KR102232318B1 - 핸드 드립 커피 추출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타의 동작을 재현할 수 있도록 온수 노즐 및 드리퍼가 공간상에서 3축 방향으로 상대 운동 가능하게 구성된 장치에 관한 것으로, 노즐이 드리퍼의 반경 방향을 따라 이송되도록 헤드케이스를 동작시키는 수평이송부와, 드리퍼의 저면을 지지하며 드리퍼를 회전시키도록 동작하는 회전구동부와, 상기 회전구동부가 상하로 이송되도록 동작시키는 승강구동부를 포함하여 구성된다.

Description

핸드 드립 커피 추출 장치{A hand-drip coffee machine}

본 발명은 핸드 드립 커피 추출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타의 동작을 재현할 수 있도록 온수 노즐 및 드리퍼가 공간상에서 3축 방향으로 상대 운동 가능하게 구성된 장치에 관한 것이다.

커피 전문점에서 통상적으로 제공되는 에스프레소 커피는 압력을 이용해 빠르게 추출하는 방식으로 짧은 시간에 많은 양의 커피를 제공할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징으로 인해 에스프레소 커피는 원두 커피의 대중화를 가능하게 하였고, 대부분의 커피 전문점에서는 이러한 에스프레소 커피에 기반한 커피 음료를 제공하고 있다. 그러나 에스프레소 커피는 보통 9기압 이상 고압의 증기로 커피를 추출하기 때문에 원두의 좋지 않은 성분까지 함께 추출되고 쓴맛이 너무 강한 단점이 있다. 좀 더 부드럽고 순한 맛의 커피를 즐기려는 사람들은 최근에는 핸드 드립 커피나 워터 드립 커피(더치 커피)로 옮겨가는 추세에 있다.

핸드 드립은 분쇄 원두에 뜨거운 물을 천천히 부어 중력을 이용해 추출하는 방식으로 에스프레소 커피에 비해 깊고 부드러운 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 방식이다. 또한, 사용자가 물의 온도와 양, 물줄기의 굵기, 물 붓기 시간, 물 붓기 간격, 물 붓기 궤적 등을 마음대로 조절할 수 있어 다양한 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 핸드 드립 방식은 사용자가 직접 물을 부어 커피를 추출해야 하기 때문에 절차가 번거롭고 시간이 오래 소요되어 대중화되기는 어려운 커피 추출 방식이다. 최근 일부 커피 전문점에서 바리스타가 직접 핸드 드립 커피를 추출하여 제공하는 시도를 하고 있으나 제조 시간이나 단가 측면에서 에스프레소 커피를 대체하기는 어려운 실정이다.

본 발명은 이러한 핸드 드립 커피의 대중화가 가능하도록 핸드 드립 커피를 자동으로 추출할 수 있는 드립 커피 추출 장치를 제공하기 위한 것이다. 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하기 위한 종래 기술의 일 예로써, 대한민국 특허 등록 제10-1281648호(2013.06.27일 등록, 특허권자 - 경북대학교 산학협력단)는 커피분말이 수용되는 호퍼와, 호퍼의 상측에 배치되고 방사방향으로 스크류홈이 연장 형성되는 디스크와, 회전축을 구비하며 디스크의 중심부에 설치되는 구동모터와, 회전축에 연결되고 길이방향으로 장홈이 연장 형성되는 회전자와, 회전자의 장홈에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되어 회전자의 회전시 디스크의 스크류홈을 따라 나선 형태로 이동되는 드리퍼와, 드리퍼에 물을 공급하기 위한 물탱크를 포함하여 구성되는 핸드 드립 커피 머신을 개시하고 있다. 이러한 종래의 핸드 드립 커피 머신은 바라스타가 핸드 드립 커피를 추출하는 방식과 유사하게 핸드 드립 커피를 추출할 수 있도록 구현한 것이다.

그런데, 종래의 핸드 드립 커피 머신은 온수 낙하 궤적이 디스크의 스크류홈으로 구현되어 있어서 낙하 궤적에 변화를 줄 수 없는 문제가 있었다. 즉, 원두의 종류 마다 최상의 맛을 낼 수 있는 온수 낙하 궤적이 다름에도 불구하고 이를 반영할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 종래의 핸드 드립 커피 머신은 드립 노즐(520)의 이송 운동을 유발하기 위한 구동 모터(300), 회전자(400), 슬라이딩편(530) 등의 부품들이 호퍼의 상부, 즉 핸드 드립 커피 머신의 상부에 위치함으로써 전체적인 무게 중심이 기기의 상부에 위치하여 구조적으로 불안정한 문제가 있었다.

또한, 종래의 핸드 드립 커피 머신은 회전자(400) 및 슬라이딩편(530)이 호퍼의 연직 상부에 위치하는데, 디스크(200)의 면적 중 일부가 스크류홈(210)으로 개방되어 있어서, 미끄럼 운동하는 회전자(400) 및 슬라이딩편(530)으로부터 이물질 또는 윤활오일 등이 호퍼로 떨어질 우려가 있었다.

KR 10-1281648 B1

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원두 커피가 담겨 있는 드리퍼와 이 드리퍼에 온수를 떨어뜨리는 노즐이 공간상에서 3축 방향으로 상대 운동 가능하게 구성됨으로써, 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타의 모션을 그대로 재현할 수 있는 핸드 드립 커피 추출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 드리퍼와 노즐간의 상대 운동을 일으키는 기구 장치가 물리적으로 안정적으로 배치되어 동작이 원활한 핸드 드립 커피 추출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 원두 커피가 담겨 있는 드리퍼로의 이물질 낙하를 방지할 수 있고, 위생적으로 안전한 핸드 드립 커피 추출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치는 분쇄 원두가 담긴 드리퍼 위에 온수를 떨어 뜨려 커피를 추출하는 핸드 드립 커피 추출 장치에 있어서, 온수를 떨어뜨리는 노즐이 드리퍼에 대하여 공간상의 3개 축방향 모두에 대하여 상대 운동 가능하도록 상기 노즐 및 상기 드리퍼를 동작시키는 이송부를 포함하고, 상기 이송부는 상기 노즐을 동작시키는 제1이송부 및 상기 드리퍼를 동작시키는 제2이송부를 포함한다.

또한, 상기 제1이송부는 상기 노즐을 수평면상의 2개 축방향으로 이송할 수 있도록 구성되고, 상기 제2이송부는 상기 드리퍼를 상하방향으로 승강시킬 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 제1이송부는 상기 노즐을 드리퍼의 반경 방향을 따라 1개 축방향으로 선형 이송 할 수 있도록 구성되고, 상기 제2이송부는 상기 드리퍼를 수평면상에서 회전 및 상하방향으로 승강시킬 수 있도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 제2이송부는 드리퍼를 수평면상에서 회전시키는 회전구동부 및 드리퍼를 승강시키는 승강구동부를 포함한다.

또한, 상기 회전구동부는 상기 승강구동부를 지지하여 상기 드리퍼 및 상기 승강구동부를 일체로 승강시킨다.

전술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치는 드리퍼의 상부에서 온수를 공급하는 노즐과, 상기 노즐을 내장하는 헤드케이스와, 상기 노즐이 드리퍼의 반경 방향을 따라 이송되도록 상기 헤드케이스를 동작시키는 수평이송부와, 드리퍼의 저면을 지지하며 드리퍼를 회전시키도록 동작하는 회전구동부와, 상기 회전구동부가 상하로 이송되도록 동작시키는 승강구동부를 포함하며, 상기 수평이송부, 상기 회전구동부 및 상기 승강구동부의 동작에 의해 상기 노즐과 드리퍼 사이의 공간 상의 상대 운동을 일으킬 수 있다.

또한, 상기 핸드 드립 커피 추출 장치는 상기 헤드케이스가 수평 방향으로 진퇴이동 가능하도록 수평방향으로 지지하는 측방향 지지대와, 상기 측방향 지지대를 상기 핸드 드립 커피 추출 장치가 설치되는 카운터 상부로 소정의 높이로 지지하는 기둥부를 포함한다.

또한, 상기 수평이송부는 위치 고정되도록 지지된 제1고정프레임과, 상기 제1고정프레임에 대하여 상대 운동 가능하도록 설치되는 제1슬라이딩프레임과, 상기 제1슬라이딩프레임을 동작시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1액추에이터와, 상기 제1슬라이딩프레임에 결합되며 상기 제1액추에이터에 의해 진퇴운동하는 가동축과, 상기 제1슬라이딩프레임의 기준 위치를 감지하기 위하여 상기 제1고정프레임 상에 설치되는 제1위치 감지 센서 및 상기 제1슬라이딩프레임에 설치되는 제1센서브라켓을 포함하고, 상기 헤드케이스는 상기 제1슬라이딩프레임에 결합되어 일체로 동작한다.

또한, 상기 회전구동부는 드리퍼의 저면을 지지하는 회전받침대와, 상기 회전받침대를 회전시키기 위한 제2액추에이터와, 상기 제2액추에이터에 의해 회전하는 제1회전축과, 상기 제1회전축 및 상기 회전받침대를 연결하는 연결블록을 포함하고, 상기 연결블록은 상기 회전받침대를 지지하는 상단부가 확장된 형상을 갖는다.

또한, 상기 승강구동부는 위치 고정되도록 지지된 제2고정프레임과, 상기 제2고정프레임에 대하여 상하 방향으로 상대 운동 가능하도록 설치되는 제2슬라이딩프레임과, 상기 제2슬라이딩프레임을 동작시키기 위한 구동력을 발생시키는 제3액추에이터와, 상기 제3액추에이터에 의해 회전하며 상기 제2고정프레임에 대하여 나사결합되어 회전 방향에 따라 상기 제2슬라이딩프레임을 승강시키는 제2회전축과,

상기 제2슬라이딩프레임의 기준 위치를 감지하기 위하여 상기 제2고정프레임에 설치되는 제2위치 감지 센서 및 상기 제2슬라이딩프레임에 설치되는 제2센서브라켓을 포함하고, 상기 제2슬라이딩프레임은 상기 회전구동부를 지지하는 수평연장부를 포함하여 상기 제3액추에이터의 작동에 의해 상기 제2슬라이딩프레임 및 상기 회전구동부가 일체로 승강한다.

이러한 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치는 노즐과 드리퍼 간의 상대적인 위치가 공간상의 모든 방향으로 변화될 수 있다. 즉, 바리스타의 손동작 재현이 가능하다.

또한, 드리퍼는 수평방향으로 움직이지 않도록 제한된 조건하에서도 수평이송부만 기기의 상부에 구성하고, 회전구동부 및 승강구동부는 기기의 하부에 구성함으로써 구조적으로 안정화 될 수 있다.

또한, 커피 추출 과정에서 헤드케이스 자체가 드리퍼 위에서 움직이기 때문에 종래 기기 내부의 부품이 드리퍼 쪽으로 노출되어 이물질이 드리퍼로 떨어질 우려가 없다. 부가적으로 커피가 추출동안 헤드케이스의 움직임을 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 장점이 있다.

도1은 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타가 드립 포트를 움직이는 동작을 개략적으로 도시한 도면
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치를 도시한 도면
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치를 도시한 도면
도4는 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치를 도시한 사시도
도5는 도4의 A-A'선에 따라 자른 단면을 도시한 도면
도6은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 수평이송부 및 그 주변 구성을 도시한 분해사시도.
도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 수평이송부 및 그 주변 구성을 도시한 평면도 및 측면도
도8은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 수평이송부 동작에 의해 헤드케이스가 이송된 상태를 도시한 평면도 및 측면도
도9는 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 회전구동부를 도시한 분해사시도
도10은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 회전구동부를 도시한 단면도
도11은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 승강구동부 및 그 주변 구성을 도시한 사시도.
도12는 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 승강구동부 및 그 주변 구성을 도시한 측면도
도13은 본 발명의 제3실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치의 승강구동부 동작에 의해 회전구동부가 이송된 상태를 도시한 측단면도.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가해질 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명을 해당 실시예로 한정하기 위해 기술되는 것이 아니다. 본 발명은 이하의 실시예 뿐만 아니라 본 명세서 전체로부터 이해되는 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형물, 대체물, 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “포함한다”, “구성된다”, “가진다” 등의 표현은 추가적인 구성 요소나 기능을 배제하지는 않은 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “제1…”, “제2…”, “첫째”, “둘째”등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 구성 요소들 사이의 순서나 중요도 등을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 된다.

이하에서 사용될 수 있는 “결합된다”, “연결된다” 등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 직접적으로 결합되거나 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소가 존재하거나 개재될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 용어의 사용에 있어서 단수의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 복수의 표현을 배제하지 않은 것으로 이해되어야 한다.

핸드 드립은 로스팅 후 그라인딩한 원두 위에 뜨거운 물을 수차례 부어 커피를 추출하는 방식이다. 전술한 바와 같이 핸드 드립 커피를 추출하기 위한 아이디어에 대한 제안은 있었으나, 아직 까지 핸드 드립 커피 추출 장치가 대중적으로 확산되어 있지는 않다. 여러가지 이유가 있겠으나 커피 맛을 좌우하는 바리스타의 손기술을 그대로 재현할 수 있는 기술이 개발되지 않은 것이 한 가지 요인일 수 있다.

바리스타는 최상의 커피 맛을 내기 위해 물 붓기의 여러 가지 요소들을 미세하게 조절한다. 이러한 요소들은 예를 들어 물 줄기 굵기, 스윙 방향(시계 방향 또는 반시계 방향), 물의 낙차(드립포트와 드리퍼 사이의 높이 차), 1회 물 붓기에서 물의 양 등 일 수 있다.

본 발명은 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타의 손동작을 재현할 수 있는 장치에 관한 것으로, 특히 드리퍼에 온수를 떨어뜨리는 드립포트의 움직임을 재현할 수 있도록 구성한 장치에 관한 것이다.

도1을 참조하면, 커피 추출 과정에서 바리스타는 분쇄 원두가 담겨 있는 드리퍼(D) 위에서 드립 포트(P)의 주둥이가 원형 궤적(T) 그리도록 움직이면서 물을 붓는다. 바리스타는 드립 포트(P)가 수평면 상에서 원을 그리도록 움직일 뿐 아니라, 상하로도 움직이면서 드리퍼(D)에 떨어지는 물의 낙차를 조절한다.

본 발명은 핸드 드립 커피를 추출하는 바리스타의 이러한 손동작을 그대로 따라 재현할 수 있는 장치를 제안한다.

<제1실시예>

도2를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치는 드리퍼(D) 위로 온수를 떨어뜨리는 노즐(N)과 노즐(N)을 동작시키는 이송부(10)를 포함하여 구성된다. 도시되어 있지는 않으나 핸드 드립 커피 추출 장치는 노즐(N)을 통해 떨어뜨릴 온수를 제공하는 온수 공급 장치를 더 포함한다.

노즐(N)은 드리퍼(D) 위에서 온수를 공급할 수 있도록 드리퍼(D)의 위쪽에 배치된다. 이송부(10)는 공간 상에서 X축, Y축, 및 Z축 3개 축방향으로 노즐(N)을 이송할 수 있도록 구성된다. 이송부(10)는 수평면(X-Y평면) 상에서 노즐(N)을 이송할 뿐만 아니라 상하방향(Z축 방향)으로도 노즐(N)을 이송할 수 있도록 구성됨으로써, 바리스타가 드립 포트를 움직이던 동작을 그대로 재현할 수 있다. 이송부(10)는 3개 축방향 각각으로 이송 구동력을 제공하기 위한 적어도 3개 이상의 액추에이터와 이들 액추에이터의 동력을 노즐(N)로 전달하는 동력 전달 부품들로 이루어 질 수 있다.

<제2실시예>

앞의 제1실시예에 있어서 핸드 드립 커피 추출 장치는 드리퍼(D)가 바닥에 놓인 상태에서 노즐(N)을 이송하여 커피 추출을 위한 물 붓기가 이루어지는 방식인데, 노즐(N) 및 드리퍼(D)를 모두 동작시켜 둘 사이에 상대적인 움직임을 일으킴으로써 바리스타의 핸드 드립 커피 추출 동작을 재현해낼 수도 있다.

예를 들어 도3에 도시된 또 다른 일 실시예에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치는 노즐(N)을 동작시키기 위한 제1이송부(11)와 드리퍼(D)를 동작시키기 위한 제2이송부(12)를 포함한다. 제1이송부(11) 및 제2이송부(12)는 노즐(N) 및 드리퍼(D)를 각각 공간상에서 어느 하나 이상의 축방향으로 각각 동작시킬 수 있도록 구성된다. 예를 들어 제1이송부(11)는 노즐(N)을 수평면(X-Y평면)상에서 이송시키고, 제2이송부(12)는 드리퍼(D)를 수직방향(Z축 방향)으로 이송시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

드리퍼(D) 아래에는 추출된 드립 커피를 담아두는 드립서버(S)가 놓이는데, 일체로 놓이는 드리퍼(D) 및 드립서버(S)가 수평방향으로 이송되는 것은 바람직하지 않다. 드립서버(S)에 담긴 커피가 쏟아지거나 드리퍼(D)가 기울어져 넘어질 우려가 있기 때문이다(이하에서, “드리퍼(D)”는 드립서버(S)를 포함한 드립기구 세트 전체를 의미하는 용어로 사용된다). 따라서 드리퍼(D)는 수평 이송이 이루어지지 않도록 제약된 조건하에서 제1이송부(11) 및 제2이송부(12)를 구성하는 것이 바람직하다.

통상적인 핸드 드립 커피 추출을 위한 동작으로써 노즐(N)은 드리퍼(D)에 대하여 수평면 상에서 크고 작은 다양한 반경의 원을 그릴 것이 요구된다. 이러한 원운동 동작은 노즐(N)을 동작시키는 제1이송부(11)에 구현될 수 있다. 즉, 적어도 2개 이상의 액추에이터와 이들 액추에이터의 동작을 노즐(N)로 전달하기 위한 동력전달부품들로 구성될 수 있다. 그런데 제1이송부(11)에 2축 방향 동력 전달 장치를 구현하면 장치 구성이 복잡해지고 드리퍼(D) 위쪽에 배치되는 부품 수가 증가하고 무거워질 수 있다.

드리퍼(D)의 수평 이송이 제한된 제약 조건하에서 노즐(N)과 드리퍼(D) 사이에 상대적인 원운동을 일으킬 수 있게 하기 위해서, 제1이송부(11)가 노즐(N)을 1축 방향 선형 운동시키도록 구성되고, 제2이송부(12)가 드리퍼(D)를 회전운동시키도록 구성되는 것이 가장 바람직하다. 즉, 제2이송부(12)가 드리퍼(D)를 제자리에서 회전 및 상하 승강시킬 수 있도록 구성되는 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, 제1이송부(11)는 노즐(N)을 드리퍼(D)의 반경방향(R방향)으로 이송시킬 수 있도록 구성되고, 제2이송부(12)는 드리퍼(D)를 그 중심축에 대하여 회전(θ방향) 및 상하방향(Z축 방향) 승강 시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

<제3실시예>

이하에서는 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치에 있어서 좀 더 상세한 기구적 구성을 포함하는 실시예에 대하여 설명한다.

도4 및 도5를 참조하면 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치(1)는 소정의 내부 공간을 갖는 카운터(21) 상판 위로 노출되도록 설치된다. 핸드 드립 커피 추출 장치(1)는 드리퍼(D)가 놓일 회전받침대(121)와, 드리퍼(D)에 온수를 떨어 뜨릴 노즐(101)을 포함한다. 노즐(101)은 회전받침대(121) 상방으로 소정 거리 이격된 높이에 설치된다. 노즐(101)은 헤드케이스(102)에 내장된 형태로 설치되고, 노즐(101) 단부는 헤드케이스(102)의 저면을 통해 아래 방향으로 노출된다.

핸드 드립 커피 추출 장치(1)는 상하 방향 지지대 기능을 제공하는 기둥부(103)와 기둥부(103) 상부 일측에서 측방향으로 연장되는 측방향 지지대(104)를 포함한다. 측방향 지지대(104)의 선단부에는 헤드케이스(102)가 결합된다. 헤드케이스(102)는 측방향 지지대(104) 상에서 수평하게 일방향으로 진퇴가능하게 설치된다. 측방향 지지대(104) 내부에는 헤드케이스(102)의 진퇴운동을 일으키기 위한 수평이송부(110)가 구성된다.

회전받침대(121)는 그 위에 놓이는 드리퍼(D)를 그 자리에서 수평면상에서 회전시키는 기능을 제공한다. 회전받침대(121) 아래에는 회전받침대(121)를 회전시키기 위한 회전구동부(120) 및 회전구동부(120)를 승강시키기 위한 승강구동부(130)가 구성된다. 회전구동부(120) 및 승강구동부(130)는 카운터(21) 상판 아래에 내장되어 외부로 노출되지 않게 설치된다.

수평이송부(110)은 헤드케이스(102)가 일방향으로 선형 이송되도록 작동한다. 헤드케이스(102)는 회전받침대(121)의 반경 방향을 따라 이동되도록 설치된다. 이동하는 헤드케이스(102)의 위치에 따라 노즐(101)로부터 드리퍼(D)상에 온수가 떨어지는 위치가 변화된다.

도6 및 도7을 참조하면, 수평이송부(110)는 이송 동작에 필요한 구동력을 발생시키는 제1액추에이터(111)와, 제1액추에이터(111)에 의해 진퇴운동하는 가동축(112)을 포함한다. 제1액추에이터(111)는 위치 고정되도록 지지되어 있는 고정프레임(113)상에 설치된다. 고정프레임(113)은 제1액추에이터(111)의 저면을 지지하는 수평플레이트부(113a)와 수평플레이트부(113a)의 일단부에 직교하도록 결합되는 수직플레이트부(113b)를 포함한다. 수직플레이트부(113b)는 수평플레이트부(113a)의 전방(도6의 Y축 방향) 단부에 결합된다. 수직플레이트부(113b)의 중앙에는 홀이 형성되어 가동축(112)이 관통하여 설치된다.

고정프레임(113)의 하부에는 슬라이딩프레임(114)이 구성된다. 슬라이딩프레임(114)은 고정프레임(113) 상에서 전후방향(도6의 Y축 방향)으로 미끄럼운동 가능하게 설치된다. 슬라이딩프레임(114)에는 전술한 가동축(112)의 일단부가 고정되고, 가동축(112)의 진퇴 운동에 따라 슬라이딩프레임(114)도 일체로 이송된다. 슬라이딩프레임(114)은 고정프레임(113)의 저면을 따라 나란하게 배치되는 수평플레이트부(114a)와 수평플레이트부(114a)의 전방단부에 직립되어 형성되는 수직플레이트부(114b), 그리고 수직플레이트부(114b)의 전방으로 돌출되는 전방연장부(114c)를 포함한다.

고정프레임(113)과 슬라이딩프레임(114) 사이의 상대 운동을 가이드하기 위하여 고정프레임(113)의 수평플레이트부(113a) 저면에는 가이드레일(113c)이 전후 방향으로 설치되고, 슬라이딩프레임(114)의 수평플레이트부(114a) 상면에는 가이드레일(113c) 상에서 미끄럼운동하는 슬라이딩블록(114d)가 결합된다.

헤드케이스(102) 후방단부는 슬라이딩프레임(114)의 전방에 결합된다. 헤드케이스(102)의 후방단부는 슬라이딩프레임(114)의 수직플레이트(114b) 전면 및 전방연장부(114c) 상면에 의해 지지된다. 헤드케이스(102)는 슬라이딩프레임(114)과 함께 일체로 전후방향으로 이송된다.

슬라이딩프레임(114)의 위치 제어를 위하여 고정프레임(113)의 수직플레이트(113b) 둘레 일측에는 위치 감지 센서(113d)가 설치된다. 본 실시예에 있어서 위치 감지센서(113d)는 포토 센서 일 수 있다. 위치 감지 센서(113d)는 슬라이딩프레임(114)이 위치 제어를 위한 기준 위치 상에 놓여 있는지 여부를 감지한다. 슬라이딩프레임(114)의 일측에는 센서브라켓(114e)이 구성된다. 센세브라켓(114e)은 후방으로 돌출되는 형상을 가지며, 이 끝단부가 위치 감지 센서(113d)의 센서홈에 삽입되는 위치에 도달하였는지 여부가 위치 감지 센서(113d)를 통해 감지된다.

도8은 슬라이딩프레임(114)이 기준 위치로부터 전방으로 소정거리 이송된 상태를 도시한 것이다. 수평이송부(110)의 제1액추에이터(111) 구동에 의해 가동축(112)이 진퇴운동하면, 슬라이딩프레임(114)과 헤드케이스(102)가 일체로 운동한다.

회전구동부(120)는 드리퍼(D)를 수평면상에서 회전시키도록 동작한다. 도9 및 도10을 참조하면, 회전구동부(120)는 전술한 회전받침대(121), 회전 구동력을 발생시키는 제2액추에이터(122), 제2액추에이터(122)에 의해 구동되는 회전축(123), 회전축(123)의 회전운동을 회전받침대(121)에 전달하는 연결블록(124)를 포함한다.

제2액추에이터(122)는 드리퍼(D)를 회전시키기 위해 제어된다. 제2액추에이터(122)는 회전축(123)을 회전시키고, 이 회전 운동은 연결블록(124)을 통해 회전받침대(121)에 전달된다. 연결블록(124)은 상단이 확장되는 형상을 가지며, 상면에는 십자모양의 상면홈(124a)을 갖는다. 회전받침대(121)의 저면에는 이 상면홈(124a)에 삽입될 수 있도록 십자 모양으로 돌출되는 저면돌출부(121a)가 형성된다. 저면돌출부(121a)는 상면홈(124a)에 삽입된다. 연결블록(124)의 상단은 확장된 형상을 가져 회전받침대(121)에 힘이 전달되는 면적이 확대되도록 하고, 회전받침대(121) 중앙에 하중이 집중되는 것을 방지한다.

회전구동부(120)는 측면 및 하부를 감싸는 케이싱(125) 및 케이싱(125) 내부에 고정되는 지지프레임(126)을 포함한다. 제2액추에이터(122)와 연결블록(124)은 지지프레임(126) 상에 설치된다. 그리고 연결블록(124)과 지지프레임(126)사이에는 부싱(127)이 개재될 수 있다.

회전구동부(120)는 드리퍼(D)를 회전시켜 노즐(101)에서 떨어지는 온수가 원형의 궤적을 그리도록 한다.

승강구동부(130)는 드리퍼(D)가 놓이는 회전구동부(120)를 상하방향으로 승강시킬 수 있도록 동작한다.

도11 내지 도13을 참조하면, 승강구동부(130)는 위치 고정되도록 지지되어 있는 고정프레임(131)과, 고정프레임(131)상에 설치되는 제3액추에이터(132), 제3액추에이터(132)에 의해 회전하는 회전축(133), 회전축(133)의 회전운동에 따라 승강하는 슬라이딩프레임(134)을 포함한다.

고정프레임(131)은 상하로 수직하게 놓이는 수직플레이트부(131a)와, 수직플레이트부(131a)의 하단부에서 수평하게 연장되는 수평플레이트부(131b)를 포함한다. 제3액추에이터(132)는 수평플레이트부(131b)에 고정되고, 회전축(133)은 수평플레이트부(131b)의 상부로 노출되어 수직하게 연장된다.

슬라이딩프레임(134)은 고정프레임(131)상에서 상하로 미끄럼운동 가능하게 설치된다. 슬라이딩프레임(134)은 회전축(133)이 관통하여 설치되는 메인부(134a), 메인부(134a)로부터 수평하게 연장되어 회전구동부(120) 저면을 지지하는 수평연장부(134b)를 포함한다.

고정프레임(131)과 슬라이딩프레임(134) 사이의 미끄럼 운동을 가이드하기 위하여 고정프레임(131)의 수직플레이트부(131a) 일면에는 가이드레일(131c)이 상하 방향으로 설치되고, 고정프레임(131)을 향하고 있는 슬라이딩프레임(134) 일면에는 가이드레일(131c) 상에서 미끄럼 운동하는 슬라이딩블록(134c)이 결합된다.

또한, 슬라이딩프레임(134)의 위치 제어를 위하여 고정프레임(131)의 하단부 일 지점에는 위치 감지 센서(131d)가 설치된다. 위치 감지 센서(131d)는 포토 센서 일 수 있다. 슬라이딩프레임(134)의 일 측에는 센서브라켓(134e)이 구성된다. 센서브라켓(134e)은 위치 감지 센서(131d)의 센서홈에 삽입될 수 있도록 돌출되는 형상을 갖는다. 위치 감지 센서(131d)는 센서브라켓(134e)이 센서홈에 개재되었는지 여부를 감지하여 슬라이딩프레임(134)이 기준 위치에 도달하였는지 여부를 감지한다.

회전축(133)의 외주면에는 나사산이 형성되며, 슬라이딩프레임(134)의 메인부(134a) 내주면에는 회전축의 나사산에 체결되는 암사나부(134d)가 개재된다. 회전축(133)의 회전동작에 의해 슬라이딩프레임(134)은 상하로 이송되는 힘을 전달받는다. 슬라이딩프레임(134)이 상하 이송됨에 따라 수평연장부(134b)에 의해 지지되어 있는 회전구동부(120) 전체가 상하로 승강하게 된다. 도13은 슬라이딩프레임(134)의 승강동작에 의해 회전구동부(120)가 들어올려진 상태를 도시한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 핸드 드립 커피 추출 장치(1)는 제1, 2, 3액추에이터(111, 122, 132)를 개별적으로 제어함으로써 바리스타의 동작을 그대로 재현할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 제1액추에이터(111)의 제어에 의해 온수 노즐(101)은 드리퍼(D)에 대하여 반경 방향으로 진퇴 운동하는 것이 가능하고, 제2액추에이터(122)의 제어에 의해 드리퍼(D)의 회전 운동이 가능하고, 제3액추에이터의 제어에 의해 드리퍼(D)의 승강운동이 가능하다. 이들 3가지 움직임의 조합에 의해 노즐(101)과 드리퍼(D) 간의 상대적인 위치가 공간상의 모든 방향으로 변화될 수 있다. 즉, 바리스타의 손동작 재현이 가능하다.

한편, 드리퍼(D)는 수평방향으로 움직이지 않도록 제한된 조건하에서도 수평이송부(110)만 기기의 상부에 구성하고, 회전구동부(120) 및 승강구동부(130)는 기기의 하부에 구성함으로써 구조적으로 안정화 될 수 있다.

또한, 커피 추출 과정에서 헤드케이스(102) 자체가 드리퍼 위에서 움직이기 때문에 종래 기기 내부의 부품이 드리퍼(D) 쪽으로 노출되어 이물질이 드리퍼(D)로 떨어질 우려가 없다. 부가적으로 헤드케이스(102)의 움직임을 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 장점이 있다.

D : 드리퍼 N : 노즐
10 : 이송부 102 : 헤드케이스
103 : 기둥부 104 : 측방향 지지대
110 : 수평이송부 111 : 제1액추에이터
112 : 가동축 113 : 고정프레임
114 : 슬라이딩프레임 120 : 회전구동부
122 : 제2액추에이터 123 : 회전축
124 : 연결블록 125 : 케이싱
126 : 지지프레임 127 : 부싱
130 : 승강구동부 131 : 고정프레임
132 : 제3액추에이터 133 : 회전축
134 : 슬라이딩프레임

Claims (10)

1. 드리퍼 및 드립서버를 포함하는 드립 기구 세트의 저면을 지지하는 회전받침대와,
   드리퍼의 상부에서 커피 추출을 위한 온수를 떨어뜨리는 노즐과,
   상기 노즐을 내장하는 헤드케이스와,
   상기 헤드케이스가 진퇴이동 가능하도록 수평방향으로 지지하는 측방향 지지대와,
   상기 측방향 지지대를 소정 높이로 지지하는 기둥부와,
   상기 노즐이 드리퍼의 반경 방향을 따라 수평 이송되도록 상기 헤드케이스를 동작시키는 수평이송부와,
   상기 회전받침대의 하부에 배치되어 상기 회전 받침대를 회전시키는 회전구동부와,
   상기 회전구동부가 상하로 이송되도록 동작시키는 승강구동부를 포함하고,
   상기 회전구동부는 상기 회전받침대의 하부에 배치되며 회전 구동력을 발생시키는 제2액추에이터와 상기 제2액추에이터로부터 상기 회전받침대의 저면을 향하도록 상하 방향으로 설치되며 상기 제2액추에이터에 의해 회전하는 제1회전축을 포함하고,
   상기 회전구동부 및 상기 승강구동부는 소정의 내부 공간을 갖는 카운터의 상판 아래에 내장되어 설치되는 핸드 드립 커피 추출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수평이송부는 상기 측방향 지지대에 대하여 위치 고정되도록 지지된 제1고정프레임과,
   상기 제1고정프레임에 대하여 상대 운동 가능하도록 설치되는 제1슬라이딩프레임과,
   상기 제1슬라이딩프레임을 동작시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1액추에이터와,
   상기 제1슬라이딩프레임에 결합되며 상기 제1액추에이터에 의해 진퇴운동하는 가동축과,
   상기 제1슬라이딩프레임의 기준 위치를 감지하기 위하여 상기 제1고정프레임 상에 설치되는 제1위치 감지 센서 및 상기 제1슬라이딩프레임에 설치되는 제1센서브라켓을 포함하고,
   상기 헤드케이스는 상기 제1슬라이딩프레임에 결합되어 일체로 동작하는 핸드 드립 커피 추출 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전구동부는 상기 제1회전축 및 상기 회전받침대를 연결하는 연결블록을 더 포함하고,
   상기 연결블록은 상기 회전받침대를 지지하는 상단부가 확장된 형상을 갖는 핸드 드립 커피 추출 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 승강구동부는 위치 고정되도록 지지된 제2고정프레임과,
   상기 제2고정프레임에 대하여 상하 방향으로 상대 운동 가능하도록 설치되는 제2슬라이딩프레임과,
   상기 제2슬라이딩프레임을 동작시키기 위한 구동력을 발생시키는 제3액추에이터와,
   상기 제3액추에이터에 의해 회전하며 상기 제2고정프레임에 대하여 나사결합되어 회전 방향에 따라 상기 제2슬라이딩프레임을 승강시키는 제2회전축과,
   상기 제2슬라이딩프레임의 기준 위치를 감지하기 위하여 상기 제2고정프레임에 설치되는 제2위치 감지 센서 및 상기 제2슬라이딩프레임에 설치되는 제2센서브라켓을 포함하고,
   상기 제2슬라이딩프레임은 상기 회전구동부를 지지하는 수평연장부를 포함하여 상기 제3액추에이터의 작동에 의해 상기 제2슬라이딩프레임 및 상기 회전구동부가 일체로 승강하는 핸드 드립 커피 추출 장치.
   
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