一种新型散装食品无人自助售货设备的制作方法

本发明一种新型散装食品无人自助售货设备，属于无人自助售货技术领域。

背景技术：

市场上常见的散装食品售卖均为人工手动盛装商品，盛装过程中存在货量不均及卫生安全等问题，同时花费人工成本较高。而目前无人自助售卖设备多为咖啡奶茶等液体饮料售货设备或成品袋（桶）装食品售货机器，此两类机器仅适合液体或成品袋（桶）装食品的落料售卖，均不适用于售卖散装食品，如爆米花、芝士球等等。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种新型散装食品无人自助售货设备，弥补市场上售货设备的欠缺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型散装食品无人自助售货设备，包括箱体结构、料仓结构、加热结构、三轴机械臂结构、落杯器结构、电控系统和后台管理系统，所述加热结构、料仓结构、落杯器结构和三轴机械臂结构依次从上到下设置在箱体结构内，所述电控系统设置在箱体结构内，所述后台管理系统与电控系统电连接；

所述料仓结构的结构为：包括料仓装置和料仓支撑装置，所述料仓装置设置在料仓支撑装置上侧，所述料仓装置内设置搅拌装置，所述搅拌装置防止散装食品凝结成块，有助于顺利下料，所述料仓装置和料仓支撑装置的结合部设置有下料输送装置，所述料仓支撑装置内设置有震荡装置和伸缩夹具装置；

所述三轴机械臂结构的结构为：包括固定底座、同步滑台x轴、同步滑台y轴、同步滑台z轴和接杯器，所述同步滑台x轴横向设置在固定底座上，所述同步滑台y轴通过滑台连接板纵向设置在同步滑台x轴上，且所述滑台连接板能沿同步滑台x轴横向往复移动，所述同步滑台y轴上设置有拖链，所述拖链的端部设置有步进电机，所述步进电机的机体固定设置在同步滑台y轴上，所述步进电机的输出轴连接在拖链上，驱动拖链在同步滑台y轴上纵向往复移动，所述同步滑台z轴竖直固定设置在拖链上，所述接杯器活动设置在同步滑台z轴上，且所述接杯器和同步滑台z轴之间设置有驱动电机，通过驱动电机驱动接杯器能沿同步滑台z轴上下往复移动。

所述伸缩夹具装置的结构为：包括支撑板、上层四边形铰链、下层四边形铰链、上层驱动装置和下层驱动装置，所述支撑板的一端固定有驱动装置固定板，所述驱动装置固定板上设置有上层驱动装置和下层驱动装置，且所述上层驱动装置位于下层驱动装置的上方，所述支撑板的另一端固定设置有铰链固定板，所述驱动装置固定板和铰链固定板均通过螺钉固定在支撑板上，所述上层四边形铰链和下层四边形铰链均横向设置在支撑板上方，且所述上层四边形铰链位于下层四边形铰链的上方，所述上层四边形铰链和下层四边形铰链的一端分别连接在上层驱动装置和下层驱动装置上，所述上层四边形铰链和下层四边形铰链的另一端均固定在铰链固定板上，通过上层驱动装置和下层驱动装置分别驱动上层四边形铰链和下层四边形铰链进行伸缩，其中，所述上层四边形铰链在缩短闭合时，上层四边形铰链的中部存在防止夹料的缝隙，所述下层四边形铰链在缩短闭合时，下层四边形铰链的中部没有缝隙，确保下料通道完全闭合。

所述震荡装置的结构为：包括振荡电机安置板、振荡电机和振荡软杆，所述振荡电机安置板内部装有振动电机，所述振荡电机的输出轴上安装有振荡软杆，所述振荡电机驱动振荡软杆对下料输送装置的输送软管进行振荡，防止食品凝结在输送通道中。

所述下料输送装置的结构为：包括内接头、外接头、输送软管及软管限位装置，所述外接头固定在料仓的圆形下料口上，中间安装有内接头，所述内接头上固定有输送软管，软管限位装置包括软管限位板、限位杆及红外检测开关，所述限位杆方向与伸缩夹具装置的夹杆呈直角安装，以抑制伸缩夹具装置夹杆对输送软管的横向效应，保证输送软管一直处于上下垂直状态，所述红外检测开关用来检测盛放容器是否到位，红外检测到盛放容器到位后才会开始食品的输送，以保证食品下料结构的整体可靠性与稳定性。

所述滑台连接板和同步滑台x轴之间设置有滑块，所述滑块活动设置在同步滑台x轴，所述滑块和同步滑台x轴之间设置有电机，通过电机驱动滑块沿同步滑台x轴横向往复移动。

所述同步滑台x轴、同步滑台y轴和同步滑台z轴的端部均设置有光感检测开关，所述光感检测开关用于限位。

所述接杯器侧面设置有红外检测开关，所述红外检测开关用于对准出料口。

所述上层驱动装置和下层驱动装置均为推杆电机。

所述支撑板上设置有下料口，所述下料口位于上层四边形铰链和下层四边形铰链的正下方。

所述加热结构包括加热箱箱体，所述加热箱箱体设置在料仓支撑装置的上部，所述加热箱箱体内设置有轴流风机安装板，所述轴流风机安装板将加热箱箱体内部分隔成两个腔室，所述轴流风机安装板的一侧设置有轴流风机，所述轴流风机安装板的另一侧设置有翅片加热管，且两个所述加热箱箱体的腔室之间通过轴流风机的出风口连通，位于所述轴流风机侧腔室顶部的加热箱箱体上设置有加热箱进气口，位于所述翅片加热管侧腔室底部的加热箱箱体上设置有加热箱出气口，位于所述加热箱出气口处的加热箱箱体内壁上设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器和翅片加热管及轴流风机均与设置在加热箱箱体外部的控制模块电连接，所述控制模块通过控制温湿度传感器反馈的信号控制翅片加热管的加热温度和轴流风机的工作频率，所述控制模块均与后台管理系统与电控系统电连接，所述加热箱出气口与料筒底部的进气口连通，所述料筒顶部的出气口通过连接软管连接在加热箱进气口上，使得所述轴流风机产生的风能循环使用。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明采用可翻转的料仓设计，可以十分方便的进行补料及清料操作，同时由于可拆卸的下料输送装置，可实现日常营运结束后进行清洁工作，以保证所售商品的安全卫生，可根据所售商品种类不同，安装不同的落杯器以实现对所售商品重量的控制，另外本发明加热系统可以时时加热商品，防止发生所售散装食品的受潮现象。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中料仓结构及加热结构的连接示意图。

图3为图2中伸缩夹具装置的结构示意图。

图4为图2中震荡装置的结构示意图。

图5为图2中下料输送装置的结构示意图。

图6为本发明中三轴机械臂结构的结构示意图。

图7为图6的侧视图。

图8为图6的俯视图。

图9为本发明中加热结构的示意图。

图10为本发明中控制模块的框图。

图中：1为箱体结构、2为料仓结构、21为料仓装置、22为料仓支撑装置、23为支撑板、24为上层四边形铰链、25为下层四边形铰链、26为上层驱动装置、27为下层驱动装置、28为驱动装置固定板、29为铰链固定板、210为下料口、211为螺钉、212为振荡电机安置板、213为振荡电机、214为振荡软杆、215为内接头、216为外接头、217为输送软管、218为软管限位装置、3为加热结构、31为加热箱箱体、32为轴流风机安装板、33为轴流风机、34为翅片加热管、35为加热箱进气口、36为加热箱出气口、37为温湿度传感器、38为控制模块、39为料筒、310为连接软管、4为三轴机械臂结构、41为固定底座、42为同步滑台x轴、43为同步滑台y轴、44为同步滑台z轴、45为接杯器、46为滑台连接板、47为拖链、48为步进电机、49为滑块、410为光感检测开关、411为红外检测开关、5为落杯器结构、6为电控系统、7为后台管理系统。

具体实施方式

如图1～图10所示，本发明一种新型散装食品无人自助售货设备，包括箱体结构1、料仓结构2、加热结构3、三轴机械臂结构4、落杯器结构5、电控系统6和后台管理系统7，所述加热结构3、料仓结构2、落杯器结构5和三轴机械臂结构4依次从上到下设置在箱体结构1内，所述电控系统6设置在箱体结构1内，所述后台管理系统7与电控系统6电连接；

所述料仓结构2的结构为：包括料仓装置21和料仓支撑装置22，所述料仓装置21设置在料仓支撑装置22上侧，所述料仓装置21内设置搅拌装置，所述搅拌装置防止散装食品凝结成块，有助于顺利下料，所述料仓装置21和料仓支撑装置22的结合部设置有下料输送装置，所述料仓支撑装置22内设置有震荡装置和伸缩夹具装置；

所述三轴机械臂结构4的结构为：包括固定底座41、同步滑台x轴42、同步滑台y轴43、同步滑台z轴44和接杯器45，所述同步滑台x轴42横向设置在固定底座41上，所述同步滑台y轴43通过滑台连接板46纵向设置在同步滑台x轴42上，且所述滑台连接板46能沿同步滑台x轴42横向往复移动，所述同步滑台y轴43上设置有拖链47，所述拖链47的端部设置有步进电机48，所述步进电机48的机体固定设置在同步滑台y轴43上，所述步进电机48的输出轴连接在拖链47上，驱动拖链47在同步滑台y轴43上纵向往复移动，所述同步滑台z轴44竖直固定设置在拖链47上，所述接杯器45活动设置在同步滑台z轴44上，且所述接杯器45和同步滑台z轴44之间设置有驱动电机，通过驱动电机驱动接杯器45能沿同步滑台z轴44上下往复移动。

所述伸缩夹具装置的结构为：包括支撑板23、上层四边形铰链24、下层四边形铰链25、上层驱动装置26和下层驱动装置27，所述支撑板23的一端固定有驱动装置固定板28，所述驱动装置固定板28上设置有上层驱动装置26和下层驱动装置27，且所述上层驱动装置26位于下层驱动装置27的上方，所述支撑板23的另一端固定设置有铰链固定板29，所述驱动装置固定板28和铰链固定板29均通过螺钉211固定在支撑板23上，所述上层四边形铰链24和下层四边形铰链25均横向设置在支撑板23上方，且所述上层四边形铰链24位于下层四边形铰链25的上方，所述上层四边形铰链24和下层四边形铰链25的一端分别连接在上层驱动装置26和下层驱动装置27上，所述上层四边形铰链24和下层四边形铰链25的另一端均固定在铰链固定板29上，通过上层驱动装置26和下层驱动装置27分别驱动上层四边形铰链24和下层四边形铰链25进行伸缩，其中，所述上层四边形铰链24在缩短闭合时，上层四边形铰链24的中部存在防止夹料的缝隙，所述下层四边形铰链25在缩短闭合时，下层四边形铰链25的中部没有缝隙，确保下料通道完全闭合。

所述震荡装置的结构为：包括振荡电机安置板212、振荡电机213和振荡软杆214，所述振荡电机安置板212内部装有振动电机213，所述振荡电机213的输出轴上安装有振荡软杆214，所述振荡电机213驱动振荡软杆214对下料输送装置的输送软管进行振荡，防止食品凝结在输送通道中。

所述下料输送装置的结构为：包括内接头215、外接头216、输送软管217及软管限位装置218，所述外接头216固定在料仓的圆形下料口上，中间安装有内接头215，所述内接头215上固定有输送软管217，软管限位装置218包括软管限位板、限位杆及红外检测开关，所述限位杆方向与伸缩夹具装置的夹杆呈直角安装，以抑制伸缩夹具装置夹杆对输送软管的横向效应，保证输送软管一直处于上下垂直状态，所述红外检测开关用来检测盛放容器是否到位，红外检测到盛放容器到位后才会开始食品的输送，以保证食品下料结构的整体可靠性与稳定性。

所述滑台连接板46和同步滑台x轴42之间设置有滑块49，所述滑块49活动设置在同步滑台x轴42，所述滑块49和同步滑台x轴42之间设置有电机，通过电机驱动滑块49沿同步滑台x轴42横向往复移动。

所述同步滑台x轴42、同步滑台y轴43和同步滑台z轴44的端部均设置有光感检测开关410，所述光感检测开关410用于限位。

所述接杯器45侧面设置有红外检测开关411，所述红外检测开关411用于对准出料口。

所述上层驱动装置26和下层驱动装置27均为推杆电机。

所述支撑板23上设置有下料口210，所述下料口210位于上层四边形铰链24和下层四边形铰链25的正下方。

所述加热结构3包括加热箱箱体31，所述加热箱箱体31设置在料仓支撑装置的上部，所述加热箱箱体31内设置有轴流风机安装板32，所述轴流风机安装板32将加热箱箱体31内部分隔成两个腔室，所述轴流风机安装板32的一侧设置有轴流风机33，所述轴流风机安装板32的另一侧设置有翅片加热管34，且两个所述加热箱箱体31的腔室之间通过轴流风机33的出风口连通，位于所述轴流风机33侧腔室顶部的加热箱箱体31上设置有加热箱进气口35，位于所述翅片加热管34侧腔室底部的加热箱箱体31上设置有加热箱出气口36，位于所述加热箱出气口36处的加热箱箱体31内壁上设置有温湿度传感器37，所述温湿度传感器37和翅片加热管34及轴流风机33均与设置在加热箱箱体31外部的控制模块38电连接，所述控制模块38通过控制温湿度传感器37反馈的信号控制翅片加热管34的加热温度和轴流风机33的工作频率，所述控制模块38均与后台管理系统7与电控系统6电连接，所述加热箱出气口36与料筒39底部的进气口连通，所述料筒39顶部的出气口通过连接软管310连接在加热箱进气口35上，使得所述轴流风机33产生的风能循环使用。

本发明主要包括箱体结构、料仓结构、加热结构、三轴机械臂结构、落杯器结构、电控系统及后台管理系统。

箱体结构包括可翻转的前门结构及箱体主结构。其中，前门结构上包括前门门板、显示屏、扫码器及取物门结构。取物门结构包括取物门电机、齿轮、齿条、取物门玻璃、铝型材框架、取物门罩板及微动开关。铝型材框架通过螺栓连接安装在前门门板上，框架内部安装有可滑动的取物门玻璃，取物门玻璃背侧固定有齿条，框架侧面安装有取物门电机，电机的输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条啮合传动。铝型材框架上下两侧均安装有微动开关。当电机带动齿轮转动，齿轮带动齿条（取物门玻璃）上下移动时，与微动开关发生接触，从而控制电机输出正反转。

料仓结构包括料仓及料仓支撑装置，所述料仓支撑装置包括搅拌装置、伸缩夹具装置、物料输送装置及振荡装置，所述搅拌装置包括搅拌轴及搅拌电机。

所述伸缩夹具装置，两层平行四边形铰链前端均固定于铰链固定板上，后侧与推杆电机推杆连接。上下两层平行四边形铰链区别在于上层铰链闭合时铰链中间留有空隙，避免夹碎散装食品，而下层铰链闭合时中间则没有缝隙，保证下料通道内空间密闭。当料仓开始下料时，上层推杆电机开始伸出推杆，带动上层四边形铰链打开。然后下侧推杆电机开始伸出推杆，带动下层四边形铰链打开。当下料完成后，上层推杆电机开始收缩推杆，带动四边形铰链开始关闭，达到截流食品的目的，然后下侧推杆电机收缩推杆，带动下层四边形铰链关闭，达到密封食品的效果。机械结构简单，安全高效，可有效控制下料数量，且对食品密封效果良好。

所述物料输送装置包括内环、外环及输送硅胶管，所述振荡装置包括振荡电机安置板，振荡电机及振荡软杆。

加热结构包括轴流风机、翅片式加热管、温度传感器、加热盒及加热盒支撑结构。加热盒支撑结构位于主箱体内部上侧，用于支撑加热盒。加热盒内部分为两个空间，一侧安装轴流风机及温度传感器，另一侧安装翅片加热管。加热盒内部下侧有四个通气口，其中两个位于轴流风机侧，另外两个位于加热管侧。

三轴机械臂结构包括同步滑台、滑块、步进电机、光感检测开关、拖链、拖链限位槽、接杯器、红外检测开关、固定底座及滑台连接板。两个同步滑台x轴通过固定底座固定在箱体主结构内部下侧，同步滑台y轴通过y轴后侧滑台连接板与同步滑台x轴上侧的滑块连接，同步滑台z轴通过z轴后侧的固定底座与同步滑台y轴前侧的滑台连接，同步滑台z轴前侧的滑台与接杯器连接。接杯器上安装有红外检测开关。同步滑台各轴在尾部均安装有光感检测开关，在侧面均安装有拖链及拖链限位槽。

落杯器结构包括落杯器、落杯电机、红外检测开关及落杯器安装板。落杯器通过落杯器安置板安装在箱体主结构内部中下侧。落杯器包括安装盘，安装盘上安装有分杯装置和驱动装置，所述分杯装置包括分杯齿轮和分杯驱动齿轮，分杯齿轮与分杯驱动齿轮之间连接有杯口调节臂，杯口调节臂连接有杯口调节开关，所述分杯齿轮上设置有圆柱形分杯切头，圆柱形分杯切头侧面螺旋设置有分杯切片，所述驱动装置包括分杯电机、落杯驱动齿轮和内齿圈，所述安装盘上配套设置有安装盖，安装盖上设置有计数微动开关。落杯器安装版上部内侧安装有红外检测开关，用于检测杯子是否足够。

电控系统包括电路板、直流开关电源及步进电机驱动器。

后台系统包括app、微信小程序及后台云服务器。

下面结合具体实施例对本发明进行详细的阐述。

当消费者在显示屏上确认商品并购买后，三轴机械臂开始移动，使其上安装的接杯器移动到落杯器下方进行接杯，接杯器上的红外检测开关检测到接到杯子之后，移动到相应料仓的下料口处，料仓内的红外检测开关检测到杯子到达下料口后，伸缩夹具打开开始进行下料。接料完成之后，伸缩夹具收紧来停止下料，三轴机械臂带动盛放商品的杯子移动到取物门位置，同时取物门电机带动取物门玻璃下降，消费者就可以取走所购买商品。取走商品后，取物门电机电动取物门玻璃上升，关闭取物口。

商家每次补料完成时，需要在程序后台添加可售货商品的数量。消费者多次购买后，当程序后台计数到所剩余料数量不足3杯时，程序后台会及时通知所绑定的商家进行补料。商家补料过程：1.点击显示屏上补料按钮；2.料仓支撑槽内的短轴推杆电机带动料仓盖上升；3.机箱下侧内部长轴推杆电机带动料仓进行向前翻转一定角度，此时可以开始补料；4.补料完成后，长轴推杆电机带动料仓翻转到竖直状态；5.短轴推杆电机带动料仓盖下降，密封料仓。

加热箱内的轴流风机启动后，翅片加热管开始散热，热风从翅片加热管侧的加热箱出气口进入到料仓内对料仓内的商品进行加热。加热过后的冷风从加热箱进气口进入轴流风机侧进行再加热循环，同时依靠温度传感器测量温度。当温度达到指定温度时，翅片加热管停止发热，后轴流风机停止吹风。根据所售商品种类不同，程序后台设置不同的加热温度和加热时间。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。