CH716982A1

CH716982A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen aus einem Bandmaterial.

Info

Publication number: CH716982A1
Application number: CH01679/19A
Authority: CH
Inventors: Regez Thomas; Scheidegger René
Original assignee: Rychiger Ag
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-30
Also published as: WO2021123034A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen aus einem Bandmaterial. Die Vorrichtung (1) verfügt über eine Auflagefläche (5), auf welcher das Bandmaterial flach aufliegen kann. Ferner weist die Vorrichtung (1) eine in einer senkrecht zur Auflagefläche (5) stehenden ersten Richtung linear bewegbaren Niederhalter (7) auf. In einer ersten, offenen Position ist der Niederhalter (7) von der Auflagefläche (5) beabstandet. In einer zweiten, geschlossenen Position ist der Niederhalter (7) auf die Auflagefläche (5) abgesenkt, so dass ein auf der Auflagefläche (5) aufliegendes Bandmaterial zwischen Niederhalter (7) und Auflagefläche (5) eingeklemmt wird. Weiter weist die Vorrichtung (1) ein in der ersten Richtung (8) linear bewegbares Schneidelement (8) auf, welches über mindestens eine Klinge (9) zum Schneiden der kreisförmigen Filterelemente verfügt. Die mindestens eine Klinge (9) kann durch das linear bewegbare Schneidelement (8) zwischen einer ersten Position, in welcher die mindestens eine Klinge (9) von der Auflagefläche (5) beabstandet ist und einer zweiten Position, in welcher die mindestens eine Klinge (9) auf die Auflagefläche (5) abgesenkt ist, bewegt werden. In der zweiten Position liegt die mindestens eine Klinge (9) auf das auf der Auflagefläche (5) aufliegende Bandmaterial auf. Die mindestens eine Klinge (9) ist um eine erste Achse (A), weiche senkrecht zur Auflagefläche (5) steht, drehbar gelagert. Die Vorrichtung (1) verfügt über einen ersten Antrieb (19), mit welchem die mindestens eine Klinge (9) in Drehung versetzt werden kann, um die kreisförmigen Filterelemente aus dem auf der Auflagefläche (5) aufliegenden Bandmaterial zu schneiden. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen von kreisförmigen Filterelementen sowie einer Anordnung mit einer Vorrichtung gemäss obenstehender Beschreibung.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen, insbesondere von Filterelementen für Getränkekapseln, aus einem Bandmaterial, insbesondere aus einem Band eines Vlieses. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung eine Anordnung aus einer derartigen Vorrichtung sowie einem Fördermittel für Getränkekapseln, welche das Schneiden, Einlegen und Einsiegeln eines kreisförmigen Filterelements in einer Getränkekapsel ermöglicht.

Stand der Technik

[0002] Einem Fachmann sind auf dem Gebiet sind Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von kreisförmigen Filterelementen, insbesondere für Getränkekapsel bekannt. Üblicherweise werden derartige Filterelemente aus einem Bandmaterial gestanzt. Bei der Verwendung eines Vliesmaterials treten jedoch beim Stanzen Probleme auf, da das Material eine gummiähnliche Konsistenz aufweist, wodurch die Stanzmatrizen üblicherweise nach weniger als einem Dutzend Stanzvorgängen stumpf werden.

Darstellung der Erfindung

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zu schaffen, mit welcher in zuverlässiger Weise Filterelemente aus einem Bandmaterial geschnitten werden können, insbesondere aus einem Band eines Vlieses. Ferner soll die Vorrichtung eine hohe Taktfrequenz beim Schneiden aufweisen und möglichst einfach aufgebaut sein.

[0004] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung verfügt die Vorrichtung zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen über eine Auflagefläche, auf welcher das Bandmaterial flach aufliegen kann. Ferner weist die Vorrichtung eine in einer senkrecht zur Auflagefläche stehenden ersten Richtung linear bewegbaren Niederhalter auf. In einer ersten, offenen Position ist der Niederhalter von der Auflagefläche beabstandet. In einer zweiten, geschlossenen Position ist der Niederhalter auf die Auflagefläche abgesenkt, so dass ein auf der Auflagefläche aufliegendes Bandmaterial zwischen Niederhalter und Auflagefläche eingeklemmt wird. Weiter weist die Vorrichtung ein in der ersten Richtung linear bewegbares Schneidelement auf, welches über mindestens eine Klinge zum Schneiden der kreisförmigen Filterelemente verfügt. Die mindestens eine Klinge kann durch das linear bewegbare Schneidelement zwischen einer ersten Position, in welcher die mindestens eine Klinge von der Auflagefläche beabstandet ist und einer zweiten Position, in welcher die mindestens eine Klinge auf die Auflagefläche abgesenkt ist, bewegt werden. In der zweiten Position liegt die mindestens eine Klinge auf die Auflagefläche beziehungsweise auf das auf der Auflagefläche aufliegende Bandmaterial auf. Die mindestens eine Klinge ist um eine erste Achse, welche senkrecht zur Auflagefläche steht, drehbar gelagert. Die Vorrichtung verfügt über einen ersten Antrieb, mit welchem die mindestens eine Klinge in Drehung versetzt werden kann, um die kreisförmigen Filterelemente aus dem auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterial zu schneiden.

[0005] Durch die Verwendung mindestens einer sich drehenden Klinge kann selbst aus Vliesmaterialien, welche nur sehr schwer und unzuverlässig gestanzt werden können, Filterelemente zuverlässig und schnell geschnitten werden.

[0006] Die Filterelemente werden vorzugsweise anschliessend in Getränkekapseln, insbesondere in Kaffeekapseln eingesetzt. Die Getränkekapseln beinhalten bevorzugt in bekannter Weise ein Pulver zur Zubereitung eines Getränks, insbesondere eines Heissgetränks wie Kaffee oder Tee. Das Getränk kann durch das Durchleiten von Wasser und/oder Nassdampf durch die Kapsel hergestellt werden, wobei durch das Wasser und/oder durch den Nassdampf eine Extraktion des Pulvers erfolgt.

[0007] Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über mindestens eine Halterung, auf welcher eine Rolle des Bandmaterials befestigt werden kann. Alternativ kann die mindestens eine Halterung auch von der Vorrichtung unabhängig vorliegen. Weiter bevorzugt verfügt die Halterung oder die Vorrichtung ferner über eine Zuführeinheit, welche das Bandmaterial schrittweise der Auflagefläche zuführt, so dass nach jedem Herstellungstakt eines Filterelements neues Bandmaterial nachgeschoben werden kann. Derartige Zuführeinheiten sind auf dem Gebiet bekannt.

[0008] Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Vlies“ ein Gebilde aus Fasern oder Filamenten verstanden, welche miteinander verbunden sind, ohne dass diese miteinander verkreuzt oder verschlungen sind, wie dies beispielsweise beim Weben, Wirken, Stricken oder ähnlich der Fall ist. Auf dem Gebiet wird auch der Ausdruck „nonwoven“ für Vlies verwendet. Vorzugsweise handelt es sich beim Bandmaterial um ein Vlies aus zellulosehaltigen Fasern und/oder Filamenten. Alternativ kann es sich beim Bandmaterial jedoch auch um ein Vlies aus Polymerfasern und/oder Polymerfilamenten handeln.

[0009] Vorzugsweise liegt die Auflagefläche beim bestimmungsgemässen Gebrauch der Vorrichtung im Wesentlichen parallel zu einem Boden, auf welchem die Vorrichtung steht. Dementsprechend liegt die erste Richtung im Wesentlichen vertikal zum Boden, das heisst in Lotrichtung der Schwerkraft. In diesem Fall bewegt sich der Niederhalter von der oben liegenden ersten, offenen Position zur unten liegenden zweiten, geschlossenen Position und anschliessend wieder zurück.

[0010] Der Niederhalter wird vorzugsweise entlang mindestens einer Linearführung von der ersten Position zur zweiten Position sowie wieder zurück in die erste Position bewegt. Dem Fachmann sind hierzu geeignete Linearführungen bekannt, wie beispielsweise eine Schienenführung oder dergleichen.

[0011] Vorzugsweise ist der Niederhalter schwer genug oder wird mit einer genügenden Kraft auf die Auflagefläche gedrückt, dass das auf der Auflagefläche aufliegende Bandmaterial rutschfest zwischen der Auflagefläche und dem Niederhalter eingeklemmt ist.

[0012] Vorzugsweise verfügt das Schneidelement über eine kreisförmige Klinge, welche einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der mit der Vorrichtung zu schneidenden kreisförmigen Filterelemente entspricht.

[0013] Alternativ kann die mindestens eine Klinge jedoch auch als Rundklinge ausgestaltet sein, deren Drehachse parallel zur Auflagefläche steht und welche sich in einem Abstand, der dem halben Durchmesser des auszuschneidenden kreisförmigen Filterelements entspricht, um die erste Achse herum drehbar bewegt werden kann, so dass die Rundklinge in der zweiten Position auf der Auflagefläche bzw. einem darauf aufliegenden Bandmaterial kreisförmig rollen kann.

[0014] Die mindestens eine Klinge kann fix oder alternativ lösbar mit dem Schneidelement verbunden sein. Der Vorteil einer lösbaren Verbindung besteht darin, dass mit der Vorrichtung kreisförmige Filterelemente mit unterschiedlichen Durchmessern geschnitten werden können, ohne dass eine zeitaufwändige Umrüstung der Vorrichtung vorgenommen werden muss.

[0015] Der erste Abstand sowie der zweite Abstand können gleich gross sein. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Abstand jedoch unterschiedlich gross. Das heisst, dass in der ersten Position die mindestens eine Klinge sowie der Niederhalter voneinander beabstandet vorliegen.

[0016] Der Niederhalter weist vorzugsweise eine Öffnung auf, durch welche das Schneidelement durchführbar ist. Bei dieser Konfiguration kann das auf der Auflagefläche aufliegende Bandmaterial rund um die mindestens eine Klinge zwischen dem Niederhalter und der Auflagefläche eingeklemmt werden.

[0017] Der erste Antrieb ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dieser eine Variation der Drehgeschwindigkeit der mindestens einen Klinge erlaubt. Dadurch kann je nach Art und Beschaffenheit des auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterials eine Drehgeschwindigkeit und/oder ein Drehwinkel eingestellt werden, mit welcher sich das optimalste Schneidergebnis erzielen lässt. Vorzugsweise kann die Drehgeschwindigkeit durch einen Operateur an einer Steuerung der Vorrichtung eingestellt werden.

[0018] Die Bewegung des Niederhalters sowie des Schneidelements erfolgt vorzugsweise über einen entsprechenden Antrieb, wobei das Schneidelement sowie der Niederhalter jeweils über einen eigenen Antrieb verfügen können oder alternativ auch über denselben Antrieb bewegt werden können.

[0019] Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über mehr als ein Schneidelement. Falls die Vorrichtung über mehrere Schneidelemente verfügt sind diese vorzugsweise derart nebeneinander angeordnet, dass beim Schneiden der kreisförmigen Filterelemente die Fläche des Bandmaterials möglichst effizient genutzt wird. Sofern die Vorrichtung über mehr als ein Schneidelement verfügt, verfügt die Vorrichtung vorzugsweise je über einen Niederhalter pro Schneidelement. Alternativ kann die Vorrichtung jedoch über einen einzigen Niederhalter für mehrere oder alle Schneidelemente verfügen.

[0020] Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über einen zweiten Antrieb, mit welchem das Schneidelement entlang der ersten Richtung linear bewegt werden kann, wobei der zweite Antrieb derart ausgestaltet ist, dass die mindestens eine Klinge mit einer vordefinierten Kraft gegen die Auflagefläche bzw. auf das darauf aufliegende Bandmaterial gedrückt werden kann.

[0021] Mit dem Drücken mit einer vordefinierten Kraft wird erreicht, dass je nach Art und Beschaffenheit des auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterials sowie je nach Drehgeschwindigkeit und/oder Drehwinkel der mindestens einen Klinge ein optimales Schneidergebnis erzielen lässt.

[0022] Vorzugsweise kann die vordefinierte Kraft durch einen Operateur an einer Steuerung der Vorrichtung eingestellt werden. Die vordefinierte Kraft kann konstant sein. Alternativ kann die vordefinierte Kraft jedoch auch ein Kraftverlauf sein, also eine sich im zeitlichen Verlauf verändernde Kraft.

[0023] Vorzugsweise sind das Schneidelement sowie der Niederhalter an einem Rahmen befestigt, welcher durch den zweiten Antrieb in der ersten Richtung bewegt werden kann.

[0024] Da für beide Bestandteile der Vorrichtung derselbe zweite Antrieb verwendet werden kann, wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

[0025] Die Auflagefläche verfügt vorzugsweise über eine kreisförmige Öffnung mit einer Schneidkante, wobei die kreisförmige Öffnung derart positioniert und dimensioniert ist, dass die mindestens eine Klinge in der zweiten Position zumindest teilweise in die kreisförmige Öffnung eingreift.

[0026] Durch das Zusammenwirken der mindestens einen Klinge sowie der kreisförmigen Öffnung wird ein Scherschneiden des Bandmaterials ermöglicht.

[0027] Vorzugsweise ist der Niederhalter in der ersten Richtung relativ zum Rahmen linear bewegbar, wobei der Niederhalter mittels einer Federkraft in Richtung der Auflagefläche vorgespannt ist. Durch diese Vorspannung liegt der Niederhalter in der ersten Position relativ zur mindestens einen Klinge näher an der Auflagefläche.

[0028] Durch diese Konfiguration trifft der Niederhalter bei der Bewegung von Niederhalter und Schneidelement in die zweite Position vor der mindestens einen Klinge auf das auf der Auflagefläche liegende Bandmaterial auf, wodurch dieses bereits zwischen dem Niederhalter und der Auflagefläche eingeklemmt ist, bevor die mindestens eine Klinge auf das auf der Auflagefläche aufliegende Bandmaterial stösst. Durch die bewegliche Anordnung des Niederhalters relativ zu Rahmen kann trotz bereits auf dem Bandmaterial aufliegenden Niederhalter das Schneidelement mit der mindestens einen Klinge weiter in Richtung der Auflagefläche beziehungsweise bei Vorliegen einer kreisförmigen Öffnung die mindestens eine Klinge teilweise in diese weiter bewegt werden.

[0029] Mit dem Federelement kann die nötige Kraft erzeugt werden, mit welcher der Niederhalter auf das auf der Auflagefläche aufliegende Bandmaterial gedrückt wird. Als Federelement kann beispielsweise mindestens eine Spiral- oder Schraubenfeder oder eine Gasdruckfeder verwendet werden.

[0030] Vorzugsweise ist das Schneidelement durch ein Wälzlager drehbar am Rahmen befestigt. Das Wälzlager ist vorzugsweise ein Kugellager. Durch die Verwendung eines Wälzlagers lässt sich eine leichtgängige und wartungsarme drehbare Befestigung zwischen Schneidelement und Rahmen erzielen. Alternativ bevorzugt ist das Schneidelement über ein Gleitlager drehbar am Rahmen befestigt.

[0031] Der erste Antrieb und/oder der zweite Antrieb sind vorzugsweise als pneumatischer Antrieb, hydraulischer Antrieb, als elektromechanischer Antrieb und/oder als Servomotor ausgebildet.

[0032] Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über einen Stössel, der mittig durch das Schneidelement verläuft und der in der ersten Richtung relativ zu diesen linear bewegbar ist, wobei der Stössel in die kreisförmige Öffnung hinein bewegt werden kann, um ein kreisförmiges Filterelement nach dem Schneiden durch die mindestens eine Klinge durch die kreisförmige Öffnung auszustossen.

[0033] Dadurch kann ein fertig geschnittenes kreisförmiges Filterelement auf eine einfache und schnelle Weise aus dem Bandmaterial entfernt werden. Nach dem herausbewegen des Stössels aus der kreisförmigen Öffnung sowie dem Bewegen des Niederhalters und des Schneidelements in die erste Position zurück kann das Bandmaterial auf der Auflagefläche weiter bewegt werden, so dass anschliessend erneut ein kreisförmiges Filterelement geschnitten werden kann.

[0034] Vorzugsweise verfügt der Stössel an einem Ende, der der Auflagefläche zugewandt ist, über mindestens eine Düse, an welcher ein Unterdruck angelegt werden kann. Bei dieser Ausführungsform verfügt die Vorrichtung über eine Quelle für den Unterdruck, wie beispielsweise eine Luftpumpe. Durch das Anlegen eines Unterdrucks kann ein am Stössel anliegendes kreisförmiges Filterelement kurzzeitig zentrisch am Stössel festhalten, womit das kreisförmige Filterelement während des Ausstossen durch die mindestens eine kreisförmige Öffnung nicht vom Stössel wegrutsch bzw. seine Position und Ausrichtung am Stössel beibehält.

[0035] Der Stössel wird vorzugsweise durch einen eigenen Antrieb, insbesondere durch einen pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antrieb bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stössel durch einen Servomotor bewegt.

[0036] Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Formring auf, der in der Bewegungsrichtung des Stössels beim Ausstossen des kreisförmigen Filterelements unterhalb der kreisförmigen Öffnung liegt. Durch diesen Formring kann das kreisförmige Filterelement durch den Stössel gedrückt und so geformt werden, wobei insbesondere ein Rand des kreisförmigen Filterelements umgebogen werden kann.

[0037] Der Rahmen ist vorzugsweise in der ersten Richtung bewegbar an einer Halterung befestigt, wobei der Rahmen durch eine Federkraft von der Halterung weg in Richtung der Auflagefläche vorgespannt ist und die Halterung durch den zweiten Antrieb linear entlang der ersten Richtung bewegt werden kann.

[0038] Insbesondere in Kombination mit dem relativ zum Rahmen linear bewegbaren Niederhalter kann mit dieser Ausführungsform die Bewegung des Niederhalters sowie des Schneidelements mit der mindestens einen Klinge in die erste Richtung mittels eines einzigen Antriebs realisiert werden. Dies vereinfacht einerseits die Konstruktion und Wartung der Vorrichtung. Andererseits ermöglicht diese Konfiguration auch eine höhere Taktfrequenz beim Schneiden von kreisförmigen Filterelementen, da nur die Trägheit des einzigen zweiten Antriebs bei der Bewegung der zwei Komponenten ins Gewicht fällt.

[0039] Die vorliegende Anmeldung betrifft ferner ein Verfahren zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen, insbesondere von Filterelementen für Getränkekapseln, aus einem Bandmaterial, insbesondere aus einem Band eines Vlieses. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Auflegen eines Bandmaterials auf eine Auflagefläche, insbesondere auf eine Auflagefläche einer Vorrichtung gemäss obenstehender Beschreibung. In einem zweiten Schritt wird ein Niederhalter in eine erste Richtung, welche senkrecht zur Auflagefläche steht, aus einer ersten, offenen Position, in welcher der Niederhalter von der Auflagefläche in einem ersten Abstand beabstandet ist, in eine zweite, geschlossene Position bewegt. In der zweiten Position ist der Niederhalter auf die Auflagefläche abgesenkt, so dass das Bandmaterial zwischen Niederhalter und Auflagefläche eingeklemmt wird. In einem weiteren Schritt wird ein Schneidelement mit mindestens einer Klinge in der ersten Richtung von einer ersten Position, in welcher die mindestens eine Klinge von der Auflagefläche in einem zweiten Abstand beabstandet ist, in eine zweite Position, in welcher die mindestens eine Klinge auf die Auflagefläche abgesenkt ist, bewegt, so dass die mindestens eine Klinge auf das Bandmaterial aufliegt. Anschliessend wird die mindestens eine Klinge um eine erste Achse, die parallel zur ersten Richtung steht, durch einen ersten Antrieb gedreht, um die kreisförmigen Filterelemente aus dem auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterial zu schneiden.

[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgen die Bewegungen des Niederhalters sowie des Schneidelements zumindest teilweise gleichzeitig.

[0041] Vorzugsweise wird das Schneidelement durch einen zweiten Antrieb bewegt, wobei die mindestens eine Klinge während des Drehens mit einer vordefinierten Kraft auf das Bandmaterial gedrückt wird.

[0042] Zum Schneiden eines kreisförmigen Filterelements führt die mindestens eine Klinge vorzugsweise eine Drehung von 360° um die erste Achse aus. Weiter bevorzugt führt die mindestens eine Klinge jedoch eine Drehung von 20° bis 50°, insbesondere von 30° bis 40° um die erste Achse aus, um ein kreisförmiges Filterelement zu schneiden. Ein Schneiden der kreisförmigen Filterelemente mittels eines derartigen Drehwinkels kann durch eine optimale Einstellung der Kraft, mit welcher die mindestens eine Klinge auf das Bandmaterial drückt, erzielt werden. Durch die Verwendung eines ersten und zweiten Antriebs mit einer möglichst geringen Trägheit in Verbindung mit einem möglichst kleinen Drehwinkel, der zum Schneiden benötigt wird, lässt sich eine sehr kurze Taktfrequenz zur Herstellung eines kreisförmigen Filterelements erzielen, insbesondere eine Taktfrequenz von 1/60 Sekunde.

[0043] Nach dem Schneiden wird das kreisförmige Filterelement vorzugsweise durch einen Stössel, der mittig durch das Schneidelement verläuft, und der entlang der ersten Richtung bewegt wird, in eine kreisförmige Öffnung der Auflagefläche ausgestossen.

[0044] Vorzugsweise wird das kreisförmige Filterelement beim Ausstossen durch den Stössel durch einen Formring gedrückt, so dass das kreisförmige Filterelement, welches nach dem Schneiden aus dem Bandmaterial im Wesentlichen flach ist, geformt bzw. gebogen werden kann. Insbesondere kann so ein Rand des kreisförmigen Filterelements umgebogen werden.

[0045] Die vorliegende Anmeldung bezieht sich ferner auf eine Anordnung mit einer Vorrichtung gemäss oben stehender Beschreibung sowie einem Fördermittel für Getränkekapseln, insbesondere Kaffeekapseln. Die Anordnung verfügt ferner über Transfermittel, mit denen durch die Vorrichtung geschnittene, kreisförmige Filterelemente von der Vorrichtung in die Getränkekapseln überführt werden können.

[0046] Das Fördermittel ist vorzugsweise ein Förderband oder ein Gliederförderer. Alternativ kann das Fördermittel auch als kreisförmige Förderplatte bzw. als Rundschalttisch ausgestaltet sein. Das Fördermittel weist insbesondere Öffnungen oder Vertiefungen auf, in denen jeweils eine Getränkekapsel eingelegt werden kann.

[0047] Vorzugsweise umfassen die Transfermittel eine kreisförmige Öffnung in der Auflagefläche sowie einen Stössel der Vorrichtung, wobei das Fördermittel derart angeordnet ist, dass die Getränkekapseln unter der kreisförmigen Öffnung hindurch bewegt werden. Die Transfermittel umfassen ferner eine Hubvorrichtung für eine Getränkekapsel, welche unterhalb der kreisförmigen Öffnung und konzentrisch hierzu angeordnet ist, wobei die Hubvorrichtung eine Getränkekapsel aus dem Fördermittel heraus im Wesentlichen bis zur kreisförmigen Öffnung anhebt, so dass ein geschnittenes kreisförmiges Filterelement mittels des Stössels durch die kreisförmige Öffnung in die Getränkekapsel gestossen werden kann.

[0048] Vorzugsweise verfügt der Stössel über mindestens ein Siegelmittel, mit welchem sich ein kreisförmiges Filterelement mit einer Getränkekapsel versiegeln lässt. Das mindestens eine Siegelmittel ist vorzugsweise als Ultraschall-Sonotrode ausgestaltet, welche es ermöglicht, das kreisförmige Filterelement mittels Ultraschallschweissens mit der Getränkekapsel zu versiegeln. Alternativ kann das mindestens eine Siegelelement auch ein Heizelement sein, mit welchem sich das kreisförmige Filterelement mit der Getränkekapsel heisssiegeln lässt.

[0049] Die Anordnung verfügt bevorzugt ferner über einen Formring, welcher unterhalb der kreisförmigen Öffnung derart angeordnet ist, dass ein durch den Stössel ausgestossenes kreisförmiges Filterelement durch diesen Formring hindurch gedrückt wird, so dass das nach dem Schneiden im Wesentlichen flach vorliegende kreisförmige Element zumindest teilweise geformt wird. Beispielsweise kann ein Rand des kreisförmigen Filterelements durch den Formring nach oben gebogen werden.

[0050] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0051] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen als Schnittzeichnung; Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung als Seitenriss in einer ersten Situation, die dem ersten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht; Fig. 3 die Anordnung gemäss Fig. 2 in einer zweiten Situation, die dem letzten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht.

[0052] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0053] Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen als Schnittzeichnung. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Auflagefläche 5, auf welcher ein Bandmaterial aufliegen kann (siehe Fig. 2 & 3). Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen Niederhalter 7 sowie ein Schneidelement 8. Das Schneidelement 8 weist eine Klinge 9 auf, welche zur Auflagefläche 5 hin gerichtet ist und welche bei der gezeigten Ausführungsform kreisförmig ist..

[0054] Der Niederhalter 7 in einer ersten Richtung X, welche rechtwinklig zur Auflagefläche 5 steht, bewegbar. Die Fig. 1 zeigt den Niederhalter 7 in einer ersten, offenen Position, in welcher der Niederhalter in einem ersten Abstand zur Auflagefläche 5 beabstandet ist. Der Niederhalter 7 kann in eine zweite, geschlossene Position bewegt werden (siehe Fig. 3), in welcher der Niederhalter 7 auf der Auflagefläche 5 aufliegt, so dass ein Bandmaterial, welches auf der Auflagefläche 5 aufliegt, zwischen dem Niederhalter 7 und der Auflagefläche 5 eingeklemmt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Niederhalter 7 in der ersten Richtung X beweglich an einem Rahmen 11 über eine erste Linearführung 17 befestigt. Die erste Linearführung 17 verfügt über ein Federelement, welches den Niederhalter 7 in der gezeigten ersten, offenen Position in Richtung der Auflagefläche 5 vorspannt.

[0055] Das Schneidelement 8 ist über ein Wälzlager 10, welches bei der gezeigten Ausführungsform als Kugellager ausgestaltet ist, mit dem Rahmen 11 verbunden, so dass das Schneidelement 8 relativ zum Rahmen 11 um eine erste Achse A, welche parallel zur ersten Richtung X steht, drehbar ist. Die Drehbewegung des Schneidelements 8 und mit diesem auch der Klinge 9 erfolgt mittels eines ersten Antriebs 19. Das Schneidelement 8 ist mittig in einer Ausnehmung des Niederhalters 7 angeordnet, so dass sich der Niederhalter 7 rund um das Schneidelement 8 erstreckt.

[0056] Der Rahmen 11 ist mit einer Halterung 12 in der ersten Richtung X linear verschiebbar verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Rahmen 11 über zwei Pneumatikzylinder 18.1, 18.2 mit der Halterung 12 verbunden. Mit diesen Pneumatikzylindern 18.1, 18.2 lässt sich der Rahmen 11 in der ersten Richtung X zur Auflagefläche 5 hin und wieder von dieser weg bewegen. Gleichzeitig mit der Bewegung des Rahmens 11 erfolgt eine Bewegung des Niederhalters 7 sowie des Schneidelements 8 mit der Klinge 9.

[0057] In der ersten Position ist der erste Abstand zwischen der Auflagefläche 5 sowie dem Niederhalter 7 kleiner als ein zweiter Abstand zwischen der Auflagefläche 5 und der Klinge 9. Das heisst, dass bei einer Bewegung des Rahmens 11 zur Auflagefläche 5 hin der Niederhalter 7 vor der Klinge 9 auf die Auflagefläche 5 bzw. einem auf diesem aufliegenden Bandmaterial auftrifft. Dadurch, dass der Niederhalter 7 relativ zum Rahmen 11 beweglich angebracht ist, kann nach dem Auftreffen des Niederhalters 7 auf die Auflagefläche 5 bzw. einem auf diesem aufliegenden Bandmaterial der Rahmen 11 und mit diesem das Schneidelement 8 mit der Klinge 9 weiter in Richtung der Auflagefläche 5 bewegt werden, bis auch die Klinge 9 auf der Auflagefläche 5 aufliegt.

[0058] Die Auflagefläche 5 weist eine kreisförmige Öffnung 13 auf, welche konzentrisch zur in dieser Ausführungsform kreisförmigen Klinge 9 angeordnet ist. Die kreisförmige Öffnung 13 weist an ihrem Rand, der zum Rahmen 11 hin gerichtet ist, eine Schneidkante 14 auf, welche plan mit der Oberfläche der Auflagefläche 5 ist. Die Schneidkante 14 sowie die Klinge 9 sind derart ausgestaltet, dass die Klinge 9 sich teilweise in die kreisförmige Öffnung 13 hinein bewegen kann, so dass ein auf der Auflagefläche 5 aufliegendes Bandmaterial zwischen der Klinge 9 und der Schneidkante 14 schergeschnitten wird.

[0059] Die Vorrichtung umfasst ferner einen Stössel 16, der mittig innerhalb des Schneidelements 8 sowie dies Niederhalters 7 angeordnet ist. Der Stössel 16 verfügt über einen Antrieb, mit welchem dieser in der ersten Richtung X linear bewegbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Stössel 16 durch einen dritten Antrieb (nicht gezeigt) angetrieben. Durch eine Bewegung des Stössels 16 durch die kreisförmige Öffnung 13 kann ein durch die Vorrichtung 1 geschnittenes kreisförmiges Filterelement durch die kreisförmige Öffnung 13 hindurch ausgestossen werden (siehe Fig. 3). Die kreisförmige Öffnung 13 verfügt ferner über einen Formring 15, mit welchem in Kombination mit dem Stössel 16, beziehungsweise einem an dessen Ende angeordneten Stempel 20, ein kreisförmiges Filterelement geformt werden kann.

[0060] Um zu verhindern, dass ein kreisförmiges Filterelement vom Stempel 20 des Stössels 16 abrutscht, verfügen der Stössel 16 sowie der Stempel 20 über eine Düse 21, welche mit einem Fluidkanal 22, der innerhalb des Stössels 16 sowie des Stempels 20 geführt ist, verbunden ist, so dass an der Düse 21 ein Unterdruck angelegt werden kann. Durch diesen Unterdruck wird ein am Stempel 22 des Stössels 16 anliegendes kreisförmiges Filterelement an den Stempel 22 angesaugt, womit dieses vor dem Abrutschen oder Verrutschen gesichert werde kann.

[0061] Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung 2, welche eine Vorrichtung 1 gemäss der Fig. 1 umfasst, in einem Seitenriss. Ferner weist die Anordnung 2 ein Fördermittel 3 auf. Das Fördermittel 3 ist bei der gezeigten Ausführungsform als Segmentförderer ausgebildet, bei welchem eine Vielzahl an Segmenten 23.1, 23.2, 23.2, von denen in der Fig. 2 drei ersichtlich sind, miteinander zu einem Endlosband zusammengefügt sind. Jedes Segment 23.1, 23.2, 23.2 verfügt über zwei Öffnungen 25.1 - 25.4, in denen jeweils eine Getränkekapsel 24.1, 24.2, 24.3 eingelegt werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Getränkekapseln 24.1, 24.2, 24.3 Kaffeekapsel, welche in einem späteren Produktionsschritt mit Kaffeepulver gefüllt werden. Das Fördermittel 3 ist derart angeordnet, dass die Getränkekapseln 24.1, 24.2, 24.3 unterhalb der Auflagefläche 5 der Vorrichtung 1 durchgeführt werden, wobei das Fördermittel 3 derart positioniert ist, dass beim Fördern der Getränkekapseln 24.1, 24.2, 24.3 zeitweilig jeweils eine Kapsel konzentrisch unterhalb der kreisförmigen Öffnung 13 liegt.

[0062] Ferner verfügt die Anordnung 2 über eine Hubvorrichtung 4, welche eine Vertiefung 26 aufweist, in welcher eine Getränkekapsel 24.1, 24.2, 24.3 aufgenommen werden kann. Die Hubvorrichtung 4 ist derart angeordnet, dass die Vertiefung 26 konzentrisch mit der kreisförmigen Öffnung 13 ist. Durch die Hubvorrichtung 4 kann jeweils eine Getränkekapsel 24.1, 24.2, 24.3 aus der Öffnung 25.1 - 25.4 des Fördermittels 3, in welcher diese liegt, in Richtung der kreisförmigen Öffnung 13 angehoben werden (siehe hierzu Fig. 3).

[0063] In der Fig. 2 ist ferner zu erkennen, dass ein Bandmaterial 6, welches insbesondere aus einem Vlies besteht, auf der Auflagefläche 5 aufgelegt ist. Der Niederhalter 7 sowie das Schneidelement 8 mit der Klinge 9 befinden sich in der ersten, offenen Position.

[0064] Die Situation der Anordnung gemäss Fig. 2 entspricht dem ersten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens.

[0065] Die Fig. 3 zeigt die Anordnung 2 der Fig. 2 in einer Situation, bei welcher sich der Niederhalter 7 sowie das Schneidelement 8 mit der Klinge 9 in der zweiten, geschlossenen Position befinden, wobei das Bandmaterial 6 zwischen der Auflagefläche 5 und dem Niederhalter 7 geklemmt ist. Im Vergleich zur Situation gemäss der Fig. 2 hat sich das Fördermittel 3 bewegt, so dass sich eine erste Getränkekapsel 24.2 in einer zur Vertiefung 26 der Hubvorrichtung 4 sowie zur kreisförmigen Öffnung 13 befindet.

[0066] Ferner ist das aus dem Bandmaterial 6 geschnittene kreisförmige Filterelement 27 durch eine Bewegung des Stössels 16 durch die kreisförmige Öffnung 13 und in die erste Getränkekapsel 24.2, welche durch die Hubvorrichtung 4 in Richtung der kreisförmigen Öffnung 13 angehoben wurde, gestossen worden. Dabei wurde das kreisförmige Element durch den Formring 15 gedrückt und dadurch zusätzlich geformt. Bei der gezeigten Ausführungsform wurde der Rand des kreisförmigen Filterelements 27 nach oben umgebogen, damit dieses entlang seines Umfangs mit der Wandung der ersten Getränkekapsel 24.2 einfacher befestigen lässt.

[0067] Ferner wurde durch bei der Situation, die in Fig. 3 gezeigt ist, das kreisförmige Filterelement 27 mit der ersten Getränkekapsel 24.2 durch Ultraschallschweissen versiegelt. Hierzu ist der Stössel 16 als Ultraschall-Sonotrode ausgestaltet.

[0068] Diese Situation entspricht einem letzten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens. Anschliessend wird der Stössel 16 zurückgezogen und der Niederhalter 7 sowie das Schneidelement 8 mit der Klinge 9 in die erste Position bewegt. Darauf wird das Bandmaterial 6 um eine vordefinierte Strecke über die Auflagefläche 5 und das Fördermittel 3 bewegt, so dass eine zweite Kapsel 24.1 konzentrisch zur kreisförmigen Öffnung 13 sowie zur Vertiefung 26 der Hubvorrichtung 4 steht. Dann steht das Verfahren wieder beim ersten Schritt.

Claims

1. Vorrichtung zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen, insbesondere von Filterelementen für Getränkekapseln, aus einem Bandmaterial, insbesondere aus einem Band eines Vlieses, mit: a) einer Auflagefläche, auf welcher das Bandmaterial flach aufliegen kann; b) einem in einer senkrecht zur Auflagefläche stehenden, ersten Richtung linear bewegbaren Niederhalter, der in einer ersten, offenen Position von der Auflagefläche in einem ersten Abstand beabstandet ist und in einer zweiten, geschlossenen Position auf die Auflagefläche abgesenkt ist, so dass ein auf der Auflagefläche aufliegendes Bandmaterial zwischen Niederhalter und Auflagefläche eingeklemmt wird; c) einem in der ersten Richtung linear bewegbaren Schneidelement, welches über mindestens eine Klinge zum Schneiden der kreisförmigen Filterelemente verfügt, wobei die mindestens eine Klinge durch das linear bewegbare Schneidelement zwischen einer ersten Position, in welcher die mindestens eine Klinge von der Auflagefläche in einem zweiten Abstand beabstandet ist und einer zweiten Position, in welcher die mindestens eine Klinge auf die Auflagefläche abgesenkt ist, so dass die mindestens eine Klinge auf der Ablagefläche bzw. dem auf der Ablagefläche aufliegenden Bandmaterial aufliegt, bewegt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klinge um eine erste Achse, welche senkrecht zur Auflagefläche steht, drehbar gelagert ist und die Vorrichtung über einen ersten Antrieb verfügt, mit welchem die mindestens eine Klinge in Drehung versetzt werden kann, um die kreisförmigen Filterelemente aus dem auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterial zu schneiden.

2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über einen zweiten Antrieb verfügt, mit welchem das Schneidelement entlang der ersten Richtung linear bewegt werden kann, wobei der zweite Antrieb derart ausgestaltet ist, dass die mindestens eine Klinge mit einer vordefinierten Kraft gegen die Auflagefläche bzw. auf das darauf aufliegende Bandmaterial gedrückt werden kann.

3. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement sowie der Niederhalter an einem Rahmen befestigt sind, welcher durch den zweiten Antrieb in der ersten Richtung bewegt werden kann.

4. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche über eine kreisförmige Öffnung mit einer Schneidkante verfügt, wobei die kreisförmige Öffnung derart positioniert und dimensioniert ist, dass die mindestens eine Klinge in der zweiten Position zumindest teilweise in die kreisförmige Öffnung eingreift.

5. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter in der ersten Richtung relativ zum Rahmen linear bewegbar ist, wobei der Niederhalter mittels einer Federkraft in Richtung der Auflagefläche vorgespannt ist, und wobei der Niederhalter durch diese Vorspannung in der ersten Position relativ zur mindestens einen Klinge näher an der Auflagefläche liegt.

6. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement durch ein Wälzlager drehbar am Rahmen befestigt ist.

7. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb und/oder der zweite Antrieb als pneumatischer Antrieb, hydraulischer Antrieb, als elektromechanischer Antrieb und/oder als Servomotor ausgebildet ist.

8. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über einen Stössel verfügt, der mittig durch das Schneidelement verläuft und der in der ersten Richtung relativ zu diesen linear bewegbar ist, wobei der Stössel in die kreisförmige Öffnung hinein bewegt werden kann, um ein kreisförmiges Filterelement nach dem Schneiden durch die mindestens eine Klinge durch die kreisförmige Öffnung auszustossen.

9. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen in der ersten Richtung bewegbar an einer Halterung befestigt ist, wobei der Rahmen durch eine Federkraft von der Halterung weg in Richtung der Auflagefläche vorgespannt ist, und die Halterung durch den zweiten Antrieb linear entlang der ersten Richtung bewegt werden kann.

10. Verfahren zum Schneiden von kreisförmigen Filterelementen, ins insbesondere von Filterelementen für Getränkekapseln, aus einem Bandmaterial, insbesondere aus einem Band eines Vlieses, umfassend die Schritte: a) Auflegen des Bandmaterials auf eine Auflagefläche, insbesondere einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9; b) Bewegen eines Niederhalters in eine erste Richtung, welche senkrecht zur Auflagefläche steht, aus einer ersten, offenen Position, in welcher der Niederhalter von der Auflagefläche in einem ersten Abstand beabstandet ist, in eine zweite, geschlossene Position, in welcher der Niederhalter auf die Auflagefläche abgesenkt ist, so dass das Bandmaterial zwischen Niederhalter und Auflagefläche eingeklemmt wird; c) Bewegen eines Schneidelements mit mindestens einer Klinge in der ersten Richtung von einer ersten Position, in welcher die mindestens eine Klinge von der Auflagefläche in einem zweiten Abstand beabstandet ist, in eine zweite Position, in welcher die mindestens eine Klinge auf die Auflagefläche abgesenkt ist, so dass die mindestens eine Klinge auf das Bandmaterial aufliegt; d) Drehen der mindestens einen Klinge um eine erste Achse, die parallel zur ersten Richtung steht, durch einen ersten Antrieb um die kreisförmigen Filterelemente aus dem auf der Auflagefläche aufliegenden Bandmaterial zu schneiden.

11. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement durch einen zweiten Antrieb bewegt wird, wobei die mindestens eine Klinge während des Drehens mit einer vordefinierten Kraft auf das Bandmaterial gedrückt wird.

12. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schneiden das kreisförmige Filterelement durch einen Stössel, der mittig durch das Schneidelement verläuft und der entlang der ersten Richtung bewegt wird, in eine kreisförmige Öffnung der Auflagefläche ausgestossen wird.

13. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das kreisförmige Filterelement durch den Stössel durch einen Formring, der in Bewegungsrichtung des Stössels beim Ausstossen unterhalb der kreisförmigen Öffnung angeordnet ist, gestossen wird, um das kreisförmige Element zu formen.

14. Anordnung mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie einem Fördermittel für Getränkekapseln, insbesondere Kaffeekapseln, wobei die Anordnung über Transfermittel verfügt, mit denen durch die Vorrichtung geschnittene, kreisförmige Filterelemente von der Vorrichtung in die Getränkekapseln überführt werden können.

15. Anordnung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfermittel eine kreisförmige Öffnung in der Auflagefläche sowie einen Stössel der Vorrichtung umfassen, wobei das Fördermittel derart angeordnet ist, dass die Getränkekapseln unter der kreisförmigen Öffnung hindurch bewegt werden, wobei die Transfermittel eine Hubvorrichtung für eine Getränkekapsel umfasst, welche unterhalb der kreisförmigen Öffnung und konzentrisch hierzu angeordnet ist, wobei die Hubvorrichtung eine Getränkekapsel aus dem Fördermittel heraus im Wesentlichen bis zur kreisförmigen Öffnung anhebt, so dass ein geschnittenes kreisförmiges Filterelement mittels des Stössels durch die kreisförmige Öffnung in die Getränkekapsel gestossen werden kann.

16. Anordnung gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel über mindestens ein Siegelmittel verfügt, mit welchem sich ein kreisförmiges Filterelement mit der Getränkekapsel versiegeln lässt.