ITMI20102128A1 - Procedimento e apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule - Google Patents

Procedimento e apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
"PROCEDIMENTO E APPARECCHIATURA PER IL CONFEZIONAMENTO
DI MATERIALE IN CAPSULE"
La presente invenzione ha per oggetto un procedimento e un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule. Preferibilmente, la presente invenzione riguarda il confezionamento di capsule contenenti materiale in polvere. Ancora più preferibilmente, la presente invenzione riguarda il confezionamento di capsule contenenti materiale in polvere di tipo alimentare, come caffè o cacao, destinate alla preparazione di bevande tramite il loro inserimento e utilizzo in apposite macchine, di per sé note e pertanto non ulteriormente descritte, nelle quali la bevanda viene ottenuta tramite il passaggio di acqua in pressione attraverso appositi fori praticati nella capsula ed eventualmente attraverso appositi filtri contenuti nella capsula stessa.
Nell'ambito dei procedimenti per la produzione di capsule contenenti caffè, è noto utilizzare fogli plastici che, per termoformatura, vengono sagomati in modo da presentare una pluralità di alloggiamenti, ciascuno definito da una porzione concavo/convessa a guisa di bicchierino, consecutivamente disposti lungo almeno una fila sviluppantesi lungo la lunghezza del nastro stesso (solitamente, il foglio plastico termoformato presenta quattro file di bicchierini). Il nastro plastico termoformato avanza per passi e viene guidato in una macchina che provvede dapprima a riempire i bicchierini con eventuali filtri e con il caffè in polvere, poi ad applicare una pellicola sigillante ed infine a fustellare il nastro stesso per separarlo nelle singole capsule. Durante il transito nella macchina, durante il riempimento e fino a prima della fustellatura, il nastro plastico termoformato viene trainato da opportuni dispositivi.
La Richiedente ha osservato che nei procedimenti del tipo sopra descritto è frequente che, durante il trascinamento, il foglio plastico si deformi, allungandosi, in percentuali diverse secondo la temperatura alla quale si trova in macchina. Tale deformazione causa disallineamenti con gli organi della macchina e conseguenti errori di fustellatura, di dosaggio del caffè e di applicazione della pellicola. Una notevole percentuale di capsule deve essere pertanto scartata perché non presenta il corretto contenuto di caffè e/o perché non è correttamente sigillata e/o, più semplicemente, perché è tranciata in modo differente dalle altre. Inoltre, poiché la separazione nelle singole capsule avviene all'uscita della macchina, non è possibile pesare singolarmente in macchina le capsule e scartare solo quelle difettose. Nei procedimenti del tipo noto sopra descritto, sono infatti scartati gruppi di capsule (ad esempio dodici capsule in quattro file di tre capsule ognuna) corrispondenti alla porzione del foglio plastico che avanza ad ogni passo.
Secondo un differente procedimento, anch'esso noto, il nastro plastico termoformato è dapprima fustellato nelle singole capsule ancora vuote e successivamente opportuni meccanismi di prelievo e deposito (noti con il termine inglese "pick and place") prelevano una ad una le capsule e le posizionano in sedi di un trasportatore che le porta sotto ai dispositivi di riempimento e sigillatura .
La Richiedente ha osservato che le macchine che utilizzano sistemi "pick and place" sono meccanicamente complesse e, di conseguenza, costose e poco affidabili. Inoltre, la complessità dei movimenti che devono compiere non permette loro di raggiungere ritmi di produzione molto elevati.
In questo ambito, la Richiedente ha avvertito la necessità di proporre un procedimento e un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule che superino gli inconvenienti citati della tecnica nota. In particolare, la presente invenzione si propone di fornire un procedimento per il confezionamento di materiale in capsule che garantisca un'alta produttività con pochi scarti. La presente invenzione si propone inoltre di fornire un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule strutturalmente semplice e pertanto poco costosa e molto affidabile.
In particolare, la presente invenzione ha per oggetto un procedimento per il confezionamento di materiale in capsule, comprendente le seguenti fasi: alimentare un foglio di materiale plastico fino sopra a un tappeto mobile presentante una pluralità di sedi, in cui il foglio di materiale plastico presenta una pluralità di contenitori termoformati in detto foglio; posizionare ciascuno dei contenitori in corrispondenza di una delle sedi del tappeto mobile; tranciare il foglio di materiale plastico termoformato disposto sopra al tappeto separando fra loro i contenitori; far avanzare il tappeto mobile con i contenitori collocati nelle sedi; riempire i contenitori collocati in dette sedi con materiale da confezionare; sigillare i contenitori collocati in dette sedi formando le capsule; scaricare le capsule dal tappeto mobile.
La Richiedente ha verificato che il procedimento sopra descritto permette di incrementare la produttività del confezionamento di materiale in capsule, garantendo al contempo una riduzione degli scarti. La Richiedente ha verificato che il procedimento sopra descritto permette di costruire macchine, atte a eseguire tale procedimento, più semplici e affidabili delle macchine note per il confezionamento di materiale in capsule.
Secondo un diverso aspetto, la presente invenzione ha per oggetto un'apparecchiatura il confezionamento di materiale in capsule, comprendente: un tappeto mobile presentante una pluralità di sedi; un dispositivo di alimentazione di un foglio di materiale plastico presentante una pluralità di contenitori termoformati in detto foglio; detto dispositivo di alimentazione essendo collocato in corrispondenza di una zona di carico del tappeto mobile; una fustellatrice atta a separare porzioni del foglio di materiale plastico in contenitori singoli; detta fustellatrice essendo posizionata sopra ad un ramo superiore del tappeto mobile e immediatamente a valle del dispositivo di alimentazione rispetto a un verso di avanzamento di detto ramo superiore del tappeto mobile; almeno un dispositivo di erogazione di materiale da confezionare; detto almeno un dispositivo di erogazione essendo collocato sopra al tappeto mobile e a valle della fustellatrice; un dispositivo di sigillatura dei contenitori collocato sopra al tappeto mobile e a valle di detto almeno un dispositivo di erogazione.
La Richiedente ha verificato che l'apparecchiatura sopra descritta è più semplice ed affidabile delle apparecchiature note e pertanto meno costosa. La semplicità strutturale dell'apparecchiatura oggetto della presente invenzione permette anche di incrementare la produttività (maggiore velocità e meno fermi macchina) rispetto alle apparecchiature di tipo noto. Secondo una forma realizzativa preferita, i contenitori sono tranciati mentre si trovano al di sopra delle rispettive sedi del tappeto ma prima di essere inseriti in esse. Dopo la tranciatura, i contenitori cadono per gravità nelle rispettive sedi.
Preferibilmente, dopo la tranciatura, i contenitori sono aspirati nelle rispettive sedi. L'aspirazione, effettuata da dispositivi collocati sotto al tappeto, accompagna l'inserimento dei contenitori in modo da renderlo rapido e preciso.
Secondo una forma realizzativa alternativa e non illustrata, i contenitori sono prima collocati nelle rispettive sedi del tappeto e poi tranciati.
Preferibilmente, dopo il riempimento i contenitori sono pesati singolarmente. E' pertanto possibile scartare singole capsule che non contengono il corretto quantitativo di materiale.
Secondo una forma preferita del procedimento, il materiale da confezionare è in polvere, è costituito preferibilmente da caffè e i contenitori sono riempiti dosando detto materiale.
Preferibilmente, il foglio di materiale plastico e il tappeto mobile sono avanzati per passi e dopo ogni uno o più passi vengono eseguiti la tranciatura e il dosaggio. In accordo con una forma realizzativa preferita dell'apparecchiatura, il dispositivo di alimentazione comprende almeno una pinza mobile di moto alterno lungo una direzione di avanzamento del ramo superiore del tappeto mobile. La pinza serve a trascinare per passi il foglio nella direzione di avanzamento.
Preferibilmente, l'apparecchiatura comprende un dispositivo di aspirazione collocato sotto al ramo superiore del tappeto mobile e in comunicazione di fluido con alcune delle sedi di detto tappeto mobile. Il dispositivo di aspirazione è in comunicazione di fluido con le sedi del tappeto che, di volta in volta, vengono a trovarsi in corrispondenza della fustellatrice.
Secondo una forma realizzativa preferita, l'apparecchiatura comprende una termo-formatrice del foglio in materiale plastico posta a monte del dispositivo di alimentazione. Il foglio appena termoformato passa direttamente alla fase di confezionamento delle capsule.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di forme preferite, ma non esclusive, di un procedimento e di un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule, in accordo con la presente invenzione.
Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:
- la figura 1 illustra una vista schematica in alzato laterale di un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule secondo la presente invenzione;
- la figura 2 mostra l'apparecchiatura di figura 1 secondo una vista prospettica e con alcune parti rimosse;
- la figura 3 è una porzione ingrandita della figura 2.
Con riferimento agli uniti disegni, un'apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule è indicata nel suo complesso con in numero di riferimento 1. L'apparecchiatura 1 illustrata è dedicata al confezionamento di capsule contenenti caffè. L'apparecchiatura 1 comprende un basamento 2 (visibile nelle figure 2 e 3) sopra al quale è montato un tappeto mobile 3 avvolto su pulegge movimentate da un motore. II tappeto mobile 3 presenta una pluralità di sedi 3a ciascuna definita da un'apertura passante. Le sedi 3a sono disposte sul tappeto 3 in righe e colonne. Ogni colonna si sviluppa lungo tutto lo sviluppo longitudinale del tappeto 3 avvolto sulle pulegge. Ogni riga è perpendicolare allo sviluppo longitudinale di detto tappeto 3. Nell'esempio realizzativo illustrato, le sedi 3a del tappeto 3 sono disposte in quattro colonne e qualche decina di righe.
Il tappeto mobile 3 è costituito da una pluralità di segmenti rigidi 4 (preferibilmente in materiale metallico) reciprocamente incernierati e ciascuno recante almeno una delle sedi 3a. Il tappeto mobile 2 presenta un ramo superiore 5 che viene mosso dalle pulegge con moto intermittente lungo una direzione di avanzamento "X-X". Nella forma realizzativa illustrata, ciascuno dei citati segmenti 4 si sviluppa prevalentemente lungo una direzione perpendicolare alla direzione di avanzamento "X-X" ed è incernierato ai due segmenti 4 adiacenti attorno assi di snodo perpendicolari a detta direzione di avanzamento "X-X". Ogni segmento 4 presenta quattro sedi 3a allineate lungo la direzione perpendicolare alla direzione di avanzamento "X-X", ovvero lungo una delle righe sopra definite.
Prendendo come riferimento detta direzione di avanzamento "X-X", il tappeto mobile 3 presenta alle proprie estremità opposte una zona di carico 6 ed una zona di scarico 7.
Una termoformatrice 8 è disposta presso la zona di carico 6. La termoformatrice 8 (di per sé nota e pertanto illustrata solo schematicamente nella figura 1) riceve in ingresso un nastro di materiale plastico (ad esempio in polipropilene) indeformato (non illustrato), esegue la termoformatura in continuo e fornisce in uscita un foglio termoformato 9 pronto per essere lavorato al fine di confezionare le capsule di caffè. Il foglio di materiale plastico 9 è termoformato in modo da presentare una pluralità di impronte definenti rilievi su una faccia del foglio e corrispondenti cavità sull'altra. Ogni rilievo/cavità è un contenitore 10 atto a ricevere, come più avanti descritto, il caffè ed eventualmente uno o più filtri. I contenitori 10 sono disposti sul foglio 9 in righe e colonne. Ogni colonna si sviluppa per l'intera lunghezza del foglio/nastro 9. Ogni riga è perpendicolare allo sviluppo longitudinale di detto foglio/nastro 9. Nell'esempio realizzativo illustrato, il foglio 9 presenta quattro colonne di contenitori 10.
In varianti realizzative non illustrate, il foglio 9 presenta una o più colonne di contenitori 10 e il tappeto 3 una o più colonne di sedi 3a.
In ogni caso, la sagoma, le dimensioni, la disposizione e la distanza reciproca dei contenitori 10 del foglio 9 sono tali da corrispondere alla sagoma, alle dimensioni, alla disposizione e alla distanza reciproca delle sedi 3a del tappeto 3.
L'apparecchiatura 1 comprende inoltre un dispositivo 11 di alimentazione del foglio 9 collocato in corrispondenza della zona di carico 6 del tappeto mobile 3. Il dispositivo di alimentazione 11 comprende un telaio fisso 12 solidale al basamento 2 e provvisto di barre di sostegno orizzontali 13 definenti un piano di appoggio, per il foglio 9 proveniente dalla termoformatrice 8, posto in posizione più elevata rispetto al ramo superiore 5 del tappeto 3. Il dispositivo di alimentazione 11 comprende inoltre un telaio mobile 14 provvisto di una coppia di montanti 15 meccanicamente collegati all'albero principale dell'apparecchiatura 1. Il telaio mobile 14 si muove avanti e indietro lungo la direzione di avanzamento "X-X" in sincronia con il moto del tappeto 3. I due montanti 15 sono reciprocamente collegati da una coppia di traverse 16 disposte una sopra ed una sotto al foglio 9 in lavorazione. Le traverse 16 portano una coppia di pinze, non illustrate, atte a prendere il foglio di materiale plastico 9 e ad avanzarlo per passi lungo detta direzione di avanzamento "X-X". Il dispositivo di alimentazione 11 comprende preferibilmente anche un pistoncino di bloccaggio 17 (figura 3) mosso da un attuatore 18 installato sul telaio fisso 12. Il pistoncino 17 è in grado di bloccare il foglio 9 sulle barre di sostegno orizzontali 13 tra un passo di movimentazione ed il successivo.
Immediatamente a valle del dispositivo di alimentazione 11 e sopra al ramo superiore 5 del tappeto 3 è disposta una fustellatrice 19, la quale comprende uno stampo 20 montato su un primo telaio 21 ed un controstampo 22 montato su un secondo telaio 23. Il primo 21 ed il secondo 23 telaio sono mobili in reciproco avvicinamento o in reciproco allontanamento in sincronia con il movimento del tappeto 3. Lo stampo 20 presenta punzoni (non illustrati) sagomati per tagliare una porzione del foglio 9 che viene a trovarsi tra stampo 20 e controstampo 22 in una pluralità di sotto-porzioni separate e ciascuna comprendente uno solo dei contenitori 10. Nell'esempio realizzativo illustrato, lo stampo 20 comprende quattro punzoni circolari disposti su una fila atti a separare quattro contenitori 10 (una riga e quattro colonne del foglio 9). Il controstampo 22 presenta una pluralità di aperture passanti 24 ciascuna posta in corrispondenza di e cooperante con uno dei punzoni di cui sopra. Dopo ogni passo di fustellatura, ogni contenitore 10 è libero di passare attraverso una rispettiva apertura 24 e cadere in una sede 3a del tappeto 3. Al di sotto del ramo superiore 5 del tappeto 3 e in corrispondenza della fustellatrice 19 è inoltre installato un dispositivo di aspirazione 25 in comunicazione di fluido con le sedi 3a del tappeto mobile 3 che di volta in volta si trovano nella fustellatrice 19. L'aspirazione aiuta l'inserimento corretto dei contenitori 10 che cadono nelle sedi 3a. Accanto alla e a valle della fustellatrice 19 è montato un nastro trasportatore 26 che raccoglie il materiale di sfrido del foglio 9 derivante dalla fustellatura e lo allontana dall'apparecchiatura 1.
A valle del nastro trasportatore 26 e sopra al ramo superiore 5 del tappeto 3 sono installati dosatori 27 che riempiono i contenitori 10 con una quantità prestabilita di caffè in polvere (oppure altro materiale) ed eventualmente con uno o più filtri.
L'apparecchiatura 1 comprende inoltre sensori di peso 28 posti sotto al ramo superiore 5 e a valle dei dosatori 27. Ogni sensore di peso 28 è collocato in corrispondenza di una colonna delle sedi 3a. Nell'esempio realizzativo descritto, l'apparecchiatura 1 comprende quattro sensori di peso 28 allineanti lungo una riga. I sensori 28, dopo ogni passo di avanzamento del tappeto 3 e dei contenitori 10, sono sollevati fino a che ognuno supporta un rispettivo contenitore 10 riempito con il caffè e dotato degli eventuali filtri e ne esegue la pesatura.
A valle dei sensori di peso 28, l'apparecchiatura 1 presenta un aspiratore 29 disposto sopra al tappeto 3 per aspirare residui di polvere presenti sul tappeto 3 e/o sul bordo di ogni singolo contenitore 10 al quale deve essere incollata una pellicola di sigillatura ermetica 30. Tale pellicola 30 viene applicata su ogni singolo contenitore 10 da un dispositivo di sigillatura 31 collocato a valle dell'aspiratore 29.
Dopo la sigillatura, le capsule, ciascuna formata da un contenitore 10, dai filtri e dal caffè in esso contenuti e dalla pellicola 30, sono scaricate in corrispondenza della zona di scarico 7. Le capsule che non rispondono ai requisiti imposti (come, ad esempio, al peso preimpostato e poi rilevato dai sensori 28) vengono scartate in automatico.
A tale scopo, l'intera apparecchiatura è gestita da una unità di controllo elettronica che comanda tutti i dispositivi sulla base di istruzioni immesse prima del ciclo di lavorazione e dei segnali provenienti dai sensori installati.
In uso, il foglio 9 proveniente dalla termoformatrice 8 è alimentato per mezzo delle pinze del dispositivo di alimentazione 11 che, ad ogni ciclo, fanno avanzare il foglio 9 di un passo corrispondente ad una riga di contenitori 10.
Ogni passo, il foglio 9 viene bloccato per mezzo del pistoncino 17 e la fustellatrice 19 provvede a tranciare una riga di contenitori 10, ovvero quattro contenitori, che cadono attraverso le aperture 24 e vengono aspirati in rispettive quattro sedi 3a del tappeto 3.
Successivamente, tali contenitori 10 passano sotto ai dosatori 27 e ricevono il caffè e i filtri, sono pesati e poi sigillati singolarmente e scaricati dall'apparecchiatura 1.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il confezionamento di materiale in capsule, comprendente le seguenti fasi: alimentare un foglio di materiale plastico (9) fino sopra a un tappeto mobile (3) presentante una pluralità di sedi (3a), in cui il foglio di materiale plastico (9) presenta una pluralità di contenitori (10) termoformati in detto foglio (9); posizionare ciascuno dei contenitori (10) in corrispondenza di una delle sedi (3a) del tappeto mobile (3); tranciare il foglio di materiale plastico termoformato (9) disposto sopra al tappeto (3) separando fra loro i contenitori (10); far avanzare il tappeto mobile con i contenitori (10) collocati nelle sedi (3a); riempire i contenitori (10) collocati in dette sedi (3a) con materiale da confezionare; sigillare i contenitori (10) collocati in dette sedi (3a) formando le capsule; scaricare le capsule dal tappeto mobile (3).
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui dopo la tranciatura, i contenitori (10) cadono per gravità nelle rispettive sedi (3a).
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui dopo la tranciatura, i contenitori (10) sono aspirati nelle rispettive sedi (3a).
  4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui i contenitori (10) sono collocati nelle rispettive sedi (3a) prima della tranciatura.
  5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui dopo il riempimento i contenitori (10) sono pesati singolarmente .
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il materiale da confezionare è in polvere, preferibilmente caffè, e i contenitori (10) sono riempiti dosando detto materiale.
  7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il foglio di materiale plastico (9) e il tappeto mobile (3) sono avanzati per passi.
  8. 8. Apparecchiatura per il confezionamento di materiale in capsule, comprendente: un tappeto mobile (3) presentante una pluralità di sedi (3a); un dispositivo di alimentazione (11) di un foglio di materiale plastico (9) presentante una pluralità di contenitori (10) termoformati in detto foglio (9); detto dispositivo di alimentazione (11) essendo collocato in corrispondenza di una zona di carico (6) del tappeto mobile (3); una fustellatrice (19) atta a separare porzioni del foglio di materiale plastico (9) in contenitori singoli (10); detta fustellatrice (19) essendo posizionata sopra ad un ramo superiore (5) del tappeto mobile (3) e immediatamente a valle del dispositivo di alimentazione (19) rispetto a un verso di avanzamento (X-X) di detto ramo superiore (5) del tappeto mobile (3); almeno un dispositivo di erogazione (27) di materiale da confezionare; detto almeno un dispositivo di erogazione (27) essendo collocato sopra al tappeto mobile (3) e a valle della fustellatrice (19); un dispositivo di sigillatura (31) dei contenitori (10) collocato sopra al tappeto mobile (3) e a valle di detto almeno un dispositivo di erogazione (27).
  9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo di alimentazione (11) comprende almeno una pinza mobile di moto alterno lungo una direzione di avanzamento (X-X) del ramo superiore (5) del tappeto mobile (3).
  10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, comprendente un dispositivo di aspirazione (25) collocato sotto al ramo superiore (5) del tappeto mobile (3) e in comunicazione di fluido con alcune delle sedi (3a) di detto tappeto mobile (3).
  11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, comprendente una termoformatrice del foglio in materiale plastico (9) posta a monte del dispositivo di alimentazione (11).
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