ITRE20080025A1

ITRE20080025A1 - Impianto per la fabbricazione di capsule monodose per la preparazione di bevande

Info

Publication number: ITRE20080025A1
Application number: IT000025A
Authority: IT
Inventors: Fabio Binacchi
Original assignee: Opem S P A
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-23
Also published as: EP2093148B1; SI2093148T1; US20090211713A1; EP2093148A1; ATE525294T1; US8276639B2; HRP20110932T1

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:

“IMPIANTO PER LA FABBRICAZIONE DI CAPSULE MONODOSE PER LA

PREPARAZIONE DI BEVANDE”

La presente invenzione riguarda un impianto per la fabbricazione di capsule monodose destinate alle macchine automatiche per la preparazione di bevande in singole razioni, tipicamente macchine da caffé.

Più in particolare, la presente invenzione riguarda un impianto per la fabbricazione di capsule monodose del tipo illustrato nelle figure 1 e 2.

La capsula monodose in oggetto, indicata globalmente con 100 nelle figure, comprende un involucro esterno 101 realizzato in plastica impermeabile, il quale presenta una forma a bicchiere con il fondo 102 sostanzialmente piatto e la parete laterale 103 che diverge verso l’alto, sino a terminare con un collare perimetrale superiore 104 che ne delimita l’imboccatura.

La capsula monodose 100 comprende inoltre un filtro 105 realizzato in materiale filtrante, il quale presenta anch’esso una forma a bicchiere con un fondo piatto 106 ed una parete laterale 107 divergente verso l’alto.

Il bicchiere filtro 105 è coassialmente accolto all’interno dell’involucro impermeabile 101, cui è saldato lungo tutto il bordo superiore in corrispondenza dell’imboccatura.

In questo modo, il bicchiere filtro 105 suddivide il volume interno dell’involucro 101 in due distinte camere, di cui una camera superiore 108 accessibile dall’imboccatura dell’involucro 101, ed una camera inferiore 109 che è definita tra il fondo 106 del filtro 105 ed il fondo 102 dell’involucro 101

La parete laterale 107 del filtro 105 è plissettata, in modo tale da delimitare, insieme con la parete laterale 103 dell’involucro 101, una serie di condotti interni discendenti che sfociano nella camera inferiore 109.

La camera superiore 108 viene riempita con una sostanza alimentare solubile o semi-solubile per la preparazione di bevande, ad esempio una dose di caffé macinato, prima di essere chiusa da una pellicola impermeabile (non mostrata) che viene sigillata sul collare 104 dell’involucro 101.

Durante la preparazione della bevanda, la pellicola impermeabile viene forata, in modo da immettere acqua calda all’interno della camera d’infusione 108. Il bicchiere filtro 105 trattiene la sostanza solubile o semi-solubile all’interno della camera d’infusione 108, mentre consente alla bevanda liquida di passare nella camera inferiore 109, attraverso il fondo 106 e/o la parete laterale 107 plissettata. Il fondo 102 dell’involucro 101 viene infine forato, consentendo alla bevanda di fuoriuscire dalla capsula 100 per essere servita.

Uno scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile un impianto automatizzato che sia in grado di fabbricare capsule monodose del tipo sopra descritto, con elevati ritmi produttivi ed a basso costo.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di raggiungere il menzionato obiettivo nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

In generale, si rende disponibile un impianto comprendente un trasportatore per fare avanzare involucri impermeabili in successione lungo una linea di lavorazione, la quale comprende almeno: mezzi di formatura per formare singoli bicchieri filtro di materiale filtrante e per rilasciare ciascuno di detti bicchieri filtro all’interno di un involucro impermeabile; mezzi per regolare il livello di ciascun bicchiere filtro all’interno del relativo involucro impermeabile; e mezzi di saldatura per saldare il bordo superiore di ciascun bicchiere filtro al bordo superiore dell’involucro impermeabile in cui è inserito.

In questo modo, a partire da involucri impermeabili già formati è efficacemente possibile realizzare le capsule monodose in oggetto in modo totalmente automatico, prima di inviarle verso le macchine di riempimento e di chiusura con la pellicola impermeabile.

Più in particolare, i mezzi di formatura del bicchiere filtro comprendono preferibilmente mezzi per fare scorrere un nastro di materiale filtrante su una matrice di formatura, con la quale collaborano mezzi di taglio atti a tagliare il nastro lungo il bordo perimetrale di detta matrice, in modo da separarne una singola porzione, ed un punzone scorrevole che è atto a spingere detta porzione di nastro all’interno di una cavità passante della matrice, in modo da conferirle la forma di un bicchiere, sino a farla uscire dall’opposta estremità di detta cavità, in modo da rilasciarla all’interno di un relativo involucro impermeabile.

Grazie a questa soluzione, con un unico dispositivo è efficacemente possibile sia formare i bicchieri filtro, sia inserirli nei relativi involucri impermeabili, riducendo così gli ingombri complessivi dell’impianto ed aumentando la produttività.

Secondo un preferito aspetto del dispositivo di formatura, il punzone scorrevole e la cavità passante della matrice di formatura sono entrambi scanalati, in modo da realizzare nella parete laterale del bicchiere filtro delle corrispondenti scanalature, che definiscono la già menzionata plissettatura.

I mezzi di taglio comprendono preferibilmente una lama a sviluppo anulare, coassiale ed avente profilo in pianta coniugato a quello del bordo perimetrale della matrice di formatura, e mezzi d’azionamento per ottenere un movimento relativo in direzione assiale di detta lama anulare rispetto a detta matrice di formatura, con interposto il nastro di materiale filtrante.

I mezzi di taglio comprendono inoltre un anello ferma-nastro, anch’esso coassiale con la matrice di formatura, il quale è atto a premere il nastro di materiale filtrante contro una superficie d’appoggio che circonda la matrice di formatura stessa, in modo da delimitare e bloccare su detta superficie d’appoggio la porzione di nastro che sarà successivamente tagliata.

Secondo un preferito aspetto dell’invenzione, i mezzi di saldatura comprendono almeno due dispositivi di saldatura, i quali sono atti ad operare su involucri impermeabili che si trovano rispettivamente in una prima ed in una seconda stazione di saldatura lungo la linea di lavorazione.

Ciascuno di detti dispositivi di saldatura è configurato in modo da saldare porzioni intercalate del bordo superiore del bicchiere filtro, in modo da ottenere globalmente la saldatura completa di detto bordo superiore al relativo involucro impermeabile.

Preferibilmente, ciascun dispositivo di saldatura comprende:

una pluralità di blocchetti riscaldabili, i quali sono disposti attorno ad un’asse centrale del dispositivo, coincidente con l’asse dell’involucro che si trova rispettivamente nella prima o nella seconda stazione di saldatura;

mezzi d’azionamento per ottenere un movimento relativo in direzione assiale di detti blocchetti riscaldabili rispetto a detto involucro; e

mezzi per divaricare reciprocamente detti blocchetti riscaldabili rispetto a detto asse centrale del dispositivo, in modo che ciascuno di essi sia atto a premere dall’interno verso l’esterno una porzione del bordo del bicchiere filtro contro l’involucro in cui è inserito.

I menzionati mezzi per regolare il livello del bicchiere filtro, sono preferibilmente associati al primo dispositivo di saldatura, ossia a quello atto ad operare nella prima stazione di saldatura, e comprendono un anello di livellamento, il quale è fissato coassiale a detto dispositivo di saldatura, in modo da spingere il bicchiere filtro all’interno del relativo involucro, a seguito del movimento relativo in direzione assiale del dispositivo di saldatura rispetto all’involucro.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione saranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La figura 1 è la sezione di traccia I-I di figura 2.

La figura 2 è una vista in pianta di una capsula filtro monodose ottenibile con l’impianto secondo l’invenzione.

La figura 3 è una vista laterale schematica dell’impianto secondo l’invenzione.

Le figure da 4 a 7 mostrano in sezione il dispositivo per la formatura e l’inserimento del bicchiere filtro, in altrettante posizioni operative durante il suo funzionamento.

Le figure da 8 a 10 mostrano il primo dispositivo di saldatura, in altrettante posizioni operative durante il suo funzionamento.

La figura 11 è un dettaglio ingrandito dei due dispositivi di saldatura durante il loro funzionamento.

Le figure 12 e 13 sono la sezione XII-XII di figura 11 mostrata in due fasi successive del funzionamento dei dispositivi di saldatura.

In figura 3 è illustrato un impianto 1 per la fabbricazione di capsule filtro monodose 100 del tipo illustrato nelle figure 1 e 2, e descritte in premessa.

L’impianto 1 può essere messo in linea tra una macchina per la formatura degli involucri impermeabili 101, ed una macchina per il riempimento della camera d’infusione 108 con una sostanza alimentare solubile o semi-solubile, e per la sigillatura della stessa con una pellicola impermeabile.

L’impianto 1 comprende un trasportatore 2 di tipo lineare, il quale è provvisto una pluralità di identici equipaggi mobili 20 disposti in successione, che sono singolarmente atti a trasportare un rispettivo involucro 101 già formato.

Detti equipaggi mobili 20 sono guidati ed azionati a muoversi nella direzione indicata dalla freccia F, tramite mezzi di per sé noti che non vengono né mostrati né descritti in dettaglio.

Ogni equipaggio mobile 20 è formato da un corpo solido, al centro del quale è ricavato un foro passante d’accoglimento 21 ad asse verticale, in cui è coassialmente infilato e sostenuto il relativo involucro 101.

L’equipaggio 20 ha uno spessore inferiore rispetto all’altezza dell’involucro 101, il quale perciò sporge inferiormente all’esterno del foro d’accoglimento 21.

Il foro d’accoglimento 21 comprende un’imboccatura di diametro maggiorato, che definisce una spalla anulare atta a sostenere in appoggio il collare superiore 104 dell’involucro 101, ed un più esteso tratto inferiore, avente esattamente la stessa forma e le stesse dimensioni della parete laterale 103 dell’involucro 101 (v. anche fig.4).

In questo modo, l’intera fascia laterale superiore dell’involucro 101 si trova a contatto con la superficie interna del foro d’accoglimento 21, che le impedisce di deformarsi radialmente verso l’esterno.

Gli equipaggi 20 sono fatti avanzare per passi, in modo da arrestare ciascun involucro impermeabile 101 in una pluralità di stazioni operative, disposte in successive lungo la linea di lavorazione.

In una prima stazione operativa A opera un dispositivo di formatura e inserimento, indicato globalmente con 3, il quale è provvisto sia di mezzi per formare singoli bicchieri 105 di materiale filtrante, sia di mezzi per inserire ciascun bicchiere filtro 105 all’interno degli involucri 101.

Come illustrato in figura 4, detto dispositivo 3 comprende una matrice di formatura 30, la quale è stabilmente fissata su una prima piattaforma fissa 10 che sormonta il trasportatore 2.

Detta matrice di formatura 30 comprende una porzione sommitale di forma sostanzialmente cilindrica, il cui bordo perimetrale è delimitato da un anello coassiale 31.

Detta porzione sommitale è coassialmente accolta in un foro ricavato in una seconda piattaforma fissa 11, in modo tale che tra la superficie interna di detto foro e l’anello 31 rimanga definita una stretta intercapedine anulare 32.

La superficie superiore della seconda piattaforma fissa 11 è a filo con la sommità dell’anello 31.

Al centro della matrice di formatura 30 è ricavata una cavità passante 33, ad asse verticale, la quale è coassiale sia con l’anello 31 sia con l’involucro 101 che si trova nella prima stazione operativa A.

La cavità passante 33 comprende un’imboccatura troncoconica che sfocia sulla superficie superiore della matrice di formatura 30, ed un più esteso tratto cilindrico che si sviluppa coassialmente dal fondo di detta imboccatura, sino a sfociare sulla superficie inferiore della matrice di formatura 30.

La superficie interna di detto tratto cilindrico è solcata da una pluralità di scanalature longitudinali 34.

Il dispositivo 3 comprende mezzi, di per sé noti e non illustrati, per svolgere da una bobina 12 (v. fig.3) un nastro 13 di materiale filtrante, tipicamente materiale filtrante, e per farlo scorrere sulla seconda piattaforma fissa 11, passando sopra la superficie superiore della matrice di formatura 30.

Detto nastro 13 ha larghezza superiore rispetto al diametro dell’intercapedine anulare 32, ed è disposto in modo tale da coprire tutto il bordo perimetrale della matrice di formatura 30 e l’imboccatura della cavità passante 33.

Sopra il nastro 13, il dispositivo 3 comprende un anello ferma-nastro 35, formato da due piatti metallici sovrapposti, la cui superficie inferiore è piana ed è perfettamente parallela alla piattaforma fissa 11.

L’anello ferma-nastro 35 è coassiale con la matrice di formatura 30, e presenta un foro centrale di diametro sostanzialmente uguale a quello del foro della piattaforma fissa 11.

L’anello ferma-nastro 35 è inoltre associato a mezzi d’azionamento, di per sé noti e non illustrati, che sono atti a muoverlo in direzione assiale, sollevandolo o abbassandolo rispetto alla piattaforma fissa 11.

Sul fianco superiore dell’anello ferma-nastro 35 sono fissate due o più colonne di guida 36 a sviluppo verticale, cui è scorrevolmente accoppiato un gruppo mobile, indicato globalmente con 37.

Detto gruppo mobile 37 comprende una camicia 38 di forma sostanzialmente cilindrica, la quale è coassiale all’anello fermanastro 35, ed è provvista di una flangia perimetrale sporgente che comprende una serie di fori passanti, in cui sono singolarmente infilate le colonne di guida 36.

Tra ciascun foro passante e la relativa colonna di guida 36 è interposta una boccola 39 di materiale a basso coefficiente d’attrito, ad esempio d’ottone, la quale è saldamente fissata alla camicia 38.

Il gruppo mobile 37 è associato a mezzi d’azionamento, di per sé noti e non illustrati, che sono atti a farlo scorrere assialmente verso il basso rispetto all’anello ferma-nastro 35.

Lo scorrimento del gruppo mobile 37 in verso opposto è ottenuto da una pluralità di molle di richiamo 40, che sono singolarmente infilate su ciascuna colonna di guida 36, interposte tra la flangia perimetrale della camicia 38 ed il sottostante anello ferma-nastro 35.

Lo scorrimento del gruppo mobile 37 verso l’alto è limitato da una pluralità di anelli finecorsa 41 di tipo Seeger, i quali sono singolarmente fissati alle estremità superiori delle colonne di guida 36.

Il gruppo mobile 37 comprende una sottile lama cilindrica 42, la quale è coassialmente fissata alla camicia 38, da cui sporge inferiormente, terminando con un bordo inferiore seghettato atto ad incidere il nastro 13 di materiale filtrante.

Quando il gruppo mobile 37 è in posizione di finecorsa superiore (v. fig.4), il bordo seghettato della lama cilindrica 42 si trova ad una quota maggiore rispetto alla superficie piana inferiore dell’anello ferma-nastro 35.

Il diametro della lama cilindrica 42 è compreso tra quello dell’anello ferma-nastro 35 e quello dell’anello 31 della matrice di formatura 30, in modo da poter scorrere verticalmente all’interno dell’anello ferma-nastro 35 e potersi quindi infilare nella stretta intercapedine anulare 32, che è definita tra il foro della piattaforma fissa 11 e l’anello 31.

Il gruppo mobile 37 comprende inoltre un tampone centrale 43 di forma generalmente cilindrica, il quale è saldamente fissato all’interno della camicia 38, coassiale con la lama cilindrica 42 che lo circonda.

Il tampone centrale 43 è attraversato verticalmente da un foro cilindrico coassiale 44, il cui asse è allineato con l’asse della cavità passante 33 della matrice di formatura 30.

La superficie anulare inferiore del tampone centrale 43 ha una forma troncoconica, coniugata a quella dell’imboccatura della cavità passante 33.

Detta superficie anulare inferiore comprende una pluralità di costole frontali 45, che si sviluppano radialmente e sono disposte a raggiera attorno all’asse del foro coassiale 44, e che si trovano ad una quota superiore rispetto al bordo inferiore seghettato della lama cilindrica 42.

All’interno del foro coassiale 44, il tampone centrale 43 accoglie un punzone scorrevole 46.

Detto punzone scorrevole 46 comprende un corpo centrale cilindrico, dalla cui superficie laterale sporge una serie circonferenziale di costole longitudinali 47, che gli conferiscono una forma sostanzialmente scanalata.

Dette costole longitudinali 47 si sviluppano per l’intera altezza del punzone 46 e sono dimensionate in modo da inserirsi all’interno delle scanalature 34 che sono ricavate nella cavità passante 33 della matrice di formatura 30.

Il punzone scorrevole 46 è fissato all’estremità inferiore di uno stelo di supporto 48, il quale è associato a mezzi d’azionamento, di per sé noti e non illustrati, per far scorrere verticalmente il punzone 46 rispetto al tampone centrale 43.

Operativamente, il nastro 13 di materiale filtrante è fatto scorrere sulla matrice di formatura 30, quando il dispositivo 3 si trova nella configurazione mostrata in figura 4, in cui l’anello ferma-nastro 35 è sollevato, il gruppo mobile 37 è in posizione di finecorsa superiore rispetto all’anello ferma-nastro 35, e l’estremità inferiore del punzone scorrevole 46 è a filo con la superficie anulare inferiore del tampone centrale 43.

Quando il nastro 13 si arresta, l’anello ferma-nastro 35 viene abbassato, insieme col gruppo mobile 37 ed il punzone scorrevole 46, sino a raggiungere la configurazione mostrata in figura 5, in cui l’anello ferma-nastro 35 preme il nastro 13 di materiale filtrante sulla piattaforma fissa 11, in modo da delimitare e bloccare saldamente la porzione di nastro 13 che sormonta la matrice di formatura 30.

A questo punto, il gruppo mobile 37 viene azionato a spostarsi verso il basso rispetto all’anello ferma-nastro 35, in contrasto con l’azione delle molle di richiamo 40, sino a raggiungere la configurazione mostrata in figura 6.

Durante la discesa, il bordo inferiore seghettato della lama cilindrica 42 raggiunge per primo il nastro 13 di materiale filtrante e, cooperando con l’anello 31 della matrice di formatura 30 che funge da contro-lama, lo taglia lungo il bordo perimetrale della matrice di formatura 30 stessa, in modo da separarne una singola porzione di forma sostanzialmente discoidale.

Subito dopo il taglio, il disco di materiale filtrante viene premuto e bloccato dalle costole frontali 45 del tampone centrale 43 contro la superficie troncoconica all’imboccatura della cavità passante 33, conferendogli la medesima forma.

Come illustrato in figura 7, il punzone scorrevole 46 viene infine fatto scorrere verso il basso, dapprima all’interno del foro coassiale 44 del tampone centrale 43, poi nel tratto cilindrico della cavità passante 33 della matrice di formatura 30, sino a sporgere dall’estremità inferiore di quest’ultima, per infilarsi parzialmente all’interno dell’involucro 101 che si trova nella prima stazione operativa A.

Durante questo movimento verso il basso, il punzone scorrevole 46 trascina con sé il disco di materiale filtrante, facendolo passare all’interno della cavità 33.

In questo modo, la porzione centrale del disco di materiale filtrante, su cui agisce direttamente il punzone 46, rimane parallela a se stessa, mentre la corona esterna viene ripiegata verso l’alto, conferendo al disco la forma di un bicchiere. Contemporaneamente, le costole longitudinali sporgenti 47 del punzone 46 forzano la suddetta corona esterna del disco all’interno delle scanalature 34, in modo da realizzare nella parete laterale del bicchiere filtro delle corrispondenti scanalature, che gli conferiscono la necessaria forma plissettata.

Il punzone scorrevole 46 spinge infine il bicchiere filtro 105 così formato fuori dalla cavità passante 33 della matrice di formatura 30, rilasciandolo all’interno del sottostante involucro 101.

Terminato l’inserimento, gli elementi mobili del dispositivo 3 ritornano nella configurazione iniziale, mentre il trasportatore 2 avanza di un passo per arrestare nella prima stazione operativa A il successivo involucro 101.

A valle della prima stazione operativa A, il trasportatore 2 arresta ciascun involucro 101 in una prima stazione di saldatura B, in cui opera un primo dispositivo di saldatura, indicato globalmente con 5, atto a saldare il bordo superiore del bicchiere filtro 105 alla parete interna dell’involucro 101 in cui è inserito.

Come illustrato in figura 8, detto dispositivo di saldatura 5 comprende tre identici blocchetti metallici 50, cui sono associati mezzi riscaldatori, di per sé noti e non illustrati, per regolare la loro temperatura a valori idonei a provocare la saldatura del bicchiere filtro 105 al relativo involucro 101.

Detti blocchetti riscaldabili 50 sono disposti attorno ad un asse verticale G del dispositivo di saldatura 5, che è allineato con l’asse centrale dell’involucro 101 che si trova nella prima stazione di saldatura B.

Ciascun blocchetto riscaldabile 50 comprende un piede inferiore, il quale presenta una superficie laterale di contatto 51, rivolta verso l’esterno, la cui sezione trasversale mostra un profilo conformato ad arco di cerchio (v. fig. 12).

Detto arco di cerchio ha raggio di curvatura sostanzialmente uguale al raggio dell’imboccatura dell’involucro 101, e sottende un angolo al centro di incirca 70°.

Le superfici di contatto 51 dei blocchetti riscaldabili 50 sono posizionate tutte alla medesima quota e sono radialmente equidistanti dall’asse verticale G del dispositivo di saldatura 5, rispetto al quale sono inoltre angolarmente equidistanti tra loro, ossia sono reciprocamente sfasate di circa 120°.

I blocchetti riscaldabili 50 sono fissati all’estremità inferiore di un rispettivo braccio di supporto 53, la cui opposta estremità è articolata ad una base 54 posta ad una quota superiore rispetto ai blocchetti riscaldabili 50 stessi.

Gli assi d’articolazione dei bracci di supporto 53 con la base 54 giacciono su uno stesso piano orizzontale, sono equidistanti dall’asse verticale G del dispositivo, e sono angolarmente sfasati rispetto a quest’ultimo di circa 120°, in modo tale che la rotazione di ciascun braccio di supporto 53 intorno al relativo asse d’articolazione corrisponda ad uno spostamento radiale del corrispondente blocchetto riscaldabile 50 rispetto all’asse verticale G.

In particolare, ogni braccio di supporto 53 è realizzato da una barra prismatica, la cui estremità inferiore è fissata sul fianco esterno del relativo blocchetto riscaldabile 50, mentre l’estremità superiore è infilata tra due piatti paralleli della base 54, dove è fissata da un perno trasversale 55.

I bracci di supporto 53 sono animati da un unico gruppo cilindropistone 56 ad azionamento idraulico, il quale è fissato sotto la base 54 con l’asse del pistone che coincide con l’asse verticale G del dispositivo di saldatura 5.

L’estremità esterna del pistone porta un cursore 57 cui sono articolate tre identiche bielle 58.

Ogni biella 58 ha una prima estremità articolata ad una parete verticale a sviluppo radiale del cursore 57, mentre la seconda estremità è articolata in un punto intermedio di un relativo braccio di supporto 53.

Gli assi d’articolazione delle bielle 58 con il cursore 57 giacciono su uno stesso piano orizzontale, sono equidistanti dall’asse verticale G del dispositivo, e sono angolarmente sfasati tra loro di circa 120°.

Analogamente, gli assi d’articolazione delle bielle 58 con i rispettivi bracci di supporto 53 giacciono su uno stesso piano orizzontale, sono equidistanti dall’asse verticale G del dispositivo, e sono angolarmente sfasati di circa 120°.

In questo modo, ad uno spostamento assiale del cursore 57, dovuto all’azione del gruppo cilindro-pistone 56, corrispondono uguali spostamenti delle bielle 58 che, a loro volta, impegnano i bracci di supporto 53 a compiere uguali rotazioni intorno ai relativi assi d’articolazione con la base 54.

Il dispositivo di saldatura 5 è rigidamente fissato ad una traversa superiore 14, la quale è associata a mezzi d’azionamento, di per sé noti e quindi non illustrati, che sono atti ad abbassare e sollevare l’intero dispositivo di saldatura 5 rispetto all’involucro 101 che si trova nella prima stazione di saldatura B.

Il dispositivo di saldatura 5 comprende inoltre un anello di livellamento 59, avente asse coincidente con l’asse verticale G del dispositivo, il quale circonda i blocchetti riscaldabili 50, in modo da lasciare sporgere inferiormente i piedi inferiori.

Detto anello di livellamento 59 è fissato alla base 54 tramite mezzi di collegamento rigidi (non mostrati) che lo rendono solidale con il dispositivo di saldatura 5, senza interferire con il movimento radiale dei blocchetti riscaldabili 50.

In particolare, l’anello di livellamento 59 comprende un codolo inferiore 60, il quale è atto ad infilarsi nel foro d’accoglimento 21 degli equipaggi mobili 20.

Il diametro esterno ed il diametro interno di detto codolo inferiore 60 sono rispettivamente superiore ed inferiore al diametro dell’imboccatura dell’involucro 101, in modo che l’anello di livellamento 59 sia atto a spingere verso il basso il bicchiere filtrante 105.

Operativamente, ogni involucro 101 raggiunge la prima stazione di saldatura B quando il dispositivo di saldatura 5 si trova nella configurazione illustrata in figura 8, in cui i blocchetti riscaldabili 50 sono sollevati e distanziati rispetto all’involucro 101 sul trasportatore 2.

In questa configurazione, il gruppo cilindro-pistone 56 è in configurazione di minima lunghezza, in modo che i blocchetti riscaldabili 50 siano sufficientemente ravvicinati, per potersi infilare all’interno dell’involucro 101.

Il dispositivo di saldatura 5 è abbassato sino a raggiungere la posizione illustrata in figura 9, in cui il codolo inferiore 60 dell’anello di livellamento 59 si appoggia sul collare superiore 104 dell’involucro 101.

Durante la discesa, il codolo inferiore 60 giunge inizialmente a contatto con il bordo superiore del bicchiere filtro 105, e quindi lo spinge verso il basso all’interno dell’involucro 101 sino a metterlo a filo con il collare 104.

Da questa configurazione, il gruppo cilindro-pistone 56 è azionato in allungamento per muovere il cursore 57 verso il basso, facendo così ruotare le bielle 58 ed i bracci di supporto 53 intorno ai relativi assi d’articolazione, e provocando la contemporanea divaricazione dei blocchetti riscaldabili 50 rispetto all’asse verticale G del dispositivo di saldatura 5.

Durante la divaricazione, i blocchetti riscaldabili 50 compiono spostamenti uguali, rimanendo sempre equidistanti dall’asse verticale G, sino a raggiungere contemporaneamente la configurazione illustrata in figura 10.

In questa configurazione, le superfici di contatto 51 dei blocchetti riscaldabili 50 premono il bordo del bicchiere filtro 105 contro la parete laterale dell’involucro 101, con la parete interna del foro d’accoglimento 21 che funge da superficie di contrasto, e quindi saldano a detto involucro 101 le porzioni del bicchiere filtro 105 con cui sono direttamente a contatto.

Come illustrato in figura 13, il contatto avviene quando le superfici 51 distano dall’asse verticale G di una quantità pari al proprio raggio di curvatura, ossia sono allineate su una circonferenza che è centrata nell’asse verticale G e che ha diametro pari a quello dell’imboccatura dell’involucro 101.

In questo modo, il contatto avviene su tutta l’estensione di dette superfici laterali 51, che provocano perciò la saldatura di tre distinte porzioni arcuate del bicchiere filtro 105, ciascuna delle quali sottende un angolo al centro pari a 70° ed è sfasata di circa 120° rispetto alle altre.

Terminata la saldatura, il gruppo cilindro-pistone 56 richiama il cursore 57 verso l’alto, in modo da avvicinare nuovamente i blocchetti riscaldabili 50, prima che il dispositivo di saldatura 5 sia sollevato, per raggiungere la configurazione iniziale.

A valle della prima stazione di saldatura B, il trasportatore 2 arrestata ciascun involucro 101 in una seconda stazione di saldatura C, in cui opera un secondo dispositivo di saldatura 6.

Detto secondo dispositivo di saldatura 6 è funzionalmente e costruttivamente identico al primo dispositivo di saldatura 5 precedentemente descritto, da cui differisce unicamente per due aspetti.

Un primo aspetto consiste nel fatto che il dispositivo di saldatura 6 è sprovvisto dell’anello di livellamento 59.

Il secondo aspetto consiste nel fatto che la posizione di montaggio del secondo dispositivo di saldatura 6 è ruotata di circa 60° intorno al proprio asse verticale G, rispetto alla posizione di montaggio del primo dispositivo di saldatura 5 (v. figg. 12 e 13).

In questo modo, le superfici di contatto 51 del secondo dispositivo di saldatura 5 sono atte a saldare le porzioni del bicchiere filtro 105 che non sono state saldate dalle superfici arcuate 51 del primo dispositivo di saldatura 5, ottenendo in questo modo la saldatura completa del bordo perimetrale del bicchiere filtro 105 al relativo involucro 101.

Si osservi che la scelta di avere superfici laterali di contatto 51 con uno sviluppo angolare di 70°, fa sì che le porzioni saldate dal secondo dispositivo di saldatura 6 si sovrappongano parzialmente a quelle saldate dal primo dispositivo 5, garantendo una saldatura completa del bordo del bicchiere filtro 105, anche se l’involucro 101 dovesse subire piccole rotazioni su se stesso, durante il trasporto dalla prima stazione di saldatura B alla seconda stazione di saldatura C.

Preferibilmente, il secondo dispositivo di saldatura 6 è fissato alla stessa traversa mobile 14 cui è fissato il primo dispositivo di saldatura 5, in modo che entrambi operino contemporaneamente.

Ovviamente all’impianto sopra descritto, un tecnico del settore potrà apportare numerose modifiche di natura tecnico applicativa, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come sotto rivendicata.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la fabbricazione di capsule monodose per la preparazione di bevande, comprendente un trasportatore (2) per fare avanzare involucri impermeabili (101) in successione lungo una linea di lavorazione, la quale comprende almeno: mezzi di formatura (3) per formare singoli bicchieri filtro (105) di materiale filtrante e per rilasciare ciascuno di detti bicchieri filtro (105) all’interno di un involucro impermeabile (101), mezzi per regolare il livello di ciascun bicchiere filtro (105) all’interno del relativo involucro impermeabile (101), e mezzi di saldatura (5) per saldare il bordo superiore di ciascun bicchiere filtro (105) al bordo superiore dell’involucro impermeabile (101) in cui è inserito.
2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di formatura (3) comprendono mezzi per fare scorrere un nastro (13) di materiale filtrante su una matrice di formatura (30), con la quale collaborano mezzi di taglio (42) atti a tagliare il nastro (13) lungo il bordo perimetrale di detta matrice (30), in modo da separarne una singola porzione, ed un punzone scorrevole (46) che è atto a premere detta porzione di nastro (13) all’interno di una cavità passante (33) della matrice (30), in modo da conferirle la forma di un bicchiere, sino a farla uscire dall’opposta estremità di detta cavità (33), in modo da rilasciarla all’interno di un relativo involucro impermeabile (101).
3. Impianto secondo la rivendicazione 2, in cui il punzone scorrevole (46) e la cavità assiale (33) della matrice di formatura (30) sono entrambi scanalati, in modo da creare delle corrispondenti scanalature nella parete laterale del bicchiere filtro (105).
4. Impianto secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di taglio comprendono una lama a sviluppo anulare (42), coassiale ed avente profilo in pianta coniugato a quello del bordo perimetrale della matrice di formatura (30), e mezzi d’azionamento per ottenere un movimento relativo in direzione assiale di detta lama anulare (42) rispetto a detta matrice di formatura (30), con interposto il nastro (13) di materiale filtrante.
5. Impianto secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di taglio comprendono un anello ferma-nastro (35), coassiale con la matrice di formatura (30), il quale è atto a premere il nastro (13) di materiale filtrante contro una superficie d’appoggio (11) che circonda la matrice di formatura (30) stessa, in modo da delimitare e bloccare su detta superficie d’appoggio (11) la porzione di nastro (13) da separare, e mezzi d’azionamento per ottenere un movimento relativo in direzione assiale di detto anello ferma-nastro (35) rispetto a detta superficie d’appoggio (11).
6. Impianto secondo la rivendicazione 4 e 5, in cui detta lama anulare (42) è fissata ad un corpo di supporto (43), il quale è accoppiato a detto anello ferma-nastro (35) tramite mezzi atti a consentire movimenti relativi in direzione assiale.
7. Impianto secondo la rivendicazione 6, in cui detto corpo di supporto (43) comprende una foro passante (44), all’interno del quale è scorrevolmente accolto il punzone scorrevole (46), mezzi d’azionamento essendo previsti per ottenere un movimento relativo in direzione assiale del punzone scorrevole (46) rispetto al corpo di supporto (43).
8. Impianto secondo la rivendicazione 6, in cui detto corpo di supporto (43) comprende una superficie troncoconica atta a premere il nastro (13) di materiale filtrante in un ribassamento troncoconico, posto all’imboccatura della cavità passante (33) della matrice di formatura (30).
9. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di saldatura comprendono almeno due dispositivi di saldatura (5, 6), i quali sono atti ad operare rispettivamente in una prima ed in una seconda stazione di saldatura (B, C) successive lungo la linea di lavorazione, ciascun dispositivo di saldatura (5, 6) essendo atto a saldare porzioni differenti del bordo superiore del bicchiere filtro (105), in modo da ottenere globalmente la saldatura completa del bordo stesso.
10. Impianto secondo la rivendicazione 9, in cui detti dispositivi di saldatura (5, 6) sono atti a saldare porzioni almeno parzialmente sovrapposte del bordo del bicchiere filtro (105).
11. Impianto secondo la rivendicazione 9, in cui ciascun dispositivo di saldatura (5, 6) comprende una pluralità di blocchetti riscaldabili (50), i quali sono disposti attorno ad un asse centrale (G) del dispositivo, allineato con l’asse dell’involucro (101) che si trova rispettivamente nella prima o nella seconda stazione di saldatura (B, C), mezzi d’azionamento per ottenere un movimento relativo in direzione assiale di detti blocchetti riscaldabili (50) rispetto a detto involucro (101), e mezzi per divaricare reciprocamente detti blocchetti riscaldabili (50) rispetto a detto asse centrale (G), in modo che ciascuno di essi sia atto a premere dall’interno verso l’esterno una porzione del bordo del bicchiere filtro (105) contro l’involucro (101) in cui è inserito.
12. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui ciascun blocchetto riscaldabile (50) presenta una superficie di contatto (51) rivolta verso l’esterno, la cui sezione trasversale presenta un profilo ad arco di circonferenza, avente raggio di curvatura sostanzialmente pari al raggio dell’imboccatura dell’involucro (101).
13. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui detti blocchetti riscaldabili (50) sono angolarmente equidistanti rispetto all’asse centrale (G) del dispositivo.
14. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi per divaricare sono configurati in modo tale da muovere i blocchetti riscaldabili (50) mantenendoli sempre equidistanti dall’asse centrale (G) del dispositivo.
15. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi per divaricare comprendono una pluralità di bracci di supporto (53), ciascuno dei quali presenta un’estremità fissata ad un rispettivo blocchetto riscaldabile (50), e l’opposta estremità articolata ad una base (54) secondo un asse di articolazione ortogonale all’asse centrale (G) del dispositivo, e mezzi d’azionamento per fare oscillare contemporaneamente detti bracci di supporto (53) attorno ai rispettivi assi d’articolazione.
16. Impianto secondo la rivendicazione 15, in cui detti mezzi d’azionamento comprendono una pluralità di bielle (58), ciascuna delle quali presenta un’estremità articolata ad un punto intermedio di un rispettivo braccio di supporto (53) e l’opposta estremità articolata ad un unico corpo di collegamento (57), il quale è atto a muoversi lungo l’asse centrale (G) del dispositivo, azionato da mezzi attuatori (56).
17. Impianto secondo la rivendicazione 16, in cui detti mezzi attuatori comprendono un gruppo cilindro-pistone (56).
18. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi per regolare il livello del bicchiere filtro (105) sono associati al dispositivo di saldatura (5) atto ad operare nella prima stazione operativa (B), e comprendono un anello di livellamento (59, 60) che è solidale a detto dispositivo di saldatura (5) e che circonda coassialmente i relativi blocchetti riscaldabili (50), il quale è atto a spingere il bicchiere filtro (105) all’interno dell’involucro impermeabile (101), a seguito di un movimento relativo in direzione assiale di detto dispositivo di saldatura (5) rispetto all’involucro (101) stesso.