МАШИНА ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ НАПИТКОВ
BEVERAGE PREPARATION MACHINE

Изобретение относится к области устройств по приготовлению горячих и/или холодных напитков. В частности, оно относится к машине по приготовлению напитков для приготовления напитка из порционной капсулы.
Машины по приготовлению напитков, использующие экстрагируемый материал, загруженный в порционную капсулу, известны, например, как кофемашины или эспрессо-машины. Во многих соответствующих системах порционная капсула загружается непосредственно пользователем в заварочный блок, имеющий заварочную камеру. Затем заварочная камера закрывается вручную с использованием рычага управления или автоматически посредством электрического привода. Как правило, во время закрытия порционная капсула прокалывается с двух противоположных сторон. Затем, собственно, во время процедуры заваривания с одной стороны вводится экстрагирующая текучая среда, часто горячая вода, а продукт экстракции выводится со второй стороны. После процедуры заваривания заварочная камера снова вручную или автоматически открывается, и использованная порционная капсула выбрасывается в контейнер для капсул без дополнительных действий со стороны пользователя.
Автоматизированные решения описанного выше приготовления напитка с использованием порционной капсулы имеют, в частности, проблему, заключающуюся в том, что как отсутствующая порционная капсула или порционная капсула, неправильно установленная в заварочный блок, так и наличие инородного тела, попавшего в заварочную камеру случайно или в результате частого использования, или предыдущего процесса заваривания, не могут быть непосредственно определены без дополнительных мер.
Аналогичные проблемы также возникают в случае полностью автоматических машин по приготовлению напитков, не основанных на порционных капсулах. Например, в WO 2008/105017 А1 раскрыт способ, с помощью которого может быть гарантировано, что в заварочную камеру автоматически всегда подается правильное количество молотого кофе. Данный способ основан на измерении потребления тока электрического привода, с помощью которого закрывается заварочная камера, и на настройке количества наполнения, основанной на указанном потреблении, в последующем процессе заваривания. Кроме того, предусмотрено критическое значение для потребления тока. Как только при закрытии заварочной камеры достигается данное критическое значение, электрический привод останавливается, и заварочная камера разгружается без осуществления процедуры заваривания.
Однако технические решения, такие как применяемые в полностью автоматических машинах по приготовлению напитков, не основанных на порционных капсулах, не могут непосредственно применяться в машинах по приготовлению напитков с порционными капсулами. Например, использование порционной капсулы приводит к тому, что при закрытии заварочной камеры давление не возрастает постоянно. Кроме того, заварочные камеры выполнены иначе и содержат дополнительные компоненты, например, для прокалывания порционной капсулы и для введения или выведения из нее жидкости. Помимо этого, порционная капсула может быть введена в заварочную камеру и снова выброшена из нее только целиком.
В документе ЕР 2608705 В1 раскрыта оснащенная двигателем машина по приготовлению напитков, в которой используются порционные капсулы, и которая, помимо так называемых активирующих устройств "двигатель", "передаточное устройство" между двигателем и подвижным узлом, и "устройство подачи воды", также содержит устройство управления, измеряющее электрический параметр, например, потребляемый ток закрывающего заварочную камеру двигателя, сравнивает данное измерение в виде функции времени с контрольным значением и на основе этого сравнения останавливает или дросселирует двигатель при слишком большом отклонении. Недостатком этого является подверженность отказам, ожидаемая в случае загрязнения или т.п.
Таким образом, задачей изобретения является создание устройства, устраняющего недостатки уровня техники. В частности, задачей изобретения является создание машины по приготовлению напитков, которая надежно реагирует на неисправности и/или неполадки во время процедуры заваривания на основе порционной капсулы, и кроме того, обеспечивает возможность надлежащего реагирования в случае неисправности, например, путем содействия пользователю и его инструктирования по устранению неисправности.
Указанные задачи решены с помощью машины по приготовлению напитков, раскрытой в формуле изобретения.
Машина по приготовлению напитков согласно изобретению выполнена в виде машины по приготовлению напитков для приготовления напитка, в частности горячего напитка, такого как кофе или чай, из порционной капсулы.
Машина по приготовлению напитков содержит корпус, отверстие для установки капсулы, первую и вторую части заварочного блока, электрический привод и устройство управления.
Корпус имеет отверстие для установки капсулы. Это отверстие выполнено с возможностью установки через него порционной капсулы в машину по приготовлению напитков, в частности в положение заваривания.
Дополнительно корпус может опционально содержать крышку для отверстия для установки капсулы, полностью закрывающую отверстие для установки капсулы с внешней стороны корпуса в закрытом состоянии. Данная крышка может быть выполнена в виде заслонки, перемещающейся вдоль корпуса, или в виде плеча рычага, перемещаемого по существу перпендикулярно корпусу. Она может служить в качестве защитного элемента для предотвращения попадания посторонних тел через отверстие для установки капсулы в машину по приготовлению напитков и/или в качестве защиты от загрязнений и света. Последнее важно ввиду применения оптических элементов, например, для распознавания капсулы.
Вторая часть заварочного блока выполнена с возможностью перемещения относительно первой части заварочного блока. Перемещение второй части заварочного блока приводится в действие электрическим приводом и регулируется устройством управления. Первая и вторая части заварочного блока выполнены так, что в определенном положении относительно друг друга они образуют заварочную камеру, по меньшей мере частично окружающую порционную капсулу, находящуюся в положении заваривания во время процедуры заваривания и выполненную с возможностью изготовления или заваривания экстракционного продукта, в частности заварного напитка, путем введения экстрагирующей текучей среды, в частности текучей среды для заваривания, в порционную капсулу и его выведения из порционной капсулы.
Устройство управления дополнительно выполнено с возможностью определения текущего положения второй части заварочного блока относительно первой части заварочного блока, в частности не только в конечных положениях, как это известно из уровня техники, но также и между ними, т.е. в любое время в нормальном режиме работы. Это может осуществляться путем подсчета количества шагов, на которое электрический привод переместил вторую часть заварочного блока относительно первой части.
В частности, вторая часть заварочного блока может принимать множество положений или непрерывное множество положений между конечными положениями относительно первой части заварочного блока. Например, вторая часть заварочного блока может принимать более 10, в частности более 100 или более 500 положений относительно первой части заварочного блока. За один шаг вторая часть заварочного блока меняет свое положение относительно первой части заварочного блока на одно положение в направлении к первой части заварочного блока или на одно положение в направлении от первой части заварочного блока. За счет этого устройство управления может определять текущее положение второй части заварочного блока относительно первой части заварочного блока в любое время, в частности посредством подсчета шагов.
В частности, конечные положения могут быть заданы положением, в котором образуется заварочная камера, и положением, в котором первая и вторая части заварочного блока находятся на максимальном расстоянии друг от друга, заданном конструкцией заварочного блока.
В частности, такой подсчет шагов основан на сигнале, генерируемом из питания электрического привода (управляющие импульсы шагового двигателя), посредством эффективного вращения двигателя или жестко соединенных с ним частей (импульсы вращения), или посредством изменения положения второй части заварочного блока или жестко соединенных с ней частей.
Например, сигнал может быть генерирован датчиком Холла, выдающим обороты электрического привода в виде импульсов вращения.
Сигнал, на котором основано относительное положение, отображает изменение относительных положений второй части заварочного блока в виде дискретных шагов, т.е. генерируемый сигнал не изменяется, пока упомянутое относительное расположение не изменится на определенную величину.
В вариантах осуществления устройство управления дополнительно содержит измерительное устройство, выполненное с возможностью постоянного, например, опционально на каждом шаге, измерения параметра, характеризующего потребляемую мощность электрического привода, в частности потребление электроэнергии.
В вариантах осуществления устройство управления дополнительно выполнено с возможностью сравнения измеряемых параметров с первым контрольным значением. Посредством этого сравнения определяют, выполнено ли условие останова. В частности, данное условие останова выполнено тогда, когда имеется неисправность машины по приготовлению напитков, которая может привести к опасности для пользователя, например, вследствие неконтролируемого выхода горячей воды, к повреждениям машины (в частности привода) и/или к неудовлетворительному результату процедуры заваривания. Если условие останова выполнено, электрический привод немедленно останавливают с помощью устройства управления.
В вариантах осуществления устройство управления дополнительно выполнено с возможностью определения, было ли выполнено условие останова в положении второй части заварочного блока, характерным для процедуры заваривания, или вызвано ли выполнение условия останова неисправностью машины по приготовлению напитков. В частности, порционная капсула, неправильно установленная в заварочном блоке, представляет собой неисправность, ведущую к выполнению условия останова.
Примерами характерных положений являются открытое положение, закрытое положение, исходное положение или положение сервисного обслуживания. Различными характерными положениями являются положения относительно первой части заварочного блока, характерные для процесса заваривания или для устранения неисправностей.
Если вторая часть заварочного блока находится в открытом положении, то порционная капсула может быть перенесена пользователем или - в случае автоматизированной установки или при коммерческом использовании - устройством загрузки через отверстие для установки капсулы в положение между первой и второй частью заварочного блока, из которого она может быть перенесена в положение заваривания автоматически и с низкой вероятностью неправильного размещения.
В закрытом положении вторая часть заварочного блока вместе с первой частью заварочного блока образует упомянутую заварочную камеру. В варианте осуществления первой и второй части заварочного блока данные части находятся в непосредственном контакте друг с другом в закрытом положении. Альтернативно, закрытое положение также может быть определено за счет того, что порционная капсула ровно и без зазоров поддерживается на обеих поверхностях заварочного блока, непосредственно противоположных друг другу.
Вторая часть заварочного блока принимает исходное положение, когда процедура заваривания завершена, и хотя следующая капсула может быть установлена в машину, она еще не должна попасть в заварочную камеру (например, поскольку должен быть осуществлен этап распознавания капсулы, например, согласно европейской патентной заявке 14 195 680.5). Дополнительно, в исходном положении порционная капсула, находящаяся между первой и второй частями заварочного блока после процедуры заваривания или после принятия закрытого положения, предшествующего исходному положению, может быть выброшена вниз в контейнер для капсул под действием силы тяжести.
Для обеспечения наиболее легкой доступности соответствующих частей при неполадках в работе может быть предусмотрено опциональное положение сервисного обслуживания. В частности, оно может быть выбрано таким образом, что порционная капсула, находящаяся между первой и второй частями заварочного блока, может быть удалена через отверстие для установки капсулы.
В варианте осуществления первое контрольное значение соответствует значению, которое не должно быть превышено параметром электрического привода, измеряемым измерительным устройством, т.е., например, максимальное потребление тока.
Дополнительно может осуществляться сравнение со вторым контрольным значением, которое меньше первого контрольного значения, и с которым аналогично может быть сравнен измеряемый параметр, например, для каждого шага. Данное второе контрольное значение меньше первого контрольного значения, при этом превышение второго контрольного значения не обязательно ведет к остановке электрического привода. Вместо этого, при значении выше второго контрольного значения и одновременно ниже первого контрольного значения генерируется предупреждающий сигнал. Благодаря этому могут быть определены события в работе машины по приготовлению напитков описанного выше типа, которые не обязательно должны влечь за собой немедленное прерывание процесса заваривания.
Кроме того, при каждом передаваемом предупреждающем сигнале может быть определено положение второй части заварочного блока, в котором появился предупреждающий сигнал, и при необходимости сравнено со списком, содержащим положения ожидаемых событий.
Диапазон, в котором измеряемый параметр сравнивается со вторым контрольным значением, ограничен областью, которая меньше области, необходимой для перемещения второй части заварочного блока из одного характерного положения в другое характерное положение. Это предотвращает генерирование предупреждающих сигналов непосредственно перед занятием характерного положения (открытое положение, закрытое положение).
В варианте осуществления машины по приготовлению напитков машина дополнительно имеет устройство хранения данных. В нем может быть сохранено каждое значение параметра электрического привода, измеренного измерительным устройством, а также значение положения второй части заварочного блока, в котором было измерено данное значение. За счет этого может быть генерирована кривая измерения, отображающая измеренные параметры электрического привода в зависимости от положения второй части заварочного блока.
Устройство хранения данных может быть частью устройства управления.
Кроме того, измеренные параметры могут быть дополнительно сравнены со вторым контрольным значением после каждого шага, и результирующие из этого предупреждающие сигналы также могут быть сохранены.
Кроме того, устройство управления машины по приготовлению напитков может быть выполнено с возможностью определения максимальных значений в сохраненной кривой измерения, лежащих выше второго контрольного значения, но ниже первого контрольного значения, а также положений второй части заварочного блока, в которых появились данные максимальные значения.
Определение максимальных значений может быть ограничено частью кривой измерения или частью положений, принимаемых второй частью заварочного блока. Например, за счет определения такой области оценки может быть предотвращено отнесение максимальных значений, связанных с занятием характерного положения, к необычным событиям.
В машине по приготовлению напитков для порционной капсулы порционная капсула, как правило, прокалывается с двух противоположных сторон во время закрытия заварочной камеры. Прокалывание первой стороны служит для введения экстрагирующей текучей среды в порционную капсулу. Прокалывание второй стороны служит для выведения экстракционного продукта из порционной капсулы.
Данное прокалывание порционной капсулы может быть событием описанного выше типа, и второе контрольное значение может быть выбрано таким, что может быть считано прокалывание порционной капсулы. В случае выбранного таким образом второго контрольного значения машина по приготовлению напитков или устройство управления может быть выполнено с возможностью определения прокалывания порционной капсулы с помощью положения, в котором возникает соответствующее максимальное значение. Дополнительно или альтернативно для идентификации прокалывания и, при необходимости, для его отделения от другого события может быть применено значение измеренного параметра, возникающее при прокалывании.
Кроме того, наличие или отсутствие максимального значения, вызванного прокалыванием порционной капсулы, может быть использовано для определения, установлена ли порционная капсула или нет.
Машина по приготовлению напитков может быть выполнена с возможностью выполнения различных функций после выполнения условия останова описанного выше типа. В частности, данные функции могут быть выполнены по отдельности или в комбинации. Выполнение отдельных или нескольких функций может быть конфигурировано так, чтобы снова привести машину по приготовлению напитков в нормальный режим работы после того, как было выполнено условие останова по причине неисправности машины по приготовлению напитков, в частности при перемещении второй части заварочного блока. Эти функции включают в себя следующее.
- Взаимодействие с пользователем, например, с помощью дисплея или других оптических средств, таких как светодиоды (LED), для информирования пользователя о действиях, подлежащих выполнению.
- Определение уровня заполнения и/или положения одного или более компонентов машины по приготовлению напитков, не являющихся составной частью заварочной камеры, образованной посредством перемещения второй части заварочного блока. Данное определение включает в себя, например, проверку уровня заполнения в контейнере для капсул, в котором собирают использованные порционные капсулы, или определение положения крышки отверстия для установки капсулы. Первое служит для определения, не препятствовал ли или не может ли препятствовать полный контейнер для сбора выбросу капсулы. В частности, определение положения может включать в себя распознавание, изменилось ли состояние, по меньшей мере кратковременно, после информирования пользователя. Это может служить для определения, выполнил ли пользователь действие или нет.
- Запуск программы инициализации, во время которой выполняют приближение к различным характерным положениям второй части заварочного блока согласно программе инициализации.
- Определение, возникает ли при приближении к различным характерным положениям, в частности при приближении (перемещении к) согласно программе инициализации, неисправность или событие, на которые не следует реагировать немедленной остановкой электрического привода, и не возникает ли такая неисправность или такое событие дважды подряд без выхода между этими обоими возникновениями машины по приготовлению напитков из программы инициализации, с помощью которой выполняют приближение к различным характерным положениям второй части заварочного блока. Например, при первом приближении к характерным положениям могут быть сужены причина и местоположение неисправности. На основе этого могут быть предприняты меры, например, приближение к определенному положению, или пользователю может быть предложено определенное действие. Затем, при втором приближении к характерным положениям может быть определено, устранена ли причина неисправности или события.
Примерами событий, на которые не которые не следует реагировать немедленной остановкой электрического привода, являются: скольжение порционной капсулы в направляющих средствах из лишь приблизительно правильного положения, небольшие остатки от предыдущих процессов заваривания, отложения, или прокалывание порционной капсулы.
В одном варианте осуществления электрический привод содержит шаговый двигатель. В этом случае устройство управления может быть выполнено с возможностью подсчета шагов, выполняемых шаговым двигателем, для определения положения. В частности, для подсчета шагов устройство управления может обращаться к рабочим сигналам элемента управления шагового двигателя. Например, могут быть считаны переключение между отдельными обмотками шагового двигателя или изменения фазового тока. Количество подсчитанных шагов с момента оставления характерного положения в свою очередь кодирует текущее относительное положение второй части заварочного блока.
В варианте осуществления машины по приготовлению напитков, в частности, если привод не имеет шагового двигателя, машина дополнительно содержит датчик вращения или другой измерительный элемент. В вариантах осуществления с датчиком вращения изменение наблюдаемого с помощью датчика вращения положения на определенную величину (на один шаг) отображается путем передачи сигнала, в частности импульса, или путем изменения интенсивности. При этом устройство управления выполнено с возможностью подсчета передаваемых сигналов. Количество переданных сигналов с момента оставления характерного положения позволяет в свою очередь определить текущее относительное положение второй части заварочного блока. Также возможно использование измерительного элемента с кодированием абсолютного положения.
В варианте осуществления машина по приготовлению напитков дополнительно содержит модуль распознавания капсулы, выполненный с возможностью считывания, например, оптической, характеристики порционной капсулы и распознавания на основе этого, установлена ли порционная капсула в машину по приготовлению напитков, и к какому типу относится порционная капсула. В частности, на основе распознанного кодирования капсулы посредством модуля распознавания капсулы может быть определено, является ли данная капсула капсулой для кофе лунго или капсулой для эспрессо, или, опционально, чистящей капсулой или капсулой для удаления накипи.
Дополнительно с помощью модуля распознавания капсулы может быть определено, какой вид кофе (или чая) должен быть приготовлен с использованием загруженной порционной капсулы.
Модуль распознавания капсулы может быть пространственно расположен в машине по приготовлению напитков таким образом, что порционная капсула, загружаемая в машину по приготовлению напитков через отверстие для капсулы, сначала проходит через модуль распознавания капсулы перед тем, как она поступает в заварочный блок, или в область между первой и второй частью заварочного блока. Такая конструкция описана в европейской патентной заявке 14 195 680.5, на которую в данном документе дана явная ссылка.
Модуль распознавания капсулы может иметь:
- оптический датчик, в частности камеру, для считывания оптических характеристик порционной капсулы, расположенной в положении распознавания капсулы;
- окошко распознавания капсулы из прозрачного материала между положением распознавания капсулы и камерой;
- вентилятор для создания воздушного потока на стороне окошка распознавания капсулы, находящейся напротив положения распознавания капсулы;
- источник света для освещения порционной капсулы в положении распознавания капсулы, причем источник света расположен на стороне окошка распознавания капсулы перед оптическим датчиком; и/или
- рассеиватель для света, образованного источником света.
Способ управления работой машины по приготовлению напитков, которая приготавливает напиток из порционной капсулы, и в которой заварочная камера образуется путем перемещения второй части заварочного блока относительно первой части заварочного блока, вызванного электрическим приводом, в частности машины по приготовлению напитков описанного выше типа, содержит этапы, на которых:
- определяют, приближается ли корректно вторая часть заварочного блока к одному или более положений, к которым выполняют приближение в данном способе, на основе измеренного положения. Под положениями, к которым корректно выполняют приближение, подразумеваются в частности закрытое положение, а также, опционально описанные выше дополнительные характерные положения "открытое положение", "исходное положение" и/или "положение сервисного обслуживания". Если было определено корректное приближение к закрытому положению, способ управления работой машины по приготовлению напитков может быть конфигурирован для запуска процедуры заваривания. Машина по приготовлению напитков дополнительно может быть выполнена с возможностью выполнения различных процедур заваривания, например, стандартная процедура заваривания для кофе, процедура заваривания для эспрессо или процедура заваривания для чая;
- останавливают электрический привод и запускают программу инициализации для возврата машины по приготовлению напитков обратно в нормальный режим работы, если приближение к положению не было выполнено корректно. При этом остановка электрического привода может быть вызвана выполнением условия останова описанного выше типа, т.е. может следовать из сравнения первого контрольного значения с измеренным параметром электрического привода.
В варианте осуществления способ дополнительно имеет следующие этапы, по отдельности или в комбинации, на которых:
- распознают, была ли порционная капсула установлена в отверстие для установки капсулы. При этом распознавание может происходить с помощью модуля распознавания капсулы описанного выше типа. Альтернативно также можно определить наличие порционной капсулы из возникновения пиков потребляемого тока описанного выше типа;
- распознают тип установленной порционной капсулы, в частности путем использования модуля распознавания капсулы описанного выше типа;
- ограничивают режимы работы, которые выбираются пользователем, и которые выполняет машина по приготовлению напитков, в зависимости от того, была ли распознана порционная капсула и/или в зависимости от распознанного типа порционной капсулы. Примерами режимов работы, в которых может находиться машина по приготовлению напитков, являются: выполнение различных процессов заваривания или очистки (например, промывка или удаление накипи), или выполнение функций подогрева (например, нагревательная пластина для предварительного подогрева сосуда для питья). Ограничение может заключаться в том, что пользователь может выбрать лишь часть из всех режимов работы, в которых может находиться машина по приготовлению напитков. Дополнительно, способ управления работой машины по приготовлению напитков может быть конфигурирован так, что режим работы автоматически выбирается на основе распознанного типа порционной капсулы или определенном отсутствии порционной капсулы.
В вариантах осуществления для машин по приготовлению напитков с программой инициализации способ также содержит по меньшей мере один из этапов, относящихся к программе инициализации, на которых:
- определяют состояние одного или более компонентов машины по приготовлению напитков. Под компонентами и их состояниями подразумеваются в частности уровень заполнения контейнера для капсул и положение крышки;
- информируют пользователя об одном или более действий, которые необходимо предпринять. Такие действия могут, например, служить для удаления порционной капсулы из отверстия для установки капсулы или из области между первой и второй частью заварочного блока, для опорожнения контейнера для капсул, для закрытия крышки или для обращения к горячей линии сервисного обслуживания;
- определяют, выполнил ли пользователь одно из действий, например, путем определения, изменилось ли состояние компонента по меньше мере на время;
- приближают вторую часть заварочного блока к различным положениям. Под положениями, к которым выполняют приближение, подразумеваются в частности открытое и закрытое положение;
- определяют, может ли быть корректно выполнено приближение к различным положениям. Последнее происходит в частности описанным выше способом;
- определяют, возникают ли события описанного выше типа, в частности путем сравнения параметра электрического привода со вторым контрольным значением;
- завершают программу инициализации и возвращают машину по приготовлению напитков обратно в нормальный режим работы, если могут корректно выполнить приближение к данным различным положениям и не могут определить никаких событий;
- определяют, было ли выполнено приближение к положению некорректно в первый раз в течение программы инициализации. Если в течение программы инициализации приближение к положению выполняется некорректно дважды, это является указанием, что ошибка не может быть устранена без внешнего вмешательства, например, со стороны пользователя.
Ниже с помощью чертежей описаны варианты осуществления изобретения. На чертежах те же номера позиций обозначают те же или аналогичные элементы. На чертежах показано следующее:
фиг. 1 - вид в разрезе заварочного блока в открытом положении с прикрепленным модулем распознавания капсулы;
фиг. 2 - покомпонентный вид заварочного блока с прикрепленным модулем распознавания капсулы с фиг. 1 (без некоторых частей корпуса);
фиг. 3 - заварочный блок в закрытом положении с прикрепленным модулем распознавания капсулы;
фиг. 4 - схематический вид машины по приготовлению напитков с частями заварочного блока, автоматически приводимыми в действие и защищенными от неисправностей при перемещении частей заварочного блока;
фиг. 5 - схематическое изображение принципа работы машины по приготовлению напитков с фиг. 4 с дополнительными функциями;
фиг. 6 - блок-схема способа управления работой машины по приготовлению напитков;
фиг. 7 - блок-схема программы инициализации для устранения неисправностей;
фиг. 8 - схематическая кривая потребляемого тока в зависимости от относительного положения второй части заварочного блока в случае не установленной порционной капсулы;
фиг. 9 - схематическая кривая потребляемого тока в зависимости от относительного положения второй части заварочного блока в случае установленной порционной капсулы;
фиг. 10 - схематическая кривая потребляемого тока в зависимости от относительного положения второй части заварочного блока в случае неправильно установленной порционной капсулы.
Заварочный блок 1 с фиг. 1 и 2 имеет внешний корпус 2. В показанном варианте осуществления он состоит из верхней части корпуса, окружающей модуль 5 распознавания капсулы, и нижней части корпуса, которая поддерживает части заварочного блока. В нижней части корпуса направляются, с возможностью перемещения относительно друг друга, первая часть 3 заварочного блока (также называется выпускным устройством) и вторая часть 4 заварочного блока (также называется форсункой).
Вторая часть 4 заварочного блока содержит перфорирующие элементы для прокалывания порционной капсулы 10, загружаемой через отверстие 11 для установки капсулы в заварочный блок 1 и по меньшей мере частично наполненной экстрагируемым материалом, например, молотым кофе. Вторая часть 4 заварочного блока выполнена с возможностью введения текучей среды, например, горячей воды, в проколотую порционную капсулу 10 через перфорирующие элементы или мимо них, при этом вода может подаваться через устройство 12 подачи воды, которая, например, может содержать гибкий шланг.
В описанном здесь варианте осуществления первая часть 3 заварочного блока содержит перфорирующие элементы, а именно прокалывающие головки 39 со стороны экстракции. Они могут быть выполнены, например, как описано в патентной заявке РСТ/СН 2014/000134 или в WO 2010/118544, или они могут иметь другую конструкцию;
также возможно использование других принципов, отличающихся от прокалывающих головок, например, с конструкциями в виде решетчатых пластин.
Кроме того, с обеих сторон порционной капсулы 10 первая часть 3 заварочного блока содержит направляющие средства 31, выступающие ко второй части 4 заварочного блока, как, например, описано в заявке РСТ/СН 2014/000138, на содержание которой здесь дана явная ссылка в отношении принципа работы данных направляющих средств 31 и соответствующих возвратных средств второй части 4 заварочного блока.
Как само по себе известно, для приготовления заварного напитка порционная капсула 10 размещается между первой частью 3 заварочного блока и второй частью 4 заварочного блока, и они перемещаются друг к другу таким образом, что между ними образуется заварочная камера, окружающая порционную капсулу 10. Горячая вода подается под давлением порционной капсулы 10 через вторую часть 4 заварочного блока, и экстракционный продукт вытекает через первую часть 3 заварочного блока через выпускное отверстие 13 для напитка в сосуд для питья, например, размещенный под ним.
В описанном варианте осуществления относительное перемещение второй части 4 заварочного блока к первой части 3 заварочного блока достигается тем, что первая часть 3 заварочного блока жестко прикреплена к корпусу, тогда как вторая часть 4 заварочного блока может перемещаться вдоль горизонтальной оси. Приведение в действие второй части 4 заварочного блока осуществляется посредством коленчатого рычага, приводимого в действие двигателем. Вал-шестерня 24, соединенный с электрическим двигателем (не виден на фиг. 1, 2, например, закрыт корпусом 25 привода), приводит в действие зубчатый ведущий диск 20, соединенный без возможности поворота с первым плечом 21 коленчатого рычага, так что поворотное движение ведущего диска 20 вокруг его оси 26 поворачивает первое плечо 21 коленчатого рычага также вокруг данной оси. Второе плечо 22 коленчатого рычага соединено на одной стороне с первым плечом 21 коленчатого рычага через палец 23 коленчатого рычага и взаимодействует на другой стороне с ведущим пальцем 41 второй части 4 заварочного блока. Поскольку вторая часть 4 заварочного блока установлена благодаря корпусу 2 так, что она может быть смещена лишь линейно вдоль по существу горизонтальной оси, поворотное перемещение ведущего диска 20 и первого плеча 21 коленчатого рычага вызывает, таким образом, растяжение или изгиб коленчатого соединения, образованного коленчатым рычагом, и благодаря этому, линейное смещение второй части 4 заварочного блока.
Над блоком заварочной камеры с первой частью 3 заварочного блока и второй частью 4 заварочного блока установлен модуль 5 распознавания капсулы с датчиком 51 в виде камеры, линзой 59, рассеивателем 53, окошком 54 рассеивателя, держателем 55 окошка рассеивателя, окошком 52 распознавания капсулы, источником 62 света и вентилятором 70, соединенным через впускное вентиляционное отверстие. Такой модуль 5 распознавания капсулы описан, например, в заявке ЕР 14195680, на содержание которой дана явная ссылка в отношении принципа работы модуля 5 распознавания капсулы здесь.
На фиг. 3 помимо открытого положения показано дополнительное положение второй части 4 заварочного блока, характерное для процесса заваривания. При этом имеется в виду закрытое положение, в котором обе части заварочного блока образуют заварочную камеру, по меньшей мере частично окружающую порционную капсулу 10, находящуюся в положении заваривания во время процедуры заваривания. На фиг. 3 дополнительно показана вторая порционная капсула 10', которая не может попасть в заварочный блок из-за положения второй части 4 заварочного блока, но удерживается в модуле 5 распознавания капсулы.
На фиг. 4 схематически показано, как машина по приготовлению напитков, содержащая заварочный блок 1 с автоматизированным закрытием заварочной камеры, как, например, показано на фиг. 1-3, может быть дополнительно защищена от неисправности, которая может привести к опасности для пользователя или машины по приготовлению напитков. Машина по приготовлению напитков имеет импульсный датчик 100, передающий сигнал в виде пускового сигнала в измерительное устройство 102 устройства 104 управления после определенного продвижения Р (шага) электрического привода 101. Импульсный датчик может быть частью электрического привода на основе шагового двигателя или датчиком вращения. Например, электрический привод 101 может представлять собой двигатель постоянного тока, к которому в качестве импульсного датчика присоединен датчик Холла, выдающий обороты двигателя.
При каждом изменении сигнала измерительное устройство 102 считывает текущий потребляемый ток I электрического привода 101. Устройство управления сравнивает считанное значение с первым контрольным значением 103. Если измеренный потребляемый ток I превышает первое контрольное значение 103, устройство 104 управления вызывает немедленную остановку электрического привода 101 или импульсного датчика 100.
В показанном варианте осуществления сигнал, переданный импульсным датчиком 100 за один шаг, представляет собой отдельный импульс. Для выведения из него информации о положении устройство 104 управления содержит счетчик 105, суммирующий количество импульсов между отправлением второй части заварочного блока из открытого положения и превышением первого контрольного значения 103 измеренным потребляемым током I. Из полученной таким образом суммы импульсов может быть легко определено, было ли превышено первое контрольное значение 103 за счет того, что вторая часть 4 заварочного блока давит на первую часть 3 заварочного блока, или что вторая часть 4 заварочного блока все еще не находится в непосредственном контакте с первой частью 4 заварочного блока. В первом случае заварочная камера закрыта корректно, и процедура заваривания может быть продолжена без задержки. Во втором случае имеет место неисправность и машина по приготовлению напитков автоматически прерывает процедуру заваривания.
На фиг. 5 защита машины по приготовлению напитков с фиг. 4 улучшена с помощью элементов, обеспечивающих распознавание неисправностей и устранение неисправностей. Дополнительно эти элементы выполнены так, что во время процедуры заваривания также могут быть определены события, которые не должны вести к немедленной остановке электрического привода.
Для этого машина по приготовлению напитков содержит устройство 106 хранения данных. Устройство 106 хранения данных может быть применено с двумя различными способами регистрации ошибок и событий. В первом способе применения измерительное устройство 102 сравнивает потребляемый ток I электрического привода 101, считываемый при каждом изменении сигнала, со вторым контрольным значением 111. Если сравнение позволяет сделать предположение о событии, измерительное устройство 102 инициирует передачу показания счетчика в устройство 106 хранения данных и опционально само передает измеренный потребляемый ток в устройство 106 хранения данных. Программа 107 оценивания, встроенная в устройство 104 управления, затем сопоставляет конкретные события, например, прокалывание порционной капсулы 10, с сохраненными значениями и выдает предупреждение, если имеются не сопоставляемые сохраненные значения, или если имеются значения, характерные для появляющейся неисправности. Последнее может быть вызвано, например, загрязнением.
Во втором способе применения устройства 106 хранения данных каждый потребляемый ток электрического привода 101, считанный измерительным устройством 102, связывается с показанием счетчика, действительным при считывании, и сохраняется. Таким образом, генерируется и сохраняется кривая, воспроизводящая потребляемый ток в зависимости от показания счетчика. Затем программа 107 оценивания анализирует сохраненную кривую. В частности анализ может быть выполнен на основе максимальных значений и соответствующих показаний счетчика аналогично первому способу применения.
В показанном варианте осуществления как устройство 106 хранения данных, так и программа 107 оценивания, упомянутый выше счетчик 105 и упомянутое выше измерительное устройство 102 встроены в устройство 104 управления, выполненное в виде центрального блока управления машины по приготовлению напитков.
Кроме того, к устройству 104 управления присоединены датчики 108, служащие, например, для отслеживания уровней заполнения, температур и положения компонентов, таких как крышка или контейнер для капсул. Кроме того, устройство 104 управления соединено с дисплеем 109, с помощью которого машина по приготовлению напитков может сообщаться с пользователем, например, в случае, если необходимо сделать выбор или проинструктировать пользователя в отношении устранения неисправностей.
Взаимодействие с пользователем, осуществляемое с помощью дисплея 109, происходит в рамках одной или более программ ПО, также хранящихся в устройстве 104 управления машины по приготовлению напитков.
На фиг. 6 схематически показан способ управления работой машины по приготовлению напитков. Способ осуществляется в рамках программы, сохраненной в устройстве 104 управления. В варианте осуществления машины по приготовлению напитков, соответствующей способу с фиг. 6, данная машина имеет модуль 5 распознавания капсулы, содержащий датчик 51 в виде камеры, как, например, показано на фиг. 1.
Показанный способ управления работой машины по приготовлению напитков содержит следующие этапы:
- распознавание 200 порционной капсулы 10, загруженной через отверстие 11 для установки капсулы, с помощью модуля 5 распознавания капсулы;
- если порционная капсула 10 распознана, определение 201, является ли она порционной капсулой для кофе, или идентификация 202 чистящей капсулы;
- если была определена порционная капсула для кофе, включение 205 возможности запуска пользователем приготовления кофе. Включение 205 может включать в себя выбор между различными процессами приготовления, например, для эспрессо или каппучино:
- если была идентифицирована чистящая капсула, активация 206 элемента управления, позволяющего пользователю запустить процесс очистки;
- если никакая порционная капсула 10 не была распознана модулем распознавания капсулы, включение 203 возможности подогрева сосудов для питья и/или активация 204 элемента управления, с помощью которого пользователь может запустить процесс удаления накипи в машине по приготовлению напитков;
- контролируемое закрытие 207 заварочной камеры перед запуском инициированного пользователем процесса, в частности процесса приготовления кофе, процесса очистки или процесса удаления накипи. Контролируемое закрытие 207 включает в себя в частности суммирование количества импульсов между отправлением из открытого положения второй части 4 заварочного блока и превышением первого контрольного значения 103;
- сравнение 208 подсчитанного количества импульсов с областью значений, включающей в себя номинальные значения для корректного закрытия заварочной камеры;
- начало 209 выбранного пользователем процесса, если подсчитанное количество импульсов показывает, что заварочная камера была закрыта корректно;
- выведение сообщения об ошибке и запуск 210 программы 300 инициализации для устранения ошибки, если подсчитанное количество импульсов показывает, что заварочная камера не была закрыта корректно.
На фиг. 7 схематически показана программа 300 инициализации для устранения ошибки, возникшей при закрытии заварочной камеры. Данные или аналогичные программы также могут быть запущены при возникновении ошибки в случае других изменений положения второй части 4 заварочного блока, в частности при приближении к исходному положению, а также при первоначальном запуске машины.
В начале программы 300 инициализации пользователю предлагается осуществить опорожнение 301 контейнера для капсул, в котором собираются использованные порционные капсулы 10. На этом же этапе пользователю дополнительно предлагается проверить его действия, предпринятые перед процессом заваривания или перед программой 300 инициализации.
После этого машина по приготовлению напитков проверяет, находится ли она в состоянии, подходящем для последующего устранения неисправностей. Для этого машина по приготовлению напитков выполняет следующие этапы:
- проверка 302, установлен ли контейнер для капсул, или правильно ли он размещен. Если это не так, программа 300 инициализации ожидает, пока при проверке 323 не будет определено, что крышка была открыта и снова закрыта, перед проведением повторной проверки, установлен ли контейнер для капсул или правильно ли он размещен.
- проверка 304, что в модуле 5 распознавания капсулы не находится порционной капсулы 10. Если в модуле 5 распознавания капсулы находится порционная капсула 10, машина по приготовлению напитков предлагает пользователю осуществить удаление 305 порционной капсулы 10 из модуля 5 распознавания капсулы;
- запрос 306, закрыта ли крышка. Если крышка не закрыта, машина по приготовлению напитков предлагает пользователю осуществить закрытие 307 крышки.
В качестве следующих этапов в течение программы 300 инициализации следует приближение 308 к открытому положению, за которым следует установка на нуль 309 счетчика 105. Кроме того, путем приближения к открытому положению обеспечивается возможность того, что неправильно размещенная порционная капсула 10 опционально сама упадет из заварочного блока 1 в контейнер для капсул.
Затем следует приближение 310 к закрытому положению. Как только условие останова выполнено, происходит сравнение 311 количества импульсов, подсчитанного с момента оставления открытого положения до выполнения условия останова. Если количество подсчитанных импульсов находится в области, позволяющей сделать вывод о корректном закрытии заварочной камеры, следует проверка 312, возникли ли непредвиденные пики в потребляемом токе во время перехода из открытого в закрытое положение. Проверка 312 непредвиденных пиков осуществляется путем сравнения потребляемого тока, измеренного во время приближения 310 к закрытому положению, со вторым контрольным значением 111. Если не возникло никаких неожиданных пиков в потребляемом токе, следует приближение 313 к исходному положению, благодаря чему машина по приготовлению напитков снова готова к установке порционной капсулы 10 в модуль 5 распознавания капсулы, и окончание 314 программы 300 инициализации.
В случаях, когда сравнение 311 подсчитанных импульсов выявило неполное закрытие заварочной камеры, или когда проверка 312 непредвиденных пиков в потребляемом токе выявила то же самое, то посредством запроса 315, произошла ли неисправность неполного закрытия заварочной камеры, или посредством запроса 316, произошла ли определяемая из потребляемого тока неполадка, определяется, произошла ли такая неисправность или неполадка в первый раз в течение текущей программы 300 инициализации. Если запрос 315, 316 выявляет, что это произошло не в первый раз, пользователю выводится предложение связаться с производителем устройства или с горячей линией.
Если, напротив, запрос 315 о первоначальном возникновении неполного закрытия заварочной камеры выявляет, что такая неисправность возникла в первый раз в течение программы 300 инициализации, следует повторное приближение 319 к открытому положению, за которым следует предложение 321 пользователю проверить отверстие для установки капсулы на наличие блокирующих элементов.
Если, с другой стороны, запрос 316 о первоначальном возникновении непредвиденных пиков в потребляемом токе выявляет, что такая неполадка возникла в первый раз в течение программы 300 инициализации, то следует приближение 320 к положению сервисного обслуживания, за которым следует предложение 322 пользователю проверить, находится ли порционная капсула 10 в заварочной камере, и удалить ее при необходимости.
Для определения, выполнил ли пользователь предложение 321 проверить отверстие для установки капсулы или предложение 322 удалить порционную капсулу 10 из заварочной камеры, машина по приготовлению напитков выполняет проверку 323, в которой определяется, была ли крышка открыта и снова закрыта. Если это не определено, пользователю делается предложение еще раз.
Если, напротив, определено открытие и закрытие крышки, программа 300 инициализации повторяется с этапа проверки 302, установлен ли контейнер для капсул или правильно ли он размещен.
На фиг. 8-10 показаны схематические кривые, отображающие существенные характеристики кривых измерения, сохраняемых в устройстве 106 хранения данных машины по приготовлению напитков, работающей согласно принципу работы с фиг. 5. Показан потребляемый ток I электрического привода 101 в зависимости от показания N счетчика, т.е. в зависимости от количества зарегистрированных импульсов и, таким образом, в зависимости от положения второй части 4 заварочного блока относительно первой части 3 заварочного блока. Начальным положением (показание счетчика равно нулю) второй части 4 заварочного блока является открытое положение.
На фиг. 8-10 виден первый пик 121 потребляемого тока, возникающий вскоре после оставления открытого положения. Он обусловлен запуском электрического привода 101 и приведением в движение второй части 4 заварочного блока ("пусковой ток"), которое вызвано этим запуском.
В случае заварочного блока 1, лежащего в основе фиг. 8-10, вторая часть 4 заварочного блока находится в непосредственном контакте с первой частью 3 заварочного блока после 630 шагов электрического привода 101. Количество шагов зависит от выполнения электрического привода и от способа и вида генерации сигнала для определения изменения положения. Возникающий непосредственный контакт приводит к тому, что потребляемый ток I резко возрастает в области около N=630, образует второй пик 122 потребляемого тока и, в конечном итоге, выполняет условие останова.
Для предотвращения остановки, не вызванной неисправностью, электрического привода 101 перед занятием закрытого положения анализ кривой потребляемого тока ограничивается областью 120 оценки, которая начинается после первого пика 121 потребляемого тока, вызванного запуском, и оканчивается перед вторым пиком 122 потребляемого тока, вызванным соприкосновением первой и второй частей заварочного блока.
На фиг. 8 схематически показан потребляемый ток I электрического привода 101 в зависимости от показания N счетчика в случае, когда порционная капсула 10 не была установлена в заварочный блок 1. В этом случае потребляемый ток I лишь немного изменяется между первым пиком 121 потребляемого тока и вторым пиком 122 потребляемого тока.
На фиг. 9 порционная капсула 10 корректно установлена в заварочный блок 1. В этом случае потребляемый ток также сначала лишь немного изменяется после первого пика 121 потребляемого тока, перед тем как прохождение порционной капсулы 10 через загрузочный паз приводит к третьему пику 125 потребляемого тока в случае машин по приготовлению напитков, в которых порционная капсула 10 попадает в положение заваривания с использованием загрузочного паза. После этого прокалывание порционной капсулы 10 приводит к повторному увеличению потребляемого тока и к четвертому пику 123 потребляемого тока.
На фиг. 10 потребляемый ток I изображен для случая порционной капсулы 10, неправильно размещенной в заварочном блоке 1. В зависимости от вида неправильного размещения порционной капсулы 10, капсула рано или поздно перекашивается между первой и второй частью заварочного блока. Это приводит к пятому пику 124 потребляемого тока, который в конечном итоге превышает первое контрольное значение 103 и приводит, таким образом, к остановке электрического привода 101.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 заварочный блок
2 корпус
3 первая часть заварочного блока
4 вторая часть заварочного блока
5 модуль распознавания капсулы 10 порционная капсула
10' вторая порционная капсула
11 отверстие для установки капсулы
12 устройство подачи воды
13 выпускное отверстие для напитка
20 ведущий диск
21 первое плечо коленчатого рычага
22 второе плечо коленчатого рычага
23 палец коленчатого рычага
24 вал-шестерня
25 корпус привода
26 ось
31 направляющие средства
39 прокалывающие головки со стороны экстракции
41 ведущий палец
51 датчик в виде камеры
52 окошко распознавания капсулы
53 рассеиватель
54 окошко рассеивателя
55 держатель окошка рассеивателя 59 линза
62 источник света
70 вентилятор
100 импульсный датчик
101 электрический привод
102 измерительное устройство
103 первое контрольное значение
104 устройство управления
105 счетчик
106 устройство хранения данных
107 программа оценки
108 датчик (датчики)
109 дисплей
110 программа (программы)
111 второе контрольное значение
120 область оценки
121 первый пик потребляемого тока
122 второй пик потребляемого тока
123 четвертый пик потребляемого тока
124 пятый пик потребляемого тока
125 третий пик потребляемого тока
200 распознавание порционной капсулы
201 определение, для кофе ли порционная капсула
202 идентификация, если это чистящая капсула
203 включение процесса предварительного подогрева сосуда для питья
204 активация элемента управления для запуска процесса удаления накипи
205 включение элемента управления для запуска процесса приготовления напитка
206 активация элемента управления для запуска процесса очистки
207 контролируемое закрытие заварочной камеры
208 сравнение количества импульсов
209 начало процесса
210 выведение сообщения от ошибке/запуск процесса инициализации
300 программа инициализации
301 опорожнение контейнера для капсул
302 проверка, установлен ли/правильно ли расположен контейнер для капсул
304 проверка, пуст ли контейнер для капсул
305 удаление порционной капсулы из модуля распознавания капсулы
306 запрос о положении крышки
307 закрытие крышки
308 приближение к открытому положению
309 установка счетчика на нуль
310 приближение к закрытому положению
311 сравнение количества импульсов
312 проверка на наличие непредвиденных пиков
313 приближение к исходному положению
314 окончание программы инициализации
315 запрос на повторное возникновение неисправности
316 запрос на повторное возникновение неполадки
317 предложение установить контакт
318 предложение установить контакт
319 приближение к открытому положению
320 приближение к положению сервисного обслуживания
321 предложение проверить наличие блокирующих элементов
322 предложение удалить порционную капсулу из заварочной камеры
323 проверка приведения в действие крышки