饮料制备机器的提取单元的制作方法

本发明涉及一种饮料制备机器，所述饮料制备机器包括在饮料制备期间从胶囊中提取饮料的配料的提取单元。

背景技术：

越来越多地，用于饮料制备的机器被构造成能够使用包含一定剂量饮料(例如咖啡、茶或汤)配料的胶囊来操作。在制备期间，机器的提取单元(例如，通过溶解)至少部分地从胶囊中提取配料。在EP 2393404 A1、EP 2470053 A1、EP 2533672 A1、EP 2509473 A1EP 2685874 A1中提供了这种机器的例子。这些机器的日益普及可部分地归因于，与传统饮料制备机器例如炉面浓缩咖啡机(stove-top espresso maker)或手动操作的法式咖啡壶(法式滤压壶)相比，它们具有增强的用户便利性。其也可部分地归因于增强的机器冲煮过程，其中：将胶囊插入提取单元中；将热水注入到在胶囊中形成的入口中；用经过在胶囊中形成的出口的热水提取胶囊中的配料；从出口的热水中收集酿造的饮料。在该过程中，能够对特定的胶囊和/或其中的配料定制机器的操作参数，以增强饮料的味道。例如，操作参数可包括：入口和出口处的水温；预润湿持续时间；水流量；水量；涉及在酿造过程中的其他操作的参数。通过这种方法，酿造过程得以优化。

所述饮料制备机器包括提取单元，所述提取单元可操作以接收和处理胶囊，以从其中提取配料。提取单元可操作以在胶囊接收位置和胶囊提取位置之间移动，并且当从胶囊提取位置移动到胶囊接收位置时，提取单元可移动通过或移动到胶囊排出位置，其中用过的胶囊可从该胶囊排出位置中排出。更详细地，提取单元通常包括胶囊保持器和胶囊保持器加载系统，胶囊保持器可操作以移动来实现所述胶囊接收位置和胶囊提取位置，胶囊保持器加载系统可操作以驱动胶囊保持器来在所述位置之间运动。

WO 2013/042016公开了一种提取单元，其中胶囊保持器由胶囊保持器加载系统驱动，该胶囊保持器加载系统包括用于将马达的旋转运动转换为线性往复运动以驱动胶囊保持器的机构。更详细地，马达驱动环绕在驱动轴的滑轮之上的皮带，驱动轴被可旋转地连接到曲柄，曲柄经由连杆提供所述往复驱动。这种布置的缺点是体积庞大且制造成本高。其他胶囊保持器加载系统诸如由平行齿轮系驱动的齿条和小齿轮布置同样是体积庞大的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种饮料制备机器的提取单元，所述提取单元是紧凑的，这相对于某个方向来说尤其如此(例如，以使提取单元大体上平行于轴线延伸)，使得能够方便地对所述提取单元进行定位，并且实现期望美观外观。

有利的是提供成本有效的饮料制备机器的提取单元。

有利的是提供方便制造的饮料制备机器的提取单元。

有利的是提供一种耐用可靠的饮料制备机器的提取单元。

有利的是提供有效(例如，因摩擦造成的低损失)的饮料制备机器的提取单元。

有利的是提供方便维修的饮料制备机器的提取单元。

本发明的目的通过根据权利要求1和13所述的提取单元、根据权利要求14所述的饮料制备机器以及根据权利要求15所述的方法来实现。

根据本发明的第一方面，本文中公开了一种饮料制备机器的提取单元，所述提取单元用于从胶囊中提取饮料的配料，所述提取单元包括：胶囊保持器，所述胶囊保持器可操作以在胶囊接收位置和胶囊提取位置之间移动；胶囊保持器加载系统，该胶囊保持器加载系统可操作以在所述位置之间致动胶囊保持器，该胶囊保持器加载系统包括致动器单元和加载机构，致动器单元用于致动加载机构，其中加载机构包括行星齿轮系和线性致动器，致动器单元用于将旋转运动提供到行星齿轮系，行星齿轮系用于使所述旋转运动减速，所述线性致动器用于：接收所述减速的旋转运动；将所述减速的旋转运动转变成线性运动；将所述线性运动耦合到所述胶囊保持器。所述耦合的线性运动使胶囊保持器的可移动部分线性地位移，其中该可移动部分相对于饮料制备机器的主体移动并且可例如为胶囊保持器的腔室或提取壁。

因此，本发明的目的被解决，因为尤其是较之于平行轴线齿轮系和其他此类齿轮系，行星齿轮系具有高动力密度、低效率损失以及高扭矩密度，所以提取单元较紧凑。

行星齿轮系的减速比可为至少5，更具体地讲5-15。行星齿轮系包括周转齿轮系和环形齿轮，周转齿轮系包括：太阳齿轮；一个或多个行星齿轮，通常3个或4个；围绕太阳齿轮周向地可旋转地支承行星齿轮的支架，每个所述行星齿轮(例如经由齿轮啮合)由太阳齿轮可旋转地驱动，环形齿轮用于至少部分地围绕每个所述行星齿轮延伸并且(例如经由齿轮啮合)由每个所述行星齿轮可旋转地驱动，太阳齿轮用于接收来自致动器单元的所述旋转运动，环形齿轮用于部分地接收来自每个所述行星齿轮的减速的旋转运动并且输出所述减速的旋转运动。支架优选地相对于太阳齿轮和每个所述行星齿轮在旋转方面被约束。然而，在另选的构型中，太阳齿轮可被约束并且支架被致动器单元驱动以旋转。

致动器单元包括马达，马达优选地为电动操作，然而，作为另外一种选择，它可以为液压操作或气动操作。马达优选地被布置为其旋转轴线与行星驱动系的旋转轴线(例如，以下部件中的一者的旋转轴线：太阳齿轮；一个或多个行星齿轮；支架；环形齿轮)平行或同轴。有利的是，马达和行星齿轮系彼此紧凑地布置成一排。这就允许构造易于集成在饮料制备机器中并且美观的长而薄的提取单元。所述同轴布置的示例为，其中太阳齿轮直接连接到马达的轴。所述平行布置的示例为，其中太阳齿轮经由中间齿轮驱动，该中间齿轮继而又由马达驱动。作为另外一种选择，马达可例如通过中间斜齿轮相对于所述轴线以一定角度布置。

线性致动器可被构造成使得所述线性运动与行星齿轮系的旋转轴线(例如，以下部件中的一者的旋转轴线：太阳齿轮；一个或多个行星齿轮；支架；环形齿轮)和/或马达(例如，马达轴)的旋转轴线平行。有利的是，马达和/或行星齿轮系以及线性致动器彼此紧凑地布置成一排。作为另外一种选择，可例如通过在线性致动器与行星齿轮系之间传输旋转运动的斜齿轮来将线性运动偏移到所述旋转轴线。

马达优选地安装到包括以下部件中的一者或多者的组件：胶囊保持器的可移动部分(例如腔室或提取壁)；支架；被约束到上述部件中的一者的部件。作为另外一种选择，它可安装到提取单元的主体。

胶囊保持器加载系统可包括约束单元，该约束单元可操作以相对于提取单元的主体在旋转方面约束包括以下项中的一个或多个的组件和/或将所述组件约束为相对于所述提取单元的主体平移：支架；致动器单元；胶囊保持器的可移动部分；被约束到上述部件中的一者的部件。所述平移优选地与致动器的所述线性运动对齐。约束单元可包括第一引导构件和第二引导构件，第一引导构件和第二引导构件在形状上互补以实现相对平移运动。第一引导构件可为突出部，该突出部连接到包括以下部件中的一者或多者的组件：胶囊保持器的可移动部分(例如腔室或提取壁)；支架；被约束到上述部件中的一者的部件，第二引导构件可为位于提取单元的主体中的互补狭槽或者连接到提取单元的主体的部件。更具体地讲，第二引导构件可包括延伸穿过线性致动器的引导构件的狭槽。有利的是，所述组件可随线性致动器的线性运动而滑动。

线性致动器可包括旋转构件和引导构件，旋转构件用于接收来自行星齿轮系的所述减速的旋转运动(例如，它经由齿轮啮合由环形齿轮驱动或者与环形齿轮一体地形成)并且作为响应借助于与引导构件的螺纹连接以由此产生所述线性运动而沿着引导构件轴向地位移。有利的是，行星齿轮系的高减速比以及旋转构件与引导构件之间的螺纹连接件的组合导致胶囊保持器的可移动部分仅能够通过来自致动器单元的驱动而移动，即，在胶囊提取位置，在酿造期间，可移动部分不被液压负载位移。此外，由于这些部件之间的摩擦，致动器单元不需要施加保持扭矩以将可移动部分保持在所述提取位置中，从而消除了对昂贵电动马达(即，具有高保持扭矩的直流步进马达)的需求。

在较不优选的示例中，它可包括由环形齿轮驱动的曲柄，该曲柄驱动连接连杆以产生所述线性运动。行星齿轮系的环形齿轮可布置在旋转构件的内表面处(例如，环形齿轮连接到内表面或与内表面一体地形成)(使得旋转构件作为环形齿轮的一部分旋转)，并且旋转构件的外表面包括外螺纹，引导构件的内表面包括互补的内螺纹。作为另外一种选择，行星齿轮系的环形齿轮布置在旋转构件的外表面处(例如，环形齿轮连接到外表面或与外表面一体地形成)(使得旋转构件作为环形齿轮的一部分旋转)，并且旋转构件的内表面包括内螺纹，引导构件的外表面包括互补的外螺纹。再如另外一种选择，环形齿轮可例如经由啮合耦合驱动旋转构件，该啮合耦合诸如为环形齿轮的啮合的外表面，该啮合的外表面与旋转构件的啮合的外表面配合。

旋转构件可旋转地连接到包括以下部件中的一者或多者的组件：支架；致动器单元；胶囊保持器的可移动部分；被约束到上述部件中的一者的部件。旋转连接件可通过上述部件来实现，所述上述部件包括轮轴和轮辋，轮轴用于支承旋转构件，轮辋用于相对于轮辋轴向地约束旋转构件。有利的是，胶囊保持器与旋转构件的旋转隔离。作为另外一种选择，胶囊保持器可操作以与旋转构件一起旋转，在此类示例中，可致使胶囊保持器与流体源的出口之间的连接旋转。

在又另外一种选择中，线性致动器可被构造成使得旋转构件和相关联的部件相对于提取单元的主体保持平移静止，其中引导构件(例如，通过配合引导)被致使相对于提取单元的主体位移从而将所述线性运动传输到胶囊保持器。在此类示例中，当旋转构件被驱动旋转时，马达和支架相对于主体保持静止。

流体源的出口导管可穿过线性致动器的旋转构件的至少一部分和/或行星齿轮系延伸到胶囊保持器的注射器(例如，注射器布置在胶囊保持器的可移动部分上)。出口导管可连接到行星齿轮系的支架。导管可包括柔性部分以当胶囊保持器在所述位置之间移动时柔性地位移。作为另外一种选择，以另一种构型来布置出口导管，例如，注射器布置在胶囊保持器的静止部分上。

根据本发明的第二方面，本文中公开了一种饮料制备机器的提取单元的部件套盒，所述提取单元用于从胶囊中提取饮料的配料，所述部件套盒包括根据第一方面的任何特征的胶囊保持器和胶囊保持器加载系统。

根据本发明的第三方面，本文中公开了一种饮料制备机器，所述饮料制备机器包括根据第一方面的任何特征的提取单元，所述饮料制备机器还包括：流体源，所述流体源用于将流体供应给所述提取单元；控制系统，所述控制系统用于控制所述提取单元和所述流体源以从胶囊中提取饮料的配料。

根据本发明的第四方面，本文中公开了一种操作根据第三方面的饮料制备机器的提取单元以从胶囊中提取饮料的配料的方法，所述方法包括：使用致动器单元和加载机构来在所述位置之间致动所述胶囊保持器。

本发明的以上方面可按任何合适的组合方式进行组合。此外，本文中的各种特征可与以上方面的一者或多者组合，以提供除了具体所示和所描述的那些以外的组合。根据权利要求书、具体实施方式以及附图，本发明的另外的目的和有利特征将显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且为了展示如何实施本发明的实施方案，现在将通过示例的方式参考示意性的附图，其中：

图1是饮料制备系统的一般饮料制备机器、胶囊和接收器的左视图；

图2是一般饮料制备机器的提取单元的操作状态的左视图；

图3是一般饮料制备机器的提取单元的另一操作状态的左视图；

图4是根据图1的一般饮料制备机器的控制系统的示意图；

图5是根据图1的饮料制备系统的胶囊的第一实施方案的侧剖视图；

图6是根据图1的饮料制备系统的胶囊的第二实施方案的侧剖视图；

图7是根据图1的饮料制备系统的胶囊的第三实施方案的透视剖视图；

图8是图2的提取单元的加载系统的透视图；

图9是图2的提取单元的加载系统的前视图；

图10是图1的饮料制备机器的俯视图；

图11是在以另选的构型布置时图1的饮料制备机器的透视前视立面图；

图12是图11的饮料制备机器的俯视图；

图13是在以另选的构型布置时图1的饮料制备机器的俯视图。

具体实施方式

饮料制备系统

图1示出饮料制备系统2的部分的示意图，其在第一层级包括：饮料制备机器4；胶囊6；接收器8。

饮料制备机器

进一步参考图1，将首先描述饮料制备机器4。在功能上，饮料制备机器4可操作以通过将流体注入胶囊6中来从胶囊提取一种或多种配料，由此所提取的配料形成收集在接收器8(例如杯子)中的饮料的至少一部分。饮料制备机器4的尺寸可设定成用于在工作台上使用，即长度、宽度和高度小于50cm，或者作为独立式单元的一部分进行操作。在EP 2393404 A1，EP 2470053 A1、EP 2533672 A1、EP 2509473 A1、EP 2685874 A1中公开了合适的饮料制备机器4的例子，所有这些专利以引用的方式并入本文。为了完整性，现在将更详细地描述这种饮料制备机器4，并且可认为在饮料制备机器4的第一层级包括：支承结构10；流体源12；提取单元14；任选地，胶囊处理单元16；控制系统18。现在将按顺序描述这些部件：

饮料制备机器的支承结构

支承结构10容纳并且支承上述第一层级部件，并且在饮料制备机器4的第二层级包括：基座20和主体22。基座20用于与支承件表面邻接。主体22用于在其上安装其他第一层级部件。支承结构10可包括用于将所有前述第一层级部件容纳在其中的布置，然而，在图1中所示的实施例中，支承结构包括多个分立互连模块，这些分立互连模块容纳所述部件，如稍后将更详细地论述。

饮料制备机器的流体源

流体源12可操作以供应流体(通常为加热的水)至提取单元14。流体源12通常在饮料制备机器4的第二层级包括：用于容纳流体的贮存器24，容纳的流体在大多数应用中为1至2升流体；流体泵26，诸如往复泵或旋转泵；流体加热器28，其通常包括热块式加热器；用于将流体供应给提取单元14的出口，这将在下面讨论。贮存器24、流体泵26、流体加热器28和出口以任何合适的顺序彼此流体连通。在一个可供选择的实施例中，该流体源12可包括与外部流体源(例如给水总管)的连接。

饮料制备机器的提取单元

参见图1至图3，提取单元14可操作以接收和处理胶囊6，以从其中提取配料。提取单元14可被布置成直接从用户接收胶囊6，或者从任选的胶囊处理单元16接收胶囊6。提取单元14可操作以在胶囊接收位置(图2)和胶囊提取位置(图3)之间移动，当从胶囊提取位置移动到胶囊接收位置时，提取单元可移动通过或移动到胶囊排出位置，其中用过的胶囊可从该胶囊排出位置中排出。提取单元通常在饮料制备机器4的第二层级包括：注射头30；胶囊保持器32；胶囊保持器加载系统34；胶囊插入通道36；胶囊排出通道38，它们被按顺序描述：

注射头30被配置为在胶囊6被胶囊保持器32保持时将流体注射到该胶囊的腔室中，并且为此，该注射头上已安装了注射器40，该注射器具有与流体源12的出口流体连通的喷嘴。注射头30通常包括喷枪、叶片或其他合适的构件(注射器40延伸穿过其中或与其邻近地操作)来刺穿胶囊6，形成至所述腔室的入口。

胶囊保持器32被构造成能够在提取期间保持胶囊，并且为此，该胶囊保持器可操作地连接到注射头30。胶囊保持器32可操作以移动以实现所述胶囊接收位置和胶囊提取位置：在胶囊保持器32处于胶囊接收位置的情况下(如图1所示)，可将胶囊6从胶囊插入通道36供应至胶囊保持器32；在胶囊保持器32处于胶囊提取位置的情况下，由保持器保持所供应的胶囊，注入头30可将流体注入到所保持胶囊的腔室中，并且可从中提取一种或多种配料。当将胶囊保持器32从胶囊提取位置移动到胶囊接收位置时，胶囊保持器32可移动通过或移动到所述胶囊排出位置，其中用过的胶囊可经由胶囊排出通道38从胶囊保持器32中排出。胶囊保持器32通常包括：具有腔室基座44的腔室42，该腔室基座包括安装在其上的注射头30；具有用于提取的配料的出口48的提取壁46。为了实现所述胶囊接收位置和胶囊提取位置，提取壁46和腔室42可以能相对于彼此移动，例如，提取壁46被固定到主体22并且腔室42能相对于其移动。在另一个实施例中，腔室可被固定到提取壁并且为了实现胶囊接收位置和胶囊提取位置，注射头和腔室的基座可相对于腔室移动：在WO 2009/113035中提供了这样的系统的示例，该文献以引用方式并入本文。

胶囊保持器加载系统34可操作以在所述胶囊接收位置和胶囊提取位置之间驱动胶囊保持器32。为此，胶囊保持器加载系统34通常包括如将讨论的致动器和致动器机构。

提取单元14可通过在压力下(例如，在高达20巴下)将流体注入胶囊6的腔室中来操作，这可以通过注射头30和泵26实现，如在所示的实施例中。或者，其可通过如EP 2594171 A1中所公开的离心法来操作，该文献以引用方式并入本文。在后者的示例中，提取单元14还包括胶囊驱动机构，其通常包括电动马达和传动系，被配置为使胶囊支承件旋转以实现所述离心法。

饮料制备机器的胶囊处理单元

饮料制备机器4可包括胶囊处理单元16。胶囊处理单元16可操作以处理胶囊6以：检测用户对其的供应；任选地识别胶囊6的类型；任选地读取胶囊的代码；将胶囊6传送到提取单元14。通常，胶囊处理单元16被布置在提取单元14上方，并且整合成为饮料制备机器4的主体22的一部分，其中各种其子部件附接到该主体上。胶囊处理单元16在饮料制备机器4的第二层级包括：任选的代码读取系统50；胶囊传送机构52；胶囊检测系统54，它们被按顺序描述：

代码读取系统50可操作以读取胶囊6的代码，以从中生成代码信号。代码信号可由控制系统18的处理单元(稍后讨论)处理以确定提取信息。由代码编码的提取信息涉及胶囊和/或可在提取过程期间使用的机器的操作参数。例如，提取信息可编码以下一项或多项：角速度/加速度(用于离心操作的提取单元)；水温(在胶囊入口和/或机器出口处的)；水质量/体积流量；水量；提取操作的顺序，例如预润湿时间；胶囊参数(体积，类型，胶囊标识符，有效期)，其可以例如出于胶囊重新订购目的而用于监控胶囊消耗情况。

代码读取系统50包括代码读取器，该代码读取器可操作以读取胶囊6的代码。可使用各种代码和代码读取系统50构型，例如：光学可读代码和光学读取器；基于感应的代码和感应传感器代码读取器；RFID标签和质询EM场。在其中在代码读取器的读取头和胶囊6的代码之间的相对运动期间读取代码的代码读取系统50构型中，代码读取系统50包括代码读取机构，其可操作以实现所述相对运动。或者，代码读取系统50可集成在提取单元14中，例如，在基于离心的提取单元14中，可以在胶囊旋转期间读取胶囊6的代码。

胶囊传送机构52可操作以将经处理的胶囊传送至提取单元14(即，经由胶囊插入通道36)。因此，其通常布置成与提取单元14分立并在该提取单元上方。胶囊传送机构52通过移除约束胶囊6的限制部或通过胶囊到胶囊插入通道36的移位来实现胶囊的传送。通常，胶囊传送机构52包括可移动胶囊支承件，该可移动胶囊支承件被布置成接收来自用户的胶囊6并且能相对于主体22移动，以实现将支承在其上的胶囊传送至提取单元14。更具体地讲，该可移动胶囊支承件能在胶囊支承位置和胶囊传送位置之间移动，其中：当处于胶囊支承位置时(如图1所示)，胶囊6的代码可由代码读取系统50读取；当处于胶囊传送位置时，实现将支承的胶囊6传送至提取单元14。通过胶囊支承件驱动机构在所述位置之间驱动可移动胶囊支承件，该胶囊支承件驱动机构又是由致动器单元驱动。合适的胶囊传送机构的示例在WO 2014/056642和EP14176243.5中有所公开，所述文献以引用方式并入本文。

胶囊检测系统54可操作以检测胶囊传送机构52的可移动胶囊支承件上的胶囊6的存在，并且任选地检测该胶囊的类型。胶囊检测系统包括一个或多个胶囊检测传感器，以检测传感器附近的胶囊的存在。胶囊检测传感器可操作以生成由控制系统18的处理单元(稍后讨论)处理的胶囊检测信号。该胶囊检测传感器或每个胶囊检测传感器可具有各种构型，例如：感应传感器；光学传感器；机械致动的传感器。

饮料制备机器的控制系统

参见图4，现将考虑控制系统18：控制系统18可操作以控制其他第一层级部件来提取来自胶囊6的一种或多种配料。控制系统18在饮料制备机器4的第二层级通常包括：用户界面56；处理单元58；任选的传感器60；电源102；任选的通信接口104，它们被按顺序描述：

用户界面56包括用以使用户能够通过用户界面信号与处理单元58接合的硬件。更具体地讲：用户界面接收来自用户的命令；用户界面信号将所述命令传送到处理单元58作为输入。命令可为例如执行提取过程和/或调整饮料制备机器4的操作参数和/或对饮料制备机器4通电或断电的指令。处理单元58还可将反馈输出到用户界面56作为饮料制备过程的一部分，例如，以指示饮料制备过程已经开始或已经选择了与过程相关联的参数。

用户界面56的硬件可包括任何合适的设备，例如，硬件包括以下各项中的一个或多个：按钮，诸如操纵杆按钮或按压按钮；操纵杆；LED；图形或字符LDC；具有触摸感测和/或屏幕边缘按钮的图形屏幕。用户界面56可形成为一个单元或多个分立单元。对于更复杂的硬件构型，用户界面56可包括用以与主处理单元58接合的单独处理单元(其示例在下面提供)。

传感器60可操作以将输入信号提供给处理单元58，以用于监控提取过程和/或饮料制备机器4的状态。输入信号可为模拟或数字信号。传感器60通常包括以下各项中的一个或多个：与贮存器24相关联的流体液面传感器62；与流体泵26相关联的流速传感器64；与加热器28相关联的温度传感器66；与提取单元14相关联的位置传感器68，其可操作以感测提取单元14的位置(例如，胶囊接收位置、胶囊提取位置、胶囊排出位置)；可操作以测量接收器6中的流体液面的流体液面传感器70；与胶囊处理单元16相关联的胶囊检测传感器72；与代码读取系统50相关联的代码读取器74；与胶囊传送机构52相关联的可移动胶囊支承件传感器76；角速度传感器(用于与经由离心法操作的提取单元一起使用)。

处理单元58可操作以：接收输入，即来自用户界面56的命令和/或传感器60(例如，胶囊检测系统54的胶囊检测传感器72)的信号；根据存储在存储器单元中的程序代码(或编程逻辑)处理输入(稍后讨论)；提供输出，这通常是提取过程。更具体地讲，输出包括以下各项的操作：任选地，胶囊处理单元16(例如，代码读取系统50、胶囊传送机构52的操作)；提取单元14(即，用以在所述胶囊接收位置和胶囊提取位置之间驱动胶囊保持器32的胶囊保持器加载系统34的操作)；水源12(即，流体泵26和流体加热器28的操作)。上述部件的操作可为开环控制，或更优选地为使用来自传感器60的输入信号作为反馈的闭环控制。

处理单元58通常包括布置为集成电路(通常为微处理器或微控制器)的存储器、输入及输出系统部件。处理单元50可包括其他合适的集成电路，诸如ASIC；可编程逻辑装置，诸如PAL、CPLD、FPGA、PSoC；片上系统(SoC)；模拟集成电路，诸如控制器。对于这样的设备，在适当的情况下，上述程序代码能够被认为是编程逻辑或者另外包括编程逻辑。处理单元50还可包括上述集成电路中的一个或多个。后者的示例是若干集成电路以模块化方式被布置成彼此通信，例如：用以控制用户界面42的从集成电路与用以控制提取单元14和水源12的主集成电路通信。

处理单元58通常包括存储器单元62以用于存储指令作为程序代码和任选数据。为此，存储器单元通常包括：非易失性存储器，例如EPROM、EEPROM或闪存，用于存储程序代码和操作参数作为指令；用于临时数据存储的易失性存储器(RAM)。存储器单元可包括单独或集成的(例如在半导体管芯上)的存储器。对于可编程逻辑设备，指令可被存储为编程逻辑。

存储在存储器单元上的指令可以被理想化为包括饮料制备程序。饮料制备程序可响应于所述输入(即，来自用户界面56的命令和/或胶囊检测传感器72的信号)由处理单元执行。饮料生产程序的执行使处理单元58控制以下第一层级组件：任选地，用以将所接收的胶囊处理到提取单元14的胶囊处理单元16；用以在胶囊接收位置和胶囊提取位置之间移动的提取单元14；用以向提取单元14供应经加热的水的水源12。饮料制备程序可使用编码在代码胶囊上的提取信息、和/或可作为数据存储在存储器单元62上和/或经由用户界面56输入的其他信息来实现对所述部件的控制。

电源102可操作以向所述受控部件、处理单元58和与其相关联的部件供应电能。电源102可包括各种装置，诸如电池或用以接收和调节电网电源的单元。电源102可以操作性地连接到用户界面56的部分以用于对饮料制备机器4通电或断电。

通信接口104用于饮料制备机器4与另一个设备/系统的数据通信，所述另一个设备/系统可为服务器系统、胶囊分配器或其他相关设备。通信接口104可用于提供和/或接收与饮料制备过程相关的信息，诸如胶囊消耗信息和/或提取过程信息。通信接口104可包括用于同时与若干设备进行数据通信或者经由不同介质进行通信的第一通信接口和第二通信接口。

通信接口104可被配置用于缆线介质或无线介质或其组合，例如：有线连接，诸如RS-232、USB、I²C、由IEEE 802.3定义的以太网；无线连接，诸如无线LAN(例如，IEEE 802.11)、或近场通信(NFC)、或者蜂窝系统诸如GPRS或GSM。通信接口104通过通信接口信号与处理单元58接合。通常，通信接口包括单独处理单元(其示例在上文提供)以控制通信硬件(例如，天线)与主处理单元58接合。然而，可使用较不复杂的构型，例如，用于直接与处理单元58进行串行通信的简单有线连接。

饮料制备系统的胶囊

胶囊6通常包括：限定用于存储待提取的一定剂量配料的腔室的主体部分；用于闭合腔室的封盖部分；用于连接主体部分和封盖部分的凸缘部分，该凸缘部分布置在腔室的基座的远端。主体部分可具有各种形状，诸如盘状，圆锥形或矩形横截面形状。胶囊可由各种材料形成，诸如金属或塑料，或它们的组合。通常，选择这样的材料使得该材料是食品安全级的；该材料能承受提取过程的压力/温度；该材料可穿孔以使得注射头30的注射器40能够插入；该材料可破裂以将提取的配料输送至提取壁46的出口48处。因此，应当理解的是，胶囊6可采取各种形式，下文提供了其中三个实施例：

图5示出了胶囊6的第一实施例的侧剖视图，其包括：包括用于保持待提取的一定剂量配料的截头圆锥形腔室的主体部分82；用于闭合主体部分的腔室的封盖部分84；用于连接主体部分82和封盖部分84的凸缘部分86。

图6示出了胶囊6的第二实施例的侧剖视图，其包括：包括用于保持待提取的一定剂量配料的半球形腔室的主体部分88；用于闭合主体部分的腔室的封盖部分90；用于连接主体部分88和封盖部分90的凸缘部分92。

图7示出了胶囊6的第二实施例的侧剖视图，其包括：包括用于保持待提取的一定剂量配料的盘形腔室的主体部分94；用于闭合主体部分的腔室的封盖部分96，该封盖部分也包括腔室；用于连接主体部分94和封盖部分96的凸缘部分98。

通常，胶囊6被成形为使得其关于胶囊旋转轴线100基本上旋转对称，该胶囊旋转轴线大体正交于凸缘部分86、92、98所在的平面延伸。

胶囊保持器加载系统

现在将更详细地描述根据本发明的一个方面的胶囊保持器加载系统34。尤其参见图2、图3、图8和图9，胶囊保持器加载系统34包括致动器单元108；加载机构110；任选地约束单元132，该约束单元将被按顺序描述。

致动器单元108可操作以致动加载机构110，并且包括用于提供旋转运动的旋转致动器。通常，致动器单元108包括电动马达，然而，它也可以包括气动和液压操作型式。在所示的示例中，致动器单元108大体上以每秒100至350弧度的角速度旋转。通常，致动器单元108安装到加载机构110的支架，使得致动器单元如将讨论的那样与支架一起位移。

加载机构110，在被致动后，在所述位置之间移动胶囊保持器(即，其可移动部分)，并且包括行星齿轮系112和线性致动器114，它们将按顺序进行描述：

行星齿轮系112被构造成：接收来自致动器单元108的所述旋转运动；以约8-12的减速比从其产生减速的已接收旋转运动；将所述减速的旋转运动提供到线性致动器114。行星齿轮系112包括周转齿轮系116和环形齿轮118，它们将按顺序进行描述：

周转齿轮系116包括：太阳齿轮120；一个或多个行星齿轮122；支架124。太阳齿轮120接收来自致动器单元108的所述旋转运动。行星齿轮122围绕太阳齿轮120的旋转轴线周向地设置。支架124可旋转地支承所述一个或多个行星齿轮122并将其连接到太阳齿轮120。支架124优选地相对于太阳齿轮和所述一个或多个行星齿轮保持静止，例如，在所示的示例中，支架相对于主体22在旋转方面被约束，如将讨论的那样。此外，在所示的示例中，存在三个行星齿轮122，然而可以存在另一合适的数量，诸如四个或五个。行星齿轮和太阳齿轮对应地啮合以将所述旋转运动从太阳齿轮120传输到所述一个或多个行星齿轮122。通常，减速比为约2-6，在所示的示例中，其为4.3。

环形齿轮118被布置成使得行星齿轮122在其节圆内滚动并且对应地啮合以传输来自行星齿轮122的所述旋转运动。通常，减速比为约1-3，在所示的示例中，其为2.2。因此，在所示的示例中，行星齿轮系112的总减速比为9.7。

太阳齿轮120、支架124和环形齿轮118大体上同轴地布置。齿轮的轴线大体上平行，然后它们也可以一定角度布置。所示的示例示出了简单的行星齿轮系112，然而也可使用其他行星构型，诸如复合行星齿轮系，包括啮合行星轮、步进行星轮和多级行星轮。有利的是，尤其是较之于平行轴线齿轮系和其他此类齿轮系，行星齿轮系112提供了高动力密度、低效率损失以及高扭矩密度。

线性致动器114被构造成接收来自行星齿轮系112的所述减速的旋转运动；从其产生线性运动；将线性运动耦合到胶囊保持器32的可移动部分以实现该可移动部分在所述位置之间的位移。可使用各种线性致动器，诸如：凸轮致动器；曲柄和连接连杆致动器；丝杆致动器，包括导丝杆、螺旋千斤顶、滚珠丝杆和滚柱丝杆。

在所示的示例中，线性致动器114包括具有旋转构件126和引导构件128的导丝杆线性致动器，其中旋转构件126被构造成沿引导构件128移动以提供所述线性运动。更详细地说，旋转构件126和引导构件128同轴地布置，其中旋转构件定位在引导构件128内。旋转构件126在其外圆周处包括垂直于其旋转轴线的外螺纹。引导构件128在其内部处包括互补的内螺纹。所述螺纹被构造成使得旋转构件相对于引导构件128的旋转引起同轴方向上的所述线性运动。

旋转构件126为环形形状并且连接到行星齿轮系112的环形齿轮118，该环形齿轮布置在旋转构件的内部。因此，环形齿轮118的所述减速的旋转运动经由旋转构件126传输到线性致动器114并且通过旋转构件126与引导构件128之间的螺纹接合转变成所述线性运动。

在所示的示例中，胶囊保持器的可移动部分为其腔室42，该腔室操作地连接到旋转构件126以从其接收所述线性运动。具体地讲，它可旋转地连接到旋转构件126但相对于该旋转构件被轴向地约束。这样，它可在旋转构件126相对于其旋转时保持旋转静止，但与旋转构件126一起轴向地位移。因此，胶囊腔室42可包括用于可旋转地安装旋转构件126的轮轴，由此，轮轴包括用于轴向约束的轮辋。

约束单元132可操作以：围绕行星齿轮系112的旋转轴线，即环形齿轮118的旋转轴线，相对于主体22旋转地约束腔室42、支架124、以及可附接到该约束单元的其他相关联的部件(例如，致动器单元108)；实现腔室42、支架124和所述其他相关联的部件的轴向位移。所述操作通常通过连接到腔室42/支架124的第一引导件以及附接到主体22的第二引导件来实现，该第一引导件和该第二引导件能够相对于彼此可平移地位移。通常，所述引导件中的一者包括通道或狭槽，所述引导件中的另一者包括形状设定为由通道可滑动地接收的突出部。在所示的实施例中，约束单元分成若干部件，如图8和图2最佳所示：第一引导件包括从支架124延伸出的突出部134A，并且第二引导件包括互补狭槽136A，突出部134A可沿互补狭槽136A滑动；第一引导件包括从腔室42的任一侧延伸的两个突出部134B(仅示出其中一个)，并且第二引导件包括突出部134B可沿其滑动的互补狭槽(未示出)。虽然所示的示例示出了两个部分，但应当理解的是，可以在不使用另一个部分的情况下使用其中一个部分，或者可使用其他合适的构型。

如在所示的示例中所示，有利的是，胶囊保持器32在其所述位置之间移动期间保持旋转静止，因为胶囊保持器32的注射器30从流体源12的出口接收流体：因此在流体源12与注射器30之间能够实现较不复杂的连接。在所示的示例中，如图2、图3和图5最好地展示，由于支架124也保持静止，因此流体源12的出口导管130可从中延伸穿过并由支架124支承，并且同时延伸穿过旋转构件126。为了使出口导管130能够与注射器30一起轴向地位移，导管可包括柔性部分，诸如由橡胶或塑料制成的可以U形形状、线圈或其他合适的布置来布置的柔性管。

尤其参见图2和图3，胶囊保持器32的腔室42可包括液压致动部分138和流体源部分140，该液压致动部分和该流体源部分可操作以相对于彼此位移从而实现胶囊6和提取壁46的增强的密封。更详细地说，液压致动部分138包括用于保持胶囊6的腔室并且布置在液压致动部分140的另一密封腔室内。由密封腔室限定的区域被构造成在饮料制备过程期间接收来自流体源12的加压流体，以实现液压致动部分138相对于流体源部分140朝提取壁46的位移。液压致动部分138的圆周由此被用来抵靠胶囊的凸缘86,92,98的底面施加密封压力，由此，凸缘的顶面被压靠提取壁46。WO 2008/037642和WO 2009/115474中公开了此类布置，这两个专利均以引用方式并入本文。

胶囊处理单元16可操作地联接到胶囊保持器加载系统34，使得当胶囊保持器32在所述位置之间位移时，其胶囊传送机构52的可移动胶囊支承件142也移动，例如：当胶囊保持器32移动到胶囊接收位置时，可移动胶囊支承件移动到胶囊传送位置以允许其上所支承的胶囊传送到胶囊插入通道36或者允许胶囊被用户插入到插入通道36中；当胶囊保持器32移动到胶囊保持位置时，可移动胶囊支承件移动到胶囊支承位置，在该胶囊支承位置上，胶囊6被阻止进入胶囊插入通道36。

所述的可操作性可通过以下方式来实现：将胶囊保持器32的腔室42或者与其连接的部件布置成与可移动胶囊支承件142接合以向其传输所述线性运动。在所示的示例中，胶囊传送机构52还包括运动传输构件144，该运动传输构件连接到支架124并且延伸越过约束单元132的互补狭槽136以经由任选的弹簧可滑动地接合可移动胶囊支承件142。可移动胶囊支承件142被约束为例如通过协作通道来相对于主体22平移。

饮料制备机器的支承结构

现在将更详细地描述根据本发明的一个方面的支承结构10。尤其参见图1、图10至图13，支承结构10包括：酿造模块146；第一模块148；第二模块150；任选地，第三模块152，所述模块彼此串联地可移动附接。所述模块以将讨论的各种任选构型容纳饮料制备机器4的上述第一层级部件。如参考附图中所示，用户可根据一系列可能的构型选择性地构造饮料制备机器4以配合用户环境的各种空间。所述模块146-152将按顺序进行描述。

酿造模块146容纳提取单元14并且通常容纳控制系统18的主要部件，诸如处理单元58和用户接口56。它还可包括其他任选的部件，诸如胶囊处理单元16。通常，提取单元14包括加载机构110具有行星齿轮系112和线性致动器114的上述示例，然而也可以使用其他类型的提取单元，诸如以引用方式并入本文的那些。出于美观和制造原因，优选使用上述提取单元14，因为酿造模块146可被制作得细长且具有与其他模块基本上相同的形式。

第一模块148通常容纳流体源12的流体加热器28和/或流体泵26。然而，第二模块150通常容纳流体加热器28或流体泵26中的一者，另一者则容纳在第一模块148中。在流体加热器28和流体泵26都容纳在第一模块中的情况下，那么第二模块便容纳流体源12的贮存器24。在包括第三模块152的示例中，贮存器12容纳在该第三模块中，并且第一模块148容纳流体加热器28或流体泵26中的一者，并且第二模块150容纳流体加热器28或流体泵26中的另一者。参见示例性附图，其中的饮料制备机器4包括第三模块152，其中第一模块148容纳流体加热器28并且第二模块容纳流体泵26。

在模块146,148,150,152之间的可移动连接件优选地是枢转连接件，然而，其他变型是可能的，诸如滑动连接件、或包括连接到模块的柔性导管(例如，连接到模块接头的软管)的柔性连接件或它们的组合，即模块之间的不同连接件。当饮料制备机器4支承在水平支承件表面上时，枢转连接件的枢轴线优选地布置在竖直方向上，然而其他型式也是可以的，即，倾斜或水平。参见示例性附图，其中的饮料制备机器4在模块之间包括枢转连接件，由此，枢转轴线竖直布置。

模块146,148,150,152中的一者或多者包括优选地为基本上相同形状的壳体，例如，它们是具有相同或相似直径的圆柱形或者是具有相同或相似横截面的矩形。模块大体上围绕可任选地与枢轴线对齐的轴线伸长，然而模块中的一者或多者可在除枢轴线方向之外的方向上对齐。参见示例性附图，模块为具有相同直径的大致圆柱形，并且当饮料制备机器4支承在水平支承件表面上时：模块148、150和152以与相连枢轴线同轴的方式竖直地布置，并且模块146水平地布置。

枢转连接件包括被布置成相对于套管旋转的轮轴，例如，套管布置在模块上并且轮轴在套管内枢转或反之亦然。轮轴可包括用于在模块之间输送流体的导管。有利的是，流体源12可形成可移动连接件的一部分。参见所示的示例，在图1中，模块包括套管154，并且轮轴156为使模块互连的流体导管158的一部分。更详细地说，在示例中：流体导管158A将流体从第三模块152的贮存器24提供到第二模块150；流体导管158B经由第二模块150的流体泵26将流体提供到第一模块148；流体导管158C经由第一模块148的流体加热器28将流体提供到饮料制备模块146。

流体导管158中的一者或多者可被布置成邻接支承件表面，从而形成基座20的一部分。在所示的示例中，导管158A和158C呈U形以用于邻接，但应当理解的是，其他形状也是可以的。对于具有流体入口和流体出口的模块(在示例中，第一模块148和第二模块150)，入口和出口可通常布置在其相对的表面上，例如，在所示的示例中，第二模块150在底部表面处具有流体入口并且在顶部表面处具有流体出口，而第一模块148则具有相反的布置。有利的是，流体能够直接流动通过模块。流体导管158中的一者或多者还可包括控制系统18的从其延伸穿过的部分(例如，用于传输信号和电力的电线)以用于实现模块之间的连通。

部件编号列表

2 饮料制备系统

4 饮料制备机器

10 支承结构

146 饮料制备模块

20 基座

22 主体

148 第一模块

20 基座

22 主体

150 第二模块

20 基座

22 主体

152 第三模块

20 基座

22 主体

可移动连接件

154 套管

156 轮轴

158 流体导管

12 流体源

24 贮存器

26 流体泵

28 流体加热器

130 出口导管

14 提取单元

30 注射头

40 注射器

32 胶囊保持器

42 腔室

44 腔室基座

138 液压致动部分

140 流体源部分

46 提取壁

48 出口

34 胶囊保持器加载系统

108 致动器单元

110 加载机构

112 行星齿轮系

116 周转齿轮系

120 太阳齿轮

122 行星齿轮

124 支架

118 环形齿轮

114 线性致动器

126 旋转构件

128 引导构件

132 约束单元

134 第一引导件

136 互补的第二引导件

36 胶囊插入通道

38 胶囊排出通道

16 胶囊处理单元

50 代码读取系统

74 代码读取器

代码读取机构

52 胶囊传送机构

142 可移动胶囊支承件

144 运动传输构件

54 胶囊检测系统

胶囊检测传感器

18 控制系统

56 用户界面

58 处理单元

62 存储器

程序或编程逻辑

60 传感器

62 流体液面传感器

64 流速传感器

66 温度传感器

68 位置传感器

70 流体液面传感器

72 胶囊检测传感器

74 代码读取器

76 胶囊支承件

80 角速度传感器

102 电源

104 通信接口

6 胶囊

100 胶囊旋转轴线

实施例1

82 主体部分

84 封盖部分

86 凸缘部分

实施例2

88 主体部分

90 封盖部分

92 凸缘部分

实施例3

94 主体部分

96 封盖部分

98 凸缘部分

8 接收器