CN105075121A - 用于咖啡机的操作单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种咖啡机(1)、尤其是全自动咖啡机，其包括操作单元(2)，该操作单元具有：至少一个优选电容性的触摸传感器(102)，用于在被操作人员触摸时产生操作信号；以及信号传导装置(20)，其构建为将操作信号传导至与咖啡产生装置信号传导地连接的逻辑装置(202)，其中，触摸传感器(102)、信号传导装置(20)和逻辑装置(202)布置在共同的电路板(10)上，其中，逻辑装置(202)布置在电路板(10)的平坦的逻辑装置区段(200)中，并且触摸传感器(102)布置在电路板(10)上的传感器区段(100)中，并且其中，逻辑装置区段(200)一体地过渡到传感器区段(100)中。根据本发明设置为，逻辑装置区段(200)在电路板中相对于传感器区段(100)通过至少一个优选接片状的空隙(204)隔开，使得在传感器区段(100)变形时逻辑装置区段(200)不变形，并且传感器区段(100)尤其拱起地从逻辑装置区段(200)的平面伸出，和/或能够通过使传感器区段(100)变形、尤其是弯曲而伸出，并且其中，逻辑装置区段(200)一体地过渡到传感器区段(100)中。

Description

用于咖啡机的操作单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的咖啡机以及一种根据权利要求15所述的咖啡机装配方法。
背景技术
从现有技术中已知的是，通过具有触摸传感器的触摸敏感的操作元件来控制咖啡机。在此，尤其使用导电表面，借助其可以作为电容性元件来检测触摸。
借助这种操作元件可以经由尤其微控制器等形式的逻辑装置，尤其通过控制其它元件，诸如尤其水加热装置、研磨机和/或煮泡单元，来控制咖啡机。例如，可以通过操作元件选择所希望的饮料的类型和/或烘焙程度。逻辑装置借助触摸传感器的电容特性的变化来检测触摸，并且以预先给出的方式对其进行响应。这种逻辑装置尤其被作为所谓的表面贴装器件(SMD，德语为：表面贴装器件)组件而广为人知。
通常，出于设计的原因而为咖啡机的外形、尤其为前面板选择非平坦的形状。因为操作元件在其外部轮廓方面需要匹配于该形状，所以使用柔性导体膜，例如印制有银的PE膜或者透明的、涂覆有氧化铟锡(ITO)的膜，将操作元件施加到其上。
然而，这些导体膜仅不佳地适合于使用市场上常见的SMD组件的装备，因为SMD组件原则上仅构建和设计为用于在平坦的电路板上的装备。
因此，尤其将逻辑装置和诸如测量电阻的其它SMD组件布置在附加的电路板上，该附加的电路板布置在咖啡机的后部或内部区域中。
触摸传感器的操作信号经过长的信号线路，通常经过多个插接连接，传导至其它电路板。由此形成多个触点位置和干扰电容，其不利于操作信号的精确评估。这些附加的线路也使设计和装配开销增加。
从DE102006013937A1中已知一种用于洗衣机和烘干机的操作面板装置，其中用于计算操作手指位置的电极和评估装置布置在连贯的、弯曲的电路板上。电路板弯曲在此可能导致信号传导装置(印制导线)的发丝状裂纹。
从US2006/0238513A1中已知一种触摸敏感的操作元件，其中，触摸敏感的传感器经由缆线与布置在间隔开的电路板上的逻辑装置连接。
类似的构造在DE102007035455A1中示出的电容性触摸开关中得到。
DE102011077902A1示出了用于家用电器的操作和显示装置，其具有布置在平直电路板上的传感器电极，其中，在连贯的平直电路板前方布置有弯曲的操作面。
DE102010032951A1示出了用于电容性触摸传感器的连贯的弯曲支承体板，其中，支承体板通过柔性连接部与具有评估电子装置的单独的电路板连接。
DE102011078985A1教导了用于对三维对象进行触摸采集的可能性。
发明内容
由此，本发明要解决的技术问题是提供一种咖啡机，其没有前述缺点，尤其是其中可以尽可能无干扰地操作非平坦的操作元件，其中同时降低装配开销。本发明要解决的技术问题还在于提供一种装配方法，其能够实现咖啡机的装配，尽管存在非平坦的操作元件，也不导致部件损坏。
上述技术问题通过具有权利要求1的特征的咖啡机来解决，即通过一种咖啡机、尤其是全自动咖啡机来解决，其包括：操作单元，具有至少一个优选电容性的触摸传感器，用于在被操作人员触摸时产生操作信号；以及信号传导装置，其构建为将操作信号传导至与咖啡产生装置信号传导地连接的逻辑装置，其中，触摸传感器、信号传导装置和逻辑装置布置在共同的电路板上，其中，逻辑装置布置在电路板的平坦的逻辑装置区段中，并且触摸传感器布置在电路板上的传感器区段中，其中，传感器区段尤其拱起地从逻辑装置区段的平面中伸出，并且其中，逻辑装置区段一体地过渡到传感器区段中。触摸在此不一定要理解为操作人员和触摸传感器之间的直接接触；更确切而言，触摸人员通过接近触摸传感器，尤其通过改变电容特性，对其产生影响，使得该触摸传感器产生操作信号就足够了。
根据本发明的触摸传感器以及逻辑装置在共同的电路板上的布置，通过设置逻辑装置区段，在该逻辑装置区段中平坦地构造共同的电路板来实现。在该逻辑装置区段中布置有逻辑装置(优选至少一个微控制器)和优选所有表面贴装组件、尤其是与触摸传感器对应的测量电阻或镇流电阻。
根据本发明设置为，在共同的电路板上设有非平坦的触摸传感器区段以及平坦的逻辑装置区段，并且尽管能够使传感器区段在不损坏诸如信号传导部的部件的条件下变形、尤其弯曲，仍将逻辑装置区段通过空隙相对于传感器装置区段隔开。空隙被构建和布置为使得在逻辑装置区段外部的电路板变形时，变形力不传输至逻辑装置区段，即逻辑装置区段不(随之)变形，而是仅相对于传感器区段偏转。
相反，平坦的逻辑装置区段外部的电路板其余部分，即传感器区段中的电路板至少部分地构建为不平坦的，并且尤其由于电路板的拱起或折弯而从逻辑装置区段的平面中伸出。
在具有非平坦的前面板的咖啡机中，这样构建的电路板允许以特别简单和有利的方式将触摸传感器和逻辑装置构建和布置为使得得到简单的装配和不易出错的设计。
在从属权利要求中说明了本发明的有利扩展。在说明书、权利要求和/或附图中公开的特征中的至少两个的所有组合落入本发明的范围内。
如果逻辑装置区段布置在电路板的两个彼此成角度地延伸的边缘侧的区域中，则可以形成逻辑装置区段接片，方法是，从一个边缘侧出发，平行于与该边缘侧成角度地延伸的边缘侧，在电路板中设置空隙，从而形成边缘侧的接片。如果逻辑装置区段位于与电路板的一个边缘更远地间隔开的区域中，则例如可以通过在电路板中设置三个彼此成角度地延伸的、线状的、优选基本上如U型的腿部那样相对于彼此布置的平直或也弯曲的空隙，来形成逻辑装置接片。
在将逻辑装置区段基本上相应地仅布置在电路板的一个外棱边附近时，也可以通过两个彼此成角度地延伸的、优选如L型的腿部那样布置的空隙，来形成逻辑装置区段接片。当然，如已经阐明的那样，空隙不必彼此成角度地布置，而是还可以选择空隙的弯曲的走向。重要的仅是将逻辑装置区段切削为，使得它虽然还一体地与传感器区段连接，但是优选面积更大的传感器装置区段可以通过变形相对于该逻辑装置区段被调节，在此不影响逻辑装置区段的平直构型。
特别有利地，逻辑装置、优选所有表面贴装组件布置在与触摸传感器不同的电路板的一侧，其中，触摸传感器优选布置在电路板的朝向前面板的一侧(即用户侧)。由此一方面易化了与外侧的形状匹配，因为外侧不具有突出的组件。另一方面由此避免了可能不利于触摸传感器的对外侧的电容性干扰。
优选逻辑装置区段是无应力的，也就是说，逻辑装置区段没有将改变其形状的固有的力，尤其是没有相对于弹性形变的回弹力。
由此尤其防止逻辑装置和/或安装在逻辑装置区段中的其它组件由于电路板的表面张力而脱离。
特别优选地，逻辑装置区段仅通过一条直线与电路板的其余部分、尤其是传感器区段连接，即在逻辑装置区段与传感器区段之间的一体的过渡部在电路板的俯视图中通过一条直线形成，或者在横截面中过渡部作为优选矩形的平面形成。
优选逻辑装置区段和电路板的其余部分、尤其是传感器区段之间的过渡部是柔性或有弹性的类型的，从而逻辑装置区段可以相对于传感器区段偏转。
传感器区段可以塑性和/或弹性地变形，尤其用于匹配于咖啡机的前面板或前挡板的形状，以实现从逻辑装置的平面中伸出的造型。这样的好处是，首先可以将容易标准化地获得并且能够容易地批量生产的平坦电路板用于该共同的电路板，其通过相应的改型而得到其三维地变形的造型。
优选地，在电路板的朝向用户或前面板并且在其上安装有触摸传感器的电容性作用的触摸检测表面的一侧，即在用户侧或外侧，尤其在传感器区段中，不附加表面贴装组件。
由此能够实现，将电路板尤其无缝地安装到前面板上，这尤其防止在电容性作用表面与前面板之间产生气泡，由此提高了关于用户对触摸传感器进行的触摸的检测精度。
电路板与前面板的机械粘结可以通过施加在其之间的粘贴剂来实现，其中，这种粘贴剂的使用可以进一步抵抗气泡。
替选地或补充地，电路板可以通过机械夹紧、卡扣和/或锁定连接、例如卡夹连接，固定在前面板和布置在电路板后方的其它元件之间，其中，电路板优选通过至少部分地被双侧压紧而保持在其位置中。
作为用于电路板的材料，尤其可以使用以环氧树脂浸渍的玻璃纤维垫、尤其是FR4。作为常见的电路板材料对其进行测试，并且对于当前应用情况以其低材料成本以及材料特性、尤其柔性和电磁特性突出。
作为电路板的厚度，尤其在0.1mm和0.4mm之间、尤其为0.3mm的值证明为有利的。这些值在可折弯性、空间要求和稳定性之间提供良好的折衷。
逻辑装置区段的(上)表面延伸在一侧优选为至少2cm2、更优选为至少4cm2、特别优选为至少6cm2。由此，给予了微控制器形式的逻辑装置以及其它表面贴装组件足够的空间。
除了根据本发明的用于逻辑装置和触摸传感器的共同的电路板之外，还可以附加地在咖啡机内部设置另一电路板，即比该共同的电路板距离用户侧更远的另一电路板。在该另一电路板上尤其可以设有用于对操作单元进行照明的照明装置和/或例如LCD显示器的其它功能元件。共同的电路板优选具有空隙，其与照明装置对应并且允许照明装置的光通过。通过照明装置与共同的电路板的间隔，能够实现漫射地照亮前面板，这在布置在前方的电路板上的情况下是不可能的。为了将光从照明装置引导至前面板，可以使用光导装置，其尤其利用光通道将光引向前面板的希望的位置。光导装置优选包括具有中空的(光导)通道的实心体，其进一步优选具有至少2cm的(从前面板到壳体内部的方向上的)延伸。
将照明装置布置在前方的电路板上由于不平坦的表面而是困难的并且与装配问题相关联。在此，必须将照明装置布置在该前方的电路板的正面上，这也(由于前面提及的缺点)不利于电路板平面地紧贴在前面板上。在前方的电路板的背面上，照明装置仅能以诸如至电路板的空隙的弯曲光导体的麻烦设计来实现，其中，在此将得到点状照明，而得不到所希望的漫射照明。
特别有利的是，信号传导装置的大部分、即至少90％、优选全部在印制导线的背面延伸或布置在其上。通过布置在正面上，信号传导装置对外部影响作出电容性反应，于是可能不利于触摸检测，例如原因是对信号传导装置的触摸将触发触摸检测信号。
在前面板上尤其可以通过丝网印刷等施加透光的压印部。
本发明还涉及一种用于装配咖啡机、尤其是全自动咖啡机、优选如之前描述的那样构建的咖啡机的装配方法。该方法的核心是，提供优选首先仍然平坦的操作单元或者具有首先仍然平坦的电路板的操作单元，其中，电路板具有装配有逻辑装置的逻辑装置区段，以及带有至少一个触摸传感器的传感器区段。触摸传感器构建为用于在被操作人员触摸时产生操作信号，其中，触摸传感器通过电路板上的信号传导装置与逻辑装置信号传导地连接，其中，可以通过信号传导装置将操作信号传输给逻辑装置。逻辑装置在咖啡机的装配完成的状态中与咖啡产生装置信号传导地连接，即在完成装配之前可以与咖啡产生装置连接。逻辑装置区段和传感器区段一体地过渡到彼此中，特别之处在于，逻辑装置区段相对于传感器区段通过电路板的至少一个优选接片状的空隙隔开，使得在传感器区段变形时逻辑装置区段不变形。根据另一方法步骤，现在使传感器区段变形、尤其折弯、即拱曲，其中，由于电路板的特殊构型，基本上不因此而影响逻辑装置区段，而是在传感器区段以变形、尤其拱起的方式过渡到由于空隙而保持平直的逻辑装置区段中期间，逻辑装置区段保留在平直的平面中。由此，至少在很大程度上保护了信号线路并且避免了发丝状裂纹的形成，这有利于操作单元的寿命。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节从下面对优选实施例的描述中以及借助附图得出。其中：
图1a以示意性俯视图示出了用于插入根据本发明的咖啡机中的共同的电路板的实施例的背面，
图1b示出了图1a中的电路板与对背面分配的导电层的示意图，
图1c示出了图1a中的电路板与对正面分配的导电层的示意图，
图2示出了图1中的电路板，其位于具有前面板、照明装置和另一电路板的操作单元中，
图3示出了逻辑装置区段布置在边缘侧的一个替选的操作单元，以及
图4示出了逻辑装置区段的另一替选布置。
具体实施方式
在图1a至1c中示出的电路板10包括传感器区段100以及逻辑装置区段200。在传感器区段100中(尤其如在图1c中所示出的)，触摸传感器102设有电容性作用表面104。在逻辑装置区段200中设有逻辑装置202。电容性作用表面104通过布置在背面的信号传导装置20(如在图1b中所示出的)与逻辑装置202连接。通过导电的穿通接触部22，正面的电容性作用表面104与背面的信号传导装置200电连接。
逻辑装置区段200相对于传感器区段100通过接片状的空隙204被隔开。该空隙204构建和布置为使得逻辑装置区段200在传感器区段100变形时不一起变形成突出到传感器区段100的平面之外的形状，而是保留为平面表面。同样，逻辑装置区段200在传感器区段100变形之后保持无应力。
逻辑装置区段200一体地过渡到传感器区段100中，其中，在俯视图中过渡沿着一体地连贯的直线206进行。
电路板10由厚度为0.3mm的FR4制造。由此得到良好的稳定性，其中，电路板10的柔性度足以保证传感器区段100的简单变形，并且还能够实现逻辑装置区段200相对于传感器区段100的弹性支承。
图2以分解图示出了在图1中示出的电路板10在咖啡机的操作单元中的使用。
在此，电路板10的正面14准确配合地匹配于前面板300的轮廓。正面14在此基本上平滑地构建，尤其未将表面贴装组件施加到其上。电路板10通过粘贴剂相对于前面板300无缝地连接，其中，由此避免了将不利地影响触摸传感器102的检测信号的不希望的气泡。
电路板10的背面位于塑料成型件形式的第一支承体元件310上。
替选于或补充于前面描述的电路板10与前面板300之间的粘贴连接，电路板10还可以机械地紧固在前面板300上，例如方法是，在前面板300与第一支承体元件310之间设置夹紧、卡扣和/或锁定连接、尤其是卡夹连接，其通过双侧压紧将电路板固定在其位置中。
在咖啡机内部更远处，在支承体元件310之后布置有另一电路板330，在其上布置有LED形式的、用于对前面板300进行照明的照明装置320。
照明装置320的光通过包括光通道的光导装置322传输至咖啡机的前部部分。光导装置322优选与支承体元件310固定地连接在一起、尤其通过螺纹结合在一起，并且与支承体元件310共同形成进行支承的元件。
不仅电路板10而且第一支承体元件310还具有空隙15或315，其构建和布置为用于允许通过由在该空隙背面的照明装置320产生并且通过光导装置322传输的光。
在该另一电路板330上还安装有显示器340，其可以经由前面板300通过光导装置322、支承体元件310和电路板10中的相应的空隙来操作。该显示器可以为了补偿可能的偏移而相对于该另一电路板330偏移。
在该另一电路板330之后布置有第二支承体元件350，其可以准确配合地与第一支承体元件310协作，使得光导装置322和该另一电路板330被它们包围。
在图3和4中，高度示意性并且仅示例性地示出了替选的电路板配置。在两种情况中都形成了逻辑装置区段接片，然而是通过不同数目的彼此成角度地布置的空隙或者通过不同长度或尺寸的空隙形成的。
在根据图3的实施例中，逻辑装置区段200定位为与两个彼此成角度地延伸的边缘侧相邻，即布置在角侧，从而通过设置在此示例性的平直的空隙204足以产生接片状的逻辑装置区段，该逻辑装置区段在一体地连贯的直线206的区域中过渡到传感器区段100中。
通过不在角侧，而是在边缘侧相邻于电路板10的单个边缘侧地布置逻辑装置区段200，可以通过两个彼此成角度地布置的空隙204或者替选地通过按半U型的形状弯曲的空隙来实现逻辑装置区段的接片形状，重要的是传感器区段100围绕连贯的直线206相对于逻辑装置区段200的可偏转性，该逻辑装置区段200在传感器区段100变形时恰好从所得到的传感器区段的弯曲部中伸出，由此，未示出的、与该连贯的直线206交叉的信号传导装置在逻辑装置区段的区域中不弯曲，而在到传感器区段100的过渡区域中仅稍微弯曲。
附图标记列表：
1咖啡机
2操作单元
10电路板
12背面
15电路板的空隙
20信号传导装置
22穿通接触部
100传感器区段
102触摸传感器
200逻辑装置区段
202逻辑装置
204空隙
206一体地连贯的直线
300前面板
310支承体元件
315支承体元件的空隙
320照明装置
322光导装置
330另一电路板
350第二支承体元件

Claims (15)

1.一种咖啡机(1)、尤其是全自动咖啡机，其包括操作单元(2)，该操作单元具有：至少一个优选电容性的触摸传感器(102)，用于在被操作人员触摸时产生操作信号；以及信号传导装置(20)，其构建为将操作信号传导至与咖啡产生装置信号传导地连接的逻辑装置(202)，其中，触摸传感器(102)、信号传导装置(20)和逻辑装置(202)布置在共同的电路板(10)上，其中，逻辑装置(202)布置在电路板(10)的平坦的逻辑装置区段(200)中，并且触摸传感器(102)布置在电路板(10)上的传感器区段(100)中，并且其中，逻辑装置区段(200)一体地过渡到传感器区段(100)中，
其特征在于，
逻辑装置区段(200)在电路板中相对于传感器区段(100)通过至少一个优选接片状的空隙(204)隔开，使得在传感器区段(100)变形时逻辑装置区段(200)不变形，并且传感器区段(100)尤其拱起地从逻辑装置区段(200)的平面伸出，和/或能够通过使传感器区段(100)变形、尤其是弯曲而伸出，并且其中，逻辑装置区段(200)一体地过渡到传感器区段(100)中。
2.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，逻辑装置(202)布置在电路板(10)的、背离布置在用户侧的触摸传感器(102)的背面(12)上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，逻辑装置区段(200)是无应力的。
4.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，在电路板(10)的俯视图中，逻辑装置区段(200)仅沿着一体地连贯的直线(206)与电路板(10)的其余部分连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，逻辑装置区段(200)相对于传感器区段(100)有弹性或者紧固在支承体上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，传感器区段(100)弹性地和/或塑性地变形而从逻辑装置区段(200)的平面中出来。
7.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，电路板(10)具有在0.1mm与0.4mm之间、尤其为0.3mm的厚度。
8.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，电路板(10)包括以环氧树脂浸渍的玻璃纤维垫、尤其是FR4。
9.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，传感器区段(100)以成面地施加在前面板(300)处的方式构建，其中，优选在传感器区段(100)与前面板(300)之间布置粘贴层，其还优选在前面板(300)与传感器区段(100)之间、尤其在与触摸传感器(102)的电容性作用表面(104)对应的区段中实现没有气泡的过渡。
10.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，信号传导装置(20)的至少90％、优选全部布置在电路板(10)的背离触摸传感器(102)的背面(12)上。
11.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，设置照明装置(320)，用于对操作单元(2)进行照明，尤其用于在背面对前面板(300)进行照明，所述照明装置(320)优选布置在优选被布置为在咖啡机的内部空间中比共同的电路板(10)更远的另一电路板(330)上。
12.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，电路板(10)铺设在支承体元件(310)上，该支承体元件(310)优选布置在电路板(10)与照明装置(320)之间并且具有空隙(315)，用于允许照明装置(320)产生的光通过而到达前面板(300)。
13.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，电路板(10)通过夹紧、插接、卡扣和/或锁定连接、例如卡夹连接而在朝向前面板(300)的位置上固定在前面板(300)与支承体元件(310)之间。
14.根据上述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，咖啡产生装置具有用于加热水的水加热装置和用于通过所加热的水浸滤咖啡粉的煮泡单元。
15.一种用于装配尤其按照上述权利要求中任一项所述的咖啡机的方法，具有如下步骤：
-提供操作单元(2)，其具有：至少一个优选电容性的触摸传感器(102)，用于在被操作人员触摸时产生操作信号；以及信号传导装置(20)，用于将操作信号传导至能够信号传导地与咖啡机的咖啡产生装置连接的逻辑装置(202)，其中，触摸传感器(102)、信号传导装置(20)和逻辑装置(202)布置在共同的电路板(10)上，并且其中，逻辑装置(202)布置在电路板(10)的平坦的逻辑装置区段中，并且触摸传感器(102)布置在电路板上的传感器区段(100)中，并且其中，逻辑装置区段(200)在电路板中相对于传感器区段(100)通过至少一个优选接片状的空隙(204)隔开，使得在传感器区段(100)变形时逻辑装置区段(200)不变形，并且其中，逻辑装置区段(200)一体地过渡到传感器区段(100)中；
-使传感器区段(100)变形、尤其弯曲而从逻辑装置区段(200)的平面中出来，其中，逻辑装置区段(204)在此不变形，而是保留在如下平面中，传感器区段(100)在变形步骤之后尤其以弯曲的方式从该平面中伸出。
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