CN114845610A - 利用电机驱动制备饮料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于基于饮料制备装置(1)来制备饮料(特别是浓缩咖啡和类似芳香饮料)的系统和方法,饮料制备装置(1)包括饮料制备设备(2),饮料制备设备(2)被设计成使得能够由致动装置(3)在打开位置与关闭位置之间致动,该致动装置(3)包括电动机(31)并因此收集饮料成分的单个部分(5),并且饮料制备装置(1)还包括控制装置(4),该控制装置(4)被设计成调节装置(1)的若干组件的操作,由此,所述控制装置(4)适合于根据至少一个先前限定的规则、沿着在打开位置与关闭位置之间进行的至少大部分运动路径限制供应到电动机(31)的电功率。

Description

利用电机驱动制备饮料的系统和方法
技术领域
本发明涉及基于饮料成分的单个部分的饮料制备系统和方法的领域,并且特别是其中饮料制备设备的致动是由电动机驱动的。
背景技术
现有技术提出了饮料制备装置(例如咖啡机)的若干解决方案,其中提取设备被调整成使得能够收集可食用物质(例如烘焙和研磨的咖啡豆)的单个部分,并且可以通过电动机在打开位置与关闭位置之间致动。
文献US 2010/0098823 A1公开了一种便携式浓缩咖啡机de café,其包括由活塞操作的提取设备,该活塞由功率小于100W的电动机致动。
文献EP 2177393 B1还公开了一种咖啡机,其具有由低能耗电机致动的提取设备。电动机可以是直流和低压(例如稳定的24V)电机。电动机被设为与控制单元在操作上连接,使得控制单元可以启动和停用电动机。还预见到,电流传感器在操作上连接到控制单元,并且基于该电流传感器,控制单元可以确定在冲泡室的打开和关闭的若干阶段中由电动机吸收的电流。该文献还公开了表示用于提取设备致动的电动机操作的若干能量使用图形,特别是在相应的初始致动路径与最终致动路径之间的电流强度随时间的演变。所述图形公开了低于50W、特别是低于25W电功率的最大消耗。此外,所述能量使用图形公开了消耗演变模式,其中电动机的第一致动阶段消耗了在紧邻目的地位置的第二阶段中使用的电流的一部分。该文献未提及关于沿着由电动机生成的大部分运动路径所消耗的功率的主动控制,所述大部分运动路径包括运动路径中靠近目的地位置的区域而不包括位移路径中邻接目的地位置的区域。
文献WO 2012/025259 A1还公开了一种由电动机致动的提取设备,在这种情况下是一种低消耗电机,该低消耗电机需要不超过50W的电功率和/或生成不超过50mN.m的扭矩,以在打开位置与关闭位置之间移动提取设备。
文献WO 2012/025258 A1公开了一种电机的控制方法,该控制方法包括:测量表示电机消耗功率的至少一个电参数,并比较该表示参数随时间的演变与先前限定的参考值。
文献CN 201452867 U公开了一种用于咖啡胶囊的咖啡机,其具有通过电动机执行的提取设备。特别地,电动机被设置成沿着大致平行于驱动提供装置的方向并因此大致平行于提取设备的运动的方向延伸,并且沿着机器的大致纵向方向延伸。电动机向驱动提供装置的运动传动是由齿轮组提供的,其中三个运动组件中的每一个运动组件都由共同支承结构来支承。
文献WO2012/072764A1似乎具有三个组件(即电动机、传动齿轮组和驱动提供装置)的相似配置(无论是在彼此之间的相对配置方面,还是在机器内部的相对配置方面)。此外,电动机和多个运动传动元件中的每一个都直接固定到共同支承结构的单个元件上。
文献WO2008/129033A1似乎还公开了一种咖啡机的提取单元,其中电动机和运动传动元件被固定到共同支承元件。此外,同样在这种情况下,电动机被设置成使得其更大的延伸范围沿着平行于提取设备的移动部件的运动方向的方向延伸。
因此,现有技术中的文献均未公开以下解决方案,即,该解决方案提供了一种具有饮料制备设备的装置,在调整有效扭矩要求并因此调整电功率的情况下,该饮料制备设备由电动机致动,并且所述装置具有致动监测装置,该致动监测装置被调整以基于沿着运动路径的运动参数提供对电动机的调节,并且所述装置还具有在电动机与驱动提供装置之间的运动传动的更有利配置(无论是在传动效率方面还是在结构简单性和减小饮料制备装置内部的致动装置所需的体积方面),该驱动提供装置与所述饮料制备设备的至少一部分在操作上相关联。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置,该装置包括:饮料制备设备(例如提取设备),该饮料制备设备被调整成使得能够收集可食用物质的单个部分(例如烘焙和磨碎的咖啡豆的一部分);以及致动装置,该致动装置被调整成使得能够打开和关闭所述饮料制备设备;并且该装置还包括控制装置,该控制装置被配置成使得致动装置使用尽可能少量的电能,以最大可能的方式调整饮料制备设备在初始位置与最终位置之间进行有效运动致动的需求。
饮料制备设备的至少一个移动部件可以通过致动装置在初始位置与最终位置之间的线性运动来致动,所述位置交替地对应于打开状态和关闭状态,在打开状态下饮料制备设备可以收集可食用物质的单个部分,在关闭状态下所述单个部分被限制在内部。
特别地,本发明的目的是提供一种包括饮料制备设备的致动装置的装置,其具有改进的能效,有助于更有效地传动运动并且是基于更好地监测沿着平移运动路径向前(从打开状态到关闭状态)生成运动的过程以及以相反的方式向后生成运动的过程。
根据本发明,该目的借助于包括饮料制备设备和根据权利要求1的装置来实现。
特别地,根据本发明,该目的通过一种饮料制备装置来解决,其中,由与致动装置相关联的电动机实现的致动可以至少根据以下限制在各个运动路径中进行调节,所述限制是将例如可以通过电方式施加的功率限制成被供应到电动机的功率以及因此由电动机有效消耗的功率,所述功率作为以下项中的至少一项的函数:沿着运动路径的相对位置和在运动路径上的行进速度。
饮料制备设备的至少一个移动部件的(由致动装置生成的)运动路径可以是线性的(例如沿着横向于重力方向的方向),并且包括与设备的打开位置和关闭位置相关联的完整运动路径的第一边和第二边。
控制装置可以被配置成使得能够根据沿着运动路径的相对位置来调节供应到电动机的电能,并且打开位置与关闭位置之间(反之亦然)的致动不需要超过5秒、优选是不需要超过3秒。
至少在闭合运动路径的情况下,可以沿着至少大部分运动路径(不包括目的地位置)施加对供应到电动机的电功率的限制。
至少在闭合运动路径的情况下,控制装置可以基于致动监测装置获得的数据,沿着至少90%的运动路径施加对供应到电动机的电功率的限制。
对供应到电动机的电功率的限制可根据以下项中的至少一项来施加:
-第一调节规则,所述第一调节规则是基于对供应到电动机的电功率的限制;
-第二调节规则,所述第二调节规则包括在获得致动装置的操作参数的先前限定的变化的情况下,减小和/或切断供应到电动机的电功率。
第一规则和第二规则可以根据以下项中的至少一项来应用:运动速度和沿着运动路径所获得的移动部件的相对位置。
限制电动机消耗的电功率的第一规则可以是先前限定的限值和/或限值区间类型,并且可以是至少在饮料制备设备的闭合运动的情况下,沿着至少大部分运动路径(包括初始位置而不包括邻接目的地位置的区域)供应的电功率至少近似恒定。
所供应的电功率的限值可以是电动机标称功率或额定功率PN的至多20%、优选是至多10%、特别优选是至多8%。
所供应的电功率的限值可以在电动机标称功率或额定功率PN的1%至10%之间、优选是在2%至9%之间、特别优选是在3%至8%之间。
电功率的限值可以提供电动机在各个运动路径中的小于10mWh、优选是小于8mWh、特别优选是小于5mWh的电能消耗。
限制供应到电动机的电功率的第一规则可以是仅具有一个变量的函数类型,使得所述限值仅作为饮料制备设备的移动部件沿着并参考其先前限定的运动路径的相对位移的函数来应用。所述相对位置可以被认为是沿着先前限定的运动路径的第一部分并且至少包括靠近关闭位置的区域而不包括邻接关闭位置的区域。所述运动路径的第一路径可以有利地包括打开位置以及在打开位置与靠近关闭位置的区域之间的运动路径的整个延伸范围。第一部分可以对应于饮料制备设备的移动部件的运动路径的至少80%的运动路径、优选是至少90%、特别优选是至少95%,该运动路径包括打开位置与靠近关闭位置的区域。
第二规则可以是具有多于一个变量的函数类型。
第二规则可以作为沿着运动路径的给定相对位置的函数和作为沿着运动路径的位移方向的函数来应用。
第二规则可以包括在检测到以下项中的至少一项的先前限定的变化的情况下取消或暂时中断供应到电动机的电功率:位移速度、位移速度的变化速率、电流强度、电动机消耗的电流强度的变化速率。
第二规则至少可以应用在靠近关闭位置的区域中、优选是应用在对应于运动路径的10%的区域中、或者是应用在至少大部分运动路径中。
由此有利地提供了在闭合区域中具有足够电功率以及因此具有足够扭矩的电动机的可能性,从而包括用于将饮料制备设备的部件进行联合,最终进一步用于将单个部分推入该设备的一个部件的内部,同时将电动机过热的风险最小化。
此外,有利地提供了在饮料制备设备关闭与约束其关闭之前检测到饮料制备设备中的单个部分的最终堵塞或不正确定位的可能性,并防止该电动机在运动路径的阶段中提供过大扭矩的可能性。
饮料制备装置可包括致动装置,该致动装置包括在操作上连接到齿轮组的电动机,该齿轮组被设成致动驱动提供装置旋转,其中旋转所述驱动提供装置可以被设成与饮料制备设备在功能上相关联,因此可以生成饮料制备设备的至少一个部件在初始位置与目的地位置之间的平移运动。
饮料制备装置可以包括控制装置,该控制装置被调整成使得能够控制供应到电动机的能量,并且被设成与致动监测装置在功能上连接,并且被调整成使得能够从致动监测装置接收数据。
控制装置可以被配置成使得能够根据饮料制备设备的移动部件相对于运动路径的位移的相对位置,例如在至少大部分运动路径期间,限制有效地供应到电动机的电功率。
控制装置可以被配置成使得能够限制作为饮料制备设备的移动部件的移动速度和/或相对于运动路径的位移的相对位置的函数而供应到电动机的电压和/或电流强度以及随之供应到电动机的最大功率,优选是限制到先前限定的最大值和/或先前限定的值区间。
控制装置可以被配置成使得电动机有效消耗的功率可以沿着运动路径(特别是根据沿着运动路径所需负载的变化而)变化,但被限于可用于电动机的最大功率。
控制装置可以被配置成使得能够基于与驱动提供装置相关联的致动监测装置所获得的旋转方向和旋转次数来确定驱动提供装置相对于运动路径的边的位移的相对位置。
控制装置可以被配置成使得能够调节(特别是基于从所述致动监测装置接收到的参数数据来调节)以下项中的至少一项:供应到电动机的最大电压和最大电流强度。
电动机可以是低压电动机(特别是低于50V,例如介于12V DC与44V DC之间),优选是24V的电动机或12V的电动机。
电动机可以是直流DC电动机。
可以通过包括在装置中的AC-DC变换设备向电动机供应直流电流DC,其中,可以向该装置提供交流电流AC(例如110V AC或230V AC)。
电动机可以是具有至少60W、优选是至少30W、特别优选是至少10W且小于25W的标称电功率(PN)或额定电功率的电动机。
电动机在操作上与具有包括在1:100和1:500之间、优选是在1:200和1:400之间的传动比的传动箱相关联。
本发明的另一个目的是提供一种制备饮料的方法,该方法(特别是通过电动机)提供更好的电能利用效率,同时为与饮料制备设备的操作相关的某些必需物提供足够的扭矩。
在本说明书的范围内,“标称功率”一词应理解为等同于各个制造商对贡献于设备的额定功率分类,并且一般对应于可流经装置的最大能量输入,即电动机的最大功率或“失速”功率。
特别地,24V DC的电动机的标称功率对应于该电压乘以制造商规定的电流强度的乘积,其作为最大允许功率,最终允许容差。
在没有明确值的情况下(该明确值被设成由制造者从电动机的操作类型中扣除),并且至少在24V DC电机的情况下,“标称功率”PN的值应视为等于或小于50W。
附图说明
以下将基于优选实施方式和附图更详细地解释本发明。
这些图以简化的示意图示出:
图1:本发明类型的饮料制备装置(1)的实施方式的(左侧的)侧视图和正视图;
图2:在根据本发明的装置(1)中的饮料制备设备(2)的致动图;
图3:在根据本发明的装置(1)中的与饮料制备设备(2)的打开位置相对应的瞬间开启循环的致动图;
图4:在根据本发明的装置(1)中的与饮料制备设备(2)的移动部件(21)的第一位移位置相对应的瞬间开启循环的致动图;
图5:在根据本发明的装置(1)中的与饮料制备设备(2)的移动部件(21)的第二位移位置相对应的瞬间开启循环的致动图;
图6:在根据本发明的装置(1)中的与饮料制备设备(2)的关闭位置相对应的瞬间开启循环的致动图;
图7:根据本发明的饮料制备设备(2)和相应的致动设备(3)的优选实施方式的俯视立体图;
图8:图7所示优选实施方式的俯视分解立体图;
图9:在根据本发明的装置(1)的致动装置(3)中的致动监测装置(34)的移动部件(341)和固定部件(342)的优选实施方式的侧视图;
图10:在根据本发明的装置(1)的致动装置(3)中的致动监测装置(34)的移动部件(341)和固定部件(342)的优选实施方式的正视图;
图11:图7所示实施方式的第一侧视图;
图12:图7所示实施方式的第二侧视图;
图13:在根据本发明的装置(1)上的饮料制备设备(2)处于打开位置时致动装置(3)的优选实施方式的(左侧的)侧剖视图;
图14:在根据本发明的装置(1)上的饮料制备设备(2)处于关闭位置时致动装置(3)的优选实施方式的(左侧的)侧剖视图;
图15:根据本发明的在闭合运动路径中供应到电动机(31)的电功率的第一限制规则的优选实施方式的应用示意图;
图16:根据本发明的在闭合运动路径中供应到电动机(31)的电功率的第一限制规则的优选实施方式的应用示意图;
图17:根据本发明的在闭合运动路径中供应到电动机(31)的电功率的第二限制规则的优选实施方式的示意图;
图18:根据本发明的在闭合运动路径中供应到电动机(31)的电功率的第二限制规则的优选实施方式的示意图。
具体实施方式
本发明将基于饮料制备系统的实施方式进行描述,特别是基于提取(例如提供在诸如胶囊之类的容器内的)可食用物质(例如烘焙和磨碎的咖啡豆)的单个部分的饮料制备系统进行描述,该可食用物质的单个部分被供应到提取设备,以便将所得饮料排放到饮用容器(例如放置在相应放置装置上的玻璃杯)。
图1表示根据本发明的饮料制备装置(1)的(在附图左侧的)侧视图和正视图,该饮料制备装置(1)被调整成使得能够在处于打开位置时收集单个部分(7)。
所述装置(1)可以包括流储存器(未示出),以及流加压设备(5)(例如液压泵)和流加热装置(6),从而可以在包括在60℃至100℃之间的温度下以及1巴至20巴之间、优选8巴至16巴之间的压力下提供流供应(FS),以便与所述可食用物质相互作用。本领域的专家了解这些方式,因此在此放弃对其更详细的表示或描述。
此外,所述装置(1)具有一种饮料制备设备(2)(在下文中也称为提取设备),提供饮料制备设备(2)以收集所述单个部分(7),并且利用所述加压流(FS)冲击所述单个部分(7),以便与可食用物质混合并产生饮料。所述饮料制备设备(2)可以借助于包括电动机(31)的致动装置(3)而被致动在打开位置与关闭位置之间,反之亦然。
装置(1)还包括控制装置(4),控制装置(4)被调整成使得能够控制装置(1)的若干组件(包括致动装置(3))的操作。
所述控制装置(4)被调整成使得能够获得多个操作参数的数据,所述数据包括:与装置(1)中的单个部分(7)的存在相关的数据,以及与致动装置(3)的(特别是在运动路径的边上的)位置相关的数据,从而推断出饮料制备设备(2)的对应位置(特别是完全关闭位置和完全打开位置)。
电动机(31)可以有利地是直流DC和低压(例如介于12V至44V之间)电机。特别地,电动机(31)的标称功率可以是50W或更少。特别地,标称功率值或电动机(31)可以消耗的最大功率值可以是至多40W、优选是至多25W。
图2表示与饮料制备设备(2)相关联的致动装置(3)的优选实施方式的主要组件,该饮料制备设备(2)适用于收集可食用物质的单个部分(7),但不用于压缩根据本发明的饮料制备装置(1)中的可食用物质。
致动装置(3)包括电动机(31),电动机(31)沿着与致动方向正交的方向设置有相应的电机驱动轴线(X),所述致动方向与饮料制备设备(2)的运动路径相关联。
电动机(31)(例如具有30W的标称功率或额定功率以及24V DC)直接连接到沿着所述电机驱动轴线(X)方向设置的单个齿轮组(32)。所述单个齿轮组(32)有利地被设在相应的箱的内部,并且具有沿着与电机驱动轴线(X)的方向正交的方向设置的驱动输出部。
齿轮组(32)与驱动提供装置(33)在操作上连接,驱动提供装置(33)通过第一边直接连接到齿轮箱(32)的驱动输出部并且在其大部分延伸范围中横向于饮料制备设备(2)及其致动方向延伸,使得齿轮箱(32)与饮料制备设备(2)之间的运动传动仅由所述驱动提供装置(33)驱动。
致动装置(3)没有其他运动传动元件,包括没有隔离齿轮、杠杆式元件及类似元件。
致动装置(3)的所有主要组件均被设为封装式,使得这些组件不会被暴露在灰尘或腐蚀剂中。
驱动提供装置(33)可以在各个运动路径中以发条方向和相反方向上的、大约对应于至多最大110°、优选是至多95°的象限的角度延伸范围内的旋转运动来致动。
在所示实施方式的情况下,驱动提供装置(33)在操作上直接连接到所述饮料制备设备(2)的移动部件(21)的运动装置,使得所述移动部件(21)可以在与设备(2)处于打开位置相对应的初始位置和与设备(2)处于闭合位置相对应的最终位置之间移动。
图3至图6表示致动装置(3)在设备(2)的打开位置与关闭位置之间的运动路径的连续瞬间。
电动机(31)生成旋转运动,该旋转运动被齿轮箱(32)转换,从而使方向从第一旋转轴线(R1)改变到与第一旋转轴线正交的第二旋转轴线(R2),并因此使速度减小(以每分钟旋转次数计)并且使扭矩增加。
驱动提供装置(33)与饮料制备设备(2)的驱动致动装置(例如活塞式装置或类似装置)相关联,使得驱动提供装置(33)的旋转运动被转换成沿着先前限定的运动路径的线性运动,该运动路径与由设备(2)的打开位置和关闭位置界定的路径相对应。
驱动提供装置(33)的旋转运动有利地具有最大160°、优选是最大120°、特别优选是最大95°的角度延伸范围,这与由饮料制备设备(2)的移动部件(21、22)上的、由驱动提供装置(33)生成的线性运动路径的延伸范围相对应。
致动装置(3)包括致动监测装置(34),该致动监测装置(34)与驱动提供装置(33)在操作上相关联,并且被调整成使得能够获得以下项中的至少一项:旋转方向(发条方向或与之相反的方向)、角度旋转速度和旋转次数。
特别地,致动监测装置(34)被设成使得获得在先前限定的角度延伸范围内并且与由驱动提供装置(33)生成的线性运动路径的一部分相对应的多个相对角度位置。
如图7至图10中更详细地表示的,致动监测装置(34)可以以感知位置变化的光学装置的形式(例如“编码器”类型)来提供。
图7和图8以及图11和图12表示饮料制备设备(2)及其致动装置(3)的优选实施方式。
电动机(31)和齿轮箱(32)按照与饮料制备设备(2)的运动路径正交的第一对齐方式设置。
当齿轮箱(32)被固定到第一支承件(36)时,将电动机(31)在操作上连接到齿轮箱(32)。
致动装置(3)的这些组件占据的参考体积可以相似,优选是小于饮料制备设备(2)的结构体积。此外,当致动装置(3)的运动传动元件没有升高到饮料制备设备(2)上方时是有利的。
由电动机(31)和齿轮组(32)形成的集合相对于运动路径方向的横向延伸范围小于饮料制备设备(3)的横向延伸范围。
由电动机(31)和齿轮箱(32)形成的集合相对于运动路径方向的横向延伸范围的至少一部分可以在投影上与饮料制备设备(2)的横向延伸范围的至少一部分对齐。
由此有利地提供了一种在致动装置(3)和饮料制备设备(2)的运动传动方面简单、紧凑和有效的结构,从而减小了饮料制备设备(1)内部的集合所需的体积。
图9和图10表示光学类型的致动监测装置(34)的两个部件(341、342),这两个部件(341、342)被设为在功能上与根据本发明的装置(1)的控制装置(4)连接。
所述致动监测装置(34)可以包括第一移动部件(341)和第二固定部件(342),第一移动部件(341)包括多个观察参考部(例如以开口或窗口的形式),第二固定部件(342)包括电磁辐射(例如红外光束)的发射器。第一部件(341)和第二部件(342)优选地被设在共同的结构支承件(37)中,并且以相对于彼此的空间关系来配置,使得红外光束可以连续地与开口相交。
第一移动部件(341)与驱动提供装置(33)联合运动,从而可以联合转动。此外,第一移动部件(341)具有多个尺寸相似的开口,这些开口之间的距离恒定,以提供由第二固定部件(342)照射并且与运动的角度延伸范围的一部分相对应的观察窗口,使得可以获得线性运动路径的相对位置。
图11和图12表示本实施方式的相反侧视图。
图13和图14表示与饮料排放相关的侧视图和后视图,其中致动装置(3)分别处于打开位置和关闭位置。
如在所示实施方式中可以观察到的,驱动提供装置(33)在其边区域中在功能上连接到活塞状装置的各个臂,使得驱动提供装置(33)的旋转运动被转换为移动部件(21)沿着打开位置与关闭位置之间的运动路径的线性运动。
图15至图18在指示性的基础上示意性地表示根据第一调节规则和第二调节规则沿着致动装置(3)的运动路径供应到电动机(31)的电功率的演变曲线。
如图15和图16所示,根据第一规则,控制装置(4)和致动装置(3)可以进行调整,使得将沿着至少大部分运动路径(包括至少靠近关闭位置的区域,但不包括与关闭位置直接邻接的区域)供应到电动机(31)的电功率限制在先前限定的最大限值(P1)(参见图15)。对供应到电动机(31)的电功率的限制可以由控制装置(4)借助于对电动机(31)的功率供应电路中可用的电压的限制来控制。
在此确保尽管电动机(31)的最大功率或标称功率(Pnom)最终相对更大并且最终是必要的,以便能够为运动路径中的与饮料制备设备(3)的部件(21、22)的交会相对应的部分生成足够的扭矩,尽管如此,电动机(31)在运动路径的大部分延伸范围期间都会消耗所需的最小能量。自然地,由电动机(31)有效消耗的功率值可能有小振荡,但应始终保持在所述最大限值(P1)以下。
在另选实施方式中,控制装置(4)和致动装置(3)可以被调整成使得沿着至少大部分运动路径(参见图16)供应到电动机(31)的电功率可以在先前限定的功率值的区间(P1,P2)内变化。
如图17和图18所示,控制装置(4)和致动装置(3)可以被调整成使得根据第二规则,至少在与饮料制备设备(2)的关闭位置邻接的区域中检测到电动机(31)有效消耗的电功率的先前限定的变化(DeltaP)(特别是增加的变化或增加的速率)的情况下,可以减小或中断供应到电动机(31)的电功率。
在检测到的电功率变化(DeltaP)高于先前限定的电功率变化的最大值(DeltaPmax)的情况下,控制装置(4)可以命令完全中断供应到电动机(31)的电功率(如图17所示),或暂时减小供应到电动机(31)的电功率(如图17所示)。
由此有利地提供了检测扭矩的过度需求(例如是由饮料制备设备(2)的部件(21、22)之间的单个部分(7)的卡住引起的)并防止扭矩的这样的过度增加可能会损坏饮料制备设备(2)或致动装置(3)的某些部件的可能性。
所述第一调节规则和第二调节规则的组合有利地提供了使用具有足以提供所需扭矩的标称功率(Pnom)的电动机(31)的可能性(特别是在邻接关闭位置的区域中(既在闭合运动路径也在打开运动路径中)),同时确保电动机(31)以根据运动路径的每个部分的需要调整的能量消耗曲线运行,并防止与最终异常状态相关联的风险。
对于供应到电动机(31)的能量的第一调节规则和第二调节规则优选地在控制装置(4)中限定,并且由控制装置(4)基于致动监测装置(34、35)所获得的数据来应用。

Claims (16)

1.一种包括饮料制备设备(2)的装置(1),所述饮料制备设备(2)具有至少一个移动部件(21、22),所述至少一个移动部件(21、22)被调整成使得能够由致动装置(3)来驱动,所述致动装置(3)包括电动机(31)并且能够由控制装置(4)在闭合运动路径中在打开位置与关闭位置之间调节并在反向的运动路径中调节,在所述打开位置处,所述饮料制备设备(2)能够收集可食用物质的单个部分(5),
其特征在于,所述控制装置(4)被配置成使得能够根据以下项中的至少一项来调节供应到所述电动机(31)的电能:
-至少在所述运动路径的第一部分中,所述电动机(31)的仅一小部分标称功率PN能够被供应到所述电动机(31),所述运动路径的第一部分包括在初始位置与所述运动路径中靠近目的地位置的区域之间;
-所述电动机(31)在每个运动路径中的总能量消耗小于所述电动机(31)在标称功率PN下的参考最大能量消耗的四分之一、优选是小于五分之一、特别优选是小于六分之一。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得能够根据以下项中的至少一项来调节供应到所述电动机(31)的电能:
-第一调节规则,所述第一调节规则包括能够在所述运动路径的第一路径中供应的电功率的第一最大值(P1),所述运动路径的第一路径不包括邻接所述关闭位置的区域;
-第二调节规则,所述第二调节规则包括能够至少在运动路径中的一部分中得到的操作参数的第二最大值,所述运动路径中的一部分包括邻接所述关闭位置的区域;并且
所述控制装置(4)被配置成使得能够根据所述运动路径中的相对位置以及与所述电动机(31)驱动的驱动提供装置(33)相关联的位移速度来调节供应到所述电动机(31)的电能,并且所述供应到所述电动机(31)的电能优选是由所述控制装置(4)确定和/或基于由致动监测装置(34)获得的至少一个运动参数的数据。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成能够根据以下项中的至少一项来调节供应到所述电动机(31)的电能:
-第一调节规则,其中,能够至少沿着至少大部分运动路径限制所述电功率,所述至少大部分运动路径至少包括靠近所述关闭位置的区域,但不限于邻接所述关闭位置的区域,所述电功率是位移位置的函数,以及
-第二调节规则,其中,在确定先前限定的所述位移速度减小的情况下,能够中断沿着所述运动路径的至少一部分、优选是沿着整个闭合路径供应到所述电动机(31)的电功率,所述运动路径的至少一部分包括邻接所述关闭位置的区域,所述电功率是所述位移速度的函数,并且
所述控制装置(4)被配置成能够优选地根据第一调节规则和第二调节规则中的至少一者来调节供应到所述电动机(31)的电流的电流强度和电压中的至少一者,所述电流强度和所述电压是所述移动部件(21、22)相对于所述运动路径的相对位置的函数。
4.根据权利要求1至3所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得根据第一规则能够将供应到所述电动机(31)的电功率限制到第一最大功率值(P1),所述第一最大功率值(P1)对应于小于所述电动机(31)的标称功率值PN的20%、优选是小于15%、特别优选是小于10%,并且
所述控制装置(4)被配置成使得根据第二规则能够执行以下项中的至少一项:
-在检测到所述运动路径的相对位置中的所述位移速度减小至少30%、优选是减小至少50%的情况下,中断供应到所述电动机(31)的电功率,所述运动路径的相对位置不对应于所述打开位置和所述关闭位置,至少包括邻接所述关闭位置的区域;
-将供应到所述电动机(31)的电功率的时间变化速率限制到先前限定的时间变化速率,以便防止电功率的突然峰值。
5.根据权利要求1至4所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成控制所述电功率的供应,使得所述电动机(31)在所述饮料制备设备(2)的每个运动路径中的电能消耗小于所述标称功率PN下的所述参考最大能量消耗的10%、优选是小于8%,其中,优选是当所述控制装置(4)被配置成使得能够调节供应到所述电动机(31)的电功率时,使得每个运动路径需时小于4秒、优选是小于3秒,并且所述电动机(31)在每个运动路径中的电能消耗小于20mWh、优选是小于15mWh、特别优选是小于10mWh(千瓦时),并且
所述致动装置(3)包括齿轮组(32),所述齿轮组(32)与所述电动机(31)在功能上相关联并且被调整成使得所述电动机(31)在每个运动路径中所需的最大扭矩被包括在10mNm至60mNm之间、优选是在20mNm至40mNm之间,其中,所述齿轮组(32)被调整成使得能够提供包括在1:100至1:500之间、优选是在1:200至1:400之间的传动比。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置,其特征在于,
所述致动装置(3)包括电动机(31)、优选是齿轮箱(32)形式的速度和扭矩转换设备以及将最终旋转运动传动到所述饮料制备设备(2)的线性运动的移动部件(21、22)的驱动传动装置,其中,所述致动装置(3)优选是被调整成使得在初始位置与目的地位置之间的线性运动路径以及在目的地位置与初始位置之间的线性运动路径仅需要驱动提供装置(33)在发条方向和反向方向上的至多110°、优选是至多95°的旋转角度的旋转运动,所述初始位置与目的地位置之间的线性运动路径即是所述饮料制备设备(2)的打开位置与关闭位置之间的线性运动路径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置,其特征在于,
所述致动装置(3)包括电动机(31),所述电动机(31)借助于直接运动传动在操作上连接到单个齿轮组(32),所述单个齿轮组(32)具有优选是被定向在相对于所述电动机(31)的驱动轴线的正交方向上的运动输出部,其中,所述齿轮组(32)适用于对驱动提供装置(33)的旋转运动进行直接传动,所述驱动提供装置(33)驱动所述饮料制备设备(2)的至少一个移动部件(21、22),其中,所述致动装置(3)的运动传动的所有组件被设为封装式,使得这些组件不暴露于灰尘或腐蚀剂,包括优选是将所述单个齿轮组(32)设在相应的齿轮箱的内部,并且将所述驱动提供装置(33)设在相应的驱动套筒的内部,并且
所述致动装置(3)包括驱动提供装置(33),所述驱动提供装置(33)被调整成使得在所述齿轮组(32)的传动输出部与所述饮料制备设备(2)的致动部件之间提供直接运动传动,其中,所述驱动提供装置(33)优选是沿着所述致动装置(3)的整个宽度并且沿着所述饮料制备设备(2)的至少大部分横向延伸范围延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得能够基于以下项中的至少一项来调节所述致动装置(3)的致动和所述流加压设备(5)的致动以及向用户显示操作状态中的至少一者:
-所述单个部分(7)的正确进入和离开,特别是所述单个部分(7)在进入所述饮料制备设备(2)时的最终堵塞;
-所述致动装置(3)的运动路径的开始位置和结束位置,从而推断所述饮料制备设备(2)的完全打开状态或完全关闭状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得能够根据以下状态中的至少一者来调节所述流加压设备(5)的操作:
-在未检测到饮用容器(10)被放置在相应的放置装置(9)上的情况下和/或在所述饮料制备设备(2)未处于完全关闭位置的情况下,即使在检测到和/或推断出所述饮料制备设备(2)的内部存在单个部分(7)的情况下,也不能够启动所述流加压设备(5),以及
-即使在没有检测到或推断出关闭的饮料制备设备(2)的内部存在单个部分(7)的情况下,也能够启动所述流加压设备(5);
-在检测到所述饮用容器(10)从所述放置装置(9)移开的情况下能够中断和/或终止所述流加压设备(5),并且在检测到在相应的放置装置(9)上操纵所述饮用容器(10)的情况下能够暂停所述流加压设备(5)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得能够基于所述单个部分(7)相对于所述饮料制备设备(2)的相对位置并且基于所述致动装置(3)相对于所述运动路径的相对位置、包括基于所述致动装置(3)的运动路径的开始位置和结束位置来调节所述致动装置(3)的操作,并且
所述控制装置(4)被配置成使得能够基于先前限定的与所述致动装置(3)、特别是与所述驱动提供装置(33)相关联的位移速度减小的减小速率或停止的确定来推断所述单个部分(7)的相对位置以及所述单个部分(7)在进入所述饮料制备设备(2)时的最终堵塞。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置,其特征在于,
所述控制装置(4)被配置成使得能够基于以下相应装置来推断以下事件:
-单个部分(7)的存在:基于部分检测装置的致动,所述部分检测装置优选是与所述饮料制备设备(2)相关联的第一部分传感器和第二部分传感器;
-所述饮料制备设备(2)的位置:基于例如是光学类型和机电开关类型的位置传感器(34、35)的致动,所述饮料制备设备(2)的位置与所述致动装置(3)的运动路径的至少一个边相关联并且对应于所述饮料制备设备(2)的完全打开和完全关闭;
-所述饮料制备设备(2)上的所述单个部分(7)的最终堵塞:基于驱动提供装置(33)的位移速度的变化。
12.一种制备饮料的方法,所述方法包括:
-提供饮料制备装置(1);
-开启所述装置(1),以便提供操作准备就绪状态;
-可选地,在与单个部分(7)相关联的每个饮料制备循环中,确认所述饮料制备设备(2)的位置以及所述控制装置(4)与所述致动装置(3)在功能上的连接,包括所述电动机(31)的操作状态;以及
-调节在每个运动路径中供应到电动机(31)的电功率,以便:
■生成所述饮料制备设备(2)的打开运动和关闭运动,所述打开运动和所述关闭运动作为由致动监测装置(34、35)获得的数据的函数;
■所述饮料制备设备(2)的至少一个移动部件(21、22)的每个运动路径需时小于4秒、优选是小于3秒,并且所述电动机(31)在每个运动路径的电能消耗小于20mWh、优选是小于15mWh、特别优选是小于10mWh(千瓦时)。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,
所述方法还包括以下步骤:
-将沿着至少大部分运动路径供应到所述电动机(31)的电功率限制到电压和电流强度中的至少一者的先前限定的最大值(P1)或操作值区间(P1、P2),所述至少大部分运动路径包括在靠近所述关闭位置的区域、但不包括邻接所述关闭位置的区域,
其中,所述限制由所述控制装置(4)基于所述致动装置(3)的所述驱动提供装置(33)的旋转方向、旋转次数和旋转速度中的至少一者来调节,从而使所述电动机(31)在每个运动路径中的电能消耗小于10mWh、优选是小于5mWh、特别优选是小于2mWh(千瓦时)。
14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于,
至少在闭合运动路径的情况下,所述方法还包括以下步骤:
-至少在邻接所述关闭位置的区域中,在检测到致动速度减小或固定之后,减小或中断供应到所述电动机(31)的电功率,所述致动速度例如是所述驱动提供装置(33)的旋转速度。
15.根据权利要求12至14所述的方法,其特征在于,
到所述电动机(31)的电功率供应由所述控制装置(4)调节,使得与到所述流加压设备(5)的电功率供应不同时进行,其中,优选是在各个饮料制备循环中,到所述电动机(31)的电功率供应与到所述控制装置(4)、到所述流加热设备(6)和可选地还到所述装置(1)的使用接口的电功率供应仅至少部分地同时发生。
16.根据权利要求12至15所述的方法,其特征在于,
在检测到所述单个部分(7)在所述饮料制备设备(2)的进入/离开区域中堵塞的情况下,所述方法还包括根据以下项中的至少一项来命令所述致动装置(3)的步骤:
-在所述饮料制备设备(2)的关闭命令之后的先前限定的时间区间内,在例如借助于第一部分传感器的致动来获得所述单个部分(7)的供应并且未获得所述饮料制备设备(2)的完全关闭的情况下,命令部分打开和尝试关闭所述饮料制备设备(2)的至少1次且至多3次的连续运动;
-在所述饮料制备设备(2)的打开命令之后的先前限定的时间区间内,在例如借助于第二部分传感器的致动来获得所述致动设备(3)的打开并且未获得所述单个部分(7)的完全离开的情况下,命令关闭和打开所述饮料制备设备(2)的至少1次且至多5次的连续运动;
以便从所述饮料制备设备(2)的所述进入/离开区域清除所述单个部分(7)。
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