JP6654182B2 - 飲料用カプセルを製造するための機械と方法 - Google Patents

Description

本発明は、飲料用カプセルを製造するための機械と方法に関する。具体的には、本発明は、プラスチック材シートを熱成形することによってカプセル又はそれに類似の容器を作り、これらのカプセルに、飲料、たとえば、コーヒーや茶、の調合のための製品を充填する機械と方法に関する。

公知の飲料用使い捨てカプセルは、通常、底壁と側壁とを備え、前記飲料がそれから作られる前記製品を受け入れ収納するように構成された開口キャビティを形成するカップ又は椀形状を有するプラスチック材製の外側ケーシングを有する。環状エッジ又はフランジを有する前記キャビティの開口部は、前記製品を前記キャビティ内に閉じてシールするために、カバー部材、たとえば、アルミニウムフィルム、又は多層プラスチックフィルム、によって気密閉鎖されている。前記カバー部材と前記容器の前記底壁とは、一般に、加圧された液体、たとえば、水（前記カバー部材を通して）と、前記製品を通した（前記底壁を通した）前記液体のろ過によって得られる前記飲料の抽出物とを注入することを可能にするために通常穿孔可能である。

前記カプセルの前記ケーシングは、それらを通してリールから巻き戻された熱成形可能プラスチック材シートが適当な前進手段によって前進させられる複数の作業ステーションを含む熱成形機械において行われる。前記作業ステーションは、通常、順に、加熱ステーション、成形ステーション、せん断ステーション、を有している。

前記加熱ステーションにおいて、前記プラスチックシートが、後続の成形作業のために、より正確には、当該プラスチックシートの塑性と変形性を高めるために所定軟化温度にまで、加熱される後続の成形作業のために、準備される。前記成形ステーションは、成形モールドを有し、その中で、単数又は複数のパンチがケーシングを行うために、ダイの各キャビティ内へシートを押し込む。前記せん断ステーションにおいては、せん断部材によって、前記ケーシングを規定の切断輪郭に従ってせん断することによって、プラスチック材シート上に形成されているこれらケーシングを分離する。

容器の、製品と食品のその他のパッケージ化処理と異なり、飲料、特にコーヒー用カプセルを製造しパッケージ化する処理では、投入される製品の重量がプリセットされた許容範囲内にあることを確かめるためにパッケージ化されたカプセルの重量を正確かつ精密に確認することが求められる。カプセルを計量するためには、これらカプセルをプラスチックシートから分離して、台座（シート）を有するベルト等の適当な輸送又は搬送システムに別々に挿入して単離しなければならない。実際には、許容範囲外であるとして拒絶されるカプセルの数を制限するために、充填又は投入ステーションにおけるフィードバック調節のために重量制御が必要である。

製品がまだプラスチックシートと繋がっている状態のケーシングのキャビティに投入され、重量制御がこれらカプセルをシートから分離した後に行われる、公知の統合型成形／パッケージ化処理および機械は、それらによって多数のカプセルの拒絶が発生するため、コーヒーカプセルの製造においては経済的に受け入れがたい。もしもあるカプセルが重量許容範囲外であれば、実際には、当該カプセルに加えて、許容重量外であることが推定される充填ステーションと計量ステーションとの間のすべてのカプセルを拒絶する必要がある。計量ステーションは、通常、製品をカプセルにプレスするためのステーション、投入ステーション、カプセルのせん断／分離ステーション、および分離されたカプセルを搬送システムに搬送するためのステーション、を含む複数の中間ステーションの下流側に配置されているため、拒絶されるべきカプセルの数は相当なものとなる。

更に、前記カバー部材の付着（溶接又は接着による）後のカプセルを分離するためのプラスチックシートの前記せん断によって、当該シートのプラスチック材と、通常アルミニウムから構成される前記カバー部材の金属材とから構成される「混合」スクラップ又は廃棄物との組成が決まる。プラスチックと金属とはリサイクルのために分離させる必要があるため、この「混合」廃棄物によって処分の問題が生じる。

上述した理由により、コーヒーカプセルの製造のために現在使用されている製造方法は、適当な熱成形機械によってカプセルを製造する第１工程と、適当なパッケージ化機械によってカプセルを充填し閉じる第２の工程とを含む。より正確には、前記熱成形機械は、プラスチック材シートを熱成形し、その後、これによって得られたカプセルをせん断によってプラスチックシートから分離することによって前記カプセルを形成する。これによって得られた空のカプセルを収集し、最終的には、後のパッケージ化機械への供給のために保管する。これらのパッケージ化機械は、通常、そこにカプセルが挿入され、そこから保管のためにピックアップされるローラシャッタテープ等の搬送システムを有する。従って、前記カプセルは、不良品の範囲を制限するために、製品の充填の直後に個別に計量することが可能であり、前記計量ステーションは、前記パッケージ化機械の前記充填ステーションのすぐ下流側に配設される。

更に、前記熱成形処理中のプラスチック材廃棄物は、前記カバー部材は前記パッケージ化機械中でカプセルに取り付けられるだけであるので、完全にリサイクル可能である。

しかしこのような解決構成は、二つの別々の機械（成形機械とパッケージ化機械）、特に、移送とパッケージ化機械へのカプセルの装填、を必要とする。従って、前記プラントは嵩が高く高価なものであって、また、カプセルのパッケージ化機械への導入のために作業者が立ち会うことを必要とする。

ケーシングを成形機からパッケージ化機械に輸送、移送することは、又、これらケーシングがケーシングの完全性と衛生とを保証するために中間のシールされたパッケージ化内に挿入されることも必要とする。このような中間パッケージ化は時間がかかりコスト高である。

一旦成形され熱成形機械から分離されたカプセルがパッケージ化機械内の移送機械、具体的には、そのコンベアベルト上で自動的に移動されるプラント又は機械も知られている。しかし、これらの装置は、かなり複雑で高価であって、カプセルの移送と挿入の作業は手間がかかるものである。

本発明の課題は、飲料用カプセル、特に、コーヒーカプセルを製造するための前記公知装置および方法を改善することにある。

もう一つの課題は、プラスチック材シートを熱成形し、その後、カプセルに飲料の調合のための製品を充填し、すべての製造されたカプセルの重量を精密かつ正確に制御することが可能な装置を提供することにある。

別の課題は、カプセルを製造するための処理において完全にリサイクル可能な廃棄物を得ることを可能にする装置と方法を提供することにある。

更に別の課題は、作動が単純かつ信頼性が高く、かつ生産性が高いコンパクトなパッケージ化装置を提供することにある。

本発明の第１の態様において、請求項１の飲料用カプセルの製造装置が提供される。

本発明の第２の態様において、請求項１３の飲料用カプセルの製造方法が提供される。

本発明は、いくつかの例示的であって非限定的である本発明の実施例を図示する添付の図面を参照することによってより良く理解されるであろう。

飲料用カプセルを製造するための本発明の機械の概略前面図である。 図１の機械の変形例の概略前面図である。 熱成形可能プラスチック材のシート上に形成されるカプセルケーシングを図示する、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った前記機械の概略断面図である。 図１の機械の作業せん断ステーションの断面図である。 切断工程にある図４の作業せん断ステーションの一部拡大図である。 プラスチック材シートから分離、離間されたカプセルと、前記シート上の各台座に支持されているカプセルとの斜視図である。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った一部断面図であって、各台座に挿入され、かつ分離工程において前記シートから分離されている状態のカプセルが破線で示されている図である。 前記シートの各台座に載置されている図７のカプセルの上方平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った一部断面図である。 前記シートから分離かつ離間された、本発明の前記機械によって製造されたカプセルの変形例の斜視図である。 本発明の前記機械によって製造された前記カプセルの別の変形例を図示する図１０に類似の図である。 本発明の前記機械によって製造された前記カプセルの更に別の変形例の平面図である。 前記カプセルのエッジの成形部分を強調する図１４のカプセルの拡大詳細図である。 本発明の前記機械によって製造された前記カプセルの更に別の変形例の斜視図である。 前記シート上に載置、支持されている図１２のカプセルを図示する拡大一部断面図である。

図１を参照すると、本発明の前記機械１は、カプセル５０を製造しパッケージ化するように構成されたものとして概略図示されており、前記カプセルのそれぞれは特にカップ又は椀形状を有し、飲料、たとえば、コーヒー、茶、等を調合するための製品Ｐを受け入れるように構成されているキャビティ５２を備えるケーシング又は容器５１を有する。具体的には、前記カプセル５０の前記ケーシング５１は、前記開口キャビティ５２を形成する、底壁５１ａと側壁５１ｂとを有する。前記キャビティ５２の開口部を包囲するエッジ５３が、前記側壁５１ｂの前記底壁５１ａの反対側に固定されている。このエッジ５３は、平坦な面を備えるフランジ形状、たとえば、円形輪郭、を有する環状部分である。前記ケーシング５１は、実質的に、前記底壁５１ａの方向に集束する円形断面を備える円錐台形状を有する。

前記機械１は、単層又は複層の熱成形プラスチック材からなるシート１００上に、前記カプセル５０の単数又は複数のケーシング５１を形成する作業成形ステーション２と、前記製品Ｐを前記カプセル５０の前記キャビティ５２内に投入するための作業充填ステーション３と、前記カプセル５０を前記シート１００から分離するための作業せん断ステーション４とを有する。前記作業せん断ステーション４は、前記作業成形ステーション２と前記作業充填ステーション３との間に配置されている。

前記プラスチック材シート１００は、第１側又は面１００ａと、第２側又は面１００ｂとを有し、これらの面は、平坦で、例えば水平である、スライド平面Ｈ、に対してその反対側で実質的に平行である。図示されている実施例において、前記第１面１００ａは、前記シート１００の下面であり、ここから、前記熱成形されたケーシング５１が突出し、他方、前記第２面１００ｂは、前記キャビティ５２が開口している前記シート１００の上面である。

その後の変形と前記カプセル５０の前記ケーシング５１の成形を可能にするために、プラスチック材の軟化温度まで前記シート１００を加熱するために前記シート１００の前進方向Ｆに対して前記成形ステーション２の上流側に作業加熱ステーション８が設けられている。

前記プラスチック材シート１００は、公知のタイプのものであって、たとえば、複数のプライア（plier）を有するドラグ手段２１によって、前記機械の前記種々のオペレーティングステーション２，３および４を通して前進方向Ｆに移動される。前記シート１００は、リール１１０から繰り出され、前記ドラグ手段２１による間欠的な交互運動を伴いながら前記平面Ｈに沿って移動される。前記シート１００を前記前進方向Ｆに沿って支持しガイドするためにガイド手段２２が設けられている。当該ガイド手段２２は、前記シート１００に対してこれを横断する移動を阻止する。

前記せん断ステーション４は、各カプセル５０を分離するために前記ケーシング５１の前記フランジエッジ５３に沿って前記シート１００を切断又はせん断するべく接近又は閉じ移動で切断工程Ｃにおいて互いに反対方向に移動可能なパンチ手段４１とダイ手段４２とを有する。これらパンチ手段４１およびダイ手段４２は、前記スライド平面Ｈに対して実質的に直交する切断方向Ｔに沿って互いに反対方向に移動される。前記フランジエッジ５３は、前記ケーシング５１のキャビティ５２の周りに配置され、かつ、図示の実施例においては円形状を有する。

前記切断工程Ｔにおいて、前記パンチ手段４１は、前記シート１００の前記下面１００ａに当接して、これを前記ダイ手段４２の補助によって切断し、その後、カプセル５０をシート１００から持ち上げて取り外す、実質的に前記シート１００の所謂「反転」又は「上下反対」せん断を作り出すように移動可能である。

次の取り外し工程Ｄにおいては、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２は、分離されたカプセル５０を前記シート１００の前記上面１００ｂの上に載置するために、開放、即ち、互いに離間される。以下の説明においてより良く理解されるように、前記シート１００の前記下面１００ａから始められる前記切断によって、分離した前記カプセル５０によってシート１００に成形される貫通開口部１０１は、前記エッジ５３の外側寸法Ａ２よりも小さい通過断面Ａ１を有している。換言すると、前記エッジ５３の方が寸法が大きいことにより、前記シート１００の前記上面１００ａ上に載置された前記カプセル５０は、各貫通開口部１０１を通過することができずに、図７−９に詳細に図示されているように、前記シート１００によって支持される。従って、前記シート１００は、前記機械１の連続する作業ステーションを通って前記前進方向Ｆに沿って前記カプセル５０を支持し移動して、前記カプセル５０の輸送又はコンベアベルトとして機能する。

特に図５を参照すると、前記シート１００の前記せん断又は切断によって、この切断そのものを受ける前記シートの領域における前記材料の塑性変形が生じる。より正確には、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２との切断手段４４，４５の反対方向の移動によって、前記材料の、切断領域１０５における局所的伸張が起こり、その材料が前記貫通開口部１０１と前記カプセル５０の対応のエッジ５３とのそれぞれの周部１０１ａ， ５３ａを形成する。前記材料の切断が完了すると、材料は塑性伸張又は延長によって変形した状態に留まる。従って、前記貫通開口部１０１の寸法と前記ケーシング５１のエッジ５３の寸法が、前記材料の伸長の結果、前記切断手段４４，４５の公称寸法と異なるものとなることがわかる。

前記パンチ手段４１の断面を図示している図４を特に参照すると、前記パンチ手段４１は、少なくとも、前記シート１００上に形成される各ケーシング５１を受け入れるのに適した第１ハウジング４３と、前記シート１００を切断するために前記ダイ手段４２の第２切断手段４５と協働する第１切断手段４４とを有する。

前記第１切断手段４４は、例えば約９０度の切断又はすくい角を有する円形の切断エッジ、を備えているのに対して、前記第２切断手段４５は、例えば約３５度の各切断又はすくい角を有する環状円形エッジ、を有している。前記第２切断手段４５は前記第１切断手段４４を包囲している。

前記ダイ手段４２は、以下の説明からよりよく理解されるように、前記切断工程Ｃ中に、パンチ手段４１によって持ち上げられるケーシング５１を受け入れるのに適した第２ハウジング４６を少なくとも有する。

前記ダイ手段４２は、又、前記取り外し工程Ｄにおいて、前記シート１００から分離される、前記カプセル５０を前記第２ハウジング４６から押し出すために当該第２ハウジング４６内で前記切断方向Ｔに沿って移動可能な抽出手段４７を有する。当該抽出手段４７は、例えば、ピストン又はピンから構成される。

前記抽出手段４７は、又、前記取り外し工程Ｄ中に前記カプセル５０を回転させるために、前記切断方向Ｔに対して平行な軸心周りで回転可能なものとすることができる。

前記せん断ステーション４は、更に、前記切断方向Ｔに対して平行に移動可能で、かつ、前記切断を行う前に、前記シート１００を支持平面４９に対して押し付けてブロックするように構成されたブロック手段４８を有する。当該ブロック手段４８は、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２との通過のための各貫通開口部を備える平坦なブロックプレートとして構成されている。

前記第１切断手段４４と前記第２切断手段４５とは、円周又は楕円等の閉じられた面曲線から構成される切断ラインに従って、前記ケーシング５１のエッジ５３に沿って前記シート１００をせん断又は切断する。図示されている実施例において、前記切断ラインは円周である（図８）。

前記切断ラインは、又、閉じられた破線、具体的には、図１０の変形性に図示されているような、多角形、として構成される。

前記切断ラインは、図１１の他の変形例に例示されているように、連続した、ギザギザの、又は、鋸歯、又はノッチ状のものとすることも可能である。

前記成形ステーション２は、又、各ケーシング５１の前記キャビティ５２の周りで前記シート１００の上面１００ｂ上に、環状凹部１０２を形成するようにも構成されており、これは、前記カプセル５０が分離された後、対応のカプセルが前記シート１００の上面１００ｂ上に載置される時に、この対応のカプセルを受け入れるのに適した台座を前記シート１００上に形成するためのものである。より正確には、前記成形ステーション２は、前記ケーシング５１と各環状凹部１０２とを形成するべく、前記加熱ステーション８において既に加熱され軟化されている前記プラスチック材シート１００を変形させるように構成された成形パンチ手段と成形ダイ手段とを有する。図示されている実施例において、前記環状凹部１０２は、円形断面の実質的に円錐台形状を有し、前記シート１００の前記スライド平面Ｈから前記ケーシング５１に向けて収束する側壁を備えている。次に、前記パンチ手段４１とダイ手段４２とが、前記環状凹部１０２と前記エッジ５３との間にある切断領域１０５において前記シート１００を切断する。

前記前進方向Ｆに対して前記作業充填ステーション３の下流側には、製品Ｐが充填されたカプセル５０を計量するように構成された作業計量ステーション５が設けられている。当該計量ステーション５は、前記カプセル５０をシート１００から持ち上げ係合解除して、正確で精密な重量制御を行うために、このカプセル５０を公知のタイプの、但し図示されていない、適当なスケール又はロードセル上に載せるための手段を有する。

前記機械１は、前記作業計量ステーション５の下流側に、各キャビティ５２内で製品を気密閉鎖するために、各カプセル５０のエッジ５３にカバー部材を、たとえば溶接によって、オーバーレイし固定するように構成された作業閉じステーション６を有する。前記カバー部材は、各リール６１から巻き戻されるフィルム６０、たとえば、アルミフィルム、から形成される。

前記作業閉じステーション６の下流側には、前記シート１００を引出し、その後、製品Ｐが充填された、存在しうる許容重量外のカプセル５０を拒絶するために作業拒絶ステーション７が配置されている。この目的のために、前記機械１は、当該機械１のオペレーティングステーションの作動を制御管理し、前記計量ステーション５から、前記カプセル５０の測定された重量に関連する信号を受け取るために前記計量ステーション５に接続された、公知のタイプの図示されない制御ユニットを有する。測定された重量値は、前記参照値（および設定許容値）を超過する又は欠損する異なる重量を有するカプセル５０を同定し生産から拒絶する（取り除く）ために参照値と比較される。前記制御ユニットは、前記機械１を通って移動する前記シート１００から、たとえば、格納容器２３へと向けられる拒絶されるべきカプセル５０を引き出すように構成された前記拒絶ステーションの引出し手段を制御する。

前記拒絶ステーション７の下流側には、前記シート１００から製品Ｐが充填され閉じられたカプセル５０を引出し、これらカプセル５０を出口コンベア手段１１に載置するための出口ステーション９が設けられている。前記出口コンベア手段１１は、前記シート１００の下方で、横断方向に、具体的には、前記シートと前記前進方向Ｆとに対して直行して配置されている。

前記機械１は、前記出口ステーション９の下流側に、そこから前記カプセル５０が成形され分離されたところの前記シート１００の適当なサイズのピース１０４をせん断する切断ステーション１０を有する。プラスチック材シートの破片およびスクラップは別の格納容器２４に収集される。

図示の実施例において、前記機械１は、更に、プレス吸引ステーション１２を有し、これは、前記作業計量ステーション５と前記作業閉じステーション６との間に配置され、そこで、前記製品Ｐは、前記カプセル５０内で所定の圧縮力でプレスされ、かつ、前記充填ステーション３において、前記シート１００および／又は前記カプセル５０の前記フランジエッジ５３上に、誤っておかれた製品Ｐが吸引され回収される。

本発明の前記機械１の作動によって、前記ドラグ手段２１の往復移動によって前記種々の作業ステーションを通して前記前進方向Ｆに沿って熱成形プラスチック材のシート１００が取り扱われる。

前記成形ステーション２において、前記カプセル５０のケーシング５１が、前記加熱ステーション８において材料の軟化温度にまで予め加熱された前記シート１００上に形成される。

成形後、前記カプセル５０は前記せん断ステーション４において個々にシート１００から分離される。このステーションでは、既に記載したように、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２とが協働で、各カプセル５０を分離するべく前記ケーシング５１の前記フランジエッジ５３に沿って前記シート１００を切断するように作動する。

前記せん断工程において、前記シート１００は、先ず、前記ブロックプレート４８によってブロックされ前記支持面４９に対して押し付けられ、その後、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２とが、前記シート１００に当接するべく前記切断工程Ｃ中の閉じ又は接近移動において互いに反対の向きで前記切断方向Ｔに沿って移動される。具体的には、前記ダイ手段４２は、シートの前記上面１００ａに当接するように下降され、前記パンチ手段４１、前記各ハウジング４３内に、前記シート１００上に形成されたケーシング５１を受け入れるべく漸進的に移動、具体的には、上昇移動され、その下面１００ｂに当接し、その後、前記ダイ手段４２との協働で前記シート１００を切断する。

前記パンチ手段４１の第１切断手段４４と、前記ダイ手段４２の第２切断手段４５とは、前記環状凹部１０２と前記エッジ５３（図５）との間に位置する前記切断領域１０５において前記シート１００の前記切断を行う。

前記切断工程Ｃ中において、前記パンチ手段４１と、上述したようにして得られて前記第１ハウジング４３内に収納されている前記カプセル５０とは、前記切断方向Ｔに沿って漸次移動され、前記パンチ手段４１の前記第２ハウジング４６内に挿入される。切断工程Ｃの終わりに、前記カプセル５０は、前記シート１００から完全に分離される。

この時点において、次の取り外し工程Ｄにおいて、前記パンチ手段４１と前記ダイ手段４２とは開放され、前記切断方向Ｔに沿って互いから、又、前記シート１００から離間移動される。前記抽出手段４７が駆動されて前記カプセル５０を前記第２ハウジングから押し出す。前記カプセル５０は、各カプセル５０をせん断することによって前記シート１００上に得られた前記貫通開口１０１を包囲する前記凹部１０２によって形成される環状台座内で前記シート１００の上面１００ｂ上に落下する。

具体的には前記切断工程Ｃ中の、前記切断手段４４，４５の反対方向移動によって、前記切断領域１０５において前記シート１００の材料の局所的伸張が生じる。この塑性変形により、前記切断領域１０５における前記シート１００の材料は、その切断の終了時においても変形したままである。具体的には、前記貫通開口部１０１と対応のエッジ５３とのそれぞれの周部分１０１ａ，５３ａが、前記切断方向Ｔに対してこれを横断する方向、即ち、図示されている実施例では、径方向、に伸張される。この伸張により、前記貫通開口部１０１と、前記ケーシング５１の前記エッジ５３との寸法は、前記切断手段４４，４５の公称寸法と異なったものとなる。更に、前記貫通開口部１０１の通路断面Ａ１は前記エッジ５３の外寸法Ａ２よりも小さいことが判る。図示の実施例のような円形状切断の場合、前記エッジ５３の第１直径Ｄ１は、各貫通開口部１０１の第２直径Ｄ２よりも大きく、これにより、前記カプセル５０は、（Ｄ１−Ｄ２）／２に等しい幅を有する円形山部（circular crown）５４に沿って前記シート１００の上面１００ａ上に載置可能である。

本出願によってさまざまなタイプと厚みのプラスチック材シート（単層および複層）と、様々な運転切断パラメータ（切断速度、切断手段のすくい角、シートの温度、等）で行われた複数のテストによって、前記上面１００ｂの方向において前記カプセル５０に向けての相関的（contextually）リフティングによって前記シート１００の下面１００ａに作用することによって前記パンチ手段４１によって行われるせん断の結果、いかにして、前記パンチ手段４１とダイ手段４２との切断手段４４， ４５の寸法よりも大きな、前記貫通開口部１０１と前記カプセルのエッジ５３の寸法を有する材料変形が得られるかがはっきりと示された。

非限定的例として、４７．０２ｍｍから４６，９８ｍｍ（Φ＝４７^{±０．０２}ｍｍ）の直径を有する円形のパンチ手段４１の第１切断手段４４を使用することによって、バリア層を有し０．７５ｍｍの厚みのポリプロピレンの多層シートを形成することにより、０．３５ｍｍに等しい干渉値又は直径差で、Ｄ２＝４６．７５ｍｍの内径を有する貫通開口部１０１と、Ｄ１＝４７．１ｍｍの外径を有するフランジエッジ５３を備えるカプセルが形成される。

バリア層を有し１．２ｍｍの厚みのポリプロピレンの多層シートでテストを繰り返すことにより、４１．６２ｍｍから４５，５８ｍｍ（Φ＝４１．６^{±０．０２}ｍｍ）の直径を有する円形の第１切断手段４４を使用することにより、０．２５ｍｍに等しい干渉値又は直径差で、Ｄ２＝４６．４５ｍｍの内径を有する貫通開口部１０１がシート上に形成され、Ｄ１＝４１．７ｍｍの外径を有するフランジエッジ５３を備え成るカプセルが形成される。従って、４０−５０ｍｍの直径を有する第１切断手段４４と０．７５−１．２のシート厚みとでの円形切断の場合、分離され、その後、シート１００の上面１００ａ上に置かれる前記カプセル５０は、０．１２−０．１８ｍｍの幅を有する円形山部５４に沿って前記シート１００上に載置される。このような干渉値又は直径差によって、カプセル５０が前記貫通開口部１０１を通ってシート１００から抜け落ちることが防止される。

尚、前記環状凹部１０２によって形成される前記環状台座によってカプセル５０のシート１００上での正確な位置決めとセンタリングが可能となる。図７に図示されているように、前記取り外し工程Ｄにおける前記エッジ５３は、前記環状凹部１０２の円錐状壁に当接し、重力によって、前記貫通開口部１０１の環状エッジ上に載置され、ここで、前記カプセル５０の長手軸心Ｘ１は、前記貫通開口部１０１の中央軸心Ｘ２に対して実質的にアラインメントされ、同軸である。従って、前記環状凹部１０２により、前記カプセル５０を、前記せん断ステーション４に続く前記作業ステーションで正確な位置に移動し位置決めすることができる。しかしながら、そのような作業ステーションにおいて、製品Ｐの充填、製品Ｐの圧縮、前記カバー部材の閉鎖、等の必要な作業を行うために、前記カプセル５０を精度よくかつ正確に位置決めするためのセンタリング手段が設けられている。

前記作業計量ステーションにおいて、前記カプセル５０は、適当な手段によってシート１００がピックアップされ、その重量を測定するための秤又はロードセル上に位置決めされる。

飲料を調製するための製品Ｐを含むカプセル５０を製造するための本発明による前記方法は、以下の工程を有する、
− 熱成形プラスチック材のシート１０を前進方向Ｆに沿って移動させる、
− 前記シート１００上に、前記製品Ｐを受け入れるのに適したキャビティ５２を備えるカプセル５０のケーシング５１を少なくとも成形する、ここで、前記ケーシング５１は、前記シート１００の第１面１００ａから突出し、前記キャビティ５２は、前記シート１００の前記第１面１００ａと反対側の第２面１００ｂ上に開口している、
− 前記シート１００の前記第１面１００ａに当接し、当該シートを前記カプセル５０のエッジ５３に沿って切断し、前記カプセル５０を前記シート１００から持ち上げ取り外すことによって前記シート１００から前記カプセル５０を分離する、
− 前記分離されたカプセル５０を前記シート１００の前記第２面１００ｂ上に置く、ここで、前記カプセル５０を取り外すことによって前記シート１００上に形成される貫通開口部１０１は、前記シート１００が前記カプセル５０を前記前進方向Ｆに沿って支持し移動させことを可能にするべく前記エッジ５３の外寸法Ａ２よりも小さな通路断面Ａ１を有する、
− 前記製品Ｐを前記キャビティ５２内に投入する。

前記方法は、前記カプセルを前記シート１００上に載置した後、前記製品Ｐを投入する。又、前記シート１００の第２面１００ｂの前記キャビティ５２の周りに、カプセル５０が分離された後、前記シート１００上に、前記カプセル５０が前記シート１００上に開放された時にこのカプセル５０を受け入れるのに適した台座を形成するための環状凹部１０２を形成する。その後、前記シート１００を、前記環状凹部１０２とエッジ５３との間に位置する切断領域１０５において切断する。

前記方法は、更に、閉じられた平面曲線、特に、円周又は楕円形、または、閉じられた破線、多角形、特に、ギザギザ状又は鋸歯状又はノッチ状の切断線に対応して前記エッジ５３に沿って前記シート１００を切断する。

前記切断工程中に前記シート１００から前記カプセル５０を持ち上げ取り外す時、前記カプセル５０を各長手軸心Ｘ１の周りで回転させる。

本発明の方法は、前記製品Ｐの充填後、この充填された状態のカプセル５０を計量し、前記製品Ｐを前記キャビティ５２内で空気閉鎖するべく前記エッジ５３にカバー部材をオーバラップして固定する。

従って、本発明の前記機械および方法によれば、熱成形プラスチック材のシートを形成することによってカプセル５０を製造し、これらのカプセルを飲料調製のための製品Ｐで充填し、すべての製造されたカプセルの正確かつ高精度の重量制御を行うことが可能となる。

より詳しくは、前記機械１のせん断ステーション４のパンチ手段４１とダイ手段４２と、その作動モードとにより、シート１００から成形されたカプセル５０を分離し（その後これらカプセル５０が製品で充填され計量させることを可能にするために）、この同じシート１００を、前記カプセル５０を前記機械１の作業ステーションを通って前進方向Ｆに移動させるための輸送手段として使用することが可能である。

所謂、「逆」せん断（前記切断工程Ｃにおいて前記パンチ手段４１がシート１００の下面１００ａに作用しせん断されたカプセル５０を持ち上げる）によって、各カプセル５０のエッジ５３の外寸法Ａ２（円形の場合第２直径Ｄ２を有する）よりも小さな通路断面Ａ１（円形の場合第１直径Ｄ１を有する）を有する貫通開口部１０１を得ることが可能となり、これが、前記シート１００の上面１００ａ上に載置され、これによって支持される。より詳しくは、前記エッジ５３は、前記凹部１０２の環状円錐状壁に当接し、これによって、カプセル５０が重力によって、前記貫通開口部１０１とアラインメントされた状態に位置決めされる。

本発明の前記機械１は、個々のカプセルの専用の輸送および取扱い手段（ベルト等）を必要とせず、又、分離されたカプセルをシート１００から前記輸送手段へと移送するための手段も必要としないので、特にコンパクトで構造が単純である。前記プラスチック材シート１００を輸送手段として使用することによって、本発明の前記機械１は、更に、単純で信頼性の高い機能と高い生産性を有する。

又、前記カバー部材（アルミニウム膜）が前記シート１００からの分離後に初めてカプセル５０のエッジ５３に固定されるので、前記貫通開口部１０１から成る前記シート１００の切断と断片化とによって得られるスクラップ１０４は、シートのプラスチック材のみから構成されるものとなり、従って、完全に回収してリサイクル可能である。

図１０〜１４を特に参照すると、前記シート１００上の様々なカプセル５０とそれらに関連する貫通開口部１０２とを得ることを可能にする、本発明の前記機械と方法との変形例が提供される。より詳しくは、前記パンチ手段４１とダイ手段４２との適当な切断手段４４， ４５を使用することにより、前記シート１００上に実現される前記切断ラインを変化させることができる。

図１０を参照すると、前記エッジ５３と貫通開口部１０１とは、多角形を形成するべく閉じられた破線から構成される切断線によって得ることができる。具体的には、前記エッジ５３は、互いに結合されて多角形を形成する複数の真っ直ぐな面から構成された周輪郭５３ｂを形成する。前記貫通開口部１０１は、前記エッジ５３のそれに対して相補的な、多角形の形状を有する各周輪郭から構成される。図１１を参照すると、前記切断ラインは、実質的に円形の形状を有するが、スムースなものではなく鋸歯プロファイルを備えるエッジ５３および貫通開口部１０１を形成するようにするように、ギザギザ状又は鋸歯状又はノッチ状のものであってもよい。

図１２および１３を参照すると、前記切断ラインは、又、前記エッジ５３上に、複数の突出部５５を形成し、前記対応の貫通開口部１０１上に、これら突出部５５に対して相補的な、複数のインデント部１０５を形成する閉じられた連続ラインから構成することも可能である。図示の例において、前記突出部５５は、たとえば４５度に等しい所定の角度幅αを有し、前記エッジエッジ５３から、所定量、たとえば、０．２ｍｍ、突出する、実質的に円形のセクタである。前記突出部５５の数は、たとえば４つであり、これらは、回転方向（９０度）に規則的に互いに離間している。同様に、前記突出部５５に対して相補的な前記インデント部１０５の数は４つであり、これらも回転方向に規則的に互いに離間している。前記突出部５５の、前記数、角度幅α、および量ｓは、様々なものとすることができる。

図１０−１３の変形性は、それに沿って前記カプセル５０が前記シート１００上で載置する前記円形山部５４の寸法と大きさをより大きなものとすることができる。

具体的には、前記切断工程Ｃ中、又は、前記取り外し工程Ｄ中において、前記カプセル５０をその長手軸心Ｘ１周りで回転させることによって、各フランジエッジ５３―これらは前記多角形エッジ、前記プロファイル歯、前記突出部５５によって形成される―の突出がシート１００にオーバレイするので、前記シートの貫通開口部１０１上にエッジ５３をより効果的にオーバレイすることが可能となる。

図１４および１５を参照すると、前記シート１００に対して、台座を形成するために環状凹部１０２が形成されず、切断後に、前記カプセル５０がシート１００の上面１００ｂ上に載置される点において、前に説明し図示した実施例と異なる本発明の機械と方法の別の変形例が提供される。このケースにおいて、前記前進方向Ｆに沿ったシート変位中に、前記カプセル５０は、前記シート１００によって支持されてはいるが、前記開口部１０１と前記ケーシング５１の側壁５１ｂとの間に存在するクリアランスにより、前記開口部１０１を通って移動することが可能である。しかしながら、前記作業ステーションには、必要な作業を行うために、前記カプセル５０を正確かつ精度良く位置決めするために適当なセンタリング手段が設けられる。図１２および１３の例を参照すると、前記エッジ５３と前記貫通開口部１０１とは、その上で前記カプセル５０が前記シート１００上に載置されるより大きな寸法又は幅の前記円形山部を形成するための多角形を形成するべく閉じられた破線から成る切断ラインで得られる。

図２は、本発明の前記機械１の変形例を図示し、これは、前に記載し図１に図示した実施例と、前記シート１００および／又は前記カプセル５０上に各作業を行うのに適した複数の追加の作業ステーションを含む点において異なっている。より詳しくは、前記成形ステーション２の下流側で、前記せん断ステーション４の手前に、順番に、プラスチック材のシート１００上でのケーシング５１の正確な成形を確認するための第１制御ステーション１３と、前記ケーシング５１の底壁５１ａに出口穴（カプセル５０を使用する時の飲料のオーバフロー用）を形成するためのドリルステーション１４と、前記ケーシング５１の底壁５１ａに前記出口穴のカバー部材を設けるための別の閉じステーション１５、とが設けられている。

本発明の前記機械１のこの変形例の作動は、上述した図１の機械のそれと実質的に同じである。

Claims (17)

1. 飲料を調合するための製品（Ｐ）を収納するカプセルを製造するための機械であって、
   −前進方向（Ｆ）に沿って移動可能な熱成形プラスチック材のシート（１００）上に、キャビティ（５２）を備えるカプセル（５０）のケーシング（５１）を少なくとも成形するための成形ステーション（２）を備え、
   前記ケーシング（５１）は前記シート（１００）の第１面（１００ａ）から突出し、前記キャビティ（５２）は前記シート（１００）の第２面（１００ｂ）上で開口しており、
   −前記カプセル（５０）をそのエッジ（５３）に沿って分離するべく前記シート（１００）を切断するための切断工程（Ｃ）での接近において互いに反対に移動可能なパンチ手段（４１）とダイ手段（４２）とを備えるせん断ステーション（４）と、
   −前記製品（Ｐ）を前記キャビティ（５２）に投入する充填ステーション（３）と、を備え、
   前記切断工程（Ｃ）において、前記パンチ手段（４１）は、前記シート（１００）の第１面（１００ａ）に当接するべく移動し、これを前記ダイ手段（４２）との協働で切断し、その後、前記カプセル（５０）を前記シート（１００）から持ち上げ取り外すべく移動可能であり、
   取り外し工程（Ｄ）において、前記パンチ手段（４１）と前記ダイ手段（４２）とは、前記カプセル（５０）を前記シート（１００）の前記第２面（１００ｂ）上に載置するために互いに離間移動可能であり、前記カプセル（５０）の分離によって前記シート（１００）に成形される貫通開口部（１０１）は、前記シート（１００）が前記カプセル（５０）を支持しこれを前記前進方向（Ｆ）に沿って移動させることを可能にするべく前記エッジ（５３）の外側寸法（Ａ２）よりも小さな断面（Ａ１）を有している、飲料用カプセルを製造するための機械。
2. 前記せん断ステーション（４）は、前記成形ステーション（２）と前記充填ステーション（３）との間に配置されている請求項１に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
3. 前記パンチ手段（４１）は、少なくとも、前記シート（１００）上に形成された各ケーシング（５１）を受け入れるのに適した第１ハウジング（４３）と、前記シート（１００）を切断するべく前記ダイ手段（４２）の第２切断手段（４５）と協働する第１切断手段（４４）とを有する請求項１または２に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
4. 前記ダイ手段（４２）は、少なくとも、前記切断工程（Ｃ）において前記パンチ手段（４１）によって持ち上げられた各ケーシング（５１）を受け入れるのに適した第２ハウジング（４６）を有する請求項３に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
5. 前記ダイ手段（４２）は、前記取り外し工程（Ｄ）において、そこから前記カプセル（５０）を押し出すために前記第２ハウジング（４６）内において移動可能な抽出手段（４７）を有する請求項４に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
6. 前記成形ステーション（２）は、前記カプセル（５０）が前記シート（１００）から分離された後、前記シート（１００）の前記第２面（１００ｂ）上の前記エッジ（５３）の周りに環状凹部（１０２）を形成するように構成され、前記環状凹部（１０２）は、前記カプセル（５）が前記シート（１００）上に載置された時に当該カプセル（５）を受け入れるのに適した台座（シート）を形成する請求項１〜５の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
7. 前記パンチ手段（４１）と前記ダイ手段（４２）とは、前記シート（１００）を、前記環状凹部（１０２）と前記エッジ（５３）との間に位置する切断領域（１０５）において切断するように構成されている請求項６に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
8. 前記パンチ手段（４１）と前記ダイ手段（４２）とは、それぞれ、閉じられた平面曲線から構成される切断ラインに沿って、前記エッジ（５３）に沿って前記シート（１００）を切断するように構成された、第１切断手段（４４）と第２切断手段（４５）とを有する請求項１〜７の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
9. 前記パンチ手段（４１）と前記ダイ手段（４２）とは、それぞれ、前記エッジ（５３）上に、複数の突出部（５５）を形成するとともに、対応の貫通開口部（１０１）上に、前記突出部（５５）に対して相補的な複数のインデント部（１０５）を形成するべく、閉じられた平面曲線から構成された切断ラインに沿って前記シート（１００）を前記エッジ（５３）に沿って切断するように構成された第１切断手段（４４）と第２切断手段（４５）とを有している請求項１〜８の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
10. 更に、前記前進方向（Ｆ）に対して前記充填ステーション（３）の下流側に配置されるとともに、前記製品（Ｐ）が充填された前記カプセル（５０）を計量するように構成された計量ステーション（５）を有し、当該計量ステーション（５）は、前記カプセル（５０）を前記シート（１００）から持ち上げ取り外すための手段を有する請求項１〜９の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
11. 更に、前記製品（Ｐ）を前記キャビティ（５２）内において空気閉鎖するべく前記エッジ（５３）にカバー部材をオーバラップして固定する閉じステーション（６）を有する請求項１〜１０の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
12. 更に、前記製品（Ｐ）が充填され許容外の重量を有する前記カプセル（５０）を前記シート（１００）からピックアップしてこれを拒絶するための拒絶ステーション（７）を有する請求項１〜１１の何れか一項に記載の飲料用カプセルを製造するための機械。
13. 飲料を調合するための製品（Ｐ）を収納するカプセルを製造する方法であって、
    −熱成形プラスチック材のシート（１００）を前進方向（Ｆ）に沿って移動させる工程、
    −前記シート（１００）上に、少なくとも、前記製品（Ｐ）を受け取るのに適したキャビティ（５２）を有するカプセル（５０）のケーシング（５１）を成形する工程、ここで、前記ケーシング（５１）は前記シート（１００）の第１面（１００ａ）から突出し、前記キャビティ（５２）は前記シート（１００）の第２面（１００ｂ）上に開口している、
    −切断手段（４４，４５）によって前記シート（１００）の前記第１面（１００ａ）に当接し、後者を前記カプセル（５０）のエッジ（５３）に沿って切断し、前記カプセル（５０）を前記シート（１００）から持ち上げ、取り外すことによって前記シート（１００）から前記カプセル（５０）を分離する工程、
    −前記カプセル（５０）を前記シート（１００）の前記第２面（１００ｂ）上に載置する工程、ここで、前記カプセル（５０）を取り外すことによって前記シート（１００）上に形成される貫通開口部（１０１）は、前記シート（１００）が前記カプセル（５０）を支持し前記前進方向（Ｆ）に沿って移動させることを可能にするべく前記エッジ（５３）の外寸法（Ａ２）よりも小さな通過断面（Ａ１）を有する、
    −前記キャビティ（５２）に、前記製品（Ｐ）を充填する工程、を有する飲料用カプセルを製造するための方法。
14. 前記成形工程は、環状凹部（１０２）を前記シート（１００）の前記第２面（１００ｂ）上の前記キャビティ（５２）の周りに形成する工程を含み、前記環状凹部（１０２）は、前記カプセル（５０）が前記シート（１００）から分離された時に、前記シート（１００）上に載置された時に前記カプセル（５０）を受け入れるのに適した台座を形成する請求項１３に記載された飲料用カプセルを製造するための方法。
15. 更に、前記シート（１００）を、前記環状凹部（１０２）と前記エッジ（５３）との間に位置する切断領域（１０５）で切断する工程を有する請求項１４に記載された飲料用カプセルを製造するための方法。
16. 更に、閉じられた平面曲線から構成される切断ラインに沿って、前記シート（１００）を前記エッジ（５３）に沿って切断する工程を有している請求項１３〜１５の何れか一項に記載された飲料用カプセルを製造するための方法。
17. 前記カプセル（５０）を前記シート（１００）から持ち上げ取り外す工程は、更に、前記カプセル（５０）を各長手軸心（Ｘ１）周りで回転させる工程を含む請求項１３〜１６の何れか一項に記載された飲料用カプセルを製造するための方法。

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