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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisch
gesteuerten Entnahme von Flüssigkeiten, mit mindestens
einem eine Flüssigkeit enthaltenden Behälter mit Öffnung,
dem ein Portionierer mit mechanischer Verschließeinrichtung
zugeordnet ist, sowie ein Verfahren zur automatischen Befüllung
eines Behälters mit Flüssigkeiten.
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Sowohl
für den privaten als auch für den gewerblichen
Gebrauch sind Getränkeautomaten bekannt, bei denen ein
Aufnahmebehälter, beispielsweise ein Glas oder ein Becher,
in einer festgelegten Position unter ein Ausgabesystem für
das Getränk gestellt werden muss, um das Getränk
aufzunehmen. So sind beispielweise Getränkeautomaten bekannt,
bei denen sich das gewünschte Getränk, wie zum
Beispiel Kaffee, Kakao oder Suppe, auswählen lässt.
Zunehmend gibt es aber auch immer mehr Automaten, mit denen sich
vorprogrammierte Mixturen in dem Aufnahmebehälter mischen
lassen. Dazu werden aus einem Magazin, das aus verschiedenen alkoholischen
und nicht alkoholischen Getränken besteht, die Getränke
in den Behälter zusammen geführt. Beispiele für
solche Automaten, die sich Cocktail-Maschinen oder automatische
Bars nennen, sind bereits aus folgenden Druckschriften bekannt.
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So
zeigt beispielsweise die
EP
1 165 428 B1 eine automatische Bar zur Herstellung von
gemixten und nicht gemixten Getränken, bestehend aus motorbetriebenen
Rotationsköpfen die eine Vielzahl umgedrehter Flaschen
tragen, wobei die Rotationsköpfe über eine Fördereinrichtung
miteinander verbunden sind. Über die Fördereinrichtung
wird ein Behälter von einer Position unterhalb eines Rotationskopfes
in eine Position unterhalb eines weiteren Rotationskopfes befördert,
um die Variationsmöglichkeiten an Mischgetränken
zu erhöhen. Zur Abgabe der Getränke wird ein elektrisch
betriebenes Dosierventil angesteuert, also der Verschluss und die
Verschlusszeiten reguliert. Nachteile dieser automatischen Bar sind die
hohen Produktionskosten sowie die komplizierte Steuerung der Dosierventile.
Zudem sind die Dosierventile, da sie elektrisch steuerbar sind und
daher verkapselt sein müssen, extrem aufwändig
zu reinigen.
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Eine
weitere Vorrichtung zur maschinengesteuerten Herstellung eines Cocktails
ist aus der
DE 196
27 360 A1 bekannt. Diese ist allerdings schon aufgrund
ihrer Größe nicht für den Privathaushalt oder
für kleinere Clubs oder Bars geeignet. Auch diese Vorrichtung
sieht zur gesteuerten Abgabe der Getränke Magnetventile
vor, die kompliziert zu steuern und schwer oder gar nicht zu reinigen
sind.
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Auch
aus der
WO 2006/131431
A1 ist eine automatische Cocktail-Bar bekannt. Nachteilig
an dieser Vorrichtung ist die starre Konstruktion des Flaschenmagazins,
weshalb die einzelnen Flüssigkeiten aus den Flaschen über
ein kompliziertes Rohrleitungssystem in einen Behälter
geführt werden müssen. Neben den oben beschriebenen
bekannten Problemen bei der Verwendung von Magnetventilen kommt
bei dieser Konstruktion erschwerend hinzu, dass das Rohrleitungssystem
extrem schwer zu reinigen ist, bzw. nach jedem Gebrauch das Rohrleitungssystem
gespült werden muss.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige
Vorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeiten bereitzustellen,
die umkompliziert in der Steuerung der Entnahme der Flüssigkeiten
ist und die eine Befüllung eines Behälters ohne
anschließende Reinigung des Ausgabesystems ermöglicht
und Strom sparend arbeitet.
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Erfindungsgemäß wird
die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach
ist eine Vorrichtung zur automatisch gesteuerten Entnahme von Flüssigkeiten,
mit mindestens einem eine Flüssigkeit enthaltenden Behälter
mit Öffnung, dem ein Portionierer mit mechanischer Verschließeinrichtung
zugeordnet ist, derart ausgestaltet, dass der Behälter
mit der Öffnung nach unten in einen Halter eingespannt
ist, der aus einem höhenverstellbaren Gegendruckelement
und dem auf der Öffnung des Behälters sitzenden
Portionierer besteht, der über einem automatisch steuerbaren
Auslösemechanismus zur Betätigung der Verschließeinrichtung
positionierbar ist.
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Erfindungsgemäß ist
erkannt worden, dass sich ein Behälter so in einen Halter
einspannen lässt, dass er mit der Öffnung nach
unten auf einen Portionierer gespannt ist, der mittels eines automatisch steuerbaren
Auslösmechanismus zu betätigen ist. Das bedeutet,
dass nicht einzelne den Behältern zugeordnete Verschließeinrichtungen
anzusteuern sind, sondern eine relativ einfache Steuerung des Auslösemechanismus
zur Entleerung des Portionierers führt und durch die Schwerkraft
erneut Flüssigkeit in den Portionierer fließt.
Entsprechend sind die Verschließeinrichtung und der Auslösemechanismus voneinander
getrennte Baugruppen, was einen einfachen und kostengünstigen
Aufbau der Vorrichtung zulässt und diese zudem einfach
zu reinigen ist. Zudem verbraucht der Auslösemechanismus
im Gegensatz zu den Ventilen und Pumpen der bekannten Cocktailmaschinen
oder automatischen Bars weniger Strom.
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Folglich
ist eine Vorrichtung zur automatisch gesteuerten Entnahme von Flüssigkeiten
realisiert, die kostengünstig bereitgestellt werden kann,
die umkompliziert in der Steuerung der Entnahme der Flüssigkeiten
ist, die eine Befüllung eines Behälters ohne anschließende
Reinigung des Ausgabesystems ermöglicht und die energieeffizient
arbeitet.
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Vorzugsweise
sind als Behälter handelsübliche Flaschen, Getränkekartons
oder Messbehälter, wie beispielweise Sahnekartuschen, in
den höhenverstellbaren Halter einzusetzen. Dabei eignet
sich zum einfachen Austauschen des Behälters insbesondere
ein Federmechanismus, an dem das Gegendruckelement, beispielweise
eine Gegendruckplatte, befestigt ist und über den der Behälter
auf den Portionierer gespannt wird.
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Für
die Verwendung der Vorrichtung für die Zubereitung von
Mischgetränken sind mehrere Halter zur Aufnahme von Behältern
mit unterschiedlichen Flüssigkeiten vorgesehen, die über
dem Auslösemechanismus positionierbar sind. Dies geschieht vorzugsweise
durch die drehbare Anordnung der Halter um eine Hauptachse. Noch
bevorzugter sind die Halter mit einer drehbar angeordneten Hauptachse
verbunden, die am unteren Ende über ein Kugellager, vorzugsweise über
ein Rillenkugellager in einer Grundplatte gelagert ist, und am anderen
Ende in einer Lagerbuchse gehalten wird.
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Um
die Hauptachse automatisch steuern zu können, also um die
Position der Halter über dem Auslösemechanismus
steuern zu können, dass heißt, die Halter über
den Auslösemechanismus automatisch ansteuerbar positionieren
zu können, ist die Hauptachse über einen Riemenantrieb,
der auf ein Abtriebsritzel greift, mit einem über einen
Mikroprozessor steuerbaren Motor mit Antriebsritzel verbunden.
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Zur
Errechnung der Positionen der Halter ist jedem Halter mindestens
eine Lichtschranke zugeordnet, die in festen Positionen um die Hauptachse angelegt
sind. Durch einen mit der Hauptachse verbundenen Lichtschrankenunterbrecher,
der eine feste Position eines Halters definiert, können
die Positionen der anderen Halter über den Mikroprozessor
errechnet werden. Dabei kann der Mikroprozessor auch den kürzesten
Weg des Behälters bis zur Position über dem Auslösemechanismus
berechnen. Es wird also von einer IST- zur nächsten SOLL-Position berechnet,
ob die Hauptachse links- oder rechtsherum zu drehen ist. Die Drehung
der Hauptachse über den Riemenantrieb erfolgt al so so lange,
bis die Rückmeldung der Lichtschranken gleich der anzufahrenden
Position ist.
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In
besonders raffinierter Weise besteht der Auslösemechanismus
aus einem unterhalb der Verschließeinrichtung des Portionierers
positionierten Auslöserohr, dass mit mindestens einem steuerbar angetriebenen
Auslösehebel verbunden ist, der mittig über eine
Lagerachse im Verlauf der Hauptachse über eine Lagerbuchse
gelagert ist. Am gegenüberliegenden Ende zu dem Auslöserohr
ist der Auslösehebel zur automatischen ansteuerbaren Betätigung vorzugsweise
mit einem Servomotor über einen Antriebsstrang verbunden, über
den die Rotationsbewegung des Servomotors in eine Translationsbewegung des
Auslösehebels umgewandelt wird. Durch diese Umwandlung
der Rotationsbewegung des Servomotors wird also der Auslösehebel
und das damit verbundene Auslöserohr hoch und runter bewegt,
wodurch die Auslösung der Verschließeinrichtung
des Portionierers erfolgt, diese also steuerbar ist. Durch Öffnen
der Verschließeinrichtung fließt dann die durch
das Volumen des Portionierers vorgegebene Flüssigkeitsmenge
durch das Auslösrohr in einen unter den Portionierer positionierten
Aufnahmebehälter. Vorzugsweise weist der Portionierer dabei
ein Volumen von 2 cl auf, es sind aber auch andere Größen denkbar.
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Natürlich
kann das Auslöserohr auch durch einen Auslösering
ersetzt werden. Auch ist ein Auslösehebel mit entsprechender
Aussparung denkbar, durch die die Flüssigkeit in den Behälter
fließt. Bei entsprechender Ausgestaltung der Verschließeinrichtung
ist es auch denkbar, dass der Auslösehebel nicht um die
Verschließöffnung herum greift, sondern diese
von der Öffnung entfernt, durch die die Flüssigkeit
austritt, betätigt.
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Als
besonders bevorzugt ist die kombinierte und menügeführte
Positionierung der Halter, die Drehung der Hauptachse und die Stellung
des Auslösemechanismus durch ein bedienergeführtes
und/oder vorinstalliertes Rechenprogramm zu betrachten. Zum einen
lassen sich dadurch mit Auslieferungszustand der Vorrichtung bereits
vorinstallierte Mischrezepturen einprogrammieren, die dann abrufbar
und automatisch ausführbar sind, und zum anderen können
eigene Rezepturen eingestellt und automatisiert werden, also das
Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten zueinander
programmiert werden. Dabei sollte für die Steuerung aller
Prozesse ein genügend großer und bevorzugt durch
Einsetzen von Steckmodulen erweiterbarer Speicher eingebaut sein.
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Für
das Abrufen der programmierten Rezepturen oder das Erstellen von
eigenen Mischgetränken eignet sich besonders eine benutzerfreundliche und
selbsterklärende Steuerung über einen Drehschalter
mit Inkrementalgeber oder Drehencoder mit integrierten Tasten, wobei
ein Display über die Menüführung Auskunft
erteilt. Durch Drehen des Schalters, beispielweise nach rechts,
kann so durch das Menü gescrollt werden und durch Drücken
auf den Schalter ein bestimmter und markierter Menüpunkt ausgewählt
werden.
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Dadurch,
dass durch den Portionierer die entnehmbare Flüssigkeitsmenge
bestimmt wird, kann beim Einspannen der Behälter und Eingabe
der vorhandenen Flüssigkeitsmenge die aktuelle Flüssigkeitsmenge
der Behälter im Betrieb der Vorrichtung, also über
die Steuerung errechnet werden. Sobald ein bestimmter Füllstand
im Behälter unterschritten ist, kann über die
Steuerung dieser Behälter gesperrt werden, also über
diese Rückmeldung alle Cocktails gesperrt werden, die die
Flüssigkeit aus diesem Behälter in ihrer Rezeptur
vorsehen. Von der Sperrung unbetroffen sind die Mischgetränke,
die die gesperrte Flüssigkeit nicht benötigen.
Die Vorrichtung ist also weiterhin für alle anderen Mischgetränke,
die die gesperrte Flüssigkeit nicht benötigen,
betriebsbereit.
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Für
einen besonderen Benutzungskomfort und für einen positiven
Showeffekt können Lichteffekte die steuerbaren Prozesse
visualisieren. So kann beispielsweise der Behälter auf
eine beleuchtete Oberfläche gestellt werden, die rot leuchtet,
wenn die Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeit bereit ist.
Bei Entnahme der Vorrichtung könnte ein rotes Blinken Auskunft über
den Zubereitungszustand des Getränkes geben, und bei Fertigstellung
des Getränkes könnte eine grüne Anzeige
dem Benutzer darüber Auskunft geben. Es sind natürlich
sämtliche Farbvarianten und Intervalle denkbar.
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Als
besonders kompakt aber dennoch mit einer großen Variationsvielfalt
an Mischgetränken ist eine als Zutatenmagazin mit sechs
Haltern ausgestaltete Vorrichtung anzusehen, wobei die Halter in Form
eines Karussels um die Hauptachse angeordnet sind. Schon bei dieser
geringen Anzahl von Haltern entfällt ein lästiger
Flaschentausch.
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Für
die Bedienerfreundlichkeit und zum Schutz vor Verletzungen sind
alle Bauteile der Vorrichtung in einem Kasten mit mindestens einer
seitlich angeordneten Tür verbaut, durch die das Zutatenmagazin,
sprich die Halter, bestückbar sind, also die Behälter
austauschbar sind. Während des Betriebes des Magazins,
also während sich die Hauptachse dreht und der Auslösemechanismus
in Betrieb ist, ist vor Schutz von Verletzungen die Tür
elektrisch verriegelt, wobei ein Sensorsignal Auskunft über
den Schließzustand der Tür gibt, also durch Rückmeldung
an die Steuerung, diese den Betrieb der Vorrichtung frei gibt oder
sperrt, bis die Tür geschlossen ist.
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Um
den Füllstand der Flaschen und die Bestückung
des Magazins auch bei geschlossenen Türen visuell ermitteln
zu können und um Einblick in das Innenleben der Vorrichtung
zu geben, besteht die Tür oder die gesamte Maschine vorzugsweise
aus einem transparenten Material.
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Bezüglich
des Verfahrens zur automatischen Befüllung eines Behälters
mit Flüssigkeiten unter Verwendung der Vorrichtung wird
zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung der Vorrichtung
verwiesen.
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Der
folgende Ablaufplan zeigt in einem Beispiel einen Ablaufplan zum
Erstellen eines Cocktails:
Nach Auswahl eines vorprogrammierten
Cocktails in einer Anzeige (Grafikdisplay) durch Scrollen mit dem Drehschalter
und Bestätigung durch Drücken des Drehschalters
beginnt die Maschine wie folgt zu arbeiten:
In einem ersten
Schritt werden verschiedene Werte aus dem Internen Speicher wie
Positionen der Halter und einzelne Füllstandsmengen der
Behälter abgefragt.
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Aus
diesen Werten berechnet dann ein Mikroprozessor den kürzesten
Weg der Halter (Behälter) über den Auslöseme chanismus
von der IST zur nächsten SOLL-Position, also ob die Hauptachse und
die damit verbundenen Halter Links- oder rechtsherum gedreht werden
sollen. Dabei wird über eine Steuerung ein Elektromotor
angesteuert, der ein Antriebsritzel dreht, das die Kraft über
Riemen auf ein Abtriebsritzel überträgt. Vom Abtriebsritzel
wird die Kraft dann auf die Hauptachse übertragen, also
die Hautachse gedreht, wodurch wiederum die mit der Hauptachse verbundenen
Halter bzw. Behälter gedreht werden Dieser Vorgang erfolgt
so lange, bis die Rückmeldung der Lichtschranken gleich
der anzufahrenden Position ist.
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Ist
die anzufahrende Position festgelegt, setzt sich ein Elektromotor
(Servomotor) in Bewegung und betätigt über einen
Antriebsstrang den Auslösehebel, der im Bereich der Achse
der Hauptachse über eine Lagerbuchse gelagert ist. Der
Auslösehebel bewegt wiederum ein Auslöserohr in
Senkrechter Richtung aufwärts, wodurch die Verschließeinrichtung
des Portionierers öffnet, aus dem nun die Flüssigkeit
mittig durch das Auslöserohr in einen Aufnahmebehälter
(Glas, Shaker) fließt.
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Nach
Auslösung der Verschließeinrichtung des Portionierers
wird die Baugruppe Auslösehebel mit Auslöserohr
dann wieder in die Ausgangsposition zurück versetzt.
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Für
einen Cocktail mit mehreren Flüssigkeiten werden nun alle
noch benötigten Positionen angefahren und die oben genannten
Schritte wiederholt, bis alle Flüssigkeiten laut Rezeptur
in den Aufnahmebehälter geflossen sind.
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Nach
Fertigstellung der Mixtur erscheint nun auf dem Grafikdisplay eine
entsprechende Meldung und gleichzeitig zeigt ein optisches Signal
in Form einer Maschinenbeleuchtung (z. B. grün) die Fertigstellung
des Getränkes an.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht;
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2 den
Antrieb der Hauptachse und die Positionierung der Lichtschranken
der Vorrichtung gemäß 1 in einer
Draufsicht;
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3 das
Zutatenmagazin der 1 in einer Draufsicht;
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4 eine
Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten in einem Gehäuse
und
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5 ein
Schema der Menüsteuerung.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zur automatisch gesteuerten Entnahme von Flüssigkeiten,
mit Haltern 2, in denen Behälter eingespannt werden
können. Die Halter 2 bestehen aus einem höhenverstellbaren Gegendruckelement 3 und
einem Portionierer 1 mit Verschließeinrichtung 12,
der über einem automatisch steuerbaren Auslösemechanismus
zur Betätigung der Verschließeinrichtung 12 positioniert
ist. Mittig sind die Halter 2 mit einer Hauptachse 5 verbunden,
die am oberen Ende über eine Lagerbuchse 13 gelagert ist
und am unteren Ende in einer Grundplatte 14 in einem Rillenkugellager 15 gelagert
ist.
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Die
Hauptachse 5 ist mit einem steuerbaren Motor 6 über
einen Riemenantrieb 17 verbunden, wobei der Motor 6 mit
einem Antriebsritzel 25 verbunden ist, dass über
den Riemenantrieb 17 ein mit der Hauptachse verbundenes
Abtriebsritzel 16 antreibt.
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Um
die Hauptachse 5 herum sind Lichtschranken 7 zur
Erfassung der Position der Halter 2 um die Hauptachse 5 angeordnet.
Mittels eines Lichtschrankenunterbrechers 8 ist die jeweilige
Position der Halter 2 bestimmbar bzw. berechenbar.
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Der
Auslösemechanismus besteht aus einem unterhalb des Portionierers 1 bestehenden
Auslöserohr 9, dass mit einem unteren und einem
oberen Auslösehebel 4 verbunden ist, die mittig
im Verlauf der Achse über eine Lagerbuchse gelagert sind.
Am gegenüberliegenden Ende zu dem Auslöserohr 9 ist ein
Servomotor 11 über einen Antriebsstrang 10 mit dem
unteren Auslösehebel 4 verbunden, wodurch die
Rotationsbewegung des Servomotors 11 in eine Translationsbewegung
des Auslösehebels 4 umgewandelt wird.
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In
der 2 ist die Anordnung des Motors 6 zu der
Hauptachse 5 und die Verbindung über den Riemenantrieb 17 zwischen
Motor 6 und Antriebsritzel 16, mit dem die Hauptachse 5 verbunden
ist, erkennbar. Durch den Strahl, der je nach Stellung der Hauptachse 5 und
dem mit der Hauptachse 5 verbunden Lichtschrankenunterbrechers 8 unterbrochen oder
nicht unterbrochen wird, lässt sich die Position der Halter 2 bestimmen.
Die Hauptachse 5 ist ü ber ein Rillenkugellager 15 in
der Grundplatte 14 gelagert.
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3 zeigt
ein Zutatenmagazin 18 mit 8 Haltern 2 für
Behälter, die um eine drehbare Hauptachse 5 angeordnet
sind, wobei ein Halter 2 über dem Auslösemechanismus
zur automatischen Entnahme der Flüssigkeit positioniert
ist.
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4 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Gehäuse 19 mit
seitlich angeordneter Tür 20, durch die das Zutatenmagazin 18 zugänglich ist.
Im Frontbereich ist ein Grafikdisplay 21 angebracht, welches
die Steuerung, die über einen Drehschalter 22 erfolgt,
visualisiert. Im Ausgabebereich 23 der Vorrichtung steht
ein Auffangbehälter 24 zur Aufnahme von Flüssigkeiten.
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Schließlich
zeigt die 5 in einer schematischen Darstellung
ein Beispiel für eine Steuerung und Programmierung der
Vorrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1165428
B1 [0003]
- - DE 19627360 A1 [0004]
- - WO 2006/131431 A1 [0005]