CN106455847B - 具有填塞组件的饮料生产机及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备单份饮料的饮料制备机可包括盖组件可在打开配置和关闭配置之间移动的盖组件(140)。所述机器还可包括篮组件(170)，篮组件具有用于容纳包含饮料前体的盒的腔(172)。此外，所述机器可包括可在闩锁状态和填塞状态之间移动的填塞组件(200)。所述填塞组件可包括填塞表面(208)、填塞弹簧元件、与盖组件连接的盖凸轮(206)以及轴环(214)。盖凸轮可包括沿盖凸轮的侧壁设置的凸轮路径，并且轴环可具有可与凸轮路径(220)接合的一个或多个凸轮齿(216)。在填塞状态，填塞表面比在闩锁状态更靠近篮组件。

Description

具有填塞组件的饮料生产机及方法
相关申请
本申请至少涉及2014年3月11日提交的名称为“SINGLE-SERVE BEVERAGEPRODUCTION MACHINE”的美国申请No.14/205,198；2014年3月11日提交的名称为“BEVERAGEPRODUCTION MACHINES AND METHODS WITH MULTI-CHAMBERED BASKET UNITS”的美国申请No.14/205,256；2014年3月11日提交的名称为“CARTRIDGE EJECTION SYSTEMS ANDMETHODS FOR SINGLE-SERVE BEVERAGE PRODUCTION MACHINES”的美国申请No.14/205,261；2014年3月11日提交的名称为“BEVERAGE PRODUCTION MACHINES AND METHODS WITHRESTRICTORS”的美国申请No.14/205,232；以及2014年3月11日提交的名称为“POD-BASEDRESTRICTORS AND METHODS”的美国申请No.14/205,197。前述每个申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及用于生产饮料的单份式饮料机。
背景技术
单份式饮料机是被设计成生产单份(有时是单杯)所需饮料的装置。与其他类型的饮料机(诸如具有多杯式玻璃瓶的滴流式咖啡机)相比，单份式饮料机可通过减少制备饮料的时间提高便利性。
一些单份式饮料机使用包含一种或多种饮料成分或前体的盒或胶囊来生产饮料。一般地，这类盒被容纳在单份式饮料机中，用于生产单份饮料，并且随后被手动移出机器并被丢弃。
附图说明
为了说明起见，各种实施例在附图中被描绘，并且绝不应该被解释成限制实施例的范围。此外，可结合所公开的不同实施例的各种特征以形成是本发明的一部分的额外实施例。
图1A图示包括冲泡器的饮料制备机。
图1B图示图1A的饮料制备机的上部的顶视立体图。
图1C图示图1B的饮料生产组件的顶视立体图，其中，框架被隐藏。
图2A图示沿线2A-2A截取的图1C的饮料生产组件的剖面，其中，填塞组件处于未闩锁状态。
图2B图示图2A所示的饮料生产组件，其中，填塞组件处于闩锁状态。
图2C图示图2A所示的饮料生产组件，其中，填塞组件处于填塞状态。
图3A图示可用于图2A所示的填塞组件中的盖凸轮的顶视立体图。
图3B图示图3A所示的盖凸轮的底视立体图。
图4A图示可用于图2A所示的填塞组件中的轴环的底视立体图。
图4B图示图4A所示的轴环的顶视立体图。
图5A图示饮料生产组件的另一实施例的剖面，其中，填塞组件处于闩锁状态。
图5B图示图5A所示的饮料生产组件的简化剖面，其中，闩锁状态和填塞状态之间具有较短的路径。
图5C图示图5B所示的饮料生产组件，其中，填塞组件处于填塞状态。
图6A图示可用于图5A所示的填塞组件中的盖凸轮的底视立体图。
图6B图示图6A所示的盖凸轮的顶视立体图。
图7A图示可用于图5A所示的填塞组件中的轴环的顶视立体图。
图7B图示图7A所示的轴环的底视立体图。
图8A图示饮料生产组件的另一实施例的剖面，其中，填塞组件处于闩锁状态。
图8B图示图8A所示的饮料生产组件，其中，填塞组件处于填塞状态。
具体实施方式
提出以下论述，以使得本领域技术人员能够制造和使用本发明实施例中的一个或多个。在不违背本发明的精神和范围的情况下，本文描述的一般原则可应用于除下文详细描述的之外的实施例和应用。实际上，本发明的实施例不意图受限于所示的特定实施例，而是符合与本文所公开或暗示的原理和特征一致的最宽范围。
下文描述各种实施例，以说明可用于实现一个或多个所需改进的各种例子。这些例子仅是说明性的，并且不意图以任何方式限制所呈现的一般公开内容和本发明的各种方面和特征。本文已经描述了本发明的某些方面、优点和特征。任何特定的实施例不必实现任何或所有这类方面、优点和特征。实际上，并非所有实施例都会实现本文描述的优点，而是可以替代地实现不同优点。一个例子中的任何结构、特征或步骤可考虑被用于代替或补充任何其他例子的任何结构、特征或步骤。本文公开的特征、结构或步骤都不是至关重要或不可缺少的。
简介
一些饮料前体(例如，浓缩咖啡渣)可受益于在冲泡过程之前被压缩。例如，浓缩咖啡可受益于在冲泡之前被压缩，以最大化风味提取。因此，本发明的一些方面描绘可压缩饮料成分或前体的填塞组件。填塞组件的一些实施方式可提供在约30lbf和约50lbf之间的填塞力。
本发明的某些方面针对用于制备单份饮料的机器。所述机器可包括可在打开配置和关闭配置之间移动的盖组件。所述机器还可包括篮组件，其具有用于容纳包含饮料前体的盒的腔。此外，机器可包括可在闩锁状态和填塞状态之间移动的填塞组件。填塞组件可包括盖凸轮、轴环和填塞表面。盖凸轮可与所述盖组件连接并且可包括上壁部分、侧壁和沿所述侧壁设置的凸轮路径。轴环可包括可与所述凸轮路径接合的一个或多个凸轮齿。所述填塞表面在填塞状态比在闩锁状态更靠近所述篮组件。在某些方面，填塞组件可包括单个填塞力弹簧或一阵列填塞力弹簧，以用预定的力预加载填塞表面。具有螺钉的保持板可用于束缚一个或多个填塞力弹簧。
在以上提及的机器方面中，所述盖凸轮能够相对于所述盖组件沿轴向转移。例如，所述盖凸轮通过至少一个盖弹簧而被悬挂。在填塞状态，轴环可通过拉伸至少一个盖弹簧远离盖组件驱动盖凸轮。替代性地，轴环可通过压缩至少一个盖弹簧远离盖组件驱动盖凸轮。
在以上提及的任何机器方面中，所述凸轮路径可包括下凸轮路径和上凸轮路径。在某些方面当填塞组件处于闩锁状态时，所述一个或多个凸轮齿可与所述下凸轮路径接合。此外，在填塞状态，所述一个或多个凸轮齿可与所述上凸轮路径接合。凸轮路径可基于轴环的旋转状态控制盖凸轮的轴向位置。
在以上提及的任何机器方面中，所述轴环可包括多个齿轮齿。马达可与多个齿轮齿接合以旋转轴环。
在以上提及的任何机器方面中，所述凸轮路径可沿所述盖凸轮的所述侧壁的外表面设置，并且凸轮齿可从轴环的内表面沿径向向内延伸。在其他配置中，凸轮路径可沿所述盖凸轮的所述侧壁的内表面设置，并且凸轮齿可从轴环的外表面沿径向向外延伸。
在以上提及的任何机器方面中，所述盖凸轮可包括在所述上壁部分的底表面上的凸台。所述凸台可与所述篮组件形成密封。当盒被设置在篮组件中时，盒的环形沿可形成凸台和篮组件之间的弹性体密封件。在某些变形中，盖凸轮针对篮组件的外壁形成密封。
在以上提及的任何机器方面中，所述盖凸轮可包括从所述盖凸轮的所述上壁部分沿径向向外突起的一个或多个肋。所述肋为所述一个或多个盖弹簧提供进行反作用的表面，以便使盖凸轮从填塞状态复位到闩锁状态。
在以上提及的任何机器方面中，所述填塞组件可包括被设置在所述填塞表面和所述盖组件之间的填塞弹簧。在填塞状态，所述填塞弹簧可处于压缩状态。在某些方面，弹簧可向饮料前体施加在约30lbf和约50lbf之间的力。
在以上提及的任何机器方面中，填塞表面可以是具有任何配置的流体出口形状、尺寸和阵列图案的喷头。此外，盖凸轮可包括一个或多个流体出口。
本发明的某些方面针对一种在饮料制备机中压缩饮料前体的方法。所述方法可包括：将盖组件从打开配置移动至关闭配置；将被设置在轴环上的一个和多个凸轮齿与盖凸轮上的凸轮路径接合；以及将填塞组件从闩锁状态移动至填塞状态。将填塞组件从闩锁状态移动至填塞状态可包括：旋转所述轴环，从而使得所述一个或多个凸轮齿沿盖凸轮的凸轮路径从所述下凸轮路径移动至所述上凸轮路径；远离所述盖组件移动所述盖凸轮；以及朝向所述饮料前体移动填塞表面。
在以上提及的方法方面中，旋转所述轴环可包括利用马达驱动被设置在所述轴环上的多个齿轮齿。
在以上提及的任何方法方面中，远离所述盖组件移动所述盖凸轮可包括将至少一个弹簧从压缩状态拉动至延长状态。在某些变形中，盖弹簧从一个压缩状态移动至另一个压缩状态。
在以上提及的任何方法方面中，移动所述填塞表面可包括压缩被设置在所述填塞表面和所述盖组件之间的弹簧。在某些方面中，填塞表面移动小于或等于约5.0mm。在某些方面中，移动所述填塞表面包括向所述饮料前体施加在约30lbf和约50lbf之间的力。
在以上提及的任何方法方面中，当将所述填塞组件从闩锁状态移动至填塞状态时，所述盖组件可保持静止。
本发明的某些方面针对一种用于制备单份饮料的机器。所述机器可包括盖组件，其被配置成在容许将饮料前体盒插入所述机器的腔中的打开配置和关闭所述腔的关闭配置之间移动。所述盖组件可包括具有填塞表面的可移动填塞构件。所述机器还可包括致动器(例如，轴环)，其当所述盖组件处于闭合配置时可耦接到所述盖组件。所述致动器可被配置成相对于所述盒的表面将所述填塞表面移动至填塞位置，从而使得所述填塞表面在填塞位置比在非填塞位置更靠近所述腔的底部。
在以上提及的机器方面中，所述盖组件可包括具有上壁部分、侧壁和沿所述侧壁设置的凸轮路径的盖凸轮。此外，所述致动器可包括具有被配置成与所述凸轮路径接合的一个或多个凸轮齿的轴环。
在以上提及的任何机器方面中，所述盖组件可在所述填塞表面被移动至填塞位置时沿轴向转移。例如，当所述填塞表面移动至填塞位置时，所述盖组件可包括可沿轴向转移的铰链。在替代性配置中，当所述填塞表面移动至填塞位置时，所述盖组件可静止。例如，填塞表面可利用一个或多个弹簧相对于盖组件移动。
在以上提及的任何机器方面中，所述可移动填塞构件可以是弹簧加载的。
系统概述
图1A图示可将饮料分配到杯子或其他容器101中的饮料制备机100的实施例的立体图。饮料制备机100可包括冲泡器105。在一些实施例中，饮料制备机100的部件中的一个或多个被容纳在托盘120上和/或部分地被容纳在托盘120中。如图1B所示，冲泡器105的上部可包括具有开口的顶部，以易于将单份式饮料盒(例如，单份式盒)加载到篮组件170阀(见图1C)中。
饮料制备机100可包括在冲泡器105内或冲泡器105外的储液器。例如，储液器可在冲泡器105外并与冲泡器105流体连通(经由管或管道)，以将存储在储液器内的液体(例如水)提供到冲泡器105内的腔，在其中制备饮料。在各种实施例中，液体在进入腔之前被预加热。例如，当液体进行到腔时，可在单独的储存器内或流体供应管路内加热液体。从储液器提供到腔的液体(例如水)量可由饮料配方确定。储液器可包括水高度传感器，其可确定储液器中是否存在足以制备所要求的饮料的足量水。在一些实施例中，饮料制备机100可包括可使液体起泡(例如，起泡的牛奶)的起泡剂单元(未示出)。在将冲泡的饮料分配到杯子101中之后，起泡的液体(例如，起泡的牛奶)可被倒入饮料中。起泡剂单元可包括控制输入，以启用和停用起泡功能。
如图1C和2A所示，冲泡器105可包括框架125，其支撑具有冲泡篮组件170的饮料生产组件160。同样如图所示，冲泡器105的上部可包括具有开口135的顶部130，以易于将单份式饮料盒180(例如，具有多孔的上和/或下表面的单份式盒)加载到篮组件170中。可利用盖组件140选择性地打开和关闭开口135。2014年2月26日提交的名称为STRETCHABLEBEVERAGE CARTRIDGES AND METHODS的美国申请No.14/191225和2014年3月11日提交的名称为“POD-BASED RESTRICTORS AND METHODS”的美国申请No.14/205,197公开了单份式饮料盒180的额外细节，这两个申请的全部内容通过引用合并于此并且应该被认为是本说明书的一部分。
在各种实施例中，冲泡器105包括输入和输出单元150。例如，输入和输出单元150可包括指示器(例如，灯、显示器、刻度盘或其他)，用以指示状态信息，诸如冲泡器105是否通电，是否正在操作，是否需要维修等。输入和输出单元150可包括用户-接口构件(例如，按钮或开关)，以向冲泡器105提供指令，诸如命令开始饮料生产过程的命令。输入和输出单元150可与内存和/或控制器连接，诸如微处理器。
在一些变形中，输入和输出单元150包括阅读器。阅读器可读取盒或相关包装上的代码(例如，光码、条形码、快速响应码)和/或标签(例如，射频识别(RFID)标签)。这可容许冲泡器105识别待生产饮料的类型以及是否将要启动用于制备所识别的饮料的填塞机构，诸如本文描述的填塞机构。例如，读取包含浓缩咖啡渣的盒可让冲泡器105识别出将要生产浓缩咖啡。在若干实施方式中，基于待生产饮料的类型调节饮料生产组件160，这在下文中更详细地论述。2014年3月11日提交的名称为“SINGLE-SERVE BEVERAGE PRODUCTIONMACHINE”的美国申请No.14/205,198公开了阅读器的额外细节，其全部内容通过引用合并于此并且应该被认为是本说明书的一部分。
在一些实施方式中，当盒180已被加载到篮组件170中并且盖组件140已被关闭时，可以开始饮料制备过程。在饮料制备过程的一些实施例中，液体(例如热水)被引入盒180中，以生产饮料。饮料可离开盒180并且可通过冲泡器105的一些部分被传送到杯子101。例如，可通过分配组件190传送饮料。在一些实施例中，分配组件190包括枢转构件192、承接构件194和分配喷嘴196。
如以上提及并且如图1C和2A所示的，饮料生产组件160可包括冲泡篮组件170。饮料生产组件160还可包括棘齿组件162和轴环214。棘齿组件162和轴环214之间的接合可促进篮组件170的移动(例如旋转)。篮组件170可被选择性地设置成提供通向篮组件170中的所需腔的进径，诸如，用于加载盒。2014年3月11日提交的名称为“BEVERAGE PRODUCTIONMACHINES AND METHODS WITH MULTI-CHAMBERED BASKET UNITS”的美国申请No.14/205,265公开了篮组件170的额外细节，其全部内容通过引用合并于此并且应该被认为是本说明书的一部分。
在一些实施例中，限制组件164可位于篮组件170中(见图2A)。限制组件164可被配置成在饮料生产过程期间促进在篮组件170的腔中的一个或多个中产生或提供压力增大。这可有益于生产某些类型的饮料。例如，在升高的压力下(例如约至少9巴)生产浓缩咖啡可产出改进的饮料。限制组件的额外细节可发现于2014年3月11日提交的名称为“BEVERAGEPRODUCTION MACHINES AND METHODS WITH RESTRICTORS”的美国申请No.14/205,232中，其全部内容通过引用合并于此并且应该被认为是本说明书的一部分。
在一些实施例中，篮组件170的旋转可帮助从篮组件170弹出或以其他方式移出用过的或不想要的盒。盒弹出机构和特征的更多细节可发现于2014年3月11日提交的名称为“CARTRIDGE EJECTION SYSTEMS AND METHODS FOR SINGLE-SERVE BEVERAGE PRODUCTIONMACHINES”的美国申请No.14/205,261中，其全部内容通过引用合并于此。
转移盖凸轮
如下文更详细地论述的，图2A-2C图示填塞组件200的实施例，其可用于压缩包含在盒180中的饮料前体。图2A图示饮料生产组件160，其中，盖组件140处于打开位置并且填塞组件200处于未闩锁状态。如图2B所示，盖组件140可围绕铰链204移动至关闭位置，在该位置，盖部分202的上壁201可与饮料制备机100的顶部130大体齐平。在一些实施例中，可例如利用(例如，耦接到铰链204的)扭转弹簧将盖部分202偏置到打开位置。
当盖组件140处于关闭位置时，传感器(未示出)(例如，光学传感器、机械开关或近距离传感器)可检测盖部分202(例如，盖的前缘)的存在，以激活填塞组件200。在一些实施例中，当盖组件140处于关闭位置时，闩锁(未示出)可接合盖部分202的前缘上的止动件。
如下文更详细地描述的，一旦填塞组件200被激活，马达182(见图2A)可驱动轴环214接合盖凸轮206(见图2B)。如果正在冲泡不需要填塞的饮料(诸如冲泡咖啡)的话，填塞组件200可保持处于此闩锁状态。但是，如果饮料制备机100正在用于冲泡浓缩咖啡(或需要填塞的另一种饮料)，则马达182可继续旋转轴环214，轴环继而可将盖凸轮206移动至填塞状态，在该状态，填塞表面208(例如，喷头)通过按压盒180的盖压缩包含在盒180中的饮料前体(见图2C)。
如图2A-2C所示，填塞组件200通常可包括能够接合盖凸轮206的轴环214。盖凸轮206可固定地(例如通过焊接或螺钉)或可移动地(例如通过弹簧)接合盖组件140，而轴环214可由大体包围篮组件170的至少一部分的框架125支撑。此外，填塞表面208(例如，喷头)可连接到盖凸轮206。填塞弹簧210可为填塞表面208提供压缩存储在篮组件170中的饮料前体的必要力。
图3A和3B图示盖凸轮206的不同视图。盖凸轮206可具有大体圆柱形主体，该主体具有上壁部分207和侧壁209。上壁部分207可包括从盖凸轮206径向向外延伸的许多突起232。上壁部分207还可限定沿上壁部分207的上表面的许多凹口235。凹口235可容纳从盖凸轮206延伸至盖部分202的一个或多个盖弹簧212(见图2C)。
如图3B所示，上壁部分207的底表面可包括用于引导流体通过填塞表面208的许多流体出口238(例如，两个、四个、六个或更多)。流体出口238可被设置成环形配置或其他对称配置。
盖凸轮206还可包括包围流体出口238的环形凸台230。如图2C所示，当填塞组件200处于填塞状态时，凸台230可与盒180和/或腔172形成密封。在一些实施例中，盒180可具有外沿，该外沿可用作盖凸轮206和腔172之间的弹性体垫圈。如图2A所示，腔172的上沿173可以是大体平坦的，从而使得盒的外沿可容易地被密封在凸台230和上沿173之间。在一些实施例中，弹性体密封件175可沿腔172的上部设置，从而使得密封件175与上沿齐平(见图2A)。有利地，盖凸轮206和腔172之间形成的密封可防止流体流出腔172或在盒180周围流动而非流过盒180。
此外，填塞弹簧210可被安置在位于流体出口238和环形凸台230之间的环形通道248(见图3B)中。当填塞组件200处于闩锁状态或填塞状态时，填塞弹簧210可与填塞组件200的纵向轴线大体对齐(例如围绕纵向轴线延伸)。虽然未示出，但在其他实施例中，填塞组件200可包括多个填塞弹簧210。在其他实施例中，一个或多个填塞弹簧可被包含在冲泡篮170内和/或周围(例如，在包含饮料前体的盒下方)。盖凸轮可朝向盒驱动填塞表面，并且可通过沿轴向将盒向下转移至填塞弹簧上将压缩力传递到盒。
如图3B所示，环形突起213可从上壁部分207的底表面延伸并包围流体出口238。环形突起213可延伸得远于凸台230。如图2B和2C所示，当填塞组件200处于闩锁或填塞状态时，环形突起213可包围篮组件170的腔172。在一些实施例中，环形突起213可包括沿环形突起213的内部的环形通道250，环形通道250用于容纳密封构件252(例如O形环)，以在盖凸轮206和腔172之间形成密封(见图2C)。
此外，盖凸轮206的侧壁209可限定大体中空的腔211，用于在填塞组件200处于闩锁或填塞状态时容纳盒180和/或腔172(见图2B和2C)。许多管状突起228可从侧壁209延伸。管状突起228可各自容纳弹簧柱塞240，弹簧柱塞可用于使盖凸轮206相对于盖组件140居中。
侧壁209还可限定沿侧壁209的外表面的凸轮路径220。凸轮路径220可包括上凸轮路径区234(例如，用于填塞状态)和下凸轮路径区236(例如，用于闩锁状态)。例如，如图3A和3B所示，凸轮路径220可具有螺旋形路径。虽然图示了单个凸轮路径220，但是可以想象多个凸轮路径与具有轴向移置凸轮齿的轴环联用。此外，在一些实施例中，如图2A所示，盖凸轮206可延伸得远于盖部分202的下法兰224。但是，在其他实施例中，盖部分202的侧壁203可向下延伸更远，从而使得凸轮路径220被完全遮蔽。
图4A和4B图示轴环214的不同立体图，轴环214可大体由框架125(见图1C)支撑并且可包围腔172(见图2A-2C)。轴环214可包括环形主体244和用于与盖凸轮206的凸轮路径220接合的许多凸轮齿216(例如，一个、两个、三个或更多个)。凸轮齿216可从环形主体244的上部沿径向向内突起。如图4B所示，轴环214可包括围绕环形主体244均匀地分布的三个凸轮齿216。此外，轴环214可包括从环形主体244的下部沿径向向外突起的大量齿轮齿242。齿轮齿242可包围环形主体244的至少一部分(例如，环形主体244的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％)。马达182(见图2A)可与齿轮齿242相互作用(例如，经由马达182的输出轴上的齿轮)，以围绕填塞组件200的纵向轴线沿顺时针或逆时针方向旋转轴环214。例如，马达182可旋转轴环214至少约90度和/或小于或等于约360度，例如，在约90度和120度之间或在约120度和150度之间，诸如沿任一方向约140度。
考虑形成盖凸轮206和轴环214的各种方法。例如，可通过模塑过程，诸如注塑成型，形成盖凸轮206。此外，盖凸轮206可由塑料材料构成，诸如迭尔林(Delrin)。
再次参照图2A，在未闩锁状态，盖凸轮206邻接(或接近邻接)盖部分202的上壁201。如图2C更清楚地示出的，至少一个盖弹簧212(例如，一个、两个、三个、四个或更多个)可从盖凸轮206延伸到盖部分202。在未闩锁状态，至少一个盖弹簧212可保持处于压缩状态，从而使得盖凸轮206大体邻接盖部分202的上壁201。此外，如图2A所示，填塞弹簧210可位于盖凸轮206和填塞表面208之间。在未闩锁状态，填塞弹簧210可保持处于未压缩状态。
将盖组件140从打开配置移动至关闭配置可将填塞组件200从未闩锁状态移动至闩锁状态。如图2B所示，在闩锁状态，至少一个盖弹簧212保持处于压缩状态，并且填塞弹簧210保持处于未压缩状态。在闩锁状态，盖部分202的下法兰224可与框架125的凸台222接触并形成密封。此外，一个或多个凸轮齿216可接合下凸轮路径236。
当填塞组件200移动至填塞状态时(见图2C)，凸轮齿216从下凸轮路径236移动至上凸轮路径234。轴环214的旋转可将盖凸轮206向下拉入由轴环214和篮腔172限定的轴环通路218中。此外，当盖凸轮206向下移动时，突起232移动通过形成在盖凸轮206和盖部分203的侧壁之间的盖通路226。在某些方面中，轴环通路218和盖通路226可以是大体环形的。
当盖凸轮206向下移动时，至少一个盖弹簧212移动至延长状态(例如，移动至拉紧状态)，以使盖凸轮206与盖202分离。这样，盖凸轮206沿竖直方向转移，而盖部分202保持静止。此外，当盖凸轮206向下移动时，填塞弹簧210也被压缩，致使填塞表面208填塞盒180或饮料前体。在填塞状态，突起232可接触盖部分202的下法兰224，并且凸台230可与盒180和/或腔172形成密封。
填塞弹簧210可确定被施加于饮料前体的力。例如，填塞弹簧210可提供至少约30lbf和/或小于或等于约50lbf的力，诸如约35lbf、40lbf或45lbf。填塞弹簧210可在小于或等于约10mm的填塞距离下提供力，诸如小于或等于约5mm(例如，约5mm、4mm、3mm、2mm或1mm)。
虽然上述填塞机构200采用具有凸轮路径220的盖凸轮206和具有凸轮齿216的轴环214，但在替代性配置中，盖凸轮206可包括许多凸轮齿，而轴环214可限定凸轮路径。此外，虽然图3A-4B图示盖凸轮206和轴环214的特定实施例，但在替代性配置中，凸轮路径220可沿盖凸轮206的内壁设置，并且凸轮齿216可从轴环214沿径向向外延伸。
转移盖组件
参照图5A-7C，示出了填塞组件500的另一说明性实施例。填塞组件500在许多方面类似于或等同于以上论述的填塞组件200。因此，用于识别填塞组件200的特征的数字被增加三百(300)，用以识别填塞组件500的相似特征。这种编号习惯大体应用于其余图。在本说明书的任何实施例中公开的任何部件或步骤可用于其他实施例。
图5A图示可用于压缩包含在盒180中的饮料前体的填塞组件500的另一实施例。图5A图示饮料生产组件160，其中，盖组件140处于关闭位置，并且填塞组件500处于闩锁位置。盖组件140可围绕铰链504移动至关闭位置，在该位置，盖组件140大体竖直地与篮组件170对齐。在一些实施例中，可利用(例如耦接到铰链504的)扭转弹簧将盖部分140偏置到打开位置。
当盖组件140处于关闭位置时，传感器(未示出)(例如，光学传感器、机械开关或近距离传感器)可检测盖部分502(例如，盖的前缘)的存在，以激活填塞组件500。在一些实施例中，当盖组件140处于关闭位置时，闩锁(未示出)可接合盖部分502的前缘上的止动件。
一旦填塞组件500被激活，马达182(见图2A)可驱动轴环514接合盖凸轮506。如果正在冲泡不需要填塞的饮料(诸如冲泡咖啡)的话，填塞组件500可保持处于此闩锁状态。但是，如果饮料制备机100正在用于冲泡浓缩咖啡(或需要填塞的另一种饮料)，则马达182可继续旋转轴环514，轴环继而可将盖凸轮506移动至填塞状态，在该状态，填塞表面508(例如，喷头)压缩包含在盒180中的饮料前体。
如图5A所示，填塞组件500通常可包括能够接合盖凸轮506的轴环514。盖凸轮506可固定地(例如通过焊接或螺钉)接合盖组件140，而轴环514可由大体包围篮组件170的至少一部分的框架125支撑。在一些实施例中，如图5A所示，盖凸轮506可向下延伸得远于盖部分503的侧壁。但是，在其他实施例中，侧壁503可向下延伸得更远，从而使得盖凸轮506被完全遮蔽。此外，填塞表面508(例如，喷头)可连接到盖凸轮506。填塞弹簧510可位于填塞表面508和盖部分502之间，并且可为填塞表面508提供压缩存储在篮组件170中的饮料前体的必要力。
图6A和6B图示盖凸轮506的立体图。盖凸轮506可具有大体圆柱形主体，该主体具有上壁部分507和侧壁509。上壁部分507可包括流体入口562，通过该流体入口，流体可从流体源流到盒180。
如图5A所示，盖凸轮506还可包括包围流体通路564的环形凸台530。当填塞组件500处于填塞状态时，凸台530可与盒180和/或腔172形成密封。在一些实施例中，盒180可具有外沿，该外沿可用作盖凸轮506和腔172之间的弹性体垫圈。有利地，盖凸轮506和腔172之间形成的密封可防止流体流出腔172或在盒180周围流动而非流过盒180。
此外，如图5A所示，填塞弹簧510可被安置在位于流体通路566和环形凸台530之间的环形通道548中。当填塞组件500处于闩锁状态或填塞状态时，填塞弹簧510可与填塞组件500的纵向轴线大体对齐(例如围绕纵向轴线延伸)。虽然未示出，但在其他实施例中，填塞组件500可包括多个填塞弹簧510。
盖凸轮506的侧壁509可限定大体中空的腔511，用于在填塞组件500处于闩锁或填塞状态时容纳盒180和/或腔172(见图5A)。侧壁509还可限定沿侧壁509的外表面的凸轮路径520。如图6A所示，凸轮路径520可包括上凸轮路径区534(例如，用于填塞状态)和下凸轮路径区536(例如，用于闩锁状态)。例如，如图6A所示，凸轮路径520可具有螺旋形路径。虽然图示了单个凸轮路径520，但是可以想象多个凸轮路径与具有轴向移置凸轮齿的轴环联用。
图7A和7B图示轴环514的立体图，轴环514可大体由框架125(见图1C)支撑并且可包围腔172(见图5A)。轴环514可包括环形主体544和用于与盖凸轮506的凸轮路径520接合的许多凸轮齿516(例如，一个、两个、三个或更多个)。凸轮齿516可从环形主体544的上部沿径向向内突起。此外，轴环514可包括从环形主体544的下部沿径向向外突起的大量齿轮齿(未示出)。齿轮齿可包围环形主体544的至少一部分(例如，环形主体544的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％)。马达182(见图2A)可与齿轮齿相互作用，以围绕填塞组件500的纵向轴线沿顺时针或逆时针方向旋转轴环514。例如，马达182可旋转轴环514至少约90度和/或小于或等于约360度，例如，在约90度和120度之间或在约120度和150度之间，诸如沿任一方向约140度。
考虑形成盖凸轮506和轴环514的各种方法。例如，可通过模塑过程，诸如注塑成型，形成盖凸轮506。此外，盖凸轮506可由塑料材料构成，诸如迭尔林。
图5B和5C图示具有不同尺寸(例如，在闩锁状态和填塞状态之间的较短路径)的图5A所示的饮料生产组件160的简化图。
图5B图示处于闩锁状态的填塞组件500，其中，填塞弹簧510处于未压缩状态。当填塞组件500移动至填塞状态时(见图5C)，凸轮齿516从下凸轮路径536移动至上凸轮路径534。轴环514的旋转可将盖凸轮506向下拉入由轴环514和篮腔172限定的轴环通路518中。当盖凸轮506向下移动时，盖组件140可被向下拉动，从而使得侧壁503进入位于框架125或其他框架结构中的盖通路560。此外，当盖组件140向下移动时，铰链504可沿铰链路径564向下移动(例如，沿轴向转移)，直到盖部分501的上表面与饮料制备机130的顶部大体齐平。铰链路径564的长度可小于或等于约25mm，优选小于或等于约15mm。在填塞状态，盒180的外沿可在腔172的上沿173和凸台530之间被密封。上沿173可以是大体平坦的，以促进密封的形成。
此外，当盖凸轮506向下移动时，填塞弹簧510可被压缩，从而使得填塞表面508填塞盒180或饮料前体。填塞弹簧510可确定被施加于饮料前体的力。例如，填塞弹簧510可提供至少约30lbf和/或小于或等于约50lbf的力，诸如约35lbf、40lbf或45lbf。
虽然上述填塞机构500采用具有凸轮路径520的盖凸轮506和具有凸轮齿516的轴环514，但在替代性配置中，盖凸轮506可包括许多凸轮齿，而轴环514可限定凸轮路径。此外，虽然图6A和7A图示盖凸轮506和轴环514的特定实施例，但在替代性配置中，凸轮路径520可沿盖凸轮506的内壁设置，并且凸轮齿516可从轴环514沿径向向外延伸。
转移篮组件
参照图8A和8B，示出了填塞组件800的另一说明性实施例。填塞组件800在许多方面类似于或等同于以上论述的填塞组件200。因此，用于识别填塞组件200的特征的数字被增加六百(600)，用以识别填塞组件800的相似特征。这种编号习惯大体应用于其余图。在本说明书的任何实施例中公开的任何部件或步骤可用于其他实施例。
图8A图示可用于压缩包含在盒180中的饮料前体的填塞组件800的另一实施例。图8A图示饮料生产组件160，其中，盖组件140处于关闭位置并且填塞组件800处于闩锁状态。盖组件140可围绕铰链804移动至关闭位置，在该位置，盖组件140大体竖直地与篮组件170对齐。在一些实施例中，可利用扭转弹簧将盖部分140偏置到打开位置。盖组件140可具有盖部分802，盖部分802具有与盖部分802的上表面801大体平行的大体平面的底表面805(例如，平坦的)。盖部分805的底表面可与框架125的凸台870或气体框架机构形成面密封。当篮组件170处于闩锁状态时，凸台870可与篮组件170的上表面大体齐平。此外，一个或多个密封构件(例如，垫圈、v形密封件或其他)可被设置在盖部分805的底表面中，以促进形成密封。
当盖组件140处于关闭位置时，传感器(未示出)(例如，光学传感器、机械开关或近距离传感器)可检测盖部分802(例如，盖的前缘)的存在，以激活填塞组件800。在一些实施例中，当盖组件140处于关闭位置时，闩锁(未示出)可接合盖部分802的前缘上的止动件。
一旦填塞组件800被激活，马达182(见图2A)可驱动轴环814接合篮凸轮806。如果正在冲泡不需要填塞的饮料(诸如冲泡咖啡)的话，填塞组件800可保持处于此闩锁状态。但是，如果饮料制备机100正在用于冲泡浓缩咖啡(或需要填塞的另一种饮料)，则马达182可继续旋转轴环814，轴环继而可将篮凸轮806移动至填塞状态，在该状态，填塞表面808(例如，喷头)压缩包含在盒180中的饮料前体。填塞弹簧(未示出)可位于填塞表面808和盖部分802之间，并且可为填塞表面808提供压缩存储在篮组件170中的饮料前体的必要力。
如图8A所示，填塞组件800通常可包括能够接合篮凸轮806的轴环814。篮凸轮806可固定地(例如通过焊接或螺钉)接合篮组件170，而轴环814可包围篮组件170的下部。
篮凸轮806可包括盖凸轮206或盖凸轮506的任何特征。例如，篮凸轮806的侧壁可限定沿侧壁的外表面的凸轮路径820。如图8A和8B所示，凸轮路径820可包括上凸轮路径区834(例如，用于闩锁状态)和下凸轮路径区836(例如，用于填塞状态)。例如，凸轮路径820可具有与凸轮路径220类似的螺旋形路径。虽然图示了单个凸轮路径820，但是可以想象多个凸轮路径与具有轴向移置凸轮齿的轴环联用。
轴环814可包括轴环214或轴环514的任何特征。例如，轴环814可包括环形主体和用于与篮凸轮806的凸轮路径820接合的许多凸轮齿816(例如，一个、两个、三个或更多个)。此外，轴环814可包括从环形主体沿径向向外突起的大量齿轮齿(未示出)。齿轮齿可包围环形主体的至少一部分(例如，环形主体的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％)。马达182(见图2A)可与齿轮齿相互作用，以围绕填塞组件800的纵向轴线沿顺时针或逆时针方向旋转轴环814。例如，马达182可旋转轴环814至少约90度和/或小于或等于约360度，例如，在约90度和120度之间或在约120度和150度之间，诸如沿任一方向约140度。
轴环814可被束缚到框架125。例如，如图8A和8B所示，可利用轴环保持器817将轴环814束缚到框架125。轴环保持器817可具有被束缚到框架上的侧壁817a和从侧壁817a沿径向向内延伸的下壁817b。轴环814可包括被束缚在框架125和轴环保持器817之间的向外延伸法兰815。
考虑形成篮凸轮806和轴环814的各种方法。例如，可通过模塑过程，诸如注塑成型，形成篮凸轮806。此外，篮凸轮806可由塑料材料构成，诸如迭尔林。
图8A图示处于闩锁状态的填塞组件800。当填塞组件800移动至填塞状态时(见图8B)，轴环814上的凸轮齿从上凸轮路径834移动至下凸轮路径836。轴环814的旋转可向上移动篮凸轮806，从而使得篮组件170朝向盖组件140向上移动。当篮组件170向上移动时，盖组件140和填塞表面808保持静止。在填塞状态，盒180的外沿可在腔172的上沿173和盖部分805的底表面之间被密封。上沿173可以是大体平坦的，以促进密封的形成。
此外，当篮组件170向上移动时，填塞弹簧可被压缩，从而使得填塞表面808填塞盒180或饮料前体。填塞弹簧可确定被施加于饮料前体的力。例如，填塞弹簧可提供至少约30lbf和/或小于或等于约50lbf的力，诸如约35lbf、40lbf或45lbf。
虽然上述填塞机构800采用具有凸轮路径820的篮凸轮806和具有凸轮齿的轴环814，但在替代性配置中，篮凸轮806可包括许多凸轮齿，而轴环814可限定凸轮路径。此外，虽然图8A和8B图示篮凸轮806和轴环814的特定实施例，但在替代性配置中，凸轮路径820可沿盖凸轮806的内壁设置，并且凸轮齿可从轴环814沿径向向外延伸。
虽然本文已经参照咖啡描述了本文描述的饮料制备机，但是本文描述的饮料制备机可被配置成接受用于生产许多其他类型饮料的其他颗粒物质或成分，诸如基于巧克力的产品(例如热可可)、茶、果汁及其他饮料。此外，虽然已经公开了液体被引入盒的一些实施例，但可考虑引入其他相。例如，在一些实施例中，蒸汽或蒸汽和液态水的结合体被引入盒中。此外，虽然已经公开了包括一种饮料成分或前体的某些实施例，但用语“饮料成分或前体”不限于仅一种成分。反而，饮料成分或前体可包括一种成分(例如，咖啡)或多种成分(例如，咖啡和甜味剂)。此外，虽然已经描述了与盒联用的一些实施例，但篮组件可在没有盒的情况下保留疏松的饮料前体。
虽然本发明描述了填塞机构的某些实施例和例子，但是本领域技术人员应该理解，可按不同方式结合和/或修改本发明所示出和描述的方法和装置的许多方面，以形成另外的实施例或可接受的例子。所有这类修改和改变意图在此被包括在本发明的范围内。实际上，可能存在处于本发明范围内的各种各样的设计和方法。本文公开的特征、结构或步骤都不是至关重要或不可缺少的。此外，虽然本文已经描述了说明性实施例，但具有相同的元件、修改、省略、结合(例如各种实施例之间的方面的结合)、适应性修改和/或改变的任何和所有实施例的范围，这是本领域技术人员基于本发明可以明白的。
此外，在不同的实施方式的背景下，在本发明中描述的某些特征也可在单个实施方式中结合地实施。相反地，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可在多个实施方式中分开实施或在任何合适的子结合中实施。此外，虽然在上文中特征可被描述成在某些结合中起作用，但所声称的结合中的一个或多个特征在某些情形中可从该结合中被删除，并且该结合可被声称为子结合或子结合的变形。
此外，虽然在附图中描绘或在说明书中按特定顺序描述了操作，但是，为了获得所需结果，这类操作不需要按所示的特定顺序或按相继顺序执行，或者不需要执行所有操作。未描绘或描述的其他操作可合并在示例性方法和过程中。例如，可在所描述的任何操作之前、之后、之间或同时地执行一个或多个额外的操作。此外，在其他实施方式中可重新布置或重新排列所述操作。此外，在上述实施方式中各种系统部件的分离不应该被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应该理解，所描述的部件和系统一般可集成在一起成为单个产品或被封装成多个产品。
为了本发明的目标，本文描述了某些方面、优点和新颖特征。任何特定的实施例不必实现所有这些优点。因此，例如，本领域技术人员将意识到，可以用实现本文教导的一个优点或一组优点而不需要实现本文教导或暗示的其他优点的方式具体化或执行本发明。
除非另有具体规定，或在所使用的背景下以其他方式理解，条件语，诸如“可以”，通常意图传达的是，某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语通常不意图指示一个或多个实施例以任何方式需要所述特征、元件和/或步骤。
除非另有具体规定，连接语，诸如“X、Y和Z中的至少一个”在所使用的背景下以其他方式被理解成传达的是，项目、用语等可以是X、Y或Z之一。因此，这种连接语通常不意图指示某些实施例需要存在至少一个X、至少一个Y和至少一个Z。
本文使用的程度语，诸如在此使用的用语“近似”、“约”、“大体上”和“基本上”表示仍执行所需功能或获得所需结果的接近规定值、量或特征的值、量或特征。例如，用语“近似”、“约”、“大体上”和“基本上”可涉及在规定量的小于10％内、小于5％内、小于1％内、小于0.1％内和小于0.01％内。作为另一个例子，在某些实施例中，用语“大体平行”和“基本平行”涉及与精确平行偏离小于或等于15度、10度、5度、3度、1度、0.1度或其他的值、量或特征。
权利要求的语言基于权利要求中所采用的语言被宽范围地解释，并且不受限于本说明书中或本申请的诉讼期间所描述的例子，诉讼例子被认为是非排他性的。
已经联系附图描述了一些例子。但是，附图未按比例绘制。距离、角度等仅是说明性的，并且不必显示与所示装置的实际尺寸和布局的准确关系。可添加、移除和/或重新布置部件。此外，本文联系各种实施例对任何特定特征、方面、方法、特性、特征、品质、属性、元件的公开内容等可用于本文列出的所有其他实施例。此外，应该意识到，可利用适合执行所述步骤的任何装置实践本文描述的任何方法。
总之，已经公开了冲泡器和填塞组件的各种说明性实施例和例子。虽然已经在那些实施例和例子的背景下公开了冲泡器填塞组件，但是本领域技术人员应该理解，本发明延伸超过具体公开的实施例，延伸至其他替代性实施例和/或实施例的其他用途及其某些修改和等价方案。本发明明确地考虑的是，所公开的实施例的各种特征和方面可彼此结合或替换。因此，本发明的范围不应该受上述公开的特定实施例限制，而是应该仅通过公平地阅读以下权利要求及其等价方案的整个范围来确定。

Claims (15)

1.一种用于制备单份饮料的机器，所述机器包括：
盖组件，其被配置成在允许插入饮料前体的打开配置和其中从所述饮料前体制备饮料的关闭配置之间移动；
篮组件，其包括被配置成容纳包含饮料前体的盒的腔；以及
填塞组件，其被配置成在闩锁状态和填塞状态之间移动，所述填塞组件包括：
与所述盖组件连接的盖凸轮，所述盖凸轮具有上壁部分、侧壁和沿所述侧壁设置的凸轮路径，
具有被配置成与所述凸轮路径接合的一个或多个凸轮齿的轴环，以及
与所述盖凸轮连接的填塞表面，其中，当所述盖组件位于所述关闭配置中时，所述填塞表面被配置成在所述闩锁状态和所述填塞状态之间移动，在所述闩锁状态中，所述填塞表面不压缩所述饮料前体，在所述填塞状态中，所述填塞表面压缩所述饮料前体；
其中，所述轴环被配置成能够移动地与所述盖凸轮接合，以沿轴向转移所述填塞表面，从而使得所述填塞表面在填塞状态比在闩锁状态更靠近所述篮组件，并且
其中，所述轴环围绕所述填塞组件的纵向轴线而旋转。
2.如权利要求1所述的机器，其中，所述盖凸轮能够相对于所述盖组件沿轴向转移，所述盖凸轮通过至少一个盖弹簧而被悬挂。
3.如权利要求1所述的机器，其中，所述凸轮路径包括下凸轮路径和上凸轮路径。
4.如权利要求3所述的机器，其中，在闩锁状态，所述一个或多个凸轮齿与所述下凸轮路径接合，并且其中，在填塞状态，所述一个或多个凸轮齿与所述上凸轮路径接合。
5.如权利要求1所述的机器，其中，所述轴环还包括多个齿轮齿。
6.如权利要求1所述的机器，其中，所述凸轮路径沿所述盖凸轮的所述侧壁的外表面设置。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的机器，其中，所述盖凸轮还包括在所述上壁部分的底表面上的凸台，所述凸台被配置成与所述篮组件形成密封。
8.如权利要求1至6中的任意一项所述的机器，其中，所述盖凸轮还包括从所述盖凸轮的所述上壁部分沿径向向外突起的一个或多个肋。
9.如权利要求1至6中的任意一项所述的机器，其中，所述填塞组件还包括被设置在所述填塞表面和所述盖组件之间的填塞弹簧，其中，在填塞状态，所述填塞弹簧处于压缩状态。
10.如权利要求9所述的机器，其中，所述弹簧被配置成提供在约30lbf和约50lbf之间的力。
11.如权利要求1至6中的任意一项所述的机器，其中，所述填塞表面包括喷头。
12.如权利要求1至6中的任意一项所述的机器，其中，所述盖凸轮还包括一个或多个流体出口。
13.一种在如权利要求1所述的机器中压缩饮料前体的方法，所述方法包括：
将盖组件从打开配置移动至关闭配置；
将被设置在轴环上的所述一个和多个凸轮齿与盖凸轮上的凸轮路径接合，所述凸轮路径具有下凸轮路径和上凸轮路径；以及
将填塞组件从闩锁状态移动至填塞状态，其中，移动所述填塞组件包括：
旋转所述轴环，从而使得所述一个或多个凸轮齿从所述下凸轮路径移动至所述上凸轮路径；
远离所述盖组件移动所述盖凸轮；以及
朝向所述饮料前体移动填塞表面。
14.如权利要求13所述的方法，其中，远离所述盖组件移动所述盖凸轮包括将至少一个弹簧从压缩状态拉动至延长状态。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，当将所述填塞组件从闩锁状态移动至填塞状态时，所述盖组件保持静止。
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