一种咖啡拉花机的制作方法

本发明属于服务机器人领域，尤其是涉及一种咖啡拉花机。

背景技术：

咖啡拉花是通过在咖啡表面形成美丽图案的工艺，使咖啡更具魅力，但是手工咖啡拉花对操作者的技术水平要求较高，那是咖啡厅里专业的拉花师傅才拥有的手艺，普通人平时在家里喝不到拉花咖啡。

目前市面上的咖啡拉花机采用的原理都是利用打印机喷墨打印原理，只是喷的是可食用的色素等，虽然能打印出丰富的图案，但原理单一，效果不够丰富。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种咖啡拉花机，以利用食用酱料在咖啡奶泡表面绘出各种图案。

本发明的咖啡拉花机采用的拉花原理是参考手工拉花方式中的手绘图形法。即先利用可食用酱料在咖啡奶泡表面挤出一定的基础图案，然后再利用拉花针在其表面进行进一步的雕花。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种咖啡拉花机，包括：

机架部分：包括底座、设在底座上的支撑杆、设在支撑杆上方的顶部支板，

支撑臂：通过三自由度实现机构连接在顶部支板上，支撑臂上设置挤料嘴与拉花针，

酱料供给机构：包括直线电机、针筒、酱料盒、三通与软管，所述的三通的第一接口与针筒的出口连通，第二接口与所述的酱料盒连通，第三接口通过软管与挤料嘴连通，所述的直线电机与针筒的推杆连接，通过拉动推杆的直线往复运动，使得酱料盒内的酱料通入挤料嘴，

控制器：与直线电机连接，控制直线电机的运行，还与三自由度实现机构连接，控制三自由度实现机构的运行，使得支撑臂及其上的挤料嘴与拉花针实现三自由度的运动。

所述的三自由度实现机构共有三个自由度，用于实现支撑臂及其上的挤料嘴与拉花针三自由度的运动。

所述的三自由度实现机构包括相连接的两自由度串联机械臂与曲柄滑块机构，所述的两自由度串联机械臂由第一臂架和第二臂架组成，第一臂架转动连接在顶部支板上，所述的第一臂架与舵机连接，舵机控制第一臂架与顶部支板之间的转动，所述的第二臂架与第一臂架之间转动连接，在第一臂架上设置控制第二臂架转动的另一舵机，所述的第二臂架与支撑臂连接，所述的支撑臂竖向设置，所述的曲柄滑块机构包括曲柄和连杆，所述的支撑臂上设置另一舵机，所述的曲柄与支撑臂转动连接，支撑臂上的舵机带动曲柄转动，所述的连杆上端与曲柄铰接，下端与拉花针铰接，所述的拉花针竖直方向设置，且拉花针在支撑臂上的运动方向被约束在竖直方向。

多个舵机均与控制器电连接，控制器控制着各个舵机的动作。

所述的酱料盒通过软管与三通的第二接口连通，所述的三通的第三接口通过软管与挤料嘴连通，在酱料盒与三通之间的软管上设置单向阀，该单向阀流向是从酱料盒流向针筒，在挤料嘴与三通之间的软管上设置单向阀，该单向阀流向是针筒流向挤料嘴。

两个单向阀的设置保证食用酱料只能是酱料盒到针筒、针筒到挤料嘴之间的单向传递。

所述的机架部分还包括工作底板，所述的底座固定在工作底板上，所述的直线电机和针筒均利用相应角架固定于工作底板上面。

所述的底座优选采用螺纹连接固定于工作底板上面，支撑杆两端通过螺纹分别与底座和顶部支板固定连接。

所述的工作底板上还设有用于放置拉花杯的固定圆形凹槽。

所述的控制器上设有用户操作按钮和显示界面。

所述的控制器内设有程序模块，含有能够使拉花针实现多种拉花图案的控制程序。

本发明拉花机的拉花方式是：用户通过操作控制器的面板，在图案库中选择某一拉花图案并确定，在程序的自动控制下，拉花机先利用挤料嘴挤出可食用酱料在咖啡奶泡表面绘出基本图案，然后利用拉花针在基本图案上面进行进一步的雕花处理，最终在咖啡表面得到用户所选的拉花图案。

下面介绍拉花机的完整工作过程：

首先需要将冲好的咖啡放在工作底板中对应的固定位置，用户操作控制器的面板，在图案库中选择某一拉花图案并确定，咖啡拉花机就在程序的控制下自动完成整个拉花过程。每次拉花的工作流程大致如下：

直线电机缓慢并匀速向前推进，食用酱料通过挤料嘴在奶泡上挤出一定的基础图案；图案绘好之后，拉花针向下运动到奶泡表面，开始进行进一步的雕花工作；同时直线电机开始往后运动，利用大气压差将下一次拉花需要的食用从酱料盒吸入针筒，由于软管中单向阀的作用，挤料时，针筒与酱料盒连接的单向阀反向截止，与挤料嘴连接的单向阀正向导通，酱料通向挤料嘴；吸料时，针筒与挤料嘴连接的单向阀反向截止，与酱料盒连接的单向阀正向导通，酱料顺利从酱料盒中压入针筒。雕花完成后，拉花针又向上运动离开杯面。整个咖啡拉花工作完成。

本发明提出的咖啡拉花机采用的拉花原理是参考手工拉花方式中的手绘图形法。即，先利用可食用酱料在咖啡奶泡表面挤出一定的基础图案，然后再利用拉花针在基础图案上面作进一步处理。这种拉花方式与目前已有的咖啡拉花机所采用的原理不同，本发明为自动拉花方式提供了另一种选择。

附图说明

图1为本发明咖啡拉花机主要部分的轴测图；

图2为三自由度实现机构的原理示意图；

图3为酱料供给机构的结构示意图。

图中标号：1、顶部支板，2、工作底板，3、底座，4、支撑杆，5、支撑臂，6、两自由度串联机械臂，7、曲柄滑块机构，8、挤料嘴，9、拉花针，10、拉花杯，11、直线电机，12、针筒，13、舵机，14、控制器，15、第一臂架，16、第二臂架，17、曲柄，18、连杆，19、三通，20、软管，21、单向阀，22、酱料盒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种咖啡拉花机，如图1所示，包括机架部分、支撑臂5、酱料供给机构及控制器14，机架部分包括底座3、设在底座3上的支撑杆4、设在支撑杆4上方的顶部支板1，支撑臂5通过三自由度实现机构连接在顶部支板1上，支撑臂5上设置挤料嘴8与拉花针9，酱料供给机构包括直线电机11、针筒12、酱料盒22、三通19与软管20，三通19的第一接口与针筒12的出口连通，第二接口与酱料盒22连通，第三接口通过软管20与挤料嘴8连通，直线电机11与针筒12的推杆连接，通过拉动推杆的直线往复运动，使得酱料盒22内的酱料通入挤料嘴8，控制器14与直线电机11连接，控制直线电机11的运行，还与三自由度实现机构连接，控制三自由度实现机构的运行，使得支撑臂5及其上的挤料嘴8与拉花针9实现三自由度的运动。

机架部分还包括工作底板2，底座3固定在工作底板2上，直线电机11和针筒12均利用相应角架固定于工作底板2上面。底座3优选采用螺纹连接固定于工作底板2上面，支撑杆4两端通过螺纹分别与底座3和顶部支板1固定连接。

三自由度实现机构共有三个自由度，用于实现支撑臂5及其上的挤料嘴8与拉花针9三自由度的运动。

参考图1、图2，三自由度实现机构包括相连接的两自由度串联机械臂6与曲柄滑块机构7，两自由度串联机械臂6由第一臂架15和第二臂架16组成，第一臂架15转动连接在顶部支板1上，第一臂架15与舵机13连接，舵机13控制第一臂架15与顶部支板1之间的转动，第二臂架16与第一臂架15之间转动连接，在第一臂架15上设置控制第二臂架16转动的另一舵机13，第二臂架16与支撑臂5连接，支撑臂5竖向设置，曲柄滑块机构7包括曲柄17和连杆18，支撑臂5上设置另一舵机13，曲柄17与支撑臂5转动连接，支撑臂5上的舵机13带动曲柄17转动，连杆18上端与曲柄17铰接，下端与拉花针9铰接，拉花针9竖直方向设置，且拉花针9在支撑臂5上的运动方向被约束在竖直方向。多个舵机13均与控制器14电连接，控制器14控制着各个舵机13的动作。

参考图3，酱料盒22通过软管20与三通19的第二接口连通，三通19的第三接口通过软管20与挤料嘴8连通，在酱料盒22与三通19之间的软管20上设置单向阀21，该单向阀21流向是从酱料盒22流向针筒12，在挤料嘴8与三通19之间的软管20上设置单向阀21，该单向阀21流向是针筒12流向挤料嘴8。

两个单向阀的设置保证食用酱料只能是酱料盒22到针筒12、针筒12到挤料嘴8之间的单向传递。

工作底板2上还设有用于放置拉花杯10的固定圆形凹槽。

控制器14上设有用户操作按钮和显示界面。控制器14内设有程序模块，含有能够使拉花针9实现多种拉花图案的控制程序。

拉花机的拉花方式是：用户通过操作控制器14的面板，在图案库中选择某一拉花图案并确定，在程序的自动控制下，拉花机先利用挤料嘴挤出可食用酱料在咖啡奶泡表面绘出基本图案，然后利用拉花针在基本图案上面进行进一步的雕花处理，最终在咖啡表面得到用户所选的拉花图案。

下面介绍拉花机的完整工作过程：

首先需要将冲好的咖啡放在工作底板2中对应的固定位置，用户操作控制器14的面板，在图案库中选择某一拉花图案并确定，咖啡拉花机就在程序的控制下自动完成整个拉花过程。每次拉花的工作流程大致如下：

直线电机11缓慢并匀速向前推进，食用酱料通过挤料嘴8在奶泡上挤出一定的基础图案；图案绘好之后，拉花针9向下运动到奶泡表面，开始进行进一步的雕花工作；同时直线电机11开始往后运动，利用大气压差将下一次拉花需要的食用从酱料盒22吸入针筒12，由于软管20中单向阀21的作用，挤料时，针筒12与酱料盒22连接的单向阀21反向截止，与挤料嘴8连接的单向阀21正向导通，酱料通向挤料嘴8；吸料时，针筒12与挤料嘴8连接的单向阀21反向截止，与酱料盒22连接的单向阀21正向导通，酱料顺利从酱料盒22中压入针筒12。雕花完成后，拉花针9又向上运动离开杯面。整个咖啡拉花工作完成。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。