一站式茶饮自动加工设备的制作方法

本发明涉及茶饮加工设备技术领域，具体为一种一站式茶饮自动加工设备。

背景技术：

奶茶源自游牧民族日常饮品，当前市面上的奶茶属于零售行业快销茶饮品，为了适合不同人群所需，奶茶的口味多种多样，例如原味、珍珠、椰香、水果等等，不同口味的奶茶取决于不同原料配方，具不完全统计，奶茶口味有四十余种。现有奶茶零售方式通常采用人工制售，取杯、配料、雪克、封装等都是人工作业，由于原料的加入量取决于人员的主观判断和工作经验，所以不可避免的造成同类奶茶的口味存在差异，而且由于奶茶种类众多导致人员配料疲累发生配料出错。

为了应对人工制售，特别是人工配料上存在的上述问题，自动化制售应运而生，现有的自动化茶饮制作设备大致可以分为两类：一类是流水线型的茶饮生产设备，该类设备的优点是可以大批量生产，缺点是只能够制作少数种类的产品、并且占地面积大，不利于部署到普通的茶饮店。另一类全自动茶饮生产设备，如公开号为cn111891478a的发明专利公开的一种全自动奶茶机，再如公开号为cn107323743a的发明专利公开的一种全自动奶茶生产设备，其优势在于可实现人员制作的基本替代，缺点在于只能够单杯或小批量的制作，生产效率低、设备成本高、占地面积大等问题导致其不符合茶饮店的实际需求。

因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一站式茶饮自动加工设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一站式茶饮自动加工设备，包括取杯系统、加料系统、功能系统和出杯系统；

所述取杯系统包括奶茶杯取放机构和雪克杯取放机构，所述奶茶杯取放机构包括用于存放奶茶杯的第一平台、用于将奶茶杯转移至加料系统的第一机械手以及用于在奶茶杯外侧进行标识的贴标机，所述雪克杯取放机构包括用于存放雪克杯的第二平台、用于将雪克杯转移至加料系统的第二机械手；

所述加料系统包括机架、用于向奶茶杯内添加原料的第一加料机构、位于第一加料机构下方并用于承接通过第一机械手转移的奶茶杯的第一传送机构、用于向雪克杯内添加原料的第二加料机构以及位于第二加料机构下方并用于承接通过第二机械手转移的雪克杯的第二传送机构，奶茶杯通过第一传送机构在第一加料机构的下方移动，雪克杯通过第二传送机构在第二加料机构的下方移动；

所述功能系统包括雪克机构、搅拌机构和装杯机构，所述雪克机构包括雪克机以及用于将第二传送机构上的雪克杯移动至雪克机并将雪克后的雪克杯移动至装杯机构的第七机械手，所述搅拌机构包括搅拌机以及用于将第二传送机构上的雪克杯移动至搅拌机并将搅拌后的雪克杯移动至装杯机构的第八机械手，所述装杯机构包括用于将第一传送机构上的奶茶杯移动至待装杯区或出杯区的第九机械手、用于将雪克后或搅拌后的雪克杯内的原料添加至待装杯区的奶茶杯内并将添加雪克后或搅拌后原料的奶茶杯移动至出杯区的第十机械手；

所述出杯系统包括补冰机、补热水机、封口机和第十一机械手，第十一机械手用于将出杯区上的奶茶杯移动至补冰机或补热水机并将补冰或补热水后的奶茶杯移动至封口机，第十一机械手还用于将封口后的奶茶杯移动至成品出货口，以及将不需要补冰或补热水的奶茶杯从出杯区直接移动至封口机处。

进一步地，所述加料系统还包括回传机构，所述第二平台一侧设置第一清洗装置和第三机械手，使用完毕的雪克杯通过回传机构移动至第三机械手，第三机械手用于将回传机构上的雪克杯转移至第一清洗装置并将清洗后的雪克杯转移至第二平台。

进一步地，所述第一传送机构和第二传送机构为板链式结构。

进一步地，所述第一加料机构和第二加料机构为多层。

进一步地，所述加料系统还包括用于将奶茶杯在不同层的第一加料机构之间进行搬运的第四机械手，设置在第一传送机构一侧的用于第四机械手移动的第一滑轨组件，用于将雪克杯在不同层的第二加料机构之间进行搬运的第五机械手，以及设置在第二传送机构一侧的用于第五机械手移动的第二滑轨组件。

进一步地，所述茶饮加工设备还包括第三加料机构、第三传送机构、第六机械手和第二清洗装置，所述第三传送机构上设置多个公杯，所述第六机械手用于将第三加料机构上的公杯转移至第二传送机构和第二清洗装置。

进一步地，所述第三加料机构包括沙冰机、萃茶机或沙冰萃茶一体机。

进一步地，所述第一加料机构和/或第二加料机构包括液态物料加料机构，所述液态物料加料机构包括第一料仓、第一料管、升降组件和搅拌组件；所述第一料仓内设置液位传感器，所述第一料仓外侧设置控制器；所述升降组件包括升降驱动电机和升降板，所述升降驱动电机与第一料仓固定连接，所述升降驱动电机的输出轴设置第一螺杆，所述第一螺杆与升降板传动连接；所述搅拌组件包括搅拌驱动电机和设置在搅拌驱动电机输出轴的搅拌棒，所述搅拌驱动电机一侧与升降板固定连接，另一侧与第一料仓滑动连接。

进一步地，所述第一料仓底部为斜坡结构，所述第一料管位于料仓底部的低位，所述第一料管设置电磁阀。

进一步地，所述和/或第二加料机构包括冻状物料加料机构，所述冻状物料加料机构包括第二料仓、托板、提升组件、x轴移动总成、y轴移动总成和切割取料组件，所述提升组件用于控制托板在第二料仓内滑动，所述x轴移动总成包括x轴导轨以及x轴驱动单元，所述x轴导轨与第二料仓固定连接，所述y轴移动总成包括滑杆和y轴驱动单元，所述滑杆在x轴驱动单元的作用下沿x轴导轨移动，所述切割取料组件包括支臂、切割单元和取料单元，所述支臂在y轴驱动单元的作用下沿滑杆移动，所述切割单元包括切割驱动部件和切刀，所述切刀在切割驱动部件的作用下上下移动，所述取料单元包括取料盒、连接板和翻转驱动部件，所述连接板的上端与支臂铰接，所述连接板的下端与取料盒装配连接，所述翻转驱动部件的两端分别与支臂和取料盒的侧面铰接，取料盒在翻转驱动部件的作用下进行翻转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明公开的一站式茶饮自动加工设备，解决门店订单需求差异化的问题同时，将复杂和不确定的生产调度问题进行系统化处理。

（2）本发明公开的一站式茶饮自动加工设备，对设备整体布局和功能进行优化并完善，使设备的集成化程度和自动化程度可做到真正的替代手工作业，提升整套设备及方案的实用性。

（3）本发明公开的一站式茶饮自动加工设备，采用多环节机械臂设计，在保留自动化添加奶茶原料、保证定量加料的基础上，保证批量制售的奶茶口味统一，特别是增加了雪克机构和搅拌机构，最大程度上模拟人工作业，从而实现与人工现场制售无差别茶饮制作。

（4）本发明公开的一站式茶饮自动加工设备，加料系统采用立体地、多层地结构设计，减小了设备的占地面积，适合小空间门店使用，降低了使用成本，具有广阔推广前景。

（5）本发明公开的一站式茶饮自动加工设备，第一加料机构包括液态物料加料机构和冻状物料加料机构，液态物料加料机构通过设置可升降的搅拌组件，对进料后的液态物料进行充分搅拌，实现液态物料与固体物料或者液态物料与液态物料之间的充分混合，避免分层现象发生，保障茶饮的口感。随着不断使用，液态物料的体积在不断减小，本发明将液态物料的料仓底部为斜坡结构，依靠液态物料的流动性，便于物料集中至料管处，减少物料残留量。

冻状物料加料机构主要用于仙草冻等冻状固体物料自动切割加料，其中切割取料组件在x轴移动总成和y轴移动总成的配合下进行换位，取料单元对指定位置的冻状固体物料取料完成后，切料单元对其进行切割，取料单元进行翻转式落料，有效提升本发明的自动化程度。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明液态物料加料机构的立体图；

图3为图2的内部结构图；

图4为本发明冻状物料加料机构的立体图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明第三加料机构的立体图。

主要元件符号说明：

11-第一平台，12-第一机械手，13-贴标机，14-第二平台，15-第二机械手，16-第一清洗装置，17-第三机械手。

21-机架，22-第一加料机构，23-第一传送机构，24-第二加料机构，25-第二传送机构，26-第四机械手，27-第一滑轨组件，28-第五机械手，29-第二滑轨组件，201-第一料仓，202-第一料管，203-液位传感器，204-控制器，205-底板，206-电磁阀，207-升降驱动电机，208-升降板，209-第一螺杆，210-搅拌驱动电机，211-搅拌棒，212-第二料仓，213-托板，214-x轴导轨，215-x轴驱动单元，216-滑杆，217-y轴驱动单元，218-支臂，219-切割驱动部件，220-切刀，221-取料盒，222-连接板，223-翻转驱动部件。

31-回传机构，32-雪克机，33-第七机械手，34-搅拌机，35-第八机械手，36-第九机械手，37-第十机械手，38-雪克杯清洗机构。

41-补冰机，42-补热水机，43-封口机，44-第十一机械手。

51-第三加料机构，52-第三传送机构，53-第六机械手，54-第二清洗装置。

60-奶茶杯。

70-雪克杯。

80-公杯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一站式茶饮自动加工设备，包括长方体外壳（图中未示出）和集成设置在长方体外壳内的取杯系统、加料系统、功能系统和出杯系统，本发明采用长方体结构设计和集成化结构设计，有效节约整个设备的占用空间，本实施例重点介绍长方体外壳内集成化内部结构。

请参阅图1，取杯系统包括奶茶杯取放机构和雪克杯取放机构。奶茶杯取放机构包括用于存放奶茶杯60的第一平台11、用于将奶茶杯60转移至加料系统20的第一机械手12以及用于在奶茶杯60外侧进行标识的贴标机13。雪克杯取放机构包括用于存放雪克杯70的第二平台14、用于将雪克杯70转移至加料系统20的第二机械手15。第二平台14右侧设置第一清洗装置16和第三机械手17。

请参阅图1，加料系统包括机架21、用于向奶茶杯60内添加原料的第一加料机构22、位于第一加料机构22下方并用于承接通过第一机械手12转移的奶茶杯60的第一传送机构23、用于向雪克杯70内添加原料的第二加料机构24、位于第二加料机构24下方并用于承接通过第二机械手15转移的雪克杯70的第二传送机构25、第四机械手26、第一滑轨组件27、第五机械手28、第二滑轨组件29。奶茶杯60通过第一传送机构23在第一加料机构22的下方移动，雪克杯70通过第二传送机构25在第二加料机构24的下方移动；第一传送机构23和第二传送机构25为板链式结构，板链的上端面设置与奶茶杯60或雪克杯70底部相匹配的容纳槽。第一加料机构22为双层，第二加料机构24为三层。第四机械手26用于将奶茶杯60在不同层的第一加料机构22之间进行搬运，第一滑轨组件27设置在第一传送机构23一侧，第一滑轨组件27与第一传送机构23的长度相同，并用于第四机械手26移动。第五机械手28用于将雪克杯70在不同层的第二加料机构24之间进行搬运，第二滑轨组件29设置在第二传送机构25一侧，第二滑轨组件29与第二传送机构25的长度相同，并用于第五机械手28移动。

第一加料机构22和/或第二加料机构24包括珍珠加料机构、粉状物料加料机构、液态物料加料机构和冻状物料加料机构等多种，本申请对液态物料加料机构和冻状物料加料机构进行了改进。

其中，液态物料加料机构适用于第一加料机构22和第二加料机构24，请参阅图2和图3，液态物料加料机构包括第一料仓201、第一料管202、升降组件和搅拌组件；第一料仓201内设置液位传感器203，第一料仓201外侧设置控制器（plc）204，第一料仓201的底板205为斜坡结构，第一料管202位于料仓底部的低位，第一料管202设置电磁阀206；升降组件包括升降驱动电机207和升降板208，升降驱动电机207与第一料仓201固定连接，升降驱动电机207的输出轴设置第一螺杆209，第一螺杆209与升降板208传动连接；搅拌组件包括搅拌驱动电机210和设置在搅拌驱动电机210输出轴的搅拌棒211，搅拌驱动电机210一侧与升降板209固定连接，另一侧与第一料仓201滑动连接，需指出的是：可以将升降板208设计成与第一料仓201滑动连接，搅拌驱动电机210与第一料仓201不接触。液态物料加料机构工作原理为：液态物料在控制器205和电磁阀206的控制下进行定量进料，进料完毕后，升降驱动电机207工作，通过丝杆传动控制升降板208和搅拌组件下移，搅拌驱动电机210工作，搅拌棒211对物料进行自动搅拌，奶茶杯或雪克杯内的液态物料与固体物料或者液态物料与液态物料之间进行充分混合，搅拌完成后，升降板208和搅拌组件上升至初始位置。

其中，冻状物料加料机构主要应用在第一加料机构22，请参阅图4和图5，包括第二料仓212、托板213、提升组件、x轴移动总成、y轴移动总成和切割取料组件。提升组件用于控制托板213在第二料仓212内滑动，其滑动原理请参考活塞式结构。x轴移动总成包括x轴导轨214以及x轴驱动单元215，x轴导轨214固定在第二料仓212的上端，y轴移动总成包括滑杆216和y轴驱动单元217，滑杆216在x轴驱动单元215的作用下沿x轴导轨214移动。切割取料组件包括支臂218、切割单元和取料单元，支臂218在y轴驱动单元217的作用下沿滑杆216移动，切割单元包括切割驱动部件219和切刀220，切刀220在切割驱动部件219的作用下上下移动，取料单元包括取料盒221、连接板222和翻转驱动部件223，连接板222的上端与支臂218铰接，连接板222的下端与取料盒221装配式固定连接，翻转驱动部件223的两端分别与支臂218和取料盒221的侧面铰接，取料盒221在翻转驱动部件223的作用下进行翻转。冻状物料加料机构主要用于仙草冻、果冻、酸角冻等冻状固体物料自动切割加料，其工作原理为：y轴驱动单元217带动切割取料组件在滑杆216上移动至指定位置后，切割驱动部件219带动切刀220抬起至取料盒221的上方，取料盒221内侧的入料口打开，x轴驱动单元215带动滑杆216沿x轴导轨214向内移动，取料盒221对仙草冻铲起，切割驱动部件219带动切刀220向下移动对仙草冻切断并封堵，滑杆216向外移动，切割驱动部件219带动切刀220抬起，翻转驱动组件223带动取料盒221翻转，仙草冻落入下方的奶茶杯内，切割取料组件对仙草冻逐层取料后，提升组件将托盘抬起一定高度，待切割取料组件作业。本实施例中的提升组件为两套，每套提升组件采用电机、滚筒、牵引绳组合，x轴驱动单元和y轴驱动单元采用电机、螺杆组合，切割驱动部件和翻转驱动部件采用伸缩电缸，该类结构为市售产品，故未赘述。

请参阅图1，功能系统包括雪克机构、搅拌机构、装杯机构和回传机构31，雪克机构包括雪克机32以及用于将第二传送机构25上的雪克杯70移动至雪克机32并将雪克后的雪克杯70移动至装杯机构的第七机械手33，第七机械手33还用于将使用完毕的雪克杯杯盖移动至雪克杯清洗机构38处。搅拌机构包括搅拌机34以及用于将第二传送机构25上的雪克杯70移动至搅拌机34并将搅拌后的雪克杯70移动至装杯机构的第八机械手35。装杯机构包括用于将第一传送机构23上的奶茶杯60移动至待装杯区或出杯区的第九机械手36、用于将雪克后或搅拌后的雪克杯70内的原料添加至待装杯区的奶茶杯60内并将添加雪克后或搅拌后原料的奶茶杯60移动至出杯区的第十机械手37。使用完毕的雪克杯通过回传机构31移动至第三机械手17，第三机械手17用于将回传机构31上的雪克杯70转移至第一清洗装置16进行清洗并将清洗后的雪克杯70转移至第二平台14。

请参阅图1，出杯系统包括补冰机41、补热水机42、封口机43、第十一机械手44，第十一机械手44用于将出杯区的奶茶杯60移动至补冰机41或补热水机42并将补冰或补热水后的奶茶杯60移动至封口机43，第十一机械手44还用于将封口后的奶茶杯60移动至成品出货口，以及将不需要补冰补热水的奶茶杯60直接移动至封口机43处。

请参阅图1和图6，茶饮加工设备还包括第三加料机构51、第三传送机构52、第六机械手53和第二清洗装置54，第三加料机构51为沙冰机、萃茶机或冰沙萃茶一体机，第三加料机构51位于回传机构31与第二传送机构25之间，第三传送机构52上设置多个公杯80，第六机械手53用于将第三传送机构52上的公杯80搬运到第二传送机构上对应的加料工位，第六机械手53控制公杯80完成向第二通道上对应的雪克杯加料后，由第六机械手53将其搬运回到第二清洗装置，清洗完成后，再由第六机械手53将其搬运到公杯（萃茶/冰沙）存放区。

根据订单需要，例如不需要增加其他原料的原味奶茶，雪克杯取放机构、雪克机、第三加料机构均为待机状态，非原味奶茶根据实际所需，例如制售冷饮时，雪克杯取放机构和雪克机均为工作状态，需要添加沙冰时，第三加料机构为工作状态。本发明以冷饮为例对整个设备的的工作原理进行阐述，具体如下：

步骤1.第一机械手12和第二机械手15根据指令分别对于第一平台11和第二平台14上的奶茶杯60和雪克杯70抓取，奶茶杯60在贴标机13处进行标签贴士或打印标识；第一机械手12和第二机械手15分别将经贴标后的奶茶杯60和雪克杯70对应放入第一传送机构23和第二传送机构25内。

步骤2.第一传送机构23和第二传送机构25采用步进式板链传送结构，根据系统选择的口味分别将奶茶杯60和雪克杯70移动至对应的料嘴下方进行原料的添加，具体填料方式为：第一传送机构23和第二传动机构25在每个料嘴下方停留设置的时间，需要添料的料嘴进行进料；由于第一加料机构22和第二加料机构24为多层立体设计，当奶茶杯60或雪克杯70需要在不同的层之间进行添加原料时，分别由第四机械手26或第五机械手28进行换位加料。

步骤3.第九机械手36将第一传送机构23上的奶茶杯60移动至待装杯区，第七机械手33将第二传送机构25上的雪克杯70移动至雪克机32并将雪克后的雪克杯70移动至装杯待装杯区，第十机械手37将雪克后或搅拌后的雪克杯70内的原料添加至奶茶杯60内并将添加雪克后或搅拌后原料的奶茶杯60移动至出杯区，第十一机械手44将出杯区的奶茶杯60移动至补冰机41或补热水机42并将补冰或补热水后的奶茶杯60移动至封口机43，第十一机械手44还用于将封口后的奶茶杯60移动至成品出货口；使用完毕后的雪克杯70通过回传机构31回退至第一清洗装置16清洗后待用，雪克杯盖通过第七机械手33移动至雪克杯清洗机构38进行冲洗后待用。

当需要萃茶/冰沙工艺的产品订单时，第六机械手53将公杯80搬运到第三传送机构52上，完成萃茶/冰沙原料添加后，将其搬运到萃茶/冰沙机构上，完成萃茶/冰沙工艺后，将其搬运到第二传送机构25对应的加料工位上，往奶茶杯里倾倒加完料后，再将其搬运到第二清洗机构上，完成清洗后，最后由第六机械手53将其搬运到公杯80（萃茶/冰沙）的存放区。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。