KR102355736B1 - 커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇 - Google Patents

Abstract

끝관절에 컵 핑거가 장착된 다축 로봇의 상기 핑거 상에 포터필터용 그리퍼가 장착된 커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇이고, 상기 로봇은 커피 머신의 필터 홀더에 포터필터를 장착하는 단계: 컵 자동투하기에서 컵대로 투하된 컵을 컵 핑거로 집어서 커피 머신의 상판 위로 옮겨놓는 단계; 상기 커피 머신의 주출구측 포터 홀더에 장착된 포터필터를 그리퍼로 집어 빼는 단계: 상기 포터필터를 커피주입구로 옮겨 커피를 담는 단계; 상기 포터필터의 상단을 넘은 잉여분의 커피를 제거하는 단계; 상기 포터필터에 담긴 커피를 눌러서 다지는 단계; 상기 포터필터의 옆에 묻은 커피를 정리하는 단계; 포터필터를 커피 머신으로 옮겨 그 포터 홀더에 장착하는 단계; 그리퍼를 수직하강시켜 포터필터의 자루에서 벗기는 단계; 상기 그리퍼로 추출버튼을 누르는 단계; 상기 컵 핑거로 커피 머신의 상판 위에 놓인 컵을 집어서 커피추출구 아래로 옮기고 커피를 내려받는 단계; 커피가 담긴 컵을 반출위치로 옮겨놓고 복귀하는 단계:가 PCB의 논리회로에 의해 작동하며, 상기 커피 머신용 로봇과 브러시가 부착된 커피투입기 그리고 잉여분의 커피 제거용 긁게와 포터필터의 커피를 다지는 탬퍼가 구비된 커피정리기를 포함하되, 상기 로봇과 커피투입기 사이에 공지의 커피 머신이 배치된 커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇을 이용한 커피추출시스템을 특징으로 한다.

Description

커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇{Robot with Griper for Porter Filler of Coffee Machine}

본 발명은 포터필터에 분말 커피를 담아 탬핑과 태핑 후 끓인 물을 부어 추출되는 커피를 컵에 담아내는 커피 머신에 있어서 상기 포터필터를 집어 서 이송하는 그리퍼를 가진 로봇에 관한 것이다.

일례로, 에스프레소 커피 머신(이하, 커피 머신)은 포터필터를 닦아 물기를 없애 건조하고, 포터필터에 분말 커피를 담아 손이나 도저 뚜껑으로 도징하여 커피의 양을 맞춘 다음에 커피를 눌러서 다지고, 포터필터의 옆에 묻은 분말 커피를 떨어낸 다음에 포터필터를 장전하고 뜨거운 물을 부어넣고 커피를 추출해 컵 따위의 용기에 담는 커피 제조기로서, 업소용과 가정용이 있다.

포터필터에는 자루가 부착되어 있어서 분말 커피 담기에서부터 커피 추출이 종료될 때까지 손으로 잡아 이송하고, 커피 머신에 탈착하기 편하다.

업소용 커피 머신은 메인 스위치, 물을 받아 배수로 흘려주는 배수 받침대, 커피 추출시 컵을 놓는 컵 받침대, 분말 커피가 담긴 포터필터를 장전하는 필터 홀더가 구비된 커피 추출수단, 커피 추출 버튼, 온수 공급수단을 기본으로 한다. 부수적으로는 수압계와 보일러 압력계가 더해지기도 한다.

커피 머신으로 커피를 추출하기 전에, 건조된 포터필터에 손 또는 도저 뚜껑으로 도징하여 커피의 양을 맞추고, 포터필터에 담긴 커피를 눌러서 다지는 탬핑, 포터필터의 옆에 묻은 커피를 털어서 정리하는 태핑단계를 거치며, 태핑된 포터필터는 커피추출수단으로 이송하여 그 필터 홀더에 장전해 커피추출에 임하게 된다.

상기 각 단계는 독자적으로 기능을 수행하는 장비 또는 장치에 의해 이뤄진다.

상기한 종래의 커피 머신용 포터필터는 커피 담기에서부터 커피추출수단으로 이송하여 포터 홀더에 장착하는 과정은 수작업 의존형이었다.

수작업에 의한 포터필터의 단계별 이송은 단계별로 이행하는 과정에서 시간적 손실이 커 커피추출이 더디고 비효율적이며, 손에 묻은 세균에 의해 자루가 오염될 개연성 때문에 비위생적이다.

이런 점에서, 커피추출시간을 단축하여 수요자에게 보다 신속하게 커피를 제공할 수 있고, 포터필터의 자루를 위생적으로 관리할 수 있는 수단 내지는 장치가 필요하다,

본 발명은 포터필터의 탈착 및 단계별 이송을 자동화하여 커피 추출시간을 단축할 수 있는 커피 머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇을 제공하려는 것이다.

또한 본 발명은 상기한 로봇을 이용하여 커피 추출 전과정을 자동화함으로써 커피추출만 이행하던 종래의 커피 머신의 단점을 해소하고, 포터필터에 대한 촉수 횟수를 감축하여 위생안전성도 높인 로봇을 제공하는 목적도 포함한다.

상기한 제1 과제는 끝관절에 컵 핑거가 장착된 다축 로봇에 있어서, 상기 핑거 상에 포터필터용 그리퍼가 장착된 로봇으로 구현할 수 있다.

상기 컵 핑거는 액츄에이터에 의해 벌어지고 오므라들어서 컵을 집거나 집었던 컵을 놓는다. 상기 그리퍼는 컵 핑거에 동기하여 벌어지면 포터필터의 자루를 집어물 수 있는 상태로 되거나 집은 자루를 놓을 수 있는 상태로 되고, 벌어진 그리퍼를 오므리면 자루가 협지된다.

그리퍼로 포터필터의 자루를 집어들고 이송하면서 커피담기, 잉여분의 커피 덜어내기, 커피다지기, 포터필터의 옆에 묻은 커피 제거하기, 커피 머신에 포터필러를 장착하고 자루에서 그리퍼를 분리하여 커피 추출에 대비하는 것까지가 그리퍼의 역할이다.

상기 로봇은, 컵 자동투하기에서 컵대로 투하된 컵을 컵 핑거로 집어서 커피 머신의 상판 위로 옮겨놓는 단계; 상기 커피 머신의 포터 홀더에 장착된 포터필터를 그리퍼로 집어서 잡아 빼는 단계: 상기 포터필터를 커피주입구로 옮겨 커피를 담는 단계; 상기 포터필터의 상단을 넘은 잉여분의 커피를 제거하는 단계; 상기 포터필터에 담긴 커피를 눌러서 다지는 탬핑 단계; 탬핑된 포터필터의 옆에 묻은 커피를 정리하는 태핑 단계; 포터필터를 커피 머신으로 옮겨 그 포터 홀더에 장착하는 단계; 그리퍼를 벌리고 수직하강시켜 포터필터의 자루를 놔주는 단계; 상기 그리퍼를 커피추출버튼 앞으로 이동시켜 누르는 단계; 상기 컵 핑거로 커피 머신의 상판 위에 놓인 컵을 집어서 커피추출부의 주출구 아래로 옮기고 커피를 내려받는 단계; 커피가 담긴 컵을 컵용 핑거로 집어서 반출위치로 옮겨놓고 복귀하는 단계:의 순으로 임무를 수행하는 PCB의 논리회로에 따라 작동한다. 그리고, 상기 로봇을 이용한 커피추출시스템은 상기 커피 머신용 로봇과 태핑용 브러시가 부착된 커피투입기 그리고 잉여분의 커피 제거용 긁게와 포터필터의 커피를 다지는 탬퍼가 구비된 커피정리기, 및 공지의 커피 머신으로 구성된다.

끝관절에 컵용 핑거가 장착된 공지의 다축 로봇에서 컵 핑거 상에 포터필터 탈착용 그리퍼가 장착됨에 따라 포터필터에 손을 대지 않고 커피 머신에서 커피를 추출해 컵에 담아 반출하도록 된 본 발명은 위생적으로 안전하게 포터필터를 관리할 수 있다.

또한 커피 머신용 로봇은 커피추출부에 장착된 포터필터의 인출과 커피 내려담기, 잉여분의 커피 덜어내기, 포터필터의 옆에 묻은 커피 정리하기, 커피추출부에 세척 건조한 포터필터의 재장착에 이르는 일련의 작업을 자동으로 수행하므로 종래의 수작업 의존형 커피 머신에 비해 커피 추출이 신속하고 효율적이며, 커피를 구입하려는 수요자의 대기 시간도 단축되어 지루함을 덜 수 있다.

도 1은 컵용 핑거가 장착된 끝마디에 포터필터용 그리퍼가 장착된 에스프레소 머신용 로봇의 예시도
도 2는 포터필터의 예시도
도 3은 커피 머신의 정면도
도 4는 커피투입기의 정면도
도 5는 커피정리기의 정면도
도 6은 본 발명의 로봇을 포함한 커피추출시스템의 예시도
도 7은 그리퍼로 커피 머신의 추출버튼을 누른 장면

이하, 바람직한 일실시예를 바탕으로 작성한 첨부도면을 참조하여 구체적으로 본 발명을 설명한다.

도 1에서, 본 발명은 기대(1) 상에서 수평선회하는 제1 관절(2), 제1 관절(2) 상에서 시계 또는 반시계방향으로 선회하는 제2 관절(3), 제2 관절(3) 상에서 수평으로 선회하는 제3 관절(4), 제3 관절(4) 상에서 시계 또는 반시계방향으로 선회하는 제4 관절(5), 제4 관절(5) 상에서 수평으로 선회하는 제5 관절(6), 제5 관절(6) 상에서 시계 또는 반시계방향으로 선회하는 제6관절(7), 제6 관절(7) 상에서 수평으로 하는 제7 관절(8)의 선단에 장착된 컵 핑거를 벌리고 오므려뜨리는 액츄에이터(10), 액츄에이터(10)의 선단에 장착된 컵 핑거(9)로 구성된 공지의 로봇(A)을 기반으로 한다.

이하의 설명에서 제7 관절(8)의 별칭을 끝마디라고 한다.

상기한 바와 같은 구조의 로봇(A)은 아이스크림 자동판매시스템 등에 서 두루 응용되고 있다.

본 발명은 상기 컵 핑거(9) 상에 포터필터용 그리퍼(20)를 추가 장착한 것이다.

상기 그리퍼(20)는 2개 1조로 구성하여 각 컵 핑커(9)에 하나씩 분리장착하여 액츄에이터(10)에 의해 컵 핑거(9)에 벌어질 때 같이 벌어지고, 오므라들 때 따라 오므라든다. 그리퍼(20)의 자루홈(21)은 상단과 선단이 트여서 후술하는 포터필터의 자루를 올려 집거나 물었던 자루를 놔분다. 자루홈(21)은 컵 핑거(9)의 방향과 같다.

파손되거나 오랜 사용으로 자루홈(21)이 마모되거나 그리퍼(20) 부재 중의 어느 하나가 손상되어 교체가 필요한 경우에 대비하려면 탈착형으로 구성한다. 이 경우, 그리퍼(20)의 하단에 체결공이 천공된 외향 플랜지(22)를 부가한다.

도 2에서, 자루(31)가 달린 포터필터(30)는 외면 상단에 평형 날개(32)가 형성되어 있다. 이 날개(32)는 커피 머신의 커피추출부 상에 설치된 포터홀더에 끼워서 장착상태를 안정시키는 데 활용된다.

포터필터(30)에는 탈착형 필터(33)가 내장되고, 저면의 중심에는 주출구(34)도 부착되어 있다. 이는 통상의 포터필터와 같다.

도 3은 상기 로봇을 이용한 커피추출시스템의 일원인 커피 머신(B)의 일례를 든 것이다. 이 그림에서, 커피 머신(B)은 커피추출시스템을 총괄하는 메인 스위치(41)와 주화/화폐투입구(42), 주출구(43), 그리고 주출구(43)의 외곽에 포진하여 장착되는 포터필터(30)의 상기 날개(32)를 끼워 거는 포터 홀더(44), 추출버튼(45)이 구비된다.

도면부호 (46)은 상판, (47)은 드립 트레이를 표시하며, 이 또한 주지되어 있다.

이 밖에 커피추출용 온수의 급수량, 수압계, 보일러 압력계, 복수의 주출구, 주출구 선택버튼, 딥 트레이, 증기밸브 등이 추가될 수 있다.

도 4는 상기 로봇을 이용한 커피수술시스템의 또 다른 일원인 커피투입기(C)에 관한 것이다. 상기 커피투입기(C)는 커피 토출구(51)의 외곽에 상기 포터 홀더(44)와 동형의 포터 홀더(52)가 설치되어 있다. 이 포터 홀더(52)에 끼워진 포터필터(30)의 날개(32)를 안정시켜 정량의 커피가 순조롭게 포터필터(30)에 담기도록 한다.

양측 포터 홀더(52) 사이의 정중앙에 설치된 버튼(53)은 포터필터(30)가 장착될 때의 힘에 눌려 ON됨으로써 포터필터(30)에 커피가 담기게 하는 것으로, 입력된 시간 내에 커피가 담기면 저절로 OFF된다.

또, 커피투입기(C)의 하부에는 브러시(54)가 부착되어 있다. 이 브러시(54)는 담긴 커피가 눌려 다져진 포터필터(30)가 커피 머신(B)으로 이동하는 과정에서 옆에 묻어 있는 커피를 제거해 정리하는 태핑용이다.

도 5는 상기 커피투입기(C)를 거쳐 오는 포터필터(30)에서 그 상단 위로 노출된 잉여분의 커피(F)를 걷어내는 긁게(61)와 상면이 정리된 커피를 눌러서 다지는 탬퍼(62)가 설치된 커피정리기(D)를 예시한 것이다.

그림에는 상기 긁게(61)와 탬퍼(62)가 일체형으로 도시되었으나, 분리형일 수도 있다.

도 6은 상기 로봇(A)을 포함한 커피추출시스템의 평면 배치예시도이다.

컵 자동투하기(E)와 커피 머신(B), 커피투입기(C), 커피정리기(D)는 로봇(A)의 핑거(9)와 그리퍼(20)의 최대활동반경범위 이내에 포진시켜 주지의 컵 자동투하기(E)에서 컵대 위로 투하된 컵을 핑거(9)로 집어서 커피 머신((B)의 상판(46) 위에 내려놓고, 상기 커피 머신(B)의 포터 홀더(44)에 미리 장착해 둔 포터필터(30)를 그리퍼(20)에 물려 잡아 빼고 커피투입기(C)로 옮겨 커피를 담는다.

상기 포터필터(30)의 상단 위에 수북이 쌓인 잉여분의 커피(F)는 포터필터(30)를 좌우 수평으로 이동시켜 쓸어내고, 포터필터(30)에 담긴 커피(F1)를 탬퍼(62)로 눌러 다진 후 상단부가 브러시(54) 밑을 통과하도록 포터필터(30)를 수평이동시켜 옆에 묻은 커피를 정리한 다음에 커피 머신(B)의 주출구(43) 아래로 옮겨 토터 홀더(44)에 장착하고, 그리퍼(20)를 분리한다.

이어서, 그리퍼(20)를 이동시켜 추출버튼(45)을 누른다. 그런 직후에 핑거(9)로 컵을 집어 주출구(43) 밑으로 옮켜 추출되는 커피를 받은 다음에 반출위치로 반출하고, 컵 핑커(9)와 그리퍼(20)가 복귀하게 된다.

상기 커피추출시스템으로 커피를 추출하여 반출하는 보다 구체적인 과정은 다음과 같다. 먼저, 커피 머신(B)의 포터 홀더(44)에 세척해 건조시킨 포터필터(30)를 장전한다. 이때, 포터필터(30)는 로봇(A)의 사전조작을 통하거나 손으로 미리 장착한다.

주화투입구(42)에 커피 대금을 투입하고 커피 머신(B)의 메인 스위치(41)를 누르면 컵 자동투하기(E)에서 컵 1개가 컵대 위로 투하된다. 이 상태에서 커피 머신(B)의 메인 스위치(41)를 누른다.

컵 핑거(9)로 컵을 집어들어 커피 머신(B)의 상판(46) 위에 내려 놓는다.

그리퍼(20)를 상기 포터필터(20)의 자루(21) 아래로 옮겨 벌리고 수직 상승시켜 자루홈(21)이 자루(21)를 에워싸도록 한 다음에 오므려뜨려서 집어물고 그대로 포터필터(30)를 잡아 빼 커피투입기(C)로 이송하여 그 포터 홀더(52)에 장착하고, 충분히 커피를 담은 다음에 퍼터필터(30)를 인출하여 커피정리기(D)로 이송한다.

커피정리기(D)의 긁게(61) 하단에 포터필터(30)의 상단이 닿도록 조정한 후 수평 이동시켜 잉여분의 커피(F)가 긁게(61)에 긁혀 떨어지게 한다.

이어서 탬퍼(62) 아래로 포터필터(20)를 이송하여 커피(F1)를 눌러서 다지고, 이후 상단이 브러시(54) 아래를 통과하도록 포터필터(20)를 수평 이동시켜 포터필터(30)의 외면에 묻어 있는 잔류 커피를 제거한다.

그리고 나서 바로 커피 머신(B)의 주출구(43) 아래로 포터필터(30)를 이송하여 그 포터 홀더(44)에 장착하고, 그리퍼(20)를 벗긴 다음에 추출버튼(45)으로 이동시켜 누른다(도 7).

이어서 컵 핑거(9)를 올려서 커피 머신(B) 위에 있던 컵을 집어들고 주출구(43) 아래로 이동하게 한 후 2,3 초간 대기하면 포터필터(30)로 온수가 쏟아져 내리고, 주출구(43)로 커피가 쏟아져 컵에 담긴다.

커피의 추출개시는 커피의 탬핑강도, 수압, 유량에 따라 차이가 날 수 있다.

컵에 적량의 커피가 담길 즈음이면 커피주출이 정지되고, 컵 핑거(9)는 커피가 담긴 컵을 반출위치로 옮겨 놓고, 대기 위치로 복귀한다.

이 과정에서 포터필터의 자루에 손을 대는 것은 커피 머신에 장착할 때 뿐이므로 포터필터의 자루에 대한 촉수로 인하여 위생적으로 문제될 소지는 거의 없다. 그래서 깨끗하고 향도 풍부한 커피 제공이 가능한 것이다.

또, 상기 로봇과 커피투입기, 커피정리기를 커피 머신에 접목하여 정해진 시간에 자동으로 정확히 커피를 추출할 수 있다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시예에 바탕하여 도시하고 설명하였는 데, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 용이하게 추고 실시할 수 있는 단순한 설계변경, 등가성 있는 구성요소로의 단순한 대체도 본 발명의 기술적 범주에 속하는 것으로 본다.

A: 로봇 B: 커피 머신
C: 커피투입기 D: 커피정리기
9: 핑거 10: 액츄에이터
20: 그리퍼 21: 자루홈
30: 포터필터 54: 브러시
61: 긁게 62: 탬퍼

Claims (3)

1. 끝관절에 컵 핑거가 장착된 다축 로봇에 있어서, 상기 컵 핑거 상에 포터필터용 그리퍼가 장착된 커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇으로 하고;
   상기 로봇은
   커피 머신의 필터 홀더에 포터필터를 장착하는 단계:
   컵 자동투하기에서 컵대로 투하된 컵을 로봇의 컵 핑거로 집어서 커피머신의 상판 위로 옮겨놓는 단계;
   상기 커피 머신의 주출구측 포터 홀더에 장착된 포터필터를 그리퍼로 집어서 잡아 빼는 단계:
   상기 포터필터를 커피주입구로 옮겨 커피를 담는 단계;
   상기 포터필터의 상단을 넘는 잉여분의 커피를 제거하는 단계;
   상기 포터필터에 담긴 커피를 눌러서 다지는 단계;
   상기 포터필터의 옆에 묻은 커피를 정리하는 단계;
   상기 포터필터를 커피 머신으로 옮겨서 그 포터 홀더에 장착하는 단계;
   포터필터의 자루에서 그리퍼를 벗기는 단계;
   상기 그리퍼로 추출버튼을 누르는 단계;
   상기 컵 핑거로 커피 머신의 상판 위에 놓인 컵을 집어서 커피추출부의 주출관 아래로 옮겨 주출되는 커피를 받는 단계;
   커피가 담긴 컵을 반출위치로 옮겨놓고 복귀하는 단계:를 PCB의 논리회로에 따라 작동하도록 된 커피머신의 포터필터용 그리퍼를 가진 로봇.
   
   
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