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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Füllmenge eines mit einer Flüssigkeit befüllbaren oder wenigstens teilweise befüllten Behältnisses. Die Erfindung betrifft ferner einen Getränkeautomaten mit einer solchen Vorrichtung.
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Derartige Vorrichtungen können beispielsweise in Getränkeautomaten oder Kaffee-Vollautomaten zum Einsatz kommen, wenn bestimmt werden soll, welche Menge einer Flüssigkeit in das zu befüllende Behältnis, beispielsweise eine Kaffeetasse oder einen Becher o.ä., von dem Automaten an das Behältnis abgegeben wurde. Eine derartige Füllmengenbestimmung kann in bekannter Weise beispielsweise mittels eines sogenannten „Flowmeters“ erfolgen, welches mittels Rotation eines Flügelrades elektrische Spannungspulse erzeugt, die von einer Auswertungseinheit ausgewertet werden. Jeder elektrische Spannungspuls entspricht dabei einer bestimmten, von der Vorrichtung an das Behältnis abgegebenen Flüssigkeitsmenge.
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Die
EP 1 148 800 B1 beschreibt eine Vorrichtung in der Art einer Waage zur Abgabe von heißen Flüssigkeiten. Zur Füllmengenbestimmung ist eine Waage in die Vorrichtung integriert, welche ein mit der Flüssigkeitsbefüllung zunehmendes Gewicht des zu befüllenden Behältnisses überwacht. Da die Waage mechanisch vollständig in einen Getränkeautomaten integriert ist, ist sie nur auf relativ aufwändige Weise, beispielsweise zu Reinigungszwecken, aus der Vorrichtung entfernbar.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Vorrichtung zum Bestimmen der Füllmenge eines mit einer Flüssigkeit befüllbaren oder wenigstens teilweise gefüllten Behältnisses anzugeben, bei welcher oben genannte Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung einer an ein Behältnis abgegebenen Flüssigkeitsmenge als wippenartiges Hebelelement auszubilden. Eine derart ausgebildete Vorrichtung ist mechanisch sehr einfach und auch modular aufgebaut und kann auf einfache Weise als Einheit in einen Getränkeautomaten oder eine andere zur Flüssigkeitsabgabe geeignete Vorrichtung integriert werden. Somit lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch einfach, beispielsweise zu Wartungs- oder Reinigungszwecken aus dem Getränkeautomaten aus- und wieder einbauen. Die Ausbildung der Vorrichtung als Hebelelement erlaubt zudem, trotz ihres technisch sehr einfachen Aufbaus, eine sehr genaue Bestimmung der an das Behältnis abgegebenen Flüssigkeitsmenge. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Grundkörper und ein auf dem Grundkörper angeordnetes Lagerelement auf. Auf dem Lagerelement ist ein Hebelelement wippenartig gelagert, wobei das Hebelelement mittels des Lagerelements in einen ersten und einen dazu längeren, zweiten Hebelelement-Abschnitt unterteilt ist. Die beiden Hebelelement-Abschnitte bilden zusammen das Hebelelement aus. Der erste Hebelelement-Abschnitt ist zur Aufnahme eines Behältnisses ausgebildet. Hierzu kann er beispielsweise auf einer Oberseite eine geeignete Aussparung aufweisen, in welcher das Behältnis zum Befüllen angeordnet werden kann. Demgegenüber ist der zweite Hebelelement-Abschnitt mittels eines dem Gewicht des Behältnisses entgegenwirkenden Federelements mit dem Grundkörper verbunden. Erfindungsgemäß ist das wippenartig gelagerte Hebelelement in Abhängigkeit vom Gewicht und der Füllmenge des auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt aufgenommenen Behältnisses aus einer Gleichgewichtsposition auslenkbar, in welcher kein Behältnis auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt abgestellt ist. Mittels einer Messvorrichtung, die eine Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts und damit eine Auslenkung des Hebelelements aus dessen Gleichgewichtslage erfasst, kann die Füllmenge des Behältnisses sehr genau bestimmt werden. Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung des Hebelelements in der Art einer Wippe eine leichte Demontage des Hebelelements, beispielsweise wenn die Vorrichtung gereinigt werden soll.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht zudem darin, dass die Füllmenge im Behältnis direkt während des Befüllvorgangs gemessen werden kann. Somit können Fehler während des Befüllvorgangs, beispielsweise ein Verlust von Flüssigkeit durch Leckage, Fehlstellungen des Behältnisses in der Vorrichtung während des Befüllvorgangs o.ä., direkt berücksichtigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also eine hochgenaue Dosierung der an das Behältnis abgegebenen Flüssigkeitsmenge. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Berücksichtigung des Eigengewichts des Behältnisses durch Erfassung der Auslenkung des Hebelelements aus dessen Gleichgewichtslage. Die Gleichgewichtslage ist dabei durch diejenige Position des Hebelelements definiert, in welcher es sich befindet, wenn ein leeres Behältnis auf dem Hebelelement abgestellt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Länge des zweiten Hebelelement-Abschnitts ein Vielfaches, vorzugsweise mindestens ein Fünffaches, höchst vorzugsweise mindestens ein Zehnfaches, der Länge des ersten Hebelelement-Abschnitts betragen. Mit zunehmender Länge des zweiten Hebelelement-Abschnitts relativ zum ersten Hebelelement-Abschnitt kann unter Ausnutzung des Hebelgesetzes die Füllmenge der Flüssigkeit in dem zu befüllenden Behältnis mit zunehmender Genauigkeit bestimmt werden.
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In einer technisch besonders einfach und kostengünstig herzustellenden Ausführungsform kann die Messvorrichtung im Bereich eines freien Endes des zweiten Hebelelement-Abschnitts angeordnet sein. Dies ermöglicht eine einfache Demontage der Messvorrichtung, wenn die mechanischen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zu Reinigungszwecken, entfernt werden sollen.
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Um einen Befüllvorgang des Behältnisses in der Vorrichtung weitgehend zu automatisieren, wobei trotz einer solchen Automatisierung dennoch eine genaue Dosierung der an das Behältnis abzugebenden Flüssigkeitsmenge sichergestellt sein soll, kann die Vorrichtung in einer weiterbildenden Ausführungsform eine Befüllvorrichtung zum Befüllen des Behältnisses mit Flüssigkeit in einem auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt abgestellten Zustand aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung eine mit der Messvorrichtung und der Befüllvorrichtung in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit aufweisen. Diese ist derart eingerichtet/ programmiert, dass bei Überschreiten einer vorbestimmten Auslenkung des Hebelelements aus der Gleichgewichtsposition ein Befüllvorgang des Behältnisses beendet wird.
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In diesem Zusammenhang kann auch daran gedacht sein, dass ein Befüllvorgang manuell durch einen Benutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestartet wird. Dies kann beispielsweise durch Betätigen eines geeigneten Schalters/Tastelements oder ähnlichem geschehen, welcher/welches ebenfalls mit der Steuerungseinheit in Kommunikationsverbindung steht.
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In einer weiterbildenden Ausführungsform kann auch daran gedacht sein, dass mittels einer geeigneten Eingabeeinheit vom Benutzer verschiedene Füllmengen gewählt werden können. Alternativ dazu kann auch daran gedacht sein, dass ein Befüllvorgang mit einer vorbestimmten Füllmenge automatisch gestartet wird, sobald das Behältnis auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt abgestellt wird und von der Messvorrichtung eine Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts aus der Gewichtslage detektiert wird.
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Zum Zwecke der zuverlässigen Bestimmung der Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts kann die Messvorrichtung vorzugsweise einen Positionssensor aufweisen, mittels welchem ein Abstand des zweiten Hebelelement-Abschnitts relativ zum Grundkörper bestimmbar ist. In einer besonders kostengünstigen Ausführungsform kann der Positionssensor einen optischen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, einen Reed-Sensor, einen Hall-Sensor, einen induktiven Sensor oder einen kapazitiven Sensor umfassen.
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Alternativ dazu kann in einer technisch ebenfalls relativ einfach herzustellenden Ausführungsform die Messvorrichtung im Bereich des freien Endes des zweiten Hebelelement-Abschnitts eine an diesem befestigte Nockenstange/Zahnstange mit einer Rastkontur sowie einen dazu komplementären Mikroschalter aufweisen. Der Mikroschalter steht mit der Rastkontur der Nockenstange zum Bestimmen der Position des zweiten Hebelelement-Abschnitts relativ zum Grundkörper in Wirkverbindung.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Getränkeautomat, insbesondere eine Kaffeemaschine, mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehend erläuterten Merkmale.
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Vorzugsweise kann die Vorrichtung vom Getränkeautomaten abnehmbar ausgebildet sein, wodurch deren leichte Reinigung möglich ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor Beginn eines Befüllvorgangs,
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2 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Abschluss des Befüllvorgangs,
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3 eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1 und 2.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem nicht-befüllten Behältnis 7 dargestellt und mit 1 bezeichnet. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, auf dem ein Lagerelement 3 angeordnet ist, auf welchem wiederum ein Hebelelement 4 wippenartig gelagert ist. Lagerelement 3 und Grundkörper 2 können integral ausgebildet sein. Das Hebelelement 4 wird mittels des Lagerelements 3 in einen ersten Hebelelement-Abschnitt 5 und einen dazu längeren zweiten Hebelelement-Abschnitt 6 unterteilt. Der erste Hebelelement-Abschnitt 5 ist zur Aufnahme des Behältnisses 7 ausgebildet. Hierzu kann auf einer Oberseite des ersten Hebelelement-Abschnitts 5 eine Ausnehmung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, in welcher das Behältnis 7 stabil gehalten werden kann. In Varianten sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten des Behältnisses 7 an dem Hebelelement 4 möglich. Der zweite Hebelelement-Abschnitt 6 ist mittels eines dem Gewicht des Behältnisses 7 entgegenwirkenden Federelements 8 mit dem Grundkörper 2 verbunden.
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In der Darstellung der 1 befindet sich in dem Behältnis 7, welches auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt 5 des Hebelelements 4 angeordnet ist, noch keine Flüssigkeit. Das Hebelelement 4 befindet sich folglich in einer Gleichgewichtsposition, in welcher ein durch das Leergewicht des Behältnisses 7 erzeugtes erstes Drehmoment durch ein in zu dem ersten Drehmoment entgegengesetzt wirkendes zweites Drehmoment, welches durch eine Auslenkung des Federelements 8 aus seiner Gleichgewichtslage erzeugt wird, ausgeglichen wird.
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Erfindungsgemäß wird das Hebelelement 4 in Abhängigkeit vom Gewicht und der Füllmenge des auf dem ersten Hebelelement-Abschnitts 5 aufgenommenen Behältnisses 7 aus der Gleichgewichtsposition ausgelenkt, wenn das Behältnis 7 mit Flüssigkeit befüllt wird. Die Auslenkung des Hebelelements 4 aus der Gleichgewichtslage wird mittels einer Messvorrichtung 9 bestimmt, welche eine Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 aus der Gleichgewichtslage erfasst, so dass in Abhängigkeit von dieser Auslenkung die Füllmenge an Flüssigkeit in dem Behältnis 7 bestimmt werden kann.
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Die Messvorrichtung 9 kann vorzugsweise im Bereich eines freien Endes 10 des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 angeordnet sein. In Varianten sind aber auch andere Anordnungsmöglichkeiten der Messvorrichtung 9 relativ zum Hebelelement 4 vorstellbar. In der Darstellung der 1 beträgt die Länge L2 des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 etwa ein Fünffaches der Länge L1 des ersten Hebelelement-Abschnitts 5. Je größer das Verhältnis der Länge des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 zur Länge des ersten Hebelelement-Abschnitts 5 ist, desto genauer lässt sich die Füllmenge an Flüssigkeit in dem Behältnis 7 bestimmen, denn als Folge des Hebelgesetzes vergrößert sich mit zunehmendem Verhältnis „zweiter Hebelelement-Abschnitt 6 / erster Hebelelement-Abschnitt 5“ die Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 aus der Gleichgewichtslage, sobald eine bestimmte Menge an Flüssigkeit in dem Behältnis 7 aufgenommen ist.
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Vorzugsweise beträgt die Länge L2 des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 also ein Vielfaches der Länge L1 des ersten Hebelelement-Abschnitts 5. Folglich kann durch eine Anordnung der Messvorrichtung 9 im Bereich des freien Endes 10 des zweiten Hebelelements-Abschnitts 6 ebenfalls eine maximale Auslenkung des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 aus der Seitwärtslage detektiert werden, wenn eine bestimmte Flüssigkeitsmenge dem Behältnis 7 zugeführt wurde. Die Messvorrichtung 9 weist im Bereich des freien Endes 10 des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 eine an diesem befestigte Nockenstange 11 auf. Die Nockenstange 11 wiederum weist eine Rastkontur 12 auf. Die Messvorrichtung 9 umfasst des Weiteren einen Mikroschalter 13, welcher mit der Rastkontur 12 zum Bestimmen der Position des zweiten Hebelelement-Abschnitts 6 relativ zum Grundkörper 2 in Wirkverbindung steht.
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Die Vorrichtung 1 kann zudem eine Befüllvorrichtung 14 aufweisen, mittels welcher das Behältnis 7 mit Flüssigkeit befüllt werden kann, wenn dieses auf dem ersten Hebelelement-Abschnitt 5 abgestellt ist. Die Vorrichtung 1 kann ferner eine mit der Messvorrichtung 9 und der Befüllvorrichtung 14 in Kommunikationsverbindung (vgl. Pfeile 16) stehende Steuerungseinheit 15 aufweisen, welche derart eingerichtet oder programmiert ist, dass bei Überschreiten einer vorbestimmten Auslenkung des Hebelelements 4 aus der Gleichgewichtsposition ein Befüllvorgang des Behältnisses 7 beendet wird.
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In einer Variante kann die Vorrichtung 1 zudem eine Eingabeeinheit 17 aufweisen, welche ebenfalls mit der Steuerungseinheit 15 in Kommunikationsverbindung steht, und mittels welcher ein Befüllvorgang des Behältnisses 7 durch einen Benutzer manuell gestartet werden kann. Bezüglich der Eingabeeinheit 17 sind vielfältige technische Realisierungsmöglichkeiten vorstellbar. Beispielsweise kann daran gedacht sein, dass die Eingabeeinheit 17 mehrere verschiedene Tastschalter aufweist, mittels welcher der Benutzer der Vorrichtung 1 die gewünschte Flüssigkeitsmenge oder/und die Flüssigkeitsart (z.B. Kaffee, Wasser, Milch oder ähnliches) auswählen kann, mit welcher das Behältnis 7 befüllt werden soll.
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In der Darstellung der 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nach Abschluss eines Befüllvorgangs des Behältnisses 7 mit Flüssigkeit gezeigt. Aufgrund des Eigengewichts der Flüssigkeit in dem Behältnis 7 ist das wippenartig ausgebildete Hebelelement 4 im Vergleich zu seiner Lage in der 1 nach links gekippt, d.h. das Hebelelement 4 ist aus der Gleichgewichtsposition der 1 ausgelenkt. Dies führt wiederum zu einer Verschiebung der Rastkontur 12 der Nockenstange 11 relativ zu dem Mikroschalter 13. Während der Bewegung des Hebelelements 4 von der Gleichgewichtsposition gemäß der 1 in die Endposition gemäß der 2 bewirkt die Rastkontur 12 der Nockenstange 11 also ein mehrfaches Betätigen des Mikroschalters 13, welches über die Kommunikationsverbindung 16 an die Steuerungseinheit 15 (der Übersichtlichkeit halber in der 2 nicht gezeigt) übermittelt werden kann, so dass die Steuerungseinheit 15 anhand der Anzahl an Betätigungen des Mikroschalters ermitteln kann, welche Füllmenge an Flüssigkeit dem Behältnis 7 zugeführt wurde.
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Die Darstellung der 3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1, gemäß welcher anstelle einer Nockenstange in Verbindung mit einem Mikroschalter als Messvorrichtung 9 ein Positionssensor 18 verwendet wird, welcher über eine geeignete Kommunikationsverbindung (der Übersichtlichkeit halber in der 3 nicht gezeigt) mit der Steuerungseinheit 15 in Kommunikationsverbindung stehen kann. Der Positionssensor 18 kann ein optischer Sensor, insbesondere ein Lichtschranke sein. Alternativ dazu kann er aber auch als Reed-Sensor, Hall-Sensor, induktiver oder kapazitiver Sensor ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann Teil eines Getränkeautomaten, insbesondere einer Kaffeemaschine, sein. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise vom Getränkeautomaten abnehmbar ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Grundelement
- 3
- Lagerelement
- 4
- Hebelelement
- 5
- erster Hebelelement-Abschnitt
- 6
- zweiter Hebelelement-Abschnitt
- 7
- Behältnis
- 8
- Federelement
- 9
- Messvorrichtung
- 10
- freies Ende des zweiten Hebelelement-Abschnitts
- 11
- Nockenstange
- 12
- Rastkontur
- 13
- Mikroschalter
- 14
- Befüllvorrichtung
- 15
- Steuerungseinheit
- 16
- Pfeil (Kommuniktionsverbindung)
- 17
- Eingabeeinheit
- 18
- Positionssensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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