EP4132331A1 - Mahlgradanpassungsanordnung mit einer kaffeemaschine, kaffeemaschine einer solchen anordnung, und verfahren zum mahlgradanpassen - Google Patents

Mahlgradanpassungsanordnung mit einer kaffeemaschine, kaffeemaschine einer solchen anordnung, und verfahren zum mahlgradanpassen

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Publication number
EP4132331A1
EP4132331A1 EP21717780.7A EP21717780A EP4132331A1 EP 4132331 A1 EP4132331 A1 EP 4132331A1 EP 21717780 A EP21717780 A EP 21717780A EP 4132331 A1 EP4132331 A1 EP 4132331A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
grinder
server
control unit
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21717780.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Hallmann
Armin HENSEL
Bernd Buchholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Melitta Professional Coffee Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Melitta Professional Coffee Solutions GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Melitta Professional Coffee Solutions GmbH and Co KG filed Critical Melitta Professional Coffee Solutions GmbH and Co KG
Publication of EP4132331A1 publication Critical patent/EP4132331A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J42/00—Coffee mills; Spice mills
    • A47J42/12—Coffee mills; Spice mills having grinding discs
    • A47J42/18—Adjusting mechanisms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J42/00—Coffee mills; Spice mills
    • A47J42/38—Parts or details

Definitions

  • the invention relates to a grinding degree adjustment arrangement with a coffee machine according to the preamble of claim 1 as well as a coffee machine, in particular a fully automatic coffee machine, with such an arrangement, and a method for adjusting the grinding degree.
  • the distance between the two grinding tools is changed.
  • the grinding tool which is non-rotatably mounted, can be changed geometrically to the other, driven grinding tool.
  • the adjustment is done manually or via an electrical adjustment unit.
  • the change in the degree of grinding is geometrically very sensitive.
  • the optimum setting is located in a small window of a few 10ths of a millimeter, which also depends on the type of coffee and the desired extraction strength for the product.
  • An as yet unpublished application by the applicant describes an alternative force-controlled method for adjusting the fineness of the coffee powder. It shows that the particle size of the ground coffee is related to the axial force that acts between the grinding tools during the grinding process. The finer the powder, the greater the force. It is also described that one of the grinding tools is mounted so that it cannot rotate and at the same time has an axial degree of freedom. A defined force is applied to the grinding tools from the outside in order to provoke a desired degree of grinding.
  • the invention therefore has the task of creating a grinding degree adjustment arrangement which regulates the particle fineness of a grinder of a coffee machine.
  • Machine advantageously improved, increased its service life and thus offers cost advantages.
  • the invention achieves this object by a grinding degree adjustment arrangement with the features of claim 1, a coffee machine with the features of claim 9 and a method with the features of claim 10.
  • a grinding degree adjustment arrangement in particular a telemetric grinding degree adjustment arrangement, comprising at least one coffee machine with at least one grinder for grinding coffee beans, the at least one grinder having a first grinding disc, a second grinding disc and a drive unit through which at least one of the two grinding discs can be rotated is driven, and has a control unit.
  • the degree of grinding adjustment arrangement furthermore comprises at least one server, and the at least one grinder has at least one sensor device.
  • the sensor device forms or has at least one display of a fineness adjustment and / or a force-generating device of the grinder of the coffee machine. This enables the grinding degree of the grinder to be adjusted quickly and easily.
  • the at least one server can be a service, e.g. a telephone hotline / advice.
  • a user of the coffee machine can use the displayed setting value and information from the server to quickly and easily adjust the grinding degree.
  • the at least one server can be a superordinate control device and can be wired and / or wirelessly connected to the coffee machine, which has the at least one grinder, via the control unit. In this way, convenience for the user can be increased.
  • a coffee machine according to the invention in particular a fully automatic coffee machine, forms part of the grinding degree adjustment arrangement described above.
  • a method for adjusting the grinding degree of an above-mentioned grinding degree adjustment arrangement with a coffee machine comprises the process steps (VS1) inputting a reference variable (setpoint) for a grinding degree of a grinder before operation or during operation of the grinder in a fineness adjustment or power generation device of grinding tools of a grinder Coffee machine; (VS2) detection of forces and / or positions of the grinder by means of a sensor device, generation of a corresponding display signal of the fineness adjustment or force generation device; and (VS3) comparing the display signal thus obtained with the reference variable (setpoint) or with a reference variable obtained from a server and setting the fineness adjustment or the force-generating device of the grinder of the coffee machine to adjust the degree of grinding of the degree of grinding adjustment arrangement.
  • Another inventive method for telemetric degree of grinding control of the grinding degree adjustment arrangement described above has the following steps: (VS1) input of a reference variable (setpoint) for a grinding degree of a grinder before operation or during operation of the grinder in a control unit of a control unit or a server, which is with communicates with the control unit, the control unit adjusting the grinding tools of the grinder via a fineness adjustment or a force generating device via an actuating signal; (VS2) detecting forces and / or positions of the grinder by means of a sensor device, generating a corresponding measurement signal and forwarding the measurement signal to the control unit; and (VS3) comparing the measurement signal obtained in this way with the reference variable (setpoint value) and forming a corresponding control signal for regulating the degree of grinding of the grinder.
  • a particular advantage is that a central setting of individual or several grinders to the desired (e.g. identical) degrees of fineness and thus comparable product settings to achieve defined quality standards of several coffee machines (chain customers) can be made possible by controlling the machines via telemetric access.
  • the grinders can be adjusted geometrically or force-controlled via a server via their manual or electrical fineness adjustment.
  • control unit is designed as an interface which transmits data from the sensor device to the at least one server and receives it from the server.
  • the control unit it is advantageously possible for the control unit to be connected to the server via the Internet and / or an intranet, for example.
  • a force-grinding degree relationship can be used to ideally set the coffee machine's grinders by means of telemetry, to monitor them and to regulate them with regard to influencing variables.
  • Influencing variables can be, for example, changing coffee beans, changing product settings or temperature fluctuations directly in the coffee machine.
  • control unit has a control unit and, together with the sensor device and a fineness adjustment and / or a power generation device of the grinder, forms a control circuit for regulating a degree of grinding of the grinder. This is advantageous because the control unit thus has several functions.
  • control unit is connected to the at least one server via a telemetry connection, the grinding degree adjustment arrangement forming a telemetric grinding degree adjustment arrangement.
  • wireless connection options are also advantageously used.
  • the at least one server is designed such that the at least one server of the control unit transmits predetermined data for the fineness adjustment and / or the force-generating device of the grinder.
  • the previously specified data can only be stored once in the server's memory and used for many other coffee machines connected to it.
  • the at least one server can monitor the grinder using the data received from the control unit. This enables a central adjustment of the fineness of the grinding degree with the aid of sensory auxiliary variables that allow a statement to be made about the absolute position (force or geometry) on the grinding tools.
  • the at least one server has a control unit and, together with the control unit, the sensor device and the fineness adjustment and / or the force generating device of the grinder, forms a control circuit for regulating a degree of grinding of the grinder. This is advantageous because the control unit of each coffee machine does not have to have a control unit.
  • the at least one server is connected to at least two coffee machines by means of the telemetry connection and controls their respective grinder and evaluates its data.
  • many more coffee machines can be connected to the server in this way.
  • the at least one server is arranged in a cloud.
  • a further advantageous embodiment of the further method provides that the measurement signal is transmitted by the control unit via a telemetry connection to a server in a cloud, and that the server transmits the actuating signal to the control unit via the telemetry connection.
  • control unit can also transmit recorded parameters, such as temperature, to the server, with the server carrying out various evaluations from the values obtained in this way, recorded measurement signals and control signals.
  • recorded parameters such as temperature
  • the actual position of the grinder can be determined by remote diagnosis
  • Figure 1 a schematic view of a Mahlgradanpas solution arrangement according to the invention with a front view in section of a principle of a grinder for grinding coffee beans;
  • FIG. 2 a schematic view of a variant of the arrangement according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 3 a schematic flow diagram of an exemplary method.
  • Fig. 1 is a schematic view of a Mahlgradanpas solution arrangement 1 according to the invention with a front view in section of a principle of a grinder 2 for grinding coffee beans 8 is shown.
  • the degree of grinding adjustment arrangement 1 comprises a grinder 2, a sensor device 12 and a server 15.
  • server 15 should be understood here to mean the following terms.
  • the server 15 can be a service, e.g. a telephone flotline / advice etc., be.
  • the server 15 can be arranged as a kind of superordinate control device, e.g. in the vicinity of a coffee machine which has the grinder 2, and can be wired and / or wirelessly connected to the coffee machine. Further coffee machines with grinders 2 can also be assigned to the server 15.
  • the server 15 as a higher-level control device can be, for example, a computer which is connected to a local network and via this receives and makes information available.
  • the server 15 can also be software which is installed on a network computer and which fulfills the above tasks.
  • the server 15 is arranged in a so-called cloud C or is connected to it.
  • the grinding mechanism 2 has a grinding mechanism axis 2a, a first grinding disk support M1 with a first grinding disk 3, a second grinding disk support M2 with a second grinding disk 4 and a drive unit 6.
  • the grinding disks 3, 4 are also referred to as grinding tools.
  • the first grinding disk 3 is stored in the first grinding disk carrier M1 so that it cannot rotate. In this respect, the first grinding disk 3 stands still during the operation of the grinder 2.
  • the first grinding disk 3 can also be designed differently, e.g. as a grinding cone.
  • a hopper 9 extends through an unmarked opening in the first grinding disk 3. Through the hopper 9 and the opening, the grinder 2 coffee beans 8 to be ground are supplied.
  • the grinder 2 can also be provided for grinding other pleasure or foodstuffs, but it is preferably provided for grinding coffee beans 8.
  • the grinding disks 3, 4 are arranged with their grinding sides facing each other and form between them a grinding chamber, not designated, which opens out on its outer circumference in a grinding gap MS.
  • An ejection section 5 (not shown) with a collecting device (not shown here) is attached to the grinding gap MS, which catches the coffee beans - preferably coffee powder- emerging from the grinding gap MS and feeds it to an extraction process.
  • the second grinding disk 4 can also be designed differently, e.g. as a grinding cone.
  • the second grinding disk 4 is rotatable relative to the first grinding disk 3 about the grinding mechanism axis 2a.
  • the second grinding disk 4 is coupled to the drive unit 6 in such a way that the second grinding disk 4 is set in a rotary motion when the grinding mechanism 2 is in operation, while the first grinding disk 3 is stationary.
  • first grinding disk 3 can also be rotatable while the second grinding disk 4 is stationary. It is also possible for both grinding disks 3, 4 to be rotatable - e.g. in opposite directions of rotation and / or at different speeds, so that there is always a relative movement between the two grinding disks 3, 4.
  • the grinder 2 also has at least one fineness adjustment 7.
  • the fineness adjustment 7 acts here on the first grinding disk 3, which is secured against rotation here and has an axial degree of freedom in the direction of the grinder axis 2a.
  • the fineness adjustment 7 can also act on the second rotatable grinding disk 4 or on both grinding disks 3, 4.
  • the fineness adjustment 7 is designed in an embodiment not shown for manual adjustment.
  • the fineness adjustment 7 can also, for example, be driven by an electric motor, for example by a stepping motor or servomotor which is controlled by a control unit 10.
  • the control unit 10 also controls the drive unit 6, which has an electrical drive's rule.
  • the grinder 2 can be advantageously adjusted by means of the fineness adjustment 7 by means of the fineness adjustment 7, depending on the coffee beans 8 to be ground and the respective desired degree of grinding.
  • a display e.g. with a scale
  • the sensor device 12 can also form or have the display of the fineness adjustment 7.
  • an adjustment of a grinding degree to the respective coffee beans 8 to be ground can be carried out, e.g. using a table in which the respective coffee bean types are assigned a setting value.
  • control unit 10 for controlling a coffee machine and, in particular, the grinder 2.
  • the aforementioned control unit 10 can be assigned to the grinder 2 or it can be part of a coffee machine, for example a fully automatic coffee machine.
  • the server 15 as a service given above, this can be used by a user of the coffee machine that has the grinder 2 in order to obtain information on how to set the grinding degree of the grinder 2 for certain types of coffee beans.
  • the user can adjust the grind by means of the service in such a way that the grind is adapted to the type of coffee bean and / or the taste of the user.
  • the grinder 2 has a sensor device 12 which communicates with the control unit 10.
  • the control unit 10 can send the measured values determined by the sensor device 12 with regard to the grinder 2 (e.g. current data on the grinding process, temperatures, setting of the fineness adjustment 7) to the server 15 (to the service department, to the server 15 as a higher-level control device in the Environment of the coffee machine, to the server 15 in the Cloud C).
  • the server 15 can use this data to monitor the coffee machine.
  • the service department can use this data on the one hand to support communication with a user to improve the adjustment of the grinding degree and also for changes and adjustments to later versions of the coffee machines.
  • the server 15 can actuate the fine adjustment 7 by means of the control unit 10 to adjust the degree of grinding of the grinder 2, e.g. when it is started up for the first time.
  • the server 15 can carry out general adjustments, e.g. improvements, updates, etc., on the basis of the data from the sensor device 12.
  • the exemplary embodiment shown has a grinder 2 with the sensor device 12, which is part of a control loop 16.
  • the control circuit 16 is formed from the control unit 10, which is designed for this purpose with a control unit, the sensor device 12 and the fine adjustment 7.
  • the control unit of the control unit 10 has a comparison device that calculates a difference between a command variable derived from the in one Memory of the control unit 10 records stored data and forms a controlled variable detected by the sensor device 12. From this difference, the control unit generates a control signal for the fineness adjustment 7.
  • a pickup of the sensor device 12 is then arranged (e.g. load cell, hydraulic pressure sensor), which e.g. a force as a measured variable 12a of the grinding process determined. This measured variable 12a is fed from the sensor device 12 as a measurement signal 12b to the comparison device as a recorded controlled variable.
  • the transducer for a sensory evaluation of the sensor device 12 can, for example, be based on the following measuring principles:
  • the control unit 10 is also designed here as an interface which communicates with the server 15 in the cloud C.
  • the control unit 10 is connected to the server 15 in the cloud C by transmission links 13, 14 of a telemetry connection 18.
  • the telemetry connection 18 can, for example, be an Internet connection or have such a connection.
  • the transmission path 13 is used to transmit data, e.g. measurement data from the sensor device 12 (e.g. current data on the grinding process, temperatures, etc.) and the fineness adjustment 7 to the server 15. Via the transmission path 14, data, e.g. manipulated variables for the fineness adjustment 7, from the server 15 to the control unit 10.
  • the force-grinding degree relationship described above can be used to ideally set the grinder 2 or the grinder 2 of a coffee machine by means of telemetry, to monitor it and to regulate it with respect to influencing variables.
  • Influencing variables can be, for example, changing coffee beans 8, changing product settings or temperature fluctuations directly in the coffee machine.
  • the server 15 has the control unit and is thus part of a telemetry control circuit 17, the control unit 10 on the one hand forming an interface to the server 15 and on the other hand the control for the fineness adjustment 7.
  • the grinder is able to adjust the electrical fineness 7 to set the desired degree of grinding and to regulate these against interfering factors.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a variant of the grinding degree adjustment arrangement 1 according to the invention according to FIG. 1.
  • the grinder 2 also has at least one force generating device 7a.
  • the force generating device 7a acts here on the first grinding disk 3.
  • a respective force F constantly acts on coffee beans 8 located between the first grinding disk 3 and the second grinding disk 4. This is advantageous, but not mandatory.
  • the force generating device 7a can also act on the second rotatable grinding disk 4 or on both grinding disks 3, 4.
  • the force generating device 7a here comprises two force storage elements 7b designed as compression springs, which are controlled by a corresponding device, not designated here and not discussed further, for example by a servomotor variable pretensioning path X can be pretensioned, so that the respective force F, which acts on the first grinding disc 3 and thus on the coffee beans 8, is variable or adjustable in its amount.
  • the energy storage elements 7b exert an axial force that can be adjusted or changed in this way in the direction of the grinding mechanism axis 2a perpendicular to a plane of the grinding gap MS on the first and / or second grinding disks 3, 4.
  • the force acting on the coffee beans 8 through the grinder 2 can be advantageously adjusted by the force generating device 7a depending on the coffee beans 8 to be ground and the respective desired degree of grinding.
  • data sets with regard to the respective degree of grinding, the type of bean and the force to be generated by the force generating device 7a are preferably stored in a data memory of a control unit 10 for controlling a coffee machine and in particular the grinder 2.
  • the aforementioned control unit 10 can be assigned to the grinder 2 or it can be part of a coffee machine, e.g. a fully automatic coffee machine.
  • control loops 16 and 17 are constructed as described above in connection with FIG. 1.
  • the setting of the grinder 2 by means of pressure transducers of the sensor device 12 or force generation of a spring travel of the force storage elements 7b designed as compression springs can be regulated very precisely compared to the purely geometric adjustment of the grinding tools 3, 4.
  • an absolute size of the grinding fineness can be defined independently of the component tolerances of the grinder components. In this way, valuable knowledge can be obtained from the sensory pressure / force signal (measurement signal 12b) and, in turn, converted into a required control signal by the control unit. This information can of course also be integrated into the higher-level telemetry control circuit 17, as already described above.
  • the transducer for a sensory evaluation of the sensor device 12 can be based, for example, on the following measuring principles:
  • the actual position of the grinder 2 can be determined by remote diagnosis
  • FIG. 3 shows a schematic flow diagram of an exemplary method for telemetric control of the degree of grinding.
  • a reference variable (setpoint) for a degree of grinding of the grinder 2 of the control unit is entered, which the grinding tools, e.g. grinding disks 3, 4 of the grinder 2 accordingly via a fineness adjustment 7 or power generation device 7a is set via a control signal.
  • the reference variable can be stored beforehand in a memory of the control unit.
  • the reference variable can be entered manually using a corresponding input device.
  • the control unit is part of the control unit 10 or of the server 15.
  • This setting is then detected in a second method step VS2 during operation of the grinder 2 by means of the sensor device 12, and the sensor device 12 forwards a measurement signal 12b (actual value) generated therefrom to the control unit of the control unit 10.
  • the measurement signal 12b is transmitted by the control unit 10 to a server 15 in a cloud C via a telemetry connection 18.
  • control unit From a comparison of the reference variable (setpoint value) and the measurement signal (actual value) obtained in this way, the control unit forms an actuating signal for regulating the degree of grinding of the grinder 2 in a third method step VS3.
  • the control signal is transmitted via the telemetry connection 18 to the control unit 10, which sets the fineness adjustment 7 or the force generating device 7a of the grinder 2 via the operative connection 11.
  • the control unit 10 can also transmit additionally recorded parameters, such as temperature, to the control unit.
  • the control unit 10 and / or the server 15 are designed to carry out different evaluations from the setpoints, recorded measurement signals and control signals, such as adjustment of the fineness when changing beans, extraction time of the coffee cake, compensation of thermal expansion effects, actual position determination of the grinder 2, continuous diagnosis of Wear effects on the grinding tools 3, 4 for maintenance planning, for example.
  • the grinding process shown above can also be constructed analogously to a conventional grinder.
  • a sensor is then arranged behind one of the grinding tools (eg load cell, hydraulic pressure sensor), which determines the force during the grinding process.
  • the grinding tools eg load cell, hydraulic pressure sensor
  • control unit 11 operative connection 12 sensor device 12a measured variable 12b measurement signal 13, 14 transmission path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Apparatus For Making Beverages (AREA)
  • Tea And Coffee (AREA)

Abstract

Eine Mahlgradanpassungsanordnung (1) aufweisend mindestens eine Kaffeemaschine mit mindestens einem Mahlwerk (2) zum Mahlen von Kaffeebohnen (8), wobei das mindestens eine Mahlwerk (2) eine erste Mahlscheibe (3), eine zweite Mahlscheibe (4) und eine Antriebseinheit (6), durch welche mindestens eine der beiden Mahlscheiben (3, 4) drehbar betrieben ist, sowie eine Steuereinheit (10) aufweist. Die Mahlgradanpassungsanordnung (1) umfasst weiterhin mindestens einen Server (15), wobei das mindestens eine Mahlwerk (2) mindestens eine Sensoreinrichtung (12) aufweist. Eine Kaffeemaschine wird bereitgestellt. Ein Verfahren Mahlgradanpassen einer Mahlgradanpassungsanordnung (1) und ein Verfahren zum telemetrischen Mahlgradanpassen einer Mahlgradanpassungsanordnung (1) werden geschaffen.

Description

Mahlgradanpassungsanordnung mit einer Kaffeemaschine, Kaffeemaschine einer solchen Anordnung, und Verfahren zum Mahlgradanpassen
Die Erfindung betrifft eine Mahlgradanpassungsanordnung mit einer Kaffeemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kaffeemaschine, insbesondere einen Kaffeevollautomaten, mit einer solchen Anordnung, und ein Verfahren zum Mahlgradanpassen.
Aus dem Stand der Technik sind im Wesentlichen zwei bewährte Bauarten von Kaf feemahlwerken bekannt, die in Kaffeemaschinen eingesetzt werden. Zum einen Scheibenmahlwerke und zum anderen Kegelmahlwerke. Beide Mahlwerksarten ha ben gemein, dass sie aus zwei Mahlwerkzeugen bestehen, wobei eines dieser Werkzeuge fixiert ist und das andere angetrieben wird. Durch die Rotationsbewe gung des einen Mahlwerkzeuges werden die zu mahlenden Kaffeebohnen in einen Mahlspalt eingezogen und über die sich verjüngenden Mahlspaltweite immer feiner gemahlen. Der kleinste Abstand der beiden Werkzeuge ist maßgebend für den er zeugten Mahlgrad des Kaffeepulvers.
Zur Regulierung der Partikelfeinheit in solchen herkömmlichen Kaffeemahlwerken wird der Abstand zwischen den beiden Mahlwerkzeugen verändert. Das Mahlwerk zeug, welches drehfest gelagert ist, kann zu dem anderen, angetriebenen Mahlwerk zeug geometrisch verändert werden. Die Verstellung erfolgt manuell oder über eine elektrische Verstelleinheit. Die Veränderung des Mahlgrads verhält sich dabei geo metrisch sehr sensibel. In einem nur kleinen Fenster von wenigen 10Otstel Millimeter befindet sich die optimale Einstellung, die zusätzlich von der Kaffeesorte und der gewünschten Extraktionsstärke für das Produkt abhängig ist.
Eine noch nicht veröffentlichte Anmeldung der Anmelderin beschreibt ein alternatives kraftgesteuertes Verfahren, um die Feinheit des Kaffeepulvers einzustellen. Gezeigt wird dabei, dass die Partikelgröße des gemahlenen Kaffees in Zusammenhang mit der axialen Kraft steht, die beim Mahlvorgang zwischen den Mahlwerkzeugen wirkt. Je feiner das Pulver, desto größer ist auch die Kraft. Weiterhin wird beschrieben, dass eines der Mahlwerkzeuge verdrehgesichert gelagert ist und gleichzeitig einen axialen Freiheitsgrad hat. Auf die Mahlwerkzeuge wird von außen eine definierte Kraft beaufschlagt, um einen gewünschten Mahlgrad zu provozieren.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Mahlgradanpassungsanordnung zu schaf fen, welche eine Regulierung der Partikelfeinheit eines Mahlwerks einer Kaffeema- schine vorteilhaft verbessert, dessen Lebensdauer erhöht und somit Kostenvorteile bietet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Mahlgradanpassungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Kaffeemaschine mit dem Merkmal des Anspruchs 9 und ein Verfahren mit dem Merkmal des Anspruchs 10.
Eine erfindungsgemäße Mahlgradanpassungsanordnung, insbesondere telemetri- sche Mahlgradanpassungsanordnung, aufweisend mindestens eine Kaffeemaschine mit mindestens einem Mahlwerk zum Mahlen von Kaffeebohnen, wobei das mindes tens eine Mahlwerk eine erste Mahlscheibe, eine zweite Mahlscheibe und eine An triebseinheit, durch welche mindestens eine der beiden Mahlscheiben drehbar be trieben ist, sowie eine Steuereinheit aufweist. Die Mahlgradanpassungsanordnung umfasst weiterhin mindestens einen Server, und das mindestens eine Mahlwerk weist mindestens eine Sensoreinrichtung auf.
In einer Ausführung ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest eine Anzeige einer Feinheitsverstellung und/oder einer Krafterzeugungseinrichtung des Mahlwerks der Kaffeemaschine bildet oder aufweist. Damit kann eine einfache und schnelle Anpassung des Mahlgrades des Mahlwerks vorgenommen werden.
Der mindestens eine Server kann in einer Ausführung ein Servicedienst, z.B. eine telefonische Hotline/Beratung sein. So kann ein Benutzer der Kaffeemaschine an hand des angezeigten Einstellwertes und Informationen des Servers eine schnelle und einfache Mahlgradanpassung vornehmen.
In weiterer Ausbildung oder zusätzlich kann der mindestens eine Server eine über geordnete Steuereinrichtung sein und mit der Kaffeemaschine, welche das mindes tens eine Mahlwerk aufweist, über die Steuereinheit drahtgebunden oder/und draht los verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Bequemlichkeit für den Benutzer ver größert werden.
Eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine, insbesondere Kaffeevollautomat, bildet einen Bestandteil der oben beschriebenen Mahlgradanpassungsanordnung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Mahlgradanpassen einer oben genannten Mahlgradanpassungsanordnung mit einer Kaffeemaschine umfasst die Verfahrens schritte (VS1) Eingeben einer Führungsgröße (Sollwert) für einen Mahlgrad eines Mahlwerks vor dem Betrieb oder bei Betrieb des Mahlwerks in eine Feinheitsverstel lung oder Krafterzeugungseinrichtung von Mahlwerkzeugen eines Mahlwerks der Kaffeemaschine; (VS2) Erfassen von Kräften oder/und Positionen des Mahlwerks mittels einer Sensoreinrichtung, Erzeugen eines entsprechenden Anzeigesignals der Feinheitsverstellung oder Krafterzeugungseinrichtung; und (VS3) Vergleichen des so erhaltenen Anzeigesignals mit der Führungsgröße (Sollwert) oder mit einer von ei nem Server erhaltenen Führungsgröße und Einstellen der Feinheitsverstellung oder Krafterzeugungseinrichtung des Mahlwerks der Kaffeemaschine zum Mahlgradan- passen der Mahlgradanpassungsanordnung.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum telemetrischen Mahlgradregeln der oben beschriebenen Mahlgradanpassungsanordnung weist die Verfahrensschritte auf: (VS1) Eingeben einer Führungsgröße (Sollwert) für einen Mahlgrad eines Mahl werks vor dem Betrieb oder bei Betrieb des Mahlwerks in eine Regeleinheit einer Steuereinheit oder eines Servers, der mit der Steuereinheit kommuniziert, wobei die Regeleinheit Mahlwerkzeuge des Mahlwerks über eine Feinheitsverstellung oder Krafterzeugungseinrichtung über ein Stellsignal einstellt; (VS2) Erfassen von Kräften oder/und Positionen des Mahlwerks mittels einer Sensoreinrichtung, Erzeugen eines entsprechenden Messsignals und Weiterleiten des Messsignals an die Regeleinheit; und (VS3) Vergleichen des so erhaltenen Messsignals mit der Führungsgröße (Soll wert) und Bilden eines dementsprechenden Stellsignals zum Regeln des Mahlgrades des Mahlwerks.
Ein besonderer Vorteil dabei ist, dass eine zentrale Einstellung einzelner oder meh rerer Mahlwerke auf gewünschte (z.B. identische) Feinheitsgrade und damit ver gleichbarer Produkteinstellungen zur Erreichung definierter Qualitätsstandards meh rerer Kaffeemaschinen (Kettenkunden) durch Ansteuerung der Maschinen über ei nen telemetrischen Zugang ermöglicht werden kann, indem die Mahlwerke über ihre manuelle oder elektrische Feinheitsverstellung geometrisch oder kraftgesteuert über einen Server justiert werden können.
Dazu ist es in einer Ausführung vorgesehen, dass die Steuereinheit als eine Schnitt stelle ausgebildet ist, welche Daten von der Sensoreinrichtung an den mindestens einen Server überträgt und von dem Server empfängt. Auf diese Weise ist es vorteil haft möglich, dass die Steuereinheit z.B. über das Internet oder/und ein Intranet mit dem Server in Verbindung steht.
Ein Kraft-Mahlgrad-Zusammenhang lässt sich nutzen, um die Mahlwerke der Kaf feemaschine mittels Telemetrie ideal einzustellen, zu überwachen und gegenüber Einflussgrößen zu regeln. Einflussgrößen können dabei z.B. der Wechsel von Kaf feebohnen, Veränderung von Produkteinstellungen oder Temperaturschwankungen unmittelbar in der Kaffeemaschine sein. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Gegenstände der Unteran sprüche angegeben.
In einer weiteren Ausführung weist die Steuereinheit eine Regeleinheit auf und bildet mit der Sensoreinrichtung und einer Feinheitsverstellung und/oder einer Krafterzeu gungseinrichtung des Mahlwerks einen Regelkreis zur Regelung eines Mahlgrads des Mahlwerks. Dies ist vorteilhaft, da die Steuereinheit somit mehrere Funktionen aufweist.
In einer noch weiteren Ausführung ist die Steuereinheit mit dem mindestens einen Server über eine Telemetrieverbindung verbunden, wobei die Mahlgradanpassungs anordnung eine telemetrische Mahlgradanpassungsanordnung bildet. Damit werden auch vorteilhaft drahtlose Verbindungsmöglichkeiten benutzt.
Für eine vorteilhafte Verwendung des Servers, ist der mindestens eine Server so ausgebildet, dass der mindestens eine Server der Steuereinheit vorher festgelegte Daten für die Feinheitsverstellung und/oder die Krafterzeugungseinrichtung des Mahlwerks überträgt. So können die vorher festgelegten Daten einmalig nur in dem Speicher des Servers abgelegt werden und für viele andere damit verbundene Kaf feemaschinen verwendet werden.
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausführung kann der mindestens eine Server mittels der von der Steuereinheit erhaltenen Daten eine Überwachung des Mahl werks ausführen. Damit ist eine zentrale Mahlgradfeinheitsjustierung mit Hilfe senso rischer Hilfsgrößen, die eine Aussage über die absolute Lage (Kraft oder Geometrie) auf die Mahlwerkzeuge zulassen, möglich.
In weiterer Ausführung weist der mindestens eine Server eine Regeleinheit auf und bildet mit der Steuereinheit, der Sensoreinrichtung und der Feinheitsverstellung und/oder der Krafterzeugungseinrichtung des Mahlwerks einen Regelkreis zur Rege lung eines Mahlgrads des Mahlwerks. Dies ist vorteilhaft, da die Steuereinheit einer jeden Kaffeemaschine somit keine Regeleinheit aufweisen muss.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der mindestens eine Server mittels der Telemetrie verbindung mit mindestens zwei Kaffeemaschinen verbunden ist und deren jeweili ges Mahlwerk regelt und dessen Daten auswertet. Natürlich können auch wesentlich mehr Kaffeemaschinen auf diese Weise mit dem Server verbunden sein.
Es ist von Vorteil, wenn der mindestens eine Server in einer Cloud angeordnet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführung des weiteren Verfahrens sieht vor, dass das Messsignal durch die Steuereinheit über eine Telemetrieverbindung an einen Server in einer Cloud übertragen wird, und dass der Server das Stellsignal über die Tele metrieverbindung an die Steuereinheit überträgt.
Außerdem kann die Steuereinheit zusätzlich erfasste Parameter, wie z.B. Tempera tur, an den Server übertragen, wobei der Server aus den so erhaltenen Werten, er fassten Messsignalen und Stellsignalen unterschiedliche Auswertungen durchführt. Damit ergibt sich der Vorteil einer Aufnahme und Auswertung sensorischer Hilfsgrö- ßen, die eine Aussage über die aktuelle Axialkraft zwischen den Mahlwerkzeugen geben, um damit einen Verschleißgrad der Mahlwerkzeuge zu bestimmen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entneh men.
Mit der Erfindung lassen sich folgende Vorteile erreichen:
- Schnelle Erstjustierung eines Mahlwerks (insbesondere bei definierter Werks einstellung, Mahlwerkzeugwechsel bzw. Entfernung von Fremdkörpern aus dem Mahlwerk)
- Feinheitsanpassung bei Bohnenwechsel
- Direkte Steuerung oder Regelung des Mahlwerks bzgl. der Partikelfeinheit (vgl. indirekte Regelung über Extraktionszeit des Kaffeekuchens)
- Kompensation von Wärmeausdehnungseffekten
- Ist-Positionsbestimmung des Mahlwerks durch Ferndiagnose möglich
- Bestimmung/Einstellung eines absoluten Mahlgrads
- Kontinuierliche Diagnose von Verschleißeffekten an den Mahlwerkzeugen für z.B. Wartungsplanung
- Zentrale Einstellung einzelner oder mehrerer Mahlwerke auf gewünschte (z.B. identische) Feinheitsgrade und damit vergleichbarer Produkteinstellungen zur Erreichung definierter Qualitätsstandards mehrerer Kaffeemaschinen (Ketten kunden) durch Ansteuerung der Maschinen über eine jeweilige Telemetriever bindung, indem die Mahlwerke über ihre manuelle oder elektrische Feinheits verstellung geometrisch oder kraftgesteuert über die zentrale Cloud C justiert werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Die Figuren dienen nur zur näheren Erläuterung der Erfindung und sind nicht beschränkend für die Erfindung. Einzelne beschriebene Merkmale können im Rahmen des allgemeinen Fachwissens auch für sich genom men in weitere Ausführungsvarianten übertragen werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Mahlgradanpas sungsanordnung mit einer Vorderansicht im Schnitt eines Prinzips eines Mahlwerks zum Mahlen von Kaffeebohnen;
Figur 2: eine schematische Ansicht einer Variante der erfindungsgemäßen An ordnung nach Figur 1 ; und
Figur 3: ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Mahlgradanpas sungsanordnung 1 mit einer Vorderansicht im Schnitt eines Prinzips eines Mahlwerks 2 zum Mahlen von Kaffeebohnen 8 dargestellt.
Die Mahlgradanpassungsanordnung 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Mahlwerk 2, eine Sensoreinrichtung 12 und einen Server 15.
Unter dem Begriff „Server“ 15 sollen hier folgende Begriffe verstanden werden.
In einer einfachen Ausführung kann der Server 15 ein Servicedienst, z.B. eine telefo nische Flotline/Beratung etc., sein.
In weiterer Ausgestaltung kann der Server 15 als eine Art übergeordnete Steuerein richtung, z.B. in der Umgebung einer Kaffeemaschine, welche das Mahlwerk 2 auf weist, angeordnet und mit der Kaffeemaschine drahtgebunden oder/und drahtlos verbunden sein. Dabei können dem Server 15 auch weitere Kaffeemaschinen mit Mahlwerken 2 zugeordnet sein.
Der Server 15 als übergeordnete Steuereinrichtung kann z.B. ein Computer sein, der mit einem lokalen Netzwerk verbunden ist und über dieses Informationen erhält und zur Verfügung stellt. Auch eine Software, die auf einem Netzwerkcomputer installiert ist und die obigen Aufgaben erfüllt, kann der Server 15 sein.
In der hier gezeigten beispielhaften Ausführung ist der Server 15 in einer so genann ten Cloud C angeordnet oder mit dieser verbunden.
Es ist natürlich auch denkbar, dass der Server 15 zusätzlich als Servicedienst vor handen ist. Das Mahlwerk 2 weist eine Mahlwerksachse 2a, einen ersten Mahlscheibenträger M1 mit einem ersten Mahlscheibe 3, einen zweiten Mahlscheibenträger M2 mit ei nem zweiten Mahlscheibe 4 und eine Antriebseinheit 6 auf. Die Mahlscheibe 3, 4 werden auch als Mahlwerkzeuge bezeichnet. Die erste Mahlscheibe 3 ist in dem ers ten Mahlscheibenträger M1 drehtest gelagert. Insofern steht die erste Mahlscheibe 3 während des Betriebs des Mahlwerks 2 still.
Die erste Mahlscheibe 3 kann auch anders, z.B. als Mahlkegel ausgeführt sein. Ein Einfülltrichter 9 erstreckt sich durch einen nicht bezeichneten Durchbruch der ersten Mahlscheibe 3. Durch den Einfülltrichter 9 und den Durchbruch werden dem Mahl werk 2 zu mahlende Kaffeebohnen 8 zugeführt. Das Mahlwerk 2 kann auch zum Mahlen anderer Genuss- oder Lebensmittel vorgesehen sein, bevorzugt ist es jedoch zum Mahlen von Kaffeebohnen 8 vorgesehen.
Die Mahlscheiben 3, 4 sind mit ihren Mahlseiten zueinander gewandt angeordnet und bilden zwischen sich eine nicht bezeichnete Mahlkammer, die an ihrem Außen umfang in einem Mahlspalt MS ausmündet. An dem Mahlspalt MS ist ein nicht näher dargestellter Auswurfabschnitt 5 mit einer Auffangvorrichtung (hier nicht dargestellt) angebracht, die das aus dem Mahlspalt MS austretende Kaffeebohnen - vorzugsweise Kaffeepulver- auffängt und einem Extraktionsprozess zuführt.
Die zweite Mahlscheibe 4 kann auch anders, z.B. als Mahlkegel ausgeführt sein. Die zweite Mahlscheibe 4 ist relativ zu der ersten Mahlscheibe 3 um die Mahlwerksachse 2a drehbar. Hier ist die zweite Mahlscheibe 4 mit der Antriebseinheit 6 so gekoppelt, dass die zweite Mahlscheibe 4 im Betrieb des Mahlwerks 2 in eine Drehbewegung versetzt wird, während die erste Mahlscheibe 3 still steht.
Dies ist vorteilhaft, aber nicht zwingend. Alternativ kann auch die erste Mahlscheibe 3 drehbar sein, während die zweite Mahlscheibe 4 still steht. Es ist auch möglich, dass beide Mahlscheiben 3, 4 drehbar sind -z.B. in gegenläufiger Drehrichtung und /oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so dass stets eine Relativbewegung zwischen beiden Mahlscheiben 3, 4 stattfindet.
Das Mahlwerk 2 weist weiterhin wenigstens eine Feinheitsverstellung 7 auf. Die Feinheitsverstellung 7 wirkt hier auf die erste Mahlscheibe 3, welche hier verdrehge sichert ist und einen axialen Freiheitsgrad in Richtung der Mahlwerksachse 2a auf weist. Die Feinheitsverstellung 7 kann auch auf die zweite drehbare Mahlscheibe 4 oder auf beide Mahlscheiben 3, 4 wirken. Die Feinheitsverstellung 7 ist in einer nicht gezeigten Ausführung für eine manuelle Verstellung ausgebildet.
Die Feinheitsverstellung 7 kann auch z.B. elektromotorisch angetrieben sein, z.B. durch einen Schrittmotor oder Stellmotor, der durch eine Steuereinheit 10 gesteuert wird. Die Steuereinheit 10 steuert auch die Antriebseinheit 6, welche einen elektri schen Antrieb aufweist.
Ferner kann das Mahlwerk 2 mittels der Feinheitsverstellung 7 abhängig von den zu mahlenden Kaffeebohnen 8 und dem jeweiligen gewünschten Mahlgrad vorteilhaft durch die Feinheitsverstellung 7 eingestellt werden.
Im Fall einer manuellen Feinheitsverstellung 7 ist beispielsweise eine Anzeige, z.B. mit einer Skala, mit der Feinheitsverstellung 7 gekoppelt. Auch die Sensoreinrichtung 12 kann die Anzeige der Feinheitsverstellung 7 bilden oder aufweisen. Damit kann mittels der Feinheitsverstellung 7 eine Anpassung eines Mahlgrades an die jeweili gen zu mahlenden Kaffeebohnen 8, z.B. anhand einer Tabelle, in welcher jeweiligen Kaffeebohnentypen ein Einstellwert zugeordnet ist, vorgenommen werden.
Wenn die Feinheitsverstellung 7 elektromotorisch angetrieben ist, sind hierfür vor zugsweise Datensätze hinsichtlich des jeweiligen Mahlgrades, des Bohnentyps und der einzustellende Werte der Feinheitsverstellung 7 in einem Datenspeicher der Steuereinheit 10 zur Steuerung einer Kaffeemaschine und insbesondere des Mahl werks 2 hinterlegt. Die vorgenannte Steuereinheit 10 kann dem Mahlwerk 2 zuge ordnet oder Teil einer Kaffeemaschine z.B. eines Kaffeevollautomaten sein.
In der oben angegebenen einfachsten Ausführung des Servers 15 als Servicedienst kann dieser von einem Benutzer der Kaffeemaschine, die das Mahlwerk 2 aufweist, in Anspruch genommen werden, um Informationen zu erhalten, wie der Mahlgrad des Mahlwerks 2 bei bestimmten Kaffeebohnentypen einzustellen ist. Auf diese Wei se kann der Benutzer mittels des Servicedienstes eine Anpassung des Mahlgrades derart vornehmen, dass der Mahlgrad dem Kaffeebohnentyp und/oder der Ge schmacksrichtung des Benutzers angepasst wird.
In weiterer Ausgestaltung weist das Mahlwerk 2 eine Sensoreinrichtung 12 auf, wel che mit der Steuereinheit 10 kommuniziert. Die Steuereinheit 10 kann die von der Sensoreinrichtung 12 ermittelten Messwerte bezüglich des Mahlwerks 2 (z.B. aktuel le Daten über den Mahlvorgang, Temperaturen, Einstellung der Feinheitsverstellung 7), an den Server 15 (an den Servicedienst, an den Server 15 als übergeordnete Steuereinrichtung in der Umgebung der Kaffeemaschine, an den Server 15 in der Cloud C) übermitteln. Anhand dieser Daten kann der Server 15 eine Überwachung der Kaffeemaschine durchführen. Der Servicedienst kann diese Daten einerseits zur Unterstützung bei der Kommunikation mit einem Benutzer zur Verbesserung der An passung des Mahlgrads als auch für Änderungen und Anpassungen späterer Aus führungen der Kaffeemaschinen heranziehen.
In weiterer Ausgestaltung kann der Server 15 die Feinverstellung 7 mittels der Steu ereinheit 10 zur Anpassung des Mahlgrades des Mahlwerks 2, z.B. bei Erstinbetrieb nahme, betätigen. Das ist beispielsweise auch möglich, um bei einer Serie von Mahlwerken 2 bei einer Anzahl von Kaffeemaschinen, z.B. in einer Abteilung oder bei Erstinbetriebnahme, eine Mahlgradanpassung durchzuführen. Es ist auch denkbar, dass der Server 15 anhand der Daten der Sensoreinrichtung 12 generelle Anpas sungen, z.B. Verbesserungen, Updates etc., ausführen kann.
Die gezeigte beispielhafte Ausführung weist ein Mahlwerk 2 mit der Sensoreinrich tung 12 auf, welche Bestandteil eines Regelkreises 16 ist. Der Regelkreis 16 ist ge bildet aus der Steuereinheit 10, die hierzu mit einer Regeleinheit ausgebildet ist, der Sensoreinrichtung 12 und der Feinverstellung 7. Die Regeleinheit der Steuereinheit 10 weist eine Vergleichseinrichtung auf, welche eine Differenz zwischen einer Füh rungsgröße, die aus den in einem Speicher der Steuereinheit 10 abgelegten Datens ätzen und einer durch die Sensoreinrichtung 12 erfassten Regelgröße bildet. Aus dieser Differenz erzeugt die Regeleinheit ein Stellsignal für die Feinheitsverstellung 7. Hinter einem der Mahlwerkzeuge, hier die erste Mahlscheibe 3, ist dann ein Auf nehmer der Sensoreinrichtung 12 angeordnet (z.B. Kraftmessdose, hydraulischer Drucksensor), welcher z.B. eine Kraft als Messgröße 12a des Mahlvorgangs ermit telt. Diese Messgröße 12a wird von der Sensoreinrichtung 12 als Messsignal 12b der Vergleichseinrichtung als erfasste Regelgröße zugeleitet.
Der Aufnehmer für eine sensorische Auswertung der Sensoreinrichtung 12 kann z.B. auf folgenden Messprinzipien beruhen:
- Dehnungsmessstreifen auf dem Mahlwerkzeug 3, 4
- Drucksensor an den Mahlwerkzeugen 3, 4 (Kraftmessdose, hydraulischer Drucksensor)
- Messung der Auslenkung eines Rückstaublechs (Federblech) für das Kaffee mehl in dem Auswurfabschnitt 5
Die Steuereinheit 10 ist hier zudem als eine Schnittstelle ausgebildet, welche mit dem Server 15 in der Cloud C kommuniziert. Dazu ist die Steuereinheit 10 durch Übertragungsstrecken 13, 14 einer Telemetrieverbindung 18 mit dem Server 15 in der Cloud C verbunden. Die Telemetrieverbindung 18 kann z.B. eine Internetverbindung sein bzw. eine sol che aufweisen. Die Übertragungsstrecke 13 dient zur Übertragung von Daten, z.B. Messdaten der Sensoreinrichtung 12 (z.B. aktuelle Daten über den Mahlvorgang, Temperaturen usw.) und der Feinheitsverstellung 7, an den Server 15. Mittels der Übertragungsstrecke 14 werden Daten, z.B. Stellgrößen für die Feinheitsverstellung 7, von dem Server 15 zu der Steuereinheit 10 übertragen.
Der oben beschriebene Kraft-Mahlgrad-Zusammenhang lässt sich nutzen, um das Mahlwerk 2 bzw. die Mahlwerke 2 einer Kaffeemaschine mittels Telemetrie ideal ein zustellen, zu überwachen und gegenüber Einflussgrößen zu regeln. Einflussgrößen können dabei z.B. der Wechsel von Kaffeebohnen 8, Veränderung von Produktein stellungen oder Temperaturschwankungen unmittelbar in der Kaffeemaschine sein.
Mittels dieser Datenübertragung von der Steuereinheit 10 zu dem Server 15 ist es möglich, dass eine Mahlgradferndiagnostik und -justierung durch den Server 15 aus geführt werden kann.
Hierbei ist es auch möglich, dass der Server 15 die Regeleinheit aufweist und somit ein Bestandteil eines Telemetrie-Regelkreises 17 ist, wobei die Steuereinheit 10 ei nerseits eine Schnittstelle zu dem Server 15 und andererseits die Steuerung für die Feinheitsverstellung 7 bildet.
Da der Axialkraft- Feinheitszusammenhang verschiedener Bohnen eines Mahlwerks 2 empirisch ermittelt werden kann, ist das Mahlwerk über die elektrische Feinheits verstellung 7 in der Lage, gewünschte Mahlgrade einzustellen und diese gegenüber Störfaktoren zu regeln.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Variante der erfindungsgemäßen Mahl gradanpassungsanordnung 1 nach Fig. 1.
In dieser Variante weist das Mahlwerk 2 weiterhin wenigstens eine Krafterzeugungs einrichtung 7a auf. Die Krafterzeugungseinrichtung 7a wirkt hier auf die erste Mahl scheibe 3. Dadurch wirkt eine jeweilige Kraft F stetig auf zwischen der ersten Mahl scheibe 3 und der zweiten Mahlscheibe 4 befindliche Kaffeebohnen 8. Dies ist vor teilhaft, jedoch nicht zwingend. Die Krafterzeugungseinrichtung 7a kann auch auf die zweite drehbare Mahlscheibe 4 oder auf beide Mahlscheibe 3, 4 wirken.
Die Krafterzeugungseinrichtung 7a umfasst hier zwei als Druckfedern ausgebildete Kraftspeicherelemente 7b, die durch eine entsprechende, hier nicht bezeichnete und nicht weiter behandelte Vorrichtung, beispielsweise durch einen Stellmotor, um einen veränderbaren Vorspannweg X vorgespannt werden können, so dass die jeweilige Kraft F, die auf die erste Mahlscheibe 3 und damit auf die Kaffeebohnen 8 wirkt, in ihrem Betrag veränderlich bzw. einstellbar ist. Die Kraftspeicherelemente 7b üben eine auf diese Weise einstellbare bzw. veränderbare Axialkraft in Richtung der Mahlwerksachse 2a senkrecht zu einer Ebene des Mahlspaltes MS auf die erste und/oder zweite Mahlscheibe 3, 4 aus.
Ferner kann die auf die Kaffeebohnen 8 durch das Mahlwerk 2 wirkende Kraft ab hängig von den zu mahlenden Kaffeebohnen 8 und dem jeweiligen gewünschten Mahlgrad vorteilhaft durch die Krafterzeugungseinrichtung 7a eingestellt werden. Vorzugsweise sind hierfür Datensätze hinsichtlich des jeweiligen Mahlgrades, des Bohnentyps und der zu erzeugenden Kraft durch die Krafterzeugungseinrichtung 7a auf einem Datenspeicher einer Steuereinheit 10 zur Steuerung einer Kaffeemaschine und insbesondere des Mahlwerks 2 hinterlegt. Die vorgenannte Steuereinheit 10 kann dem Mahlwerk 2 zugeordnet oder Teil einer Kaffeemaschine z.B. eines Kaffee vollautomaten sein.
Die Regelkreise 16 und 17 sind aufgebaut wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.
Die Einstellung des Mahlwerks 2 mittels Druckaufnehmern der Sensoreinrichtung 12 oder Krafterzeugung eines Federwegs der als Druckfedern ausgebildeten Kraftspei cherelemente 7b lässt sich im Vergleich zur rein geometrischen Verstellung der Mahlwerkzeuge 3, 4 sehr genau regulieren. Vor allem lässt sich unabhängig von den Bauteiltoleranzen der Mahlwerksbestandteile eine absolute Größe der Mahlfeinheit definieren. Somit können wertvolle Erkenntnisse aus dem sensorischen Druck- /Kraftsignal (Messsignal 12b) gewonnen werden und wiederum durch die Regelein heit in ein gefordertes Stellsignal umgewandelt werden. Diese Informationen lassen sich natürlich auch in den übergeordneten Telemetrie-Regelkreis 17 wie oben schon beschrieben integrieren. Somit können sensorische Drucksignale beliebig vieler Kaf feemaschinen an den übergeordneten Server 15 übermittelt werden, sodass eine präzise Aussagekraft über den Mahlgrad jeder einzelnen Maschine bzw. jedes ein zelnen Mahlwerks 2 getroffen werden kann. Außerdem können gezielte Anpassun gen der Mahlgrade erfolgen, indem der geschlossene Regelkreis aus Sensorsignal (Messsignal 12b) und Stellsignal über Wirkverbindung 11 aufgebaut wird.
Auch bei dieser Variante kann der Aufnehmer für eine sensorische Auswertung der Sensoreinrichtung 12 z.B. auf folgenden Messprinzipien beruhen:
- Dehnungsmessstreifen auf dem Mahlwerkzeug 3, 4 - Drucksensor an den Mahlwerkzeugen 3, 4 (Kraftmessdose, hydraulischer Drucksensor)
- Kraft-Weg-Zusammenhang eines Federpakets der Kraftspeicherelemente 7b an den Mahlwerkzeugen 3, 4 (z.B. sensorische Wegauswertung induktiv, ka pazitiv etc.)
- Messung der Auslenkung eines Rückstaublechs (Federblech) für das Kaffee mehl in dem Auswurfabschnitt 5
Es ergeben sich zudem folgende Vorteile:
- Schnelle Erstjustierung eines Mahlwerks 2 (insbesondere bei definierter Werkseinstellung, Mahlwerkzeugwechsel bzw. Entfernung von Fremdkörpern aus dem Mahlwerk 2)
- Feinheitsanpassung bei Bohnenwechsel
- Direkte Steuerung oder Regelung des Mahlwerks 2 bzgl. der Partikelfeinheit (vgl. indirekte Regelung über Extraktionszeit des Kaffeekuchens)
- Kompensation von Wärmeausdehnungseffekten
- Ist-Positionsbestimmung des Mahlwerks 2 durch Ferndiagnose möglich
- Bestimmung/Einstellung eines absoluten Mahlgrads
- Kontinuierliche Diagnose von Verschleißeffekten an den Mahlwerkzeugen 3, 4 für z.B. Wartungsplanung
- Zentrale Einstellung einzelner oder mehrerer Mahlwerke 2 auf gewünschte (z.B. identische) Feinheitsgrade und damit vergleichbarer Produkteinstellun gen zur Erreichung definierter Qualitätstandards mehrerer Kaffeemaschinen (Kettenkunden) durch Ansteuerung der Maschinen über eine jeweilige Tele metrieverbindung 18, indem die Mahlwerke 2 über ihre manuelle oder elektri sche Feinheitsverstellung 7 geometrisch oder kraftgesteuert über die Cloud C justiert werden können.
In Fig. 3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum telemetrischen Mahlgradregeln gezeigt.
In einem ersten Verfahrensschritt VS1 wird vor dem Betrieb oder bei Betrieb des Mahlwerks 2 eine Führungsgröße (Sollwert) für einen Mahlgrad des Mahlwerks 2 der Regeleinheit eingegeben, welche die Mahlwerkzeuge, z.B. Mahlscheiben 3, 4 des Mahlwerks 2 dementsprechend über eine Feinheitsverstellung 7 oder Krafterzeu gungseinrichtung 7a über ein Stellsignal einstellt. Die Führungsgröße kann in einem Speicher der Regeleinheit vorher abgelegt sein. Außerdem kann die Führungsgröße manuell mittels entsprechender Eingabeeinrich tung eingebbar sein.
Die Regeleinheit ist Bestandteil der Steuereinheit 10 oder des Servers 15.
Daraufhin wird diese Einstellung in einem zweiten Verfahrensschritt VS2 bei Betrieb des Mahlwerks 2 mittels der Sensoreinrichtung 12 erfasst, und die Sensoreinrichtung 12 leitet ein daraus erzeugtes Messsignal 12b (Istwert) an die Regeleinheit der Steu ereinheit 10 weiter.
Das Messsignal 12b wird durch die Steuereinheit 10 über eine Telemetrieverbindung 18 an einen Server 15 in einer Cloud C übertragen.
Die Regeleinheit bildet aus einem Vergleich der Führungsgröße (Sollwert) und dem so erhaltenen Messsignal (Istwert) ein Stellsignal zum Regeln des Mahlgrades des Mahlwerks 2 in einem dritten Verfahrensschritt VS3.
Das Stellsignal wird über die Telemetrieverbindung 18 an die Steuereinheit 10 über tragen, welche die Feinheitsverstellung 7 oder Krafterzeugungseinrichtung 7a des Mahlwerks 2 über die Wirkverbindung 11 einstellt.
Die Steuereinheit 10 kann auch zusätzlich erfasste Parameter, wie z.B. Temperatur, an die Regeleinheit übertragen.
Die Steuereinheit 10 oder/und der Server 15 sind dazu ausgebildet, aus den Sollwer ten, erfassten Messsignalen und Stellsignalen unterschiedliche Auswertungen durchzuführen, wie z.B. Feinheitsanpassung bei Bohnenwechsel, Extraktionszeit des Kaffeekuchens, Kompensation von Wärmeausdehnungseffekten, Ist- Positionsbestimmung des Mahlwerks 2, kontinuierliche Diagnose von Verschleißef fekten an den Mahlwerkzeugen 3, 4 für z.B. eine Wartungsplanung.
Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht einge schränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.
So kann das oben dargestellte Mahlverfahren kann auch analog einem herkömmli chen Mahlwerk aufgebaut sein. Hinter einem der Mahlwerkzeuge ist dann ein Sensor angeordnet (z.B. Kraftmessdose, hydraulischer Drucksensor), der die Kraft während des Mahlvorgangs ermittelt. Bezugszeichen
1 Mahlgradanpassungsanordnung
2 Mahlwerk
2a Mahlwerksachse
3, 4 Mahlscheibe
5 Auswurfabschnitt
6 Antriebseinheit
7 Feinheitsverstellung
7a Krafterzeugungseinrichtung
7b Kraftspeicherelement
8 Kaffeebohne
9 Einfülltrichter
10 Steuereinheit 11 Wirkverbindung 12 Sensoreinrichtung 12a Messgröße 12b Messsignal 13, 14 Übertragungsstrecke
15 Server
16 Regelkreis
17 Telemetrie-Regelkreis
18 Telemetrieverbindung
C Cloud
F Kraft
MS Mahlspalt
M1 , M2 Mahlscheibenträger VS1...3 Verfahrensschritt X Vorspannweg

Claims

Ansprüche
1. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) aufweisend mindestens eine Kaffeema schine mit mindestens einem Mahlwerk (2) zum Mahlen von Kaffeebohnen (8), wobei das mindestens eine Mahlwerk (2) eine erste Mahlscheibe (3), eine zweite Mahlscheibe (4) und eine Antriebseinheit (6), durch welche mindestens eine der beiden Mahlscheiben (3, 4) drehbar betrieben ist, sowie eine Steuer einheit (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlgradanpassungsanordnung (1) weiterhin mindestens einen Server (15) umfasst und das mindestens eine Mahlwerk (2) mindestens eine Sen soreinrichtung (12) aufweist.
2. Mahlgradanpassungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (12) zumindest eine Anzeige einer Feinheitsverstellung (7) und/oder einer Krafterzeugungseinrichtung (7a) des Mahlwerks (2) Kaffeemaschine bildet oder aufweist.
3. Mahlgradanpassungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) ein Servicedienst, z.B. eine telefonische Hotline/Beratung ist.
4. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) eine übergeordnete Steuereinrichtung ist und mit der Kaffeemaschine, welche das mindestens eine Mahlwerk (2) aufweist, über die Steuereinheit (10) drahtge bunden oder/und drahtlos verbunden ist.
5. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) als eine Schnitt stelle ausgebildet ist, welche Daten von der Sensoreinrichtung (12) an den mindestens einen Server (15) überträgt und von dem Server (15) empfängt.
6. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eine Regeleinheit aufweist und mit der Sensoreinrichtung (12) und einer Feinheitsverstellung (7) und/oder einer Krafterzeugungseinrichtung (7a) des Mahlwerks (2) einen Re gelkreis (16) zur Regelung eines Mahlgrads des Mahlwerks (2) bilden.
7. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) mit dem mindestens einen Server (15) über eine Telemetrieverbindung (18) verbunden ist, wobei die Mahlgradanpassungsanordnung (1) eine telemetrische Mahlgradanpas sungsanordnung (1) bildet.
8. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) so ausge bildet ist, dass der mindestens eine Server (15) der Steuereinheit (10) vorher festgelegte Daten für die Feinheitsverstellung (7) und/oder die Krafterzeu gungseinrichtung (7a) des Mahlwerks (2) überträgt.
9. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) mittels der von der Steuereinheit (10) erhaltenen Daten eine Überwachung des Mahl werks (2) ausführt.
10. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) eine Re geleinheit aufweist und mit der Steuereinheit (10), der Sensoreinrichtung (12) und der Feinheitsverstellung (7) und/oder der Krafterzeugungseinrichtung (7a) des Mahlwerks (2) einen Regelkreis (17) zur Regelung eines Mahlgrads des Mahlwerks (2) bildet.
11. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) mittels der Telemetrieverbindung (18) mit mindestens zwei Kaffeemaschinen verbunden ist und deren jeweiliges Mahlwerk (2) regelt und dessen Daten auswertet.
12. Mahlgradanpassungsanordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Server (15) in einer Cloud (C) angeordnet ist.
13. Kaffeemaschine, insbesondere Kaffeevollautomat, die einen Bestandteil einer Mahlgradanpassungsanordnung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche bildet.
14. Verfahren zum Mahlgradanpassen einer Mahlgradanpassungsanordnung (1) mit einer Kaffeemaschine, wobei die Mahlgradanpassungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte (VS1) Eingeben einer Führungsgröße (Sollwert) für einen Mahlgrad eines Mahlwerks (2) vor dem Betrieb oder bei Betrieb des Mahlwerks (2) in eine Feinheitsverstellung (7) oder Krafterzeugungseinrichtung (7a) von Mahlwerkzeugen (3, 4) eines Mahlwerks (2) der Kaffeemaschi ne;
(VS2) Erfassen von Kräften oder/und Positionen des Mahlwerks (2) mittels einer Sensoreinrichtung (12), Erzeugen eines entsprechenden An zeigesignals der Feinheitsverstellung (7) oder Krafterzeugungsein richtung (7a); und
(VS3) Vergleichen des so erhaltenen Anzeigesignals mit der Führungsgrö ße (Sollwert) oder mit einer von einem Server (15) erhaltenen Füh rungsgröße und Einstellen der Feinheitsverstellung (7) oder Krafter zeugungseinrichtung (7a) des Mahlwerks (2) der Kaffeemaschine zum Mahlgradanpassen der Mahlgradanpassungsanordnung (1).
15. Verfahren zum telemetrischen Mahlgradanpassen einer Mahlgradanpas sungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
(VS1) Eingeben einer Führungsgröße (Sollwert) für einen Mahlgrad eines Mahlwerks (2) vor dem Betrieb oder bei Betrieb des Mahlwerks (2) in eine Regeleinheit einer Steuereinheit (10) oder eines Servers (15), der mit der Steuereinheit (10) kommuniziert, wobei die Regeleinheit Mahlwerkzeuge (3, 4) des Mahlwerks (2) über eine Feinheitsverstel lung (7) oder Krafterzeugungseinrichtung (7a) über ein Stellsignal einstellt;
(VS2) Erfassen von Kräften oder/und Positionen des Mahlwerks (2) mittels einer Sensoreinrichtung (12), Erzeugen eines entsprechenden Messsignals (12b) und Weiterleiten des Messsignals (12b) an die Regeleinheit; und
(VS3) Vergleichen des so erhaltenen Messsignals (12b) mit der Führungs größe (Sollwert) und Bilden eines dementsprechenden Stellsignals zum Regeln des Mahlgrades des Mahlwerks 2.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsig nal (12b) durch die Steuereinheit (10) über eine Telemetrieverbindung (18) an einen Server (15) in einer Cloud (C) übertragen wird, und dass der Server (15) das Stellsignal über die Telemetrieverbindung (18) an die Steuereinheit (10) überträgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein heit (10) zusätzlich erfasste Parameter, wie z.B. Temperatur, an den Server (15) überträgt, wobei der Server (15) aus den so erhaltenen Werten, erfassten Messsignalen und Stellsignalen unterschiedliche Auswertungen durchführt.
EP21717780.7A 2020-04-06 2021-04-01 Mahlgradanpassungsanordnung mit einer kaffeemaschine, kaffeemaschine einer solchen anordnung, und verfahren zum mahlgradanpassen Pending EP4132331A1 (de)

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