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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von Getränken
durch Aufgießen
eines Aufgussstoffes, der in einer Wegwerfverpackung eingeschlossen
ist.
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Sie
findet insbesondere Anwendung im Bereich der Herstellung von Kaffeemaschinen,
bei denen mit Kaffeemehl gefüllte
Wegwerfverpackungen zum Einsatz kommen.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere Maschinen, bei denen Filterpapier-Dosetten
der gleichen Art eingelegt werden, wie sie im Dokument
WO-A-94/01039 beschrieben
ist.
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Dies
hat jedoch keinerlei einschränkende Wirkung
und die Erfindung kann durchaus für Wegwerfverpackungen anderer
Art eingesetzt werden, zum Beispiel für steife, durchlässige oder
undurchlässige
Kapseln.
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Aus
den Patenten
WO-A-98/02871 und
US-6505544 ist eine Kaffeemaschine
bekannt, bei der individuelle Verpackungen mit Kaffeemehl verwendet
werden und die ein senkrechtes Einführen der Verpackung mit Hilfe
von annähernd
senkrecht angeordneten Dosetten-Führungseinrichtungen ermöglicht,
welche die Verpackung bis zur Aufgusskammer gleiten lassen.
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Diese
Kammer besteht im Allgemeinen aus zwei Teilen, die für den Aufguss,
bei dem Wasser die Verpackung durchströmt, geschlossen werden können, und
die zum Einlegen oder Ausstoßen
der Verpackung in bzw. aus der Kammer geöffnet werden können.
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Außerdem sind
Kaffeemehl-Verpackungen mit einer Identifikationsmarkierung bekannt,
die bei ihrer Benutzung identifiziert werden können.
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Das
Dokument
WO-A-02/28241 beschreibt eine
solche Verpackung mit mehreren Markierungsvarianten. Es kann sich
dabei um einen besonders gestalteten Umfang der Verpackung, eine
bestimmte Farbe oder einen Strichcode handeln.
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Zweck
der Markierung ist es im Allgemeinen, den Betrieb der Maschine selektiv
zu halten und nur bestimmte Verpackungskategorien zur Verwendung zuzulassen.
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Die
Identifikationsmarkierung kann auch dazu dienen, die Betriebsparameter
der Aufgussvorrichtung auf die Art des Aufgussstoffes abzustimmen, insbesondere
auf die die Sorte des Kaffeemehls.
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Es
besteht ein Bedarf zur Verbesserung der Erfassung der Identifikationsmarkierung
auf der Verpackung, auch wenn das Prinzip der Erfassung einer Markierung
auf einer Wegwerfverpackung an sich bereits zahlreiche neue Verwendungsmöglichkeiten der
Aufgussvorrichtung bietet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt hierzu ein neues Konzept für eine Aufgussvorrichtung
vor, die Erfassungseinrichtungen für eine auf der Verpackung vorhandene
Identifikationsmarkierung besitzt, die in besonderer Weise relativ
zum Rest der Vorrichtung realisiert und positioniert sind.
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Insbesondere
sind die erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtungen
in einer Gleitschiene realisiert, die zur Führung der Verpackung dient.
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Auf
diese Weise ist die einwandfreie Positionierung der Verpackung in
Bezug auf die Erfassungseinrichtungen gewährleistet (Positionierungssicherheit
der Verpackung in Bezug auf die Erfassungseinrichtungen, kurze und
leicht feststellbare Entfernung zwischen den Erfassungseinrichtungen
und der auf der Verpackung zu identifizierenden Zone usw.).
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Die
vorliegende Erfindung hat darüber
hinaus den Vorteil, die einwandfreie Integration der Erfassungseinrichtungen
in die Maschine zu gewährleisten,
ohne zusätzliche
sperrige Vorsprünge
zu schaffen, welche die Gestaltung der Maschine kompliziert machen
und das Einlegen und Führen
der Wegwerfverpackungen behindern würden.
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In
vorteilhafter und bevorzugter Weise gewährleistet die Erfindung eine
praktische Montage und eine genaue Positionierung der Erfassungseinrichtungen
in der Maschine.
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Außerdem können die
Erfassungseinrichtungen bei einem Ausfall ausgebaut werden.
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Weitere
Zwecke und Vorteile werden in der Beschreibung angeführt, die
eine bevorzugte Ausführungsart
der Erfindung betrifft, jedoch nicht einschränkend ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von Getränken
durch Aufgießen
eines Aufgussstoffes, der in einer Wegwerfverpackung eingeschlossen
ist, bestehend aus:
- – einer Aufgusskammer mit einer
zwischen einer geöffneten
Position und einer für
das Aufgießen geschlossenen
Position veränderbaren
Stellung,
- – Führungseinrichtungen
der Verpackung von einer Einführungszone
zur Aufgusskammer, wobei die Führungseinrichtungen
eine Gleitschiene besitzen, die mit dem Umfang der Verpackung zusammenwirken
kann,
gekennzeichnet dadurch,
dass sie eine Erfassungseinrichtung
für eine
auf der Verpackung aufgebrachte Identifikationsmarkierung besitzt
und die genannte Erfassungseinrichtung in die Gleitschiene eingeformt
ist,
dass die Erfassungseinrichtungen aus Mitteln zur Erkennung
mindestens einer Farbe bestehen,
dass die Erkennungseinrichtungen
folgende Elemente aufweisen:
– eine Diode zum Aussenden
von Licht mit einem festgelegten Frequenzspektrum auf eine Zielzone der
Verpackung,
– ein
Erfassungselement zum Erfassen des ausgesandten, oder von der Verpackung
reflektierten Lichts, das auszuwerten ist, um die Markierung der
Verpackung zu identifizieren.
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Entsprechend
den bevorzugten Varianten der Erfindung hat die Vorrichtung folgende
Merkmale:
- – Die
Erfassungseinrichtungen bestehen einen Träger mit einem U-förmigen Querschnitt,
der einen Teil der Gleitschiene bildet.
- – Der
Träger
ist in den Körper
der Gleitschiene einsteckbar.
- – Sie
weist einen Anwesenheitssensor auf, der unmittelbar stromaufwärts der
Aufgusskammer an der Gleitschiene ausgebildet ist, um ein etwaiges
Blockieren der Verpackung zu erfassen.
- – Die
Gleitschiene ist in Bezug auf die Horizontale geneigt.
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Die
beigefügten
Zeichnungen sind Beispiele und wirken nicht einschränkend. Sie
stellen nur eine bevorzugte Ausführungsart
der Erfindung dar und dienen dem leichteren Verständnis.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht mit einem Teilschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer besonderen Ausführungsart
der Erfindung.
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2 und 3 zeigen
in perspektivischer Darstellung einige Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer weiteren Ausführungsart.
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4 ist
ein Beispiel für
eine Gestaltung der verwendbaren Erfassungseinrichtungen.
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In 1 werden
die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zur Herstellung von
Getränken durch
Aufgießen
dargestellt, d. h. die beweglichen Bauteile 3 und 4,
deren Anordnung so geändert
werden kann, dass je nach ihrer Stellung eine offene oder geschlossene
Aufgusskammer 15 entsteht.
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Eine
solche Arbeitsweise ist im Dokument
WO-A-98/02871 beschrieben.
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Selbstverständlich hat
diese keine einschränkende
Wirkung auf die Erfindung, die sich auf Vorrichtungen jeder Art
erstreckt, welche eine Aufgusskammer besitzen, die je nach Betriebsphase, zum
Beispiel durch eine Translations- und/oder Rotationsbewegung geöffnet und
geschlossen werden kann.
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Im
dargestellten Fall kann eine Wegwerfverpackung 5, welche
zum Beispiel Kaffeemehl enthält, im
Bereich der Einführungszone 7 in
die Vorrichtung eingeführt
werden.
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Diese
Vorrichtung weist bewegliche Bauteile 3, 4 auf,
die eine oszillierende Bewegung ausführen und sich so in Bezug auf
den Rahmen 1 aneinander annähern, oder voneinander entfernen
können,
so dass die Aufgusskammer während
der Strömungsphase
des Fluids geschlossen werden wird und außerdem ein Öffnen der Aufgusskammer nach
oben (wie in 1), für die Einführungsphase der Verpackung 5,
oder nach unten (siehe 2 und 3), um eine
neue Verpackung oberhalb der Aufgusskammer 15 in Anschlag
zu bringen, und/oder eine verbrauchte Verpackung durch den unteren
Teil der Vorrichtung auszustoßen,
möglich
ist.
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Wie
selbstverständlich
bekannt ist, umfasst die Vorrichtung außerdem einen Wasserkessel 13 zur
Beschickung der Aufgusskammer 15, wenn diese geschlossen
ist, um den Brühvorgang
zu realisieren.
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Ein
Pumpensystem ist im Allgemeinen ebenfalls vorgesehen, um das Auslaugen
unter Druck zu erzwingen.
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1 und 2 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
für einen
Antrieb 2 (hier in Form eines Motors mit Getriebe), der
die Kraftübertragung vom
Motor bis zu den beweglichen Elementen 3, 4 erlaubt.
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Wie
oben angegeben, hat diese Gestaltung die jedoch keinerlei einschränkende Wirkung
auf die Erfindung.
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Wie
aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weist die
Vorrichtung außerdem
Führungseinrichtungen
in Form einer Gleitschiene 6 und einer sekundären Gleitschiene 14 auf,
welche das Gleiten der Verpackung 5 von einer Einführungszone 7 bis
zur Aufgusskammer 15 und gegebenenfalls nach der Aufgusskammer 15 in
eine Ausstoßzone
ermöglichen können.
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Im
dargestellten Fall besitzen die Gleitschiene 6 und die
sekundäre
Gleitschiene 14 eine weitgehend identische äußere Form
und sind in Bezug auf die Aufgusskammer in etwa symmetrisch und
bei geschlossener Stellung in Höhe
der Anlageflächen
der beweglichen Bauteile 3, 4 angeordnet.
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Die
länglichen
Elemente, die Bestandteile der Gleitschienen 6, 14 sind,
besitzen eine Längsnut, die
mit einem Teil des Umfangs der Wegwerfverpackung zusammenwirken
kann und die richtige Breite besitzt, um eine gleitende Anpassung
zu bewirken und somit Führungseinrichtungen
zu bilden.
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Die
dargestellte Verpackung 5 ist ein Beispiel für solche,
die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden können,
hat jedoch keine einschränkende
Wirkung.
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Es
könnte
sich dabei um eine Kapsel, etwa in Form eines kleinen, steifen Behältnisses
handeln, das einen Rand besitzt, der mit der Gleitschiene 6 zusammenwirken
kann.
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Die
Verpackung 5 besitzt an ihrem Umfang eine Markierung, die
mit der Gleitschiene 6 derart zusammen wirken kann, dass
eine Erfassung des Markierungstyps durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
erfolgt.
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Nachstehend
wird eine bevorzugte Ausführungsart
beschrieben, bei der die Markierung aus einer bestimmten Farbe besteht.
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Unter
Farbe wird ein Farbton verstanden, der von den Erfassungsmitteln
individuell erkannt werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann in der Lage sein, eine oder mehrere Farben, je nach Betriebsart
der Vorrichtung, wiederzuerkennen.
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Es
ist charakteristisch, dass die Gleitschiene 6 Erfassungseinrichtungen 9 besitzt,
von denen ein Beispiel in 1 in Vorderansicht
dargestellt ist.
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2 und 3 enthalten
ein anderes Beispiel in perspektivischer Darstellung.
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Im
dargestellten Fall besitzen die Erfassungseinrichtungen 9 einen
gemeinsamen Träger aus
steifem Kunststoff, welcher einen U-förmigen Querschnitt hat.
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Hinter
dem U ist ein Steckverbinder für
den elektrischen Anschluss der Erfassungseinrichtungen 9 angeordnet.
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Diese
vorteilhafte Gestaltung macht es möglich, die Erfassungseinrichtungen 9 als
integralen Teil der Gleitschiene 6 auszubilden.
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Die
Positionierung der Erfassungseinrichtungen 9 in Bezug auf
den zu erfassenden Umfang der Verpackung 5 wird damit sehr
zuverlässig.
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Außerdem sind,
wie in 2 und 3 dargestellt ist, die Erfassungseinrichtungen 9 leicht
in die Gleitschiene 6 einzustecken oder auszubauen.
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4 zeigt
eine andere Ausführungsart
der Erfassungseinrichtungen 9 in Form eines in etwa ebenen
Trägers.
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Dieser
Träger
wird mit einer Diode 10 vom Typ LED (Leuchtdiode) bestückt, welche
Licht in einem bestimmten Frequenzspektrum aussenden kann (z. B.
weißes
Licht), das auf eine bestimmte Zone des Umfangs der Verpackung 5 gerichtet
wird, die mit der Gleitschiene 6 zusammenwirkt.
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Die
Diode 10 sendet ein solches Licht in Richtung der Verpackung 5 aus,
die, sofern sie opak ist, einen Teil dieses Lichtes reflektiert,
wobei das reflektierte Licht von der Farbe der reflektierenden Fläche der
Verpackung 5 abhängt.
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Das
so reflektierte Licht wird an einen Erfassungs-Baustein 12 geleitet,
der eine Mehrzahl von Fotozellen aufweist, die jeweils für einen
Teil des Lichtspektrums empfindlich sind.
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Die
selektive Erregung der Zellen führt
zur Bildung eines elektrischen Spannungssignals, das für das reflektierte
Licht charakteristisch ist.
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Der
Erfassungs-Baustein 12 besitzt außerdem, entweder integrierte
oder separate, zur Auswertung dieser elektrischen Spannung geeignete Mittel,
um den auf der Verpackung 5 erfassten Farbton zu bestimmen.
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Der
Erfassungs-Baustein 12 besitzt zum Beispiel einen Spannungs-Frequenz-Wandler, der das elektrische
Erfassungssignal in eine Frequenz umsetzt, die dem Licht eines bestimmten
Frequenzspektrums entspricht.
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Das
durch diese Wandlung entstehende Frequenzsignal kann mit Signalen
zuvor definierter und im Baustein gespeicherter Signaltypen verglichen werden.
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Es
erfolgt dabei ein Vergleich, bei dem festgestellt wird, ob das aus
dem Erfassungsvorgang stammende Frequenzsignal mit einem (oder allen) der
gespeicherten Referenzsignale übereinstimmt.
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Fällt der
Vergleich positiv aus, zeigt der Erfassungs-Baustein 12 an,
dass die Farbe der Verpackung 5 erkannt worden ist.
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Die
Anschlüsse 11 dienen
zur Ein- und Ausgabe der elektrischen Signale von und an die Erfassungseinrichtungen 9.
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4 stellt
den Fall von Erfassungseinrichtungen 9 dar, die mit Reflexion
arbeiten, d. h. die die Zielfläche
der Verpackung 5 als Reflexionsfläche für die Messung des reflektierten
Lichtes verwenden.
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Es
können
jedoch auch Erfassungseinrichtungen 9 verwendet werden,
die mit Transmission arbeiten, d. h. die das durch die Zielzone
der Verpackung 5 hindurch tretende Licht erfassen können.
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In
diesem Fall ist die Zielzone der Verpackung 5 von einer
bestimmten Farbe und nicht opak, damit das Licht teilweise durch
dessen Dicke hindurch treten kann.
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In
diesem Fall werden die Diode 10 und der Erfassungs-Baustein 12 einander
gegenüber
in Bezug auf die Gleitschiene 6 angeordnet.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Anwesenheitssensor 8 enthält, der
sich im dargestellten Fall zwischen den Erfassungseinrichtungen 9 und
der Aufgusskammer 15 befindet, wie in der Ausführungsart
in 2 und 3 dargestellt ist.
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Genauer
gesagt ist der Anwesenheitssensor 8, bezogen auf die Einführungsrichtung
der Verpackung 5, unmittelbar vor der Aufgusskammer 15 angeordnet.
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Dieser
Anwesenheitssensor 8 dient dazu sicherzustellen, dass die
Verpackung 5 an dieser Stelle nicht blockiert ist.
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Eine
Aufgussphase kann erst dann beginnen, wenn der Anwesenheitssensor 8 das
Vorhandensein einer Verpackung 5 auf seiner Höhe erfasst hat.
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Nachstehend
wird eine Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführlicher
beschrieben.
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Der
Benutzer legt eine Verpackung 5 auf Ebene der Einleitungszone 7 ein,
die im Allgemeinen etwas erweitert ist, um das Einlegen zu erleichtern.
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Die
Verpackung 5 wird daraufhin in den von der Gleitschiene 6 der
zweiten Gleitschiene 14 gebildeten Führungseinrichtungen gleiten.
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Werden
die Gleitschienen 6 und 14 mit ausreichender Neigung
gegenüber
der Horizontalen angeordnet, bewirkt die Schwerkraft auf natürliche Weise
die Abwärtsbewegung
der Verpackungen 5.
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Dadurch
legt sich die Verpackung 5 auf der Oberseite der beweglichen
Bauteile 3 und 4 an, wobei eine Zone ihres Umfangs
den Erfassungseinrichtungen 9 gegenüber präsentiert wird.
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Diese
Einrichtungen erfassen daraufhin die auf der Verpackung 5 vorhandene
Markierung.
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Wird
die Markierung von den Erfassungseinrichtungen 9 erkannt,
erfolgt das Öffnen
der Aufgusskammer 15, um die Zuführung der Verpackung 5 zuzulassen,
dann das Schließen
der Aufgusskammer 15 für
den Aufguss und schließlich
ein Ausstoßen
der Verpackung 5 durch das Öffnen der Kammer 15 nach unten.
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Wird
die Markierung der Verpackung 5 von den Erfassungseinrichtungen 9 nicht
erkannt, kann ein Ton- oder Sichtzeichen an den Benutzer ausgegeben
werden, um ihm anzuzeigen, dass die Art der von ihm eingelegten
Verpackung mit der Vorrichtung nicht benutzt werden kann.
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Es
ist auch möglich,
dass bei einer solchen Erfassung die beweglichen Bauteile 3, 4 so
betätigt werden,
dass die Verpackung 8 ohne Aufguss ausgestoßen wird.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die Erfassungseinrichtungen 9 auch die Erfassung mehrerer
Farbtöne
ermöglichen,
um die Aufgussparameter an die Art der Verpackung 5 anzupassen.
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Auf
diese Weise können
sowohl die Wassertemperatur für
den Aufguss erhöht,
als auch der Druck oder die Dauer des Aufgusses sowie das Volumen
des eingespritzten Wassers vergrößert oder
verringert werden.
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- 1
- Rahmen
- 2
- Antriebsmittel
- 3
- bewegliches
Bauteil
- 4
- bewegliches
Bauteil
- 5
- Verpackung
- 6
- Gleitschiene
- 7
- Einleitungszone
- 8
- Anwesenheitssensor
- 9
- Erfassungseinrichtungen
- 10
- Diode
- 11
- Anschlüsse
- 12
- Erfassungs-Baustein
- 13
- Wasserkessel
- 14
- sekundäre Gleitschiene
- 15
- Aufgusskammer