CN107951394A - 用于填充和密封筒状物的机器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于填充和密封筒状物的机器和方法。一种用于填充和密封杯子的机器包括：料斗；填充器，其与料斗连通用于计量和分配含香料的材料；可回收的进料器，其具有充当一次性填充和密封站的板；多个杯子锁定器和接纳在锁定器中的多个杯子叠堆；传送机，其用于使进料器在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，叠堆在进料器下方，在第二位置，叠堆顶部上的充满的杯子变得可接近的用于密封或移除；以及进料器均衡器，其用于当杯子充满和移除时补偿叠堆的高度减少量，从而使叠堆中剩余的杯子保持足够靠近填充器以防止含香料的材料的任何损失和溅出。

Description

用于填充和密封筒状物的机器和方法

相关申请的交叉引用

本申请是由Edward Z.Cai于2014年10月16日提交的题为“Machine and Methodfor Filling and Sealing Cartridges”的美国申请序列号14/121788的部分继续申请。

发明领域

本发明涉及一种用于填充咖啡的生产机器和方法，特别地涉及一种高速填充机器，该机器是小型的、廉价的且对于当地咖啡店和个人咖啡馆、饭店和餐馆而言是足够简单的。

发明背景

在美国专利号5,325,765和5,840,189中具有由Sylvan等人教导的用于填充 的高速商用机。所有这样的高速机都使用由数百排的腔制成的长的环形传送带环。带穿过—1)杯站，其处单独的杯子落入这些排的腔中，2)过滤器站，其处一排过滤器打褶、形成、插入且密封到一排杯子中，3)咖啡填充站,以及4)密封站，其处一排盖子施加并且密封到一排杯子。成品杯子连续落入大储存容器中或落入用于装盒机的另一个带中。还具有各种感测和测量站以检验是否恰当地施加和密封过滤器和盖子。

然而，这样的生产机器具有阻止进一步接纳的若干问题。问题之一是，这样的机器需要大的空间，这阻止了当地咖啡店和个人商店、餐馆和饭店为其顾客填充新鲜的杯子。

问题之二是，机器的高成本，高成本使得机器难以由当地咖啡店、商店、饭店以及餐馆负担并且夺去顾客享受当地烘焙的咖啡的选择。

问题之三是，这些机器的长的设置时间(setup time)和清理，这使得很难为顾客定制K杯订单。因为，用于填充K杯的细磨的咖啡是油性和粘性的，以在机器的供料斗内引起桥连，如由Hausam在美国专利号5,341,961中所教导的搅拌器通常被使用，这使得清洁更加困难。

上面的问题使得仅仅集中制造K杯才是经济的，这增加了分配时间并且使得咖啡在其被顾客购买时变得陈旧且不新鲜。

本发明的第一个目的是提供一种生产机器，该生产机器对于当地咖啡店和个人商店、饭店&餐馆而言放置在桌子或台面上是足够紧凑的。

本发明的第二个目的是提供一种当地咖啡店和个人商店、饭店和餐馆可负担的起的新生产机器。

本发明的最后一个目的是提供一种新生产机器，该新生产机器可以在短时间内设置或清洁以使得当地咖啡店和商店能够为顾客定制订单。

发明概述

用于用一定量的含香料的材料填充和密封杯子的机器，包括：料斗，其具有用于将含香料的材料源接纳到料斗中的上部开口，以及下部开口；填充器，其与料斗的下部开口连通用于计量一定量的含香料的材料并且具有用于排放材料的至少一个分配喷嘴；进料器，其用于促进填充其上的杯子并且具有用于接纳至少一个杯子叠堆的至少一个杯子锁定器。每个叠堆包括多个杯子。每个杯子包括顶部开口，包围顶部开口的顶部周缘、封闭的底部、在所述顶部周缘和封闭的底部之间的侧壁、以及形成于顶部开口和封闭的底部之间的容纳室。机器还具有进料器致动器，该进料器致动器用于使进料器在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置至少一个杯子叠堆位于填充器的分配喷嘴下方，在第二位置在至少一个叠堆顶部上的充满的杯子变得可接近以用于从进料器密封或移除。在第一位置处，填充器经由喷嘴将一定量的含香料的材料仅排放到位于进料器中的至少一个叠堆的顶部上的杯子中以形成填满的顶部杯子。机器还具有进料器均衡器，用于当至少一个叠堆中的杯子在第一位置处充满并且在第二位置处移除时，补偿进料器上的至少一个叠堆的高度减少量。当在至少一个叠堆的顶部上的至少一个充满的杯子被移除或即将移除时，均衡器通过改变进料器传送机和填充器的所述喷嘴中的至少一个的竖直位置使进料器和填充器之间的距离减少预定的高度，从而使至少一个叠堆中的剩余的杯子保持足够靠近分配喷嘴以防止含香料的材料的任何损失和溅出。使用该机器的方法包括以下步骤：通过叉架致动器将叉架从静止位置向左朝向进料器移动以拾取进料器中的顶排杯子，使叉架向上移动以将顶排杯子定位在分配喷嘴下方，通过填充器致动器使量块移动以填充顶排杯子，使叉架向左朝向同步出口移动以在盖子闭合器和盖子密封器的下方经过进而密封顶排杯子，以及通过叉架启动器使叉架向右返回到其静止位置。

附图简述

如下的附图概略地图示了本发明的非限制性实施方案：

图1是根据本发明的用于筒状物的生产机器的竖直剖视图；

图1A是沿着图1的线A-A截取的剖视图；

图1B是沿着图1的线B-B截取的剖视图；

图1C是沿着图1的线C-C截取的剖视图；

图1D是沿着图1的线D-D截取的剖视图；

图1E是沿着图1的线E-E截取的剖视图；

图2是图1的进料器的竖直剖视图，仅详细示出了4个杯子；

图2A是来自图2的叠堆的顶部的密封的杯子的竖直剖视图；

图3A是为生产周期做好准备的图1的机器的一部分的竖直剖视图；

图3B是图1的机器的竖直剖视图，示出了填充步骤；

图3C是图1的机器的一部分的竖直剖视图，其中进料器中的充满的杯子准备好密封；

图3D是图1的进料器和机器的一部分竖直剖视图，示出了密封过程；

图3E是为第二子生产周期做好准备的图1的机器的竖直剖视图；

图3F是为最后一个子生产周期做好准备的图1的机器的竖直剖视图；

图3G是在最后一个子生产周期结束时的图1的机器的竖直剖视图；

图3H是为下一个生产周期做好准备的图1的机器的竖直剖视图；

图4是图1的机器的改进的实施方案的竖直剖视图；

图4A是沿着图4的线A-A截取的剖视图；

图5是图4的机器的改进的进料器的剖视图；

图6是用于图4的机器的改进的杯子密封器的剖视图；

图6A是沿着图6的线A-A截取的剖视图；

图6B是图6的杯子密封器的剖视图，用于密封来自图5的进料器的杯子41；

图7A是图4的机器的剖视图，示出了盖子的闭合；

图7B是图4的机器的一部分的剖视图，示出了顶排杯子的密封和部分提升；

图7C是沿着图7B的线A-A截取的剖视图；

图7D是图4的机器的一部分的剖视图，示出了密封的杯子的提升；以及

图7E是图4的机器的一部分的剖视图，示出了密封的杯子的投放；

图8是图4的机器的改进的实施方案的竖直剖视图；

图8A是沿着图8的线A-A截取的剖视图；

图8B是图8的叉架270的放大图；

图8C是沿着图8B的线C-C截取的叉架270的剖视图；

图8D是图8的机器的剖视图，示出了进料器中的顶排杯子的填充；

图8E是图8的机器的剖视图，示出了顶排充满的杯子通过叉架与进料器分离；

图8F是图8的机器的剖视图，示出了顶排充满的杯子的闭合；

图8G是图8的机器的剖视图，示出了顶排充满的杯子的密封；

图8H是图8的机器的剖视图，示出了在叉架中的密封的顶排杯子；

图8I是在完成子生产周期后的图8的机器的剖视图；

图9是图8的机器的改进的实施方案的竖直剖视图；

图9A是图9中的杯子叠堆40的放大图；

图9B是图9A中叠堆40中的杯子41的放大图；

图9C是沿着图9B的线C-C截取的杯子41的剖视图；

图9D是图9A中的杯子叠堆40的改进的实施方案；

图9E是图9B的杯子41的剖视图，示出了第一热密封部如何在盖子和容器之间制成；

图9F是图9B的杯子41的剖视图，示出了盖子如何打开以形成叠堆；

图9G是图9的机器的剖视图，示出了顶排充满的杯子的闭合；

图9H是图9B的杯子41的剖视图，示出了形成第一热密封部的可替代的方式；

图9I是图9B的杯子41的剖视图，示出了打开盖子以形成叠堆的可替代的方式；

图9J是图8的机器的剖视图，示出了第二热密封部如何在盖子和容器之间形成。

优选实施方案描述

如图1至图3中所示，本发明的用于每分钟填充和密封或其它筒状物的机器1，包括在生产室100上方的密封的料斗2，杯子进料器或进料器20、进料器传送机或致动器30、充填器10、进料器高度均衡器或进料器均衡器50、杯子密封器7以及进料器重新起动器60容纳在生产室100中。料斗2具有供给室111，该供给室111具有前壁3、后壁92、带有裙缘107的盖子112和用于密封料斗的顶部开口113的密封垫片115以及用于连接到惰性气体源的第一气体入口106。当连接到惰性气体供给源时，垫片115保持室111中的正压力以使惰性气体流动穿过细的咖啡粉从而排净粉末内的空气。料斗接纳含香料的材料源114，诸如研磨的咖啡、茶叶或可可粉，并且具有连接到进料器填充器10的底座89和将材料114引导到填充器的底部开口108。尽管在图1中料斗具有圆锥形状，应理解，料斗可以采用任何形状，诸如圆柱形或立方形的。杯子密封器7包括两个密封盘155，该两个密封盘155经由臂156连接到左侧壁和右侧壁116并且以与在供给器传送机30上的进料器20中的顶排的杯子41g大约相同的高度定位以促进密封操作，密封盘155将在图3C和图3D中详细讨论。

生产室100为进料器20的填充提供足够封闭的室。生产室100具有：底面板101，其带有四个吸杯102以固定到桌子或工作台；后面板103；侧面板116；前面板117；顶面板104，其连接到前面板、后面板和侧面板并且连接到进料器填充器10的顶部(图1至图1E)；以及透明的玻璃或塑料窗口。前门4位于前面板上以提供通向室100的通路，并且包括：顶面板5；手柄27，其具有经由螺栓119连接到门的臂118；竖直槽道18，其用于接纳具有进料器传送机的头部29的杆31以允许头部在槽道内移动；以及唇缘19，其沿着槽道形成以防止头部移出。第二惰性气体入口105设置在顶面板104上，以提供惰性生产环境。窗口8允许操作员观看研磨的咖啡或茶叶落入杯子41中，从而使生产更轻松。

机器的尺寸主要由进料器决定。如果进料器具有五个叠堆40并且每个叠堆具有七个k杯41，则进料器约高4.5”，深4”且宽10.5”，这使得机器约高16”，宽12”且深16”。以每分钟20个杯子，该紧凑的桌上机器可以每天填充和密封约8000个杯子，这满足了大多数小到中型的当地咖啡公司的需求。为了提高速度，进料器可以容纳12个或更多个叠堆并且每个叠堆可以具有16个或更多个杯子。以16个k杯/叠堆具有6个叠堆的进料器高8”，深4”且宽12”，并且机器测量为高24”，深16”且宽20”。应理解，为了使机器更小，进料器可以容纳一个或两个叠堆。

进料器20用作一次性填充和密封站，并且包括托盘22以接纳杯子41的多个叠堆40。托盘包括板26、连接到板以接纳杯子的多个叠堆的多个杯子锁定器34、围绕板的边缘的裙缘39、前腿或支撑壁32、以及在板上以提供和保持恰当的密封角度的密封保护器24，该密封保护器24稍后将讨论，用于将盖子密封到杯子。每个叠堆40具有相同数量杯子41，通常6个至36个杯子，优选地12个至24个杯子。每个叠堆40中的杯子41的数量决定生产周期中的子生产周期的数量以填充和密封进料器中的所有的杯子41，这稍后将在图3A至图3H中讨论。杯子锁定器具有配合每个叠堆40的底部杯子41a的侧壁的侧壁以使叠堆固定，使得材料114在充填步骤期间被引导到每个叠堆的顶部杯子41g中。托盘由可回收的纸质或塑料片材制成，在锁定器34和密封保护器24之间具有加强脊(未示出)。

应理解，进料器中的五个圆柱形密封保护器24(图1和图1A)可以由一个长形支撑壁替代，该长形支撑壁具有高出板26的预定高度和离杯子锁定器34的预定距离以实现120度密封角度。还应理解，为了防止填充过程期间咖啡弄脏杯子的盖子和周缘，在每个叠堆的底部处的杯子41a的盖子和密封保护器24之间的接触点或接触平面应靠近盖子21a或盖膜207(图2)的中心并且优选地高于盖子21a或盖膜207的中心。还应理解，本发明中的术语杯子(cup)用于表示任何容器或筒状物，并且可以采用或具有任何形状，诸如圆形、方形、矩形或椭圆形形状。

为了示出进料器以及进料器中的杯子的更多细节，图2的进料器中仅示出了四个杯子41。杯子41包括：杯形容器219；杯形过滤器35，其具有密封到容器的上侧壁216的顶端部和封闭的过滤器底部232；以及盖子21，其具有用于将盖子连接到容器的柔性连接器215、用于将盖子密封到容器的粘合剂O形环201以及可由上侧壁216接纳的环形密封室203。杯子类似于申请人于2014年3月13日提交的题为“A Beverage Cup for Coffee or the Like”的美国专利申请序列号1399965中公开的杯子。密封室203包括：竖直环形侧壁202，其具有第二端部和垂直地连接到盖板205的第一端部；倾斜的环形壁204，其具有成大于90度的角度连接到盖板的第一端部和连接到侧壁202的第二端部的第二端部；以及柔性可刺穿的膜207，其密封到环形壁202和204两者的第二端部并且覆盖盖板205的中心孔206。密封室203适合与热水直接接触并且在冲泡期间在加热下变得膨胀，以提高其对上侧壁216的密封。

过滤器底部是大体上平坦的并且靠近或甚至与容器219的底壁230接触，以形成由打褶的侧部过滤器35和封闭的底部过滤器232形成的特大容纳室235和接近零体积的饮料收集室231，然而，在冲泡过程期间，收集室在体积上进行膨胀以促使过滤器室中的材料提取并且促使饮料流出杯子。对于收集室231而言接近零体积的一个出乎意料的优点在于，其使当前发明的杯子41能够避免中常见的“水窜”问题，当从冲泡器皿射出的水直接穿过过滤器而不接触研磨咖啡时，发生“水窜”。

已发现，仅使其过滤器底部232位于杯子底部230处或靠近杯子底部230的杯子在进料器中能正常工作。当其过滤器底部位于杯子的中间高度附近的常规k杯用于进料器20中时，填充和密封操作可能不能正确完成。小的或近似相等的间隙，如图2中由双箭头线210所指示的，在两个相邻的杯子41之间形成。通过在杯子的内表面上在杯子底部230上方的预定高度处形成多个脊部233，优选三个至六个脊部，并且通过使脊部的顶端部234从内表面延伸出预定的深度，发现由盖子21或盖膜对杯子41进行的密封显著改善。间隙210约等于脊部的预定高度，且为4mm至15mm，优选5mm至12mm，以在下面的杯子的过滤器35和上面的杯子之间提供足够的摩擦，从而防止由于杯子41在叠堆40中的运动造成杯子周缘217和粘合剂O形环201受到咖啡渣的任何污染。预定深度是0.7mm至2.5mm，优选地1mm至2mm，以防止在由盖子21密封杯形容器219期间破坏或损坏杯子。

密封杯子中的工业标准过程是通过在杯子的水平顶部周缘上施加平坦的盖膜且然后热密封，并且平坦的盖膜和杯子的顶部周缘217之间的角度在密封前为零度。在申请人的美国专利申请序列号1399965中，在该专利中盖子靠近杯子侧向放置并且杯子的盖子和顶部周缘217之间的角度在密封前大于210度。工业标准的盖膜和申请人的较早的申请所教导的盖子均不能在进料器中合适地工作。在图2的进料器20中的盖子21在盖子和周缘217的水平平面之间成约120度的角度定位。该角度被称为“密封角度”，因为其对于盖子或盖膜21到杯子41的杯形容器219的密封操作是至关重要的。据发现，为了使将盖子21到容器219的密封操作正确地执行，密封角度应该在90度和175度之间，优选地在95度和165度之间。密封保护器24是板26上方预定高度的塔状部或突出部，并且定位在离杯子锁定器34预定的距离处，使得盖子21a由接触平面23支撑以实现120度的密封角度。

据发现，盖子21在进料器中的密封角度可以随时间变化并且随杯子在进料器中的位置变化。通常，在叠堆40的底部部分中的杯子具有比叠堆的顶部部分中的杯子更小的密封角度。还发现，密封保护器24有助于使密封角度的变化限制到有效密封可接受的范围内，并且靠近叠堆40的底部的盖子21的密封角度随时间保持大体上恒定且因而被视为进料器20的密封角度。还发现，为了实现用于有效密封的恰当的密封角度，在叠堆40放置到进料器20中之前的一段时间，盖子21和杯形容器219的周缘217的平面之间的角度需要设置并且保持成小于160度，优选地95度至140度。另外发现，恰当的密封角度还可以通过在叠堆40放置在进料器20中之前或之后抵着每个叠堆40中的盖子21按压足够厚的间隔物(诸如，板、杆或纸板)来实现。

申请人的美国专利申请序列号1399965中所教导的杯子具有的问题在于，盖子21可能在杯子填充和密封后意外打开或损坏。本发明的盖子21已经通过在竖直环形侧壁202(图2)的外侧提供非常窄或短的外周缘208解决了该问题。竖直侧壁202外侧的外周缘208的宽度小于杯形容器219的周缘217的宽度的约1/2，优选地小于杯形容器219的周缘217的宽度的约1/4。发现，通过使外周缘208的宽度为零或移除外周缘208，使由盖子21密封的杯子41损坏而不致使密封的杯子不能操作变得不可能。在这种情况下，柔性膜207可以密封到侧壁202和204的顶端部。膜207具有延伸出外周缘208的柔性的外环部209，以在容器由盖子21密封后覆盖容器219的周缘217，如图2A中所示(注：含香料的材料114未在这里示出)。粘合剂O形环201变平并且变成201a，以将柔性环部209附接到容器周缘217。柔性环部209在下落或接触其它对象期间防止任何意外打开。而且，柔性环部防止任何潜在地损坏杯子中的内容物，因为当人们试图拉动柔性膜环部209打开盖子21时，膜环部将在热封口处或热封口附近破坏到短的外周缘208，或在热封口处或热封口附近破坏到环形壁202或204的第二端部，这使得杯子41不可用并且用作杯子已经损坏的警告标志。

应理解，托盘22可以内置于进料器传送机的抽屉37中，即传送机的腔36可以设定尺寸且成形为将叠堆40的底部杯子41a锁定在适当位置处并且充当杯子锁定器34，并且密封保护器24可以在抽屉37的上表面上形成或附接到抽屉37的上表面，以有助于实现和保持用于将盖子21密封到杯子41的恰当的密封角度。这里杯子锁定器34，即腔36的尺寸设置成紧密地配合底部杯子41a，使得叠堆40在填充操作期间固定在进料器中并且允许手动或通过图4、图8和图9中的叉架270移除底部杯子41a。利用内置的托盘，在每个生产周期前，操作员都将杯子的叠堆40放置在内置的杯子锁定器34中以形成进料器20。应理解，不管叠堆是由操作员放置到托盘中还是叠堆与托盘一起供给，接纳于托盘22中的杯子的叠堆40总被认为是进料器20的一部分。

用于进料器20的进料器填充器10包括：防止桥连的块79，其连接到料斗2的底座89并且具有平坦的底表面；可移除的量块15，其具有平坦的底表面，适合于沿着防止桥连的块的平坦的底表面滑动的平坦的顶表面；启动块78，其具有用于接纳量块的前室88和后板坯或齿轮板坯85，该后板坯或齿轮板坯85具有适合于沿着防止桥连块的平坦的底表面滑动的顶部平坦表面和其上形成有预定数量的板坯齿84的底表面；填充器致动器80，其用于使启动块移动；分配块42，其具有量块15和启动块78可以在其上滑动的平坦的顶表面和用于接纳启动器的开口73；以及误差防护器70，其用于在生产期间防止操作员误差(图1至图1D)。填充器致动器80是线性致动器并且包括：齿轮或齿轮板82，该齿轮或齿轮板82具有适合于啮合板坯齿84的预定数量的齿轮齿83；由两个相对的侧壁116支撑的齿轮轴81；和通过杆87连接到轴81供人们转动齿轮82的把手86(图1和图1D)。

误差防护器包括摩擦垫75和弹性臂74，该弹性臂74具有连接到分配块42的后部部分77的一个端部和连接到垫75的另一端部，以经由垫将阻力或抵抗力施加到齿轮82，即施加到量块15的运动。齿轮82成形和设定尺寸成使得抵抗量块的运动的阻力在量筒45从填充室109移动离开之后大体上减小或消失，并且当量筒移动到填充室中时重新出现。误差防护器还可以是空气弹簧，或者可以是当量筒45在填充室109下方或至少部分地在填充室109下方时或在量筒的至少一部分到达填充室之后向量块15的运动施加阻力或抵抗力的任何其它设备。发现误差防护器能防止杯子部分填充或不完全填充并且防止在填充的杯子之中填充重量上的显著差异。

防止桥连的块79还具有连接生产室100的顶面板104的后表面或后面、连接到透明观察窗8的前面、以及用于接纳来自料斗2的底部开口108的材料114的填充室109。填充室的前内壁11和后内壁91是大体上竖直的，或优选地朝向填充室的中心向内倾斜，即，填充室的前内壁或后内壁和底表面之间的角度接近或小于90度。发现，为了最小化或甚至防止细咖啡渣在料斗2中桥连，填充室109的前内壁和后内壁的高度大于量块15的高度的1/3，优选地大于量块15的高度的1/2。

前室88具有与量块15相同的厚度或高度并且具有比量块宽的倾斜嘴部150以促使量块快速变更为用于填充不同量的或不同类型的材料114的另一个量块的变化。块锁定器12具有通过螺栓151附接到前室88的侧壁153的闩锁152，并且适于操作员朝向侧壁153转动闩锁以打开嘴部150并移除量块，或者在量块经由嘴部150插入到前室88中后，朝向量块转动闩锁以使量块锁定在适当位置处。

量块15还包括用于为杯子41计量预定重量的材料114的多个量筒或计量筒45(图1、图1B和图1C)。已经获知的是(Hausam的美国专利号5,341,961)，如茶叶或细磨咖啡的粉末材料114在量筒上方的桥连阻止了量筒的适当填充。为了防止在量筒45上方的这种桥连，桥基部110在量筒45的前内壁44和填充室109的前内壁11之间形成。桥基部的宽度应该大体上大于量筒的高度的三分之一(1/3)，优选地大于量筒的高度的三分之二(2/3)。为了使桥基部110更宽，量筒的后内壁90可以靠近填充室的后内壁91或者甚至在填充室的后内壁91的后面定位，如图1中所示。

为了使进料器填充器10能够向进料器中的杯子41输送恒定量的细磨咖啡，发现量筒45的高度应该小于前内壁44和后内壁90之间的距离或小于量筒45的直径。分配块42还包括便于进入进料器20的切口6和多个分配室16，该多个分配室16具有：顶部方形或矩形开口9，其具有垂直于量块15的移动方向的垂直侧壁156；分配喷嘴14，其用于将材料114分配到进料器中的每个叠堆40的顶部上的杯子41g(即，顶排的杯子41g)中；后室壁13，其用于防止较小的底部开口的任何阻塞；以及倾斜的侧壁17(图1、图1C和图1D)。至少垂直侧壁156的顶部部分宽于计量筒44的直径以允许量筒45中的材料114完全分配。

其它已知的咖啡填充机器具有由用于防止桥连问题的搅拌器引起的死空间且具有用于剂量的曲折的绞龙(auger screw)。这样的死空间使得无法在每个新生产之前从先前生产批次中清除不新鲜的咖啡残留物。结果，为了在每个新生产批次前清洁填充机器，多达数百磅的新鲜的研磨咖啡可能被使用并且浪费，更不用说浪费时间和劳动力。这样的清洁还使小批次生产(100个至10,000个K杯)不切实际。

本发明的进料器填充器10消除了引起死空间的搅拌器或绞龙，并且机器中与咖啡接触的所有表面都容易用手够到，以便在不到一分钟或甚至数秒内快速擦拭和清洁。这不仅节约了清洁所使用的新鲜的咖啡且避免了每个新生产批次前的生产时间损耗，而且使小到中型咖啡店能够生产小批量的k杯以最好地满足其顾客的确切需求。另外，进料器填充器10能够在每个生产批次结束时将料斗2、填充室109和量筒45中的所有咖啡输送到进料器20中的杯子中，而没有咖啡留在机器中，这进一步降低了昂贵咖啡的浪费。此外，通过简单地转动手柄86以将量块15从填充室移出、将锁定器12解锁并且将量块取出，使量块15可以快速移除(在不到一分钟内)以在洗碟机中或洗涤槽中深度清洗。

进料器传送机或致动器30包括：基板68，其具有在生产周期前安置在生产室100的底面板101上的两个橡胶缓冲器98；抽屉37，其具有适合于在基板68的顶部上滑动的底部且具有用于接纳进料器20的杯子锁定器34的多个腔36和用于接纳进料器的腿32的狭槽33；以及杆31和球形头部29，该球形头部29将抽屉37连接到门4和门手柄27。轴承(未示出)可用于减小抽屉37在基板68上滑动所需的力。当带有杯子的多个叠堆40的进料器20放置在抽屉37中时(图3A)，生产周期开始，当进料器中的所有杯子已经填满和密封并且清空的托盘22从抽屉移除时(图3H)，生产周期结束。在每个子生产周期中，在进料器中仅顶排的杯子，即位于每个叠堆40的顶部上的杯子被填充和密封。顶排的杯子定位成充分靠近分配喷嘴14，以确保来自计量筒或量筒45的所有咖啡都干净地分配到顶排杯子中而没有溅出。顶排杯子41g的周缘217g和喷嘴14之间的典型距离是2mm至30mm，优选地10mm至15mm。

如上面所描述的，进料器传送机30是用于使进料器20在填充位置和密封或静止位置之间移动的线性致动器，在填充位置处，每个叠堆的顶部处的杯子位于分配室的分配喷嘴14的正下方并且充分靠近分配喷嘴14，以允许咖啡分配到每个叠堆的顶部处的杯子中并且防止任何溅出(图3B)，在密封或静止位置处，进料器充分远离分配室16的分配喷嘴14定位，以允许填满的杯子密封和包装(图3C)。

分配块通过底面板和分配块的四个角落处的四个支撑柱72支撑并且定位在底面板101上方的预定距离处。四个通孔99(图1和图1E)设置在基板68的4个角落处，以接纳四个柱72并且允许基板沿着四个柱滑动。

进料器均衡器50包括：长形齿轮板46，其具有齿或齿轮47以及安装到分配块上的狭槽43的顶端部和安装到底面板101上的狭槽38的下端部；提升器盘49，其具有适合于接合齿轮47以沿着齿轮板46向上移动的齿轮48，并且固定到旋转地连接到安装支架58的轴杆51，安装支架58经由基板68中的狭槽54附接到基板68；定向盘53，其具有对称的齿52并且也固定到轴杆51；以及步进器59，其在接纳于形成在窄的抽屉延伸部69中的圆柱形室57中的弹簧56之上，并且具有预定数量的对称齿55，用于接合对称齿52以转动定向盘，从而经由轴杆51转动提升器盘49，以当抽屉37上的进料器20移动到其正常填充位置处时，使基板68以及其上的进料器20向上移动。每次当进料器移动到其正常填充位置处时，或每次在进料器中的顶排的杯子41填满、密封且从进料器移除后，进料器均衡器适合于使进料器向上移动或提升预定的高度，该预定的高度应该与进料器中的每个叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210大约相同。因此，即使当进料器中的杯子41填满、密封且移除时叠堆40的高度降低，每个叠堆40的顶部上的杯子，即顶排杯子41，总是保持在离室100的底面板101近似相同的高度或距离处，发现这对于盖子21和杯形容器219之间的气密密封的形成是至关重要的。

进料器重新起动器60适合于在进料器20中的所有杯子41已经填满、密封和包装后使进料器传送机30返回到其中缓冲器98与底面板101接触的其静止或开始位置，从而允许机器1起动另一个生产周期。重新起动器包括：托臂67，其附接到或固定到基板68；启动圆柱体或梁65，其接纳并且支撑在托臂67中的圆柱形孔64中；定向制动器62，其具有位于梁65的一个端部处的对称的齿61，以与提升器盘接合并且允许提升器盘49沿着齿轮板46向上移动，即逆时针移动，但阻止提升器盘向下或顺时针移动；以及弹簧63，其装载在定向制动器62和支架之间以在制动器和提升器盘之间施加预定的力。刚性连接棒66连接到左重新起动器60和右重新起动器60的圆柱体65的另一个端部(图1、图1A和图1D)，使得经由把手或手柄(未示出)施加到棒的外力可以同时拉动两个重新起动器60的定向制动器62离开提升器盘，并且使基板68上的进料器20、进料器传送机以及进料器均衡器落到底面板101上。

为了使用本发明的机器1来制造或其它筒状物，操作员通过快速拉动或移动门手柄27而打开门4，从而使进料器传送机可由操作员接近，而使进料器传送机30远离进料器填充器10的分配喷嘴14移动或滑动(图3A)。在将进料器20放置到进料器传送机30上，使得杯子锁定器34接纳在腔36中且腿32接纳在狭槽33中并且用新鲜的细磨咖啡114填充料斗2后，操作员推动门的手柄27以关闭门，并且使进料器传送机30滑动或移动，以将进料器的顶排中的杯子，即顶排杯子，设置在进料器填充器10的分配喷嘴14的正下方的填充位置处(图1)。

为了填充，操作员向前转动或拉动填充器致动器80的手柄86，以使齿轮板82转动，从而使量块15以及其中的量筒45从第一位置移动到第二位置，在第一位置中，筒45用来自填充室109和料斗2的咖啡填满，在第二位置中，量筒的后内壁90到达或略微超过分配室16的后侧壁13(图3B)。在第二位置中，当量筒的前内壁44到达分配室16的垂直侧壁156和后侧壁13时，量筒45中的咖啡掉落并且经由喷嘴14分配到进料器中的第一顶排的杯子41g中。然后，向后转动或推动手柄86，以将量块和量筒移动到填充室中并且回到正常填充位置以重新填充量筒。当后内壁90达到或超过垂直侧壁156时剩余在量筒中的任何咖啡在筒返回到其正常填充位置的该返回过程中分配到杯子41中。在整个所有的生产周期实现了细磨咖啡到进料器20中的杯子41中的恒定分配，这表明桥连问题已经在本发明的填充器中成功地被解决。

虽然不容易理解进料器填充器10如何解决美国专利号5,341,961中由Hausam发现的阻止细磨咖啡恒定分配的桥连问题，但可认为，防止桥连的块79和桥连基部110已经实现了向进料器20中的杯子41中进行所需量的恒定填充。在填充进料器的顶排杯子41g后，操作员迅速将进料器传送机30滑动或移动成仅略微离开喷嘴14，以使进料器20可通过拉动或移动门手柄27而打开门4来接近(图3C)。在进料器传送机30在基板68上滑动的早期部分期间，步进器59向下推动以通过定向盘53压紧下面的在圆柱形室59中的弹簧56，从而允许进料器传送机30朝向门4大体上自由地移动而不启动提升器盘49。

当进料器20变得可接近时，如图3C中所示，操作员用手或用由粗箭头300表示的其它对象使通常成95度至160度密封角度的进料器的顶排杯子41g的盖子21g朝向容器219g推动以至少部分地密封容器。密封过程在图3D中示出，其中顶部图和中间图示出了在进料器传送机30上的进料器20的盖子21和容器219的部分，并且底部图示出了在杯子密封器7的密封盘155上的顶排杯子41g中的一个。在顶部图中，顶排的盖子21g约部分或一半关闭的，并且连接器215是足够柔性的，以防止当顶排盖子在左侧朝向容器219的周缘217推动时，叠堆40向左倾斜。在中间图中，杯子41g中的咖啡至少部分地密封，以防止当杯子41g从进料器中的叠堆40移除并且放置在杯子密封器7上时溅出咖啡。在图3D的底部图中，一个部分密封的顶排的杯子41g放置在杯子密封器7的密封盘155上，并且操作员用他或她的手或用板将盖子21g完全按压到杯子41g的顶侧壁216中，从而形成完全密封的杯子41g，如此处和图2A中更详细所示的。应理解，中间图中的动作也可以在杯子密封器7上进行。

为了提高生产力，第一包装容器(未示出)，诸如包装盒，放置在左侧杯子密封器7下面的机器1的左侧处的桌子上，并且第二包装容器放置在右侧杯子密封器7下面的机器1的右侧处的相同的桌子上。操作员使用他或她的右手将在进料器20的右侧部分上的顶排盖子21g朝向容器219g推动(如图3D的顶部图中所示)，以部分地密封容器219g进而形成部分密封的杯子41g(如图3D的中间图中所示)，以将部分密封的杯子41g从进料器20的叠堆40移除，进而将杯子放置在右侧杯子密封器7上并且将盖子21g完全按压到容器219g的顶壁216中以形成完全密封的杯子41g，并且以将完全密封的杯子落入右侧杯子密封器7下面的第二包装容器中。同时，操作员同时用他或她的左手对进料器20的左侧部分处的顶排杯子41g执行与他或她的右手相同的动作，并且最终将完全密封的杯子41g落入左侧杯子密封器7下面的第一包装容器中。

在进料器20的顶排中的填满的顶排杯子41g已经密封、从进料器移除并且放置到包装容器中后，仅通过推动手柄27进而关闭门4而将进料器迅速返回到其在喷嘴14下面的填充位置，这使得填充器传送机30朝向喷嘴14在基板68上滑动或移动。当步进器59到达并且接合定向盘53时，步进器59使定向盘沿着逆时针方向转动，这引起轴杆51和连接到轴杆的提升器盘49沿着长形齿轮板46向上移动。因为轴杆51连接到基板68，所以基板68和进料器传送机30以及其上的进料器20也向上移动。进料器均衡器50的步进器59、定向盘53、提升器盘49和齿轮板46适合于，在进料器传送机30使进料器完全返回到其在喷嘴14下面的填充位置后(图3E)，使基板和进料器20向上移动或提升预定的高度，该预定的高度约等于叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210(图2)。定向制动器62阻止提升器盘49沿着齿轮板46向下移动，以使基板和进料器保持在预定的高度处。结果，不论在生产周期期间多少排杯子保持在进料器20中，顶排杯子，即在进料器20中的每个叠堆的顶部处的杯子，总是保持在离分配喷嘴14或离生产室100的底面板101大约相同的距离处，发现这对于杯子41的成功密封是至关重要的。应注意，第二顶排杯子41f，即从进料器托盘起第6排的杯子，在旧顶排杯子或第7排杯子21g填满、密封且从进料器移除后被称为顶排杯子41f。类似地，顶排杯子中的盖子被称为盖子21g。

以上构成了一个子生产周期，该子生产周期包括用杯子填充器10填充进料器20中的顶排杯子41g的步骤(图3B)，通过使进料器随进料器传送机30一起远离填充器或喷嘴14仅稍微地移动而使得进料器可达成密封和移除顶排杯子的步骤(图3C)，当杯子41g仍然在进料器中时至少部分地关闭盖子21g的步骤(图3D的顶部图或中间图)，将容器219在杯子密封器7上完全密封并且使密封的杯子41g落入包装容器中的步骤(图3D的底部图)，将进料器随进料器传送机30一起返回到其填充位置的步骤和使进料器传送机以及其上的进料器20提升预定高度的步骤，该预定高度约等于叠堆40中的相邻的杯子之间的间隙210(图3E)。

以图3E的进料器20开始下一个子生产周期，该进料器20现在每个叠堆40中具有六个杯子，操作员简单地重复上面的步骤。在再完成五个以上的子生产周期后，仅一排杯子41(即，每个叠堆40中仅一个杯子)，即，最后一个顶排的杯子或第七顶排杯子留在进料器20中，如图3F中所示。图3G示出了操作员完成最后一个顶排杯子41a后的机器1，其中空的托盘22保持在进料器传送机30上。为了完成生产周期，操作员将进料器重新起动器60的刚性连接棒66朝向生产室100的后面板103移动或拉动，以使在室100的左侧和右侧两者上的定向制动器62远离提升器盘49移动，从而使基板68以及其上的进料器传送机30下落到生产室100的底面板101。然后，空托盘22通过门4从进料器传送机移除，并且机器1准备好开始下一个生产周期，如图3H中所示。应注意，操作员可以选择在最后一个子生产子周期结束时或下一个生产周期开始时移除清空的托盘22。应理解，尽管由于进料器仅具有七排杯子21，所以用于图3A至图3H的进料器20的生产周期仅包括七个子生产周期，但通过使室100足够高以接受具有16排或更多排的杯子41(即，每个叠堆40具有16个或更多个杯子)的更高的进料器20，用于较高进料器的生产周期将包括16个或更多个子生产周期。还应理解，支撑棒，诸如板或杆，可以设置在进料器传送机30的上方，以至少接触每个叠堆40中的顶部的杯形容器219，进而防止每个叠堆中的盖子21在远离托盘22的密封保护器24的方向上倾斜。

图1的机器1是相对劳动密集型的，并且当子生产周期花费15秒时，每分钟仅填充20个或像的筒状物。这样的生产速度对于一年生产约2百万个筒状物的小型咖啡店或企业来说是足够的，但中型咖啡店或咖啡公司会需要更快的机器。为了解决劳动密集和生产速度问题，一种图1的机器1的改进的实施方案在图4和图4A中示出，以使用电动马达和控制系统来代替手动操作。在改进的机器1中，具有适合于接合齿轮板82的驱动齿轮237的填充器马达与控制系统236在用于填充器10的致动器80中使用以代替图1的把手86。具有适合于接合形成在抽屉延伸部69的顶部上的齿轮板290的驱动齿轮241的传送机马达与控制系统242在进料器传送机30中使用以代替图1的门手柄27和相关的连接机构。连接到启动圆柱体65的重新起动器电磁致动器与控制系统238在进料器重新起动器60中使用以代替图1的连接棒66和一些其它零件。具有盖子闭合器262、盖子密封器256和杯子提升器或叉架270的密封器马达与控制系统272在杯子密封器7中使用以代替图1的密封盘155。

改进的机器1还包括产品室287，该产品室287具有：底板288，其适合于放置在地板或桌面上；包装盒286，其可接纳在生产室中用于接纳来自上方的生产室100中的杯子密封器7的密封的杯子285；透明玻璃或塑料门283，其安装到具有凹部282的前面板117，以防止门进入生产室100；以及杯子引导器284，其定位在生产室100和产品室287之间，并且包括倾斜成引导密封的杯子285更均匀地填装包装盒的至少一个板和杆。生产室的顶面板104的前部部分向上移动以覆盖料斗2的一部分并且为改进的杯子密封器7腾出空间。填充器马达与控制系统236和密封器马达与控制系统272可以安装或附接到产品室287的底板288，或者安装或附接到生产室100的底面板101或其它面板。传送机马达与控制系统242和重新起动器电磁致动器与控制系统238安装或附接到进料器传送机30的基板68。

杯子密封器7的盖子闭合器262包括：闭合棒，诸如板或杆263，其连接到密封盘257；圆柱形开口268，其位于压盘中用于接纳棒的至少一部分并且将棒保持在其中；以及弹簧265，其可压缩成足以允许棒进入开口268中。闭合棒263的最下部部分应该定位成在每个叠堆40中的顶部杯子41g的盖子21g的最高点下方的预定距离处，如图4中所示。该预定距离小于两个相邻杯子之间的间隙210，以防止闭合棒263触碰在叠堆40中的顶部杯子41g的正下方的杯子的盖子21。盖子密封器256包括：密封盘257，其具有与盖子21的顶表面上的柔性膜207近似相同的直径或尺寸的底表面；和梁269，其用于将压盘连接到密封器马达与控制系统272。

杯子提升器或叉架270包括：提升器活塞252，其连接到密封盘257的顶端部；提升器缸体267，其经由在梁269外面的并且位于提升器缸体外面的圆柱形连接器271连接到系统272；和两个提升翼或叉架臂260，其经由铰链254连接到提升器活塞的底部外环部253并且定位在密封盘257的外侧(图4和图4A)；提升器活塞252的顶端部和缸体267的顶壁之间的空间间隙266，其用于允许提升器缸体267向下移动以关闭空间266(图7B)；以及提升启动器264，其针对两个叉架臂260中的每一个连接到提升器缸体267的侧壁的底端部。叉架臂260包括：前壁259，其可接纳在叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210中；和臂连接器255，其将叉架臂连接到铰链，并且具有适合于接合启动器264的向外倾斜或突出的外表面，以便当密封器马达与控制系统272向下移动提升缸体267时，臂连接器255使叉架臂朝向密封盘257的中心或中心轴移动。叉架臂260还具有：周缘支撑部，其包括足够硬的顶部倾斜的侧壁258以到达叠堆40中的顶部杯子41g的周缘217g的下方并且将周缘217g向上朝向密封盘257推动；脱离部，其包括足够硬的底部倾斜的侧壁261，以到达在顶部杯子41g的正下方的杯子的周缘219，并且当叉架臂260朝向密封盘的中心移动时，将下面的杯子的周缘217向下并且远离密封盘推动。

空间间隙266应该足够高以允许叉架臂将下面的杯子推离顶部的杯子41g，但应该足够短以防止提升缸体267相对于提升活塞252过度地向下运动，该过度向下运动可能导致叉架臂压碎顶部的杯子41g。为了使生产操作能够有效地运行，叉架270可以在杯子的不同叠堆40的情况下工作是重要的，即使在叠堆40中的杯子41的套叠紧密性方面或杯子尺寸方面略微不同的情况下。据发现，通过使叉架臂260的前壁259的高度小于两个相邻的杯子41之间的间隙210的高度的50％或一半，在密封操作期间的生产故障被最小化。还发现，通过使脱离部的底部倾斜的侧壁261的长度与前壁259的高度大约相同或大于前壁259的高度，在密封操作期间的生产故障进一步最小化。

改进的托盘22在图5中示出，其用于改进的机器1，以解决杯子提升器或叉架270不能使底部杯子41a与托盘22分离并且使密封的杯子从杯子锁定器34提升出的问题。除了杯子锁定器34较矮外，改进的托盘具有与图2的托盘22相似的设计，使得用于叠堆40中的底部杯子41a的周缘217a定位在进料器托盘的板26上方的预定高度。预定高度与叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210大约相同。该改进实现杯子提升器或叉架270使密封的底部杯子41a与托盘22分离并且将其从托盘提升出。

图5还示出了用于改进的托盘22和所示的进料器20的可替代的盖子21。可替代的盖子仅包括：柔性膜207，其尺寸设置成覆盖并密封杯形容器219的周缘217；可密封的拉片208，其用于将柔性膜附接到容器219的周缘217；以及在可密封拉片208和柔性膜207之间的薄弱区段303。柔性膜207适合于具有足够的厚度，以当杯子41放入叠堆40中并且放置在进料托盘22中时保持其形状和尺寸，如图5中所示。薄弱区段303包括在可密封拉片218和柔性膜207之间的长形区段，该长形区段具有足够的穿孔或开口，或是足够薄的或折叠的，以防止当闭合棒推动盖子21g的顶端部时闭合棒263使柔性膜207变形，盖子21g朝向顶部的杯形容器219g成约90度至160度的密封角度以关闭容器。

图6、图6A和图6B示出了用于上面的替代的盖子或可以热密封到容器219的周缘217的任何盖子21的改进的杯子密封器7。除了盖子闭合器262是简单的板263外，改进的杯子密封器7类似于图4和图4A中所示的密封器，该简单的板263连接到提升器缸体267的侧壁的下端部并且足够远离密封盘257定位以防止其干涉盖子21密封到容器的周缘，并且该盖子密封器256还包括安装在密封盘257的底表面用于将盖子21热密封到容器的周缘217的电加热器环297。杯子密封器7应该安装在图4的机器1中，其中闭合板263直接面向进料器中的盖子21，并且连接机器1中的所有闭合板263的线应该与连接用于进料器20中的顶排的杯子41g的顶排的盖子21g的所有中心点的线成大体上平行的关系。

应理解，盖子闭合器262可以是连接到生产室100中的面板或其它零件的杆、圆柱体、块或板。当执行关闭动作时，盖子闭合器的最下部部分定位在每个叠堆40中的顶部杯子41g的盖子21g的最高点下方的预定距离处，并且预定距离足够地小于两个相邻杯子之间的间隙210。盖子闭合器262推动盖子21以将盖子21和周缘217之间的90度或大于90度的密封角度减小到小于45度，优选地小于15度的角度(图7A)。

还应理解，机器1还可以包括用于研磨并且将研磨的咖啡直接分配到填充室109中和桥基部110上的咖啡豆研磨机。研磨机具有连接到料斗2(其现用于储存咖啡豆)以用于接收来自料斗的豆的入口和连接到填充室109以将研磨的咖啡引导到桥基部110的出口，发现这样布置对于细磨咖啡以恒定且精确的剂量进入进料器上的杯子41中是至关重要的。还应理解，进料器填充器10可以由工业上熟知的伺服驱动绞龙代替以向进料器20中的叠堆40的顶排的杯子中提供精确的剂量。还应理解，进料器中的杯子可以不具有盖子，并且机器1还可以包括将膜盖子施加到杯子的设备，该杯子然后由图6的杯子密封器热密封。

应理解，进料器均衡器的定向制动器62可以应用到定向盘53而不是提升器盘49。还应理解，进料器均衡器的齿轮板46和提升器盘49可以由一端固定到分配块42且另一端固定到轴杆51的绳索或长形可折叠的金属条代替，使得当进料器传送机30的抽屉延伸部69上的步进器59朝向定向盘53移动并且推动定向盘53时，绳索或条可以缠绕或卷绕到轴杆上，或者当定向制动器远离定向阀推动或移动时，从轴杆退绕或展开。

还应理解，对于每个子生产周期，进料器均衡器可以通过将填充器的分配喷嘴14向下移动预定的高度来达到其目的，该预定高度等于用于进料器20中的两个相邻杯子41的间隙210。喷嘴14的这种向下移动可以通过适合于延长的简单的可延长或缩短的分配室16实现，或通过适合于使分配块42以及其上的填充器在每个子生产周期后向下移动预定距离的向下移动机构来实现。虽然分配室和向下移动机构解决了在生产周期内减小叠堆40的高度的问题，但是其趋向于提供不那么恒定的剂量。

为了提高机器的可靠性，图4中的进料器均衡器50可以由提升器马达与控制系统代替，该提升器马达与控制系统用于在一排杯子41已经填满、密封并且放入包装盒286中后，转动提升器盘49以使基板68移动约等于进料器20的叠堆40中的两个相邻杯子之间的间隙210的预定高度。应理解，这里齿轮板46和提升器盘49可以由链条、绳索、带或其它机构代替，以与提升器马达与控制系统一起工作进而使基板68以及其上的进料器传送机和进料器20向上移动。

使用图4的改进的机器制作咖啡筒的方法在图7A至图7E中示出，该方法在许多方面类似于使用图1的机器1的方法(图3A至图3H)。类似的零件将在这里仅简单地描绘或在这里不再重复说明。当门283打开时，密封器马达与控制系统使杯子密封器7向上移动预定高度以为变更量块15或将进料器20放置到进料器传送机30上提供足够的空间，并且传送机马达与控制系统242使进料器抽屉朝向用于接纳进料器的门开口移动或滑动。当门关闭时，系统272使闭合棒263定位在使得棒的最底部部分在顶部杯子41g的盖子21g的顶端部和邻近的杯子的盖子21的顶端部之间的高度处(如图4中所示)，并且系统242使进料器传送机30以及其上的进料器20迅速滑动或移动到喷嘴14下方的填充位置。填充器致动器80的填充器马达与控制系统237使驱动齿轮237转动，以使量块15从其第一位置移动到其第二位置，在第一位置中，测量筒45位于填充室45和料斗2下方，在第二位置中，测量筒在进料器20中的顶排杯子41g上方，以将测量筒中的咖啡经由分配室16和分配喷嘴14分配到第一顶排杯子41g中，并且然后使量块移到在填充室109下方的其第一位置中以重新填充测量筒45。据发现，为了实现恒定的填充重量，应需要量块花费1秒至5秒，优选1.5秒至2.5秒从其第一位置移动到其第二位置。

然后，传送机马达与控制系统238使进料器20朝向盖子闭合器262的闭合棒263移动，当进料器更靠近闭合棒263移动时(图7A)，闭合棒263推动顶排盖子21g以使盖子21和周缘217之间的最初为90度或大于90度的密封角度ψ减小到小于45度，优选地小于10度的角度，并且当密封盘257与叠堆40中的顶部杯子41g的周缘217大约对齐时停止移动。密封器马达与控制系统272起动以使盖子密封器256的密封盘257向下移动，进而将盖子21g压到容器219中(图7B)以在盖子和容器之间形成防损坏密封，如图2A中所示。当密封盘257更靠近盖子时，闭合棒263被盖子21g推入开口268中。为了提高生产速度，当进料器传送机30使进料器20朝向闭合棒263移动时，系统272可以起动以使密封盘257向下移动。

当盖子密封到容器219时或之后，密封器马达与控制系统272使提升器缸体267向下移动以使提升启动器264向下移动，进而使向外倾斜的臂连接器255向内朝向密封盘257的中心轴推动，从而使叉架臂260移动到顶排杯子41g的周缘217g和邻近的下部杯子41的周缘217之间的间隙210中。叉架臂260的向内移动导致周缘支撑部258使顶部杯子的周缘217g向上推动到密封盘257，以使密封的顶部杯子41g固定到盖子密封器256。大约在同一时间，系统272使盖子密封器256和固定到杯子密封器的顶部密封的杯子41g向上移动，同时叉架臂260的脱离部261使顶部密封杯子41g下面的邻近的杯子41的周缘217向下推动，从而使顶部密封的杯子与叠堆中的下部杯子分离(图7B、图7C和图7D)。

在固定到盖子密封器256的密封的杯子41g已经离开进料器上的叠堆40移动足够远以防止密封的顶部杯子41g的底部230阻止叠堆40的运动后(图7D)，传送机马达与控制系统242起动以使进料器传送机30以及其上的进料器20回到喷嘴14下面的其填充位置。在进料器传送机30已经离开密封的顶部杯子41g的下落通道移动足够远后，密封器马达与控制系统272使提升器缸体267移动以释放密封的杯子41g，该杯子41g现被称为285，其落入杯子密封器7下方的产品室287中的包装盒286中(图7E)。当传送机马达与控制系统242将进料器20移动到填充位置处步进器59接合并且转动定向盘53时，进料器均衡器50将基板68和传送机以及其上的进料器20向上提升预定高度，并且使机器1为下一个子生产周期做好填充、密封和包装第二顶排杯子41f的准备(图7E)。

在完成最后一个子生产周期后，重新起动器电磁致动器与控制系统238使定向制动器62远离提升器盘49移动，以使基板68以及其上的进料器传送机30下落到生产室100的底面板101。然后，清空的托盘22通过门283从进料器传送机移除，并且机器1已经完成生产周期且目前准备好开始下一个生产周期。

一种图4的机器1的改进的实施方案在图8至图8C中示出。在改进的机器1中，用于进料器填充器10的线性填充器致动器80包括步进马达与控制系统236、作为马达输出轴的螺杆或丝杠302以及安装到启动块78的后板坯85的活动螺母303，量块15容纳在该启动块78中。步进马达安装到托臂301上，该托臂301连接到支撑在四个支撑圆柱体72上的分配块42的后部部分77。系统236适合于控制步进马达以转动螺杆302进而使活动螺母302和量块15在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，量筒45位于填充室109和料斗2下方以使筒45充满咖啡(图8)，在第二位置中，筒45位于顶排杯子41g上方以将筒45中的咖啡经由分配室16分配到顶排的杯子41g中(图8D)。门349经由铰链368连接到顶面板104以接近量块15、杯子密封器7和进料器填充器10。

图8的改进的机器的进料器20包括形成于托盘22中的杯子锁定器34、接纳在杯子锁定器中的杯子叠堆40以及用于为叠堆40中的杯子41的盖子21保持适当密封角度的密封保护器24。为了与本发明的前面的实施方案一致，示出五个杯子锁定器，尽管进料器可以具有更多个杯子锁定器或只有一个杯子锁定器。托盘22内置于抽屉37中，该抽屉37接纳在进料器传送机30的基板68上的轨道328中并且具有适合于沿着该轨道滑动或移动的抽屉底座326。抽屉37由容纳在弹簧室331中的弹簧330支撑或悬置在抽屉底座326之上。咖啡压缩器325安装到杯子锁定器34的底部用于在每个k杯中填充多达15克的咖啡，这比规则k杯中的咖啡的量多大约6克，并且通过空间324和空间327与抽屉底座326和基板68间隔开以保护致动器80。

类似于图5的改进的托盘22，杯子锁定器34是足够浅的，使得用于叠堆40中的底部杯子41a的周缘217a定位在托盘上方的预定高度。如后面讨论的，这实现了叉架270使底部杯子41a与托盘22分离并且使杯子从杯子锁定器34提升出。杯子锁定器34的尺寸设置成利用杯子和杯子锁定器之间的足够的摩擦力来紧密地配合底部杯子41a，以使叠堆40在填充操作期间固定在进料器中并且允许通过图8或图9中的叉架270移除底部杯子41a。

图8的改进的机器的进料器传送机或致动器30是线性致动器，并且包括传送机马达与控制系统323、作为马达输出轴的螺杆或丝杠321以及安装到基板68的活动螺母322。马达是安装到生产室100的底面板101上的步进马达。进料器传送机的步进马达323使螺杆321转动，以使活动螺母322、基板68以及基板上的进料器20在填充位置和密封或静止位置之间移动，在填充位置中，顶排杯子，即在每个叠堆40的顶部处的杯子，位于喷嘴14正下方并且足够靠近喷嘴14以允许咖啡分配到顶排杯子中(图8D)，在密封或静止位置中，进料器位于离喷嘴14的预定距离处以允许填满的杯子和叉架270自由地穿过喷嘴14和进料器20之间的空间(图8E至图8H)。在进料器的顶部(即，用于进料器中的顶排杯子的盖子21的顶端部)和喷嘴14之间的该预定距离被称为工作距离。工作距离通常在容器219的高度的1倍至5倍之间，优选地容器的高度的1.5倍至2倍之间预定。进料器传送机还起到进料器均衡器50的功能，并且适合于在每个子生产周期后，使进料器向上定位预定的高度，该高度大约与每个叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210相同。因此，当叠堆40的高度在一个生产周期期间降低时，工作距离总是保持大致相同(图8和图8I)。

杯子密封器7对于图8的改进的机器而言是必不可少的，并且包括盖子闭合器262、盖子密封器256、用于接合进料器中的顶排杯子41的多个叉架270、用于移动叉架270的线性叉架致动器310、进料器校平板或校平器318、以及由安装到分配块42的底部的机电电磁致动器311驱动的堆叠器矫直器319。盖子闭合器262可以是闭合棒、闭合板或闭合圆柱体263，该闭合棒、闭合板或闭合圆柱体263经由销359安装到生产室100的两个侧面板116以允许圆柱体围绕销自由地旋转。盖子密封器270包括具有五个突出的密封环257的密封圆柱体392和用于经由螺母373将密封圆柱体392安装到两个侧面板116的销358(图8A)，密封圆柱体392与图4中的密封盘257起相同作用。

具有由六个叉架臂260形成的五个叉架270，该六个叉架臂260经由后壁395连接到梁306(图8B和图8C)。每个叉架270具有由两个相邻的叉架臂260和后壁395界定的空间397以接纳并且接合杯子41的容器219的上侧壁216，如用虚线示出的(图2、图5、图8C和图9A)。叉架臂包括可接纳到叠堆40中的相邻的杯子41之间的间隙210中的前壁314、适合于到达叠堆40中的顶部杯子41的周缘217下面的周缘支撑部312、用于使进料器20推离叉架以及周缘支撑壁上方的顶部杯子的脱离部316以及底壁313。两个相邻叉架臂260之间的距离或空间396与容器219的上侧壁216的外径大体上相同。周缘支撑部312优选是水平壁以允许杯子的周缘217水平地安置在周缘支撑部312上，以便于通过盖子21密封杯子。周缘支撑部312和后壁395在同一水平面上以使得叉架270能够为杯子的周缘217提供至少3个点的支撑。

据发现，较好的密封是在周缘支撑部312靠近后壁395的部分被弯曲成接触和支撑周缘217(未示出)时形成。长形C形水平槽沟(未示出)可以形成于周缘支撑部312上以接纳杯子41的周缘217，从而限制周缘217以防止周缘支撑部上的杯子41倾斜或倒下。

图8和图8B的脱离部316是具有光滑硬表面的倾斜壁，以当叉架270朝向进料器20移动时接触并且向下推动紧邻叠堆40中的顶部杯子且在叠堆40中的顶部杯子下方的杯子的周缘217的顶表面。为了防止脱离部316在生产周期期间，尤其是在生产周期中的最后几个子生产周期期间发生故障，发现脱离部316的倾斜壁的长度应该大于叉架260的前壁314的高度。为了防止进料器中的叠堆40倾斜和倒下，脱离部316的倾斜壁和水平面之间的角度φ需要是60度或小于60度，优选地小于45度。还发现，通过使叉架臂260的前壁314的高度小于两个相邻杯子41之间的间隙210的高度的50％或一半，在子生产周期期间脱离部316发生故障和堆叠倒下明显减少。

叉架致动器310包括安装到托臂301的叉架步进器或步进马达与控制系统272、作为马达输出轴的螺杆305以及安装到梁306的活动螺母304，叉架270连接到该梁306。螺杆305的一端集成到步进马达并且另一端接纳在连接到分配块42的底部的支柱308中的孔307中用于支撑和自由旋转。梁306支撑在支柱308中的通孔309中并且连接到叉架270的后壁395(图8B和图8C)。

叉架270在第一位置、第二位置、第三位置、第四位置和第五位置之中工作，在第一位置中，叉架270静止(图8和图8I)，在第二位置中，叉架270接合且支撑顶排的杯子并且脱离下面的叠堆中的剩余的杯子(图8E)，在第三位置中，叉架270使顶排杯子靠近盖子闭合器262定位，盖子闭合器262推动盖子21以将盖子21和周缘217之间的90度或大于90度的密封角度ψ减小到小于45度的角度，从而使杯子闭合或部分地闭合(图8F)，在第四位置中，叉架270将杯子定位在盖子密封器256的下方并且使杯子移动直到使杯子被盖子21气密性密封(图8G)，在第五位置中，叉架270将杯子定位在包装盒286上方的同步出口410中(图8H)。

叉架270的不一致性能是长期坚持的挑战，因为，为了叉架成功地叉起进料器20中的顶排的杯子21，在所有叠堆40中的顶排杯子的周缘217必须完全正确地定位在叉架臂260的周缘支撑部312上方。如果顶排杯子的周缘217在周缘支撑部312下方太多，则该顶部杯子不可能被拾取；如果周缘217在周缘支撑部上方太多，则可能拾取两个或更多个杯子。复杂的是，下面排中的杯子在当前的顶排杯子使用后将变成顶排杯子，所以在所有叠堆40中的所有杯子41必须正确地定位以便生产周期中的所有子生产周期成功地完成。尽管在杯子底部处的脊部233有助于形成相邻杯子41之间的间隙210，因而杯子的位置更一致(图2和图5)，但在脊部233上方的打褶的过滤器35方面、在套叠力方面以及在运输和处理方面上的不同都趋向于使杯子在不同叠堆40中的位置无法控制，因而给叉架的性能一致性带来了挑战。

进料器校平器318已经为叉架270的不一致性能问题提供了超乎寻常简单且可靠的解决方法。就在每个子生产周期期间叉架被致动以拾取杯子前，通过使进料器中的顶排杯子41抵着进料器校平器校平，叉架的故障显著减少。应理解，由步进马达323施加的力应该足够高以克服杯子41中的过滤器褶的阻力从而减小间隙210，但需要小于可能给利用脱离部316使下部杯子与顶部杯子脱离造成困难或对杯子41或其中的过滤器35造成损害的力。还应理解，顶排杯子可以由可移动的进料器校平器校平，该进料器校平器在进料器20之上移动，并且在进料器由进料器传送机提升之前抵着顶排杯子的周缘217按压。

在一些子生产周期期间，进料器中的一些叠堆40的偶尔倒下是机器1的另一个严重的问题。叠堆矫直器319通过定位在杯子的容器219内部以防止当被步进马达系统272致动时叉架270使叠堆40倾斜而解决了倒下问题。在叉架已经正确支撑顶排杯子并且脱离下面的叠堆中的剩余的杯子后，电磁致动器311使叠堆矫直器319向上移动到进料器校平器318中。

改进的机器1还包括用于将进料器20中的所有杯子41自动分配到预定数量的零售或散装包装盒286中的生产周期同步出口410。同步出口410包括：顶部定向投放器350，其用于接合盖子21以将密封的杯子从叉架270移除；底部定向投放器370，其用于在顶部定向设备未能移除杯子的情况下接合杯体或容器219以将杯子从叉架270移除；多个出口通道377，其由顶部投放器和底部投放器下方的分隔板360形成，用于使从叉架移除的杯子分散开；以及盒子接纳器288，其适合于在分配排出口371下方接纳预定数量的盒子286(图8和图8A)以用于接纳来自进料器20的杯子。

顶部定向投放器350包括：顶部定向板352，其经由销351和螺母372连接到左侧面板和右侧面板116以允许板围绕销旋转；底端部353，其与密封圆柱体392的密封环257的底端部齐平(图8和图8A)，该底端部353充当止动器以允许顶部定向板仅在朝向生产周期同步出口410的方向上旋转(图8G)。底部定向投放器370包括：底部定向板354，其经由销355和螺母374连接到左侧面板和右侧面板116以允许板围绕销旋转；和止动器或止动板356，其在板354的下部部分357的右侧部上以允许板354仅在朝向同步出口410的方向上旋转(图8G)。止动器356经由水平板369连接到生产室100的前面板。顶部定向板352和底部定向板354两者均允许杯子41进入同步出口410，但防止杯子在叉架270返回到其静止位置时离开同步出口(图8G和图8I)。虽然优选同步出口410同时具有定向投放器350和370，但是定向投放器中的一个足够确保密封的杯子从叉架270移除。

与将杯子放入大型储存容器中并且需要装盒机或操作员计数且将杯子放到包装盒中的现有的商业K杯填充机器不同，改进的机器1的生产周期同步出口显著减小了操作员的工作量。根据进料器20中的叠堆40的数量(S)，每个叠堆中的杯子41的层或排(L)以及每个盒子所需的杯子的数量(C)，操作员可以在每个生产周期中生产预定数量(N)的盒子。预定数量通过下列公式计算

N＝S*L/C..................(1)

S、L和C应该被选定成使得N应该是整数或完整的数。例如，如果进料器20具有6个叠堆，每个叠堆具有16个层或杯子并且操作员希望每个盒子具有32个杯子，那么生产周期将生产三个盒子。操作员简单地将3个盒子放置在盒子接纳器288上，其中每个盒子位于两个相邻分配排出口371的正下方以在每个子生产周期期间接纳来自两个相邻喷嘴上方的两个出口通道377的两个填满的杯子。在图8的示例中，其中进料器具有5个叠堆，每个叠堆具有7个层或杯子，如果操作员希望每个盒子具有7个杯子，操作员简单将五个盒子286放置在盒子接纳器288上并且在生产周期中应该会产生五个盒子。

图8的改进的机器1还包括用于生产室100的分隔壁393和叠堆定向器340以防止叠堆40在进料器传送机30上误放或使用具有不正确层的杯子的叠堆40。分隔壁具有通过铰链394连接到分隔壁的端板317，并且将生产室分成其中填充和密封咖啡的具有低至零的氧浓度的小的顶部生产室100a和其中容纳进料器20的大的底部生产室100b。叠堆定向器是杆或棒341，该杆或棒341足够地靠近叠堆40或进料器定位以防止杯子41的盖子21配合到定向器和杯子的容器219之间的空间中，从而使叠堆40和进料器20定向成使得叠堆40中的盖子21的通常具有印刷图形或商标的外表面面向盖子密封器256，如图8中所示。应理解，为了进料器20在生产周期中正常地工作，盖子21需要在杯子41的容器219之前到达盖子密封器256，这是叠堆定向器的主要目的。

杆或棒341的端部接纳在左侧面板116和右侧面板116上的竖直狭槽342中，以当进料器传送机30的基板68必须移动高于竖直狭槽342的下端部以将进料器中剩余的杯子递送到进料器填充器10时，允许杆或棒可以在最后几个子生产周期期间在狭槽342内向上移动。叠堆定向器还用作水平指示器以显示叠堆40是否具有正确的高度或杯子数量。如果叠堆中的顶层或顶排杯子41的周缘217在水平指示器或杆341下方或上方的预定高度，该预定高度被发现是两个相邻杯子之间的间隙210的三分之一，那么该叠堆具有不正确的杯子数量或排并且应该被舍弃。

应理解，叠堆定向器340还可以是足够地靠近叠堆40或进料器定位的板或其它块以防止杯子41的盖子21配合到定向器和杯子的容器219之间的空间中。一个或多个标记可以设置在板、棒或杆上以指示叠堆中杯子的数量，例如，10个、12个、16个、24个…或72个杯子。如果用于12个杯子的标记与叠堆中的顶层杯子的周缘217齐平，则这表示叠堆具有12个杯子。还应理解，杆、棒或板341可以安装到侧面板116、底面板101、后面板103或甚至基板68或托盘37中的仅一个。

窄开口(未示出)形成在生产室100的右侧面板116上以允许抽屉37经由轨道328移出底部生产室100b，从而促使叠堆40放置到杯子锁定器34中以形成进料器20或促使已经容纳多个杯子叠堆40的进料器20放置到抽屉上。窄开口仅形成在右侧面板116的下部部分上以防止一定量的空气从窄开口进入顶部生产室100a。门(未示出)被提供以在杯子的新的叠堆40移入底部生产室100b中后关闭窄开口。门可以设置有手柄并且连接到抽屉37的右侧部，以允许操作员通过远离机器1或朝向左侧拉动手柄经由轨道328将抽屉37拉出底部生产室100b，或者通过朝向机器1推动手柄将抽屉推回到室100b并且关闭门。诸如红外线传感器的传感器(未示出)可以被提供用于测量每个叠堆40中的盖子21的定向和抽屉37中每个叠堆的高度。起动按钮、停止按钮、自动清理按钮、周期选择按钮等可以设置在前面板(未示出)上。周期选择按钮供操作员选择操作员期望对每个生产周期设置多少个子生产周期，例如，10个、12个、16个、18个、24个或32个。

为了使用，人们拉动抽屉37，并且将一个叠堆40以盖子21的外面面向盖子密封器256并且保持远离叠堆定向器340的方式固定在每个杯子锁定器34中以形成进料器20。在将每个叠堆放置到杯子锁定器中后，检验顶部杯子的周缘219是否与棒341齐平以确保每个叠堆40都具有相同的预定数量的杯子。计算每个生产周期包装多少个盒子。在图8的示例性实施方案中，其中进料器具有5个叠堆，每个叠堆具有7个层或杯子并且操作员希望每个盒子7个杯子，N＝5*7/7＝5个盒子。在将抽屉推回到底部生产室100b中并且将五个盒子286放置在盒子接纳器288上后，仅按下起动按钮来起动生产周期。当生产周期完成后，五个盒子中的每一个将在大约30秒内填满七个杯子。利用该进料器，生产周期包括等于进料器中的每个叠堆40中的杯子的层的数量的七个子生产周期。

图8A和图8D至图8I示出了执行七个子生产周期中的第一个的方法或过程。当进料器致动器30被信号通知使螺杆321转动进而使活动螺母322移动时，在基板68上的进料器20朝向进料器校平器318向上移动直到进料器中的顶排杯子41g的周缘217到达进料器校平器318的底表面并且压靠该底表面。这使得进料器20中的所有顶排杯子41g由进料器校平器318校平，以防叉架270和盖子密封器256发生故障。当填充器致动器80使螺杆302转动时，活动螺母303和量块15朝向分配室16移动直到量筒45的后内壁90到达或超过分配室的后内壁13(图8D)，从而使测量筒中的咖啡经由分配室落入并且填充顶排杯子41。为了减少子生产周期时间，系统323和236可以大约同时起动。

当叉架致动器310使螺杆305转动时，连接到梁306和活动螺母304的叉架270朝向进料器20移动，以拾取进料器中的在喷嘴14下方的顶排的杯子41g。当叉架臂260插入到顶排杯子41g和下面的紧邻的杯子之间的间隙210中时，周缘支撑部312在顶排杯子41的周缘217的下面滑动以将顶排杯子支撑在叉架臂260上，并且脱离部316将紧邻顶排杯子下方的杯子的周缘217向下推动。同时，通过使进料器致动器30在反方向上转动螺杆321而降低进料器20，直到实现进料器20和喷嘴14之间的工作距离(图8E)。为了使第二子生产周期保持相同的工作距离，在第一子生产周期结束时，底面板101和基板68之间的距离提高等于叠堆40中的两个紧邻杯子之间的间隙210的高度(图8I)。叉架致动器310和进料器传送机或致动器30之间的协调移动允许脱离部316使顶排杯子41g与进料器20脱离。

在进料器与顶排杯子脱离后，叠堆矫直器319通过电磁致动器311向上移动并且移动到进料器校平器318的底表面以上，以允许叉架致动器310继续转动螺杆305以使叉架270以及其上的第一顶排杯子41g向左并且朝向盖子闭合器262的闭合杆263移动。闭合杆推动盖子21以使盖子21和周缘217之间的90度或大于90度的密封角度ψ减小到小于45度，优选地小于10度的角度(图9G)，以当叉架270移动并且经过盖子闭合器时，使盖子21g关闭或部分地关闭顶排杯子41g(图8F)。当叉架270移动经过盖子密封器270时，盖子21g通过密封圆柱体392的密封环257使顶排杯子41g完全密封(图8G)。当叉架致动器310使叉架以及其上的杯子41g移入生产周期同步出口410中时，盖子21g使顶部定向板352围绕销351转动且顶排杯子41g的容器219g使底部定向板354围绕销355转动，以打开用于杯子41g进入同步出口410的路径(图8G)。在密封的杯子41g完全进入同步出口410后，定向板352和354返回到其正常静止或竖直位置并且关闭用于密封的杯子41g的路径(图8H)。

为了完成第一子生产周期，叉架270通过使螺杆305反方向转动的叉架致动器310返回到其静止位置，并且然后进料器矫直器319通过电磁致动器311从进料器校平器318移出到其静止位置(图8I和图8)。在将叉架返回到静止位置的过程期间，定向投放器350的顶部定向板352推动盖子21g且定向投放器370的底部定向板354推动容器219g，以将密封的杯子41g从叉架270移除。杯子然后落入其相应的出口通道377中，并且作为成品杯285经由排出口371分配到其相应的包装盒286中(图8A、图8H和图8I)。

现在进料器20中的第二顶排杯子41f变为第二子生产周期中待填充、密封和包装的顶排杯子，除了要保持工作距离相同外，该第二子生产周期类似于第一子生产周期，在第二子生产周期结束时基板68在底面板101上方以两倍的间隙210定位。除了要保持工作距离相同外，第三、第四、第五和第六子生产周期也类似于第一子生产周期，在每个相应的子生产周期结束时，基板68在底面板101上方以3倍、4倍、5倍以及6倍的间隙210定位。应注意，在最后几个子生产周期期间，进料器定向器的杆341和分隔壁393的端板317可以在使进料器朝向进料器校平器向上移动的步骤期间由基板68和抽屉37向上推动。除了在最后一个子生产周期结束时移除填满成品杯子285的盒子286以外，该特定进料器的第七或最后一个子生产周期也类似于第一子生产周期。基板68现返回到靠近或接触底面板101的静止位置，并且杯子锁定器34是空的且准备好接纳新的叠堆40以形成新的进料器20从而开始新的生产周期。

如果比传统k杯中的9克多50％的特大量的咖啡，诸如15克有待图8的机器1填充，则容器219中的咖啡需要被压实。为了压实咖啡，在填充器致动器80使量块15移动以将量筒45中的所有(图8D中所示)或部分(未示出)咖啡分配到容器219中后，填充器致动器80使量块缩回直到量筒的后壁90到达填充室109的前内壁11。进料器传送机30然后将基板68以及其上的进料器20向下移动足够的距离，该距离被发现为至少1毫米，以为咖啡压紧器325提供足够的空间进而有效地工作。压紧器提起进料器20，然后使进料器自由落下以使顶部杯子中的咖啡压实或压紧。压紧器还可以以非常低得频率(诸如每秒不到10次)且以0.5mm至2mm的大振幅振动。发现正常振动或振动器在使进料器中的顶排杯子41中的咖啡压实方面不是有效的。

应理解，在最后一个子生产周期中将叉架270返回到静止位置的最后的步骤完成之前，接下来将进料器20向上移动的第一步骤可能开始，从而减少子生产周期时间。还应理解，对于子生产周期而言工作距离不一定保持相同，即进料器致动器30不一定执行进料器均衡器50将进料器提升等于间隙210的距离的功能，尤其当叠堆40是短的且生产时间不关键时。还应理解，进料器20可以具有6个、8个、12个或任何数量的杯子锁定器34，并且叠堆40可以具有8个、10个、12个、16个、24个、36个或任何数量的杯子41。还应理解，当一半或三分之一的子生产周期完成时，操作员可以选择停止生产周期。

发现密封角度ψ应该保持小于165度，优选地小于150度，以防止生产成品率损失。密封角度ψ越大，则在子生产周期期间盖子21从容器219折断的可能性越高，从而导致机器1出现故障和生产成品率损失。发现通过用可移动闭合器系统替代盖子闭合器262，图8的改进的机器1的生产成品率可以显著改善，该可移动闭合器系统包括位于叉架臂260的周缘支撑部312下方的诸如杆、棒或板的盖子闭合器和盖子致动器，盖子致动器适合于使盖子闭合器向上移动，以当叉架朝向盖子闭合器移动并且在盖子闭合器下方经过时提升叉架270上的顶排杯子41的盖子21，从而使盖子21关闭容器219。利用可移动的闭合器系统，即使进料器具有几个密封角度大于180度的杯子41，这样的杯子仍然可以正常关闭。

还发现，通过为盖子密封器256提供第二密封圆柱体392a，盖子21和杯形容器219之间的密封质量显著改善，该第二密封圆柱体392a具有五个密封环257a(未示出)，定位在离当前或第一密封圆柱体392预定的距离处，使得顶排杯子41的盖子21首先被第二密封圆柱体密封。第一密封圆柱体392和第二密封圆柱体392a形成矩形密封板，该矩形密封板具有用于将盖子21密封到图8的进料器20中的五个顶排杯子41的五个有效密封区域。矩形密封板的宽度是密封圆柱体392或392a的长度，且矩形密封板的长度是圆柱体392和392a之间的预定距离。每个有效密封区域的宽度，其因此被称为密封宽度，对于盖子21而言是密封环257或257a的宽度，并且有效密封区域的长度，其因此被称为密封长度，是密封圆柱体392和392a之间的预定距离。

还发现，盖子密封器256的两个密封圆柱体392和392a可以由具有五个这样的有效密封区域的实心矩形板代替。应理解，因为叉架270沿着密封长度携带并且移动容器219和盖子21经过有效密封区域，盖子21上的实际密封长度可以比有效密封区域的密封长度长。还应理解，如果在进料器传送机30上的进料器20具有六个或更多个杯子叠堆，六个或更多个有效密封区域应该设置在矩形密封板上。为了对盖子21实现恒定质量密封，还发现有效密封区域的密封长度应该长于盖子21的半径的一半，优选地长于盖子21的半径。还发现有效密封区域的密封宽度应该略小于盖子21的直径。

图9示出了图8的改进的机器1，其适合于使用其中盖子21仅具有柔性膜207的进料器20(图9A与图9B)，该改进的机器1稍后将详细讨论。用于进料器20的托盘22的密封保护器24是板，以支撑柔性膜盖子。盖子密封器256包括：电环形加热器297，其支撑在具有类似于盖子21的直径的直径的盘状绝缘子257上；保护器367，其用于覆盖加热器以使运行寿命更长；壳体364，其包围加热器以防止热量损失并且为盖子保持恒定的密封温度；致动器362，其具有轴362和活动盘或活动主体363；以及弹簧365，其用于将加热器连接到活动主体363。弹簧365允许加热器倾斜以匹配叉架270上的容器219的周缘217的倾斜角度(如果存在的话)，以使热量从加热器297穿过膜207均匀地传递到周缘217，从而实现膜207和周缘217之间的恒定的热密封质量。弹簧365可以由另一个倾斜设备或倾斜器，诸如滚珠轴承和橡胶杆来代替。

使用图9的改进的机器1的过程或方法与使用图8的机器1的相同，除了在盖子闭合器262推动盖子21以将盖子21和周缘217之间的90度或大于90度的密封角度ψ减小到小于45度，优选小于10度的角度(图9G)后，当叉架270在盖子闭合器256的加热器297正下方时，叉架270停止。致动器361然后使轴362和活动主体移动并且因而使加热器297向下移动以接触盖子21，从而使盖子热密封到容器的周缘217(图9J)。

发现利用图8和图9的机器1，在生产周期中的第一子生产周期或初期子生产周期中制作的杯子当用于冲泡器皿中时比在后期子生产周期中制作的杯子更易于在盖子密封处泄漏。通过在子生产周期中将量块15朝向分配室16移动以填充顶排杯子41的步骤前简单地执行将叉架270朝向进料器20移动以使叉架臂260插入间隙210中的步骤，泄漏问题得到解决。

应理解，机器1还可以包括靠近进料器20中杯子41的盖子21定位的叠堆支撑件，诸如板或棒，以防当叉架270朝向进料器移动以使叉架臂260插入顶排杯子下方的间隙210中时，叠堆40倾斜。图9的板形密封保护器24实际上充当该叠堆支撑件。板形密封保护器24可以代替叠堆矫直器319，尤其当叠堆40中的密封角度ψ接近90度(图9D)时，以允许板24靠近叠堆40中的容器219移动。

还应理解，叉架臂260的支撑周缘312可以制造成短于底壁313，使得当叉架270插入顶部杯子下方的间隙210中以拾取顶部杯子时，脱离部316向上倾斜以将叠堆40中的顶部杯子41向上推动，使得分隔板393和叠堆定向器340可以被移除，使得螺杆321、活动螺母322和马达系统323可以重新安置到进料器的左侧，以及使得叉架致动器310可以与分配块42的支柱308和托臂301分离以与连接到底面板101的竖直叉架启动器一起工作(未示出)。利用该变型，叉架270可以通过水平叉架致动器310和新的竖直叉架致动器水平和竖直地移动。子生产周期现包括，通过叉架致动器310将叉架270从静止位置向左朝向进料器20移动，以拾取进料器中的顶排杯子，通过竖直叉架致动器将叉架向上移动以将顶排杯子定位在喷嘴14下方，通过填充器致动器80移动量块15以填充顶排杯子，通过叉架致启动器310使叉架向左朝向同步出口410移动以在盖子闭合器262和盖子密封器256的下方经过进而密封顶排杯子，以及通过叉架启动器使叉架向右返回到其静止位置。子生产周期还可以包括，通过使用马达系统323将进料器向上移动以推抵进料器校平器318，或通过使叉架在进料器之上移动以用叉架的底壁313按压顶排杯子的周缘217，将进料器20中的顶排杯子校平。

还应理解，机器1还包括进料器运输机以在完成生产周期后将包括多个叠堆40的进料器20运输到进料器致动器30，其中进料器20可以包括可接纳在如图4中所示的抽屉37中的一次性托盘22(图5或图9D)或可接纳在如图8和图9中所示的在基板68上的轨道328中的可重复使用的托盘22。还应理解，机器1还包括在分配室16和盖子密封器256之间的设备以将盖子施加到叉架270上的杯子，从而使机器能够包含无盖子的杯子的叠堆。还应理解，机器还可以包括在分配室16和进料器20之间的设备以制作和/或施加杯子的过滤器，从而使机器能够使用包含无过滤器的杯子的叠堆。

还应理解，图4、图8、图9中的机器1还可以包括清洁托盘和按钮，清洁托盘具有接纳预定量的咖啡的室和适合于由抽屉37可接纳的底部，按钮适合于操作员按下以使基板68以及其上的抽屉37和清洁托盘向上移动到靠近分配室内16的位置并且使量块15中的量筒45在料斗2和填充室109正下方的第一位置和分配室16的正上方的第二位置之间移动多次。

图9的进料器20包括具有比图8的进料器20小的密封角度ψ的叠堆40(图9A)，这不仅实现了较小的生产室100以及从而较小的机器1而且还减小了用于叠堆40的运输和储存空间。因为图9的杯子41仅使用膜207作为盖子，其成本明显小于图8的杯子，从而使杯子更可负担得起。较小的密封角度ψ和较轻的盖子质量还使图9的盖子21比起图8的盖子21在运输和子生产周期期间不易受到破坏，因而提高了机器1的生产成品率。

不像具有在生产期间一次制成的一个热密封的现有的k杯，由图9的进料器20中的杯子41制成的密封的杯子285具有在柔性膜207上的折叠线387的左侧上的预生产密封部380和在折叠线的右侧上的生产密封部(图9A、图9B和图9C)。生产密封部在子生产周期期间通过盖子密封器256的环形加热器297在膜207的在折叠线387的右侧上的部分和周缘217之间制成，如图9J中所示。预生产密封部380通过预组装的机器的矩形加热器381在膜207的在折叠线387的右侧上的部分和周缘217之间制成，如图9E至图9I中所示。

叠堆40(图9A)和包含此类叠堆的进料器20预组装并且提供给用新鲜的烘焙咖啡填充杯子41的各种当地咖啡店和个人咖啡馆、杂货店、饭店和餐馆。图9E和图9F示出了一个预组装的机器的一部分，该预组装的机器包括：矩形加热器381，其适合于制作预生产密封部380；折叠板382，其适合于放置在盖子21和容器219的周缘217之间；以及折叠设备383，其用于使盖子21下面的板382按粗箭头所示的方向转动以形成在膜207上的折叠线387和在盖子和容器的周缘217之间形成密封角度ψ。图9H和图9I示出了另一个预组装机器的一部分，该部分包括适合于制作预生产密封部380的矩形加热器381和经由开口384连接到真空泵并且适合于按照粗箭头所示的方向吸引和转动盖子21以形成折叠线387和密封角度ψ的吸帽385。

为了提高图9的机器1的生产成品率，由容器219的周缘217和相邻杯子41之间的间隙210决定的最小的密封角度ψ用于如图9A所示的叠堆40中。发现折叠线387可以是周缘217的半径的1.4倍长并且应该不短于周缘217的半径的三分之一。如果折叠线387短于周缘217的半径的三分之一，例如为周缘217半径的四分之一，则当冲泡咖啡时密封失效率变得高达2％，这变得不能接受。

发现当矩形加热器381形成密封时，预生产密封部380可以记住盖子21或膜盘207在容器219的周缘217上的位置。因此，预生产密封部也被称为记忆密封部。为了防止密封的杯子285在冲泡期间泄漏，在记忆密封部或预生产密封部380形成之前，使盖子21或膜盘207的周边与容器219的周缘217对齐是重要的。

图9D示出了进料器20，该进料器20包括图9A的叠堆40的多个“弯曲”变型和具有用于叠堆40和板26的多个杯子锁定器34的托盘22。杯子锁定器是足够浅的以允许叠堆中的底部杯子的周缘217定位在板上方的预定距离处，该距离大体上等同于间隙210，并且杯子锁定器尺寸设置成将叠堆固定在进料器中，同时对于生产周期的最后一个子生产周期允许叠堆中的底部杯子41a移除。进料器托盘22可以由纸板或可回收塑料制成。为了节省材料，进料器20可以是具有作为杯子锁定器34的多个通孔的纸板或塑料板，并且多个叠堆40接纳在多个通孔中。

进料器20中的所有叠堆40具有相同数量的杯子41。在“弯曲叠堆”中的盖子21在容器219的周缘217处弯曲成几乎竖直，从而使有效密封角度ψ接近90度。利用此类“弯曲”叠堆，进料器20具有最小的尺寸，这因此进一步最小化了生产室100的尺寸并且从而最小化了机器1的尺寸。当“弯曲”叠堆放置在图9的杯子锁定器34中时，板形密封保护器24可以靠近叠堆40中的容器219移动以充当叠堆支撑件以代替叠堆矫直器319。应理解，杯形容器219和盖子21可以具有圆形、方形、矩形、椭圆形或其它形状。

每个叠堆40中的杯子41应该布置成使得用于所有杯子41的预生产密封部380应该彼此对齐(图9A和图9D)。叠堆中的一个杯子明显未对齐可能引起盖子21和该杯子的周缘217之间的密封不良和冲泡期间该杯子的泄漏。在进料器20中，所有叠堆40应该布置成使得用于顶排杯子41g的折叠线387应该大体上对齐以形成一条水平线。进料器中的一个叠堆明显未对齐可能导致未对齐叠堆中的所有杯子密封不良。在进料器传送机30中，进料器中的盖子应该面向并且指向盖子密封器256。未定向的进料器可以由进料器定向器340检测到，并且密封不会在盖子21和周缘207之间形成(图9A)。在子生产周期期间，对于叉架270上的杯子41而言周缘217的中心378和折叠线387的中心398之间的半径线应该平行于叉架270移动的路径(图9B和图9C)。叉架上的一个杯子的半径线明显未对齐可能导致用于该杯子的盖子21和周缘217之间密封不良并且在冲泡期间该杯子泄漏。

叠堆40中的杯子41和进料器20中叠堆40的未对齐被发现主要是由叠堆和进料器的运输和操作引起的。为了防止叠堆内的此类未对齐,杯子41用足够的力压入彼此中以引起下部杯子41中的打褶的过滤器35变形。打褶的过滤器的变形使过滤器35包围或抓紧上方的杯子，从而防止杯子41在叠堆40中旋转。为了防止进料器中的叠堆40未对齐，每个叠堆40紧紧地压入杯子锁定器34中，并且盖子21弯曲成靠近容器219。

尽管本发明的具体特征在一些图中而不在其它图中示出，这仅是为了方便，因为一些特征可以根据本发明与任何或所有其它特征相结合。以上描述已经限于本发明的具体实施方案。然而，很明显，可以对本发明进行改变和修改而仍具有本发明的一些或全部优点。因此，所附权利要求的目的是覆盖落入本发明的真正的精神和范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (3)

1.一种用于用一定量的含香料的材料填充和密封杯子的机器，包括：

填充器，其用于计量一定量的含香料的材料并且具有用于排放所述材料的至少一个喷嘴；

进料器，其具有接纳杯子的至少一个叠堆的至少一个杯子锁定器，每个所述叠堆包括预定数量的杯子，每个所述杯子包括顶部开口、包围所述顶部开口的周缘、封闭的底部、在所述周缘和封闭的底部之间的侧壁、以及形成于所述顶部开口和所述封闭的底部之间的容纳室；

多个致动器，其用于使所述填充器、所述进料器以及其中的杯子移动以完成生产周期，所述生产周期包括包含第一子生产周期和最后一个子生产周期的预定数量的子生产周期，子生产周期的所述预定数量等于在所述进料器中的杯子的排的数量，所述排的数量等于在每个所述叠堆中的杯子的预定数量；

其中所述第一子生产周期包括，填充所述进料器中的第一顶排杯子，密封所述第一顶排杯子，以及分配现在已经密封的第一顶排杯子，所述第一顶排杯子包括在每个所述叠堆的顶部上的杯子；并且

其中所述最后一个子生产周期包括，填充所述进料器中的最后一顶排杯子，密封所述最后一顶排杯子，以及分配现在已经密封的最后一顶排杯子，所述最后一顶排杯子包括在每个所述叠堆的底部处的杯子。

2.根据权利要求1所述的机器，还包括用于拾取在所述进料器中的顶排杯子的至少一个叉架，并且其中所述多个致动器包括用于移动所述至少一个叉架的叉架启动器和用于移动所述进料器的进料器启动器。

3.一种用于用机器填充和密封杯子的方法，所述机器包括用于计量含香料的材料的填充器、杯子密封器和多个致动器，所述方法包括：

将杯子的至少一个叠堆放入所述机器中，每个所述叠堆包括预定数量的杯子，每个所述杯子包括顶部开口，包围所述顶部开口的周缘、封闭的底部、在所述周缘和封闭的底部之间的侧壁、以及形成于所述顶部开口和所述封闭的底部之间的容纳室；

完成生产周期，所述生产周期包括包含第一子生产周期和最后一个子生产周期的预定数量的子生产周期，子生产周期的所述预定数量等于在所述进料器中的杯子的排的数量，所述排的数量等于在每个所述叠堆中的杯子的预定数量；

完成所述第一子生产周期包括，填充所述进料器中的第一顶排杯子，密封所述第一顶排杯子，以及分配现在已经密封的第一顶排杯子，所述第一顶排杯子包括在每个所述叠堆的顶部上的杯子；并且

完成所述最后一个子生产周期包括，填充所述进料器中的最后一顶排杯子，密封所述最后一顶排杯子，以及分配现在已经密封的最后一顶排杯子，所述最后一顶排杯子包括在每个所述叠堆的底部处的杯子。