ДОЗИРОВАНИЕ И ЗАПОЛНЕНИЕ МОЛОТОГО КОФЕ Российский патент 2023 года по МПК A47J31/24 

Ссылка на родственные патентные заявки

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет по отношению к предварительной заявке на патент Австралии №2019902301, поданной 28 июня 2019 г., которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки, как если бы она была полностью изложена в настоящем документе.

Область техники

[0002] Изобретение относится к устройствам и машинам для заполнения и дозирования кофе и, более конкретно, к дозирующим устройствам портафильтра, используемым для контроля количества, распределения и/или заполнения молотого кофе в фильтровальной корзине портафильтра перед экстракцией.

Уровень техники

[0003] Кофе эспрессо готовится путем пропускания горячей воды под давлением через кофейную гущу в процессе экстракции. Обычно молотый кофе помещают в портафильтр, который крепится к групповой головке машины для приготовления эспрессо. Портафильтр включает в себя головку, имеющую фильтровальную корзину, которая несет количество или дозу молотого кофе, заполненного в отделение с перфорированным дном, которое действует как фильтр, и ручку для захвата пользователем. В некоторых портафильтрах фильтровальная корзина является съемной.

[0004] Известно, что на качество и характеристики производимого кофе эспрессо в значительной степени влияет ряд переменных, включая объем воды, температуру и давление; грубость, однородность и количество или «доза» молотого кофе, а также плотность и распределение кофейной гущи, через которую нагнетается горячая вода под высоким давлением.

[0005] Известно, что приготовление качественного кофе с использованием традиционных машин сложно и требует навыков и опыта. Такие навыки и опыт могут быть труднодоступны, особенно в домашних условиях.

[0006] Например, чтобы улучшить вкус кофе, молотый кофе уплотняют или спрессовывают в корзину, чтобы сформировать кофейную «шайбу» в процессе, известном как трамбовка, который замедляет поток горячей воды через молотый кофе, обеспечивая более высокие давления экстракции. Однако, если кофейная гуща неравномерно уплотнена/распределена внутри корзины, на этапе экстракции вода под давлением найдет путь с наименьшим сопротивлением через кофейную шайбу и может обойти порции кофе, что приведет как к потерям кофе, так и к кофе с плохим качеством.

[0007] Кроме того, количество кофе, добавляемого в портафильтр, важно для получения качественных и однородных кофейных напитков. Таким образом, высота наполнения утрамбованного кофе в фильтровальной корзине является важным параметром при приготовлении эспрессо.

[0008] Соответствующие инструменты были разработаны для помощи в приготовлении кофе последовательным образом. Например, были разработаны автоматические кофемашины, которые стремятся передать определенные задачи по приготовлению кофе от пользователя к машине. Например, в предыдущей патентной заявке заявителя по процедуре РСТ, опубликованной как WO 2014/165905, предлагается устройство для измельчения и трамбовки кофе, которое по меньшей мере частично автоматизировано, в то время как различные инструменты, такие как упомянутые в US 7992486 и US 8240244, предлагаются для заполнения и дозирования корзины портафильтра. Однако желательна дальнейшая автоматизация помола, наполнения и трамбовки для улучшения консистенции кофе.

[0009] Целью настоящего изобретения является преодоление или улучшение по меньшей мере одного из недостатков предшествующего уровня техники или предоставление полезной альтернативы.

Сущность изобретения

[0010] В первом аспекте предоставлено устройство для заполнения молотого кофе в фильтровальную корзину для кофе, содержащее:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

встряхивающее устройство, связанное со стыковочным узлом для встряхивания фильтровальной корзины и тем самым распределения молотого кофе внутри фильтровальной корзины.

[0011] В некоторых вариантах осуществления встряхивающее устройство содержит вибратор, имеющий вибрирующий элемент, соединенный со стыковочным узлом. Предпочтительно вибрирующий элемент содержит вибратор с эксцентриковой вращающейся массой.

[0012] Предпочтительно вибратор содержит двигатель для приведения в движение вибрирующего элемента через внецентренную муфту. Более предпочтительно приводной вал двигателя ориентирован вертикально.

[0013] В некоторых вариантах осуществления внецентренная муфта содержит кулачок, соединенный с приводным валом, приводимым в движение двигателем.

[0014] В некоторых вариантах осуществления внецентренная муфта содержит подшипник, расположенный между кулачком и стыковочным узлом, чтобы обеспечить свободное вращение кулачка по отношению к стыковочному узлу.

[0015] В некоторых вариантах осуществления вибратор выполнен с возможностью встряхивания фильтровальной корзины в целом в горизонтальной плоскости.

[0016] В некоторых вариантах осуществления вибратор выполнен с возможностью создания вибраций с амплитудой от около 0,1 мм до около 1 мм, предпочтительно около 0,25 мм.

[0017] В некоторых вариантах осуществления вибратор выполнен с возможностью создания вибраций с частотой от около 2000 об/мин до около 5000 об/мин, предпочтительно около 3500 об/мин.

[0018] В некоторых вариантах осуществления встряхивающее устройство содержит линейный исполнительный механизм. Предпочтительно встряхивающее устройство содержит электромеханический соленоид.

[0019] В некоторых вариантах осуществления устройство содержит размалывающее устройство для помола кофейных зерен и направления молотого кофе в фильтровальную корзину, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле, и/или трамбовочном узле для кофе для трамбовки кофе в фильтровальной корзине.

[0020] Предпочтительно, фильтровальная корзина представляет собой фильтровальную корзину портафильтра кофемашины.

[0021] Предпочтительно, стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга байонетные соединения для соединения портафильтра со стыковочным узлом.

[0022] Предпочтительно стыковочный узел содержит платформу, и стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга элементы для соединения портафильтра с платформой.

[0023] В другом варианте осуществления предоставляется машина для наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе, содержащая:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования молотого кофе в фильтровальную корзину, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле;

трамбовочный узел для трамбовки кофе в фильтровальной корзине, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

средство для сбора данных о смещении, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом и выполненный с возможностью:

дозирования первой дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства;

определения смещения трамбовочной поверхности вдоль трамбовочной траектории при приложении трамбовочного давления трамбовочным узлом;

вычисления значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе смещения трамбовочной поверхности;

вычисления изменяющегося количества кофейного порошка, которое необходимо добавить или удалить из фильтровальной корзины, на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки;

дозирования изменяющегося количества кофейного порошка в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства, если фактическое значение высоты утрамбовки является меньше, чем предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки.

[0024] В некоторых вариантах осуществления первая доза оценивается как обеспечивающая целевую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе известных параметров фильтровальной корзины.

[0025] Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью определения параметра калибровки на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки, и при этом параметр калибровки используется для калибровки устройства дозирования молотого кофе.

[0026] Предпочтительно машина содержит встряхивающее устройство, связанное со стыковочным узлом для встряхивания фильтровальной корзины и тем самым распределения молотого кофе внутри фильтровальной корзины. Более предпочтительно встряхивающее устройство функционально соединено с контроллером для встряхивания кофе в фильтровальной корзине перед трамбовкой.

[0027] Предпочтительно встряхивающее устройство содержит вибратор, имеющий вибрирующий элемент, соединенный со стыковочным узлом.

[0028] В некоторых вариантах дозирующее устройство содержит размалывающее устройство для кофейных зерен для размола кофейных зерен в молотый кофе.

[0029] Предпочтительно размалывающее устройство содержит бункер для хранения и подачи кофейных зерен, подлежащих помолу, размалывающий механизм, приводимый в действие электродвигателем, для размола кофейных зерен и выпускное отверстие размалывающего устройства для направления молотого кофе в фильтровальную корзину.

[0030] Предпочтительно, фильтровальная корзина представляет собой фильтровальную корзину портафильтра кофемашины.

[0031] Предпочтительно, стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга байонетные соединения для соединения портафильтра со стыковочным узлом.

[0032] Предпочтительно стыковочный узел содержит платформу, а стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга крепежные элементы для соединения портафильтра с платформой.

[0033] В третьем аспекте предоставлен способ наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе с помощью машины, причем указанная машина содержит:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования молотого кофе в фильтровальную корзину, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле;

трамбовочный узел для трамбовки кофе в фильтровальной корзине, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

средство для сбора данных о смещении, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом;

причем указанный способ включает этапы:

дозирования первой дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства молотого кофе;

определения смещения трамбовочной поверхности вдоль трамбовочной траектории при приложении трамбовочного давления трамбовочным узлом;

вычисления значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе смещения трамбовочной поверхности;

определение разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки; и

вычисления изменяющегося количества кофейного порошка, которое необходимо добавить или удалить из фильтровальной корзины, на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки;

дозирования изменяющегося количества кофейного порошка в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства, если фактическое значение высоты утрамбовки является меньше, чем предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки.

[0034] В некоторых вариантах осуществления первая доза оценивается как обеспечивающая целевую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе известных параметров фильтровальной корзины.

[0035] Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью определения параметра калибровки на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки, при этом параметр калибровки используется для калибровки устройства дозирования молотого кофе.

[0036] Предпочтительно машина содержит встряхивающее устройство, связанное со стыковочным узлом для встряхивания фильтровальной корзины и тем самым распределения молотого кофе внутри фильтровальной корзины. Более предпочтительно встряхивающее устройство функционально соединено с контроллером для встряхивания кофе в фильтровальной корзине перед трамбовкой.

[0037] Предпочтительно встряхивающее устройство содержит вибратор, имеющий вибрирующий элемент, соединенный со стыковочным узлом.

[0038] В некоторых вариантах дозирующее устройство содержит размалывающее устройство для кофейных зерен для размола кофейных зерен в молотый кофе.

[0039] Предпочтительно размалывающее устройство содержит бункер для хранения и подачи кофейных зерен, подлежащих помолу, размалывающий механизм, приводимый в действие электродвигателем, для размола кофейных зерен и выпускное отверстие размалывающего устройства для направления молотого кофе в фильтровальную корзину.

[0040] Предпочтительно, фильтровальная корзина представляет собой фильтровальную корзину портафильтра кофемашины.

[0041] Предпочтительно, стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга байонетные соединения для соединения портафильтра со стыковочным узлом.

[0042] Предпочтительно стыковочный узел содержит платформу, и стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга элементы для соединения портафильтра с платформой.

[0043] В четвертом аспекте изобретение обеспечивает машину для наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе, содержащая:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования количества молотого кофе на основе по меньшей мере одного параметра дозирования;

трамбовочный узел для трамбовки кофе, добавленного в фильтровальную корзину, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность; трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом и выполненный с возможностью итеративного выполнения:

(a) дозирования дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства на основе значения параметра дозирования;

(b) определения фактического значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине после применения трамбовочного давления трамбовочным узлом на основе смещения трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

(c) вычисления разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки, соответствующим предварительно заданному целевому количеству требуемого кофе;

(d) регулирования значения параметра дозирования и повторения этапов с (а) по (d),

если разница между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки указывает, что фактическое количество кофе в фильтровальной корзине является меньше, чем целевое количество кофе в фильтровальной корзине.

[0044] Предпочтительно параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

[0045] Предпочтительно параметр дозирования представляет собой время дозирования. Более предпочтительно параметр дозирования представляет собой время включения размалывающего устройства.

[0046] Предпочтительно этап регулирования значения параметра дозирования основан на разнице между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки за период времени, указанный значением параметра дозирования, используемым в предыдущей итерации этапов (а), (b) и (с).

[0047] В пятом аспекте изобретение обеспечивает способ наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе, согласно которому машина содержит:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования количества молотого кофе на основе по меньшей мере одного параметра дозирования;

трамбовочный узел для трамбовки кофе, добавленного в фильтровальную корзину,

причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом и выполненный с возможностью итеративного выполнения:

(a) дозирования дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства на основе значения параметра дозирования;

(b) определения фактического значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине после применения трамбовочного давления трамбовочным узлом на основе смещения трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

(c) вычисления разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки, соответствующим предварительно заданному целевому количеству требуемого кофе;

(d) регулирования значения параметра дозирования и повторения этапов с (а) по (d),

если разница между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки указывает, что фактическое количество кофе в фильтровальной корзине является меньше, чем целевое количество кофе в фильтровальной корзине.

[0048] Предпочтительно параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

[0049] Предпочтительно параметр дозирования представляет собой время дозирования. Более предпочтительно параметр дозирования представляет собой время включения размалывающего устройства.

[0050] Предпочтительно этап регулирования значения параметра дозирования основан на разнице между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки за период времени, указанный значением параметра дозирования, используемым в предыдущей итерации этапов (а), (b) и (с).

[0051] В другом аспекте изобретение обеспечивает трамбовочное устройство, содержащее:

корпус, имеющий продольную ось и содержащий периферийную боковую стенку, проходящую вверх от базовой стенки, при этом базовая стенка отличается тем, что нижняя наружная поверхность базовой стенки образует трамбовочную поверхность, ортогональную продольной оси, и внутренний канал, выровненный по вертикали с продольной осью;

трамбовочный поршень, установленный с возможностью скольжения внутри канала для перемещения по трамбовочной траектории, выровненной с осью цилиндра, между поднятым положением и ударным положением в упоре с ударным упором на корпусе;

высвобождающий механизм для смещения поршня в поднятое положение над верхней частью трамбовочной траектории между поднятым положением и высвобожденным положением и предоставления возможности поршню перемещаться по существу свободно по нижней части трамбовочной траектории между высвобожденным положением и ударным положением; и

зарядный узел, соединенный с поршнем, содержащий упругий зарядный элемент для накопления ударной нагрузки и зарядную ручку для приложения зарядного усилия после зарядки поршнем зарядного элемента указанной ударной нагрузкой и для перемещения поршня между поднятым положением и высвобожденным положением, при этом ударная нагрузка высвобождается, чтобы воздействовать на поршень, заставляя поршень перемещаться в ударное положение.

[0052] Предпочтительно высвобождающий механизм содержит направляющую и толкатель направляющей, смещенный в зацепление с направляющей. Более предпочтительно направляющая состоит из первой части и второй, при этом толкатель входит в зацепление с первой частью направляющей, когда поршень находится между поднятым положением и высвобожденным положением, и при этом толкатель входит в зацепление со второй частью направляющей, когда поршень находится между высвобожденным положением и ударным положением.

[0053] Предпочтительно толкатель принудительно входит в зацепление с направляющей под непрямым углом вдоль первого участка направляющей таким образом, чтобы смещать поршень по направлению к поднятому положению, и при этом толкатель принудительно входит в зацепление с направляющей, перпендикулярно направляющей, вдоль второй части направляющей, чтобы позволить поршню перемещаться по существу свободно.

[0054] Предпочтительно направляющая расположена на поршне, а толкатель закреплен на корпусе.

Краткое описание графических материалов

[0055] Изобретение станет более понятным из следующего описания варианта его осуществления, данного только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:

[0056] фиг. 1 представляет собой вид в перспективе устройства для заполнения молотого кофе в фильтровальную корзину для кофе в соответствии с данным изобретением и портафильтра, имеющего фильтровальную корзину, установленной в стыковочном узле устройства;

[0057] фиг. 2а представляет собой вид сбоку устройства и портафильтра, показанных на фиг. 1;

[0058] фиг. 2b представляет собой подробный вид сбоку в поперечном разрезе фиг. 2а, показывающий вибратор в соответствии с данным изобретением;

[0059] фиг. 2с представляет собой еще один подробный вид сбоку в поперечном разрезе фиг. 2а, показывающий кофейный порошок, сложенный горкой в фильтровальной корзине портафильтра;

[0060] фиг. 2d представляет собой еще один подробный вид сбоку в поперечном разрезе фиг. 2а, показывающий кофейный порошок, выровненный в фильтровальной корзине портафильтра;

[0061] фиг. 3а и 3b представляют собой схематические изображения вибрационного узла в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения, показанного сбоку;

[0062] фиг. 4а и 4b представляют собой схематические изображения вибрационного узла в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения, показанного сверху;

[0063] фиг. 5а и 5b представляют собой схематические изображения эспрессо-машины в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения;

[0064] фиг. 6 представляет собой вид в перспективе устройства для заполнения молотого кофе в фильтровальную корзину для кофе в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения и портафильтра, имеющего фильтровальную корзину, установленного в стыковочном узле устройства;

[0065] фиг. 7 представляет собой схематический вид сбоку устройства и портафильтра, показанных на фиг. 6;

[0066] фиг. 8а представляет собой схематичный вид сбоку в поперечном разрезе фиг. 7, показывающий кофейный порошок в фильтровальной корзине портафильтра до трамбовки;

[0067] фиг. 8b представляет собой схематичный вид сбоку в поперечном разрезе фиг. 7, показывающий кофейный порошок в фильтровальной корзине портафильтра во время трамбовки;

[0068] фиг. 9 представляет собой блок-схему, показывающую устройство и способ заполнения портафильтра;

[0069] фиг. 10 представляет собой вид сбоку в разрезе трамбовочного устройства в соответствии с другим аспектом;

[0070] фиг. 11 представляет собой вид сбоку трамбовочного устройства, показанного на фиг. 10, с внутренними элементами, показанными пунктирной линией;

[0071] фиг. 12а-12d представляют собой виды сбоку в разрезе трамбовочного устройства, показанного на фиг. 10, последовательно показывающие операции зарядки и высвобождения устройства;

[0072] фиг. 13а и 13b представляют собой виды сбоку в разрезе другого трамбовочного устройства в соответствии с данным изобретением, включая регулируемое предварительное натяжение зарядного элемента;

[0073] фиг. 14 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее расстояния, пройденные трамбовкой (высота утрамбовки) во время итерационных этапов наполнения при трамбовке и наполнении фильтровальной корзины согласно данному изобретению;

[0074] фиг. 15 представляет собой графическое представление времени работы t размалывающего устройства в зависимости от расстояния Н, пройденного трамбовкой (высота утрамбовки) во время итерационных этапов наполнения при трамбовке и наполнении фильтровальной корзины согласно данному изобретению;

[0075] фиг. 16а, 16b и 16с представляют собой графические представления времени работы t размалывающего устройства в зависимости от расстояния Н, пройденного трамбовкой (высота утрамбовки) во время итерационных этапов наполнения при трамбовке и наполнении фильтровальной корзины согласно данному изобретению; и

[0076] фиг. 17а и 17b вместе образуют представление структурной схемы электронного устройства, на котором могут быть реализованы описанные компоновки.

Описание вариантов осуществления

[0077] На фиг. 1 показано устройство 10 для наполнения контейнера молотым кофе и, в частности, для наполнения фильтровальной корзины 100 для кофе кофемашины молотым кофе. Устройство включает в себя стыковочный узел 12 для приема и размещения фильтровальной корзины 100, подлежащей заполнению молотым кофе, и, как показано на фиг. 2b, встряхивающее устройство 14, связанное со стыковочным узлом 12, для встряхивания и/или вибрации фильтровальной корзины для осаждения и распределения молотого кофе внутри корзины во время и/или после наполнения корзины молотым кофе перед трамбовкой. Преимущественно данное изобретение основано на встряхивании для повышения текучести, уменьшения прилипания и сцепления молотого кофе внутри фильтровальной корзины. Высокочастотные вибрации используются для способствования псевдоожижения или частичного псевдоожижения молотого кофе, чтобы способствовать диспергированию и уменьшению образования горки, тем самым способствуя равномерному распределению кофе в корзине. Для достижения аналогичного эффекта предпочтительно можно применять встряхивание с более низкой частотой. В этом варианте осуществления корзина 100 расположена в портафильтре 102, обычно используемом для приготовления напитков эспрессо в кофемашине эспрессо, а встряхивающее устройство 14 выполнено в виде вибратора. Портафильтр включает в себя головку 104, вмещающую фильтровальную корзину 100, и ручку 106.

[0078] Стыковочный узел включает в себя фильтровальную корзину, зацепляющую элементы для надежной поддержки и размещения корзины в стыковочном узле 12 и по меньшей мере один вибрационный элемент для передачи вибрации к корзине от вибратора. Со ссылкой на фиг. 2а и, в частности, на подробный вид, показанный на фиг. 2b, стыковочный узел 12 содержит нижнюю вибрационную платформу 16, функционально соединенную с вибратором 14, и установочные элементы 18а, 18b для зацепления байонетных «ушек» или штифтов на головке 104 портафильтра, используемой для крепления портафильтра 102 к групповой головке эспрессо-машины. При зацеплении в стыковочный узел 12 байонетные ушки 108 удерживаются парой байонетных опор 18а, а обод головки портафильтра располагается под балансировочным язычком 18b в задней части стыковочного узла так, чтобы масса ручки 104 портафильтра уравновешивалась. Основание корзины опирается на вибрационную платформу 16, которая передает вибрации, создаваемые вибратором 14, непосредственно к корзине 100 и молотому кофе в ней.

[0079] В альтернативных вариантах осуществления вибратор 14 связан с элементами, выполненными таким образом, чтобы соответствовать крепежным элементам портафильтра, используемых для крепления портафильтра к групповой головке эспрессо-машины. Например, стыковочный узел может включать в себя байонетные элементы, функционально соединенные с вибратором и выполненные с возможностью приема байонетных элементов 108 на головке 104 портафильтра аналогично фитингам на групповой головке, используемым для закрепления портафильтра при заваривании кофе.

[0080] Что касается вида сбоку на фиг. 2а и подробного вида сбоку в поперечном разрезе, показанного на фиг. 2b, вибрационная платформа 16 приводится в движение двигателем 20. В этом варианте осуществления двигатель 20 приводит в действие внецетренную муфту 22, содержащую кулачок 24, неподвижно закрепленный на шпинделе 26 двигателя. Как видно на фиг. 2а, платформа 16 установлена концентрически с кулачком 24 на общей оси X, которая смещена относительно оси вращения Y шпинделя 26 двигателя, но параллельна ей. Соответственно, вращение шпинделя двигателя создает эксцентрические круговые колебания платформы вокруг оси шпинделя двигателя, тем самым создавая 360-градусную вибрацию в горизонтальной плоскости, связанной с платформой 16. Втулка или подшипник, такой как роликовый подшипник 28, помещается между кулачком 24 и платформой 16, чтобы обеспечить свободное вращение кулачка 24 относительно платформы 16 и уменьшить трение и предотвратить износ муфты.

[0081] Смещение d между общей осью X и осью Y шпинделя определяет амплитуду вибрации, а скорость вращения кулачка определяет ее частоту. Муфта смещена от центральной оси вращения на величину от 0,1 мм до 1 мм, в идеале около 0,25 мм. Как правило, двигатель представляет собой электродвигатель, расположенный под платформой, как показано на фиг. 2b, 2с и 2d, и выполнен с возможностью вращения кулачка со скоростью от 2000 об/мин до 5000 об/мин, в идеале около 3500 об/мин (обеспечивая частоту вибрации от около 30 Гц до около 85 Гц, предпочтительно около 58 Гц).

[0082] При использовании, как показано на фиг. 2с и 2d, в корзину 100 добавляют кофейный порошок или молотый кофе GC. Обычно кофе добавляется и падает горкой, как показано на фиг. 2с, и не распределяется и не распространяется самостоятельно по площади корзины. Встряхивание или вибрация кофе посредством корзины 100 приводит к распространению или распределению молотого кофе по площади корзины. Встряхивание путем постукивания или воздействия на кофе импульсом приводит к сотрясению уровня собранного горкой кофе, в то время как, по меньшей мере частично, вибрации обеспечивают эффект «ожижения», изменяя характеристики текучести молотого кофе, чтобы он вел себя подобно жидкости. Это позволяет кофе по меньшей мере частично преодолеть склонность к «образованию горки» и, следовательно, способствует самовыравниванию и более равномерному наполнению корзины, как показано на фиг. 2d. Кроме того, преимущественно, применение вибрации имеет тенденцию заставлять молотый кофе GC складываться и вращаться внутри фильтровальной корзины 100, что приводит к «вкладыванию» кофейной гущи друг в друга, улучшая заполнение за счет уменьшения промежуточных воздушных зазоров/пустот между частицами кофе, тем самым способствуя «де-опустошению».

[0083] Таким образом, за счет вибрации молотого кофе перед сжатием во время трамбовки образованная «шайба» кофе обладает повышенной однородностью плотности, тем самым уменьшая тенденцию к менее устойчивым путям (или каналам) для воды во время фазы экстракции.

[0084] Следует иметь в виду, что способ встряхивания или создания вибраций может принимать и другие формы. Например, в одном альтернативном варианте осуществления один или большее количество вибраторов с эксцентриковой вращающейся массой (ERM) могут использоваться вместо внецентренной муфты для передачи вибраций к корзине и равномерного распределения кофейного порошка. Другой вариант осуществления включает использование звукового вибратора. Другой вариант осуществления включает использование импульсного встряхивающего устройства или бойка для подачи импульсной силы к корзине для придания встряхивания кофейной гуще.

[0085] Другой вариант осуществления данного изобретения показан на фиг. 3а и 3b. В этом варианте осуществления встряхивание обеспечивается линейным исполнительным механизмом, таким как электромеханический соленоид 30. Соленоид 30 активирует одно или большее количество устройств, предназначенных для прямой или косвенной передачи импульсов или вибраций на корзину 100 и обеспечения встряхивания молотого кофе в корзине. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3а и 3b, соленоид 30 приводит в колебание стержень 34, соединенный с парой разнесенных рычагов 36, по одному с каждой стороны корзины или головки портафильтра. При подаче питания на соленоид 30 стержень перемещается в первом направлении, в то время как упругий элемент, такой как возвратная пружина 38, расположенная для принудительного перемещения стержня во втором направлении, когда соленоид выключен. Соответственно, при включении и выключении соленоида 30 стержень и элементы колеблются, как показано стрелкой OS, постукивая по корзине 100 и создавая для нее вибрации.

[0086] Множество различных конфигураций этой общей концепции может быть применено для аналогичного эффекта. Например, соленоид может быть выполнен с возможностью попеременного перемещения штока в обоих направлениях путем переключения направления тока или отвода, соединенного с исполнительным механизмом через механические связи.

[0087] Одно различие между вибрационными системами, показанными на фиг. 2а, и на фиг. 3а и 3b относится к режиму вибрации, воздействующей на корзину. Как отмечалось ранее, шпиндель двигателя, показанный на фиг. 2а, создает эксцентрические круговые колебания платформы вокруг оси шпинделя двигателя, тем самым создавая 360-градусную вибрацию в горизонтальной плоскости, связанной с платформой. Напротив, система линейного исполнительного механизма, описанная выше и показанная на фиг. 3а и 3b, создает вибрацию вдоль одной оси.

[0088] Соответственно, на фиг. 4а и 4b показан другой вариант осуществления, в котором используется поворотный исполнительный механизм, предназначенный для получения вибрации по нескольким осям. В этом варианте осуществления молоточковый механизм 40 включает поворотный кулачок 41 выполненный с возможностью приведения в действие молоточков 42а, 42b, 42с, 42d, расположенных по окружности вокруг стыковочного узла 12. Каждый молоточек 42а, 42b, 42с, 42d включает в себя радиально ориентированный стержень 43, головку 44 и хвостовик 45 и установлен с возможностью скольжения с возможностью перемещения в радиальном направлении. Смещающее средство в виде осевой пружины 46 принудительно действует на молоточек внутрь по направлению к концевой части вращающегося кулачка 41 и на его пути. Кулачок 41 приводится в действие двигателем (не показан) для вращения, как показано стрелкой R, так что концевая часть входит, в свою очередь, в зацепление с головкой каждого молоточка 42а, 42b, 42с, 42d, тем самым прикладывая силу к молоточку (42а, показанный на фиг. 4b) внешне вопреки принудительному действию пружины 46. Это движение вызывает вибрацию в целом вдоль первой оси А1, как показано стрелкой V. После высвобождения молоточек отскакивает назад за счет натяжения пружины 46, так что хвостовик 45 ударяется о стыковочный узел 16, вызывая дальнейшую вибрацию корзины. В этом варианте осуществления первая и вторая выровненные пары молоточков (42а и 42с, а также 42b и 42d) расположены для работы на соответствующих осях А1 и А2, однако альтернативно каждый молоточек может быть расположен на отдельной оси. Как можно видеть в этом варианте осуществления, первая и вторая оси A1, А2 в целом ортогональны, однако они могут быть установлены под любым углом. Кроме того, система может быть выполнена с возможностью вибрации корзины по более чем двум разным осям, например, за счет размещения трех молоточков по окружности вокруг стыковочного узла.

[0089] Устройство 10 может быть встроено в устройство для дозирования молотого кофе, такое как размалывающее устройство, как показано на фиг. 1 и 2а, где размалывающее устройство для кофе, стыковочный узел и вибратор размещены в одном корпусе 50. Таким образом, функция вибрации может использоваться по мере того, как кофе мелится и добавляется в фильтровальную корзину 100, чтобы уменьшить беспорядок, шум и равномерно распределить кофе по мере его помола и добавления в корзину.

[0090] Выпускное отверстие или желоб 52 для подачи кофе от размалывающего устройства расположено над стыковочным узлом 12 для направления молотого кофе в корзину 100 портафильтра, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле. Это позволяет пользователю удобно добавлять молотый кофе в корзину и выравнивать любую добавленную горку кофе, чтобы он был относительно равномерно распределен по корзине за счет вибрации портафильтра.

[0091] Кроме того, устройство 10 может быть объединено с другим оборудованием для приготовления кофе. Например, с помощью размалывающего устройства кофейных зерен или распределительного устройства кофейной гущи в качестве заполняющей машины фильтровальной корзины или в эспрессо-машину. В качестве примера на фиг. 5 показан схематический вид спереди эспрессо-машины 60, имеющей заполняющую станцию 62 портафильтра на первой стороне машины и эспрессо-станцию 63, включающую групповую головку, на второй стороне. Заполняющая станция 62 включает в себя стыковочный узел 62а для приема фильтровальной корзины, размалывающее устройство 62b для помола кофейных зерен и добавления молотого кофе в корзину и вибратор 62с. Также может быть обеспечено трамбовочное средство. Эспрессо-станция 63 включает в себя бойлеры и групповую головку. Это позволяет пользователю молоть кофе, заполнять и утрамбовывать портафильтр на одной стороне машины и удобно заваривать кофе на другой стороне машины. В качестве примера на фиг. 7-9b показаны комбинированные устройства для помола, дозирования, вибрации и трамбовки.

[0092] Наполнительно-трамбовочная машина 200 для наполнения и трамбовки фильтровальной корзины 100 портафильтра 102 молотым кофе до экстракции кофе в кофемашине отображено на фиг. 6 и 7. Машина, показанная на фиг. 6 и 7, дозирует дозу кофе в корзину, утрамбовывает кофе в корзину; определяет, находится ли количество кофе в корзине в пределах предварительно заданного диапазона, и если нет; и вычисляет количество кофе, которое нужно добавить или удалить. Предпочтительно, чтобы машина добавляла недостающий кофе в корзину и повторно утрамбовывало кофе. Более предпочтительно, если обнаруживается избыток кофе в фильтровальной корзине, машина может использовать пользовательский интерфейс для уведомления пользователя о необходимости удалить излишки кофе из корзины перед повторной трамбовкой кофе в корзине. Кроме того, машина включает в себя вибратор для вибрации молотого кофе в корзине перед трамбовкой, чтобы улучшить сжатие помола и однородность кофейной шайбы, как описано ранее со ссылкой на фиг. 1-4.

[0093] В связи с этим машина 200 включает в себя корпус 202, содержащий размалывающее устройство 220 для кофейных зерен для получения порошка молотого кофе из кофейных зерен и дозирования предварительно заданной дозы молотого кофе, стыковочный узел 212 для приема и размещения головки и фильтровальной корзины 100 портафильтра 102, трамбовочный узел 230 для трамбовки молотого кофе до предварительно заданной степени трамбовки, вибратор 240, связанный со стыковочным узлом 212 для вибрации фильтровальной корзины для осаждения и распределения молотого кофе внутри корзины во время и/или после заполнения корзины молотым кофе перед трамбовкой, и блок управления машиной (MCU) 250, функционально связанный с размалывающем устройством 220, трамбовочным узлом 230 и вибратором 240, а также для контрольных аспектов работы машины.

[0094] Указанная система размалывающего устройства 220 содержит бункер 222 для хранения и подачи кофейных зерен, подлежащих помолу, размалывающий механизм 224, приводимый в действие электродвигателем 226, для размола кофейных зерен и выпускное отверстие 228 размалывающего устройства для направления молотого кофе в фильтровальную корзину 100 из размалывающего устройства 220. Предпочтительно размалывающее устройство 220 представляет собой размалывающее устройство с коническими жерновами, имеющее механизм регулировки помола и расположенное в верхней части корпуса 202, чтобы использовать гравитационный поток для перемещения зерен и кофейного порошка через размалывающее устройство и из выходного отверстия 228 размалывающего устройства в стыковочный узел, находящийся в нижней части устройства. Однако следует понимать, что могут применяться другие типы размалывающих устройств и конфигураций.

[0095] Предпочтительно, чтобы вибратор 240 был таким, как описано ранее, и связан со стыковочным узлом для создания вибрации и передачи этих вибраций к фильтровальной корзине 100, когда она установлена в стыковочном узле. То есть для осаждения и распределения молотого кофе по мере его добавления в корзину из размалывающего устройства 220. В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 6 и 7, опорные рычаги, которые взаимодействуют с головкой портафильтра, не показаны, однако можно видеть, что фильтровальная корзина 100 опирается на опорную платформу 214 стыковочного узла, которая связана с вибратором, как описано ранее. Кроме того, при размещении корзины портафильтра на платформе стыковочного узла она устанавливается на известную высоту относительно трамбовочного узла 230, важность которой станет очевидной.

[0096] Трамбовочный узел 230 выполнен с возможностью трамбовки молотого кофе в фильтровальной корзине до предварительно заданной степени уплотнения. Степень уплотнения может быть определена по изменению объема кофе и/или запуском заданного цикла трамбовки или процесса, выполненного для обеспечения предварительно заданной трамбовочной силы или трамбовочного давления.

[0097] Машина, показанная на фиг. 6, содержит трамбовочный исполнительный механизм 232 для приведения в движение трамбовочной головки 234 по вертикально ориентированной, в целом линейной трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом/фильтровальной корзиной, между поднятым положением, показанным на фиг. 8а, и опущенным трамбовочным положением, показанным на фиг. 8b, на которой трамбовочная поверхность 235 трамбовочной головки приводится в контакт для трамбовки с молотым кофе внутри фильтровальной корзины 100, расположенной в стыковочном узле, и для приложения трамбовочного давления к кофе.

[0098] В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 8а и 8b, исполнительный механизм 232 представляет собой линейный исполнительный механизм, содержащий поршень 236, несущий трамбовочную головку 234 и приводимый в действие посредством электродвигателя. Двигатель включает в себя приводной рычажный механизм, который может иметь зубчатую передачу для преобразования вращательного движения двигателя в поступательное движение, например, с помощью зубчатой рейки или винтовой передачи. В качестве альтернативы линейный исполнительный механизм может включать исполнительный механизм любого другого типа, включая исполнительные механизмы с гидравлическим, пневматическим или даже ручным приводом.

[0099] Предпочтительно трамбовочный узел 230 выполнен с возможностью подачи предварительно заданного трамбовочного давления к молотому кофе в корзине. Когда трамбовочная головка входит в контакт с кофе, давление, необходимое для сжатия кофе, резко возрастает по мере сжатия кофе. Когда трамбовочная сила и сила реакции кофе уравновешиваются, движение трамбовочной головки вниз прекращается. Таким образом, выполнив трамбовочный узел так, чтобы он создавал предварительно заданное максимальное трамбовочное давление, и отслеживая движение трамбовочного узла, машина может определить, когда трамбовочный цикл завершен. Следовательно, предпочтительно, чтобы трамбовочный узел включал в себя датчик для определения движения исполнительного механизма и/или трамбовочной головки. Кроме того, предпочтительно, чтобы машина включала средство для регулирования трамбовочного давления.

[0100] Следует понимать, что внутренний диаметр портафильтра в сочетании с глубиной и плотностью молотого кофе в корзине определяет дозу или массу, содержащуюся в нем. Соответственно, утрамбовывая молотый кофе в корзину известных размеров при предварительно заданном трамбовочном давлении для обеспечения определенной плотности утрамбовки, можно использовать измерение глубины или высоты наполнения в качестве индикатора дозы кофе. Кроме того, высота наполнения утрамбованного кофе играет роль при заваривании кофе, поскольку она определяет разделительный зазор между дисперсионным экраном групповой головки и верхней поверхностью кофе в фильтровальной корзине. Поддержание постоянного и предварительно заданного разделительного зазора важно для заваривания кофе. Зазор позволяет свободному пространству над кофейной шайбой наполниться водой до того, как вода протолкнется через кофе. Свободное пространство, заполненное водой, действует как поршень, равномерно распределяя давление воды по поверхности шайбы по мере того, как давление нарастает для извлечения кофе.

[0101] Соответственно, трамбовочный узел по настоящему изобретению включает в себя средство для сбора данных (например, устройство для определения положения объекта или датчик 237) для сбора данных, указывающих положение трамбовочной головки 234 и, в частности, положение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории во время трамбовки и, более конкретно, после завершения цикла трамбовки и утрамбовки кофе. Относительное положение трамбовочной поверхности 235 трамбовочной головки 234 по отношению к фильтровальной корзине 100 соответствует утрамбованной высоте кофе в фильтровальной корзине. Таким образом, установив корзину 100 на известной высоте на опорной платформе 214 стыковочного узла 212, положение или смещение трамбовочной головки 234 вдоль трамбовочной траектории можно использовать для расчета высоты утрамбовки кофе и количества кофе внутри фильтровальной корзины портафильтра и, в частности, находится ли количество кофе в фильтровальной корзине в пределах, ниже или выше предварительно заданного диапазона.

[0102] Датчик положения может измерять положение трамбовочной головки или удлинение поршня 236, несущего трамбовочную головку по трамбовочной траектории от исходного положения. Датчик 237 положения может включать в себя потенциометр; оптический датчик; магнитный датчик; магнитострикционный датчик; емкостный датчик; индуктивный датчик положения или датчик любого другого типа, пригодный для определения положения трамбовочной головки. Датчик 237 положения функционально соединен с MCU 250 для определения и управления циклом трамбовки и обеспечения индикации наполнения корзины портафильтра.

[0103] В частности, MCU выполнен с возможностью определения положения трамбовочной поверхности вдоль трамбовочной траектории при приложении предварительно заданного трамбовочного давления трамбовочным узлом; вычисления значения высоты утрамбовки, указывающее относительную высоту утрамбовки утрамбованного кофе в корзине на основе положения трамбовочной поверхности и известных параметров корзины; и определения разницы между значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки, чтобы обеспечить указание количества кофейного порошка, которое необходимо добавить или удалить из фильтровальной корзины.

[0104] В некоторых вариантах осуществления трамбовочный узел включает в себя датчик 238 трамбовочного усилия для индикации трамбовочного давления, оказываемого линейным исполнительным механизмом 232 на кофе во время трамбовки. Это позволяет MCU определить, что к кофе было приложено требуемое трамбовочное давление, тем самым показывая, что трамбовка завершена, и деактивировать трамбовочный исполнительный механизм, чтобы предотвратить дальнейшее сжатие кофе. Кроме того, максимальное трамбовочное давление, применяемое во время трамбовки, может выборочно регулироваться пользователем/MCU. Датчик 238 трамбовки функционально соединен с MCU 250 и используется в сочетании с датчиком 237 положения для определения и управления циклом трамбовки и обеспечения индикации наполнения корзины портафильтра. Например, датчик 237 трамбовочного давления используется для отслеживания и обеспечения того, чтобы к кофе в корзине портафильтра было приложено предварительно заданное трамбовочное давление, а датчик 237 положения используется для определения высоты утрамбовки и, следовательно, количества кофе, которое было добавлено в корзину, чтобы убедиться, что кофе заполнен правильно.

[0105] В некоторых вариантах осуществления потребляемый ток на трамбовочном двигателе используется и отслеживается датчиком тока, который подает сигнал нагрузки на MCU 250, причем сигнал указывает величину давления, оказываемого двигателем через трамбовочный узел и на кофе во время трамбовки. В других вариантах осуществления давление может измеряться непосредственно с помощью тензодатчиков или подобных устройств, встроенных в трамбовочный узел, для подачи сигналов данных на MCU, указывающих на трамбовочное давление, создаваемое трамбовочным узлом.

[0106] Основная последовательность событий для наполнения и трамбовки корзины портафильтра показана на блок-схеме, проиллюстрированной на фиг. 9. При наличии фильтровальной корзины портафильтра, расположенной в стыковочном узле 212 под выпускным отверстием 228 размалывающего устройства для кофе, как показано на фиг. 7, и достаточном количестве кофейных зерен в бункере размалывающего устройства, устройство активируется, чтобы начать цикл наполнения и трамбовки. MCU включает двигатель 501 размалывающего устройства для помола кофейных зерен, чтобы дозировать первую предварительно заданную дозу кофейного порошка в фильтрующую корзину, при этом указанная доза рассчитывается для обеспечения целевой высоты утрамбовки утрамбованного кофе в корзине на основе известных параметров корзины.

[0107] Поскольку период включения размалывающего устройства напрямую зависит от количества полученного молотого кофе, MCU устанавливает таймер 502 для остановки размалывающего устройства 503 по истечении предварительно заданного времени, определенного MCU для доставки дозы. MCU может регулировать период активации размалывающего устройства в зависимости от ряда возможных входных переменных и известной информации о помоле, включая, помимо прочего, тип кофейных зерен, степень помола, температуру и влажность, а также прошлые характеристики размалывающего устройства.

[0108] На этапе 504 активируется вибрационный механизм для осаждения и распределения молотого кофе по мере его добавления в корзину или вскоре после этого, тем самым предотвращая скопление молотого кофе в кучу. Хотя блок-схема, показанная на фиг. 9, показывает, что этап 504 вибрационного механизма активируется после этапа помола кофе, следует понимать, что в качестве альтернативы вибрационное устройство может быть активировано до или во время помола кофе, хотя предпочтительно, чтобы вибрация оставалась активированной по меньшей мере до завершения помола и подачи всей дозы молотого кофе в портафильтр.

[0109] Цикл трамбовки инициируется на этапе 505, так что линейный исполнительный механизм перемещает трамбовочную головку вниз по трамбовочной траектории в горловину фильтровальной корзины и в трамбовочный контакт с находящимся в ней кофе. Первоначально молотый кофе сжимается под продвигающейся трамбовочной кучей с приложением относительно небольшого трамбовочного усилия. Однако по мере того, как воздушные зазоры/пустоты в кофе в значительной степени удаляются и плотность кофе увеличивается, дальнейшему движению трамбовочной головки вниз оказывается сопротивление, и трамбовочное усилие резко возрастает.

[0110] Как только трамбовочная головка останавливается, как указано на этапе 506 (как показано на фиг. 8b), обычно из-за того, что трамбовочное давление увеличилось до предварительно заданного значения, положение трамбовочной головки считывается 507 с помощью датчика положения, чтобы определить значение высоты утрамбовки, указывающее фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в корзине, на основе положения трамбовочной поверхности и известных параметров корзины. На этапе 508 значение высоты утрамбовки сравнивается с предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки. Если измеренное значение находится в пределах диапазона, трамбовочная головка убирается, и портафильтр готов к извлечению, как указано на этапе 509.

[0111] Если датчик показывает значение высоты утрамбовки, превышающее предварительно заданный диапазон, это указывает на то, что в корзину 510 добавлено слишком много кофе. Трамбовочная головка поднимается, и устройство указывает пользователю, что было добавлено слишком много кофе 511. Затем пользователь может удалить лишний кофейный порошок из корзины фильтра, например, с помощью устройства, описанного в US 8240244. Процесс измерения дозировки вибрации, трамбовки и определения количества кофе повторяется.

[0112] Если датчик показывает значение высоты утрамбовки, которое ниже предварительно заданного диапазона, тем самым указывая на то, что количества кофейного порошка недостаточно 512, трамбовочная головка поднимается 513, и на этапе 514 недостающее количество кофе, которое требуется добавить в фильтровальную корзину, рассчитывается MCU, который затем определяет, как долго размалывающее устройство должно быть активировано, чтобы компенсировать дефицит. Необязательно, на этапе 515 активируется вибратор 240 для разрыхления утрамбованного кофе в портафильтре, так что при добавлении дополнительного количества кофе трамбовка обеспечивает в целом информативную плотность, а не слоистую структуру. Дополнительный молотый кофе добавляют в корзину посредством запуска размалывающего устройства, этап 516, а затем процесс измерения дозировки, включающий вибрацию, этап 517, повторяют перед этапами трамбовки, 505 и определения количества кофе (507 и т.д.).

[0113] Хотя на фиг. 9 показано, что вибрационное устройство активируется на этапе 517 после запуска размалывающего устройства, как и на этапе 504, вибрационное устройство может быть активировано до или во время помола кофе, хотя предпочтительно, чтобы вибрация оставалась активированной по меньшей мере до завершения помола и подачи всей дозы молотого кофе в портафильтр.

[0114] Следует понимать, что «цикл» блок-схемы, показанный стрелкой 520, обеспечивает итеративное дозирование, трамбовку кофе и измерение высоты утрамбованного кофе (высоты утрамбовки) путем измерения смещения трамбовки во время трамбовки до тех пор, пока не будет достигнута оптимальная высота утрамбовки кофе в портафильтре, или по меньшей мере высота утрамбовки с допустимым диапазоном.

[0115] Алгоритм итеративного дозирования в соответствии с изобретением схематично показан на фиг. 14-16с. В частности, итерационные этапы наполнения, заключающиеся в постепенном добавлении кофе в портафильтр и трамбовке, как описано выше, схематично представлены на фиг. 14, где Н представляет собой максимальное расстояние перемещения трамбовки (высота утрамбовки), при котором трамбовка ударяется о дно корзины портафильтра; h_opt представляет собой высоту утрамбовки, обеспечивающую оптимальное количество кофе в портафильтре в пределах допуска ε и h_i обозначает расстояние, пройденное трамбовкой на i^-й итерации. Например, (h₀, h₁, h₂… и т.д.) указывают высоту утрамбовки при начальном наполнении, а затем наполняют первую, вторую и т.д. итерации. Ссылаясь на фиг. 15, расстояние, пройденное трамбовкой (высота утрамбовки) Н, нанесено на график в зависимости от параметра дозирования, используемого для регулирования количества дозы. В этом примере параметром дозирования является «время дозирования», которое используется дозирующим устройством в качестве показателя количества порции молотого кофе, однако вместо параметра дозирования может быть заменен другой параметр дозирования, время или что-то другое, отражающее количество добавленного кофе, или в дополнение ко времени дозирования. Например, время активации размалывающего устройства, период времени, на который активируется размалывающее устройство, может функционировать как параметр дозирования.

[0116] Во время каждой итерации дозирования кофе утрамбовывается и измеряется расстояние, пройденное трамбовкой, h_i, от предварительно заданного положения. На i-^й итерации молотый кофе дозируется в течение (t_i - t_i-1) секунд. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму разницу между расстоянием, пройденным трамбовкой hi, и оптимальным уровнем кофе, заданным параметром h_опт или:

[0117] Допуск или заданный предел погрешности ε устанавливается таким образом, что если Δh_i≤ε, дозирование считается завершенным, когда кофейная гуща достигла оптимальной высоты в пределах заданного предела погрешности ε. В противном случае необходима еще одна итерация.

[0118] На фиг. 15 графически показано расстояние, пройденное трамбовкой (высота утрамбовки) для начального наполнения h₀ и времени дозирования t₀. Градиент расстояния т оценивается как:

[0119] Как показано пунктирной линией, предполагается, что градиент расстояния т остается постоянным для следующей итерации. Следовательно, время дозирования для (i+1)^-й итерации равно

[0120] Пример, когда для достижения оптимальной высоты требуется три итерации, показан на фиг. 16а-16с. На итерации 0, представленной на фиг. 16а, молотый кофе дозируется в фильтровальную корзину в течение предварительно заданного параметра дозирования или, в данном примере, времени t₀. Поскольку Δh_i<ε, требуется еще одна доза, а продолжительность рассчитывается по градиенту

[0121] На итерации 1 расстояние, пройденное трамбовкой, равно h1. Тем не менее, Δh₁>ε и, следовательно, требуется еще одна доза. Продолжительность дозирования составляет

[0122] На итерации 2 расстояние, пройденное трамбовкой, равно h₂. На этот раз Δh₂≤ε, и, таким образом, дозирование завершено.

[0123] Вышеописанный алгоритм может быть реализован с помощью MCU на основе предварительно заданного набора значений запрограммированных и измеренных параметров.

[0124] Кроме того, каждый раз, когда измеряется высота утрамбовки, MCU 250 может использовать данные для регулирования профилей управления помолом и, в частности, для регулировки производительности размалывающего устройства. Например, если измеряется нехватка кофе, MCU не только вычисляет необходимое время включения размалывающего устройства, чтобы компенсировать нехватку, данные могут использоваться для обеспечения обратной связи для повторной калибровки размалывающего устройства и управления размалывающим устройством, чтобы компенсировать неожиданную нехватку. Например, из-за изменений условий окружающей среды характеристики кофейных зерен и/или размалывающего устройства со временем ухудшается. Профили управления размалывающим устройством можно сбросить при замене кофейных зерен или после обслуживания машины.

[0125] Кроме того, обычно вибрационное устройство активируется на определенный период времени перед деактивацией. Период может быть выбран постоянным, например, в течение предварительно заданного количества секунд, или изменяться в зависимости от другого параметра или параметров. Например, поскольку обычно при первоначальном наполнении в корзину добавляется сравнительно больше кофе, чем при последующих наполнениях, вибрационное устройство может быть запрограммировано на более продолжительное начальное наполнение (т.е. этап 504) и прогрессивно более короткое на последующем наполнении сверху (т.е. этап 517). Параметры, которые могут использоваться для определения периода активации вибрационного устройства, включают, помимо прочего, одно или большее количество из числа включений размалывающего устройства в цикле заполнения, количества кофе, добавленного в корзину, глубины поршня или продолжительности работы размалывающего устройства.

[0126] Альтернативное ручное трамбовочное устройство для прессования кофейной гущи в фильтровальной корзине для кофе и, в частности, в фильтровальной корзине портафильтра показано на фиг. 10 и 11. Трамбовочное устройство 600 содержит корпус 610 в виде цилиндра, имеющего продольную ось цилиндра AT корпуса, включающего периферийную боковую стенку 613, проходящую вверх от базовой стенки 615 в изгибе корпуса, при этом базовая стенка обеспечивает трамбовочную поверхность 612, ортогональную оси цилиндра на нижней внешней поверхности. Корпус 610 включает внутреннюю камеру или канал 614, выровненный по вертикали с осью AT цилиндра для размещения трамбовочного поршня 620, установленного с возможностью скольжения внутри канала 614 для перемещения по вертикальной трамбовочной траектории между поднятым положением и нижним ударным положением в упоре с ударным упором 616 корпуса 610. Устройство дополнительно включает в себя высвобождающий механизм 630 для смещения поршня 620 в сторону поднятого положения над верхней частью трамбовочной траектории между поднятым положением и высвобожденным положением и обеспечения возможности перемещения поршня 620 по существу свободно вдоль нижней части трамбовочной траектории между высвобожденным положением и ударным положением.

[0127] Устройство дополнительно включает зарядный узел 640, соединенный с поршнем 620, включающий упругий зарядный элемент 642 для накопления ударной нагрузки или энергии и зарядную ручку 644 для приложения зарядного усилия к поршню 620 для зарядки зарядного элемента указанной ударной нагрузкой и для перемещения поршня 620 между поднятым положением и высвобожденным положением.

[0128] Как показано на фиг. 10 и 11, в этом варианте осуществления корпус 610 имеет круглую форму и в целом имеет чашеобразную форму с закрытым нижним концом, который образует трамбовочную поверхность 612 и предотвращает попадание кофейного порошка или других материалов, а также открытый верх, обеспечивающий доступ к камере. Канал 614 также предпочтительно имеет круглую форму, а основание канала обеспечивает ударный упор 616. Хотя верхняя часть корпуса может иметь некруглое поперечное сечение, трамбовочная поверхность 614 и изгиб корпуса выполнены с возможностью соответствия форме и диаметру фильтровальной корзины портафильтра, чтобы поместиться внутри корзины и, следовательно, является предпочтительно круглой. Кроме того, корпус и, в частности, нижняя часть корпуса, обеспечивающая трамбовочную поверхность, могут быть взаимозаменяемыми или снабжены переходниками, позволяющими адаптировать трамбовочное устройство для соответствия ряду различных портафильтров.

[0129] Поршень 620 предпочтительно выполнен из прочного плотного материала с высоким удельным весом, чтобы повысить его инерцию и ударное усилие. Нижняя поверхность 621 поршня выполнена с возможностью удара по ударному упору 616 у основания канала 614, когда поршень перемещается в ударное положение.

[0130] В этом варианте осуществления высвобождающий механизм 630 включает направляющую 632 и толкатель 634 направляющей, смещенный в зацепление с направляющей 632 с помощью упругой высвобождающей пружины 635. В этом варианте осуществления направляющая 632 расположена на поршне 620, а толкатель 634 закреплен на корпусе 610, однако следует понимать, что в других вариантах осуществления направляющая может быть расположена на корпусе, а толкатель закреплен на поршне.

[0131] Как можно видеть, толкатель 634 выполнен в виде плунжера, прикрепленного к корпусу 610 с возможностью скольжения и частично вставленного в выемку 636, расположенную в боковой стенке 613 канала 614 и проходящую ортогонально оси цилиндра. Толкатель 634 смещается в зацепление с направляющей 632 на поршне с помощью высвобождающей пружины 635. Ролик 637, расположенный на кончике толкателя 634, упирается в направляющую 632 для уменьшения трения, когда толкатель 634 перемещается по направляющей 632.

[0132] Направляющая 632 включает первую наклонную часть 632а, которая из-за подталкивания толкателя 634 к направляющей 632 смещает поршень 620 в сторону поднятого положения над верхней частью трамбовочной траектории между поднятым положением и высвобожденным положением. Вторая вертикальная часть 632b направляющей входит в зацепление с толкателем на нижней части хода поршня по трамбовочной траектории между высвобожденным положением и ударным положением. Следует понимать, что когда толкатель входит в зацепление со второй частью направляющей 632b, смещающие силы, обеспечиваемые возвратной пружиной 635, действуют перпендикулярно направляющей 632, так что поршень 620 может перемещаться относительно свободно вдоль нижней части трамбовочной траектории.

[0133] Зарядная ручка 644 может быть выполнена в виде крышки, как показано на фиг. 10, предоставляя пользователю эргономичную поверхность 645 для приложения давления к элементу предварительной нагрузки. Крышка включает в себя периферийную юбку 646, которая скользя окружает внешние стенки корпуса, обеспечивая степень герметизации устройства для защиты внутренних частей от предотвращения проникновения грязи и мусора. Ручка 644 включает в себя вал 647, отходящий от нижней поверхности 648 крышки и устанавливающийся в соответствующем канале 624 на поршне 620 для надежного соединения ручки с поршнем, обеспечивая скользящее движение между ними. Сам зарядный элемент 642 расположен между поршнем 620 и ручкой 644 и имеет форму винтовой пружины.

[0134] В некоторых вариантах осуществления трамбовочного устройства 600', как показано на фиг. 13а и 13b, предусмотрен регулятор 700 предварительного натяжения для предварительного натяжения пружины зарядного элемента, тем самым обеспечивая меру регулировки трамбовочного воздействия. На фиг. 13 опорный элемент 701 поддерживает упругий зарядный элемент 642 и зацепляется с крышкой 644 с помощью резьбы. Как видно на фиг. 123b, наматывание резьбового элемента позволяет вертикально сместить опорный элемент относительно крышки 644 и предварительно натянуть зарядный элемент 642.

[0135] Теперь будет пояснена работа трамбовочного устройства со ссылкой на фиг. 12а-12d. На фиг. 12а трамбовочное устройство показано в состоянии покоя. Следует отметить, что поршень 620 находится в поднятом положении по отношению к корпусу 610 и смещается с помощью высвобождающей пружины 635, которая прочно удерживает толкатель 634 на наклонной части 632а направляющей 632. В частности, толкатель 634 смещается высвобождающей пружиной 635 в самое конечное положение наклонной части направляющей. Зарядный элемент 642, расположенный между поршнем 620 и зарядной ручкой 644, в значительной степени не сжат и смещает зарядную ручку 644 от поршня 620.

[0136] На фиг. 12b к сменной ручке 644 прикладывается зарядное усилие, указанное стрелкой CF. Предпочтительно нижний конец корпуса расположен внутри открытой верхней части фильтровальной корзины (не показана), содержащей дозу молотого кофе, подлежащего утрамбовке, так что трамбовочная поверхность 612 находится в контакте с кофе. Зарядное усилие CF приводит к сжатию зарядной пружины 642 и перемещению зарядной ручки 644 вниз к поршню 620, так что вал 647 крышки продвигается в канале 624 на поршне 620, а юбки 646 крышки скользят вниз снаружи корпуса 610. Следует отметить, что на этой иллюстрации в направлении стрелки С зарядная пружина 642 полностью сжата, что препятствует сближению зарядной ручки 644 с поршнем 620.

[0137] На фиг. 12с дополнительное давление, снова обозначенное CF, начинает толкать поршень 620 вниз в канале 614 по отношению к корпусу в направлении стрелки D. Можно видеть, что толкатель 634 начал двигаться вдоль наклонной части 632а направляющей, сжав высвобождающую пружину 635 в направлении стрелки Е.

[0138] Как только поршень 620 перемещается в высвобожденное положение, толкатель 634 перемещается ко второй вертикальной части 632а направляющей, так что высвобождающий механизм 630 больше не сопротивляется движению вниз, обеспечиваемому зарядной силой CF, поскольку смещающая сила толкателя теперь действует перпендикулярно направляющей 632а.

[0139] Не сдерживаемый высвобождающим механизмом, поршень 620 теперь может относительно свободно перемещаться вниз под действием зарядной силы CF и потенциальной энергии, накопленной в зарядной пружине как энергия пружины. Эти силы ускоряют поршень 620 вниз, как показано стрелками F, к ударному положению. Как видно на фиг. 12d, поршень перемещается в ударное положение, где нижняя поверхность 621 поршня ударяет ударный ограничитель 616 у основания канала 614. Когда поршень ударяется о корпус, инерционная энергия передается корпусу и кофе, подлежащему трамбовке, через трамбовочную поверхность 612.

[0140] Когда толкатель 634 переходит по направляющей 632 от первой наклонной поверхности 632а ко второй вертикальной поверхности 632b, пользователю предоставляется тактильная обратная связь, которая гарантирует пользователю, что трамбовочное усилие передается. Следует понимать, что трамбовочное устройство будет прикладывать к кофе в портафильтре постоянное трамбовочное усилие, тем самым позволяя пользователю быть уверенным в том, что было приложено соответствующее количество трамбовки. Кроме того, поскольку трамбовочный заряд, хранящийся в устройстве, высвобождается при приложении дополнительного давления, пользователь не будет склонен прилагать к устройству слишком большую силу, тем самым сводя к минимуму риск травмы при повторном использовании.

[0141] Хотя трамбовочное устройство было разработано как ручной инструмент, оно может быть встроено в машину, такую как описанная на фиг. 6 и 7, подлежащей приведению в действие либо непосредственно вручную, с помощью рычажной системы для обеспечения механического преимущества, либо с помощью исполнительного механизма, приводимого в движение двигателем.

[0142] Фиг. 17а и 17b вместе образуют схематическую блок-схему электронного устройства 1701 общего назначения, служащего в качестве блока 250 управления машиной (MCU). Электронное устройство включает в себя встроенные компоненты, на которых целесообразно применять способы, описанные выше. Электронное устройство 1701 может быть, например, бытовым прибором, в котором ресурсы обработки ограничены. Тем не менее, описываемые способы также могут выполняться на устройствах более высокого уровня, таких как настольные компьютеры, серверные компьютеры и другие подобные устройства со значительно большими процессинговыми ресурсами.

[0143] Как видно на фиг. 17а, электронное устройство 1701 содержит встроенный контроллер 1702. Соответственно, электронное устройство 1701 может называться «встроенным устройством». В настоящем примере контроллер 1702 имеет процессорный блок (или процессор) 1705, который двунаправленно соединен с внутренним модулем 1709 хранения. Модуль 1709 хранения может быть сформирован из энергонезависимой полупроводниковой постоянной памяти (ROM) 1760 и полупроводниковой оперативной памяти (RAM) 1770, как показано на фиг. 17b. RAM 1770 может быть энергозависимой, энергонезависимой или комбинацией энергозависимой и энергонезависимой памяти.

[0144] Электронное устройство 1701 может включать в себя контроллер 1707 дисплея, который соединен с видеодисплеем 1714, таким как панель жидкокристаллического дисплея (LCD) и т.п. Контроллер 1707 дисплея выполнен для отображения графических изображений на видеодисплее 1714 в соответствии с инструкциями, полученными от встроенного контроллера 1702, к которому подключен контроллер 1707 дисплея.

[0145] Электронное устройство 1701 может также включать в себя пользовательские устройства 1713 ввода, которые обычно образованы клавишами, клавиатурой или подобными элементами управления. В некоторых вариантах реализации пользовательские устройства 1713 ввода могут включать в себя сенсорную панель, физически связанную с дисплеем 1714, чтобы совместно формировать сенсорный экран. Таким образом, такой сенсорный экран может работать как одна из форм графического пользовательского интерфейса (GUI), в отличие от GUI с подсказками или меню, обычно используемого с комбинациями клавиатуры и дисплея. Также могут использоваться другие формы пользовательских устройств ввода, такие как микрофон (не показан) для голосовых команд или джойстик/рифленое колесико (не показано) для облегчения навигации по меню.

[0146] Как видно на фиг. 17а, электронное устройство 1701 также содержит интерфейс 1706 портативной памяти, который соединен с процессором 1705 через соединение 1719. Интерфейс 1706 портативной памяти позволяет подсоединять дополнительное портативное запоминающее устройство 1725 к электронному устройству 1701 для работы в качестве источника или получателя данных или в дополнение к внутреннему модулю 1709 хранения. Примеры таких интерфейсов допускают соединение с портативными запоминающими устройствами, такими как устройства памяти с универсальной последовательной шиной (USB), карты Secure Digital (SD), карты Международной ассоциации карт памяти для персональных компьютеров (PCMIA), оптические диски и магнитные диски.

[0147] Электронное устройство 1701 также может иметь коммуникационный интерфейс 1708, позволяющий подключить устройство 1701 к компьютеру или сети 1720 связи через соединение 1721. Соединение 1721 может быть проводным или беспроводным. Например, соединение 1721 может быть радиочастотным или оптическим. Пример проводного соединения включает Ethernet. Кроме того, пример беспроводного соединения включает в себя локальное межсоединение типа BluetoothTM, Wi-Fi (включая протоколы, основанные на стандартах семейства IEEE 802.11), ассоциацию инфракрасных данных (IrDa) и т.п.

[0148] Обычно электронное устройство 1701 выполнено с возможностью выполнения какой-либо специальной функции. Встроенный контроллер 1702, возможно, в сочетании с дополнительными компонентами 1710 специальных функций предназначен для выполнения этой специальной функции. Например, компоненты 1710 могут включать в себя датчики, таймеры и т.п. Компоненты 1710 специальных функций подключены к встроенному контроллеру 1702.

[0149] Способы, описанные выше, могут быть реализованы с использованием встроенного контроллера 1702, где процессы, показанные на фиг. 9 и фиг. 16, могут быть реализованы как одна или большее количество прикладных программ 1733, исполняемых во встроенном контроллере 1702. Электронное устройство 1701 по фиг. 17а реализует описанные способы. В частности, со ссылкой на фиг. 17b, этапы описанных способов выполняются инструкциями в программном обеспечении 1733, которые выполняются в контроллере 1702. Программные инструкции могут быть сформированы как один или большее количество модулей кода, каждый для выполнения одной или большего количества конкретных задач. Программное обеспечение также может быть разделено на две отдельные части, в которых первая часть и соответствующие модули кода выполняют описанные способы, а вторая часть и соответствующие модули кода управляют пользовательским интерфейсом между первой частью и пользователем.

[0150] Программное обеспечение 1733 встроенного контроллера 1702 обычно хранится в энергонезависимой ROM 1760 внутреннего модуля 1709 хранения. Программное обеспечение 1733, хранящееся в ROM 1760, может быть обновлено при необходимости с машиночитаемого носителя. Программное обеспечение 1733 может быть загружено и выполнено процессором 1705. В некоторых случаях процессор 1705 может выполнять программные инструкции, которые находятся в RAM 1770. Программные инструкции могут быть загружены в RAM 1770 процессором 1705, инициирующим копирование одного или большего количества модулей кода из ROM 1760 в RAM 1770. Альтернативно, программные инструкции одного или большего количества кодовых модулей могут быть предварительно установлены производителем в энергонезависимой области RAM 1770. После того как один или большее количество кодовых модулей будут размещены в RAM 1770, процессор 1705 может выполнять программные инструкции одного или большего количества кодовых модулей.

[0151] Прикладная программа 1733 обычно предварительно устанавливается и хранится в ROM 1760 производителем до распространения электронного устройства 1701. Однако в некоторых случаях прикладные программы 1733 могут поставляться пользователю в закодированном виде на одном или большем количестве CD-ROM (не показаны) и считываться через интерфейс 1706 портативной памяти, показанный на фиг. 17а, перед сохранением во внутреннем модуле 1709 хранения или в портативной памяти 1725. В другом варианте прикладная программа 1733 программного обеспечения может считываться процессором 1705 из сети 1720 или загружаться в контроллер 1702 или портативный носитель 1725 данных с другого машиночитаемого носителя. Считываемый компьютером носитель данных относится к любому энергонезависимому материальному носителю данных, который участвует в предоставлении инструкций и/или данных контроллеру 1702 для выполнения и/или обработки. Примеры таких носителей данных включают гибкие диски, магнитную ленту, CD-ROM, жесткий диск, ROM или интегральную схему, память USB, магнитооптический диск, флэш-память или считываемую компьютером карту, такую как карта PCMCIA и тому подобное, независимо от того, являются ли такие устройства внутренними или внешними по отношению к устройству 1701. Примеры энергозависимых или нематериальных машиночитаемых носителей передачи, которые также могут участвовать в предоставлении программного обеспечения, прикладных программ, инструкций и/или данных на устройство 1701, включают радио- или инфракрасные каналы передачи, а также сетевое соединение с другим компьютером или сетевое устройство, а также Интернет или интранет, включая передачу по электронной почте и информацию, записанную на веб-сайтах и т.п. Машиночитаемый носитель, на котором записано такое программное обеспечение или компьютерная программа, является компьютерным программным продуктом.

[0152] Вторая часть прикладных программ 1733 и соответствующие модули кода, упомянутые выше, могут выполняться для реализации одного или большего количества графических пользовательских интерфейсов (GUI), подлежащих визуализации или иному представлению на дисплее 1714 по фиг. 17а. Посредством манипулирования пользовательским устройством 1713 ввода (например, клавиатурой) пользователь устройства 1701 и прикладных программ 1733 может манипулировать интерфейсом функционально адаптируемым образом для предоставления управляющих команд и/или ввода в приложения, связанные с GUI. Также могут быть реализованы другие формы функционально адаптируемых пользовательских интерфейсов, такие как аудиоинтерфейс, использующий речевые подсказки, выводимые через громкоговорители (не показаны), и пользовательские голосовые команды, вводимые через микрофон (не показаны).

[0153] На фиг. 17b подробно показан встроенный контроллер 1702, имеющий процессор 1705 для выполнения прикладных программ 1733 и внутреннее хранилище 1709. Внутреннее хранилище 1709 содержит постоянное запоминающее устройство (ROM) 1760 и оперативное запоминающее устройство (RAM) 1770. Процессор 1705 способен выполнять прикладные программы 1733, хранящиеся в одном или обоих из подключенных запоминающих устройств 1760 и 1770. Когда электронное устройство 1701 изначально включается, выполняется системная программа, находящаяся в ROM 1760. Прикладная программа 1733, постоянно хранимая в ROM 1760, иногда упоминается как «встроенное программное обеспечение». Выполнение встроенного программного обеспечения процессором 1705 может выполнять различные функции, включая управление процессором, управление памятью, управление устройством, управление памятью и пользовательский интерфейс.

[0154] Процессор 1705 обычно включает в себя ряд функциональных модулей, включая блок управления (CU) 1751, арифметико-логическое устройство (ALU) 1752, процессор цифровых сигналов (DSP) 1753 и локальную или внутреннюю память, содержащую набор регистров 1754, которые обычно содержат атомарные элементы данных 1756, 1757 вместе с внутренним буфером или кэш-памятью 1755. Одна или большее количество внутренних шин 1759 соединяют эти функциональные модули. Процессор 1705 обычно также имеет один или большее количество интерфейсов 1758 для связи с внешними устройствами через системную шину 1781 с использованием соединения 1761.

[0155] Прикладная программа 1733 включает в себя последовательность инструкций 1762-1763, которые могут включать в себя инструкции условного ветвления и цикла. Программа 1733 также может включать в себя данные, которые используются при выполнении программы 1733. Эти данные могут быть сохранены как часть инструкции или в отдельном месте 1764 в ROM 1760 или RAM 1770.

[0156] В общем, процессору 1705 дается набор инструкций, которые в нем выполняются. Этот набор инструкций может быть организован в блоки, которые выполняют определенные задачи или обрабатывают определенные события, происходящие в электронном устройстве 1701. Обычно прикладная программа 1733 ожидает событий и впоследствии выполняет блок кода, связанный с этим событием. События могут инициироваться в ответ на ввод пользователя через пользовательские устройства 1713 ввода на фиг. 17а, обнаруженные процессором 1705. События также могут инициироваться в ответ на другие датчики и интерфейсы в электронном устройстве 1701.

[0157] Выполнение набора инструкций может потребовать чтения и изменения числовых переменных. Такие числовые переменные хранятся в RAM 1770. В раскрытом способе используются входные переменные 1771, которые хранятся в известных местах 1772, 1773 в памяти 1770. Входные переменные 1771 обрабатываются для получения выходных переменных 1777, которые сохраняются в известных местах 1778, 1779 в памяти 1770. Промежуточные переменные 1774 могут храниться в дополнительных местах памяти в местах 1775, 1776 памяти 1770. Альтернативно, некоторые промежуточные переменные могут существовать только в регистрах 1754 процессора 1705.

[0158] Выполнение последовательности инструкций достигается в процессоре 1705 повторным применением цикла выборки-выполнения. Блок 1751 управления процессора 1705 поддерживает регистр, называемый программным счетчиком, который содержит адрес в ROM 1760 или RAM 1770 следующей команды, подлежащей выполнению. В начале цикла выполнения выборки содержимое адреса памяти, индексированного программным счетчиком, загружается в блок 1751 управления. Загруженная таким образом команда управляет последующей работой процессора 1705, вызывая, например, загрузку данных из ROM памяти 1760 в регистры 1754 процессора, арифметическое объединение содержимого одного регистра с содержимым другого регистра, содержимое регистра для записи в ячейку, хранящуюся в другом регистре, и так далее. В конце цикла выполнения выборки программный счетчик обновляется, чтобы указать на следующую инструкцию в коде системной программы. В зависимости от только что выполненной инструкции это может включать увеличение адреса, содержащегося в программном счетчике, или загрузку программного счетчика новым адресом для выполнения операции ветвления.

[0159] Каждый этап или подпроцесс в процессах способов, описанных ниже, связан с одним или большим количеством сегментов прикладной программы 1733 и выполняется повторным выполнением цикла выборка-выполнение в процессоре 1705 или аналогичной программной операцией других независимых процессорных блоков в электронном устройстве 1701.

[0160] Хотя данная технология была описана со ссылкой на конкретные примеры, специалист в данной области техники поймет, что технологию можно реализовать во многих других формах.

[0161] Как используется в данном документе, если не указано иное, использование порядковых прилагательных «первый», «второй», «третий» и т.д. для описания общего объекта просто указывает на то, что речь идет о разных экземплярах подобных объектов, а не подразумевает, что объекты, описанные таким образом, должны находиться в заданной последовательности во времени, пространстве, ранжировании или каким-либо другим образом.

[0162] Во всем настоящем описании ссылка на «один вариант осуществления», «вариант осуществления» или «пример» или аналогичное выражение означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящей технологии. Таким образом, появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в примере» в различных местах в этом описании не обязательно, но могут, относится к одному и тому же варианту осуществления или примеру. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом, как будет очевидно специалисту в данной области техники из настоящего раскрытия, в одном или большем количестве вариантов осуществления. Аналогичным образом, следует понимать, что в вышеприведенном описании примерных вариантов осуществления технологии различные признаки технологии иногда сгруппированы вместе в одном варианте осуществления, фигуре или его описании с целью упорядочения раскрытия и помощи в понимании одного или большего количества различных аспектов изобретения. Однако этот способ раскрытия не следует интерпретировать как отражающий намерение, согласно которому заявленная технология требует большего количества функций, чем прямо указано в каждой формуле изобретения. Скорее, как отражено в следующей формуле изобретения, аспекты изобретения заключаются не во всех признаках одного вышеизложенного раскрытого варианта осуществления. Любые пункты формулы изобретения, следующие за подробным описанием, настоящим прямо включены в это подробное описание, при этом каждый пункт формулы изобретения является отдельным вариантом осуществления этой технологии.

[0163] Когда элемент или слой упоминается как «находящийся на», «зацепляемый с», «связанный с» или «соединенный с» другим элементом или слоем, он может быть непосредственно на другом элементе или слое, зацепляться, связываться или соединяться с ним или слой или промежуточные элементы или слои могут присутствовать. Напротив, когда элемент упоминается как «непосредственно на», «непосредственно взаимодействующий с», «непосредственно соединенный с» или «непосредственно связанный с» другим элементом или слоем, промежуточные элементы или слои могут отсутствовать. Другие слова, используемые для описания отношения между элементами, следует интерпретировать аналогичным образом (например, «между» или «непосредственно между», «прилегающий» или «непосредственно прилегающий» и т.д.). Используемый в данном документе термин «и/или» включает любые и все комбинации одного или большего количества связанных перечисленных элементов.

[0164] Пространственно-относительные термины, такие как «внутренний», «внешний», «под», «ниже», «нижний», «над», «верхний» и т.п., могут использоваться в данном документе для простоты описания для описания одного элемента или отношение признака к другому элементу(ам) или признаку(ам), как показано на фигурах. Пространственные относительные термины могут предназначаться для охвата различных ориентаций устройства при использовании или эксплуатации в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как «ниже» или «под» другими элементами или признаками, будут тогда ориентированы «над» другими элементами или признаками. Таким образом, представленный в качестве примера термин «ниже» может охватывать как ориентацию над, так и ниже. Устройство может быть ориентировано иначе (повернуто на 90 градусов или в других ориентациях), и используемые в данном документе пространственные относительные дескрипторы интерпретируются соответствующим образом.

[0165] Если специально не указано иное, как следует из следующих обсуждений, следует понимать, что во всех обсуждениях спецификации с использованием таких терминов, как «процессинг», «обработка данных», «вычисление», «определение» и т.п., речь идет о действии и/или процессах микропроцессора, управляющего компьютера или вычислительной системы или аналогичного электронного вычислительного устройства, которые манипулируют и/или преобразуют данные.

[0166] Кроме того, хотя некоторые варианты осуществления, описанные в настоящем документе, включают в себя некоторые, но не другие признаки, включенные в другие варианты осуществления, предполагается, что комбинации признаков различных вариантов осуществления входят в объем технологии и образуют разные варианты осуществления, как это будет понятно специалистам в данной области техники. Например, в нижеследующей формуле изобретения любой из заявленных вариантов осуществления можно использовать в любой комбинации.

[0167] Таким образом, несмотря на то, что было описано то, что считается предпочтительным вариантом осуществления технологии, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нее могут быть внесены другие и дополнительные модификации, не отступая от нее; дух технологии, и он предназначен для заявления всех таких изменений и модификаций, которые входят в область применения технологии.

[0168] Хотя настоящая технология была раскрыта со ссылкой на конкретные детали конструкции, их следует понимать как предоставленные в качестве примера, а не как ограничения объема или духа технологии.

Изобретение относится к устройствам и машинам для заполнения и дозирования кофе и, более конкретно, к дозирующим устройствам портафильтра, используемым для контроля количества, распределения и/или заполнения молотого кофе в фильтровальной корзине портафильтра перед экстракцией. В одном аспекте изобретение обеспечивает устройство для вибрации фильтровальной корзины для вибрации кофейной гущи в ней, чтобы способствовать выравниванию и удалению пустот перед трамбовкой. В других аспектах изобретение обеспечивает машины и способы наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе до целевого уровня. Технический результат заявленной группы изобретений заключается в улучшении автоматизация помола, наполнения и трамбовки для улучшения консистенции кофе. 4 н. и 35 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Машина для наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе, содержащая:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования молотого кофе в фильтровальную корзину, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле;

трамбовочный узел для трамбовки кофе, добавленного в фильтровальную корзину, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом и выполненный с возможностью выполнения этапов:

(a) дозирования первой дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства в ответ на параметр дозирования;

(b) определения смещения трамбовочной поверхности вдоль трамбовочной траектории при приложении трамбовочного давления трамбовочным узлом;

(c) вычисления значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе смещения трамбовочной поверхности.

2. Машина по п. 1, дополнительно выполненная с возможностью выполнения этапа (d) вычисления разницы между вычисленным значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки.

3. Машина по п. 2, дополнительно выполненная с возможностью выполнения этапа (е) вычисления значения параметра дозирования, связанного с изменяющимся количеством кофейного порошка, которое необходимо добавить или удалить из фильтровальной корзины, на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки.

4. Машина по п. 2 или 3, в которой предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки определяется значением высоты утрамбовки и допустимым диапазоном.

5. Машина по п. 3 или 4, дополнительно выполненная с возможностью выполнения этапа:

(f) дозирования изменяющегося количества кофейного порошка в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства в соответствии со значением параметра дозирования, если вычисленное значение высоты утрамбовки меньше, чем предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки.

6. Машина по п. 5, дополнительно выполненная с возможностью выполнения итеративного повторения этапов (b)-(f);

если вычисленное значение высоты утрамбовки меньше, чем предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки.

7. Машина по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что первая доза оценивается как обеспечивающая целевую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе известных параметров фильтровальной корзины.

8. Машина по любому из пп. 2-7, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью определения параметра калибровки на основе разницы между вычисленным значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки, и при этом параметр калибровки используется для калибровки устройства дозирования молотого кофе.

9. Машина по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащая размалывающее устройство для кофейных зерен для размола кофейных зерен в молотый кофе, содержит бункер для хранения и подачи кофейных зерен, подлежащих помолу, размалывающий механизм, приводимый в действие электродвигателем, для размола кофейных зерен и выпускное отверстие размалывающего устройства для направления молотого кофе в фильтровальную корзину.

10. Машина по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что фильтровальная корзина представляет собой фильтровальную корзину портафильтра кофемашины.

11. Машина по п. 10, отличающаяся тем, что стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга байонетные соединения для закрепления портафильтра со стыковочным узлом.

12. Машина по п. 10, отличающаяся тем, что стыковочный узел содержит платформу, и стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга элементы для закрепления портафильтра с платформой.

13. Машина по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

14. Способ наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе с помощью машины, причем указанная машина содержит:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования молотого кофе в фильтровальную корзину, когда фильтровальная корзина расположена в стыковочном узле;

трамбовочный узел для трамбовки кофе в фильтровальной корзине, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом;

причем указанный способ включает этапы:

(a) дозирования первой дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства молотого кофе в ответ на параметр дозирования;

(b) определения смещения трамбовочной поверхности вдоль трамбовочной траектории при приложении трамбовочного давления трамбовочным узлом;

(c) вычисления значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе смещения трамбовочной поверхности.

15. Способ по п. 14, дополнительно содержащий этап (d) вычисления разницы между вычисленным значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки.

16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап (е) вычисления значения параметра дозирования, связанного с изменяющимся количеством кофейного порошка, которое необходимо добавить или удалить из фильтровальной корзины, на основе разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки.

17. Способ по п. 15 или 16, согласно которому заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки определяется значением высоты утрамбовки и допустимым диапазоном.

18. Способ по п. 16 или 17, содержащий этап:

(f) дозирования изменяющегося количества кофейного порошка в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства в соответствии со значением параметра дозирования.

19. Способ по п. 18, содержащий этап:

повторения этапов (b)-(f), если вычисленное значение высоты утрамбовки меньше, чем предварительно заданный диапазон целевых значений высоты утрамбовки.

20. Способ по любому из пп. 14-19, отличающийся тем, что первая доза оценивается как обеспечивающая целевую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине на основе известных параметров фильтровальной корзины.

21. Способ по п. 15-20, отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью определения параметра калибровки на основе разницы между вычисленным значением высоты утрамбовки и предварительно заданным диапазоном целевых значений высоты утрамбовки, и при этом параметр калибровки используется для калибровки устройства дозирования молотого кофе.

22. Способ по любому из пп. 14-21, согласно которому дополнительно обеспечено размалывающее устройство для кофейных зерен для размола кофейных зерен в молотый кофе, бункер для хранения и подачи кофейных зерен, подлежащих помолу, размалывающий механизм, приводимый в действие электродвигателем, для размола кофейных зерен и выпускное отверстие размалывающего устройства для направления молотого кофе в фильтровальную корзину.

23. Способ по любому из пп. 14-22, отличающийся тем, что параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

24. Способ по п. 22, отличающийся тем, что стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга байонетные соединения для закрепления портафильтра со стыковочным узлом.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что стыковочный узел содержит платформу, и стыковочный узел и портафильтр включают в себя дополняющие друг друга элементы для закрепления портафильтра с платформой.

26. Машина для наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе, содержащая:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования количества молотого кофе на основе по меньшей мере одного параметра дозирования;

трамбовочный узел для трамбовки кофе, добавленного в фильтровальную корзину, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и трамбовочным узлом и выполненный с возможностью итеративного выполнения:

(a) дозирования дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства на основе значения параметра дозирования;

(b) определения фактического значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине после применения трамбовочного давления трамбовочным узлом на основе смещения трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории.

27. Машина по п. 26, дополнительно выполненная с возможностью:

(c) вычисления разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки, соответствующим предварительно заданному целевому количеству требуемого кофе.

28. Машина по п. 27, дополнительно выполненная с возможностью

(d) регулирования значения параметра дозирования и повторения этапов с (а) по (d),

если разница между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки указывает, что фактическое количество кофе в фильтровальной корзине является меньше, чем целевое количество кофе в фильтровальной корзине.

29. Машина по любому из пп. 26-28, отличающаяся тем, что параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

30. Машина по п. 29, отличающаяся тем, что параметр дозирования представляет собой время дозирования.

31. Машина по п. 29, отличающаяся тем, что параметр дозирования представляет собой время включения размалывающего устройства.

32. Машина по п. 28, отличающаяся тем, что этап регулирования значения параметра дозирования основан на разнице между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки за период времени, указанный значением параметра дозирования, используемым в предыдущей итерации этапов (а), (b) и (с).

33. Способ наполнения фильтровальной корзины для кофе утрамбованным молотым кофе с помощью машины, содержащей:

стыковочный узел для приема фильтровальной корзины, подлежащей заполнению молотым кофе;

дозирующее устройство молотого кофе для дозирования количества молотого кофе на основе по меньшей мере одного параметра дозирования;

трамбовочный узел для трамбовки кофе, добавленного в фильтровальную корзину, причем трамбовочный узел имеет:

трамбовочную головку, включающую трамбовочную поверхность;

трамбовочный исполнительный механизм для перемещения трамбовочной поверхности по трамбовочной траектории, выровненной со стыковочным узлом, и для приложения трамбовочного давления к молотому кофе в фильтровальной корзине; и

датчик для сбора данных, указывающих на смещение трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории;

контроллер, функционально соединенный с дозирующим устройством и

трамбовочным узлом;

причем указанный способ включает этапы:

(a) дозирования дозы молотого кофе в фильтровальную корзину с помощью дозирующего устройства на основе значения параметра дозирования;

(b) определения фактического значения высоты утрамбовки, указывающего фактическую высоту утрамбовки утрамбованного кофе в фильтровальной корзине после применения трамбовочного давления трамбовочным узлом на основе смещения трамбовочной поверхности на трамбовочной траектории.

34. Способ по п. 33, дополнительно включающий в себя этап:

(c) вычисления разницы между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки, соответствующим предварительно заданному целевому количеству требуемого кофе.

35. Способ по п. 33, дополнительно включающий в себя этап:

(d) регулирования значения параметра дозирования и повторения этапов с (а) по (d),

если разница между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки указывает, что фактическое количество кофе в фильтровальной корзине является меньше, чем целевое количество кофе в фильтровальной корзине.

36. Способ по любому из пп. 33-35, отличающийся тем, что параметр дозирования является относящимся ко времени, а значение параметра дозирования представляет собой период времени.

37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что параметр дозирования представляет собой время дозирования.

38. Способ по п. 36, отличающийся тем, что параметр дозирования представляет собой время включения размалывающего устройства.

39. Способ по п. 36, отличающийся тем, что этап регулирования значения параметра дозирования основан на разнице между фактическим значением высоты утрамбовки и целевым значением высоты утрамбовки за период времени, указанный значением параметра дозирования, используемым в предыдущей итерации этапов (а), (b) и (с).