KR20210080976A - 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 관한 것으로서, 상판을 구비한 메인프레임; 상기 상판의 일측으로 제1 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제1 음료제공로봇; 상기 상판의 타측으로 제2 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제2 음료제공로봇; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 분쇄부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 포터필터가 안착되는 포터필터적치부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 상기 포터필터의 세척작용을 수행하는 포터필터세정부; 상기 제1 다관절아암부 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 추출부; 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되는 음료제공부를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 의하면 로봇시스템을 적용하여 음료의 제조 과정을 원활하게 수행하면서도 에스프레소와 이를 이용한 다채로운 커피음료를 신속하고 편리하게 제공할 수 있고, 무인화를 구현할 수 있어서 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라 위생성을 향상시킬 수 있고 음료의 제공과정을 안전하고 편리하게 수행할 수 있다.

Description

음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템{AUTOMATIC TREATMENT SYSTEM FOR MANUFACTURING AND FEEDING OF BEVERAGE}

본 발명은 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 로봇을 이용하여 음료의 제조과정을 원활하게 수행하면서도 위생성을 향상시킬 수 있고 음료의 제공과정을 안전하고 편리하게 수행할 수 있는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 커피 등의 음료는 드립 커피와 같이 수작업에 의해 제조하는 방식도 있지만 커피 전문매장의 경우에는 제조의 편의성과 신속성을 고려하여 자동커피머신을 이용하는 제조방식이 널리 이용되고 있다.

자동커피머신은 수작업에 의한 방식에 비해 신속하고 편리하지만 여전히 작업자가 필요하고 주문이 많을 경우 복수의 작업자가 필요하므로 인건비의 상승으로 경영에 어려움이 초래되고 있다.

그리고, 자동커피머신은 추출과정을 자동으로 수행하기는 하지만 작업자의 추출 방식 등에 따라 맛과 풍미가 서로 달라서 품질의 불균일에 따른 소비자의 요구를 충족할 수 없는 단점이 있다. 즉 커피의 맛을 결정하는 주요인자인 시간과 속도, 분쇄의 밀도, 물의 양 조절, 물의 온도, 물의 추출압력, 스팀압력 등 맛을 좌우하는 인자를 균일하게 구현하여야 하지만, 이는 비숙련 바리스타와 전문 바리스타의 숙련도에 따라 달라지기 때문이다.

상기한 바와 같은 단점을 고려하여 근래에는 커피와 같은 음료의 제조에 다관절 로봇을 채용한 기술이 제안되어 있다.

상기한 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 작업자의 수작업을 대체하여 인건비를 절감할 수 있고 커피의 맛을 어느 정도 균일화 할 수 있지만 이하와 같은 다양한 문제점을 수반하는 한계점이 있다.

예컨대, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 커피를 추출하고 포터필터 내에 잔류하는 찌꺼기를 깨끗하게 제거할 수 없어서 비위생성적이고, 추출시 오작동을 유발하거나 재사용시에 커피 추출액에 이물질이 혼입될 수 있는 단점이 있다.

그리고, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 제조과정을 완료한 커피를 소비자에게 공급하는 과정이 어렵고, 취출과정에서 로봇암 등과의 접촉이나 충돌에 따른 안전사고의 위험성이 높은 단점이 있다.

그 외에도, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 커피의 제조과정이나 공급과정의 흐름이 원활하지 않아서 단순히 자판기와 유사한 정도의 기능만을 수행하므로 소비자에게 만족감을 줄 수 없는 한계점이 있다.

한국등록특허 제10-1846829호 "커피 머신 및 그 제어 방법" 한국등록특허 제10-1963657호 "음료제조장치용 용기 공급 및 포장장치" 한국등록특허 제10-1963652호 "에스프레소와 이를 이용한 다양한 커피음료 제조장치 및 제공방법"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 음료의 제조과정을 자동적으로 원활하게 수행하면서도 위생성을 향상시킬 수 있고 음료의 제공과정을 안전하고 편리하게 수행할 수 있도록 한 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 있어서, 상판을 구비한 메인프레임; 상기 상판의 일측으로 제1 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제1 음료제공로봇; 상기 상판의 타측으로 제2 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제2 음료제공로봇; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 분쇄부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 포터필터가 안착되는 포터필터적치부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 상기 포터필터의 세척작용을 수행하는 포터필터세정부; 상기 제1 다관절아암부 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 추출부; 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되는 음료제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 상기 포터필터에 채워진 추출대상물을 탬핑하는 가압탬퍼부; 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 온수가 공급되는 온수공급부; 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 얼음이 공급되는 얼음공급부; 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 추출용기가 안착되어 세척되는 추출용기세척부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 포터필터세정부는, 상기 메인프레임에 설치되고 상기 포터필터의 내부에 고착된 찌꺼기를 분리하는 찌꺼기제거부; 및 상기 찌꺼기제거부와 접한 상기 메인프레임에 설치되고 찌꺼기가 제거된 상기 포터필터를 세척하는 포터필터세척부로 구성되어 있다.

상기 찌꺼기제거부는 상기 상판에 설치되고 수거홈부가 형성된 수거함체, 상기 포터필터의 찌꺼기를 긁어내도록 상기 수거홈부에 돌출, 형성되는 끌부, 상기 상기 포터필터에 부착된 찌꺼기의 이탈을 위한 충격을 인가하도록 상기 수거홈부에 형성되는 충격인가부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 포터필터세척부는, 상기 상판에 설치되고 세척홈부가 형성된 포터필터세척함체, 상기 포터필터의 내부로 용수를 분사하는 분사구가 형성되고 상기 세척홈부에 설치되는 분사노즐, 및 상기 포터필터가 안착되도록 상기 분사노즐에 설치되는 복수의 조작막대를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 음료제공부는, 상기 상판의 하부에 위치하도록 상기 메인프레임에 설치되는 제공부베이스; 상기 제공부베이스에 설치되어 전후방향 구동력을 인가하는 병진구동부; 상기 병진구동부에 일단이 접속되어 전후진 되는 병진이동부; 상기 병진이동부의 타단에 접속되고 용기삽입홀이 형성된 용기안착부; 상기 병진이동부의 전후진 동작을 안내하는 전후이동안내장치; 및 상기 용기안착부의 이동상태 또는 용기의 탑재유무를 감지하도록 설치되는 감지수단을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 병진구동부는 로드리스 실린더(Rodless Cylinder)로 구성되고, 상기 병진이동부는 상기 로드리스 실린더의 이동편에 설치되는 횡연결편, 상기 횡연결편의 양단에 연결되는 한 쌍의 종연결편, 상기 종연결편에 접속되는 수직연결부와 상기 수직연결부에 연장, 형성되는 수평안착부를 구비한 이동판을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전후이동안내장치는 상기 병진구동부의 전후단과 접하여 설치되는 봉지지부, 상기 봉지지부 사이에 설치되는 가이드봉, 상기 가이드봉에 설치되어 전후 이동되는 가이드블록을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 포터필터는 바스켓수용홈이 마련된 필터본체, 상기 필터본체의 내부에 삽입되는 필터바스켓, 상기 필터본체에 연장, 형성되는 포터연결대, 및 상기 포터연결대에 직교되게 연결되는 거치대를 포함할 수 있다.

상기 제1 음료제공로봇은 상기 제1 다관절아암부의 말단에 설치되는 슝크, 상기 슝크에 의해 개폐되고 상기 포터연결대가 안착되는 제1 필터안착홈 및 상기 거치대가 안착되도록 상기 제1 필터안착홈과 직교되게 연결되는 제2 필터안착홈이 요입된 한 쌍의 그리퍼가 구비된 앤드암을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제2 음료제공로봇은 상기 제2 다관절아암부의 말단에 설치되는 슝크, 상기 슝크에 의해 개폐되고 용기의 외주면에 안착되는 용기안착홈이 요입된 한 쌍의 그리퍼가 구비된 앤드암을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 의하면, 로봇시스템을 적용하여 음료의 제조 과정을 원활하게 수행하면서도 에스프레소와 이를 이용한 다채로운 커피음료를 신속하고 편리하게 제공할 수 있고, 무인화를 구현할 수 있어서 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 맛과 풍미의 편차가 없는 고품격 음료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 원두찌꺼기의 안정적인 처리를 통해 위생성을 향상시킬 수 있고, 제조된 음료를 안전하고 편리하게 소비자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 사시도,
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 평면도,
도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 정면도,
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 제1 및 제2 음료제공로봇을 설명하기 위한 도면으로서, 제1 및 제2 다관절아암부의 말단에 접속되는 앤드암을 나타낸 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 포터필터적치부 부위를 확대하여 나타낸 사시도,
도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 적용되는 포터필터세정부의 찌꺼기제거부를 나타낸 사시도,
도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 적용되는 포터필터세정부의 포터필터세척부를 나타낸 사시도,
도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부 부위를 확대하여 나타낸 사시도,
도6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부 일부를 분리한 분리사시도,
도6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부의 작용을 설명하기 위한 도면,
도7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 추출용기세척부 부위를 확대하여 나타낸 사시도,
도7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 추출용기세척부를 나타낸 분리사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도7b에 의거하여 상세히 설명하되, 도1 내지 도7b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.

한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 사시도, 도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 평면도, 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템을 나타낸 정면도, 도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 제1 및 제2 음료제공로봇을 설명하기 위한 도면으로서, 제1 및 제2 다관절아암부의 말단에 접속되는 앤드암을 나타낸 사시도이다. 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 포터필터적치부 부위를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도1 내지 도4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 메인프레임(1), 제1 음료제공로봇(2), 제2 음료제공로봇(2'), 포터필터적치부(3), 포터필터세정부(4), 음료제공부(5), 추출용기세척부(6), 추출부(81), 분쇄부(82), 가압탬퍼부(83), 온수공급부(84), 얼음공급부(85), 및 전술한 주요 구성요소의 구동을 제어하기 위한 제어부(미도시) 등으로 구성되어 있다.

메인프레임(1)은 수직방향으로 설치되는 복수의 종지주(11), 이 종지주(11) 사이에 횡방향으로 연결되는 복수의 횡연결바(12), 종지주(11)의 상부에 설치되는 상판(13), 둘레를 밀폐하도록 설치되는 커버플레이트(미도시) 등으로 구성되어 있다.

제1 음료제공로봇(2)은 메인프레임(1)의 상판(13) 일측 하부에 배치되는 로봇구동부(21)와, 상판(13) 일측에 천공된 로봇설치홀(131)을 통해 노출되는 제1 다관절아암부(22) 등이 구비된 통상의 다관절 로봇으로 구성되어 있다.

그리고, 제1 음료제공로봇(2)은 원두를 분쇄하고 이를 포터필터(7)에 담아 에스프레소를 추출하는 과정을 담당한다. 여기서, 포터필터(7)는 도4에 도시된 바와 같이 제1 음료제공로봇(2)에 안정적으로 거치되도록 구성된 것으로서, 바스켓수용홈이 마련된 캡 형상의 필터본체(71), 필터본체(71)의 내부에 삽입되고 다수의 필터홀이 형성된 필터바스켓(72), 필터본체(71)에 연장, 형성되는 포터연결대(73), 및 포터연결대(73)에 직교되게 연결되는 거치대(74)가 구비되어 있다.

제1 다관절아암부(22)는 도3a 및 도4에 도시된 바와 같이 복수의 아암이 감속기 및 모터 등이 내장된 관절에 의해 연결되는 통상의 구조로 형성된 것으로서, 말단에 포터필터(7)를 선택적으로 거치하는 앤드암(24,end arm)이 설치된 통상의 구조이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 여기서, 앤드암(24)은 도3a에 도시된 바와 같이 말단에 설치되는 슝크(241,shunk), 이 슝크(241)에 의해 개폐되고 포터연결대(73)가 안착되는 제1 필터안착홈(242a) 및 거치대(74)가 안착되도록 제1 필터안착홈(242a)과 직교되게 연결되는 제2 필터안착홈(242b)이 요입된 한 쌍의 그리퍼(242)가 구비되어 있다.

제2 음료제공로봇(2')은 메인프레임(1)의 상판(13) 타측 하부에 배치되는 로봇구동부(25)와, 상판(13) 타측에 천공된 로봇설치홀(131)을 통해 노출되는 제2 다관절아암부(26) 등이 구비된 통상의 다관절 로봇으로 구성되어 있다.

그리고, 제2 음료제공로봇(2')은 제1 음료제공로봇(2)에 의해 추출 완료된 에스프레소를 이용하여 소비자가 희망하는 형태(에스프레소, 핫 및 아이스 아메리카노, 라테 등)로 제조하는 과정을 주로 수행한다.

제2 다관절아암부(26)는 제1 다관절아암부(22)와 유사하게 복수의 아암이 감속기 및 모터 등이 내장된 관절에 연결되는 통상의 구조로 형성된 것으로서, 말단에 용기를 선택적으로 거치하는 앤드암(29)이 설치되어 있다. 여기서, 앤드암(29)은 도3b에 도시된 바와 같이 말단에 설치되는 슝크(291,shunk), 이 슝크(291)에 의해 개폐되고 용기의 외주면에 안착되는 용기안착홈(292a)이 요입된 한 쌍의 그리퍼(292)가 구비되어 있다.

포터필터적치부(3)는 분쇄부(82)에 의해 분쇄된 원두 분말이 수용되는 포터필터(7)가 보관되는 구성요소로서, 제1 음료제공로봇(2)이 포터필터를 취급하는 로봇이므로 제1 다관절아암부(22)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(1)의 일측 가장자리 부위에 배치되어 있다.

그리고, 포터필터적치부(3)는 복수의 포터필터(7)를 안착시킬 수 있도록 필터적치베이스(31)의 상부에 복수의 필터적치부재(32)가 결합된 것으로서, 필터적치부재(32)는 육면체 형상의 몸체 중앙에 포터필터(7)의 필터본체(71)가 수용되는 필터수용홈(322)과 포터연결대(73)가 안착되는 포터연결대안착홈(323)이 형성된 구조로 되어 있다.

도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 적용되는 포터필터세정부의 찌꺼기제거부를 나타낸 사시도, 도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 적용되는 포터필터세정부의 포터필터세척부를 나타낸 사시도이다.

도5a 및 도5b를 참조하면, 포터필터세정부(4)는 원두분말을 이용하여 에스프레소를 추출한 후 포터필터(7)에 잔류하는 찌꺼기를 이탈시키는 과정과 세척과정을 수행하는 구성요소로서, 제1 다관절아암부(22)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(1)의 상판(13)에 배치되는 찌꺼기제거부(41)와, 포터필터세척부(42)로 구성되어 있다.

찌꺼기제거부(41)는 도1에 도시된 바와 같이 포터필터(7)의 내부에 고착된 찌꺼기의 분리하도록 추출부(81)와 접하는 메인프레임(1)에 설치되어 있다.

그리고 찌꺼기제거부(41)는 상판(13)에 설치되고 수거홈부(411a)가 형성된 수거함체(411), 포터필터(7)의 찌꺼기를 긁어내도록 수거홈부(411a)에 돌출, 형성되는 끌부(412), 포터필터(7)에 부착된 찌꺼기의 이탈을 위한 충격력을 인가하도록 수거홈부(411a)에 형성되는 충격인가부(413)로 구성되어 있다.

끌부(412)는 수거함체(4111)의 내벽에 설치되고 체결공이 형성된 판상의 끌안착브라켓(4121), 끌안착브라켓(4121)에 볼트나 스크류와 같은 체결부재(미도시)에 의해 체결되는 끌고정브라켓(4122), 및 끌안착브라켓(4121)과 끌고정브라켓(4122) 사이에 체결되는 끌(4123)로 구성되어 있다. 여기서, 끌(4123)은 포터필터(7)의 바스켓수용홈의 내주면 형상과 대응하도록 수직부(4123c), 경사부(4123d) 및 수평부(4123e)를 갖는 끌몸체(4123a)와, 끌안착브라켓(4121)에 고정되고 체결공 및 고정핀(4123f)이 형성된 끌고정부(4123b)로 구성되어 있다.

충격인가부(413)는 수거홈부(411a)를 가로질러 설치되는 봉상부재로 구성된 것으로서 제1 다관절아암부(22)의 작동에 따라 포터필터(7)를 충돌시켜 내부에 수용된 원두찌꺼기를 이탈, 낙하 시키는 동작에 이용한다.

포터필터세척부(42)는 찌꺼기가 제거된 포터필터(7)를 세척하기 위한 부분으로서 찌꺼기제거부(41)와 접한 메인프레임(1)에 설치되어 있다.

그리고, 포터필터세척부(42)는 상판(13)에 설치되고 세척홈부(421a) 및 배수구(421b)가 형성된 포터필터세척함체(421), 포터필터(7)의 내부로 용수를 분사하는 분사구가 형성되고 세척홈부(421a)에 설치되는 분사노즐(422), 및 포터필터가 안착되도록 분사노즐(422)에 설치되는 복수의 조작막대(423)로 구성되어 있다. 여기서, 분사노즐(422)에는 도시되지 않은 용수공급라인(미도시)이 접속되어 있다.

첨부도면, 도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부 부위를 확대하여 나타낸 사시도, 도6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부 일부를 분리한 분리사시도이고, 도6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 음료제공부의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 음료의 제공 전 상태를 나타낸 것이고, (b)는 음료의 제공시 작동상태를 나타낸 도면이다.

도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이 음료제공부(5)는 제2 음료제공로봇(2')에 의해 제조 완료되어 용기에 담아진 음료를 소비자에게 제공하기 위해 구성으로서 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(1)의 타측에 배치되어 있다. 여기서, 용기는 원두에서 추출되는 에스프레소가 담겨지는 추출용기가 아니라 소비자에게 제공되는 아메리카노 등의 음료가 담겨지는 용기를 의미한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 음료제공부(5)는 상판(13)의 하부에 위치하도록 메인프레임(1)에 설치되는 판상부재로 형성된 제공부베이스(51)에 병진구동부(52), 병진이동부(53), 용기안착부(54), 전후이동안내장치(55), 및 감지수단(56)이 설치된 구조로 되어 있다.

병진구동부(52)는 제공부베이스(51)에 설치되어 전후방향 구동력을 인가하는 구동수단으로서, 병진이동부(53)를 전후진 시킬 수 있다면 공압실린더, 전기식 액츄에이터 등 특별한 제한 없이 다양한 형태의 직선이동기구가 선택되어 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 병진구동부(52)로서 로드리스 실린더(Rodless Cylinder)가 설치되어 있다.

병진이동부(53)는 병진구동부(52)에 일단이 접속되어 전후진 되는 구성요소로서, 로드리스 실린더의 이동편(522)에 설치되는 횡연결편(531), 횡연결편(531)의 양단에 연결되는 한 쌍의 종연결편(532), 종연결편(532)에 접속되는 수직연결부(533a)와 이 수직연결부(533a)에 연장, 형성되는 수평안착부(533b)를 구비한 이동판(533)을 포함하여 구성된다.

용기안착부(54)는 용기가 안착되도록 병진이동부(53)의 타단에 접속되는 구성으로서, 판상몸체의 중앙에 용기의 삽입을 위한 용기삽입홀(542)이 형성된 구조로 되어 있다.

전후이동안내장치(55)는 병진이동부(53)의 전후진 동작을 안내하는 구성으로서, 병진구동부(52)의 전후단과 접하여 설치되는 봉지지부(551), 봉지지부(551) 사이에 설치되는 가이드봉(552), 가이드봉(552)에 설치되어 전후 이동되는 가이드블록(553)이 구비되어 있다.

감지수단(56)은 병진이동부(53)의 이동상태(또는 용기의 탑재유무 등)를 감지하도록 설치되는 구성요소로서, 본 실시예에서는 병진이동부(53)에 접속되는 감지수단설치브라켓(562)에 설치되는 포토센서(561,광화이버앰프)로 구성되어 있다.

첨부도면, 도7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 추출용기세척부 부위를 확대하여 나타낸 사시도, 도7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 추출용기세척부를 나타낸 분리사시도로서 이해를 돕기 위해 일부만을 부분적으로 분리하여 나타낸 것이다.

도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이 추출용기세척부(6)는 제2 음료제공로봇(2')에 의해 수행되는 에스프레소의 추출에 이용된 추출용기(91)의 세척을 위한 구성요소로서, 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(1)의 상판(13) 타측에 배치되어 있다.

추출용기세척부(6)는 상판(13)에 설치되고 세척공간이 형성된 추출용기세척함체(61), 추출용기(91)의 내부로 용수를 분사하기 위해 설치되는 분사노즐(62), 및 추출용기(91)가 올려지도록 분사노즐(62)에 설치되는 용기안착대(63), 용기안착대(63)의 고정을 위해 추출용기세척함체(61)에 설치되는 고정보스(64), 용기안착대(63)에 추출용기가 올려져있는지 유무를 감지하는 추출용기감지수단(65)으로 구성되어 있다.

추출용기세척함체(61)는 상판(13)의 상면에 돌출되게 설치되고 세척홈부가 마련되도록 직사각통 형상으로 형성되고 상부에 개구부가 마련된 세척통(611), 이 세척통(611)의 상부에 설치되고 용기안착대(63)의 설치를 위한 안착대설치공이 마련된 타공판(612)으로 구성되어 있다.

분사노즐(62)는 용수의 분사를 위한 분사구가 형성된 부재로서 추출용기세척함체(61)에 일정한 간격으로 복수 개가 설치되는 것으로서, 각 용기안착대(63)마다 한 쌍의 분사노즐(62)이 배치되어 있다.

용기안착대(63)는 원형의 테두리부를 갖는 원형 캡 형태로 형성된 것으로서, 바닥면에 배수를 위해 천공되는 다수의 배수홀(632), 추출용기(91)가 올려지도록 방사상으로 돌출되는 안착돌부(633), 분사노즐(62)의 설치를 위한 노즐설치공(634), 고정보스(64)와의 체결을 위한 체결부재(미도시)가 삽입되도록 천공된 체결공(635)이 구비되어 있다.

추출용기감지수단(65)은 추출용기(91)가 올려져있는지 유무를 감지하여 올려져 있지 않을 경우 분사노즐(62)을 통해 용수가 분출되지 않도록 용수공급라인(미도시, 도7b의 접속구(66)와 접속구(67) 사이 등에 연결되는 호스나 배관을 의미함)에 설치된 밸브 등의 개폐동작을 제어하도록 구성되어 있다. 여기서, 추출용기감지수단(65)은 추출용기세척함체(61)에 설치되는 센서브라켓(651)과, 이 센서브라켓(651)에 설치되어 추출용기를 감지하는 초음파센서(652)로 구성되어 있다.

분쇄부(82)는 원두를 분쇄하는 구성요소로서 제1 다관절아암부(22)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(11)에 설치되어 있다. 여기서 분쇄부(82)는 원두를 분쇄하는 분쇄수단이라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있다.

추출부(81)는 제1 다관절아암부(22) 및 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임(1)에 설치되는 구성요소로서, 분쇄된 원두분말이 수용된 포터필터(7)가 로봇에 의해 추출부의 그룹헤드(미도시)에 장착되면 정해진 동작에 의해 원두커피를 추출하는 자동커피머신이라면 특별한 제한 없이 선택되어 적용될 수 있다.

예컨대, 커피자동머신은 고온고압의 물을 그라인딩된 원두분말을 통과시켜 추출하는 고온고압 추출방식으로 구성된 커피머신으로 구성될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

가압탬퍼부(83)는 포터필터(7)에 채워진 원두분말과 같은 추출대상물을 균일하게 다지기 위해 가압하는 기능을 수행하는 장치로서, 제1 다관절아암부(22)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임의 상판(13)에 배치되어 있다. 여기서, 가압탬퍼부(83)는 형태나 구조에 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 통상 푹프레스(PUQ PRESS)로 호칭되고 있는 원두커피용 자동탭핑머신으로 구성되어 있다.

온수공급부(84)는 추출부(81)에 의해 추출된 에스프레소 원액에 따뜻한 아메리카노의 제조를 위한 온수를 제공하기 위한 장치로서, 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임의 상판(13)에 배치되어 있다.

여기서, 온수공급부(84)는 온수(뜨거운 물)를 제공할 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 핫워터디스펜서(HOT WATER DISPENSER)로 호칭되고 있는 온수공급장치로 구성되어 있다.

얼음공급부(85)는 추출부(81)에 의해 추출된 에스프레소 원액에 아이스 아메리카노의 제조를 위한 얼음을 제공하기 위한 장치로서, 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 내에 해당되는 메인프레임의 상판(13)에 배치되어 있다.

여기서, 얼음공급부(85)는 얼음을 제공할 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 자동으로 얼음을 생성하여 제공하는 제빙기로 구성되어 있다.

한편, 도1 내지 도2b의 미설명부호 92는 각종 전기장치가 내장되는 전장함이고, 93은 제1 음료제공로봇(2), 제2 음료제공로봇(2'), 음료제공부(5), 추출용기세척부(6) 등의 제어를 위한 컴퓨터시스템이며, 94는 압축공기를 공급하는 컴프레셔이고, 95는 압축공기에 포함된 수분을 제거하는 에어필터, 압축공기에 작동오일을 제공하는 오일러, 및 압축공기의 압력을 조절하는 레큘레이터가 구비된 압축공기서비스유닛이다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 도면에 도시하지는 않았으나 우유를 공급하는 우유공급부(미도시), 시럽을 제공하는 시럽공급부(미도시), 계핏가루를 공급하는 계핏가루공급부(미도시), 초코릿분말을 공급하는 초코릿분말공급부(미도시) 등이 추가로 구성될 수 있다

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 작용을 간략하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 제어부의 제어하에 이루어지는 제1 음료제공로봇(2) 및 제2 음료제공로봇(2')의 동적 작동과 함께 포터필터적치부(3), 포터필터세정부(4), 음료제공부(5), 추출용기세척부(6), 추출부(81), 분쇄부(82), 가압탬퍼부(83), 온수공급부(84), 얼음공급부(85)가 작동되면서 에스프레소, 아메리카노 등과 같은 음료를 제조하여 제공할 수 있는 것으로서 그 제조 방법이나 작동 순서 등에 특별한 제한은 없지만 이하 일 예에 대해 구체적으로 설명한다.

예컨대, 제1 음료제공로봇(2)의 제1 다관절아암부(22)의 작동으로 앤드암(24)이 포터필터적치부(3)로 이동하여 적치된 포터필터(7)를 클램핑하고 분쇄부(82)로 이동한 후 그라이딩된 원두분말을 공급받아 포터필터에 채우는 원두분말공급단계를 시행한다.

원두분말공급단계가 시행되면 제1 음료제공로봇(2)의 앤드암(24)이 가압탬퍼부(83)로 이동하여 정위치 하게 되면 자동적으로 탬핑하는 과정이 수행되는데, 이러한 탬핑단계는 앤드암(24)이 가압탬퍼부(83)의 작동 버튼을 조작하는 방식으로 수행할 수도 있지만 포터필터가 정위치하면 센싱동작에 의해 자동적으로 수행되도록 하는 것이 바람직하다.

탬핑단계의 수행이 완료되면 제1 음료제공로봇(2)의 앤드암(24)이 추출부(81)로 이동하여 자동커피머신의 그룹헤드(미도시)에 장착하고 언클램핑 과정을 수행하는 포터필터체결단계를 시행한다.

전술한 바와 같이 포터필터체결단계의 수행이 완료되면 제1 음료제공로봇(2)은 1차적인 작동과정을 완료하고 자동커피머신에 설치된 포터필터 중에서 후술되는 추출단계가 완료된 포터필터를 분리하여 세정하는 세정단계를 수행하게 된다.

세정단계는 원두찌꺼기가 수용된 포터필터를 클램핑하여 포터필터세정부(4)의 찌꺼기제거부(41)로 이동하고, 끌부(412)에 포터필터가 끼워지도록 한 후 앤드암이 회전하게 되면 내부에 고착된 원두찌꺼기가 분리된다. 이러한 상태에서 제1 다관절아암부(22)를 작동시켜 포터필터를 충격인가부(413)에 충돌시키게 되면 끌부(412)에 의해 분리되어 있던 원두찌꺼기가 수거홈부(411a)로 낙하하는 찌꺼기분리과정이 수행된다.

그리고, 찌꺼기분리과정이 수행된 후 포터필터를 포터필터세척부(42)에 삽입하여 조작막대(423)에 정위치한 후 가압동작을 수행하게 되면 분사노즐(422)로부터 세척용 용수가 분출되면서 찌꺼기세척과정이 수행된다.

한편, 제1 음료제공로봇(2)에 의한 포터필터체결단계가 시행되면 제어부의 제어하에 제2 음료제공로봇(2')가 작동되면서 추출용기세척부(6)에서 세척 완료된 추출용기(91)를 앤드암(29)이 클램핑하여 자동커피머신으로 이동한 후 포터필터의 하부에 정위치 시키는 추출용기정위치단계를 시행한다.

추출용기정위치단계가 시행되면 센싱동작에 의해 자동커피머신의 작동으로 커피의 추출단계가 시행되면서 추출용기(91)에 에스프레소가 추출되어 담겨지게 된다.

전술한 바와 같이 추출단계가 완료된 상태에서 소비자가 아이스 아메리카노를 주문한 경우 제2 음료제공로봇(2') 또는 시스템운용자가 온수공급부(84)를 작동시켜 소비자제공용 용기에 온수를 투입하여 준비한 상태에서 제2 음료제공로봇(2')이 추출용기를 클램핑하여 소비자제공용 용기로 이동하고 추출용기를 기울여 수용된 에스프레소를 부어 아메리카노를 제조하는 음료제조단계를 수행한다.

이후, 음료제공부(5)의 용기안착부(54)에 소비자제공용 용기를 올려놓은 상태에서 병진구동부(52)로서 구성된 로드리스 실린더를 작동시켜 이동편(522)이 외측으로 이동시키게 되면 이에 결합된 병진이동부(53)가 외측으로 이동되면서 용기안착부(54)를 제2 다관절아암부(26)의 작동반경 외부로 인출하게 되므로 소비자가 안전하게 파지하여 편리하게 음용할 수 있다.

한편, 전술한 추출단계가 완료된 상태에서 소비자가 에스프레소를 주문한 경우 제2 음료제공로봇(2')이 추출용기를 클램핑하여 소비자제공용 용기로 옮겨담은 다음 음료제공부(5)의 용기안착부(54)에 올려놓게 되면 정해진 작동에 따라 소비자에게 제공할 수 있다.

그리고, 전술한 음료제조단계가 완료되면 제2 음료제공로봇(2')이 추출용기(91)를 클램핑하여 이동하고 추출용기세척부(6)의 용기안착대(63)에 추출용기를 뒤집어 올려놓게 되면 추출용기감지수단(65)이 이를 감지하게 되고 분사노즐(62)로부터 세척용 용수가 분출되도록 하여 추출용기세척단계를 시행한다

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템은 전술한 에스프레소, 아메리카노 외에도 다양한 음료를 제조하여 제공할 수 있다. 예컨대, 에소프레소에 얼음과 냉수를 혼합한 아이스 아메리카노, 에스프레소에 우유를 첨가한 카페라떼, 에스프레소에 우유를 첨가하고 계핏가루를 첨가한 카푸치노, 초코릿분말을 첨가한 카페모카 등을 제공할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1:메인프레임 11:종지주
12:횡연결바 13:상판
2:제1 음료제공로봇 21,25:로봇구동부
22:제1 다관절아암부 24,29:앤드암
26:제2 다관절아암부 2':제2 음료제공로봇
3:포터필터적치부 31:필터적치베이스
32:필터적치부재 4:포터필터세정부
41:찌꺼기제거부 42:포터필터세척부
5:음료제공부 51:제공부베이스
52:병진구동부 53:병진이동부
54:용기안착부 55:전후이동안내장치
56:감지수단 6:추출용기세척부
61:추출용기세척함체 62:분사노즐
63:용기안착대 64:고정보스
65:추출용기감지수단 7:포터필터
81:추출부 82:분쇄부
83:가압탬퍼부 84:온수공급부
85:얼음공급부 91:추출용기

Claims (7)

1. 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템에 있어서,
   상판을 구비한 메인프레임;
   상기 상판의 일측으로 제1 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제1 음료제공로봇;
   상기 상판의 타측으로 제2 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제2 음료제공로봇;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 분쇄부;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 포터필터가 안착되는 포터필터적치부;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 상기 포터필터의 세척작용을 수행하는 포터필터세정부;
   상기 제1 다관절아암부 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 설치되는 추출부; 및
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되는 음료제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 상기 포터필터에 채워진 추출대상물을 탬핑하는 가압탬퍼부;
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 온수가 공급되는 온수공급부;
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 얼음이 공급되는 얼음공급부; 및
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 메인프레임에 배치되고 추출용기가 안착되어 세척되는 추출용기세척부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 포터필터세정부는,
   상기 메인프레임에 설치되고 상기 포터필터의 내부에 고착된 찌꺼기를 분리하는 찌꺼기제거부; 및
   상기 찌꺼기제거부와 접한 상기 메인프레임에 설치되고 찌꺼기가 제거된 상기 포터필터를 세척하는 포터필터세척부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 찌꺼기제거부는 상기 상판에 설치되고 수거홈부가 형성된 수거함체, 상기 포터필터의 찌꺼기를 긁어내도록 상기 수거홈부에 돌출, 형성되는 끌부, 상기 상기 포터필터에 부착된 찌꺼기의 이탈을 위한 충격을 인가하도록 상기 수거홈부에 형성되는 충격인가부를 포함하고,
   상기 포터필터세척부는, 상기 상판에 설치되고 세척홈부가 형성된 포터필터세척함체, 상기 포터필터의 내부로 용수를 분사하는 분사구가 형성되고 상기 세척홈부에 설치되는 분사노즐, 및 상기 포터필터가 안착되도록 상기 분사노즐에 설치되는 복수의 조작막대를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 음료제공부는,
   상기 상판의 하부에 위치하도록 상기 메인프레임에 설치되는 제공부베이스;
   상기 제공부베이스에 설치되어 전후방향 구동력을 인가하는 병진구동부;
   상기 병진구동부에 일단이 접속되어 전후진 되는 병진이동부;
   상기 병진이동부의 타단에 접속되고 용기삽입홀이 형성된 용기안착부;
   상기 병진이동부의 전후진 동작을 안내하는 전후이동안내장치; 및
   상기 용기안착부의 이동상태 또는 용기의 탑재유무를 감지하도록 설치되는 감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 병진구동부는 로드리스 실린더(Rodless Cylinder)로 구성되고,
   상기 병진이동부는 상기 로드리스 실린더의 이동편에 설치되는 횡연결편, 상기 횡연결편의 양단에 연결되는 한 쌍의 종연결편, 상기 종연결편에 접속되는 수직연결부와 상기 수직연결부에 연장, 형성되는 수평안착부를 구비한 이동판을 포함하고,
   상기 전후이동안내장치는 상기 병진구동부의 전후단과 접하여 설치되는 봉지지부, 상기 봉지지부 사이에 설치되는 가이드봉, 상기 가이드봉에 설치되어 전후 이동되는 가이드블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 포터필터는 바스켓수용홈이 마련된 필터본체, 상기 필터본체의 내부에 삽입되는 필터바스켓, 상기 필터본체에 연장, 형성되는 포터연결대, 및 상기 포터연결대에 직교되게 연결되는 거치대를 포함하고,
   상기 제1 음료제공로봇은 상기 제1 다관절아암부의 말단에 설치되는 슝크, 상기 슝크에 의해 개폐되고 상기 포터연결대가 안착되는 제1 필터안착홈 및 상기 거치대가 안착되도록 상기 제1 필터안착홈과 직교되게 연결되는 제2 필터안착홈이 요입된 한 쌍의 그리퍼가 구비된 앤드암을 포함하고,
   상기 제2 음료제공로봇은 상기 제2 다관절아암부의 말단에 설치되는 슝크, 상기 슝크에 의해 개폐되고 용기의 외주면에 안착되는 용기안착홈이 요입된 한 쌍의 그리퍼가 구비된 앤드암을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료의 제조 및 제공을 위한 자동처리시스템.
   

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