CN102665501A - 容纳饮料配料的胶囊的识别 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饮料生产系统，包括容纳饮料配料的胶囊（1）和用于接纳所述胶囊的饮料生产机器，所述胶囊包括识别构件（6），所述机器包括：用于物理地接触胶囊识别构件（6）以便读取胶囊信息的接触装置（8），和控制装置，所述控制装置连接于接触装置并设计成响应于读取的信息控制饮料生产机器（11）的操作，所述接触装置（8）包括：-机械地接触胶囊识别构件（6）的至少一个可移位探针（81），-回弹性支承构件（82），所述回弹性支承构件（82）在一侧上与探针接触，在其另一侧上与电路系统（9）相关联，其中，所述回弹性支承构件的与探针接触的部分具有这样的形状：即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分能够变形，所述变形部分地横向于施力方向。

Description

容纳饮料配料的胶囊的识别

技术领域

本发明涉及通过饮料生产机器对胶囊的识别。

背景技术

WO 2008/090122描述了一种饮料配料胶囊，所述胶囊具有设计成用于从外部被物理地接触以便控制相关饮料生产机器的操作参数的识别构件。识别构件具有对应于二进制编码状态（0或1）的孔或凹部。优选地，识别构件从外部不可见，因为其被罩盖装置覆盖。该饮料生产机器包括可移位探针，该探针能够在易于存在孔或凹部的区域处穿透罩盖装置、使罩盖装置变形、移位。探针响应于其与孔或凹部的接触的移位程度与胶囊的信息相关联。可移位探针可回弹地定位在距机器控制装置的电路系统一定距离处，并且根据它们与凹部或孔的接触选择性地移动成与所述电路系统接触。探针和电路系统的接触还构成二进制码（0或1）。可移位探针通过与电路系统相关联的回弹性支承构件可回弹地定位在距电路系统一定距离处，所述回弹性支承构件用于为探针提供弹性以使其能够返回非接触位置，并且将电路系统与来自胶囊的湿气隔离开。回弹性支承构件可为弹性体、优选为硅树脂构件。探针可由销形成，该销具有嵌入或插入支承构件的底座中的基部。控制装置可设计成响应于读取的信息控制饮料生产条件，例如被供应至胶囊内部的液体的温度。

通常，通过手动运动将识别构件移动和压靠在探针上，在该手动运动中顾客在已经将胶囊引入胶囊罩盒内后闭合该胶囊罩盒。当如上所述实施胶囊和机器时，已经观察到需要可变的力来传输由胶囊识别构件携带的信息，这取决于该构件是否具有许多孔（或者许多凹部）。如果胶囊识别构件具有带很少孔或大量凹部（取决于孔或凹部构型的使用）的表面，则需要大的力（important force）来获取所有这些信息，并且有时在识别阶段期间胶囊识别构件会折叠。然而，如果胶囊识别构件具有带大量孔或很少凹部的表面，则较弱/较小的力被施加到该构件上，但是即使力比较弱，机器也必须能够感测凹部的不存在或者所有这些孔。

因此，需要解决的一个问题是提供一种机器，其能够读取具有带许多孔（或很少凹部）或者带很少孔（或大量凹部）的表面的胶囊识别构件，而不会在一种情形或另一情形下发生感测错误。

另一个问题是能够在胶囊识别构件上施加大的力而不会使其折叠。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种饮料生产系统，该系统包括容纳饮料配料的胶囊和用于接纳胶囊的饮料生产机器，所述胶囊包括识别构件，所述机器包括接触装置和控制装置，接触装置用于物理地接触胶囊识别构件以便读取胶囊的信息，控制装置连接于接触装置并设计成响应于读取的信息控制饮料生产机器的操作，接触装置包括：

-机械地接触胶囊识别构件的至少一个可移位的探针，

-回弹性支承构件，所述回弹性支承构件在一侧上与探针接触，在其另一侧上与一电路系统相关联，

其中，所述回弹性支承构件的与探针相接触的部分具有这样的形状：即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分能够变形，所述变形部分地横向于该力所施加的方向。

在本发明的系统中，胶囊具有设计成从外部被物理地接触的识别构件。因此，识别构件以结构性方式对信息编码（与可视条形码相反）。更确切地说，识别构件可包括多个预定的局部的接触表面接收器，每个所述接收器构成在两个不同的表面位置（surface level）当中的一个选择，所述两个不同的表面位置对应于通过外部探针构件建立接触或者没有建立接触时的二进制编码状态（0或1）。表面位置可例如对应于多个局部的凹部/孔或突出构件的深度或高度的不同。在一个实施例中，提供第一和第二接触接收器。第一接触接收器可以是具有相同深度的孔或凹部，而第二接触接收器是具有较小深度的孔或凹部，或者被填满或轻微地浮凸。在一个可能的变型中，第一接触接收器是具有相同高度的突出元件，而第二接触接收器是具有更大高度的突出元件。优选地，识别构件从外部不可见，并且在与饮料生产机器的相关探针装置物理地接触之前没有暴露于外部。为此，识别构件可被罩盖装置相对于外部覆盖，其中罩盖装置和/或识别构件被设计成可例如通过被来自相关的饮料生产机器的探针装置穿孔、变形、移位等而从覆盖状态转换到识别读取状态。优选地，识别构件通过对胶囊的面的表面结构进行调制（调整，modulating）——例如通过在胶囊的识别面上设置孔或凹部——进行编码。胶囊的识别面可被可移位的、可变形的或可穿孔的隔膜，例如塑料层、铝层或塑料-铝的层压件覆盖。因而，所述罩盖设计成在与凹部或孔重叠的部位处被选择性地从外部穿孔或者变形。另一方面，所述罩盖可通过在不与凹部或孔重叠的区域被支承而至少抵抗一定的穿孔或变形。可选择地，罩盖构件可保持不变，但是识别构件将被操纵（例如，移位）以便将胶囊从识别-覆盖状态转换到识别-读取状态。在一优选实施例中，识别构件可在胶囊的盖的正面上形成，所述胶囊的盖与胶囊的杯形体部相关联以限定容纳饮料形成用配料的凹腔。识别构件可形成为盖的一体式部分。例如，盖可由模制塑料制成，识别装置被模制在该模制塑料上。为了限制检测系统所需的空间，所述多个预定的局部的接触接收器可以非线性方式布置在盖的正面上。例如，接收器可组合成覆盖所述盖的表面的大致多边形的、星形的或弯曲的图案，或者非规则的基本闭合的图案。

根据本发明，饮料生产机器设计成用于与上述容纳饮料配料的胶囊一起使用。所述饮料生产机器配备有用于物理地接触胶囊以便读取其信息的装置。此外，饮料生产机器设有控制装置，该控制装置连接到接触装置并且设计成响应于读取的信息控制饮料生产机器的操作参数。

接触装置包括机械地接触胶囊识别构件的至少一个可移位的探针。控制装置首先布置成以该至少一个探针检测与探针的移位程度有关的识别信息，其中探针的移位响应于探针和胶囊识别构件的接触。更具体地，所述至少一个可移位探针可回弹地定位在距控制装置的电路系统一定距离处，并且根据其与胶囊的接触选择性地移动至与所述电路系统接触，其中探针与电路系统的接触构成一预定的二进制编码状态（0或1），探针与电路系统的非接触构成另一个二进制编码状态。

探针可进一步由具有基部的销形成。该基部优选地搁置在回弹性支承构件上。探针的末端可用于刺穿覆盖识别构件的罩盖。接触装置包括多个相同的可移位销，所述可移位销用于接触胶囊的多个预定的局部的接触接收器。通常，所述至少一个可移位的探针是销。优选地，销具有形成斜边的尖锐端部。当识别构件被覆盖时，该构型使得能够更容易地穿透罩盖。

接触装置还包括在一侧上与探针接触而在其另一侧上与电路系统相关联的回弹性支承构件。所述回弹性支承构件为探针提供弹性以使其能够返回非接触位置，并且将电路系统与来自胶囊的湿气隔离开。回弹性支承构件例如可以是弹性体构件，优选地由硅树脂或EPDM橡胶（三元乙丙橡胶）制成。由于回弹性支承构件在其另一侧上与电路系统相关联，因此可使探针移位以便选择性地打开控制装置的电路系统的相关触点。为了显著减小识别系统的尺寸，识别电路系统可为印刷电路系统。该印刷电路系统可仅具有数毫米的宽度，并且插入与胶囊的壳体相邻的机器的很小空间内。例如，印刷电路系统的厚度为0.5-3mm。该印刷电路系统例如包括被多个探针选择性地闭合或打开以提供编码状态的多个印刷电路。

根据本发明，回弹性支承构件的与探针接触的部分具有这样的形状，即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分能够变形，所述变形部分地横向于施力方向。优选地，回弹性支承构件的与探针接触的部分具有这样的形状，即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分首先沿纵向于探针施加力的方向变形，然后沿横向于施力方向的方向变形。

由于回弹性支承构件的与探针接触的部分的这种部分横向变形，可通过探针在回弹性支承构件上施加大的力而不会使胶囊识别构件折叠：实际上，力越大，回弹性支承构件的横向变形越大。这种横向变形吸收了一部分力，这避免了胶囊识别构件的折叠。

当由于回弹性支承构件具有较多孔（或较少凹部）而在回弹性支承构件上施加较弱的力时，回弹性支承构件的面向缺乏孔（或存在凹部）的位置的部分沿力施加的方向至少纵向地变形，以便它们接触电路系统。

如果机器的接触装置包括数个探针，则回弹性支承构件的接触每个探针的每个部分都具有能够局部地横向变形的相同形状。

根据优选的实施方式，回弹性支承构件的所述部分的与探针接触的一侧具有中空柱状件的形式，而回弹性支承构件的所述部分的与电路系统相关联的另一侧具有锥形物的形式。优选地，回弹性支承构件是一板：

-在所述板上中空柱状件在回弹性支承构件的与探针接触的一侧上突出，并且

-在所述板中锥形物在回弹性支承构件的与电路系统相关联的另一侧上被挖出。优选地，锥形物和中空柱状件以这种方式附装在板上，即，一旦力不再施加于其上，则它们能够容易地恢复它们的初始形状和位置。为此，在中空柱状件和锥形物的连接部的位置，板优选地沿中空柱状件的方向倾斜。

通常，接触装置包括回弹性支承构件和电路系统之间的传导装置。传导装置可包括固定在层状物上的离散的传导部件，所述层状物布置在回弹性支承构件和电路系统之间。离散的传导部件优选地固定在层状物的面向电路系统的一侧上，更优选地，离散的传导部件面向电路系统的能被短路的区域。

根据第一方式，层状物由弹性体构件制成，优选由硅树脂或EPDM橡胶制成，导电部件由石墨制成。这种层状物的优点在于使电路系统与可在胶囊中生成的湿气隔离。

根据第二方式，层状物是一膜，离散的导电部件被粘结在所述膜上，并且在回弹性支承构件和层状物之间设置有防水材料层。在该第二方式中，该膜可为简单的塑料膜，其最终具有允许空气通过的一些小孔。防水材料层可在PET/铝/PP，PE/EVOH/PP，PET/金属化物/PP，铝/PP的层压件的列表中选择。

控制装置可设计成响应于读取的信息来控制饮料生产条件，例如被供给到胶囊内部的液体的温度。接触装置可包括形成预定图案的多个可移位的销，所述销机械地选择性地接触胶囊的预定的局部的表面接收器。控制装置可设计成通过销相对于胶囊的移位程度来检测识别信息。优选地，控制装置设计成响应所读取的信息控制饮料生产温度和/或冲煮间歇时间。特别地，控制装置设计成在根据容纳具有不同特性和/或原产地的茶叶配料的胶囊冲煮不同的冲煮茶饮料时改变水温参数、流率和/或冲煮间歇时间。

饮料生产机器可设计成生产茶、咖啡和/或其它饮料。

附图说明

参照以下附图将更好地理解本发明的特征和优点：

-图1示出根据本发明的设计成用于从容纳饮料配料的胶囊读取识别信息的系统的示意图。

-图2示出可与探针装置相关联的印刷电路板。

-图3和4示出在本发明的系统中使用的回弹性支承构件的前透视图和后透视图。

-图5a，5b，5c，5d示出当回弹性支承构件受到探针的力时如何变形。

-图6对应于带有相关传导装置的根据图4的回弹性支承构件的前透视图。

具体实施方式

总体来说，本发明的一个方面是，饮料生产机器11设计成从定位在饮料生产机器11的专用饮料生产位置处的胶囊1生产饮料。如图1所示，胶囊具有容纳饮料配料5的专用隔室。使由饮料生产机器11的控制单元10控制的液体3进入胶囊1，以便与胶囊1中容纳的配料5相互作用。然后，可从饮料生产机器11获得相互作用的结果，即生产出的饮料或液体食物（标号为4）。液体3与配料5之间的相互作用的类型的典型示例是冲煮（调制）、混合、提取、溶解等。饮料隔室中可存在不同类型的配料，并且在胶囊中可发生不同类型的相互作用。图1所示的系统具有这样的装置：即，该装置用于从胶囊1检索（“读取”）识别数据，以便将读取的识别数据传递给控制单元10，从而控制单元10可根据读取的识别数据的内容控制饮料生产机器11的随后的生产循环的操作。识别数据可指的是胶囊和/或配料的参数。根据本发明的胶囊1具有识别构件6，该识别构件6以编码方式携带识别信息。优选地，通过胶囊1的面的表面结构的调制对信息进行编码。例如，孔或凹部可代表一个逻辑状态（例如“0”），而另一表面状态（“非凹部”或“非孔”）可代表另一逻辑状态（例如“1”）。优选地，识别构件6这样布置在胶囊1处：使得其不会暴露在外部并且通常从外部不可见。为此，可为识别构件6提供罩盖7。罩盖7用于识别构件6的美观和/或保护目的。罩盖7和识别构件6是胶囊的一部分，并且布置成使得在开始时识别构件处于被保护状态。然后饮料生产机器的接触装置8可操纵系统罩盖装置/识别构件，以便系统罩盖装置/识别构件从被覆盖状态转到识别读取状态，在识别读取状态下，探针装置可视觉地或者通过机械接触读取在识别构件中编码的信息。所述操纵可针对识别构件6和/或罩盖装置7进行。优选地，只要还没有执行检测过程，则罩盖7仅执行完全覆盖功能。如稍后将描述的，伴随检测过程，罩盖7可例如至少部分地被移除、移位、变形或穿孔。可选择地，在信息读取过程期间，罩盖7被偏转以便符合/遵循布置在该罩盖下方的识别构件的表面轮廓。为此，可预想到柔性罩盖7，该柔性罩盖7可从外部被偏转以便读取布置在罩盖7下方的识别构件6的表面结构。饮料生产机器11具有接触装置8，该接触装置8设计成用于读取通过调制识别构件6的表面结构被编码的信息。优选地，这种检测利用物理机械接触执行。为此，接触装置8可优选地包括多个可移位的销81，在信息读取过程期间，销81被偏压在胶囊1的识别构件6上。根据在销81与识别构件6之间的接触区域处的识别构件6的表面结构的特定形状，将因此容许销81朝胶囊1或多或少地突出。

销81通过回弹性支承构件82与电子电路板9隔离，回弹性支承构件82优选地由电绝缘材料层例如硅树脂制成。该构件82因此将提供必要的偏压力，以便朝胶囊轻微地挤压销81，最终使设置在胶囊的识别构件的顶部上的任何罩盖穿孔或变形。每个销81可设有凸缘83，凸缘83与支承构件82的一部分接触。销的刚度优选地比回弹性支承构件82大。销可由金属或硬质塑料制成。销81的相对移位被传输至其前侧与销81接触的回弹性支承构件82。回弹性支承构件82在其后侧与电路系统9相关联。销的机械移位然后被转换成电信号。这样生成的电检测信号然后可由控制单元10处理。然后，控制单元10将根据来自胶囊的被读取的识别数据设定饮料生产过程的参数，例如（非穷尽列表）：供给的液体3的流率和温度，以及相互作用时间等。

在图1所示的状态中，仅一个示出的销81面对识别构件6的孔61。因此，在读取期间，该特定的销没有被向后推动，从而没有触发电气微型开关，所述开关设计成用于选择性地产生印刷电路板9的指定部分的电气短路。相反，其它三个销没有面对识别构件7中的孔，并且不能进一步滑入识别构件7的表面结构内，因此它们将被轻微地向后推动（朝图1中的左侧），从而朝向印刷电路板9推动与这三个销的凸缘83接触的回弹性支承构件82硅树脂材料的部分以触发（即，转入导电状态）导电微型开关。为此，在回弹性支承构件82和印刷电路板9之间可插入传导装置12，121，该传导装置能够选择性地在印刷电路板9上产生规定的短路，所述规定的短路对应于使一开关闭合。在图1中，所示出的传导装置是一层状物12，该层状物例如由硅树脂制成，所述层状物12的面对印刷电路板9的一侧在面向回弹性支承构件82的可变形部分和印刷电路板9的能够被短路的区域的位置具有导电部件121。

图2示出印刷电路板9的更多细节。参考标号91指示可被选择性短路的那些区域。

图3示出了能够在本发明中实施的回弹性支承构件82。该回弹性支承构件82是由回弹性材料制成的平板823，在其侧面821上具有能够接触探针装置的六个部件，在其另一侧上与电路系统9相关联。在该侧面821上，所有能够接触探针装置的部件呈从回弹性支承构件的板823突出的中空柱状件822的形式。柱状件的直径通常适合于销81的凸缘82的尺寸，从而销可将其力分布在中空柱状件822的整个边缘上。

图4示出同一回弹性支承构件82的另一侧面824。在该侧面上，能够与电路系统9相关联的六个部件都呈在由回弹性材料制成的平板823中挖出的锥形物825的形式。平板823的角部中的孔826和围绕平板823的整个边缘的唇部827使得能够将回弹性支承构件82紧固至机器的接纳胶囊的识别构件的部分。

图6示出布置在回弹性支承构件82和电路系统之间的离散的导电部件121的定位。锥形物825的移动导致这些导电部件121的移动以及它们与电路系统的能够被短路的区域的接触。这些离散的导电部件121固定在布置于回弹性支承构件82和电路系统之间的层状物12（用虚线示出）上；离散的导电部件固定在层状物的面对电路系统的一侧上，从而能够接触电路系统。

图5a，5b，5c和5d是回弹性支承装置82的纵向截面，示出回弹性支承构件的与探针接触的六个部件之一在受到探针81的力时如何变形。

图5a示出静止时的回弹性支承构件：在面向探针装置的侧面821上，从回弹性支承构件的平板823突出的中空柱状件822没有接触由具有凸缘83的销81代表的探针装置。在面向导电层状物12的侧面824上，锥形物825没有将导电层状物12、121压靠在印刷电路板9上。

图5b示出当探针装置81开始与被罩盖7覆盖的识别构件6接触时被所述探针装置接触时的回弹性支承构件。在该附图中，探针装置81面对识别构件6中的孔61。由于探针装置81的末端的尖锐端部811，当识别构件6从右侧移动至左侧时，仅需要一小的力来刺穿孔61之上的罩盖6。中空柱状件822的末端上的力f不足以使回弹性支承构件变形。

图5c示出当探针装置81不面向识别构件6中的孔61时被所述探针装置81接触时的回弹性支承构件。识别构件6从右侧到左侧的移动导致比图5b中施加的力f大的力F。该力F₁导致锥形物825的纵向移动，锥形物825将层状物12及其导电部件121在区域91的位置处推靠在印刷电路板9上，该区域91被短路，然后可在印刷电路板9中形成电接触。

图5d示出如下情形中被探针装置81接触的回弹性支承构件82：即，当所述探针装置81不面向识别构件6中的孔61时并且当例如在识别构件包括很少孔的情况下必须将大的力F₂施加到回弹性支承构件82上时。该大的力F₂使中空柱状件822横向变形。然后，与现有技术相反，回弹性支承构件不抵抗该力并且识别构件不会折叠。

可注意到，在静止时——即，当没有力施加到回弹性支承构件82（如图5a和5b所示）时——在中空柱状件822和锥形物825的连接部827处，板沿中空柱状件的方向倾斜。由于该倾斜，当施加到回弹性支承构件82（如图5a和5b中所示）的力F₁、F₂停止时，锥形物立即返回其如图5a所示的静止时的位置。

由于沿横向于力方向的方向分散该力的一部分，本发明容许将大的力施加到胶囊识别构件上而不会使其折叠。

Claims (14)

1.一种饮料生产系统，包括容纳饮料配料的胶囊（1）和用于接纳所述胶囊的饮料生产机器，所述胶囊包括识别构件（6），所述机器包括：

-用于物理地接触胶囊识别构件（6）以便读取胶囊信息的接触装置（8），和

-控制装置，所述控制装置连接于接触装置并设计成响应于读取的信息控制饮料生产机器（11）的操作，

所述接触装置（8）包括：

-机械地接触胶囊识别构件（6）的至少一个可移位探针（81），

-回弹性支承构件（82），所述回弹性支承构件（82）在一侧上与探针接触，在其另一侧上与电路系统（9）相关联，

其中，所述回弹性支承构件的在一侧上与探针接触且在其另一侧上与所述电路系统相关联的部分具有这样的形状：即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分能够变形，所述变形部分地横向于力施加的方向。

2.根据权利要求1所述的饮料生产系统，其特征在于，所述回弹性支承构件的与探针接触的部分具有这样的形状：即，当探针在所述部分上施加力时，所述部分首先沿纵向于探针施加的力的方向变形，然后沿横向于施力方向的方向变形。

3.根据权利要求1或2所述的饮料生产系统，其特征在于，所述回弹性支承构件（82）由弹性体材料制成。

4.根据权利要求3所述的饮料生产系统，其特征在于，所述回弹性支承构件由硅树脂或EPDM橡胶制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，回弹性支承构件的所述部分的与探针接触的所述一侧呈中空柱状件的形式，而回弹性支承构件的所述部分的与电路系统相关联的所述另一侧呈锥形物的形式。

6.根据权利要求4所述的饮料生产系统，其特征在于，所述回弹性支承构件是板：

-在所述板上所述中空柱状件在回弹性支承构件的与探针接触的一侧上突出，并且

-在所述板中所述锥形物在回弹性支承构件的与电路系统相关联的另一侧上挖出。

7.根据前述权利要求中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述接触装置包括固定在层状物（12）上的离散的导电部件（121），所述层状物布置在回弹性支承构件（82）和电路系统（9）之间。

8.根据权利要求7所述的饮料生产系统，其特征在于，所述离散的导电部件（121）固定在所述层状物（12）的面向电路系统（9）的一侧上。

9.根据权利要求8所述的饮料生产系统，其特征在于，所述离散的导电部件（121）面向电路系统（9）的能被短路的区域（91）。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述层状物（12）由弹性体构件、优选由硅树脂或EPDM橡胶制成，所述导电部件（121）由石墨制成。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述层状物（12）是一膜，所述离散的导电部件（121）被粘附在所述膜上，并且在所述回弹性支承构件（82）和层状物（12）之间设置有防水材料层。

12.根据前述权利要求中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述机器包括控制装置（8），所述控制装置布置成与所述至少一个探针（81）一起检测与探针的移位程度有关的识别信息，探针的移位响应于探针与胶囊（1）的接触。

13.根据前述权利要求中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述至少一个可移位探针（81）和联接到所述探针的回弹性支承构件（82）的部分根据探针与胶囊的接触而选择性地移动，并且选择性地接触相关联的电路系统，其中所述探针、联接的回弹性构件和相关联的电路系统的接触构成预定的二进制编码状态（0或1），所述探针、联接的回弹性构件和相关联的电路系统的非接触构成另一二进制编码状态（1或0）。

14.根据前述权利要求中任一项所述的饮料生产系统，其特征在于，所述接触装置包括多个相同的可移位销，所述可移位销用于接触胶囊的多个预定的局部的接触接收器。

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