand eines angetriebenen, sich drehenden Rades angeordnet wie
folgt enthält:
- – erste
Mittel zum Formen von Aufnahmeanhängern aus einem Streifen von
geeignetem Material und Anordnen derselben in geeigneter Weise rund
um den Rand des sich drehenden Rades;
- – zweite
Mittel zum Zuführen
eines kontinuierlichen Fadens und zum Bilden von ersten Schlaufen
(10) in diesem, und zwar in regelmässigen Abständen voneinander und in Positionen,
die den Aufnahmeanhängern
entsprechen, welche von dem sich drehenden Rad getragen sind;
- – dritte
Mittel zum Abgrenzen von getrennten Flächen an jedem Anhänger und
Umfalten dieser Flächen
eine gegen die andere auf solche Weise, dass die ersten Schlaufen
des Fadens zwischen den Flächen
der Anhänger
gehalten werden;
- – vierte
Mittel zum Verbinden der Flächen
eines jeden Anhängers
miteinander;
- – fünfte Mittel,
um einen Streifen aus Filterpapier dem Rand des sich drehenden Rades
zuzuordnen und ihn oberhalb des kontinuierlichen Fadens und den
mit diesem verbundenen Anhängern
zu positionieren;
- – sechste
Mittel, zugeordnet dem sich drehenden Rad, um den kontinuierlichen
Faden, der an dem Rand des Rades gespannt ist, auf solche Weise durch
den Streifen aus Filterpapier zu schieben, dass eine zweite Schlaufe
gebildet wird, die sich von dem Rad aus nach aussen erstreckt und
aus einer Fläche
des Filterpapierstreifens hervorsteht, und zwar entgegengesetzt
von der an die Anhänger
angrenzenden Fläche.
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Die
technischen Eigenschaften der Erfindung, unter Berücksichtigung
der obigen Zwecke, sind klar in den anhängenden Ansprüchen beschrieben,
und ihre Vorteile gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, welche eine vorgezogene Ausführung der Erfindung zeigen,
dargestellt rein als ein Beispiel und ohne den Zweckbereich der
Erfindung zu begrenzen, und von denen:
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1, 2 und 3 jeweils
eine seitliche Gesamtansicht, eine Frontansicht und eine vergrösserte Detailansicht
eines Filterbeutels zeigt, der aus dem Dokument BO2002A000013 bekannt
ist;
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Abb.
von 4 bis 7 zeigen schematisch eine Reihe
von wichtigen Phasen des Verfahrens zur Herstellung des Filterbeutels
aus 1:
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8 ist
eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung,
gezeigt in der Erhebung und montiert in einer automatischen Produktionsmaschine;
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9 ist
eine vergrösserte
Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung;
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10 ist
eine weitere vergrösserte
Ansicht, die in grösserem
Detail einige Teile der Vorrichtung nach der Erfindung zeigt.
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In
den 1, 2 und 3 der beiliegenden
Zeichnungen ist mit 1 in seiner Gesamtheit ein Filterbeutel
bezeichnet, und zwar von einem Typ, wie er aus dem Dokument IT BO
2002A000013 her bekannt ist, und im wesentlichen enthaltend: eine Aufnahmekammer 2 aus
heissversiegelbarem Papier und enthaltend zwei Taschen 3 für entsprechende Dosiermengen 19 des
Aufgussproduktes, wobei die Taschen an der oberen Verbindung 4 und
an der unteren Verbindung 5 versiegelt sind; einen Anhänger 6 zum
Aufnehmen des Filterbeutels 1, welcher zwei zueinander
gefaltete Flächen 9a und 9b aufweist;
und einen Abschnitt 7 des Fadens, der um die Aussenseite
der Aufnahmekammer 2 gewickelt ist und sich entlang der
Umrisslinie der Aufnahmekammer erstreckt, wobei ein Ende des Fadens
an dem Aufnahmeanhänger 6 befestigt
ist und das andere Ende an dem oberen Ende 15 Filterbeutels 1.
Der Fadenabschnitt 7 ist länger als die Umrisslinie der
Aufnahmekammer 2, an welcher er befestigt ist. Der Längenüberschuss 8 des
Fadenabschnittes 7 im Verhältnis zu der genannten Umrisslinie
ist in Form von ersten Schlaufen 10 an der Aussenseite
der Kammer 2 zusammengefasst, welche das Aufgussprodukt
enthält,
und zwar zwischen den Flächen 9a und 9b des
Anhängers 6.
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Der
Filterbeutel 1 wird unter Anwendung eines Verfahren hergestellt – ebenfalls
beschrieben in dem Dokument IT BO 2002A000013 – teilweise schematisch in
den Abbildungen von 4 bis 7 dargestellt – welches
die folgenden Phasen enthält:
- – Formen
einer Reihe von Aufnahmeanhängern 6 für Filterbeutel 1 durch
das Schneiden eines Streifens 39 von geeignetem Material
in gleichmässigen
Intervallen (4);
- – Zuführen eines
kontinuierlichen Fadens 31 oberhalb der Reihe von Anhängern 6,
um über
einer Fläche 9a eines
jeden der aufeinanderfolgenden Anhänger 6 eine Reihe
von ersten Schlaufen 10 in einem Fadenabschnitt 7 zu
bilden (5);
- – Anordnen
der ersten Schlaufen 10 des Fadens an den Anhängern 6 (6);
- – Zuführen eines
Streifens 17 von heissversiegelbarem Filterpapier oberhalb
des kontinuierlichen Fadens 31 und oberhalb der mit diesem
verbundenen Anhänger 6 (6);
- – Schieben
eines Abschnittes des Fadens 31 durch den Streifen 17 von
Filterpapier auf solche Weise, dass eine zweite Schlaufe 11 gebildet wird,
die aus der Fläche
des Filterpapierstreifens 17 auf der entgegengesetzten
Seite von jener der Anhänger 6 hervorsteht
(7);
- – Zuführen des
Streifens 17 von Filterpapier zusammen mit dem Faden 31 und
den Anhängern 6, die
diesem zugeordnet sind, zu einer Station 54 einer Verarbeitungsmaschine,
die in ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnet und in 8 dargestellt
ist, und in welcher die Aufnahmekammern geformt und die Dosiermengen
des Aufgussproduktes eingegeben werden.
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Dieses
Verfahren wird durchgeführt
mit einer Vorrichtung – gezeigt
in 8 und in ihrer Gesamtheit mit 53 bezeichnet – zum Vorbereiten
und zum Zuführen
von Materialien zur Herstellung von Filterbeuteln.
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Die
Vorrichtung 53 enthält
im wesentlichen ein angetriebenes Rad 70, welches sich
um eine horizontale Achse 69 dreht, und um welches eine
Anzahl von Betriebsmitteln angeordnet ist – besser in 9 gezeigt
und bezeichnet mit 71, 72, 73, 74, 75, 76 und 77 –, und zwar
aufeinanderfolgend rund um den Rand des Rades 70 und in Übereinstimmung
mit der Drehrichtung von letzterem, die in der Zeichnung durch den
Pfeil 134 angegeben ist.
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Die
ersten Betriebsmittel 71 – siehe auch 9 – formen
die Aufnahmeanhänger 6 für die Filterbeutel 1 aus
einem Streifen 39 von geeignetem Material, vorzugsweise
Pa pier, welches eine Schicht von Klebstoff trägt, der durch Wärme aktiviert
werden kann, und ordnen sie in entsprechender Folge rund um den
Rand des sich drehenden Rades 70 an.
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Um
dies zu ermöglichen,
enthalten die ersten Mittel 71: ein rotierendes Messer 80,
montiert dicht an dem Rand des sich drehenden Rades 70;
und Haltemittel 78 zum Halten der Anhänger 6 an dem Rand
des Rades 70, die im Inneren des Radkörpers angeordnet sind und vorzugsweise
durch Luftansaugung arbeiten. Die ersten Mittel 71 enthalten
weiter eine Reihe von Sprossen 79, die in gleichmässigen Abständen um
den Körper
des Rades 70 verteilt und auf jeder Seite der Haltemittel 78 angeordnet
sind. Unter der Wirkung von geeigneten Nockenantrieben 143 erstrecken
sich die Sprossen 79 regelmässig auf solche Weise über den
Rand des Rades 70 hinaus, dass sie aus letzterem radial
hervorstehen.
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Das
Messer 80 schneidet den Streifen 39, welcher von
einer Rolle 133 abgewickelt wird, zu Längen, von welchen jede einem
einzelnen Anhänger 6 entspricht.
Die Längen
werden anschliessend von den Haltemitteln 78 gegriffen,
welche sie im Anschlag an das Rad 70 ansaugend festhalten
und sie in regelmässigen
Abständen
zwischen den aufeinanderfolgenden Paaren von Sprossen 79 anordnen, wobei
sie während
der vollen Umdrehung des Rades 70 in dichtem Kontakt mit
diesem gehalten werden.
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Die
zweiten Mittel 72 enthalten eine rohrförmige Spindel 81,
welche um eine Drehachse 83 angetrieben wird und an ihrem
dem Rad 70 zugewandten Ende mit einem Arm 82 versehen
ist, der quer zu der Drehachse 83 verläuft und zu dem Rad 70 hin hervorsteht.
Eine Rolle 144 führt
der Spindel 81 einen kontinuierlichen Faden 31 zu.
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Wenn
die Spindel 81 sich um ihre Achse 83 vor einem
Paar von hervorstehenden Sprossen 79 dreht, wenn diese
an dem sich drehenden Rad 70 durchlaufen, bildet ihr Arm 82 um
die Sprossen 79 die ersten Fadenschlaufen 10,
jede angeordnet in einer Position entsprechend einem Aufnahmeanhänger 6, der
unter dieser von dem sich drehenden Rad 70 getragen ist.
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Somit,
wenn der Faden 31 durch die Umdrehung des Rades 70 von
der Rolle 144 abgewickelt wird, erstreckt er sich kontinuierlich
um den Rand des Rades, und es werden dadurch allmählich die
ersten Fadenschlaufen 10 über jedem der von dem Rad 70 gehaltenen
Anhänger 6 gebildet,
und zwar in den gleichen regelmässigen
Abständen
wie die Anhänger 6 selbst.
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Die
dritten Mittel 73 enthalten ein feststehendes Faltelement 84,
schneckenförmig
ausgebildet und entsprechend angeordnet, um eine Seitenkante des
Anhängers 6 abzufangen,
wenn letzterer beim Durchlaufen zusammen mit dem sich drehenden
Rad 70 mit dem Faltelement 84 selbst in Kontakt
kommt. Um zwei aneinandergrenzende Flächen 9a und 9b an
einem jeden Anhänger 6 abzugrenzen,
hat der Papierstreifen 39, aus welchem die Anhänger 6 geschnitten
werden, eine Faltlinie 21, die in Längsrichtung in der Mitte des
Streifens 39 verläuft,
weshalb, wenn ein Anhänger 6 auf
das feststehende, schneckenförmige
Faltelement 84 trifft, eine seiner Flächen 9a allmählich um
die Faltlinie 21 gedreht und über die andere Fläche 9b gefaltet
wird.
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Dank
der Wirkung des Faltelementes 84 werden die Flächen 9a und 9b der
Anhänger 6 somit
eine über
die andere gefaltet, während
die erste Fadenschlaufe 10, die noch von den Sprossen 79 gehalten ist,
zwischen den Flächen 9a und 9b eingeschlossen wird.
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Die
vierten Mittel 74 enthalten eine erste Heizvorrichtung 85,
zugeordnet dem äusseren
Rand des sich drehendes Rades 70 und dazu bestimmt, die
Schicht von Klebstoff auf den Anhängern 6 durch Wärme zu aktivieren.
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Während sich
also das Rad 70 dreht, wirken die Anhänger 6 mit der Heizvorrichtung 85 zusammen
und werden auf solche Weise gegen das hinter ihnen liegende Rad
gepresst, dass die Flächen 9a und 9b der
Anhänger 6 miteinander
verbunden und die ersten Fadenschlaufen 10 sicher zwischen
diesen gehalten werden.
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Die
fünften
Mittel 75 enthalten ein ringförmiges flexibles Element 86,
das um ein Paar von Riemenscheiben 87, 88 gezogen
wird, von welchen wenigstens eine angetrieben ist, und das an dem
umlaufenden Abschnitt des Rades 70 anliegt. Das flexible Element 86 ist
vorzugsweise, jedoch nicht ausschlieslich, als eine Kette aus rostfreiem
Stahl ausgebildet, deren Glieder 89 und Zapfen 90 keine
Schmierung erfordern.
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Ein
Streifen 17 von Filterpapier mit einer Schicht von thermisch
zu aktivierendem Klebstoff wird von einer Rolle 135 abgewickelt
und wird, nachdem er durch ein Umlenkelement 145 gelaufen
ist, zwischen dem flexiblen Element 86 und dem Rand des
Rades 70 über
den kontinuierlichen Faden 31 und den mit diesem verbundenen
Anhängern 6 geführt.
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Der
koordinierte Antrieb des flexiblen Elementes 86 und des
Rades 70 bewirkt somit, dass der Filterpapierstreifen 17,
der kontinuierliche Faden 31 und die Anhänger 6 zusammen
in zueinander festgelegten Positionen im Verhältnis zueinander bewegt werden.
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Die
sechsten Mittel 76, die dem sich drehenden Rad 70 zugeordnet
sind, enthalten Nadeln 91, welche in dem Körper des
Rades 70 aufgenommen sind und durch die Aktivierung von
Nockenelementen 146 in einer radialen Richtung im Verhältnis zu
dem Rad 70 und synchron mit diesem angetrieben werden.
Die Nadeln 91 treten rhythmisch aus dem Rand des Rades 70 aus,
und zwar in Richtung des flexiblen Elementes 86 und synchron
mit diesem, welches den Filterpapierstreifen 17 auf solche
Weise presst, dass die Nadeln 91 durch die Glieder 89 der
Kette gehen können,
ohne dabei auf die Zapfen 90 der Kettenglieder zu treffen.
Wenn sich die Nadeln 91 bewegen, treffen sie auf den kontinuierlichen
Faden 31, der auf dem Rand des Rades 70 liegt,
und schieben den Faden 31 durch den Filterpapierstreifen 17 auf
die entgegengesetzte Fläche
des Filterpapierstreifens 17, die an das flexible Element 86 angrenzt.
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Somit
werden zweite Schlaufen 11 an dem Faden 31 erzeugt,
welche sich von dem Rad 70 aus nach aussen erstrecken und
sich auf der entgegengesetzten Seite des Filterpapierstreifens 17 von
jener befinden, an welcher die Anhänger 6 liegen.
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Um
den Verschleiss der Nadeln 91 zu reduzieren, kann der von
der Rolle 135 kommende Filterpapierstreifen 17 bereits
in regelmässigen
Abständen
vorgesehene Einschnitte oder Schlitze 22 haben, um das
Durchführen
der Nadeln 91 durch den Filterpapierstreifen 17 zu
erleichtern. Alternativ kann ein Filterpapierstreifen 17 ohne
Einschnitte verwendet werden, und das Rad 70 kann dagegen
mit entsprechenden Mitteln ausgestattet sein, dazu bestimmt, die
Einschnitte 22 in dem Filterpapierstreifen 17 vorzunehmen,
kurz bevor die Nadeln 91 durch diesen geschoben werden.
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Die
siebenten Mittel 77, auf welche der Filterpapierstreifen 17 und
der Faden 31, die nun zusammenwirken und parallel zueinander
vorlaufen, als nächste
treffen, enthalten eine zweite Heizvorrichtung 92, die
dem Rand des sich drehenden Rades 70 zugeordnet ist.
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Diese
Heizvorrichtung 92 aktiviert durch Wärme die Schicht von Klebstoff
auf dem Filterpapierstreifen 17 in einem abgegrenzten Bereich
rund um jede der zweiten Schlaufen 11, wenn diese durchlaufen.
Gleichzeitig kann die Heizvorrichtung 92 auch auf den darunter
liegenden Anhänger 6 wirken
und durch Wärme
den Klebstoff an einer Kante 37 des Anhängers 6 aktivieren,
welcher der entgegengesetzten Fläche
des Filterpapierstreifens 17 zugewandt ist.
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Somit
aktiviert der Betrieb der siebenten Mittel 77 gleichzeitig
den Klebstoff auf dem Filterpapierstreifen 17 und auf den
Anhängern 6,
was die Befestigung des Filterpapierstreifens 17 an den
zweiten Fadenschlaufen 11 wie auch an den Anhängern 6 bewirkt.
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Wenn
der Filterpapierstreifen 17 die Heizvorrichtung 92 verlässt, bewegt
er sich von dem sich drehenden Rad 70 fort, wobei zu diesem
Zeitpunkt die zweiten Fadenschlaufen 11 an einer Seite
des Filterpapierstreifens 17 und der kontinuierliche Faden 31 auf
der anderen Seite desselben an den Anhängern 6 befestigt
sind. Die ersten Schlaufen 10 des Fadens 31 sind
zusammengefasst und sicher zwischen den Flächen 9a und 9b der
Anhänger
gehalten.
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Es
muss bemerkt werden, dass die Struktur der oben beschriebenen Vorrichtung
zum Vorbereiten und Zuführen
von Materialien für
Filterbeutel das Rad 70 in die Lage versetzt, sich kontinuierlich
zu drehen, und um dieses kontinuierlich auch alle Materialien für die Filterbeutel
zu bewegen, nämlich:
den Faden 31, die Anhänger 6 und
den Filterpapierstreifen 17.
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Ebenfalls
muss bemerkt werden, dass die wenigen gegenseitigen Bewegungen – welche,
wie auf dem Sektor bekannt ist, normalerweise den Betrieb der Maschine
verlangsamen – in
der Maschine nach der Erfindung nur die Sprossen 79 und
die Nadeln 91 betreffen, welche von sehr leichtem Gewicht sind
und nur sehr kleine Bewegungen ausführen, die während der Umdrehung des Rades 70 praktisch
keinen Einfluss auf diese haben.
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Dies
bedeutet, dass die Vorrichtung 53 zum Vorbereiten und Zuführen von
Materialien zur Herstellung von Filterbeuteln mit sehr hohen Geschwindigkeiten
arbeiten kann und somit bedeutend zu der hohen Leistung der Maschine 100 beiträgt.