Устройство для подачи капсул
DEVICE FOR FEEDING CAPSULES

Настоящее изобретение относится к устройству для подачи капсул, в частности одноразовых капсул, содержащих порошковый безводный материал для получения напитков, например кофе, чая, супа и пр.
Настоящее изобретение преимущественно применяется в автоматических машинах по продаже напитков, в которых известным способом применяются капсулы, подаваемые в варочное устройство, выполненное с возможностью варить соответствующие напитки на основе содержимого капсулы.
Известные устройства подачи капсул обычно содержат магазин, выполненный с возможностью содержать множество капсул одного типа, расположенных в магазине произвольно или в заранее определенном порядке; ориентирующее средство, выполненное с возможностью принимать капсулы из магазина и располагать их в заранее определенной ориентации; и подающее устройство, выполненное с возможностью принимать капсулы от ориентирующего средства и взаимодействовать с входом варочного устройства для подачи одной капсулы за один раз в варочное устройство.
Устройства для подачи капсул известного типа, описанного выше, описаны, например, в EP1571951 и ЕР1859418, поданных на имя того же заявителя.
В области автоматических машин по продаже напитков использование капсул для приготовления конкретных напитков, в частности напитков на основе кофе, особенно приветствуется, поскольку они позволяют получить напиток существенно более высокого качества, чем напиток на основе сыпучего растворимого материала, а также исходя из соображений гигиены, практичности и эффективности.
До сих пор, однако, известные автоматические машины по продаже напитков обычно были способны производить только один тип напитка на основе капсул, поскольку они по существу оснащались единственным устройством подачи капсул, соединенным с варочным устройством. Для устранения этого ограничения очевидным решением было бы добавление других устройств, производящих напитки, каждое из которых соединено с соответствующим устройством подачи капсул и соответствующим варочным устройством. На практике, однако, такое решение было бы неприемлемым из-за увеличения занимаемого пространства и себестоимости.
Целью настоящего изобретения является создание устройства для подачи капсул, которое устраняет описанные выше ограничения и в то же время является простым и недорогим в производстве.
Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для подачи капсул, как заявлено в п.1 формулы и, предпочтительно, в любом из последующих пунктов, прямо или косвенно зависимых от п.1.
Далее следует описание неограничивающего варианта изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:
фиг.1 - вид в перспективе с удаленными для ясности деталями предпочтительного варианта устройства для подачи капсул по настоящему изобретению;
фиг.2 - вид в перспективе в увеличенном масштабе и с удаленными для ясности деталями фрагмента по фиг.1;
фиг.3 - вид в перспективе с удаленными для ясности деталями другого фрагмента по фиг.1;
фиг.4 - осевое сечение части устройства по фиг.1;
фиг.5 - сечение по линии V-V на фиг.4;
фиг.6-8 - фрагмент по фиг.4, в различных рабочих конфигурациях;
фиг.9 - сечение по линии IX-IX на фиг.4.
На фиг.1 позицией 1 показано в целом устройство для подачи одноразовых капсул, содержащих порошковый безводный материал, например кофе, чай и пр., для приготовления напитков.
В условиях нормальной эксплуатации подающее устройство 1 расположено внутри автоматической машины по продаже горячих напитков (не показана) для взаимодействия с варочным устройством А (известного типа), предназначенного для приема от подающего устройства каждый раз по одной капсуле 2, ориентированной описанным ниже способом, и для подачи потока горячей воды сквозь капсулу 2 для экстракции из нее соответствующего напитка путем варки содержащегося в ней материала.
Как будет подробно описано ниже, подающее устройство 1 для капсул 2 выполнено с возможностью хранить и подавать на варочное устройство А двух типов капсул 2, обозначенных позициями 2а и 2b, форма и внешние размеры которых по существу идентичны, но которые содержат разные материалы, что позволяет, соответственно, готовить разные напитки.
В показанном примере каждая капсула 2а, 2b содержит внешнюю чашевидную крышку, имеющую продольную ось 3, и определяется донной поверхностью и боковой поверхностью, имеющей внешний кольцевой фланец 4, проходящий вокруг ее свободной кромки и к которому прочно прикреплена закрывающая поверхность 5 капсул 2а, 2b. Боковая поверхность предпочтительно имеет форму усеченного конуса, сужающегося к донной поверхности, а закрывающая поверхность 5 является пленкой, уплотняющей капсулу 2а, 2b.
Как показано на фиг.1 и 2, подающее устройство 1 содержит два магазина 6а и 6b, которые выполнены с возможностью хранить множество капсул 2а и соответственно 2b, и выходное устройство 7, выполненное с возможностью при эксплуатации принимать капсулу 2а из магазина 6а или капсулу 2b из магазина 6b и подавать ее на вход вышеупомянутого варочного устройства А.
Подающее устройство 1 также содержит электронное управляющее средство 8, выполненное с возможностью управлять описанным ниже способом магазинами 6а и 6b и выходным устройством 7 так, чтобы при эксплуатации магазины 6а и 6b активировались выборочно, в зависимости от выбранного типа напитка и на время, необходимое для подачи одной капсулы 2а или 2b на выходное устройство 7.
Как показано на фиг.1, 2 и 4, магазин 6а имеет по существу цилиндрическую форму, расположен вокруг по существу вертикальной оси 9 и содержит верхнюю часть, в которой хранятся капсулы 2а, и нижнюю поддерживающую пластину 10, которая прикреплена к раме (не показана) торгового автомата (не показан), расположен соосно с осью 9 и вдоль одного периферийного участка имеет проходное отверстие 11, параллельное оси 9 и определяющее выходное отверстие магазина 6а для капсул 2а.
Эта верхняя часть поддерживается на пластине 10 посредством множества колонн 12, параллельных оси 9 и распределенных по периферийной кромке самой пластины 10, и содержит предпочтительно цилиндрический контейнер 13, расположенный соосно с осью 9 и определяющий внутри себя камеру 14, верхняя часть которой выполнена с возможностью содержать множество капсул 2а, расположенных совершенно произвольно. На нижнем конце камера 14 занята ориентирующим средством 15, которое выполняет функцию ориентирования капсул 2а, приходящих из верхней части камеры 14 так, чтобы их соответствующие продольные оси 3 находились в радиальном положении относительно оси 9.
Более подробно и со ссылками на фиг.4, ориентирующее средство 15 содержит кольцевой корпус, расположенный соосно с осью 9 и оснащенный внутри множеством радиальных перегородок, которые равномерно распределены вокруг оси 9 для определения множества полостей 16, открытых на своих соответствующих осевых концах и сообщающихся сверху с верхней частью камеры 14 хранения. Амплитуда и форма каждой полости 16 таковы, чтобы при эксплуатации позволить капсуле 2а входить и пересекать ее поперечно только, когда она будет ориентирована так, что ее ось 3 расположена радиально и соответствующая закрывающая поверхность 5 будет обращена к оси 9 или обращена от нее.
Магазин 6а также оборудован выходным устройством, расположенным между пластиной 10 и ориентирующим средством 15 и содержащим карусель 17, которой придана форма, позволяющая при эксплуатации принимать капсулы 2а из ориентирующего средства 15 и подавать их по одной на вход варочного устройства А через отверстие 11.
Для этого и в соответствии с тем, что показано на фиг.4 и 5, карусель 17 содержит кольцевой корпус, расположенный соосно с осью 9, оснащен множеством проходных осевых полостей 18, равномерно распределенных вокруг оси 9, и установлен с возможностью вращения вокруг оси 9 относительно пластины 10 и с возможностью выборочно подводить полости 18 в положение, обращенное к выпускному отверстию 11.
Форма и размеры полостей 18 идентичны форме и размерам полостей 16, в результате чего при эксплуатации полость 18 совмещается по оси с полостью 16, содержащей капсулу 2а, и капсула 2а покидает полость 16 и входит в полость 18, точно сохраняя предыдущую ориентацию, полученную в полости 16, т.е. относительно продольной оси 3, расположенной радиально относительно оси 9 и так, чтобы закрывающая поверхность 5 была обращена к оси 9 или от нее.
Предпочтительно, но не обязательно, количество полостей 16 ориентирующего средства 15 равно количеству полостей 18 карусели 17. В показанном варианте имеется шесть полостей 16 и также шесть полостей 18, и они равномерно распределены вокруг оси 9 с шагом 60°.
Для обеспечения равномерного заполнения карусели 17 вне зависимости от ориентации капсул 2а в соответствующих полостях 16, полости 18 имеют такую форму (фиг.5), чтобы принимать вокруг оси 9 капсулы 2а, расположенные, чередуясь, закрывающей поверхностью 5, обращенной к оси 9, и закрывающей поверхностью 5, обращенной от оси 9.
Как показано на фиг.1 и 4, полость 16, выровненная с выпускным отверстием 11 и обозначенная на приложенных чертежах позицией 16а, закрыта сверху перегородкой 19, которая не позволяет капсулам 2а, расположенным в верхней части камеры 14, входить в полость 16а и, следовательно, неуправляемо попадать на выпускное отверстие 11, проходя сквозь полость 18, которая каждый раз совмещается с полостью 16а.
Кроме того, с каруселью 17 соединено средство (20) обнаружения присутствия (фиг.5), которое соединено с электронным управляющим средством 8 и служит для обнаружения присутствия капсул 2а рядом с выпускным отверстием 11. В частности, средство 20 содержит два микропереключателя 21 (показанные на фиг.5 штриховой линией), которые установлены на пластине 10 на противоположной части относительно карусели 17 и расположены рядом с выпускным отверстием 11 и с противоположных сторон от него. Микропереключатели 21 содержат соответствующие активные элементы, каждый из которых проходит поперек пластины 10 так, чтобы приводиться в действие капсулой 12а, которая каждый раз устанавливается у выходного отверстия 11.
Карусель 17 приводится во вращение приводным устройством 22, содержащим (фиг.4) электродвигатель 23, находящийся под управлением электронного управляющего средства 8, и трансмиссию, выполненную с возможностью преобразования непрерывного движения двигателя 23 в прерывистое движение карусели 17. Для этого электродвигатель 23 установлен в фиксированном положении под пластиной 10 и имеет выходной вал 24, вращающийся вокруг оси 25, проходящей параллельно оси 9, при этом трансмиссия содержит шестерню 26, которая установлена на шпонке на валу 24 и несет на стороне, обращенной к пластине 10, подшипник 27, который определяет приводной узел мальтийского механизма (известного типа), содержащего помимо подшипника 27, крестообразную направляющую (не показана) на нижней поверхности карусели 17, с которой входит в зацепление подшипник 27 для преобразования непрерывного вращения подшипника 27 вокруг оси 25 в прерывистое вращение карусели 17 вокруг оси 9. В этом случае, поскольку имеется шесть полостей 18, крестообразная направляющая (не показана) имеет такую конфигурацию, чтобы шаг подачи карусели 17 был равен 60°.
Шестерня 26 также находится в зацеплении с шестерней 28, которая установлена соосно с осью 9 и имеет трубчатую ступицу, нижняя часть которой установлена с возможностью вращения на трубчатый конец пластины 10, а верхняя часть 29 которой находится в зацеплении с возможностью вращения с ободом 30, выполненным заодно с нижней поверхностью карусели 17. Верхняя часть 29 проходит поперек карусели 17 и ориентирующего средства 15 и поддерживает на своем свободном конце распределительный конус 31, предназначенный для перемещения капсул 2а, расположенных внутри камеры 14 так, чтобы способствовать входу капсул 2а в полости 16, разбивая любые мостики, которые могут формироваться перед ориентирующим средством 15.
Микропереключатель 32, также соединенный с приводным устройством 22, электрически подключен к управляющему средству 8 и взаимодействует с периферийной частью шестерни 26 для передачи сигнала на управляющее средство 8, когда оно передает команду на включение электродвигателя 23, вращение шестерни 26 вокруг оси 25 и, таким образом, позволяя управляющему средству 8 управлять правильным функционированием карусели 17 и своевременно обнаруживать любые блокировки или неисправности.
Как показано на фиг.4 и 6-9, выпускное устройство 7 расположено поперечно пластине 10 непосредственно под выпускным отверстием 11 и содержит пустотелый корпус 33 с осью 34, проходящей параллельно оси 9 между двумя плоскими боковыми поверхностями 35 и 36, параллельными друг другу и оси 34, а также входную воронку 37, расширяющуюся книзу и представляющую верхнее впускное отверстие 38, обращенное к выпускному отверстию 11, и выпускную воронку 39, расширяющуюся кверху и имеющую нижний выпускной канал 40, проходящий соосно с осью 34. В отверстии выпускной воронки 39 имеется два внутренних ребра 41, расположенные по разные стороны от оси 34 и поперечно относительно оси 34 и боковых поверхностей 35, 36.
Впускное отверстие нижнего выпускного канала 40 управляется выпускающим устройством 42, содержащим два блока 43, расположенные между поверхностями 35 и 36 и совершающие колебания под действием приводного устройства 44, вокруг соответствующих осей 45, проходящих перпендикулярно к поверхностям 35 и 36, между положением блокировки (фиг.4, 6 и 7), в котором блоки 43 определяют поддерживающий корпус 46 для фланца 4 капсулы 2, и положением освобождения (фиг.8), в котором блоки 43 обеспечивают свободный проход капсулы 2 из выпускной воронки в нижний выпускной канал 40.
Как показано на фиг.9, в боковой поверхности 35 на входе нижнего выпускного канала 40 выполнена сквозная прорезь 47, проходящая параллельно оси 34 и взаимодействующая с участком свободного окна рычага 48, средства 49 детектора, которое определяет наличие капсулы 2 внутри выпускной воронки 39. Рычаг 48 установлен с возможностью поворота под действием капсулы 2, опирающейся на корпус 46, между стабильным положением равновесия (когда в корпусе 46 капсулы 2 нет), в котором концевая часть рычага проникает внутрь выпускной воронки 39 (это положение рычага показано на фиг.9 штрихпунктирной линией), и нестабильным положением (в корпусе 46 присутствует капсула 2), в котором концевая часть рычага 48 находится вне выпускной воронки 39 (это положение рычага 48 показано на фиг.9 сплошной линией).
Средство 49 детектора также содержит фотоприемник 50, совмещенный со сквозным отверстием 51, проходящим через промежуточную часть рычага 48, когда рычаг 48 находится в стабильном равновесном состоянии. Таким образом, когда рычаг 48 выталкивается наружу капсулой 2 в нестабильное положение, свет, поступающий на фотоэлемент 50, прерывается и электронное управляющее средство 8, которое соединено с фотоэлементом 50, может определить присутствие капсулы 2 в нижнем выпускном канале 40, и, следовательно, управлять активацией приводного устройства 44, и выдавать капсулу 2 из выходного устройства 7.
На входе нижнего выпускного канала 40 имеется входное отверстие 52, проходящее сквозь боковую поверхность 36, предназначенное для капсул 2b, приходящих от магазина 6b.
Как показано на фиг.1 и 3, магазин 6b содержит верхнюю часть, определенную контейнером 53, по существу прямоугольной формы в сечении и содержащим две половины 54, обращенные друг к другу и соединенные друг с другом, в которых выполнены соответствующие внутренние язычки, определяющие множество вертикальных каналов 55, в этом случае восемь каналов 55, параллельных оси 9, и каждый из которых адаптирован для приема стопки капсул 2b, расположенных поперечно или так, что их оси 3 проходят горизонтально, и имеет верхнее входное отверстие и нижнее выходное отверстие.
Магазин 6b также содержит выпускное устройство, содержащее барабан 56 с осью 57, проходящей поперечно к каналам 55, и расположенный под контейнером 53, и обращенный к выпускным отверстиям каналов 55. Барабан 56 установлен для ступенчатого вращения вокруг его оси 57 под действием приводного устройства 58, которым управляет электронное управляющее средство 8, и при этом барабан снабжен множеством радиальных корпусов 59, число которых равно числу каналов 55, и которые расположены у выходных отверстий соответствующих каналов 55, и выполнены с возможностью принимать соответствующие капсулы 2b, расположенные вертикально, и распределены по барабану 56 по цилиндрической спирали с постоянным шагом. В показанном варианте имеется восемь радиальных корпусов 59, развернутых по окружности на 45° относительно каждого соседнего радиального корпуса так, что при каждом повороте барабана 56 на 45°, начиная от исходного положения, один радиальный корпус 59 ориентирован вверх в положение приема соответствующей капсулы 2b из соответствующего канала 55 и одновременно один радиальный корпус 59 ориентирован вниз в положение подачи соответствующей капсулы 2b.
Барабан 56 имеет центральное осевое отверстие 60, проходящее вдоль всей длины барабана 56 и соединенное со средством обнаружения 61, которое соединено с электронным управляющим средством 8 и которое содержит фотоэлемент 62, выполненным с возможностью посылать луч света вдоль отверстия 60 для обнаружения наличия или отсутствия по меньшей мере одной капсулы 2b внутри радиальных корпусов 59.
Правильным ступенчатым вращением барабана 56 управляет микропереключатель 63, соединенный с приводным устройством 58 и с электронным управляющим средством 8.
Как показано на фиг.2 и 3, магазин 6b также содержит расположенную под барабаном 56 приемную камеру 64, которая сбоку ограничена двумя поверхностями 65, проходящими параллельно друг другу и оси 57, а снизу закрыта наклонным каналом 67, глубина которого равна или превышает высоту капсул 6b и нижний выходной конец которого соединен с входным концом другого канала 68, расположенного вне приемной камеры 64 и нижний выходной конец которого соединен с впускным отверстием 52 пустотелого корпуса 33.
Боковые поверхности 65 расположены на расстоянии друг от друга, превышающем диаметр фланца 4 капсулы 2b, и снабжены множеством ребер 66, проходящих перпендикулярно каналу 67 и определяющих каналы для скольжения капсул 2b по направлению к каналу 67.
Ширина канала 67 больше, чем максимальный диаметр корпуса капсул 2b, но меньше, чем расстояние между боковыми поверхностями 65, с которыми канал 67 соединен двумя поверхностями 69, обращенными к барабану 56 и наклоненными вниз и к каналу 68 так, чтобы определять опрокидывающую поверхность скольжения для капсул 2b. Фактически, когда капсула 2b выходит из соответствующего радиального канала 59, ребра 66 обеспечивают скольжение капсулы 2b в направлении канала 67 так что ось 3 капсулы расположена по существу параллельно каналу 67, так, чтобы капсула 2b падала поперечно к каналу 67 и, после того как фланец 4 ударится в поверхность 69, опрокидывалась назад под собственным весом, частично входила в канал 67 и, оставаясь подвешенной на фланце 4, опирающемся на поверхность 69, скользила по каналу 67.
Другими словами, ребра 66, поверхности 69 и, по существу, канал 67 определяют в целом ориентирующее средство, которое обеспечивает, чтобы капсулы 2b, выходящие из барабана 56, располагались соответствующими закрывающими поверхностями 5 вверх, и приходили на отверстие 52 в этой самой ориентации, и, следовательно, в такой ориентации поступали на вход нижнего выпускного канала 40 в выпускающем устройстве 7.
Далее будет описана работа подающего устройства 1 начиная с холостого состояния, в котором карусель 17 неподвижна, две полости 18 расположены по обе стороны от выпускного отверстия 11 у микропереключателей 21 и одна из этих двух полостей содержит капсулу 2а, которая, таким образом, взаимодействует с активным элементом соответствующего микропереключателя 21. Аналогично, барабан 56 неподвижен, радиальный корпус 59 пуст и расположен в положении подачи, и несколько из остальных радиальных корпусов 59 содержат соответствующие капсулы 2b. В холостом состоянии, наконец, выпускное устройство 7 пусто и рычаг 48 находится в стабильном равновесном положении.
Далее будет рассмотрен случай, когда пользователь выбирает напиток, получаемый на торговом автомате с помощью капсулы 1.
После того как напиток выбран, управляющее средство 8 выдает команду на включение двигателя 23 так, чтобы привести карусель 17 в ступенчатое вращение вокруг оси 9. Направление вращения карусели 17 определяется управляющим средством 8 на основе сигнала наличия, выдаваемого микропереключателем 21 так, чтобы одна из двух полостей 18, содержащая капсулу 2а, была подана к выпускному отверстию 11. Когда эта полость 18 совместится с выпускным отверстием 11, капсула 2а выпадает из полости 18 под действием силы тяжести и входит во впускную воронку 37 через отверстие 11 и отверстие 38. Если после первого шага подачи карусели 17 полость 18, которая достигает положения, ранее занимаемого разгруженной полостью 18, содержит капсулу 2а, соответствующий микропереключатель 21 посылает сигнал наличия на электронное управляющее средство 8 и электродвигатель 23 немедленно останавливается. В противном случае, карусель 17 продолжает вращаться на соответствующий угол пока микропереключатель 21 не обнаружит наличие капсулы 2а в этом положении.
Как показано на фиг.6 и 7, форма впускной воронки 37 выбрана такой, чтобы изменять траекторию свободного падения капсулы 2а через отверстие 38, чтобы соответствующий фланец 4 зацепился за одно или другое ребро 41, заставляя капсулу 2а перевернуться и попасть в нижний выпускной канал в такой ориентации, в которой ее ось 3 проходит вертикально, а закрывающая поверхность 5 обращена вверх. Следует отметить, что операция ориентирования капсул 2а из произвольного расположения в камере 14 в окончательное положение на входе нижнего выпускного канала 40 выполняется двумя отдельными этапами, сначала под действием ориентирующего средства 5, а затем впускной воронкой 37 и ребрами 41.
Когда капсула 2а расположится, опираясь на корпус 46, рычаг 48 выталкивается в нестабильное положение и фотоэлемент 50 сигнализирует о присутствии капсулы 2а на электронное средство 8, оно выдает команду на включение приводного устройства 44 и капсула 2а освобождается (фиг.8).
Далее будет рассмотрен случай, когда пользователь выбирает напиток, готовящийся торговым автоматом на основе капсулы 2b.
°
Когда напиток выбран, управляющее средство 8 выдает команду на активацию приводного устройства 58, которое ступенчато с шагом 45 вращает барабан 56, пока радиальный корпус 59, содержащий капсулу 2b, не достигнет положения подачи и не позволит капсуле 2b выпасть под действием силы тяжести в приемную камеру 64, и эта капсула по каналу 67, каналу 68 и через отверстие 52 достигает выпускной воронки 39 и нижнего выпускного канала и опирается на корпус 46, выталкивает рычаг 48 в нестабильное положение. Фотоэлемент 62 передает сигнал о наличии в выпускном устройстве 7 капсулы 2b на электронное управляющее средство 8, которое немедленно останавливает приводное устройство 58 и, следовательно, барабан 56. Одновременно электронное управляющее средство 8 управляет активацией приводного устройства 44 с последующим освобождением капсулы 2b (фиг.8).