ITFI20070049A1

ITFI20070049A1 - Metodo per la regolazione automatica della quantita di caffe' e macchina da caffe' che usa detto metodo.

Info

Publication number: ITFI20070049A1
Application number: IT000049A
Authority: IT
Inventors: Remo Gianni; Ciro Adelmo Pilone; Riccardo Ziani
Original assignee: Saeco Ipr Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-08-28
Also published as: RU2009135759A; CN101621948A; ES2390629T3; BRPI0808099A2; US20100095852A1; TW200843685A; JP2010519009A; EP2117393B1; AU2008220396B2; WO2008105017A1; JP5295132B2; US10085588B2; MX2009009088A; AU2008220396A1; BRPI0808099B1; KR20090116746A; RU2465803C2; CN101621948B; EP2117393A1

Description

“METODO PER LA REGOLAZIONE AUTOMATICA DELLA QUANTITA’ DI CAFFE’ E MACCHINA DA CAFFE’ CHE USA DETTO METODO”

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda perfezionamenti alle macchine automatiche per la produzione di caffè, ad esempio ed in particolare, ma non esclusivamente, caffè espresso.

Più in particolare la presente invenzione riguarda un metodo ed un dispositivo per dosare la quantità di caffè erogato al gruppo di infusione ad ogni ciclo di infusione.

Stato della tecnica

Nel settore delle macchine automatiche per la produzione di caffè, in particolare ad esempio per uso domestico o professionale, ma anche nel settore dei distributori autornatici, si rende necessario il dosaggio accurato della quantità di polvere di caffè che viene immessa nella camera di infusione della macchina ad ogni ciclo operativo. Nelle macchine più evolute il caffè viene caricato in grani ed un gruppo macinatore contenuto all’interno della macchina provvede a macinare una quantità predeterminata di grani per produrre la dose di caffè in polvere necessaria per ottenere una tazzina di caffè. Alcune macchine prevedono anche la possibilità per l’utilizzatore di modificare entro certi limiti la quantità di caffè, per ottenere una bevanda più o meno forte.

In US-A-4659023 sono descritti un procedimento ed un dispositivo per dosare la quantità di caffè in polvere erogata ad ogni ciclo di infusione da un gruppo macinatore che provvede a macinare il caffè in grani contenuto nella macchina. La dose di caffè macinato viene determinata attraverso il rilevamento della pressione esercitata su un sensore dal caffè macinato proveniente dal gruppo macinatole.

Il brevetto US-A-5492054 descrive un diverso sistema di dosaggio del caffè con un regolatore della quantità di polvere in funzione della qualità della bevanda che si desidera ottenere.

Questi sistemi di dosaggio sono complessi, in particolare a causa della necessità di utilizzare sensori complessi e non precisi, nonché dispositivi con essi cooperanti per determinare la quantità di polvere macinata.

Nelle macchine più moderne la quantità di caffè macinata per ogni ciclo di infusione viene determinata tramite il numero dei giri della macina del gruppo macinatore, oppure in modo equivalente tramite il numero di giri del motore che fa ruotate tale macina. In sostanza, poiché la quantità di polvere di caffè macinata è proporzionale al numero di giri della macina, quest’ultimo viene utilizzato come parametro direttamente proporzionale alla quantità di polvere di caffè che viene erogata nella camera di infusione. Il numero di giri della macina può essere determinato in modo semplice ed affidabile, con notevole grado di precisione con sensori di basso costo e robusti. Ad esempio è possibile usare un encoder sull’albero del motore che comanda la macina, oppure un sensore capacitivo, magnetico od altro, che conta il numero di giri o frazioni di giro della macina tramite il rilevamento del passaggio di tacche di riferimento realizzate sulla macina ad una distanza angolare adeguata, in funzione della risoluzione che si desidera avere nella determinazione della quantità di caffè macinato.

Questo sistema particolarmente semplice ed affidabile presenta, tuttavia, l inconveniente di una scarsa precisione e incostanza della misura della quantità di caffè.

Infatti, questo sistema di determinazione della quantità di caffè macinato è influenzato dai seguenti fattori:

- regolazione della distanza delle macine del gruppo macinatole,

- tipo di caffi in grani presente nella tramoggia di carica della macchina,

- voltaggio di alimentazione della macchina,

- stato di usura delle macine del gruppo macinatole,

- quantità di caffi presente nel contenitore dei grani al momento della macinatura, - temperatura e umidità ambientale,

- numero di giri della macina.

Di questi parametri solo l’ultimo è controllabile con accuratezza nel modo suddetto con un apposito sensore. Gli altri fattori modificano in modo imprevedibile la correlazione tra numero di giri della macina e quantità di polvere di caffi ottenuta. Inoltre, come accennato in precedenza, per quanto riguarda le macine vi sono macchine a settaggio fìsso e altre a settaggio variabile, nelle quali l’utente può agire entro un certo margine modificando la distanza di macina e contro-macina, al fine di variare la dimensione della polvere macinata e quindi le caratteristiche organolettiche della bevanda con essa preparata. Il che rende la misura della quantità di caffè macinato tramite il numero di giri della macina ancora più soggetta ad errori. Il sistema, inoltre, presenta una certa instabilità nel tempo con scostamento del valore di quantità in peso macinata rispetto all’impostazione di fabbrica.

Se la quantità di polvere per ogni ciclo si riduce, si ottiene una velocità di erogazione elevata a causa della ridotta caduta di pressione che l’acqua proveniente dalla caldaia della macchina subisce attraversando la polvere di caffè compressa nella camera di infusione e questo determina una scarsa qualità del prodotto finale. Viceversa, se la tendenza nel tempo è ad aumentare la quantità di caffè rispetto al valore impostato di fabbrica, vi è il rischio che la macchina non sia più in grado di funzionare a causa dell’intervento del controllo di sovrasforzo sull’attuatore di chiusura della camera di in fusione. Questo controllo è impostato in modo tale da far abortire il ciclo di infusione quando il gruppo motore che comanda la chiusura della camera di infusione supera un limite massimo di assorbimento, indice del fatto che nella chiusura della camera di infusione si incontra una resistenza eccessiva, che può essere appunto dovuta all’eccesso di polvere di caffè nella detta camera di infusione.

Scopi e sommario dell’invenzione

Secondo un aspetto, l’invenzione si prefigge la realizzazione di un metodo di controllo e regolazione automatica della dose o quantità di polvere di caffè dosata in un ciclo di infusione che superi almeno in parte gli inconvenienti sopra menzionati.

Scopo di una forma di realizzazione dell’invenzione è fornire un metodo di controllo della quantità di polvere di caffè erogata in un ciclo di infusione, ovvero di regolazione automatica della quantità di caffè, che permetta di correggere eventuali errori mantenendo sostanzialmente costante nel tempo la dose di caffè, cioè la quantità in peso di caffè, eventualmente prevedendo anche la possibilità che tale dose venga modificata entro certi limiti dall ’utilizzatore.

Secondo un diverso aspetto, scopo dell’ invenzione è la realizzazione di una macchina automatica per la produzione di caffè che fornisca un dosaggio più accurato e stabile nel tempo, ovvero una regolazione automatica della dose o quantità di polvere di caffè nella camera di infusione.

Nell’ambito della presente descrizione e delle allegate rivendicazioni, per dose o quantità si intende generalmente una quantità in peso e per dosaggio una erogazione di una quantità in peso di polvere di caffè.

In una forma di realizzazione, l’invenzione prevede un metodo per la regolazione automatica della dose, ovvero della quantità in peso di polvere di caffè in una macchina per la produzione di caffè, in specie caffè espresso, comprendente le seguenti fasi: - erogare una quantità predeterminata di polvere di caffè ad una camera di infusione, - tramite un attuatore elettrico, chiudere la camera di infusione comprimendo la polvere di caffè nella camera di infusione,

- rilevare almeno un parametro di funzionamento dell’attuatore elettrico durante una parte almeno della fase di chiusura della camera di infusione e di compressione della polvere di caffè, cosi da impostare la dose di polvere di caffè erogata nel ciclo di erogazione successivo in funzione del parametro di funzionamento rilevato.

In sostanza, il metodo secondo l’invenzione è basato sull’idea di controllare ad ogni ciclo di erogazione, o almeno in occasione di alcuni dei cicli di erogazione eseguiti dalla macchina, la quantità di polvere di caffè effettivamente erogata per mezzo di un parametro elettrico dell’attuatore che chiude la camera di infusione, parametro che è funzione in particolare della quantità di polvere di caffè che viene compressa. Così, quando tramite detto parametro si individua una carenza o un eccesso di polvere di caffè rispetto ad un valore reimpostato, è possibile intervenire sul gruppo erogatore per modificare la quantità di caffè che viene erogata al ciclo di infusione successivo ed ottenere in sostanza una regolazione automatica della dose, cioè della quantità in peso di caffè.

Ad esempio, se durante il ciclo di infusione corrente risulta che la quantità di polvere compressa nella camera di infusione è eccessiva rispetto alla quantità preimpostata, al ciclo successivo la quantità di caffè viene ridotta tramite un opportuno settaggio del sistema di erogazione. Viceversa, se nel ciclo corrente la quantità di polvere di caffi risulta inferiore rispetto alla quantità pre-impostata, al ciclo successivo verrà erogata una quantità di caffè maggiore.

E’ facile comprendere che il funzionamento migliore si ha quando il controllo viene eseguito ad ogni ciclo di infusione. Tuttavia, ciò non è strettamente necessario. Infatti, ipotizzando che la macchina esegua cicli di infusione con una cadenza relativamente elevata rispetto alla velocità con cui possono variare i fattori che influenzano la correlazione tra quantità di caffè e numero di giri, il controllo potrebbe essere effettuato solo in occasione di alcuni cicli di infusione. Ad esempio, è possibile eseguire il controllo in occasione del primo ciclo dopo uno spegnimento ed una riaccensione della macchina, oppure se è trascorso un tempo superiore ad un intervallo temporale minimo dal precedente ciclo di infusione.

In generale l erogazione della polvere di caffè nella camera di infusione può avvenire tramite un dispositivo di qualunque tipo. Infatti, il metodo di controllo suddetto può essere utilizzato anche in una macchina, in cui nella camera di infusione viene erogata in modo dosato una polvere di caffè da un contenitore di polvere. In questo caso l’erogazione può avvenire ad esempio tramite una coclea, un distributore ruotante od altro. H controllo del parametro elettrico dell’attuatore di chiusura della camera di infusione permette, al ciclo di infusione successivo, di modificare il numero di giri dell’erogatore per aggiustare, cioè regolare la quantità di polvere di caffè erogata in caso di discrepanza tra quantità reimpostata e quantità reale di caffè erogato nella camera di infusione. In tal caso viene previsto un sensore o trasduttore che rileva il numero di giri della coclea o altro dosatore.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione l’erogazione avviene, tuttavia, attraverso un gruppo macinatore. Quest’ultimo provvede a macinare di volta in volta ad ogni ciclo la necessaria quantità di grani di caffè. L’erogazione avviene quindi in modo diretto o indiretto dal gruppo macinatore alla camera di infusione e il controllo del parametro elettrico dell’attuatore di chiusura della camera di infusione consente di intervenire sul numero di giri della macina del gruppo macinatore nel ciclo di infusione successivo secondo i criteri sopra esposti.

In una pratica forma di realizzazione, il metodo secondo l’invenzione prevede di definire un intervallo delimitato da un valore massimo ed un valore minimo, entro cui deve situarsi il valore del sopra menzionato parametro dell'attuatore elettrico. In tal caso l’erogazione della polvere di caffè viene controllata come segue:

- se il parametro controllato supera il valore massimo dell’intervallo accettabile di valori, la dose di polvere di caffè erogata al ciclo successivo viene ridotta rispetto alla quantità predeterminata del ciclo in corso;

- se il parametro non raggiunge il valore minimo, la dose di caffè erogata al ciclo successivo viene aumentata rispetto alla quantità predeterminata del ciclo in corso; - la quantità di caffè viene mantenuta invariata al ciclo successivo quando il parametro ricade nell’intervallo di valori accettabili.

Normalmente la camera di infusione è realizzata per raggiungere sempre a fine chiusura un’unica posizione, determinata dal cinematismo di chiusura. Questo significa che il volume complessivo della polvere di caffè compressa nella camera di infusione è sempre lo stesso ad ogni ciclo. In questo caso, in una vantaggiosa forma di realizzazione il metodo prevede di interrompere la fase di chiusura della camera di infusione se lo sforzo esercitato dall’attuatore supera un valore di soglia. Questo sforzo può essere determinato usando lo stesso parametro che viene utilizzato per controllare la quantità di caffè e correggere la dose di caffè al ciclo successivo, ma ciò non è strettamente necessario. Ad esempio il parametro utilizzato per il controllo della quantità di polvere di caffè realmente immessa nella camera di infusione può essere un valore mediato nel tempo, ad esempio una media mobile della corrente assorbita, mentre la limitazione dello sforzo esercitato dall’attuatore di chiusura viene ottenuta controllando un parametro istantaneo, ad esempio la corrente assorbita istantaneamente dal motore elettrico.

In modo di per se noto, se la quantità di caffè nella camera di infusione è talmente elevata da provocare sul meccanismo di chiusura sforzi tali per cui il parametro elettrico controllato supera un valore di allarme, il ciclo di infusione viene interrotto e la camera di infusione viene aperta scaricando la polvere di caffè senza che questa venga utilizzata e quindi senza che venga prodotto alcun caffè.

Nelle macchine tradizionali questa situazione implica impossibilità per la macchina di funzionare e richiede un intervento di manutenzione per re-settare la macchina impostando correttamente il valore ad esempio del numero di giri della macina o il numero di giri di un alimentatore che determinano la quantità predeterminata di polvere di caffè per ogni ciclo di erogazione. Viceversa, applicando il metodo secondo l'invenzione la dose di caffè erogata al ciclo successivo a quello che è stato interrotto sarà inferiore e quindi potrà dar luogo ad un corretto e completo ciclo di infusione.

In pratica il metodo può essere attuato prevedendo che in caso di quantità di caffè non rispondente alla quantità pre-impostata, cioè nel caso in cui il parametro controllato esca dall’intervallo di valori accettabili, un’unità di controllo imponga una variazione in più o in meno secondo valori fissi. Ad esempio si può prevedere che quando il parametro controllato non raggiunge il valore minimo accettabile, al ciclo successivo la macina del gruppo macinatore esegua un numero di rotazioni pari al numero preimpostato più N dove N è un valore fìsso. Analogamente, se il parametro elettrico controllato supera il valore massimo impostato, al ciclo successivo il numero di giri della macina potrà essere pari al numero preimpostato ridotto N.

Nell’ipotesi in cui un ciclo di infusione venga interrotto per raggiungimento del valore massimo di sforzo sul meccanismo di chiusura della camera di infusione, potrebbe essere necessario intervenire con riduzioni successive del numero di giri complessivo della macina, nell’ipotesi in cui la riduzione di N giri non sia sufficiente. In tal caso la macchina abortirà due o più cicli di infusione successivi, ma comunque tornerà in condizioni operative in modo automatico.

Non si esclude la possibilità di impostare il programma di controllo in modo tale che il numero N di giri (che può essere anche un numero non intero), di cui viene modificato il numero preimpostato nell’ipotesi in cui il parametro controllato esca dall’intervallo di valori accettabile, sia variabile. E’ ad esempio possibile confrontare il valore reale del parametro controllato con i valori limite dell’intervallo accettabile e impostare il valore N tanto maggiore quanto maggiore è la differenza fra il valore reale del parametro controllato ed il valore accettabile più vicino. Questo permette una correzione più veloce del funzionamento della macchina. Così, se per qualunque motivo la quantità di caffè realmente immessa nella camera di infusione scende in modo sostanziale al di sotto di un minimo accettabile, l’unità di controllo può correggere la quantità preimpostata di caffè, aumentando del fattore N il numero di giri della macina imponendo un valore di N più elevato rispetto a quello che verrebbe impostato nel caso di una discrepanza modesta tra il valore reale del parametro elettrico controllato e il valore accettabile più vicino.

In pratica, il parametro dell’ attuatole elettrico che viene utilizzato per questo tipo di controllo e regolazione automatica può essere un qualunque parametro indicativo dello sforzo che viene operato per raggiungere la posizione di chiusura della camera di infusione. In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, il parametro utilizzato è funzione della corrente assorbita dall’attuatore elettrico che comanda la chiusura della camera di infusione ed è quindi proporzionale alla potenza assorbita dall’attuatore elettrico, essendo costante la tensione di alimentazione.

In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa il parametro è costituito da una media mobile della corrente assorbita, poiché tale funzione si è dimostrata particolarmente stabile e utile quindi a questo tipo di controllo. Inoltre, essa assume un valore di picco definito e facilmente ripetibile in funzione della quantità di caffè che viene immessa e compressa nella camera di infusione. E' quindi possibile individuare facilmente una correlazione biunivoca tra quantità di polvere di caffè che si desidera immettere realmente nella camera di infusione e valore massimo della media mobile della corrente assorbita. Questo consente di utilizzare il metodo secondo l’invenzione in modo efficiente e affidabile anche in quelle macchine, in cui l' utilizzatore può impostare quantità variabili di polvere di caffè a seconda della qualità della bevanda che desidera ottenere.

Quando la camera di infusione è realizzata per poter assumere posizioni di chiusura diverse anziché una posizione unica, è possibile evitare che il ciclo di infusione abortisca in caso di quantità eccessiva di caffè nella camera di infusione. Infatti, se la quantità di caffè immessa risulta accidentalmente di tanto superiore al valore teoricamente impostato da comportare sovrasforzi sul meccanismo di chiusura nell’ipotesi in cui la camera di infusione raggiunga la posizione di chiusura finale, l’attuatore può essere controllato in modo da non chiudere completamente la camera di infusione, bensì da raggiungere una posizione di chiusura non completa ma comunque sufficiente ad eseguire il ciclo di infusione, cioè tale per cui comunque fra le parti della camera di infusione venga raggiunga una adeguata tenuta per poter immettere l’acqua calda in pressione e farla fluire attraverso la polvere di caffè compresso. In questo caso il metodo secondo l’invenzione permette di correggere la quantità di caffè al ciclo successivo e quindi nell’ambito di uno o comunque di pochi cicli di erogazione susseguentisi nel tempo riportare la macchina a lavorare con la quantità richiesta di caffè portando la camera di infusione nella posizione corretta di chiusura completa.

Secondo un diverso aspetto, l’invenzione riguarda anche una macchina per la produzione di caffè con una unità di controllo che attua un metodo come sopra definito.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di attuazione del metodo e della macchina secondo linvenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni e verranno descritte in maggiore dettaglio con riferimento ad un esempio non limitativo di attuazione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l’unito disegno, il quale mostra pratiche forme di realizzazione non limitative dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: la

Fig.1 una macchina da caffè automatica a cui può essere applicata la presente invenzione; la

Fig.2 imo schema del gruppo macinatore e del gruppo di infusione della macchina da caffè; la

Fig.3 una vista schematica del gruppo di infusione con la camera di infusione chiusa; le

Figg.4 e 5 diagrammi a blocchi relativi a due forme di esecuzione del metodo secondo l’invenzione; e le

Figg.6, 7 e 8 l’andamento della corrente assorbita dal motore di chiusura della camera di infusione in tra diverse condizioni di funzionamento.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione dellinvenzione

In Fig.1 è mostrata in una vista prospettica una macchina da caffè a cui può essere applicata linvenzione. Si tratta in questo esempio di realizzazione di una macchina da caffè per uso domestico del tipo automatico, comprendente un gruppo di infusione 3 all’interno del quale è contenuta una camera di infusione in due parti mobili luna rispetto all’altra, descritte in maggiore dettaglio nel seguito. Al gruppo di infusione 3 viene erogata polvere di caffè ottenuta dalla macinazione di grani contenuti in un contenitore, schematicamente indicato come una tramoggia 5 in Fig.2. Con 7 è indicato, sempre in Fig.2, un gruppo macinatore che esegue la macinazione dei grani di caffè contenuti nella tramoggia 5 per produrre una quantità determinata di polvere di caffè che viene poi immessa nella camera di infusione del gruppo 3.

Attraverso il passaggio di acqua calda in pressione nella polvere di caffè compressa nella camera di infusione del gruppo di infusione 3 viene prodotto il caffè che fuoriesce da beccucci 9 posti al di sopra di una griglia 11 dove si collocano una o più tazzine T o altri contenitori.

Con riferimento allo schema di Fig.2, il gruppo macinatore 7 comprende una coppia di macine 15, 17, dette anche macina e contro-macina. Nella forma di realizzazione mostrata nel disegno si tratta di macine a sviluppo piano, ma si deve comprendere che la conformazione del gruppo macinatore non è rilevante ai fini dell’attuazione della presente invenzione, potendo esso assumere qualunque altra configurazione idonea alla macinazione dei chicchi di caffè contenuti nella tramoggia 5. Come osservato in precedenza, non si esclude la possibilità di attuare il metodo che verrà nel seguito descritto in maggiore dettaglio in una macchina in cui al gruppo macinatore 7 è sostituito un semplice erogatore di polvere di caffè proveniente da un serbatoio o contenitore di caffè in polvere. In entrambi i casi, tanto la coclea o altro alimentatore quanto il gruppo macinatore costituiscono un dosatore di polvere di caffè al gruppo di infusione 3.

Il gruppo macinatore 7 è azionato da un motore elettrico 19, ad esempio un motore a corrente continua a 24 V stabilizzati. Non si esclude l’utilizzo di attuatoli di altro tipo. Il motore 19 è interfacciato ad una unità di controllo 21, ad esempio un’unità di controllo programmabile a microprocessore o altro. L’unità di controllo può essere associata ad una memoria contenente un programma che attua il metodo che verrà descritto nel seguito. In una forma di realizzazione il programma è memorizzato in una EPROM, in una ROM, od in altro idoneo supporto di memoria.

Il motore 19 può essere corredato di un encoder 23 attraverso il quale l’unità di controllo 21 è in grado di conoscere il numero di giri eseguito dal motore 19. In alternativa o in combinazione l’unità di controllo 21 può essere interfacciata ad uno o più sensori 25 montati sul gruppo macinatore 7 ed atti a rilevare il numero di giri o di frazioni di giro della macina ruotante 17. Qualunque sia la soluzione adottata, l’unità di controllo 21 è in grado di attivare e disattivare il motore 19 e di rilevare in modo diretto o indiretto il numero di giri e/o frazioni di giro compiuti dalla macina 17 ad ogni ciclo di infusione, cioè ad ogni ciclo operativo della macchina 1.

Quando il gruppo macinatore 7 è sostituito da un dosatore di polvere proveniente da un serbatoio, l’unità di controllo 21 può essere interfacciata al motore di comando di una coclea di alimentazione o altro organo equivalente per attivare e disattivare l’erogazione di cafre e per determinare il numero di giri dell’erogatore e quindi in definitiva la quantità di caffè erogato.

L’unità di controllo 21 è programmata in modo tale che ad ogni ciclo di erogarione venga erogata dal gruppo macinatore 7 una quantità o dose predeterminata di polvere di cafre. La quantità è predeterminata è definita, cioè espressa in termini di numero di giri (eventualmente frazioni di giro) della macina 17, oppure del motore 19, o comunque dell’elemento dosatore della polvere di caffè.

Nella forma di realizzazione illustrata la polvere di cafre prodotta dal gruppo macinatore 7 viene scaricata attraverso un condotto 29 in una bocca o tramoggia 31 disposta nella parte superiore del gruppo di infusione 3 e dalla tramoggia 31 la polvere P cade nella sottostante porzione della camera di infusione del gruppo di infusione 3, quando quest’ultima si trova in assetto aperto.

Il gruppo di infusione 3 può essere realizzato in qualunque modo. Esso avrà in generale una camera di infusione apribile e chiudibile. In una forma di realizzazione la camera di infusione comprende due porzioni reciprocamente mobili. Preferibilmente, una porzione è mobile ed una è fissa rispetto ad una struttura portante della macchina. Nelle Figg.2 e 3 è mostrata una particolare forma di realizzazione di un gruppo di infusione 3 che può essere utilizzato in combinazione con la presente invenzione. Si deve peraltro comprendere che questo gruppo è qui mostrato in via esemplificativa poiché esso può variare nelle forme, disposizioni e criteri di funzionamento nella misura in cui esso rimane compatibile con la logica di funzionamento del metodo di controllo e regolazione automatica della dose di caffè oggetto della presente invenzione.

In una forma di realizzazione il gruppo di infusione 3 comprende una camera di infusione con due porzioni 33 e 35. La porzione 35 è fissa e la porzione 33 è mobile e definisce al proprio interno una sede 36 entro cui viene immessa la polvere di caffè P proveniente dal gruppo macinatore 7 quando detta porzione 33 della camera di infusione si trova nella posizione di Fig.2, cioè al di sotto della tramoggia 31.

La porzione 33 della camera di infusione può essere spostata dalla posizione mosfrata in Fig.2 alla posizione mostrata in Fig.3, dove essa coopera con la porzione 35 per chiudere la camera di infusione e comprimere la polvere di caffè P in essa contenuta. In una forma di realizzazione nella porzione 33 della camera di infusione si trova un fondo mobile 37 attraverso il quale può essere fatta passare acqua calda in pressione alimentata da un condotto 39. In questa forma di realizzazione, la porzione fissa 35 della camera di infusione è in collegamento di fluido attraverso un condotto 41 con i beccucci erogatori 9, uno solo dei quali è mostrato in modo schematico nelle Fig.2 e 3.

Con 45 è genericamente indicato un meccanismo di trasmissione del movimento di apertura e chiusura della camera di infusione 33, 35 e di compressione della polvere di caffè attraverso il movimento della camera 33, 35, nonché del suo fondo 37. Il meccani sino 45 è azionato da un motore elettrico qui schematicamente indicato con 47 in posizione laterale, ma che si trova in realtà in asse rispetto all’asse di oscillazione del meccanismo 45, il tutto come di per sé noto.

Il motore 47 può essere un motore elettrico a corrente continua a bassa tensione, ad esempio a 24 V stabilizzati. Il motore 47 è interfacciato all’unità di controllo 21 in modo tale che quest’ ultima possa provvedere all’ attivazione e disattivazione del motore 47. E’ inoltre previsto un sensore di corrente schematicamente indicato con 49, collegato all’unità centrale di controllo 21, attraverso il quale quest’ultima può determinare la corrente assorbita dal motore 47 nelle varie fasi di chiusura e apertura della camera di infusione.

Le Figg.6, 7 e 8 mostrano l’andamento della corrente assorbita dal motore 47 nell’ eseguire il movimento di chiusura della camera di infusione e di compattamento della polvere P di caffè nella camera stessa, cioè il movimento dalla posizione della Fig.2 alla posizione della Fig.3. Più in particolare, le tre Figg.6, 7 e 8 mostrano l’andamento della corrente I assorbita dal motore 47 in tre diverse condizioni, che variano per la quantità in peso di polvere di caffè P immessa nella camera di infusione. Più in particolare, nella Fig.6 è mostrato l’andamento della corrente I quando il gruppo di infusione 3 viene caricato con una dose di 8 g di caffè. In Fig.7 è mostrato l’andamento della corrente I quando il gruppo di infusione 3 è caricato con 9 g di caffè, mentre nella Fig.8 è mostrato l’andamento della corrente I quando nella camera di infusione viene immessa una quantità di caffè macinato pari a 10 g. Queste quantità sono sostanzialmente le quelle che un utilizzatore può impostare sulle macchine automatiche che consentono la regolazione della quantità di caffè per modificare le caratteristiche organolettiche della bevanda prodotta.

Nei diagrammi delle Figg.6, 7 e 8 con to è indicato l’istante di inizio del ciclo di chiusura della camera di infusione e con t1 l’istante di completamento del ciclo di chiusura e arresto del motore 47. Al diagramma rappresentativo della corrente assorbita I è sovrapposta una curva, indicata con IM, che costituisce l andamento della media mobile della corrente assorbita relativa allultimo secondo di azionamento del motore. In altri termini, cioè, al punto generico t lungo l’ascissa, la curva IMdà il valore medio della corrente assorbita nell’intervallo di tempo [t; t-Δ] dove Δ= 1 secondo.

Si osserva nei tre diagrammi delle Figg.6, 7 e 8, che la curva IMpresenta un massimo ben definito (IMAX), il cui valore è fortemente dipendente dalla quantità di caffè che è stata immessa nella camera di infusione. Sperimentalmente si osserva che ad ogni quantità di caffè corrisponde un intervallo ben definito relativamente stretto entro cui cade il valore IMAXdella curva IM- Si possono così definire ben determinate bande di valori corrispondenti ciascuna ad una quantità di caffè in polvere impostata dall’utente entro un intervallo relativamente ristretto (ad esempio 8-10 grammi), entro cui può essere variata la quantità di polvere di caffè mantenendola a valori compatibili con un corretto funzionamento della macchina.

Ciò consente di utilizzare il parametro di funzionamento dell’attuatore elettrico 47, rappresentato in questo esempio di realizzazione dalla media mobile IM, per verificare se la quantità di caffè in polvere immessa nella camera di infusione ad ogni ciclo corrisponde alla quantità preimpostata dall’utente (oppure impostata in fabbrica, nell’ipotesi in cui la macchina non consenta all’utente di variare detta quantità).

Questa corrispondenza tra parametro dell’attuatore elettrico 47 e quantità di polvere di caffè realmente presente nella camera di infusione consente di controllare la macchina 1 sin qui descritta secondo il metodo schematizzato e riassunto nel diagramma a blocchi della Fig.4 e qui di seguito descritto.

Quando l’utente desidera preparare una tazza di caffè, egli avvierà il ciclo di infusione. Trattandosi in questo esempio di realizzazione di una macchina dotata di gruppo macinatole, l’avvio del ciclo di infusione comporta l’attivazione del gruppo macinato 7 che provvede a macinare una quantità preimpostata di polvere di caffè. Questa quantità, come sopra detto è definita in termini di numero di giri o frazioni di giro della macina 17 e/o del motore 19, indicato con K nel diagramma di flusso.

Erogata la quantità di caffè macinato nella cavità 37 della porzione 33 della camera di infusione che si trova nell’assetto di Fig.2, l’unità di controllo 21 avvia la fase di chiusura della camera di infusione per passare dall’assetto di Fig.2 all’assetto di Fig.3. Durante questo movimento l’unità di controllo 21 riceve dal sensore 49 il valore della corrente istantaneamente assorbita dal motore 47 e ne calcola la media mobile IM. Se questo parametro supera un valore massimo di sicurezza prima che la camera di infusione raggiunga la posizione di chiusura della Fig.3, ciò significa che il ciclo di infusione non può essere portato a termine in quanto in caso contrario sul meccanismo 45 si eserciterebbero sforzi eccessivi che potrebbero portare al danneggiamento della macchina. In questo caso il ciclo di infusione si arresta e il caffè viene scaricato dalla camera di infusione senza completare la chiusura della camera e quindi senza dar luogo all’erogazione della bevanda.

Viceversa, se il parametro controllato (IM)non raggiunge il valore massimo di allarme, e la camera di infusione raggiunge la posizione corretta di Fig.3, l’unità di controllo dà luogo all’infusione attivando la pompa (non mostrata) che immette acqua calda in pressione (anch’essa non mostrata) nella camera di infusione 33, 35. Oltre a ciò (contemporaneamente all’infusione, prima dell’infusione o dopo l’infusione), l’unità di controllo 21 verifica se il parametro controllato (IM) rientra o meno in un intervallo di valori accettabili definiti da un valore accettabile massimo (I1) e un valore accettabile minimo (I2). Questi due valori accettabili sono in realtà dipendenti dalla quantità di caffè impostata dall’utente, se la macchina presenta questa funzione. Pertanto, l’intervallo di valori accettabili definito nel diagramma a blocchi di Fig.4 è un intervallo che può non essere unico, ma dipendente dalla qualità di caffè che è stata impostata dall’utente attraverso un’idonea interfaccia 50 con l’unità di controllo 21.

L’unità di controllo 21 è programmata in modo tale per cui se il parametro confrollato rientra nell’intervallo [2; I1] di valori accettabili, non verrà eseguita alcuna modifica per quanto concerne la quantità di caffè macinato al ciclo di infusione successivo.

Se il parametro risulta inferiore al limite minimo (I2) dell’intervallo di valori accettabili, l’unità centrale di controllo 21 farà in modo tale che al ciclo di infusione successivo la quantità di caffè macinato dal gruppo macinatore 7 e quindi erogato nella camera di infusione sia superiore rispetto alla quantità erogata al ciclo corrente. Ciò avviene facendo in modo che al ciclo successivo il numero di giri e/o frazioni di giro K della macina 17 sia superiore rispetto al numero di giri o frazioni di giro del ciclo corrente. Come accennato in precedenza, la variazione del numero di giri può essere una variazione fissa o variabile in funzione della discrepanza tra valore reale del parametro rilevato e minimo valore accettabile. Nel diagramma di flusso con N viene indicata la variazione imposta al numero di giri K, per cui se tale variazione è necessaria si avrà al ciclo successivo K = K N.

In caso contrario, quando il parametro di controllo IMsupera il valore massimo li dell’intervallo di valori accettabili, l’unità di controllo 21 in modo speculare a quanto sopra definito fa si che al ciclo di infusione successivo la quantità di caffè macinato erogata nella camera di infusione sia inferiore riducendo di numero fisso o variabile il numero di giri o frazioni di giro della macina 17, imponendo K = K - N.

Terminata l’infusione, la camera di infusione viene aperta e la pastiglia di polvere di caffè esausto viene scaricata dalla camera stessa, la porzione 33 della camera di infusione riportandosi nell’assetto di Fig.2 per ricevere la prossima carica di caffè macinato.

Da quanto sopra descritto si comprende come il metodo di regolazione automatica della quantità di caffè erogata ad ogni ciclo di infusione secondo l’invenzione consenta di adattare in modo rapido e automatico con una funzione di auto-apprendimento, il comportamento della macchina al variare dei parametri che possono comportare una variazione della quantità di macinato rispetto al valore teorico corrispondente ad un determinato numero di giri e/o frazioni di giro (K) della macina 17. In questo modo, una deriva dovuta ad esempio alle variazioni delle condizioni ambientali, delle caratteristiche dei chicchi di caffè, dell’usura delle macine o altro viene corretta nell’intervallo di uno o comunque pochi cicli di infusione.

Anche quando il caffè non viene macinato da un gruppo macinatore 7, bensì viene erogato da un alimentatore a coclea o simile le condizioni di carica della camera di infusione 33 possono variare ad esempio per effetto di un maggiore o minore compattamento della polvere di caffè nel serbatoio sovrastante la coclea di erogazione. Anche in questo caso il metodo secondo l’invenzione permette di tenere conto di queste variazioni imprevedibili e di correggere gli errori nei cicli di infusione successivi.

Quanto sopra descritto fa riferimento al caso tipico di una camera di infusione la quale è realizzata per chiudersi sempre in un’unica posizione di lavoro, cioè di infusione. Questa posizione è determinata usualmente dalla struttura cinematica del meccanismo 45. Nel diagramma di Fig.4 è rappresentato anche il controllo dello sforzo che comporta una interruzione forzata del ciclo di infusione in caso di sovra-sforzo. In caso di sovra-sforzo, il valore K viene ridotto al ciclo successivo. Si può prevedere che tale riduzione avvenga per una entità N, come indicato nel diagramma, oppure anche di entità superiore, ad esempio 2N o 1,5N.

Non si può tuttavia escludere la possibilità di realizzare una camera di infusione che sia in grado di lavorare anche senza raggiungere necessariamente una posizione di chiusura univoca, rappresentata dal fine corsa del movimento di chiusura. In tal caso il metodo secondo l’invenzione può essere perfezionato per evitare sostanzialmente l’esecuzione di cicli di infusione che abortiscono, cioè che non possono essere portati a termine per eccesso di quantità di caffè nella camera di infusione. In questo caso il metodo secondo l’invenzione può svilupparsi secondo le fasi riassunte schematicamente nel diagramma di flusso della Fig.5 e verrà descrìtto qui di seguito.

Come si rileva dal confronto tra i diagrammi di flusso delle Figg.4 e 5, in questa forma di attuazione se il parametro controllato supera il valore massimo ammissibile prima della chiusura, non si ha l’arresto del ciclo e lo scarico del caffè, bensì l’arresto e il movimento di chiusura della camera di infusione. Si assume che nella posizione raggiunta la camera sia sufficientemente chiusa da poter dar luogo ad un ciclo di infusione.

funzionamento successivo è sostanzialmente equivalente a quello illustrato con riferimento alla Fig.4, con la differenza che i fattori da controllare per modificare in un senso o nell’altro la quantità di caffè erogata al ciclo successivo sono due: il valore del parametro controllato (IM) e l' avvenuto raggiungimento o meno della posizione di completa chiusura della camera di infusione. La logica di controllo è chiaramente riassunta nel diagramma di Fig.5. Se la camera di infusione ha raggiunto la posizione di chiusura massima, cioè la posizione di fine corsa, il sistema funziona come descritto con riferimento alla Fig.4. In caso contrario la mancata completa chiusura della camera di infusione è comunque indice di un eccesso di quantità di caffè presente nella camera e quindi ciò dà luogo ad una riduzione della quantità di caffè erogata al ciclo successivo (viene posto K=K-N al ciclo successivo).

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica del trovato, potendo esso trovato variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per la regolazione automatica della quantità di polvere di caffè in una macchina per la produzione di caffè, comprendente le fasi di: - erogare una quantità predeterminata di polvere di caffi ad una camera di infusione; - tramite un attuatore elettrico, chiudere detta camera di infusione comprimendo la polvere di caffè nella camera di infusione; caratterizzato dal fatto: di rilevare almeno un parametro di detto attuatore elettrico durante almeno una parte della fase di chiusura della camera di infusione e compressione della polvere di caffè; e di impostare la quantità di polvere di caffè erogata in un ciclo di erogazione successivo in funzione di detto parametro.
2. Metodo come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di definire almeno un valore massimo ed un valore minimo definenti un intervallo di valori accettabili di detto parametro e di: - ridurre la quantità di polvere di caffè erogata ad un ciclo successivo rispetto alla detta quantità predeterminata, se detto parametro supera detto valore massimo; - aumentare la quantità di polvere di caffè erogata ad un ciclo successivo rispetto alla detta quantità predeterminata, se detto parametro non raggiunge detto valore minimo; - lasciare sostanzialmente invariata detta quantità predeterminata, se detto parametro rientra in detto intervallo di valori accettabili.
3. Metodo come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che ad ogni ciclo di erogazione detta camera di infusione viene portata in una stessa posizione di chiusura.
4. Metodo come da rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detta camera di infusione non completa la chiusura e la polvere di caffè viene scaricata senza dare luogo ad una fase di infusione, se almeno un parametro dell'attuatore elettrico raggiunge o supera un valore di allarme.
5. Metodo come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la chiusura della camera di infusione avviene in posizioni variabili in funzione di detto parametro, il movimento di chiusura e di conseguenza la compressione della polvere di caffè venendo interrotte quando detto parametro raggiunge un valore preimpostato.
6. Metodo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di definire detta quantità predeterminata di polvere di caffè in termini di numero di giri di un gruppo macinatore che macina grani di caffè per produrre detta polvere di caffè.
7. Metodo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto parametro è determinato in base alla corrente assorbita da detto attuatore elettrico.
8. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto parametro è determinato in base alla potenza assorbita da detto attuatore elettrico.
9. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto: che detto parametro è determinato da un valore di media mobile della corrente assorbita dall’attuatore elettrico in una finestra temporale durante la chiusura della camera di infusione; e che detto valore viene confrontato con un intervallo di valori accettabili.
10. Metodo come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto parametro è definito dal massimo di detto valore della media mobile della corrente assorbita.
11. Metodo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di confrontare detto parametro con un intervallo di valori accettabili impostabi11 in funzione delle caratteristiche qualitative del caffè desiderato.
12. Una macchina per la produzione di caffè comprendente: un dosatore di polvere di caffè; una camera di infusione con almeno due porzioni mobili l'una rispetto all'altra; un attuatole elettrico di apertura e chiusura della camera di infusione; una unità di controllo, interfacciata a detto dosatore ed a detto attuatore elettrico, per erogare tramite detto dosatore una quantità predeterminata di polvere di caffè in detta camera di infusione ed eseguire un ciclo di chiusura della camera di infusione e di immissione di acqua calda in detta camera di infusione; caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo rileva almeno un parametro di funzionamento di detto attuatore elettrico durante la chiusura della camera di infusione ed imposta la quantità di polvere di caffè erogata in un successivo ciclo di erogazione in funzione di detto parametro di funzionamento.
13. Macchina come da rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detto dosatore comprende un gruppo macinatore per macinare caffè in grani e produrre detta polvere di caffè.
14. Macchina come da rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che a detto gruppo macinatore è associato un sensore che determina il numero di giri del gruppo macinatore, detta quantità predeterminata di polvere di caffè essendo definita in termini di numero di giri di detto gruppo macinatore.
15. Macchina come da rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detto dosatore comprende un erogatore di caffè in polvere.
16. Macchina come da rivendicazione come da una o più delle rivendicazioni 12 a 15, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo è programmata in modo tale da: - ridurre la quantità di polvere di caffè erogata ad un ciclo successivo rispetto alla detta quantità predeterminata, se detto parametro supera un valore massimo impostato; - aumentare la quantità di polvere di caffè erogata ad un ciclo successivo rispetto alla detta quantità predeterminata, se detto parametro non raggiunge un valore minimo impostato; - lasciare sostanzialmente invariata detta quantità predeterminata, se detto parametro rientra in un intervallo di valori accettabili defunto tra detto valore massimo e detto valore minimo.
17. Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 a 16, caratterizzata dal fatto che detta camera di infusione è realizzata e controllata per raggiungere ad ogni ciclo di erogazione sempre una stessa posizione di chiusura costante.
18. Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 a 17, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo provoca l’apertura della camera di infusione e lo scarico della polvere da detta camera di infusione senza dare luogo ad una fase di infusione, se almeno un parametro dell'attuatore elettrico raggiunge o supera un valore di allamie prima che detta camera di infusione abbia raggiunto una posizione di chiusura.
19. Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 a 16, caratterizzata dal fatto che detta camera di infusione presenta una pluralità di posizioni di chiusura, funzione di detto parametro, il movimento di chiusura e di conseguenza la compressione della polvere di caffè venendo interrotte quando detto parametro raggiunge un valore preimpostato.
20. .Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 a 19, caratterizzata dal fatto che detto parametro di funzionamento dell’attuatore elettrico è determinato in base alla corrente assorbita da detto attuatore elettrico.
21. Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 al 9, caratterizzata dal fatto che detto parametro di funzionamento dell’attuatore elettrico è determinato in base alla potenza assorbita da detto attuatore elettrico.
22. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 12 a 19, caratterizzata dal fatto: che detto parametro di funzionamento è determinato da un valore di media mobile della corrente assorbita dall’ attuatore elettrico in una finestra temporale durante la chiusura della camera di infusione; e che detta unità di controllo è programmata per confrontare detto valore con un intervallo di valori accettabili.
23. Macchina come da rivendicazione 22, caratterizzata dal fatto che detto parametro è definito dal massimo di detto valore della media mobile della corrente assorbita.
24. Macchina come da una o più delle rivendicazioni 12 a 23, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo è programmata per confrontare detto parametro di funzionamento con un intervallo di valori accettabili impostabili in funzione delle caratteristiche qualitative del caffè desiderato.