RU2560911C2 - Управляемый блок приготовления напитков с электроприводом - Google Patents

Abstract

Устройство относится к машинам для приготовления напитков с электроприводом. Машина включает в себя блок приготовления напитков, который содержит первый узел и второй узел, взаимодействующие друг с другом, причем каждый узел образует часть варочной камеры, предназначенной для вставки в нее капсулы с ингредиентом. Машина содержит средства активации, включающие в себя: электродвигатель, предназначенный для приведения в движение подвижного узла для перемещения между открытым и закрытым положениями, и трансмиссионные средства, предназначенные для передачи приводного действия электродвигателя к подвижному узлу; средства управления, предназначенные для управления приводным действием электродвигателя, содержащие средства для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем, и для сравнения изменения вышеупомянутого параметра в функции времени в процессе перевода узла из открытого положения в закрытое положение с установленным опорным значением. Таким образом достигается большее удобство при загрузке капсулы, обеспечивается безопасная эксплуатация путем уменьшения риска повреждений для пользователя при использовании машины. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к машине для приготовления напитков, предназначенной для приготовления напитка из капсулы с ингредиентом. Более конкретно, эта машина содержит блок приготовления напитков с электроприводом и средства управления, предназначенные для закрытия блока приготовления напитков удобным и безопасным способом.

Для цели данного изобретения подразумевается, что термин «напиток» включает в себя любое потребляемое человеком жидкое вещество, такое как чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, продукт для детского питания и т.п. Под «капсулой» подразумевается контейнер, содержащий любой ингредиент порционного напитка, такой как вкусовой ингредиент, находящийся внутри замкнутой упаковки из любого материала, в частности воздухонепроницаемой упаковки, например, из пластика, алюминия, пригодных для повторной переработки и/или биоразлагаемых упаковок, имеющей любую форму и конструкцию, включая мягкие пакетики или жесткие картриджи, содержащие ингредиент.

Уровень техники

В определенных машинах для приготовления напитков используются капсулы, содержащие ингредиенты, предназначенные для их извлечения или растворения, и ингредиенты, которые хранятся и дозируются автоматически в машине, или которые в противном случае добавляют во время приготовления напитка. Некоторые машины для приготовления напитков имеют средства заполнения, которые включают в себя насос для жидкости, обычно для воды, который перекачивает жидкость из источника воды, которая является холодной или в действительности нагревается с помощью нагревательных средств, таких как термоблок или аналогичное устройство.

В особенности в области приготовления кофе были разработаны самые разнообразные машины, в которых капсулу, содержащую ингредиенты напитка, вставляют в устройство для приготовления напитков. Устройство для приготовления напитков герметично закрывается вокруг капсулы, вода впрыскивается на первой поверхности капсулы, напиток приготавливается в замкнутом объеме капсулы, и приготовленный напиток можно слить из второй поверхности и собрать в контейнер, такой как чашка или стакан.

Были разработаны устройства для приготовления напитков, предназначенные для облегчения вставки «свежей» капсулы и удаления капсулы после ее использования.

В документах WO 2005/004683 и WO 2007/1315136 описаны такие устройства для приготовления напитков. Эти устройства содержат раму, неподвижную удерживающую часть для капсулы, подвижную удерживающую часть, которая установлена с возможностью скольжения относительно рамы, один или два шарнирных соединительных механизма, обеспечивающих механическую систему, которая позволяет закрывать стабильным и герметичным образом удерживающие части вокруг капсулы и в то же время выдерживать противодействующее усилие, действующее при повторном открытии и создаваемое внутренним давлением приготавливаемого напитка, и рукоятку, предназначенную для непосредственного управления шарнирным соединительным механизмом. Такое устройство образует простой блок, позволяющий осуществлять вставку капсулы путем ее вертикального опускания за счет силы тяжести через канал в раме и удаление использованной капсулы в том же самом направлении, что и направление вставки капсулы. Рукоятка может служить для закрытия и открытия канала для капсулы. Подвижные части устройства для приготовления напитков приводятся в движение вручную с помощью рукоятки. Усилие, требуемое для перемещения вручную подвижных частей, изменяется во время закрытия и открытия машины и зависит от размерных допусков используемых капсул и способа позиционирования и типа капсул, а также от температуры в блоке приготовления напитков.

В документе WO 2009.043630 описана машина для приготовления напитков, включающая в себя блок приготовления напитков, имеющий переднюю часть с каналом для вставки капсулы в блок приготовления напитков. Передняя часть предназначена для телескопического выдвижения из корпуса машины для открытия канала для вставки капсулы внутрь блока приготовления напитков и телескопически задвигается внутрь блока приготовления напитков для скольжения вдоль канала под корпусом и тем самым закрытия канала корпусом.

При другом способе привод подвижной части устройства для приготовления напитков может осуществляться с помощью электродвигателя. В документе ЕР 767129 описан модуль для экстракции, приводимый в движение электродвигателем и предназначенный для устройства для производства напитков на основе капсул. В этом случае пользователю нет необходимости оказывать ручное усилие для открытия или закрытия устройства для приготовления напитков. Устройство для приготовления напитков имеет канал для вставки капсулы, снабженный предохранительной дверцей, прикрепленной к подвижной части устройства для приготовления напитков с помощью датчика, предназначенного для обнаружения нежелательного присутствия пальца человека в канале во время закрытия и предотвращения повреждений пальца в результате сжатия путем останова электродвигателя перед тем, как любой палец может быть зажат в устройстве для приготовления напитков.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения - обеспечить с помощью электропривода функционирование закрытия блока приготовления напитков для обеспечения большего удобства при загрузке и удалении капсулы с ингредиентом и уменьшения необходимости вмешательства пользователя. Другая задача изобретения - обеспечить безопасную эксплуатацию путем уменьшения риска повреждений для пользователя при использовании снабженной электроприводом машины для приготовления напитков. Еще одна задача - обеспечить дополнительные функциональные возможности, такие как полуавтоматическое или автоматическое приготовление напитка, режимы промывки и/или удаления накипи. Еще одна задача изобретения - обеспечить управление оптимальными условиями для промывки машины и/или удаления накипи в машине.

Одна или несколько из этих задач решены с помощью машины для приготовления напитков с электроприводом, выполненной согласно независимому пункту (независимым пунктам) формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения дополнительно обеспечивают технические решения для достижения этих задач и/или предоставляют дополнительные преимущества.

Данное изобретение относится к машине с электроприводом, предназначенной для приготовления и розлива напитка, а более конкретно - к машине для приготовления напитков, имеющей блок приготовления напитка, снабженный электроприводом. К примеру, эта машина представляет собой машину для приготовления кофе, чая, шоколада, какао, молока или супа. В частности, машина предназначена для приготовления напитка внутри модуля обработки напитка путем пропускания горячей или холодной воды или другой жидкости через капсулу, содержащую ингредиент, например вкусовой ингредиент, напитка, подлежащего приготовлению, такой как молотый кофе, или чай, или шоколад, или какао, или порошковое молоко.

Такое приготовление напитка, как правило, включает в себя смешивание множества ингредиентов напитка, например воды и порошкового молока и/или инфузию ингредиента напитка, такую как настаивание молотого кофе или чая с водой. К примеру, заранее заданное количество напитка формируется и разливается по запросу пользователя, который соответствует разливаемой порции. Объем такой разливаемой порции может быть в диапазоне от 25 до 200 мл, например объем для заполнения чашки или кружки, в зависимости от типа напитка. Приготовленные и разливаемые напитки могут быть выбраны из следующих: напитки типа «ристретто», «эспрессо», «лунго», «каппучино», «кофе латте», «кофе американо», чай и т.д. В частности, кофе-машина может быть предназначена для розлива кофейных напитков типа «эспрессо», например, регулируемого объема от 20 мл до 60 мл в расчете на одну порцию, и для розлива кофейных напитков «лунго», например, объемом в диапазоне от 70 мл до 150 мл на одну порцию.

В частности, машина для приготовления напитков с электроприводом имеет блок приготовления напитка, который содержит первый узел и второй узел, взаимодействующие друг с другом, причем каждый узел ограничивает часть камеры для приготовления напитка, в которой расположена капсула с ингредиентом. По меньшей мере один из этих узлов характеризуется следующим:

- он может перемещаться от взаимодействующего с ним блока в открытое положение внутри машины для образования между узлами канала для вставки в блок приготовления напитка и/или удаления из блока приготовления напитка капсулы с ингредиентом, и

- он может перемещаться (например, вперед) к взаимодействующему с ним узлу в закрытое положение для образования камеры для приготовления напитка (варочной камеры).

Узлы являются подвижными относительно друг друга. Один узел может быть закреплен неподвижно в машине, например в основной раме или наружном корпусе машины, а другой узел может перемещаться относительно него. В альтернативном варианте оба узла могут быть подвижными в машине, например в основной раме или наружном корпусе машины.

Машина содержит средства активации, которые включают в себя:

- электродвигатель для привода в движение подвижного узла блока приготовления напитков между открытым и закрытым положениями;

- трансмиссионные средства, предназначенные для передачи усилия привода от двигателя к подвижному узлу, например, одну или несколько трансмиссионных шестерен и/или ремни, и/или карданные валы;

- средства подачи воды, предназначенные для подачи нагретой воды в камеру приготовления напитка, например источник воды с насосом и/или нагреватель, и блок управления, такой как печатная плата с контроллером и опциональным запоминающим устройством и/или другими электронными компонентами (т.е. блок печатной платы); и

- средства управления, предназначенные для управления приводным действием электродвигателя, например блок управления, такой как печатная плата с контроллером или блок печатной платы.

В соответствии с данным изобретением машина для приготовления напитков с электроприводом содержит средства, предназначенные для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, представляющего потребление электрической мощности электродвигателем, и для сравнения изменения этого измеряемого параметра в функции времени в процессе перевода узла из открытого в закрытое положение с установленным опорным значением, и средства для обеспечения ввода по меньшей мере в одно из вышеупомянутых средств активации результата сравнения изменения вышеупомянутого измеряемого параметра.

Таким образом, обстоятельства, при которых узлы перемещаются в открытое и/или закрытое положение, могут контролироваться путем контроля потребления электрической мощности электродвигателем. В частности, механическая энергия на выходе электродвигателя, требуемая для обеспечения перемещения, непосредственно связана с потребляемой им на входе энергией, т.е. электроэнергией, и может быть измерена.

Установка опорного значения может быть основана на моделирования потребления электрической мощности и/или эмпирическом измерении потребляемой электрической мощности при заранее заданных условиях, например с капсулой или без капсулы для ингредиента в блоке приготовления напитков, конкретных условиях окружающей среды при использовании и т.д. Установка опорного значения обычно включает в себя допуски, учитывающие изменения, которые могут иметь место, например, из-за условий окружающей среды при использовании и/или допусков на изготовление компонентов и/или допусков на манипулирование компонентами.

К примеру, электродвигатель регулируют для обеспечения выходного перемещения, например вращения электродвигателя с заранее заданной скоростью, и/или для работы с заранее заданным входным напряжением, например при постоянном напряжении. Для поддержания заранее заданной скорости вращения и/или напряжения подаваемая на вход электродвигателя мощность может регулироваться в соответствии с необходимой мощностью на выходе, например, угловой скоростью и вращающим моментом (в зависимости от ограничений, при которых электродвигатель должен работать в данных обстоятельствах).

К примеру, электродвигатель регулируется для обеспечения выходного вращающего момента, например, вращения ротора с заранее заданной скоростью и/или для работы при заранее заданном входном напряжении, например, при постоянном напряжении. Для поддержания заранее заданной скорости вращения или напряжения подаваемая на вход электродвигателя электрическая мощность может регулироваться в соответствии с необходимой выходной мощностью, например, угловой скоростью и вращающим моментом (в зависимости от ограничений, при которых электродвигатель должен работать в данных обстоятельствах). В частности, электропитание электродвигателя может быть обеспечено для управления входным напряжением электродвигателя, и двигатель может быть рассчитан на потребление требуемой величины тока, необходимого для поддержания входного напряжения. Путем измерения электрической мощности на входе электродвигателя, требуемой для поддержания желательной скорости на выходе электродвигателя и/или величины входного напряжения, могут быть определены механические ограничения, накладываемые на выход электродвигателя. Такие ограничения могут соответствовать нормальной работе машины, снабженной электроприводом, например открытию или закрытию узлов блока приготовления напитка с вставленной капсулой с ингредиентом или без капсулы с ингредиентом, или ненормальной работе, например наличию препятствия, мешающего нормальному открытию или закрытию, такого как часть тела человека, например палец, зажатый между узлами, или не позволяющего произвести повторное открытие узлов, например, заклинивание блока подготовки напитка. В первом случае (при нормальной работе) машина для приготовления напитков, снабженная электроприводом, может быть сконструирована так, чтобы позволять выполнять соответствующее действие, например, приготовление напитка или очистку, или выполнять его автоматически. Во втором случае (при ненормальной работе) может быть предусмотрен безопасный режим, например прекращение закрытия или повторного открытия узлов, когда блок приготовления напитков оказался заклиненным, например, чтобы предотвратить нежелательное механическое напряжение в машине и позволить, например, пользователю или обслуживающему специалисту устранить заклинивание вручную, как это представляется наиболее удобным.

Входной сигнал безопасности, как правило, подается в электродвигатель при обнаружении ненормального изменения измеренного параметра относительно опорного значения. Это изменение может считаться ненормальным, когда измеренный параметр:

- превышает уровень, который по меньшей мере на 20% выше опорного значения, в частности на 30% или 40% выше, или на 50% выше опорного значения; и/или

- соответствует сопротивлению, мешающему закрытию, вызванному наличием препятствия, в частности, части тела человека, такой как палец, зажатый между узлами, перемещающимися в закрытое положение и до достижения ими закрытого положения, например, механическое сопротивление между узлами блока приготовления напитков в диапазоне от 50 Н до 200 Н, в частности от 75, 100 или 120 Н до 130 или 150 Н.

Обеспечение опорного значения, которое включает в себя диапазон допусков, например 20%, 30%, 40% или даже 50% относительно среднего опорного значения, может быть достаточным для учета нормальных изменений механических параметров, имеющих место в машине, таких как коэффициент трения, температура и влажность, а также допусков на изготовление компонентов.

Входной сигнал безопасности может вызывать инвертирование вращения двигателя для перемещения подвижного узла в открытое положение или снижение скорости и прекращение приводного действия электродвигателя.

Средства управления могут быть предназначены для обнаружения ненормального изменения относительно опорной кривой, представляющей нормальное изменение электрического параметра в функции времени, соответствующего:

- режиму, в котором подвижный узел перемещается в закрытое положение с капсулой с ингредиентом, вставленной в камеру приготовления напитка (далее называемому «режимом закрытия с капсулой»); и/или

- режиму, в котором подвижный узел перемещается в закрытое положение без капсулы, вставленной в камеру приготовления напитка (далее называемому «режимом пустого закрытия»).

Режим подачи воды, состоящий из подачи подогретой воды в камеру приготовления напитка, может быть инициирован, когда не было обнаружено ненормального изменения измеряемого параметра относительно установленного опорного значения и узел находится в закрытом положении («режим закрытия с капсулой» или «режим пустого закрытия»). Подача подогретой воды может включать в себя циркуляцию, например, с помощью насоса, воды из источника, например водяного бака, и/или нагрев воды, например, с помощью непрерывного или периодического нагрева, в камеру приготовления напитка (варочную камеру). Подача нагретой воды может быть регулируемой, например, с помощью одного или нескольких датчиков температуры, датчиков давления и/или расходомеров жидкости, предназначенных для регулирования характеристик нагрева и расхода подаваемой нагретой воды.

Опционально средства управления содержат интерфейс пользователя для выборочной инициации режима подачи воды. Таким образом, вода может подаваться в камеру приготовления напитка автоматически или после запроса пользователем через интерфейс пользователя.

Средства управления могут быть предназначены для инициации режима промывки и/или режима удаления накипи, когда измеренный параметр соответствует опорной кривой, соответствующей «режиму пустого закрытия». В частности, средства управления могут быть выполнены таким образом, чтобы вышеупомянутая подаваемая вода нагревалась до определенной температуры, например в диапазоне от 55 до 85°С, ниже, чем нормальная температура приготовления напитка, которая находится, например, в диапазоне от 85 до 98°С.

По меньшей мере один измеряемый параметр может представлять величину тока, потребляемого электродвигателем.

Средства трансмиссии могут включать в себя редукторный блок.

Средства трансмиссии, в частности редукторный блок, могут быть предназначены для обеспечения передаточного отношения, составляющего по меньшей мере 1:100, предпочтительно в диапазоне от 1:200 до 1:300.

Средства управления могут не иметь датчиков конечного положения в открытом положении и/или в закрытом положении. В этом случае измерение мощности, потребляемой электродвигателем, может использоваться для определения открытого положения и/или закрытого положения. Изменение потребляемой мощности может сопоставляться с временным изменением для соотнесения потребляемой мощности с основанным на времени ожидаемым положением подвижного узла, например, чтобы отличить потребление мощности, вызванное достижением конечного положении, от потребляемой мощности, обусловленной вмешательством промежуточного нежелательного препятствия.

В альтернативном варианте средства управления могут включать в себя по меньшей мере один датчик конечного положения, например два датчика конечного положения, в частности для обнаружения открытого положения и/или закрытого положения.

Машина для приготовления напитков с электроприводом может включать в себя капсулу с ингредиентом, расположенную между первым и вторым узлами, электродвигатель, регулируемый с помощью средств управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования камеры приготовления напитка (варочной камеры), содержащей капсулу с ингредиентом, средства измерения средств управления, предназначенные для измерения по меньшей мере одного параметра, представляющего мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающими узлами, средства сравнения средств управления, предназначенные для сравнения изменения вышеупомянутого измеряемого параметра с установленным опорным значением, средства ввода средств управления, предназначенные для обеспечения выдачи по меньшей мере в одно из вышеупомянутых средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

Средства управления могут быть предназначены для обнаружения любого ненормального изменения в сравнении с опорной кривой, представляющей нормальное изменение электрического параметра в функции времени, и для следующего:

- инициации режима подачи воды, когда не было обнаружено никакого ненормального изменения измеряемого параметра относительно установленного опорного значения и узел находится в закрытом положении; и/или

- обеспечения подачи входного сигнала безопасности в двигатель, когда было обнаружено ненормальное изменение измеряемого параметра относительно установленного опорного значения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан частично схематический и частично общий вид машины для приготовления напитков согласно данному изобретению;

на фиг.2 - частичный вид в поперечном разрезе блока приготовления напитка машины для приготовления напитков, изображенной на фиг.1, в открытом положении;

на фиг.3 - частичный вид в поперечном разрезе закрытого блока приготовления напитка машины для приготовления напитков, изображенной на фиг.1, в «режиме пустого закрытия»;

на фиг.4 - частичный вид в поперечном разрезе закрытого блока приготовления напитка машины для приготовления напитков, изображенной на фиг.1, в «режиме закрытия с капсулой»;

на фиг.5 - график опорных кривых тока, потребляемого электродвигателем, в функции времени в «режиме закрытия с капсулой» и в «режиме пустого закрытия».

Осуществление изобретения

Пример машины 1 для приготовления напитков с электроприводом согласно данному изобретению показан на фиг.1. Машина содержит блок 2 приготовления напитка, присоединенный к электродвигателю 3, который приводит в движение трансмиссионные средства 4 для перевода блока 2 приготовления напитка из открытого положения в закрытое положение и/или наоборот. Средства 5 подачи воды также предусмотрены как составная часть машины 1. Такие средства 5 могут включать в себя водяной резервуар 6, водяной насос 7 и нагреватель 8 воды. Вода циркулирует в водяном контуре 9, который связан с блоком 2 приготовления напитка. Как правило, контур 9 сообщен по жидкости с блоком 2 приготовления напитка. Средства 10 управления также предусмотрены в машине 1. Средства управления включают в себя блок 11 управления, датчики (не показаны) и интерфейс 12 пользователя. Блок 10 управления включает в себя процессор(ы), запоминающие устройства и программы, позволяющие подавать соответствующие входные сигналы в различные активирующие средства и принимать выходные сигналы от различных активирующих средств машины, в частности насоса, нагревателя и электродвигателя.

Средства 10 управления могут быть присоединены, например, с помощью проводного или беспроводного соединения, к интерфейсу 12 пользователя, насосу 7, нагревателю 8 и различным датчикам, таким как датчики расхода, датчики температуры, датчики давления, амперметр (например, для измерения тока, потребляемого электродвигателем 3), такой как датчик Холла. В частности, средства 11 управления могут управлять переключателями электропитания и/или регуляторами тока и напряжения, связанными с электродвигателем 3, насосом 7 и нагревателем 8.

Как показано на фиг.2 и 3, блок 2 приготовления напитка имеет первый узел 13 и второй узел 14, которые могут перемещаться относительно друг друга.

В контексте данного изобретения термин «узел» может относиться к отдельному компоненту, выполняющему различные функции, например, функцию механического направления, функцию механического удержания, функцию механического прокалывания, функцию обеспечения потока жидкости, функцию обеспечения давления и т.д. и/или относиться к множеству компонентов, выполняющих желаемые функции.

К примеру, первый узел 13 представляет собой задний инжекционный узел 13 и включает в себя камеру для капсулы с инжекционными лезвиями 15. Передний блок 14 образует узел выдачи напитка и включает в себя пластину 16 для доставки капсулы. Передний узел 14 связан с наружным корпусом 17 и может перемещаться в нем относительно заднего инжекционного узла 13, который остается прикрепленным к раме 18 машины 1. Передний подающий узел 14 включает в себя выходное отверстие 19 для напитка.

Передний узел 14 выдачи напитка перемещается относительно заднего инжекционного узла 13 с помощью электродвигателя 3, который приводит в движение трансмиссионные средства 4.

В открытом положении (фиг.2) между первым и вторым узлами 13, 14 образуется канал 31 для того, чтобы позволить вставить капсулу 30. Капсула может позиционироваться в промежуточном положении, например, как описано в документе ЕР 1646305 или WO 2009/043630.

В закрытом положении (фиг.3) образуется камера 29 приготовления напитка. Камеру 29 приготовления напитка занимает по меньшей мере частично капсула 30 в нормальном закрытом положении блока приготовления напитка (фиг.4). Капсула может быть любого типа и должна просто быть совместимой с камерой 29 для приготовления напитка и каналом 31, чтобы ей могли манипулировать узлы в процессе закрытия и открытия блока приготовления напитка. Подходящие капсулы и камеры для приготовления напитков описаны в документах ЕР 0512468, ЕР 0512470 и ЕР 0068684.

Трансмиссионные средства 4 могут включать в себя разнообразные механические системы. Трансмиссионные средства 4 могут иметь отношение передачи усилия от двигателя к узлу, составляющее по меньшей мере 1:50, в частности в диапазоне от 1:100 до 1:300, до 1:500.

В варианте осуществления данного изобретения, проиллюстрированном на фиг.1-4, трансмиссионные средства 4 включают в себя редукторный блок 20, соединенный с кулачком 22 и кулачковым следящим элементом 23. Для сбалансированной передачи усилий на корпус 17 кулачок 22 имеет пару удлиненных канавок, расположенных на каждой стороне корпуса 17. Редукторный блок 20 содержит червячный привод 21, присоединенный к валу двигателя (например, к ротору электродвигателя 3). Червячный привод 21 содержит большую шестерню 24, например прямозубую шестерню или косозубую шестерню, которая прикреплена к валу 25, на который насажены две поперечные меньшие шестерни 26, 27, например прямозубые шестерни, или косозубые шестерни, или фрикционные диски. Меньшие шестерни 26, 27 приводят в движение пару зубчатых секторов 28, например, прямозубой шестерни, или косозубой шестерни, или фрикционного колеса, которые перемещают кулачковый следящий элемент 23 и в результате этого перемещают кулачок 22 с корпусом 17 из открытого положения в закрытое положение, и наоборот. В закрытом положении зубчатые секторы 28 с кулачковым следящим элементом 23 расположены таким образом, что давление приготавливаемого напитка воспринимается поперек зубчатых секторов, без передачи его к остальной части системы привода, например радиально поперек зубчатых секторов. Однако, как будет объяснено ниже, давление приготавливаемого напитка может поглощаться системой привода с помощью подходящей конфигурации.

Передаточное отношение между червячным приводом 21 и большой шестерней 24 может быть в диапазоне от 1:25 до 1:100, таком как от 1:50 до 1:60. Передаточное отношение между малой шестерней 27 и шестеренным сегментом 28 может быть в диапазоне от 1:3 до 1:10, в частности в диапазоне от 1:5 до 1:8.

К примеру, использование червячного привода 21 в трансмиссии 4 может сделать эту трансмиссию однонаправленной. Иными словами, усилие и вращающий момент могут передаваться только от электродвигателя 3 к трансмиссии 4, но не обратно, причем червячный привод 21 действует как стопор в противоположном направлении. Таким образом, не требуется никаких стопорных средств для поддержания узлов в данном положении. Достаточно прекратить подачу электропитания к электродвигателю 3 для обеспечения нахождения узлов 13, 14 в данном положении, в частности в закрытом или открытом положении.

В возможном техническом решении как открытое, так и закрытое конечные положения геометрически осуществляются как «жесткие остановки» без конечных выключателей или датчиков.

Входные сигналы для управления электродвигателем могут включать в себя сигналы интерфейса пользователя, ток, потребляемый электродвигателем, и сигналы таймера блока управления.

Как показано на фиг.5, две различные типовые кривые 40, 41 могут быть построены в зависимости от времени, например, путем измерения мощности, потребляемой электродвигателем 3, к примеру, с помощью измерения тока, потребляемого электродвигателем 3, в частности, когда электродвигатель 3 представляет собой двигатель постоянного тока, например, работающий при фактически постоянном напряжении.

Кривая 40 представляет изменение во времени тока, потребляемого электродвигателем 3, в «режиме закрытия с капсулой». Закрытое состояние блока 2 приготовления напитка в режиме закрытия с капсулой изображено на фиг.4 с капсулой 30, заключенной внутри закрытой камеры для приготовления напитка.

Кривая 41 представляет изменение тока, потребляемого электродвигателем 3, в «режиме пустого закрытия». Закрытое состояние блока 2 приготовления напитка в режиме пустого закрытия показано на фиг.3.

Таким образом, кривые 40, 41 соответствуют перемещению в закрытое состояние узлов 13, 14 блока 2 приготовления напитка. Аналогично этому могут быть определены кривые для перемещений в открытое состояние, например, с капсулой 30 или без капсулы 30, расположенной между узлами 13, 14. Такие кривые открытия могут быть использованы в качестве опорных кривых для обнаружения возможных нарушений перемещения узлов 13, 14 в открытое состояние, например, защемления части тела человека, такого как палец, между корпусом машины и расположенным в ней подвижным узлом блока 2 приготовления напитка.

Блок 10 управления машины 1 предназначен для сравнения изменения фактически потребляемого тока с опорными кривыми 40 и 41 в зависимости от соответствующего режима блока приготовления напитка, в котором он работает в данный момент. Выполнение такой функции обеспечивается программными средствами.

Если капсула 30 вставлена в блок 2 приготовления напитка, и не было обнаружено никакого ненормального изменения потребляемого тока при сравнении с кривой 40, например, никакого изменения, превышающего 20% типичного потребляемого тока кривой 40, может быть инициирован режим приготовления напитка. Начало цикла приготовления напитка может запускаться командой или запросом на интерфейсе 12 пользователя. В альтернативном варианте начало цикла приготовления напитка может запускаться автоматически в результате достижения закрытого положения.

Если капсула не вставлена в камеру 2 приготовления напитка и никакого ненормального изменения в изменении потребляемого тока не было обнаружено при сравнении с кривой 41, то режим промывки и/или удаления накипи с пониженной температурой, чтобы позволить осуществить оптимальное удаление накипи и/или экономить энергию, инициируется в закрытом положении (фиг.3). Начало цикла промывки и/или удаления накипи может также запускаться с помощью команды или запроса на интерфейсе 12 пользователя. В альтернативном варианте начало цикла промывки и/или удаления накипи может запускаться автоматически в результате достижения закрытого положения. Если капсула не вставлена в камеру 2 для приготовления напитка, и никакого ненормального изменения в изменении потребляемого тока не было обнаружено при сравнении с кривой 41, может инициироваться режим предварительного нагрева чашки, который включает в себя подачу нагретой воды в чашку пользователя для ее предварительного нагрева перед подготовкой и розливом напитка. Предварительный нагрев чашки может выполняться при температуре приготовления напитка или при пониженной температуре.

Говоря более конкретно, кривая 40, иллюстрирующая пример изменения тока, потребляемого электродвигателем 3, во времени, когда капсула 30 вставлена в блок 2 приготовления напитка, включает в себя различные фазы, а именно:

первый участок 401, т.е. резкое увеличение потребляемого тока, отражает начало перемещения подвижного узла, в частности потребление электроэнергии, необходимое для преодоления статических сил трения. Второй участок 402 начинается на уровне, расположенном немного ниже верха участка 401 (динамические силы трения являются меньшими, чем статические силы трения) и увеличивается медленно. Этот участок иллюстрирует увеличивающееся сопротивление, вызванное капсулой 30, которая постепенно входит в камеру 29 во время закрытия. Максимум 403 достигается, когда капсула 30 выталкивается из промежуточного положения, в котором она поддерживается стопорными элементами, например, как объяснялось в документе ЕР 2103236. После этого потребляемый ток немного снижается до тех пор, пока он не достигнет минимума 404. Потребляемый ток 405, 406, 407 увеличивается из-за деформации и постепенного прокалывания капсулы 30 лезвиями 15 в процессе закрытия. Более или менее плоский участок 408 представляет окончательный подход узлов друг к другу. Увеличение 409 тока отражает мощность, необходимую для сжатия сдвигающей пружины (не показана), предназначенной для выборки люфта (зазора) между узлами в закрытом положении. Как только потребляемый ток достигнет максимума 410, электродвигателем 3 будет потребляться максимальная мощность, что указывает на то, что электродвигатель заблокирован, т.е. узлы находятся в их закрытом положении.

Кривая 41, показывающая пример изменения тока, потребляемого электродвигателем 3, в функции времени, когда капсула не вставлена в блок 2 приготовления напитка, включает в себя следующие различные фазы.

Участок 411 соответствует участку 401, т.е. подвижный узел запускается в движение. После того как узел начнет перемещаться, участки 412, 413 и 414 отображают по существу распределение усилия вращающегося кулачкового следящего элемента, перемещающегося в прямолинейных канавках 22, и узла 13, перемещающегося фактически перпендикулярно направлению канавок 22. Участок 416, 417 отображает увеличение потребляемой мощности, вызванное сжатием сдвигающей пружины. Аналогично описанному выше, как только потребляемый ток достигнет максимума 417, электродвигателем 3 будет потребляться максимальная мощность, что указывает на то, что сопротивление вращению двигателя является окончательным, т.е. узлы находятся в их закрытом положении.

Как показано в примере на фиг.5, время, необходимое для закрытия узлов, когда капсула не вставлена в блок 2 приготовления напитка, немного меньше, приблизительно на 0,5 с, чем когда двигатель 3 должен преодолевать дополнительные усилия, вызванные присутствием капсулы 3. В общем случае закрытие может быть обеспечено в течение 2 с или 2,5 с, как показано для этого конкретного варианта осуществления данного изобретения.

Время, необходимое для открытия или закрытия блока подготовки напитка, может, как правило, находиться в диапазоне от 1 с до 10 с.

Когда измеренный потребляемый ток не соответствует двум вышеупомянутым кривым 40, 41, в частности, когда потребляемый ток значительно превышает кривую до достижения закрытого положения, можно предполагать, что нежелательное препятствие расположено между узлами, или что систему заклинило, или в ней имеется другое нарушение работы. Соответственно, может быть активирован входной сигнал безопасности. Входной сигнал безопасности предпочтительно осуществляет инвертирование работы электродвигателя для перемещения подвижного узла обратно в открытое положение. В альтернативном варианте входной сигнал безопасности может приводить к снижению скорости вращения или к остановке электродвигателя. Эта мера безопасности защищает, например, пользователя от защемления пальца в работающем механизме. К примеру, входной сигнал безопасности может запускаться, когда сопротивление закрытию узлов превышает 50, 100, 125 или 150 Н до достижения закрытого положения. К примеру, входной сигнал безопасности может запускаться, когда чрезмерное сопротивление происходит на расстоянии между узлами до закрытия, которое превышает 1 мм или 2 мм, в частности превышает 3 мм или 4 мм.

Редукторный блок предпочтительно предназначен для обеспечения передаточного отношения, составляющего по меньшей мере 1:100, предпочтительно находящегося в диапазоне от 1:200 до 1:500, таком как от 1:250 до 1:450, например, 1:300. Благодаря этому сравнительно высокому передаточному отношению, еще одно преимущество данного изобретения заключается в возможности использовать электродвигатель со сравнительно низкой номинальной мощностью, например в диапазоне вращающего момента от 20 до 50 мН·м.

Электродвигатель 3 может представлять собой электродвигатель с низкой номинальной мощностью, предназначенный для выработки максимального вращающего момента, не превышающего 50 мН·м и/или потребления максимальной электрической мощности не более 40 Вт для перемещения подвижного узла 14 между открытым и закрытым положениями, и/или не превышающей 50 Вт. К примеру, электродвигатель 3 предназначен для выработки максимального вращающего момента, составляющего по меньшей мере 20 мН·м, в частности максимального вращающего момента в диапазоне от 25 до 40 мН·м. Электродвигатель 3 может быть рассчитан на потребление максимальной электрической мощности в диапазоне от 7 до 25 Вт, в частности от 10 до 15 Вт.

Электродвигатель может иметь угловую скорость, достигающую 10000 об/мин, например, в диапазоне от 0 до 5000 об/мин.

Благодаря обеспечению электродвигателя с низкой номинальной мощностью можно упростить конструкцию и управление машиной для приготовления напитков с электроприводом. По сравнению с электродвигателями с высокой номинальной мощностью электродвигатель с низкой номинальной мощностью имеет меньший момент инерции благодаря уменьшенной механической инерции и меньшей мощностью нагрузки. Таким образом, временные изменения вращающего усилия (или вращающего момента), требуемые от электродвигателя, например, для преодоления препятствия или дополнительного трения, не поглощаются или меньше поглощаются демпфирующим эффектом механической инерции и электрической нагрузкой электродвигателя, а своевременно преобразуются во временное увеличение требуемой электрической мощности электродвигателя. Кроме того, поскольку электродвигатель имеет более низкую механическую и электрическую инерцию, временное прерывание электропитания электродвигателя не приводит к значительному выбросу энергии нагрузки (механической и электрической) электродвигателя в механическую систему. Из этого следует, что благодаря использованию электродвигателя с низкой номинальной мощностью, фактическое механическое поведение перемещающихся относительно друг друга узлов можно контролировать с помощью потребляемой электродвигателем электрической мощности. Кроме того, машине для приготовления напитков не требуются датчики конечного положения для остановки электродвигателя, когда она приблизится к достижению конечных положений. Достижение препятствия в конечном положении может быть почти мгновенно обнаружено путем контроля электрической мощности, потребляемой электродвигателем, электропитание которого может быть прекращено без риска того, что электродвигатель будет стремиться переместить узлы за пределы конечного положения за счет действия его механической или электрической инерции.

Claims (25)

1. Машина (1) для приготовления напитков с электроприводом, содержащая блок (2) приготовления напитков, который содержит первый узел (13) и второй узел (14), взаимодействующие друг с другом, причем каждый узел образует часть варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы (30) с ингредиентом, при этом по меньшей мере один из указанных узлов:
- имеет возможность перемещения от взаимодействующего с ним узла в открытое положение внутри машины для образования между узлами канала (31), предназначенного для вставки в блок приготовления напитка и/или удаления из блока приготовления напитка капсулы с ингредиентом; и
- имеет возможность перемещения к взаимодействующему с ним узлу в закрытое положение для образования варочной камеры,
причем такая машина содержит средства активации, включающие в себя:
- электродвигатель (3), предназначенный для приведения в движение подвижного узла между открытым и закрытым положениями;
- трансмиссионные средства (4), предназначенные для передачи приводного действия от электродвигателя к подвижному узлу;
- средства (5) подачи воды, предназначенные для подачи нагретой воды в варочную камеру; и
- средства (10) управления, предназначенные для управления приводным действием электродвигателя,
отличающаяся тем, что средства (10) управления содержат:
- средства измерения по меньшей мере одного электрического параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем;
- средства сравнения с установленным опорным значением (40, 41) изменения измеряемого параметра в функции времени в процессе перевода узла из открытого положения в закрытое положение; и
- средства подачи по меньшей мере в одно из средств активации входного сигнала, образованного в результате сравнения изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что обеспечивается входной сигнал безопасности для электродвигателя (3), когда будет обнаружено изменение измеряемого параметра относительно установленного опорного значения (40, 41), которое является ненормальным.

3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что изменение считается ненормальным, когда измеряемый параметр:
- превышает уровень, который по меньшей мере на 20% выше установленного опорного значения (40, 41), в частности на 30% или 40% выше опорного значения, например, на 50% выше опорного значения; и/или
- соответствует сопротивлению, мешающему закрытию, вызванному наличием препятствия, в частности части человеческого тела, такой как палец, попавший между узлами, перемещающимися в закрытое положение и до достижения ими закрытого положения.

4. Машина по п.2, отличающаяся тем, что входной сигнал безопасности вызывает либо инвертирование направления вращения электродвигателя для перемещения подвижного узла (14) в открытое положение, либо снижение скорости вращения или остановку электродвигателя.

5. Машина по п.2, отличающаяся тем, что средства (10) управления выполнены с возможностью обнаружения ненормального изменения при сравнении с опорной кривой (40, 41), характеризующей нормальное изменение электрического параметра в функции времени, соответствующего:
- режиму, в котором подвижный узел (14) перемещается в закрытое положение с капсулой (30) для ингредиента, вставленной в варочную камеру (29) (называемому далее «режимом закрытия с капсулой»); и/или
- режиму, в котором подвижный узел перемещается в закрытое положение без капсулы, вставленной в варочную камеру (называемому далее «режимом пустого закрытия»).

6. Машина по п.5, отличающаяся тем, что режим подачи воды, заключающийся в подаче нагретой воды в варочную камеру (29), инициируется, когда не было обнаружено никакого ненормального изменения измеряемого параметра относительно установленного опорного значения (40, 41) и узел находится в закрытом положении (в «режиме закрытия с капсулой» или в «режиме пустого закрытия), причем средства управления опционально содержат интерфейс (11) пользователя для выборочной инициации режима подачи воды.

7. Машина по п.6, отличающаяся тем, что средства (10) управления выполнены с возможностью инициации режима приготовления напитка, когда измеряемый параметр соответствует опорной кривой (40), соответствующей «режиму закрытия с капсулой».

8. Машина по п.6, отличающаяся тем, что средства (10) управления выполнены с возможностью инициации режима промывки и/или удаления накипи, когда измеряемый параметр соответствует опорной кривой, соответствующей «режиму пустого закрытия» (41), причем средства управления, в частности, выполнены таким образом, что подаваемая вода нагревается до температуры, например, в диапазоне от 55 до 85°C, ниже, чем нормальная температура приготовления напитка, находящаяся, например, в диапазоне от 85 до 98°C.

9. Машина по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из измеряемых параметров представляет собой ток, потребляемый электродвигателем (3).

10. Машина по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что трансмиссионные средства (4) содержат редукторный блок (20).

11. Машина по п.10, отличающаяся тем, что редукторный блок (20) предназначен для обеспечения передаточного отношения, составляющего по меньшей мере 1:100, предпочтительно в диапазоне от 1:200 до 1:300.

12. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средства управления (10) не содержат датчиков конечного положения в открытом положении и/или в закрытом положении.

13. Машина по любому из пп.1-8, 11, 12, отличающаяся тем, что средства управления содержат по меньшей мере один датчик конечного положения.

14. Машина по любому из пп.1-8, 11, 12, отличающаяся тем, что она содержит капсулу (30) с ингредиентом, расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), электродвигатель (3), управляемый средствами (10) управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы с ингредиентом, измерительные средства средств управления, выполненные с возможности измерения по меньшей мере одного параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающимися узлами, средства сравнения средств управления, выполненные с возможностью сравнения изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением (40, 41), средства ввода средств управления, предназначенные для обеспечения по меньшей мере для одного из средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

15. Машина по п.9, отличающаяся тем, что она содержит капсулу (30) с ингредиентом, расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), электродвигатель (3), управляемый средствами (10) управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы капсулы с ингредиентом, измерительные средства средств управления, выполненные с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающимися узлами, средства сравнения средств управления, выполненные с возможностью сравнения изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением (40, 41), средства ввода средств управления, предназначенные для обеспечения по меньшей мере для одного из средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

16. Машина по п.10, отличающаяся тем, что она содержит капсулу (30) с ингредиентом, расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), электродвигатель (3), управляемый средствами (10) управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы с ингредиентом, измерительные средства средств управления, выполненные с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающимися узлами, средства сравнения средств управления, выполненные с возможностью сравнения изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением (40, 41), средства ввода средств управления, предназначенные для обеспечения по меньшей мере для одного из средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

17. Машина по п.13, отличающаяся тем, что она содержит капсулу (30) с ингредиентом, расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), электродвигатель (3), управляемый средствами (10) управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы с ингредиентом, измерительные средства средств управления, выполненные с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающимися узлами, средства сравнения средств управления, выполненные с возможностью сравнения изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением (40, 41), средства ввода средств управления, предназначенные для обеспечения по меньшей мере для одного из средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

18. Машина по п.14, отличающаяся тем, что первый узел (13) представляет собой задний инжекционный узел и включает в себя камеру для капсулы с инжекционными лезвиями (15), при этом передний блок (14) образует узел выдачи напитка и включает в себя пластину (16) для доставки капсулы и выходное отверстие (19) для напитка, при этом передний узел (14) опционально связан с наружным корпусом (17) и имеет возможность перемещения в нем относительно заднего инжекционного узла (13), который остается прикрепленным к раме (18).

19. Машина по п.18, отличающаяся тем, что по меньшей мере один измеряемый параметр представляет собой ток, потребляемый электродвигателем (3), когда по меньшей мере один из узлов (13, 14) перемещается из открытого положения в закрытое положение, при этом потребляемый ток имеет возможность изменения во времени по:
- первому участку (401), образующему резкое увеличение потребляемого тока, отражающее начало перемещения по меньшей мере одного из узлов (13, 14);
- второму участку (402), который начинается на уровне, расположенном немного ниже верха первого участка (401), и медленно увеличивается из-за увеличивающегося сопротивления, вызванного капсулой (30), постепенно входящей в варочную камеру (29), до максимума (403), при котором капсула выталкивается из промежуточного положения, в котором она поддерживается стопорными элементами;
- другому участку (403, 404), который немного снижается от максимума (403) до минимума (404);
- другим участкам (405, 406, 407), которые увеличиваются из-за деформации и постепенного прокалывания капсулы (30) лезвиями (15);
- еще одному участку (408), который является более или менее плоским во время окончательного подхода узлов (13, 14) друг к другу; и
- участку (409), который увеличивается из-за сжатия сдвигающей пружины, предназначенной для выборки люфта между узлами в закрытом положении, и достигает максимума (410), в результате чего электродвигателем (3) будет потребляться максимальная мощность, что указывает на то, что электродвигатель заблокирован, т.е. узлы находятся в их закрытом положении.

20. Машина по п.14, отличающаяся тем, что средства (10) управления выполнены с возможностью обнаружения любого ненормального изменения при сравнении с опорной кривой (40, 41), представляющей нормальное изменение электрического параметра в функции времени, и с возможностью:
- инициации режима подачи воды, когда не было обнаружено никакого ненормального изменения измеряемого параметра относительно установленного опорного значения и узел (14) находится в закрытом положении; и/или
- обеспечения входного сигнала безопасности для электродвигателя (3), когда было обнаружено ненормальное изменение измеряемого параметра относительно установленного опорного значения.

21. Способ работы машины для приготовления напитков с электроприводом по любому из пп.14-20, содержащей капсулу (30), расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), включающий:
- управление электродвигателем (3) с помощью средств (10) управления для перемещения узлов из открытого положения в закрытое положение для образования варочной камеры (29), предназначенной для вмещения капсулы с ингредиентом;
- измерение по меньшей мере одного параметра, представляющего электрическую мощность, потребляемую электродвигателем во время перемещения узлов в закрытое положение с капсулой, расположенной между закрывающимися узлами;
- сравнение изменения измеряемого параметра с установленным опорным значением (40, 41) и
- обеспечение, с помощью средств ввода средств управления, по меньшей мере для одного из средств активации входного сигнала, полученного в результате вышеупомянутого сравнения.

22. Применение капсулы (30) с ингредиентом в машине для приготовления напитков с электроприводом по любому из пп.14-20, содержащей капсулу, расположенную между первым и вторым узлами (13, 14), или для осуществления способа по п.21.

23. Применение по п.22, в котором капсула (30) с ингредиентом
- является вставляемой в канал (31) и располагаемой в промежуточном положении, когда по меньшей мере один из узлов (13, 14) находится в открытом положении; и
- частично занимает варочную камеру (29), когда по меньшей мере один из узлов (13, 14) находится в закрытом положении.

24. Применение по п.23, в котором капсула (30) с ингредиентом представляет собой тип капсулы, которая является располагаемой в промежуточном положении, когда по меньшей мере один из узлов (13, 14) находится в открытом положении.

25. Применение по меньшей мере одного ингредиента для приготовления кофе, чая, шоколада, какао, молока, детского питания и супа при применении капсулы (30) с ингредиентом по любому из пп.22-24.

Images