本发明属于家用电器领域，具体地，涉及一种盖板驱动与自锁装置，以及具有该盖板驱动与自锁装置的饮料酿造装置和饮料酿造系统。
背景技术：
采用咖啡酿造机酿造意式高压咖啡时，由于水压大，饮料胶囊所在的酿造腔的顶盖密封圈必须要有足够大的下压力(通常达300公斤力)，方可保持良好的密封性能。因此，常规的饮料酿造装置中的酿造锁紧机构的结构一般较为复杂，采用钢材多，以提供较大压力，保障稳定性和可靠性，但这同样也带来了成本大、难以拆卸且存在管道残留的一些缺陷。
有鉴于此，如何寻求经济实惠、工作性能可靠且易于加工的廉价型酿造锁紧机构成为一个新研发方向。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种盖板驱动与自锁装置，其结构简单、易于加工制造且工作性能可靠，成本低，适于饮料酿造装置中使用。
为实现上述目的，本发明提供了一种盖板驱动与自锁装置，包括固定机架、驱动机构和盖板，所述驱动机构包括依次首尾铰接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的固定端铰接于所述固定机架的固定铰点上，所述第三连杆的下端铰接于所述盖板顶面的盖板铰点上，所述固定机架上设有限位槽，所述第二连杆的下端与所述第三连杆的上端之间的限位铰接轴伸入所述限位槽中滑行；
其中，所述第一连杆沿锁定旋转方向围绕所述固定铰点旋转时能够通过所述第二连杆顶推所述限位铰接轴从所述限位槽的自由端滑行至锁止末端，且通过所述第三连杆推动所述盖板从上止点位置下移至下止点位置；在所述下止点位置，所述盖板呈下压锁定状态，所述第三连杆的上端铰点和下端铰点之间的连线沿所述锁定旋转方向旋转至齐平于所述盖板的顶面时的旋转夹角不大于90度。
优选地，在所述上止点位置，沿所述盖板的顶面方向，所述固定铰点和所述限位铰接轴位于所述盖板铰点的同一侧；在所述下止点位置，沿所述盖板的顶面方向，所述固定铰点位于所述盖板铰点的一侧，处于所述限位槽的锁止末端的所述限位铰接轴位于所述盖板铰点的正上方或位于所述盖板铰点的另一侧。
优选地，所述限位槽为直槽，所述限位槽平行于所述盖板的顶面，或者所述限位槽的所述自由端高于所述锁止末端。
优选地，所述固定铰点与所述限位槽的所述锁止末端之间的间距不大于所述第一连杆和第二连杆的长度之和。
特别地，所述固定机架包括向上伸出且相互间隔平行的两块竖向装夹板，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和盖板位于两块所述竖向装夹板之间。
优选地，所述盖板驱动与自锁装置包括作为所述固定转轴的第一转轴、第二转轴和作为所述限位铰接轴的第三转轴，两块所述竖向装夹板设有对应于所述固定铰点的转轴安装孔，所述第一转轴的两端分别穿设于两块所述竖向装夹板的所述转轴安装孔中，所述第一连杆的自由端和所述第二连杆的上端枢转连接于所述第二转轴，所述第二连杆的下端和所述第三连杆的上端枢转连接于所述第三转轴上。
优选地，所述第一连杆、第二连杆和第三连杆均为连接于转轴两端且平行间隔的双杆。
优选地，所述竖向装夹板上设有竖向的盖板导槽，所述盖板伸出有穿入所述盖板导槽中的滑杆，在所述下止点位置，所述滑杆位于所述盖板导槽的底端。
优选地，所述盖板导槽为圆弧滑槽，在所述下止点位置，沿所述盖板的顶面方向，所述圆弧滑槽的圆弧中心和所述固定铰点位于所述盖板铰点的同一侧。
优选地，所述盖板驱动与自锁装置还包括盖板连杆，所述盖板连杆的一端铰接所述滑杆，另一端铰接于所述圆弧滑槽的圆弧中心所对应的所述竖向装夹板位置上。
优选地，在所述下止点位置，所述盖板连杆平行于所述盖板的顶面。
优选地，所述盖板连杆的长度为40mm～60mm。
优选地，所述盖板驱动与自锁装置还包括第四转轴，所述第四转轴沿所述盖板的径向穿连于所述盖板的顶面部上，所述第三连杆的下端枢转连接于所述第四转轴。
优选地，所述滑杆为所述第四转轴的端部。
优选地，所述驱动机构还包括操作手柄，所述操作手柄固定连接于所述第一连杆的固定端并能够驱动所述第一连杆沿所述锁定旋转方向围绕所述第一转轴旋转或反向地沿解锁旋转方向围绕所述第一转轴旋转。
优选地，所述盖板处于所述下止点位置时，所述操作手柄与所述盖板平行。
优选地，所述盖板驱动与自锁装置还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端连接于所述第一转轴，另一端连接于所述第三转轴。
优选地，所述第一转轴和第三转轴为金属轴，所述盖板驱动与自锁装置中除所述第一转轴和第三转轴外均为塑料件。
优选地，在所述下止点位置，沿所述盖板的顶面方向，所述限位铰接轴与所述盖板铰点的间距为0.5mm～3mm，所述第一连杆的固定端铰点与自由端铰点之间的间距为14mm～20mm，所述第二连杆的上端铰点与下端铰点之间的间距为31mm～37mm，沿所述盖板的顶面垂直方向，所述第三连杆的上端铰点与下端铰点之间的间距为20mm～26mm。
在以上基础上，本发明还提供了一种饮料酿造装置，包括料杯和上述的盖板驱动与自锁装置，所述料杯的顶面形成有内凹的酿造腔，作为酿造头的所述盖板安装有刺破针，在所述下止点位置，所述盖板密封压盖在所述料杯的酿造腔上，所述刺破针刺入所述酿造腔中。
优选地，所述固定机架的底部形成有滑槽，所述料杯呈抽屉状沿所述滑槽滑动安装至所述固定机架的底部并能够从中滑出。
优选地，所述盖板的底部连接有密封圈，所述酿造腔形成有顶部环形承口，在所述下止点位置，所述驱动机构驱动所述密封圈抵压于所述顶部环形承口上。
另外，本发明也相应提供了一种饮料酿造系统，包括供液系统、饮料胶囊和上述饮料酿造装置，其中，所述饮料胶囊容纳于所述酿造腔中，所述刺破针为中空针管并连接所述供液系统的导液管，在所述下止点位置，所述刺破针刺入所述饮料胶囊中以注入液体。
优选地，所述刺破针注入所述饮料胶囊中的液体压力不小于15bar。
优选地，所述盖板的底部连接有密封圈，所述饮料胶囊包括顶面的封口膜，所述封口膜的外径小于所述密封圈的外径，所述酿造腔形成有顶部环形承口，所述封口膜的周缘伸入所述顶部环形承口的承口表面上，在所述下止点位置，所述驱动机构驱动所述密封圈抵压于所述承口表面上。
优选地，所述承口表面的径向内侧边缘高于径向外侧边缘。
通过上述技术方案，在本发明的盖板驱动与自锁装置中，采用简单的三连杆机构，以驱动盖板上下移动。尤其是在移动至下止点位置时，通过对三连杆机构在固定机架上的相对安装位置和限位槽等设计，使得其能够实现锁紧力较大的自锁，从而将盖板锁定于下止点位置，使其能够承受较大压力，适于应用至饮料酿造装置中，将密封圈压靠在酿造腔的顶面开口上，实现对酿造腔的有效密封。此结构简单，部件少，易于加工，且仅有受力较大的一根或两根转轴采用钢材，其余全为塑料材质，整体轻巧，成本低廉。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明的优选实施方式的盖板驱动与自锁装置、饮料酿造装置的爆炸图；
图2为图1中组装后的盖板驱动与自锁装置在打开状态下的结构示意图，其中为清楚起见，省略了局部的固定机架；
图3为图1中的料杯的主视图；
图4为放置有饮料胶囊后的料杯的剖视图；
图5为图2所示的打开状态下的盖板驱动与自锁装置的主视图，其中增加显示了放置有饮料胶囊后的料杯；
图6为图5所示的盖板驱动与自锁装置的剖视图，其中为清楚起见，省略了局部的固定机架；
图7为锁定状态下的盖板驱动与自锁装置的主视图，其中增加显示了放置有饮料胶囊后的料杯；
图8为图7所示的盖板驱动与自锁装置的剖视图，其中为清楚起见，省略了局部的固定机架。
附图标记说明：
1第一连杆2第二连杆
3第三连杆4盖板
5盖板连杆6操作手柄
7压缩弹簧8料杯
9饮料胶囊10密封圈
11刺破针41滑杆
81顶部环形承口91封口膜
100固定机架101第一竖向装夹板
102第二竖向装夹板103限位槽
104转轴安装孔105盖板导槽
z1第一转轴z2第二转轴
z3第三转轴z4第四转轴
j1固定铰点j2第二铰点
j3第三铰点j4盖板铰点
j5第五铰点a旋转夹角
w锁定旋转方向s锁止末端
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图8所示，本发明提供了一种盖板驱动与自锁装置，该装置包括固定机架100、驱动机构和盖板4，驱动机构包括依次首尾铰接的第一连杆1、第二连杆2和第三连杆3，第一连杆1的固定端铰接于固定机架100的固定铰点j1上，第三连杆3的下端铰接于盖板4顶面的盖板铰点j4上，固定机架100上设有限位槽103，第二连杆2的下端与第三连杆3的上端之间的限位铰接轴伸入限位槽103中滑行；
其中，参照对比图5、图6与图7、图8，第一连杆1沿锁定旋转方向w围绕固定铰点j1旋转时能够通过第二连杆2顶推限位铰接轴从限位槽103的自由端滑行至锁止末端s，且通过第三连杆3推动盖板4从上止点位置下移至下止点位置。在图5、图6所示的上止点位置，盖板4呈向上提起的打开状态；在图7、图8所示的下止点位置，盖板4呈下压锁定状态，第三连杆3的上端铰点和下端铰点之间的连线沿锁定旋转方向w旋转至齐平于盖板4的顶面时的旋转夹角a不大于90度，该旋转夹角a即锁定角。
具体地，参照图8可见，在图示的锁定旋转方向w为纸面的逆时针方向时，若第三铰点j3相较于盖板铰点j4略偏左侧，则此时作用于盖板铰点j4的向上压力只能促使第三铰点j3沿限位槽103继续向左移动，而由于第三铰点j3此时已位于限位槽103最左端的锁止末端s，不能继续左移，从而达到稳定可靠的机械式锁紧的目的。
可见，本发明的盖板驱动与自锁装置为带自锁的三连杆驱动机构，利用铰点位置的优化布置和铰点滑槽(例如限位槽103、盖板导槽105)的优化设计，达到有效的行程控制和锁定特性。本发明装置的结构本身较为简单，但实现的机械式锁紧相当可靠，轴件在相应铰点滑槽的移动也顺畅可靠。
在铰点位置的布置方面，还需完善说明的是，参见图5、图6，在上止点位置，沿盖板4的顶面方向，固定铰点j1和限位铰接轴应位于盖板铰点j4的同一侧；在图7、图8所示的下止点位置，沿盖板4的顶面方向，固定铰点j1位于盖板铰点j4的一侧，处于限位槽103的锁止末端s的限位铰接轴则应位于盖板铰点j4的正上方或位于盖板铰点j4的另一侧。
在铰点滑槽的优化设计方面，参见图8，限位槽103大致水平，盖板导槽105呈弧形状，朝向限位槽103向上延伸。由此，若盖板4受压而沿盖板导槽105向上移动时，由于第三铰点j3沿限位槽103不能继续向左移动，从而形成运行死点，实现对盖板4的锁定。
其中，限位槽103优选为直槽。在下止点位置，限位槽103优选为平行于盖板4的顶面。或者，限位槽103为倾直槽时，限位槽103的自由端应高于锁止末端s，即自由端上翘，以能够在沿与锁定旋转方向w反向的解锁旋转方向扳动操作手柄6时，连杆机构能够从死点位置松开，回复至解锁位置，即可实现解锁。
其中，在连杆机构运行过程中，固定铰点j1、第二铰点j2、第三铰点j3优选为构成三角形形状，以在操作操作手柄6时，能够有效推动第三铰点j3沿限位槽103移动，即使在图8的锁定位置，第三铰点j3的限位铰接轴(即第三转轴z3)在锁止末端仍然受到第二连杆的推力而锁定于限位槽103的锁止末端s。为此，固定铰点j1与限位槽103的锁止末端s之间的间距应不大于第一连杆1和第二连杆2的长度之和。
铰点滑槽需要形成在固定机架100上。作为优选示例，图1所示的一种固定机架100包括向上伸出且相互间隔平行的两块竖向装夹板，第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3和盖板4位于两块竖向装夹板之间。这种双装夹板的固定机架100不仅有助于设置铰点滑槽，更使得连杆运行平稳。
进一步地，盖板驱动与自锁装置包括作为固定转轴的第一转轴z1、第二转轴z2和作为限位铰接轴的第三转轴z3，两块竖向装夹板设有对应于固定铰点j1的转轴安装孔104，第一转轴z1的两端分别穿设于两块竖向装夹板的转轴安装孔104中，第一连杆1的自由端和第二连杆2的上端枢转连接于第二转轴z2，第二连杆2的下端和第三连杆3的上端枢转连接于第三转轴z3上。通过这种双装夹板的固定机架100，各铰点的受力通过相应的转轴分担至两个装夹板，从而受力构件的受力相对小，可减轻对材质强度刚度的要求。
为进一步减轻作为主受力件的第一连杆1、第二连杆2和第三连杆3的受力，各连杆均优选为连接于转轴两端且平行间隔的双杆形式。这样，连杆受力变小，可采用塑料材质。当然，在空间允许的情况下，各连杆甚至也可采用更多的例如并行三杆、并行四杆形式等。
为保持并规范盖板4、盖板铰点j4的顺畅移动，以能够达到可靠锁定和解锁目的，如图1所示，竖向装夹板上设有竖向的盖板导槽105，盖板4伸出有穿入盖板导槽105中的滑杆41，在图8所示的下止点位置，滑杆41则位于盖板导槽105的底端。
优选地，盖板导槽105为圆弧滑槽，在图7、图8所示的下止点位置，沿盖板4的顶面方向(即图7、图8的水平方向)，圆弧滑槽的圆弧中心(即图7的第五铰点j5位置)和固定铰点j1应位于盖板铰点j4的同一侧，以实现在下止点位置，盖板导槽105朝向限位槽103延伸，从而如上所述的能够实现锁定。
此时，为导引盖板4的滑杆41沿盖板导槽105移动，盖板驱动与自锁装置还包括盖板连杆5，盖板连杆5的一端铰接滑杆41，另一端铰接于圆弧滑槽的圆弧中心所对应的竖向装夹板位置(即图7的第五铰点j5位置)上。
另外，盖板驱动与自锁装置还包括第四转轴z4，第四转轴z4沿盖板4的径向穿连于盖板4的顶面部上，第三连杆3的下端枢转连接于第四转轴z4。其中优选地，滑杆41为第四转轴z4的端部，即滑杆41、第四转轴z4可合二为一。
驱动机构还包括供人操纵的操作手柄6，操作手柄6固定连接于第一连杆1的固定端并能够驱动第一连杆1沿锁定旋转方向w围绕第一转轴z1旋转或反向地沿解锁旋转方向围绕第一转轴z1旋转。其中优选地，盖板4处于下止点位置时，操作手柄6与盖板4平行，如图7、图8所示，以符合人工操作习惯，便于控制。此外，盖板驱动与自锁装置还包括压缩弹簧7，见图1、图6，压缩弹簧7的一端连接于第一转轴z1，另一端连接于第三转轴z3。压缩弹簧7有助于在解锁时提供复位预紧力，使得操作手柄6从图7的锁定位置回复至图5的解锁位置。
由于采用了具有两块竖向装夹板的固定机架100、并行多杆形式，连杆和转轴的受力获得有效分担，因而只在受力相对大的第一转轴z1和第三转轴z3采用结构强度刚度高的金属轴，盖板驱动与自锁装置中除第一转轴z1和第三转轴z3外均可采用塑料件，以降低成本。
在一个具体实施例中，如图8所示的下止点位置，盖板连杆5优选为平行于盖板4的顶面。盖板连杆5的长度g优选为40mm～60mm。在下止点位置，沿盖板4的顶面方向，限位铰接轴与盖板铰点j4的水平间距f为0.5mm～3mm，第一连杆1的固定端铰点与自由端铰点之间的间距a为14mm～20mm，第二连杆2的上端铰点与下端铰点之间的间距b为31mm～37mm，沿盖板4的顶面垂直方向，第三连杆3的上端铰点与下端铰点之间的间距c为20mm～26mm，固定铰点j1与第三铰点j3的间距e为0mm～2mm。盖板4的厚度d为13mm～17mm。可见，本发明的盖板驱动与自锁装置的整体尺寸小，结构紧凑，几乎采用塑料材质，成本低，但能够给盖板4施加较大的下压力，机械式自锁稳定、可靠。
本发明的盖板驱动与自锁装置适于应用至饮料酿造装置中，作为酿造头并结合图3所示的料杯8，通过下压密封圈10而密封料杯8的顶面开口，锁定图4的料杯8的酿造腔中放置的饮料胶囊9。
具体地，料杯8的顶面形成有内凹的酿造腔，作为酿造头的盖板4安装有刺破针11，在下止点位置，盖板4密封压盖在料杯8的酿造腔上，刺破针11刺入酿造腔中，插入饮料胶囊9内，可注入高压液体进行饮料冲泡。
其中优选地，固定机架100的底部形成有侧向滑槽，这样，料杯8可呈抽屉状沿侧向滑槽滑动安装至固定机架100的底部并能够从中滑出。通过料杯8的这种抽屉式安装，料杯8可与酿造装置相分离，方便更换饮料胶囊9。
密封圈10可直接连接于盖板4底部，酿造腔形成有顶部环形承口81，如图1所示。在图8的下止点位置，盖板驱动与自锁装置的驱动机构驱动密封圈10抵压于顶部环形承口81上，从而形成高度密封的止口密封结构。
在采用此饮料酿造装置的饮料酿造系统中，一般还包括供液系统，饮料胶囊9容纳于酿造腔中，刺破针11优选为中空针管并连接供液系统的导液管。这样，在下止点位置时，刺破针11随着酿造头的下压力而刺入饮料胶囊9中以注入高压液体。
其中，饮料胶囊9还包括顶面的封口膜91，封口膜91的外径小于密封圈10的外径，封口膜91的周缘则伸入顶部环形承口81的承口表面上。这样，在下止点位置，驱动机构驱动密封圈10抵压于承口表面上时，同样密封固定了封口膜91的周缘。更优选地，顶部环形承口81的承口表面的径向内侧边缘略高于径向外侧边缘，这样在密封圈10下压时，不仅封口膜91的周缘能够获得更可靠支撑，密封效果也更突出。
采用了本发明的盖板驱动与自锁装置的饮料酿造装置，其酿造头的密封压力足够大，可达300公斤力，酿造高压咖啡时，刺破针11注入饮料胶囊9中的液体压力不小于15bar，但本发明装置完全适用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，例如，料杯8也不限于抽屉式安装于固定机架100的底部，也可在固定机架100设置竖向滑槽，以便料杯8向上提出更换，甚至料杯8也可卡扣式安装等，诸如此类改动均应包含在本发明的保护范围之内。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。