專利名稱：咖啡自動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1前序部分所述的咖啡機及運行此咖啡機的方法。
按權利要求1前序部分所述的咖啡機(也稱咖啡自動機)主要用于餐飲業(yè)。這種機器一般是大體積的產(chǎn)品，在售飲料區(qū)占據(jù)不相稱的大的位置，以及無論如何與餐館時新和惹人喜愛的設計不相配。此外，這種機器需要較大的維護工作量，在出現(xiàn)故障時造成相當長時間的服務中斷。還有，它的機械構件由于設計的原因經(jīng)常被咖啡粉和/或逸出的水和咖啡弄臟。
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種咖啡機，與現(xiàn)有已知的相比它的結構高度較小和/或它的正面有可見的孔口。因此，機器可在外觀上惹人喜愛，并易于操作和維護。此外，它的結構應設計為沒有咖啡粉和咖啡駐留的不衛(wèi)生區(qū)域，在這種情況下采用適當?shù)慕橘|(zhì)導引路線應完全不會產(chǎn)生污染。
按本發(fā)明為達到此目的采取的措施是，咖啡沖泡室制在沖泡體內(nèi)，沖泡體可部分地在一圓形軌道上被導引繞一水平布置的軸回轉(zhuǎn)到第一加料位置，接著到第二沖泡位置，加入熱水和放出咖啡，以及到第三咖啡渣塊排出位置，以及，此沖泡體間接或直接地帶動一個或多個同樣類型可沿軸向工作的活塞。
在權利要求1中說明特征的咖啡機具有的優(yōu)點是，它是一種恰當?shù)匕仓迷趫A形軌道上的結構緊湊的設備，盡管它只需要小的結構高度，但仍有規(guī)定的工作位置，而且在運動學上是有利的。因此它適用于需要大的零售飲料輸出量，尤其適合在餐飲業(yè)中用于連續(xù)供應。
在權利要求中使用的間接操縱活塞的概念包括了這樣一些方案，即其中沖泡體的運動僅用作啟動活塞行程的基準。
優(yōu)先的設計方案在于，介質(zhì)流從上向下進行；但也可以按類似的方式用另一種任意的方式導引介質(zhì)，只要例如由于其他的飲料零售設備要求這樣做。
下面的從屬權利要求說明了有利的進一步設計或運行方法。
按權利要求2的設計可以非常經(jīng)濟地實現(xiàn)，以及在運行中既干凈又衛(wèi)生。
按權利要求3所述的法蘭允許實現(xiàn)一種非常簡單的沖泡部件的機械驅(qū)動。
按權利要求4的正齒輪和凸輪只需要包含一個可裝在沖泡部件之外市場上可買到的借助于減速電機的中央驅(qū)動裝置。
與之不同地可按權利要求5使用各自的驅(qū)動機構。
按權利要求6的咖啡機允許在平行進行的沖泡過程中同時供應兩杯或多杯咖啡。
按權利要求7的碾碎機配置，再次顯著降低機器必要的結構高度。
按權利要求8的擺動漏斗的設計允許方便地實現(xiàn)平行地布置沖泡室，尤其是實現(xiàn)具有不同大小的直徑和容積的平行布置的沖泡室。這就允許同時供應多杯咖啡，而這些咖啡具有與單杯咖啡相同的質(zhì)量。
按權利要求9所述運行此咖啡機的方法業(yè)已證實是特別成功的，按此方法所選擇的最佳角度位置可從一個任意配置的起始位置出發(fā)實施。
按權利要求10的方法的運動學是有利的，并允許經(jīng)濟地運行此機器。
下面借助于


本發(fā)明對象的實施例。其中圖1 咖啡機簡化的透視圖；圖2 按圖1的沖泡部件的構件原理圖；圖3 從前面看圖1所示咖啡自動機的局部剖視圖；圖4 從側(cè)面看圖1所示咖啡自動機的局部剖視圖；圖5 按圖3、圖4的一個過濾/排出活塞放大圖；圖6 在按圖1的咖啡自動機沖泡部件中的運動過程結構圖；圖7 按圖6的運動過程的運動學，其中圖7a表示沖泡頭的運動、沖泡體的旋轉(zhuǎn)、在沖泡體內(nèi)過濾/排出活塞的提升運動，以及圖7b表示按運動的時間順序的控制和開關函數(shù)；以及
圖8 借助于凸輪和傳動件實現(xiàn)按圖7所示運動過程的優(yōu)選方案，其中圖8a和圖8b分別表示一個正齒輪的一側(cè)。
所有的圖中同樣的部分用相同的標號表示。
在用100標示的機器外殼內(nèi)部是一臺具有帶咖啡粉準備裝置的沖泡部件1的咖啡自動機。
在咖啡豆容器2內(nèi)按眾所周知的方式裝有咖啡豆，此容器2有一隔板3，如圖3所示，它允許使用兩種不同品種的咖啡。
在機器外殼100的上部設一臺已知的水泵4，它向電鍋爐5、6、7供水，電鍋爐本身卷繞有螺旋加熱絲8、9、10。咖啡磨11和12互成90°角布置，它們包括裝料漏斗13、14；咖啡粉出口和電動機18、19。在圖1中只能看見咖啡粉出口15。在咖啡磨11、12之間有一個可控制的擺動漏斗22，它按選擇將磨好的新鮮咖啡粉供入位于它下方的沖泡室25或26。
在一個所謂的沖泡頭27內(nèi)有一個沖泡架28，一個較大的和一個較小的沖泡活塞29或30固定在沖泡架28上。具有一個平的表面33的沖泡體32在圖中表示處于加料位置，在沖泡體內(nèi)容納有前面已提及的沖泡室25、26。
此外還可見一塊側(cè)蓋34，在其下方是后面要說明的主軸驅(qū)動裝置42和43及其傳動裝置外殼44或45。
整個部件裝在一扁平的外殼支架51、52內(nèi)，它們通過用螺釘擰緊的定距器55固定在一起。在圖1中可見沖泡部件支承在兩根導軌56上處于拉出后的狀態(tài)。導軌56形鎖合地配合在外殼支架51、52內(nèi)互相對應的槽57內(nèi)。
此外可見凸輪外殼58、59，它們設有位于上方的沖泡架導引件49。
用點劃線表示的機器外殼100在其下部區(qū)內(nèi)設有一塊包括杯座的示意表示的底板101；在底板與真正的機器外殼100之間有一弧形的槽102。
圖2的原理圖用于更好地理解所畫的詳圖。
由圖2可見具有其沖泡架28及裝在它下面的沖泡活塞29和30的可沿箭頭方向提升和下降的沖泡頭27。在沖泡體32內(nèi)，可軸向移動的過濾/排出活塞36和37插入沖泡室25和26內(nèi)，其中每根活塞桿38或39有內(nèi)螺紋。在沖泡體32側(cè)面裝有法蘭46、47，它們用于使沖泡體繞軸線A-A回轉(zhuǎn)。
圖3的局部剖面圖再次表示具有其沖泡部件1的機器外殼100及其用于準備和分配咖啡粉的設備。
此外，這里還畫有碾碎機17和第二個咖啡粉出口16，電動機18、19之間的角α，以及沖泡體32的回轉(zhuǎn)位置I-III。
第一個加料位置用I表示并相應于在圖3中所表示的位置。沿反時針方向轉(zhuǎn)30°角是第二個所謂的沖泡位置II，而咖啡渣塊排出位置III則位于逆時針方向在圓形軌道R上相對于起始位置(加料位置I)轉(zhuǎn)60°的地方。
同樣可看到熱水入口31，它通過圖中沒有表示的閥與圖1中的電鍋爐5、6、7連接并通入沖泡活塞30中。
可以看出，沖泡體32與其側(cè)蓋34和35設計為一體。
在沖泡架28旁設有一個可沿箭頭方向擺動的刮渣器50。它通過沖泡頭27的旋轉(zhuǎn)運動操縱，為此在側(cè)蓋35上設有一個為了視圖能看得清楚起見沒有畫上的操縱凸塊，它使被彈簧張緊的刮渣器50順時針轉(zhuǎn)動，或使之翻倒，如繞旋轉(zhuǎn)軸的箭頭所示。
在機器外殼100的左部按已知的方式設可取出的用于咖啡粉沉渣的抽屜(圖中未表示)。
在沖泡部件的側(cè)旁分別設有一熱水出口103和蒸汽出口104，它們是眾所周知的。
咖啡磨11和12的裝料通過具有兩個咖啡豆出口21的關閉盤20。
咖啡豆容器2也可以在裝滿的狀態(tài)下從機器取出和運輸；為此旋轉(zhuǎn)關閉盤20，從而關閉咖啡豆出口21。
可通過咖啡自動機看到的弧形槽102的中央有高度可調(diào)整的咖啡出口105。
圖4的局部剖面圖表示了從側(cè)面看的其他細節(jié)。例如可看到通過導引件107可調(diào)整咖啡出口105的高度。
同樣還可看到法蘭46和47及其軸的支承53、54相對于沖泡體32的布局。此外可見不同直徑的沖泡室25和26，其中較大的沖泡室25用于同時配制兩杯咖啡?？Х确郾匾陌催x擇向沖泡室25、26內(nèi)的分配通過可控制的擺動漏斗22進行，它借助于擺動驅(qū)動器23和齒條24使漏斗22繞擺動軸22′旋轉(zhuǎn)。
擺動驅(qū)動器23有一個帶主動小齒輪的市場上常見的電動機。
在圖4中可見到的用于使活塞軸向運動的螺桿87必需的旋轉(zhuǎn)通過兩個傳動裝置外殼44和45實現(xiàn)。
圖5中代表性地表示的過濾/排出活塞36在端面有一濾板80，它用作眾所周知的沖泡濾網(wǎng)。它用中心螺釘82固定在活塞體81上。在活塞體81內(nèi)沿圓周有一環(huán)槽83，其中裝入密封圈84，即一個Neoprene(商標)O型密封圈。濾板80下面可見一環(huán)形槽85，它與一有內(nèi)螺紋88的出口86連通，在內(nèi)螺紋88中連接一個帶有用作咖啡出口的軟管40的軟管接頭41。
帶內(nèi)螺紋的活塞桿38作用在活塞體81中央；通過針對圖4已提及的螺桿87驅(qū)動活塞桿38。
借助于圖6的結構圖可分析運動過程的運動學。為中央機械傳動所必需的凸輪用單個凸輪K象征性表示；驅(qū)動裝置D也是如此。
按圖6，首先進行凸輪的旋轉(zhuǎn)運動a，然后是沖泡體回轉(zhuǎn)30°的第一運動b，回轉(zhuǎn)30°的第二運動c，向上經(jīng)過第一段的活塞運動d，向上經(jīng)第二段的活塞運動e；此外需要凸輪K的驅(qū)動裝置f和活塞的驅(qū)動裝置g。
下面借助圖8說明凸輪K實際的執(zhí)行過程。
由圖7可見作為時間t的函數(shù)的真實的運動過程，其中可確定下面列舉的運動m和函數(shù)S。時間t從0至Z相應于一個完整的工作循環(huán)。
按圖7avm37沖泡頭的運動m(垂直運動)cm32沖泡體的運動m(圓周運動)sm36、37過濾/排出活塞的提升運動(行程運動)按圖7b，下面順序的控制和開關函數(shù)S對應于按圖7a的運動過程i 電氣設備、位置和熱水起始化
ii選擇咖啡粉通道，小量或大量(表示的是大量的)iii 選擇相關的磨iv磨碎時間-確定咖啡量v 去小量的路線，短的磨碎時間vi從電鍋爐去沖泡室的沖泡閥vii 水泵輸送時間，借助流量計記錄流量viii 在沖泡室內(nèi)的沖泡過程和放出咖啡ix沖泡閥置于放出位置x 將剩余水排入出口的行程運動(再加壓)xi排出咖啡沉渣和刮渣xii 轉(zhuǎn)回起始位置，限位開關監(jiān)控在機械控制中最簡單的運動學執(zhí)行過程按圖8通過兩個彼此相對地裝在軸A-A上的凸輪實現(xiàn)，它們配屬于具有齒61的正齒輪60。
周緣上有槽64，它們用于傳動件69的進入和退出，傳動件69是前已說明的沖泡頭27的組成部分。凸輪通過曲線槽62和63實現(xiàn)，所以傳動件-銷子69和70被兩側(cè)導引。
因此，在圖8a中可見外曲線槽63，而在圖8b中可見用實線表示的正齒輪60的內(nèi)曲線槽62。除此之外，在正齒輪60內(nèi)側(cè)(圖8a)可見開關板66，它啟動微型開關(圖中未表示)。
中心支承孔68允許正齒輪60繞軸線B-B旋轉(zhuǎn)。
正齒輪60的結構設計為，在沖泡部件兩側(cè)的凸輪外殼58和59內(nèi)使用一致的零件。見圖4。
上述最佳實施例的實現(xiàn)借助于市場上可買到的零部件和通用的技術，尤其是驅(qū)動和控制機構。例如為了驅(qū)動正齒輪采用汽車工業(yè)已知的借助于蝸輪蝸桿傳動裝置和24v直流電動機的刮水器驅(qū)動裝置。同樣，除咖啡磨以外其余的電動機驅(qū)動裝置也都是已知在汽車工業(yè)中采用的。按時間順序的過程控制同樣用一般的微處理器和控制及開關元件來實現(xiàn)。
按本發(fā)明實現(xiàn)的咖啡自動機，有能力用功率為3kW的電鍋爐每小時供應200杯美味的咖啡。還可以有更大的供應量，只要提供更大的連接功率和采取相應的措施運走咖啡沉渣。
整個沖泡部件1可在導軌56(見圖1)上從咖啡自動機拉出，因此維護特別方便。在拉出的狀態(tài)還便于接近機器的其他構件和組件，所以萬一需要修理時可花費最少的時間以及停止工作的時間也可以最短。
采用特殊的步進電動機和其他與電子伺服控制器結合使用的驅(qū)動裝置，還可以進一步減小整個沖泡部件的結構高度，所以凸輪的功能實際上可通過軟件設計來實現(xiàn)。
當然，在實施例中借助于市場上常見的微型開關觸發(fā)的功能也可以非接觸式地實現(xiàn)，這尤其通過軟件設計在技術上是有優(yōu)點的。
本發(fā)明對象的上述改進和技術上的進一步發(fā)展可由專業(yè)人員無需附加的發(fā)明工作來實現(xiàn)；所存在的主要是費用支出問題并因而是要生產(chǎn)的件數(shù)問題。
在平行的專利申請(亦即21283PCT)中詳細說明了可特別節(jié)省位置地裝在上述咖啡自動機中的咖啡磨的一種最佳實施例。當然也可以使用已知的咖啡磨。
符號表1 帶咖啡粉準備設備的沖泡部件2 咖啡豆容器3 隔板(2種)4 水泵(冷端)5、6、7 電鍋爐8、9、10螺旋加熱絲(卷繞)11、12 咖啡磨13、14 裝料漏斗15、16 咖啡粉出口17 碾碎機18、19 電動機20 關閉盤21 咖啡豆出口22 擺動漏斗(可控制的)22′擺動軸23 擺動驅(qū)動裝置(帶主動小齒輪的電動機)24 齒條25 大的沖泡室26 小的沖泡室27 沖泡頭28 沖泡架29 大的沖泡活塞30 小的沖泡活塞31 熱水入口32 沖泡體33 平的表面34、35 側(cè)蓋36 大的過濾/排出活塞37 小的過濾/排出活塞38、39 帶內(nèi)螺紋的活塞桿40 出口軟管41 軟管接頭42、43 主軸驅(qū)動裝置(減速電動機)44、45 傳動裝置外殼46、47 法蘭48、49 沖泡架導引件(縫-導引)50 帶橡膠唇的刮渣器51、52 外殼支架53、54 軸的支承(A-A)55 定距器(螺釘固定)56 導軌57 56用的槽58、59 凸輪外殼60 正齒輪；帶外齒的凸輪61 齒62 內(nèi)部曲線槽(凸輪)63 外部曲線槽(凸輪)64 槽65 凸塊66 開關板67 內(nèi)槽68 用于軸的孔(B-B)69、70 傳動件-銷子80 濾板(沖泡濾網(wǎng))81 活塞體82 中心螺釘83 環(huán)槽84 密封圈(O型密封圈)85 環(huán)形槽86 出口87 螺桿88 內(nèi)螺紋100 機器外殼101 帶杯座的底板102 弧形槽103 熱水出口104 蒸汽出口105 咖啡出口(高度可調(diào))106 咖啡粉裝料107 咖啡出口的導引件α 18和19之間的角度A-A 32的回轉(zhuǎn)軸線B-B 60的旋轉(zhuǎn)軸線K 凸輪(結構圖)D 驅(qū)動裝置(結構圖)F 支承R 圓形軌道S 函數(shù)(控制和開關函數(shù))Z 循環(huán)持續(xù)時間(0至Z)a 凸輪旋轉(zhuǎn)運動b 第一運動轉(zhuǎn)30°c 第二運動轉(zhuǎn)30°d 活塞向上運動(第一段)e 活塞向上運動(第二段)f 凸輪驅(qū)動裝置g 活塞驅(qū)動裝置t 時間(時間坐標)i 電氣設備、位置和熱水起始化ii 選擇咖啡粉通道，小量或大量(表示的是大量的)iii 選擇相關的磨iv 磨碎時間-確定咖啡量v 去小量的路線，短的磨碎時間vi 從電鍋爐去沖泡室的沖泡閥vii 水泵輸送時間，借助流量計記錄流量viii在沖泡室內(nèi)的沖泡過程和放出咖啡ix 沖泡閥置于放出位置x 將剩余水排入出口的行程運動(再加壓)xi 排出咖啡沉渣和刮渣xii 轉(zhuǎn)回起始位置，限位開關監(jiān)控vm37沖泡頭的運動m(垂直運動)cm32沖泡體的運動m(圓周運動)sm36、37過濾/排出活塞的提升運動(行程運動)
權利要求
1.咖啡機，有至少一個圓柱形的、咖啡沖泡室和一個準備和分配咖啡粉的設備，咖啡沖泡室可分別借助于一個上部和一個下部的可沿軸向移動的活塞封閉以及可在壓力下向里面引入熱水，其特征為沖泡室(25；26)制在沖泡體(32)內(nèi)，沖泡體可部分地在一圓的軌道(R)上被導引繞一水平布置的軸(A-A)回轉(zhuǎn)到第一加料位置(I)，接著到第二沖泡位置(II)，加入熱水和放出咖啡，以及到第三咖啡渣塊排出位置(III)，以及，此沖泡體(32)間接或直接地帶動一個或多個同樣類型可沿軸向工作的活塞(29、30；36、37)。
2.按照權利要求1所述的咖啡機，其特征為沖泡體(32)可回轉(zhuǎn)地固定在兩個布置在側(cè)面的法蘭(46、47)之間；以及，此沖泡體(32)有局部圓柱形的外形，它在咖啡沖泡室(25、26)的所在區(qū)內(nèi)包含一個與它的壁垂直的平的表面(33)。
3.按照權利要求2所述的咖啡機，其特征為這兩個法蘭(46、47)通過在其外面力鎖合連接的正齒輪(60)驅(qū)動。
4.按照權利要求3所述的咖啡機，其特征為為正齒輪(60)配設凸輪(62、63)，它們使沖泡體(32)及其上部沖泡活塞(29、30)運動，并除此之外它們還操縱一刮渣器(50)，刮渣器在排出渣塊時刮除殘渣。
5.按照權利要求1至4之一所述的咖啡機，其特征為活塞(29、30；36、37)的操縱以及在排出渣塊時去除殘渣的刮渣器(50)的操縱通過電、機電和/或流體力學的方式實現(xiàn)。
6.按照權利要求1至5之一所述的咖啡機，其特征為沿軸向(A-A)并列地設至少兩個咖啡沖泡室(25、26)，它們有不同的直徑和容積。
7.按照權利要求6所述有兩個咖啡磨的咖啡機，其特征為在咖啡沖泡室(25、26)的上方設碾碎機(17)；以及，它們的電動機(18、19)互相形成一個180°至30°的角(α)。
8.按照權利要求7所述的咖啡機，其特征為在咖啡沖泡室(25、26)之間的上方設一可控制的擺動漏斗(22)，用于擺動地供應咖啡粉。
9.用于運行按照權利要求1至6所述咖啡機的方法，其特征為沖泡體(32)繞軸線(A-A)沿一個方向從其在第一加料位置(I)的起始位置到第二沖泡位置(II)回轉(zhuǎn)30°，從沖泡位置(II)到第三排出位置(III)繼續(xù)回轉(zhuǎn)30°，接著，沿反方向旋轉(zhuǎn)60°回到其起始位置。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征為當在第二沖泡位置(II)流出咖啡后，沖泡活塞向上運動，直至它從沖泡室移開；以及，接著在排出位置(III)過濾/排出活塞一直移到?jīng)_泡室的上端并完全排出咖啡渣塊；以及，過濾/排出活塞至少在轉(zhuǎn)回第一加料位置(I)的部分過程中留在其上部位置；以及，與此同時將刮渣器靠放在沖泡體平的表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種咖啡機(100),它有較小的結構高度和可以設計為有惹人喜歡的美觀造型。具有咖啡沖泡室(25、26)的沖泡體(32)在一圓形軌道(R)上被導引,它采取三個不同的工作位置,在此過程中沖泡活塞(29、30)以及過濾/排出活塞在咖啡沖泡室(25、26)內(nèi)軸向運動。沖泡部件(1)的驅(qū)動及控制通過正齒輪和凸輪實現(xiàn),它們裝在兩個彼此對置的凸輪外殼(59)內(nèi)。按照本發(fā)明的方法,按步長30°旋轉(zhuǎn)到這三個位置,在這種情況下,復位時旋轉(zhuǎn)60°。
文檔編號A47J31/40GK1248893SQ97182026
公開日2000年3月29日 申請日期1997年3月13日 優(yōu)先權日1997年3月13日
發(fā)明者安東·卡, 格拉法埃萊·普杜, 弗里茨·梅爾克爾 申請人:埃格羅股份公司