DE202014002225U1

DE202014002225U1 - Elektrisch betriebene Kaffeemaschine mitSiebträgererkennung

Info

Publication number: DE202014002225U1
Application number: DE201420002225
Authority: DE
Original assignee: WMF GmbH
Current assignee: WMF GmbH
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2024-03-14

Abstract

Elektrisch betriebene Kaffeemaschine
mit einem mit Kaffeemehl (K) befüllbaren Siebträger (1),
wobei der Siebträger (1) als abnehmbarer, in eine Halterung (3) am Gehäuse (6) der Kaffeemaschine einsetzbarer Siebträger (1) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Siebträger (1) und/oder an der Halterung (3) ein oder mehrere zum mechanischen Befestigen des Siebträgers (1) an der Halterung (3) ausgebildete Befestigungselement(e) (2a, 2b, 2c) angeordnet ist/sind, wobei eines oder mehrere dieser Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) zur Anwesenheitserkennung des Siebträgers (1) und/oder zum Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers (1) ausgebildet ist/sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch betriebene Kaffeemaschine, die zu einer Anwesenheitserkennung des Siebträgers und/oder zum Erkennen einer Art des eingesetzten Siebträgers ausgebildet ist gemäß des Oberbegriffs aus Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik ( CH 706 100 A1 ) ist eine einen Kolbenbrüher verwendende elektrische Kaffeemaschine bekannt. Dabei wird das trockene, gemahlene Kaffeemehl in einem Zylinder (Siebträger) gefasst und mit einem Kolben vor einer Druckbrühung verpresst, um das Kaffeemehl zu verdichten und einen Wasserwiderstand zu erzeugen, damit eine ausreichend lange Brühzeit erreicht wird. Dabei werden mehrere unterschiedliche Siebträger, ein großer Siebträger (mit hohem Kaffeemehlvolumen) und ein kleiner Siebträger (mit kleinerem Kaffeemehlvolumen) eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es den genannten Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass erkannt werden kann, ob ein Siebträger in die entsprechende Halterung zur Aufnahme des Siebträgers an der Kaffeemaschine eingesetzt ist (andernfalls sollen Kolbenbewegungen aus Sicherheitsgründen verhindert werden) oder nicht. Aufgabe ist darüber hinaus, eine automatische Erkennung vorzusehen, die ein Feststellen erlaubt, welcher Siebträgertyp (groß oder klein) eingesetzt ist, da abhängig vom Siebträgertyp unterschiedliche Kaffeemehlmengen portioniert und verschiedene Kolbenwege gefahren werden sollen. Aufgabe ist schließlich, den Siebträger vorzugsweise darüber hinaus auch so zu gestalten, dass der Siebträger in seiner äußeren Gestalt nicht beeinträchtigt wird, dass also eine hohe Anmutungsqualität des Siebträgers beibehalten wird. Eine weitere vorzugsweise zu lösende Aufgabe ist es, eine Haptikfunktion zu integrieren, über die dem Benutzer der Kaffeemaschine mitgeteilt wird, dass der Siebträger in seiner vorgesehenen Endposition eingerastet ist. Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anwesenheits- und/oder Typerkennung so auszubilden, dass diese auch in einer schmutzigen, heißen und mechanisch anspruchsvollen Umgebung dauerhaft funktioniert: Die Erkennung soll gegen Verschmutzungen mit eingebackenem Kaffeemehl und auch gegen Verkalkungen resistent sein; da der Siebträger einer harten Belastung ausgesetzt ist (er wird regelmäßig ausgeklopft und soll in der Spülmaschine gereinigt werden können) soll er mechanisch stabil sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Kaffeemaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung zunächst allgemein, dann anhand mehrerer Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen in Kombination miteinander verwirklichten Merkmale müssen im Rahmen des durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfangs nicht in den gezeigten Konfigurationen verwirklicht werden. Insbesondere können einzelne Merkmale bzw. Bauelemente eines Ausführungsbeispiels auch weggelassen werden oder auf andere Art und Weise mit anderen Merkmalen desselben Ausführungsbeispiels oder eines anderen Ausführungsbeispiels kombiniert werden. Insbesondere können bereits einzelne der gezeigten Merkmale für sich eine Verbesserung des Standes der Technik darstellen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Grundidee, sowieso vorhandene mechanische Befestigungselemente (insbesondere: am Siebträger vorhandene Bajonettnasen) zur Anwesenheitserkennung, zum Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers und/oder zum Realisieren der Haptikfunkion einzusetzen. Vorzugsweise werden dabei drei über den Umfang des Siebträgers mit jeweils gleichen Abständen verteilt angeordnete Befestigungselemente (Bajonettnasen) verwendet, die aufgrund ihrer vorbeschriebenen Anzahl und Anordnung auch zur axialen und radialen Zentrierung des Siebträgers relativ zum Presselement (Kolben) eingesetzt werden können. Somit lässt sich eine radiale Zentrierung erreichen, die verhindert, dass der Brühkolben beim Einfahren in den Siebträger verkanten kann. Grundsätzlich ist es möglich, die Anwesenheits- und/oder Typerkennung auf Basis von federbelasteten Systemen (z. B. federbelastete Schalthebel oder Stößel) zu realisieren. Besonders vorteilhaft sind aber Systeme mit mechanischer Zwangsführung, insbesondere mit mechanischer Zwangsrückführung realisiert.
Gegenüber den federbelasteten Systemen haben die Systeme mit Zwangsführung oder Zwangsrückführung insbesondere den Vorteil einer Risikominimierung: Federn können brechen oder Funktionsglieder können klemmen, was dazu führen kann, dass Schalter, die zur Anwesenheitserkennung des Siebträgers dienen (siehe auch nachfolgende Ausführungsbeispiele) nicht auf ihre Ausgangsposition zurückgesetzt werden können. Dies kann zu einem Gefährdungsrisiko durch die Kolbenbewegung (Quetschen von Fingern) führen. Daher ist es besonders vorteilhaft, die Anwesenheitserkennung mit einer Zwangsrückführung sowie einem Mikroschalter (Sicherheit gegen Verschmutzung und Klemmen der Mechanik) umzusetzen, die eine Gefährdung durch eine ansonsten eventuell mögliche Kolbenbewegung bei nicht eingesetztem Siebträger verhindern.
Eine vorteilhafte Realisierung der Typerkennung des Siebträgers erfolgt erfindungsgemäß mittels Magnet sowie Reed-Schalter und/oder Hall-Sensor. Diese Art der Typerkennung kann auch zur Anwesenheitserkennung ausgebaut werden, wenn an zwei unterschiedlichen Befestigungselementen (Bajonettnasen) jeweils unabhängig voneinander Magnete sowie Reed-Schalter und/oder Hall-Sensoren eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist jedoch für die Anwesenheitserkennung des Siebträgers eine Schaltkurve mit Zwangs(rück)führung und Mikroschalter (Endschalter) an einem der Befestigungselemente vorzusehen und für die Siebträgertyperkennung an einem anderen der Befestigungselemente einen Magneten sowie einen Hall-Sensor und/oder Reed-Schalter vorzusehen (vorzugsweise einen Magneten im Siebträger und einen dazu komplementären Hall-Sensor in der Aufnahme bzw. in der Halterung zum Befestigen des Siebträgers).
Eine erfindungsgemäße elektrisch betriebene Kaffeemaschine ist in Anspruch 1 beschrieben.
Unter dem mechanischen Befestigen wird dabei insbesondere ein Befestigen durch einen mechanischen Eingriff eines an einem der beiden aneinander zu befestigenden Bauelemente (also Siebträger einerseits und Halterung andererseits) angeordneten Befestigungselements in das jeweils andere Bauelement verstanden (Beispiel: Vorsprung bzw. Bajonettnase als Befestigungselement am Siebträger, der/die in eine korrespondierende Aussparung (Eingriffselement) an oder in der Halterung eingreift). Der mechanische Eingriff kann dabei insbesondere nach Art eines Bajonettverschlusses oder als Bajonettverschluss ausgebildet sein. Die Befestigungselemente können insbesondere Vorsprünge sein, aber auch Aussparungen (beispielsweise Vertiefungen oder dergleichen), die in korrespondierende Eingriffselemente (Aussparungen bei Vorsprüngen als Befestigungselemente einerseits oder Vorsprünge bei Aussparungen als Befestigungselemente andererseits) am jeweils anderen Bauelement eingreifen.
Bevorzugt sind am Siebträger außenumfangsseitig mehrere Vorsprünge (beispielsweise Bajonettnasen) als Befestigungselemente angeordnet. Beim Einsetzen des Siebträgers in die Halterung kommt es dann zum Eingriff der Befestigungselemente in an der Halterung ausgebildete, korrespondierende Eingriffselemente (z. B. Aussparungen). Die korrespondierenden Eingriffselemente (z. B. Aussparungen) können dabei in/an der Umschließung der Halterung, die den Siebträger aufnimmt, innenumfangsseitig ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß wird unter einer Anwesenheitserkennung des Siebträgers in der Regel verstanden, dass automatisiert festgestellt wird, ob der Siebträger richtig bis in seine Endstellung in der Halterung eingesetzt ist. Eine Anwesenheitserkennung kann sich jedoch auch lediglich darauf beziehen, dass automatisiert geprüft wird, ob der Einsetzvorgang (bzw. der Eingriff der Befestigungselemente in die Eingriffselemente) bereits bis zu einer bestimmten Eingriffsstellung, die sicherheitstechnisch ausreichend ist (jedoch noch nicht der Endstellung entspricht), fortgeschritten ist. Erfindungsgemäß wird unter dem Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers verstanden, dass automatisiert unterschiedliche Bauformen von Siebträgern unterschieden werden können (z. B. insbesondere unterschiedliche Siebträgerhöhen bzw. unterschiedliche Fassungsvermögen von Siebträgern). Dabei können (eine geeignete mechanische Ausbildung der Halterung zur Aufnahme von Siebträgern unterschiedlichen Durchmessers vorausgesetzt) gegebenenfalls auch Siebträger unterschiedlichen Durchmessers automatisiert erkannt werden.
Dass mindestens eines der Befestigungselemente zur Anwesenheitserkennung und/oder zum Erkennen der Art des Siebträger ausgebildet ist, schließt dabei nicht aus, dass neben diesem/diesen Befestigungselement(en) zusätzlich noch andere Elemente (wie insbesondere korrespondierende Eingriffselemente) zur Anwesenheitserkennung und/oder Typerkennung benötigt werden (in jedem Fall erfolgt aber die Anwesenheits- und/oder Typerkennung unter Verwendung dieses/dieser Befestigungselemente(s), insbesondere von dessen/deren Position(en) relativ zur Halterung).
Erste vorteilhafterweise realisierbare Merkmale sind im Anspruch 2 beschrieben.
Das Einsetzen (und Befestigen) des Siebträgers in/an der Halterung erfolgt bevorzugt über einen Bajonettverschluss: Die mindestens drei Bajonettnasen an dem Siebträger greifen in entsprechende Aussparungen als Eingriffselemente an der Halterung mechanisch ein. Zur gegebenenfalls sicherheitsrelevanten Anwesenheitserkennung kann dann eines der Nasen-Aussparungs-Paare eingesetzt werden, wenn an diesem Paar eine Zwangs(rück)führung realisiert ist, vergleiche auch die Ausführungsbeispiele. Ansonsten können hohe Sicherheitsanforderungen auch durch zwei unabhängig voneinander konstruierte, also redundant eingesetzte Nasen-Aussparungs-Paare zur Anwesenheitserkennung gewährleistet werden. Ein Nasen-Aussparungs-Paar zur in der Regel nicht-sicherheitsrelevanten Typerkennung einzusetzen ist dabei normalerweise ausreichend.
Ein Nasen-Aussparungs-Paar kann entweder für die Anwesenheitserkennung oder für die Typerkennung ausgebildet werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, ein und dasselbe Nasen-Aussparungs-Paar sowohl zur Anwesenheits- als auch zur Typerkennung zu nutzen. Mindestens drei Befestigungselemente bzw. Nasen, die über den Siebträgerumfang mit jeweils konstanten Abständen verteilt sind, und nicht nur zwei Nasen zu verwenden stellt dabei eine hochgenaue axiale und radiale Zentrierung des Siebträgers relativ zum Presselement (bzw. der Relativbewegung von Siebträger und Presselement) sicher.
Anstelle von Vorsprüngen am Siebträger und korrespondierenden, innenumfangsseitigen Aussparungen in der Halterung ist es ebenso denkbar, am Innenumfang der Halterung Vorsprünge und im Außenumfang des Siebträgers dazu korrespondierende Aussparungen vorzusehen. Aus ästhetischen Gründen sind jedoch in der Regel Vorsprünge am Außenumfang des Siebträgers vorzuziehen.
Drei (oder auch mehr) Befestigungselemente zu verwenden ist wegen der mechanischen Stabilität und der Genauigkeit der mechanischen Kolbenführung erfindungsgemäß vorteilhaft. Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß aber auch denkbar, lediglich genau zwei Befestigungselemente zu verwenden.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 3 entnehmen.
Bevorzugt mündet das Zuleitmittel durch das Pressmittel hindurch in die Brühkammer. Vorzugsweise ist das Pressmittel als Kolben ausgebildet oder umfasst einen solchen Kolben. Die Baugruppen Pressmittel, Siebträger und Brühkammer bilden dabei den Kolbenbrüher.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale sind in Anspruch 4 beschrieben.
Bei der Ausbildung sowohl nach Anspruch 2 als auch nach zumindest einem der Ansprüche 3 und 4 ist ein hochgenaues axiales und radiales Zentrieren durch die drei oder mehr Befestigungselemente realisierbar. Die Befestigungselemente (dies gilt ebenso für die der mechanischen Zwangsführung unterworfenen mechanischen Elemente, vergleiche Anspruch 5) können Bauteile des Bajonettverschlusses ausbilden.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 5 entnehmen.
Vorzugsweise ist/sind der/die Schalter unbeweglich an der Halterung befestigt und das/die mechanische(n) Element(e) beweglich (beispielsweise translatorisch oder rotatorisch) an der Halterung befestigt. Vorzugsweise erfolgt eine Mitnahme des/der mechanischen Elemente(s) durch den sich bewegenden Siebträger (vorzugsweise über das/die Befestigungselement(e)) entlang der Umfangsrichtung des Siebträgers beim Einsetzen bzw. Eindrehen des Siebträgers in die Halterung. Ein solches einer mechanischen Zwangsführung unterworfenes mechanisches Element kann identisch mit einem der zu den Befestigungselementen hinsichtlich des mechanischen Eingriffs korrespondierenden Eingriffselemente gemäß Anspruch 2 sein, ein solches Eingriffselement umfassen oder als Teil eines solchen Eingriffselementes ausgebildet sein. So kann ein Eingriffselement gemäß Anspruch 2 ein der mechanischen Zwangsführung unterworfenes mechanisches Element gemäß Anspruch 5 samt des durch dieses mechanische Element betätigbaren Schalters umfassen (wobei dann dieses mechanische Element eine Aussparung aufweist, in die eines der Befestigungselemente des Siebträgers eingreift).
Bei dem Schalter handelt es sich vorzugsweise um einen Mikroschalter und/oder Sicherheitsschalter. Vorzugsweise zeigt die Betätigung des Schalters das Vorhandensein des Siebträgers in der Halterung an, besser noch das Vorhandensein und den korrekten Sitz des Siebträgers in der Halterung.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 6 entnehmen.
Bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 6 können mechanische Elemente nicht in einer Position hängenbleiben, in der der Schalter ständig betätigt ist und somit die Anwesenheit des Siebträgers in der Halterung irrtümlich angezeigt wird (auch wenn der Siebträger bereits wieder aus der Halterung entnommen wurde). Aus sicherheitstechnischer Sicht ist bei Realisierung einer solchen Zwangsrückführung das Verwenden genau eines der Zwangsrückführung unterworfenen mechanischen Elements und genau eines damit betätigten Schalters (insbesondere: Sicherheitsschalters) ausreichend. Dabei kann das genau eine mechanische Element eine (insbesondere durch den Siebträger bzw. ein Befestigungselement am Siebträger entlang eines Kreisabschnitts und relativ zur Halterung) verschiebbare Platte mit einem Vorsprung (Nocken) zur Betätigung des einen Schalters sein. In dieser Platte kann eine Aussparung zum Eingriff eines der Befestigungselemente am Siebträger vorgesehen sein, wodurch beim Einsetzen des Siebträgers und beim Drehen desselben in der Halterung ein Verschieben der Platte durch Mitnehmen derselben durch die Bewegung des eingreifenden Befestigungselementes erfolgt.
Es ist jedoch erfindungsgemäß nicht unbedingt notwendig, eine solche Zwangsrückführung zu realisieren, eine einfache Zwangsführung (also ohne zwangsweise Rückführung) kann ebenfalls ausreichend sein. Beispielsweise ist eine einfache Zwangsführung des mechanischen Elementes zur mechanischen Betätigung eines ihm zugeordneten Schalters möglich. So kann die Zwangsführung eine einfache Drehung einer verdrehbaren Kurvenscheibe, die einen Nocken (Vorsprung) zum Betätigen des Schalters aufweist, sein. Oder die Zwangsführung ist eine Bewegung eines federbelasteten Schalthebels, wobei mit einem Teil des Schalthebels der dem mechanischen Element zugeordnete Schalter betätigt werden kann. Auch kann als Zwangsführung eine einfache Translation eines federbelasteten Stößels zur Betätigung eines ihm zugeordneten Schalters realisiert werden. Sicherheitstechnisch ist dann allerdings der Einsatz zweier mechanisch vollständig unabhängiger Paare bestehend jeweils aus einem mechanischen Element samt von diesem bedienten Schalter vorteilhaft.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale sind in Anspruch 7 beschrieben.
Auch gemäß Anspruch 7 ist für eine Anwesenheitserkennung unter sicherheitstechnischen Aspekten der Einsatz zweier vollständig unabhängig voneinander arbeitender Schalteinheiten vorteilhaft.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 8 entnehmen.
Vorzugsweise umfasst dabei jede Schalteinheit einen Permanentmagneten sowie einen Reed-Schalter oder einen Hall-Sensor. Die Schalteinheiten können so ausgebildet sein, dass im (korrekt) eingesetzten Zustand des Siebträgers in der Halterung eine Position des jeweiligen Magneten relativ zum Reed-Schalter gegeben ist, die ein Betätigen des Reed-Schalters bewirkt, also eine Verbindung der ferromagnetischen Schaltzungen des Reed-Schalters. Im Reed-Schalter fließt daraufhin (da an ihm eine Spannung angelegt ist) ein Strom, der durch eine geeignete Schaltung die Anwesenheit des Siebträgers in der Halterung verifiziert oder der ein Erkennen des Typs des Siebträgers ermöglicht (vergleiche nachfolgende Ausführungsbeispiele).
Wird anstelle eines Reed-Schalters ein Hall-Sensor verwendet, so nimmt der Permanentmagnet im eingesetzten Zustand des Siebträgers in der Halterung eine Position ein, die am geeignet ausgerichteten (stromdurchflossenen) Hall-Sensor mittels des Magnetfelds eine Ausgangsspannung bewirkt. Über diese Ausgangsspannung wird mittels einer geeigneten Schaltung die Anwesenheit des Siebträgers verifiziert oder ein Erkennen des Typs des Siebträgers ermöglicht.
Somit ist erfindungsgemäß eine Art- und/oder Typcodierung in Form einer Magnetcodierung möglich: Je nachdem, ob in/an einem der Befestigungselemente ein Magnet vorhanden ist oder nicht, ergibt sich an dem magnetbasiert betätigbaren Reed-Schalter oder Hall-Sensor dieses Befestigungselements ein unterschiedliches Ausgangssignal. Bei lediglich einem Befestigungselement mit zugeordnetem bzw. korrespondierendem Reed-Schalter (oder Hall-Sensor) ist so ein Unterscheiden zweier unterschiedlicher Typen von Siebträgern (beispielsweise: große oder kleine Zylinderhöhe) dadurch möglich, dass bei einem dieser beiden Typen an einem definierten Befestigungselement desselben ein Permanentmagnet vorhanden ist oder eben kein Permanentmagnet vorhanden ist. Bei zwei Befestigungselementen, bei denen entweder ein Magnet oder kein Magnet vorhanden ist (mit jeweils zugeordnetem Reed-Schalter oder Hall-Sensor), ist somit bereits ein Unterscheiden von vier unterschiedlichen Typen von Siebträgern möglich (z. B. Siebträger mit großer Zylinderhöhe, mit kleiner Zylinderhöhe, Siebträger zur Reinigung, ...).
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich dem abhängigen Anspruch 9 entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Konstruktion, die ein solches taktiles Rückmelden ermöglicht, ist beispielsweise ein Vorsprung als Befestigungselement, der einen durch zwei zueinander gewandte Gleitrampen ausgebildeten Einschnitt aufweist, in den ein Kugeldruckstück der Halterung einrastbar ist. Insbesondere kann ein solches zur taktilen Rückmeldungen ausgebildetes Befestigungselement eines derjenigen Befestigungselemente sein, die bereits zur Anwesenheitserkennung des Siebträgers und/oder zum Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers ausgebildet sind (Befestigungselemente mit Doppelfunktion). Das taktile Rückmelden kann jedoch auch an einem separaten, weder zur Anwesenheits- noch zur Typerkennung ausgebildeten Befestigungselement erfolgen.
In sämtlichen der bereits beschriebenen Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Kaffeemaschine eine mikroprozessorbasierte Steuereinheit zum Steuern aufweisen. Die Steuereinheit kann zum Auswerten von Schalter- und/oder Sensorausgangssignalen und zum Ansteuern des Pressmittels, der Brühkammer und des Zuleitmittels und/oder von Bauelementen der genannten Baugruppen ausgebildet sein.
Gegenüber dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung insbesondere die folgenden Vorteile:

– Es kann automatisch erkannt werden, ob ein Siebträger eingesetzt ist und welcher Typ von Siebträger eingesetzt ist. Eine sicherheitsrelevante Anwesenheitserkennung, die bewirkt, dass der Kolben nicht gefahren wird, wenn kein Siebträger eingesetzt ist, ist somit ermöglicht.
– Die erfindungsgemäße mechanische Anwesenheits- und/oder Typerkennung ist sehr zuverlässig und somit insbesondere auch in schmutziger und heißer Umgebung für ein dauerhaftes Funktionieren ausgebildet.
– Der Siebträger wird in seiner äußeren Gestaltung nur geringfügig beeinträchtigt, so dass eine hohe Anmutungsqualität beibehalten werden kann.
– Wird die Anwesenheits- und/oder Typerkennung mit mindestens drei über den Umfang des Siebträgers verteilten Vorsprüngen (Bajonettnasen) und entsprechenden Eingriffen in der Halterung realisiert, so lässt sich eine hochgenaue radiale und axiale Zentrierung des Siebträgers relativ zur Bewegung des Pressmittels realisieren (d. h. die Bewegungsrichtung des Pressmittels fällt genau mit der zentralen Längsachse des Siebträgers zusammen). Der Brühkolben kann somit ohne Verkanten in den Siebträger einfahren.
– Erfindungsgemäß werden nur wenige mechanische Teile benötigt, so dass ein einfacher Aufbau und eine einfache Wartung ermöglicht sind. Bei der Typerkennung mittels Magnet sowie Reed-Schalter und/oder Hall-Sensor werden keine mechanisch bewegten Teile benötigt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei diese zeigen:
1: einen beispielhaften, grundlegenden Aufbau einer elektrischen Kaffeemaschine gemäß der Erfindung.
2: einen ersten erfindungsgemäßen Siebträger mit drei Befestigungselementen.
3: einen erfindungsgemäßen Siebträger des Typs nach 2, der in einer zur Zwangsrückführung ausgebildeten Halterung gemäß der Erfindung eingesetzt ist.
4a und 4b: ein weiteres Beispiel einer Zwangsrückführung gemäß der Erfindung.
5: ein weiteres erfindungsgemäßes Beispiel für eine Anwesenheitserkennung und Siebträgertyperkennung.
6a und 6b: ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anwesenheits- und Typerkennung.
7a bis 7c: ein weiteres Ausführungsbeispiel, das eine Anwesenheitserkennung auf Basis einer zwangsgeführten Kurvenscheibe und eine Typerkennung auf Basis eines Permanentmagneten mit zugehörigem Reed-Schalter zeigt.
8a und 8b: einen weiteren erfindungsgemäßen Siebträger, der in einer weiteren zur Zwangsrückführung ausgebildeten Halterung gemäß der Erfindung eingesetzt ist.
1 beschreibt die grundlegende Funktionsweise einer elektrisch betriebenen Kaffeemaschine gemäß der Erfindung. Das Gehäuse 6 der Kaffeemaschine ist mit einer Halterung 3 versehen, in der ein mit Kaffeemehl K befüllter Siebträger 1 so am Gehäuse 6 der Kaffeemaschine befestigt werden kann, dass der Siebträger 1 sowie das nachfolgend noch beschriebene Pressmittel 14 in Form eines Kolbens eine verschließbare Brühkammer 4 ausbilden. Der Kolben 14 mit seinem runden Stempel ist dabei achsenzentriert oberhalb des zylindrischen Siebträgers 1 angeordnet und kann (Pfeil 133), durch die mikroprozessorbasierte Steuereinheit 117 der Maschine gesteuert, zum Verpressen des Kaffeemehls K und zum abdichtenden Verschließen der Brühkammer 4 entlang der gemeinsamen (Zylinder-)Symmetrieachse des Kolbens 14 und des Siebträgers 1 in den Siebträger 1 eintauchen bzw. eingeführt werden. An seiner dem Siebträger 1 bzw. seiner dem zu verpressenden Kaffeemehl K zugewandten Unterseite ist am Kolben 14 das Verteilersieb des Zuleitmittels 5 der Kaffeemaschine erkennbar. Am Siebträger 1 ist ein Griff 141 zum Befestigen des Siebträgers 1 in der Halterung 3 sowie zum Abnehmen des Siebträgers 1 von der Kaffeemaschine zum Befüllen des Siebträgers mit Kaffeemehl K angebracht. 140 beschreibt Auslauföffnung des Siebträgers 1. Durch die am Außenumfang des Siebträgers 1 angeordneten Vorsprünge 2a, 2b, 2c (hier nur Vorsprung 2a sichtbar), die in die Halterung 3 eingreifen, kann wie nachfolgend im Detail beschrieben und durch geeignete Signalübermittlung an die Steuereinheit über die Steuereinheit 117 die Anwesenheit des Siebträgers 1 festgestellt werden, so dass eine Stromversorgung der Antriebseinheit 154 (s. nachfolgend) und ein Druckaufbau über das Zuleitmittel 5 in der Brühkammer 4 nur bei festgestellter Anwesenheit des Siebträgers 1 ermöglicht sind.
Das Zuleitmittel 5 weist eine Wasserzuführung auf, die an der Unterseite des Kolbens 14 mittels des bereits erwähnten Verteilersiebs in die Brühkammer 4 mündet. Das Verteilersieb ist über eine entsprechende Wasserleitung für Wasser W in fluidischem Kontakt mit dem Heißwasserbereiter (Boiler) 143 dem von einer Wasserpumpe 144 Wasser W aus einem Kaltwasseranschluss 145 der Kaffeemaschine zugeführt wird.
Wird die Brühkammer 4 (angesteuert durch die Steuereinheit 117) vermittels der Antriebseinheit 154 durch Hochfahren 133 des Kolbens 14 vollständig geöffnet (maximaler Abstand zwischen Siebträger 1 und Kolben 14 bzw. Verteilersieb in demselben), so kann der Brühkammer 4 bzw. dem Innenraum des Siebträgers 1 Kaffeemehl K wie folgt zugeführt werden: Mittels des Mahlwerkes 150 werden dem Bohnenbehälter 149 entnommene Kaffeebohnen in der Kaffeemühle 152 der Kaffeemaschine gemahlen (151 skizziert den Antriebsmotor des Mahlwerkes 150) und über die bewegliche 134 Schütte 153 der Brühkammer 4 zugeführt. Die Steuerung des Mahlvorganges erfolgt dabei über die Steuereinheit 117. Der Mahlvorgang kann dabei über das vermittels der Tasten 148 der Bedieneinheit 146 gewählte Getränk, das an der optischen Anzeige 147 der Bedieneinheit 146 auch angezeigt wird, individuell durch die Steuereinheit 117 eingestellt werden.
Der Siebträger 1 der Kaffeemaschine kann vom Bediener entnommen werden. Dabei wird der Brühschacht der Brühkammer 4 zugänglich, in dem über eine motorisch angetriebene Spindel (nicht gezeigt) der Brühkolben 14 auf- bzw. abwärts bewegt 133 wird. Im Normalfall befindet sich der Kolben 14 in einer unteren Ruhestellung, in der der Kolben 14 den Brühschacht verschließt. Somit ist ein Eingreifen des Bedieners in den Schacht ausgeschlossen. Die Anwesenheitserkennung schließt nun erfindungsgemäß aus, dass bei aus der Halterung 3 entnommenem Siebträger 1 der Kolben 14 bewegt werden kann, gegebenenfalls in eine obere Position fährt, wobei dann der Brühschacht zugänglich werden würde. Dies ist auch deswegen notwendig, da etwas oberhalb der Halterung 3 die Schütte 153 zum Mehleinwurf in den Brühschacht mündet. Auch diese Schütte 153 wäre ohne die Anwesenheitserkennung möglicherweise für den Bediener zugänglich, an dieser Stelle bestünde dann bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 14 Quetschgefahr. Die Sicherheitsschaltung besteht aus der erfindungsgemäßen Anwesenheitskontrolle des Siebträgers, wie sie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch im Detail beschrieben ist.
Beispielsweise lässt sich eine Anwesenheitskontrolle des Siebträgers mittels mehrerer Reed-Schalter, die in der Halterung 3 angeordnet sind, und denen jeweils ein Permanentmagnet in einem Befestigungselement außenumfangsseitig am Siebträger zugeordnet ist, realisieren. Ist der Siebträger 1 korrekt in die Halterung 3 eingesetzt, so werden die Reed-Schalter der Halterung durch die Magnete im Siebträger geschlossen (bei nicht korrekt eingesetztem Siebträger 1 erfolgt kein solcher Schluss der Reed-Schalter). Nur wenn sämtliche Reed-Schalter geschlossen sind, wird ein Relaiskontakt geschlossen, der sich im Stromkreis des Brühermotors befindet. Somit ist sichergestellt, dass der Brühermotor seine Betriebsspannung nur erhält, wenn der Siebträger 1 korrekt in die Halterung 3 eingerastet ist.
2 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Siebträger 1. Dieser ist als Hohlzylinder ausgebildet, an dessen hier nicht sichtbarer Unterseite das Auslaufsieb des Siebträgers sowie die Auslauföffnung des Siebträgers angeordnet sind (hier nicht sichtbar). Entlang des Mantelumfangs U der Siebträgeraußenseite sind insgesamt drei Befestigungselemente 2a bis 2c als Vorsprünge (Bajonettnasen) ausgebildet, die entlang des Siebträgerumfangs U auf derselben Höhe und mit jeweils identischen Abständen voneinander positioniert sind (also jeweils um einen Umfangswinkel von 120° versetzt). Radial nach außen verlaufend ist am Siebträger 1 der Griff 141 desselben angeordnet, der mit Duroplast 141b umhüllt ist, über eine Schraube 141a mit dem Siebträger 1 verbunden ist und an seinem dem Siebträger 1 abgewandten Ende 141c eine Blende in Metalloptik aufweist.
Zwei der Vorsprünge (die Vorsprünge 2a und 2b) weisen zwei zueinander gewandte Gleitrampen auf, durch die ein Einschnitt ausgebildet ist, in den jeweils ein einer mechanischen Zwangsführung unterworfenes mechanisches Element 7 (vergleiche beispielsweise die beiden mechanischen Schalthebel 7a und 7b in 6a) eingreifen kann. Durch diesen Eingriff in die Befestigungselemente 2a, 2b kommt es zum mechanischen Betätigen von zwei den beiden mechanischen Elementen zugeordneten Schaltern (vergleiche beispielsweise die beiden Schalter 8a und 8b in 6a). Dies ermöglicht eine erfindungsgemäße Anwesenheits- und/oder Typerkennung. Beispielsweise kann die Erkennung so ausgebildet werden, dass lediglich dann auf die Anwesenheit und den korrekten Sitz des Siebträgers 1 in der Halterung 3 erkannt wird, wenn beide mechanische Elemente 7a, 7b in ihr jeweiliges Befestigungselement 2a, 2b eingreifen.
Das dritte Befestigungselement 2c ist hier ohne Einschnitt ausgebildet und kann beispielsweise der Typerkennung dienen: Hierzu kann ein Permanentmagnet im Befestigungselement 2c integriert sein (nicht sichtbar), der mit einem korrespondierend in der Halterung 3 angeordneten Hall-Sensor und/oder Reed-Schalter in Verbindung tritt (siehe auch nachfolgende Beschreibung).
Der Innenzylinderhohlraum des Siebträgers 1 weist hier eine Eintauchtiefe für den Kolben 14 (1) im Brühraum 4 von 40 mm auf. Die durch die drei Vorsprünge 2a bis 2c (Dreipunktauflage) ermöglichte exakte axiale und radiale Ausrichtung des Siebträgers 1 (bzw. dessen inneren Hohlraums) relativ zur radialen Symmetrieachse des Kolbens 14 (bzw. dessen Bewegungsrichtung) verhindert ein Verkanten und Verklemmen des Kolbens 14 beim Eintauchen in den Siebträger 1. Ein hier nicht sichtbarer Dichtring am Außenumfang des Kolbens 14 oder auf der inneren Zylindermantelfläche des Siebträgers 1 ermöglicht einen Abdichten der Brühkammer 4 beim Eintauchen des Kolbens 14 in den Siebträger 1, so dass eine Brühung mit einem Brühdruck von bis zu 12 bar ermöglicht ist.
In den nachfolgenden Figuren sind mit identischen Bezugszeichen (wie in den 1 und 2) versehene Bauelemente identisch mit den in den 1 und 2 gezeigten Bauelementen oder entsprechen diesen in ihrer Funktion. Auf eine erneute Beschreibung wird daher verzichtet.
3 zeigt, wie mit dem in 2 gezeigten Siebträger 1 (Aufsicht auf die Unterseite des Siebträgers, so dass hier der Doppelauslauf 32 des Siebträgers 1 sichtbar ist) mit den entlang des Siebträgeraußenumfangs U angeordneten Vorsprüngen 2a bis 2c eine auf einer Zwangsrückführung 9 basierende Anwesenheitserkennung (vergleiche die Bauelemente 2a, 3', 3, 7, 8, 13a, 13, 30, 31 und 33) verwirklicht werden kann, die lediglich das Heranziehen eines einzigen 2a der Befestigungselemente benötigt. Mit einem weiteren Befestigungselement (Elemente 2c) ist im gezeigten Fall eine Typerkennung des eingesetzten Siebträgers ermöglicht (vergleiche Bauelemente 2c, 10, 11 und 12). Von der Halterung 3 ist hier zur vereinfachten Übersicht lediglich ringförmiger Abschnitt 3' gezeigt.
Am ringförmigen Abschnitt 3' der Halterung 3 ist ein entlang des Innenumfangs dieses ringförmigen Abschnittes entlang einer kreisförmigen Trajektorie bewegliches (und somit einer kreisförmigen Zwangsführung 9 unterworfenes) mechanische Element 7 beweglich befestigt. Die Bewegung erfolgt dabei parallel zur Ebene des ringförmigen Abschnittes 3' der Halterung 3. Das mechanische Element 7 ist als plattenförmiges Element ausgebildet, das an seiner zur Innenseite des ringförmigen Abschnittes 3' gewandten Seite (also an seiner dem Siebträger 1 zugewandten Seite) eine Aussparung 13a aufweist. Diese Aussparung 13a ist zum Eingriff des Vorsprungs 2a am Siebträger 1 ausgebildet. Beim Einsetzen des Siebträgers 1 in die Halterung 3 greift der Vorsprung 2a zunächst in die korrespondierende Aussparung 13a ein und bewegt dann (wenn der Siebträger 1 in der Halterung 3 in Umfangsrichtung U in seine Endstellung gedreht wird) zwangsweise das plattenförmige Element 7 relativ zum ringförmigen Abschnitt der 3' in Umfangsrichtung U.
Am ringförmigen Abschnitt 3' ist an einer radial nach außen weisenden Auskragung 33 des ringförmigen Abschnitts 3' ein Mikroschalter 8 fixiert. Der Mikroschalter 8 ist über den ringförmigen Abschnitt 3' unbeweglich so an der Halterung 3 befestigt, dass eine am Außenumfang des plattenförmigen Elementes 7 ausgebildete Aussparung 30, die mit einem Schalthebel 31 des Mikroschalters 8 in Eingriff steht, bei einer Zwangsbewegung des Elements 7 eine Betätigung des Mikroschalters 8 ermöglicht. Mit anderen Worten: Die über den Vorsprung 2a und die mit diesem Vorsprung 2a in Eingriff stehende innenseitige Aussparung 13a des plattenförmigen Elementes 7 realisierte Zwangsführung 9 des Elementes 7 entlang des Umfangs U bewirkt über die außenumfangsseitige Aussparung 30 am Element 7 und den mit dieser in Eingriff stehenden Schalthebel 31 ein Einschalten der Stromzufuhr des Kolbenbrühers vermittels des Mikroschalters 8 in dem Moment, in dem der Siebträger 1 vollständig in die Halterung 3 eingesetzt ist (erst jetzt ist eine Kolbenbewegung möglich). Die Zwangsführung 9 ist dabei als Zwangsrückführung ausgebildet: Erfolgt ein Entnehmen des Siebträgers 1 aus der Halterung 3, so muss der Siebträger 1 zunächst entgegengesetzt der Eindrehrichtung entlang des Umfangs U herausgedreht werden, bevor er aus der Halterung 3 entnommen werden kann. Bei diesem Herausdrehen erfolgt ein zwangsweises Mitnehmen des plattenförmigen Elementes 7 durch den Vorsprung 2a, so dass (über die Aussparung 30 und den Schalthebel 31) vermittels des Mikroschalters 8 zunächst die Stromzufuhr des Kolbenbrühers abgeschaltet wird, bevor der Siebträger 1 aus der Halterung 3 herausgenommen werden kann.
Im gezeigten Fall bilden die Aussparung 13a, das plattenförmige Element 7, der Mikroschalter 8, die Aussparung 30, der Schalthebel 31 sowie die Auskragung 33 ein zum Befestigungselement 2a korrespondierendes Eingriffselement 13. Mit diesem ist eine Zwangsrückführung ausgebildet, indem das plattenförmige Element 7 von dem Befestigungselement 2a auf einer ringförmigen Trajektorie mitgenommen wird, wodurch eine zwangsweise Betätigung des Mikroschalters 8 erfolgt. 3 zeigt somit ein erfindungsgemäßes Beispiel für eine Schaltkurve mit Zwangs(rück)führung auf Basis eines Sicherheitsschalters 8.
Ebenso verwirklicht 3 eine Typerkennung des Siebträgers 1 auf Basis eines Reed-Schalters 12 und eines Permanentmagneten 11, die zusammen eine magnetbasiert betätigbare Schalteinheit 10 ausbilden. Dazu ist korrespondierend mit dem entlang des Umfangs U um 120° versetzt zum Vorsprung 2a angeordneten Vorsprung 2c des Siebträgers 1 am ringförmigen Abschnitt 3' der Halterung 3 ein Reed-Schalter 12 unbeweglich befestigt. In den mit dem Reed-Schalter 12 korrespondierenden Vorsprung 2c ist ein Permanentmagnet 11 integriert. Die Feldstärke des Magneten 11, seine Positionierung im Vorsprung 2c am Umfang U des Siebträgers 7, die Eigenschaften des Reed-Schalters 12 und seine Position am ringförmigen Abschnitt 3' sind so aufeinander abgestimmt, dass im Reed-Schalter 12 erst dann ein durch den Magneten 11 bewirkter Strom fließt, wenn der Siebträger 1 vollständig in die Halterung 3 eingesetzt ist (Minimierung der Distanz zwischen Magnet 11 und Reed-Schalter 12). Durch diesen Strom wird ein Signal an die mikroprozessorbasierte Steuereinheit 117 (1) übermittelt, die daraufhin die Anwesenheit eines ersten, zu unterscheidenden Typs von Siebträger 1 feststellt (beispielsweise: Siebträger mit großer Zylinderhöhe). Ein weiterer, sich vom gezeigten Siebträgertyp unterscheidender Siebträger ist identisch wie der gezeigte Siebträger ausgebildet mit lediglich dem Unterschied, dass kein Permanentmagnet 11 vorgesehen ist. Ist dieser Siebträger korrekt eingesetzt, so wird der Reed-Schalter nicht betätigt, so dass die Steuereinheit 117 (bei einer wie vorbeschrieben erkannten Anwesenheit eines Siebträgers 1 in der Halterung 3) das Vorliegen des weiteren Siebträgertyps feststellen kann.
Die beiden 4a und 4b (die zwei unterschiedliche Stellungen des Siebträgers 1 relativ zur Halterung 3 und somit zwei unterschiedliche Schaltstellungen des Mikroschalters 8 zeigen) zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, das ähnlich wie das in 3 gezeigte aufgebaut ist. Nachfolgend werden daher nur die Unterschiede beschrieben.
Die ebenfalls als Zwangsrückführung ausgebildete Zwangsführung 9 weist hier eine rotatorische Bewegungstrajektorie auf: Ein am Vorsprung 2a ausgebildeter Nocken 2a' greift in eine schlitzförmige Aussparung 13a auf der dem Siebträger 1 zugewandten Innenseite des hier länglichen plattenförmigen Elementes 7 ein. Das Element 7 ist über eine Aufhängung 7' drehbar an einer Auskragung 33 der Halterung 3 befestigt. Siebträger 1 und Halterung 3 stehen hier über einen Bajonettverschluss in Eingriff: Wird der Siebträger 1 in Umfangsrichtung U in die Halterung 3 eingedreht, so dreht sich das plattenförmige Element 7 durch seine Aufhängung 7' und die Bewegung des in Eingriff 13a mit dem Element 7 stehenden, entlang des Umfangs U bewegten Nockens 2a' entlang der Trajektorie 9 der Zwangsführung dergestalt, dass die auf der gegenüberliegenden Seite der inneren Aussparung 13a ausgebildete, außenliegende Aussparung 30 des Elementes 7 über den Schalthebel 31 den Mikroschalter 8 betätigt. 4a zeigt hierzu diejenige Position des Siebträgers 1 relativ zur Halterung 3, in der der Siebträger 1 vom Gehäuse 6 bzw. von der Halterung 3 (vergleiche 1) nach unten geführt und aus der Halterung 3 entfernt werden kann. 4b zeigt die Position des Siebträgers 1 im eingesetzten Zustand, in dem der Mikroschalter 8 betätigt ist. Wird der Siebträger 1 aus der Einsetzposition (4b) wieder zurück in die Entnahmeposition (4a) gedreht, so erfolgt über die Zwangsbewegung der Aussparung 30 eine Zwangsmitnahme des Schalthebels 31 dergestalt, dass eine Überführung des Mikroschalters 8 in die in 4a gezeigte Schaltstellung erfolgt. Wie 4b andeutet, umfassen die zu den Vorsprüngen 2a bis 2c korrespondierenden Eingriffselemente 13 an der Halterung 3 Aussparungen des Bajonettverschlusses in der Halterung 3.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer kombinierten Anwesenheits- und Typerkennung eines Siebträgers, bei dem identische Bezugszeichen identische bzw. sich in ihrer Funktion entsprechende Bauelemente (in Bezug auf die 1 bis 4) kennzeichnen. Nachfolgend werden daher nur die Unterschiede beschrieben.
Die Anwesenheitserkennung des Siebträgers 1 erfolgt hier auf Basis zweier magnetbasiert betätigbarer Schalteinheiten 10a und 10b, die so miteinander verschaltet sind, dass nur dann, wenn beide Schalteinheiten 10a, 10b parallel ein Signal liefern, das Vorhandensein und korrekte Einsetzen des Siebträgers 1 in die Halterung 3 erkannt wird. Jede der Schalteinheiten umfasst einen am ringförmigen Abschnitt 3' der Halterung 3 fixierten Reed-Schalter 12a, 12b, der jeweils mit einem der drei Vorsprünge 2a bis 2c korrespondiert: Reed-Schalter 12a korrespondiert mit Vorsprung 2c und Reed-Schalter 12b korrespondiert mit Vorsprung 2b. In jedem der beiden Vorsprünge 2b, 2c ist ein hier nicht sichtbarer Permanentmagnet so positioniert, dass nach dem korrekten Einsetzen des Siebträgers 1 in die Halterung 3 der jeweilige Reed-Schalter 12a, 12b durch das Magnetfeld des jeweiligen Magneten leitend geschaltet und damit ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 117 übermittelt wird. Die Reed-Schalter 12a, 12b einerseits und der Vorsprünge 2b, 2c mit ihren Permanentmagneten 11a, 11b andererseits sind so positioniert (und die Schalteigenschaften der Reed-Schalter 12 sowie die Feldeigenschaften der Permanentmagneten 11 sind so konfiguriert), dass nur in der korrekt eingesetzten Endstellung des Siebträgers 1 in der Halterung 3 ein zum Schalten der Reed-Schalter ausreichendes Magnetfeld am Ort der Schalteinheiten erzeugt wird. Nur wenn der Siebträger 1 korrekt und vollständig eingesetzt ist und wenn beide Schalteinheiten 10a, 10b funktionsfähig sind, also Signale erzeugen, schaltet die Steuereinheit 117 die Stromzufuhr des Kolbenbrühers ein.
Der dritte Vorsprung 2a ist im gezeigten Fall nicht mit einem Magneten versehen, trägt jedoch eine Einkerbung, die zur Typerkennung des Siebträgers 1 genutzt werden kann. Die Einkerbung am Vorsprung 2b dient der taktilen Rückmeldung des Einrastens des Siebträgers in der Halterung 3.
6a und 6b zeigen ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Anwesenheits- und Typerkennung. Die Anwesenheitserkennung ist hier nicht als Schaltkurve mit Zwangsrückführung (wie beispielsweise in 3 gezeigt) ausgebildet, sondern auf Basis federbelasteter, einer Zwangsdrehung unterworfener mechanischer Schalthebel 7a, 7b. Da Federn brechen können, sind zwei vollständig unabhängige Schaltsysteme zur Anwesenheitserkennung realisiert.
Jedes dieser Systeme besteht aus einem mit einem Einschnitt versehenen Vorsprung (Vorsprünge 2a, 2b) am Außenumfang des Siebträgers 1. In die Einschnitte greifen Enden der beiden drehbar aufgehängten 61a, 61b mechanischen Schalthebel (Hebel 7a, 7b) ein. Das dem in die Vorsprünge 2a, 2b eingreifenden Ende der Schalthebel 7a, 7b gegenüberliegende Schalthebelende steht jeweils in anstößiger Verbindung mit einem Schalthebel 31a, 31b eines Mikroschalters 8a, 8b. Die Federbelastung der mechanischen Schalthebel 7a, 7b erfolgt durch Druckfedern 62a, 62b, die in Aussparungen der Halterung 3 ausgebildet sind und mit denen die den Mikroschaltern 8a, 8b zugewandten Enden der mechanischen Schalthebel 7a, 7b mit der Halterung 3 verbunden sind. Die von der Zwangsführung zugelassenen Drehbewegungen der unterschiedlichen Abschnitte der Schalthebel 7a, 7b sind durch die Bezugszeichen 9a, 9b gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 60 kennzeichnet die zentrale Zylindersymmetrieachse des Siebträgers 1, die hier aufgrund der Dreipunktauflage (durch die drei Vorsprünge 2a, 2b und 2c) exakt mit der zentralen Symmetrieachse (und somit auch mit der Verschieberichtung) des herausführbaren Pressmittels 14 übereinstimmt.
Im nicht eingesetzten Zustand sind die den Schaltern 8 abgewandten Enden der Hebel 7a, 7b durch den Druck der Federn 62 zur Achse 60 hin verschwenkt und die Schalter 8 deshalb nicht betätigt. Wenn der Siebträger 1 in die Halterung 3 eingedreht wird, drücken die Vorsprünge 2a, 2b diesen Enden zunächst gegen die Druckfedern radial nach außen, bis diese Enden schließlich in den Einschnitten der Vorsprünge 2a, 2b einrasten. In diesem Zustand, also wenn der Siebträger 1 in seiner Endposition in der Halterung 3 eingesetzt ist, sind die den Schaltern 8a, 8b zugewandten Enden der mechanischen Schalthebel 7a, 7b den Schaltern 8a, 8b soweit angenähert, dass die Schalthebel 31a, 31b die Schalter 8a, 8b betätigen. Hierdurch wird die Stromzufuhr des Kolbenbrühers eingeschaltet.
Die in 6b gezeigte zugehörige Schaltung der Steuereinheit 117 ist nun so aufgebaut, dass nur dann, wenn beide den Schaltern 8 zugewandten Enden der Schalthebel 7 sich in der den Schaltern 8 angenäherten, in 6a gezeigten Position befinden, auf Anwesenheit des Siebträgers 1 erkannt wird: Bricht somit eine der beiden Federn 62a, 62b und bleibt das dem Schalter 8 dieser Feder 62 zugewandte Ende des zugehörigen Hebels 7 trotz entfernten Siebträgers in seiner den Schalter betätigenden, dem Schalter angenäherten Position stehen, so wird dennoch nicht irrtümlich auf Anwesenheit eines Siebträgers erkannt und die Stromzufuhr zum Kolbenbrüher verbleibt abgeschaltet, da der Federdruck der noch funktionierenden Feder die Betätigung des dieser zugeordneten Schalters unterbindet.
Die Typerkennung (Vorsprung 2c mit Magnet 11) arbeitet wie bei 3 beschrieben.
7a bis 7c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Anwesenheits- und Typerkennung des Siebträgers. Identische Bezugszeichen bezeichnen erneut identische oder sich entsprechende Bauelemente im Vergleich zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die Anwesenheitserkennung erfolgt gemäß 7a über eine rotatorische Zwangsführung 9 einer Kurvenscheibe 7, die dieser Zwangsführung 9 unterworfen ist. Siebträger 1 und Halterung 3 sind als Bajonettverschluss zum Einsetzen des Siebträgers 1 in die Halterung 3 ausgebildet. Wird der Siebträger 1 in die Halterung 3 eingedreht, nimmt einer der Vorsprünge 2 (Vorsprung 2a) des Siebträgers 1 die Kurvenscheibe 7 in rotatorischer Zwangsführung mit, wodurch ein an der Kurvenscheibe 7 geeignet positionierter Nocken dann in Eingriff mit dem Schalthebel 31 des Mikroschalters 8 gerät, wenn der Siebträger 1 sich in seiner vollständige eingesetzten Endposition befindet. Hierdurch wird der Mikroschalter 8 so geschaltet, dass die zentrale Steuereinheit 117 auf Anwesenheit des Siebträgers erkennt. Wird der Bajonettverschluss zwischen Siebträger 1 und Halterung 3 wieder gelöst, so wird durch die Zwangsrotation 9 der Kurvenscheibe 7 in entgegengesetzte Richtung der Mikroschalter 8 wieder in seine ursprüngliche Schaltposition überführt, die dem Fehlen des Siebträgers 1 entspricht. Die Stromzufuhr des Kolbenbrühers wird somit beim Lösen des Bajonettverschlusses abgeschaltet.
Wie 7b und 7c skizzieren, ist durch einen im Vorsprung 2c vorgesehenen Permanentmagneten 11 sowie einen korrespondierend dazu an der Halterung 3 angeordneten Reed-Schalter 12 eine Typunterscheidung zwischen zwei unterschiedlichen Typen von Siebträgern ermöglicht (der hier nicht gezeigte Typ des Siebträgers ist am Vorsprung 2c ohne Permanentmagnet 11 ausgebildet). Zur Funktionsweise der Typerkennung vergleiche die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele.
8a und 8b zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur Anwesenheits- und Typerkennung eines Siebträgers. Identische Bezugszeichen bezeichnen erneut identische oder sich entsprechende Bauelemente im Vergleich zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Dieses Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich wie das in den 2 und 3 gezeigte realisiert, so dass nachfolgend nur die Unterschiede dazu beschrieben werden.
8a zeigt den Siebträger 1 im in die Halterung 3 eingesetzten, aber noch nicht verriegelten Zustand. Die beiden dünnen Arme 7c, 7d auf entlang des Umfangs U gesehen gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen Elements bzw. Betätigungselements 7 verschließen die Öffnung und Bewegungsbahn des Bajonettverschlusses von Siebträger 1 und Halterung 3, um ein Eindringen von Schmutz und ein missbräuchliches Betätigen des Mikroschalters bzw. Anwesenheitsschalters 8 durch einen Benutzer mittels eines Fingers oder mit Hilfe von Werkzeugen (Schraubenzieher, Draht usw.) zu verhindern.
8b zeigt den Siebträger 1 im in die Halterung 3 eingesetzten, gegenüber der Position in 8a in Umfangsrichtung U verdrehten, jetzt verriegelten Zustand. Der Anwesenheitsschalter 8 dient als Sicherheitsschalter. Ist kein Siebträger 1 eingesetzt, ist durch den nicht betätigten Schalter 8 der Strom des Brühermotors unterbrochen.
Die Anwesenheitserkennung erfolgt wie folgt. Der Siebträger 1 kann vom Bediener entnommen werden (dies ist Bestandteil des normalen Bedienablaufs). Dabei wird der Brühschacht zugänglich, indem über die motorisch angetriebene Spindel ein Brühkolben auf- bzw. abwärts bewegt wird (nicht gezeigt). Im Normalfall befindet sich der Kolben in einer unteren Ruhestellung, in der der Kolben den Schacht verschließt. Somit ist ein Eingreifen in den Schacht ausgeschlossen. Eine Sicherheitsschaltung (umfassend den mechanischen Mikroschalter 8) schließt aus, dass bei entnommenem Siebträger 1 der Kolben bewegt werden kann (und ggf. in eine obere Position fährt, wobei dann der Brühschacht zugänglich würde). Etwas oberhalb mündet ein Kanal zum Mehleinwurf in den Schacht (nicht gezeigt). Auch dieser Mehlkanal wäre ohne die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung für den Bediener zugänglich, an dieser Stelle bestünde dann (bei ausgelöstem Brühermotor und Abwärtsbewegung des Kolbens) Quetschgefahr. Das heißt, bei nicht eingesetztem Siebträger könnte ohne die Sicherheitsschaltung ein Benutzer von unten in den Bauraum greifen und sich durch unbeabsichtigtes Verfahren des Kolbens (z. B. durch Starten einer Brühung) verletzen (klemmen, quetschen, verbrühen). Die Sicherheitsschaltung umfasst den mechanischen Schalter 8, der die Stromzufuhr zur Brüheinheit (Brühermotor) trennt. Ein mechanischer Schalter 8 ist notwendig, um deutsche Sicherheitsvorschriften zu erfüllen. Dort wo örtliche Vorschriften dies nicht fordern sind auch elektronische Schalter oder Schaltungen anstelle des Schalters 8 einsetzbar.
Zum Erkennen zweier unterschiedlicher Arten eines eingesetzten Siebträgers 1 (wenn auf Anwesenheit eines Siebträgers vermittels des Schalters 8 erkannt worden ist) wird der Reedsensor bzw. Reed-Schalter 12 eingesetzt. Einer der beiden Siebträgertypen (vgl. 8a, 8b) integriert in seinem mit dem Schalter 12 korrespondierenden Vorsprung 2c den Magneten 11. Ein anderer Siebträgertyp ist identisch mit dem gezeigten Typ ausgebildet, jedoch unter Weglassen des Magneten 11. Je nach erkanntem Siebträgertyp können an einer Anzeige der Kaffeemaschine nur die dafür zugelassenen Produkte und/oder Zubereitungen zur Benutzung bzw. Auswahl angeboten und/oder Fehlermeldungen ausgegeben werden, doch den passenden Siebträger einzusetzen.
In einer weiteren Variante (nicht gezeigt), die grundsätzlich wie die in den 8a und 8b gezeigte ausgebildet ist, ist zusätzlich auch im Vorsprung 2b ein weiterer Magnet integriert. Korrespondierend zum Vorsprung 2b ist ein weiterer Reed-Schalter (in derselben Art und Weise wie bei der Anordnung des Schalters 12 relativ zum Vorsprung 2c in 8a, 8b) positioniert. Mit den beiden Reed-Schalter-Magnet-Paaren ist dann ein Erkennen von bis zu 2², also bis zu vier unterschiedlichen Siebträgertypen möglich (z. B. ein kleiner, ein mittlerer oder ein großer Siebträger oder ein Reinigungssiebträger).
Der Anwesenheitsschalter 8 einerseits und der Reedschalter 12 bzw. die Reedschalter zur Typerkennung andererseits sind zwei getrennte und voneinander unabhängige Systeme. Optional ist aber auch eine UND-Verknüpfung denkbar: Das heißt, der/die Reedschalter wird/werden erst abgefragt, wenn das (korrekte, vollständige) Einsetzen eines Siebträgers 1 vom Anwesenheitsschalter 8 erkannt worden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CH 706100 A1 [0002]

Claims

Elektrisch betriebene Kaffeemaschine mit einem mit Kaffeemehl (K) befüllbaren Siebträger (1), wobei der Siebträger (1) als abnehmbarer, in eine Halterung (3) am Gehäuse (6) der Kaffeemaschine einsetzbarer Siebträger (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Siebträger (1) und/oder an der Halterung (3) ein oder mehrere zum mechanischen Befestigen des Siebträgers (1) an der Halterung (3) ausgebildete Befestigungselement(e) (2a, 2b, 2c) angeordnet ist/sind, wobei eines oder mehrere dieser Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) zur Anwesenheitserkennung des Siebträgers (1) und/oder zum Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers (1) ausgebildet ist/sind.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass am Siebträger (1) über dessen Außenumfang (U) verteilt mindestens drei, bevorzugt genau drei, Befestigungselemente (2a, 2b, 2c), insbesondere Vorsprünge, angeordnet sind, die zum mechanischen Eingriff in korrespondierende Eingriffselemente (13), die insbesondere Aussparungen sind oder umfassen, in oder an der Halterung (3) ausgebildet sind, wobei eines oder mehrere dieser Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) zusammen mit seinem/ihren korrespondierenden Eingriffselement(en) (13) zu der Anwesenheitserkennung und/oder zu dem Erkennen der Art ausgebildet ist/sind.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden gekennzeichnet durch ein zum Verpressen des Kaffeemehls (K) in den eingesetzten Siebträger (1) einführbaren und zum Entlasten des verpressten Kaffeemehls anschließend aus dem Siebträger (1) wieder herausführbaren Pressmittel (14), wobei der eingesetzte Siebträger (2) und das Pressmittel (14) eine verschließbare Brühkammer (4) ausbilden, und durch ein zur Zufuhr von Wasser (W) unter Druck in die Brühkammer (4) ausgebildetes Zuleitmittel (5).
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch einen am Siebträger (1) und an der Halterung (3) zum Einsetzen des Siebträgers (1) in die Halterung (3) ausgebildeten Bajonettverschluss, wobei der Siebträger (1) mit einer Drehung an der Halterung (3) befestigbar ist und wobei der Siebträger (1) und die Halterung (3) im befestigten Zustand eine die Brühkammer (4) umfassende Brühgruppe ausbilden.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden gekennzeichnet durch eine Anwesenheitserkennung des Siebträgers (1) vermittels eines oder mehrerer (jeweils) einer mechanischen Zwangsführung (9, 9a, 9b) unterworfenen/r, mechanischen/r Elements/e (7, 7a, 7b) und eines oder mehrerer durch diese(s) Element(e) (7, 7a, 7b) mechanisch betätigbaren/r Schalter(s) (8, 8a, 8b), wobei bevorzugt zum mechanischen Betätigen des/der Schalter(s) (8) das/die mechanische(n) Element(e) (7, 7a, 7b) vermittels eines oder mehrerer der Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) entlang seiner/ihrer (7, 7a, 7b) Zwangstrajektorie(n) bewegbar ist/sind.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Zwangsführung (9) so ausgebildet ist, dass es beim wieder Abnehmen des in die Halterung (3) eingesetzten Siebträgers (1) von der Halterung (3) zu einer Zwangsrückführung des/der mechanischen Elements/e (7) in seine/ihre vor dem Einsetzen des Siebträgers (1) in die Halterung (3) bestehende(n) Ausgangsstellung(en) relativ zur Halterung (3) kommt.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden gekennzeichnet durch eine Anwesenheitserkennung des Siebträgers (1) und/oder ein Erkennen der Art des eingesetzten Siebträgers (1) vermittels einer oder mehrerer magnetbasiert betätigbaren/r Schalteinheit(en) (10, 10a, 10b).
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Schalteinheiten (10, 10a, 10b) (jeweils) einen Permanentmagneten (11, 11a, 11b), einen Reedschalter (12, 12a, 12b) und/oder einen Hall-Sensor umfasst/umfassen, wobei bevorzugt der/die Permanentmagnet(e) (11, 11a, 11b) (jeweils) in oder an einem der Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) angeordnet ist/sind und/oder bevorzugt der/die Reedschalter (12, 12a, 12b) und/oder Hall-Sensor(en) (jeweils) in oder an der Halterung (3) angeordnet ist/sind.
Elektrisch betriebene Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der am Siebträger (1) und/oder an der Halterung (3) zum mechanischen Befestigen des Siebträgers (1) an der Halterung (3) ausgebildeten Befestigungselemente (2a, 2b, 2c) zum Übermitteln einer taktilen Rückmeldung des Einrastens des Siebträgers (1) in die Halterung (3) an einen den Siebträger (1) in die Halterung (3) einsetzenden Benutzer ausgebildet ist/sind.