一种定装原料饮品通用自动化萃取装置的制作方法

本发明涉及一种定装原料萃取装置。

背景技术：

现有的茶类和咖啡类的制作大部分采用人工制作，半自动化的设备包括成品的咖啡机，但是制作时仍然需要有人工操作，投放原料，原料清理，操作需要经过培训，制作效率低下，需要全程有人介入跟踪。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种定装原料饮品通用自动化萃取装置，可以实现对定装原料进行全自动萃取，全程无人干预。

本发明所采用的技术方案是：一种定装原料饮品通用自动化萃取装置，包括萃取发生装置、萃取头、若干定装原料盒储存筒、密封机构、定装原料盒取送转移丢弃装置、定装原料盒丢弃位置和萃取装置控制系统；每个定装原料盒储存筒内存放一种定装原料盒，各定装原料盒储存筒及萃取发生装置安装在上层台面上，萃取发生装置底部连接萃取头；定装原料盒丢弃位置安装在底部，用于储存丢弃的定装原料盒；萃取装置控制系统控制定装原料盒取送转移丢弃装置夹取定装原料盒至萃取头处，并控制密封机构对定装原料盒进行锁定、密封，萃取装置控制系统控制萃取发生装置内的温度、气压、水温，完成饮品萃取；当饮品萃取完成后，萃取装置控制系统控制定装原料盒取送转移丢弃装置取走定装原料盒并丢弃在定装原料盒丢弃位置中。

各定装原料盒储存筒在上层台面上以台面轴心均匀布置，每个定装原料盒储存筒对应放置一种饮品原料；定装原料盒储存筒中定装原料盒的剩余数量通过安装在定装原料盒储存筒中的光电传感器计数获得，光电传感器将剩余数量发送至萃取装置控制系统中储。

各种定装原料盒采用相同料盒，根据不同的物料装取不同种类不同容量的原料，原料装入盒中后，将盒盖和盒体密封；盒盖上设置有均匀通孔，萃取水流从通孔进入；盒体底部设置有十字形孔，用于萃取水流出。

萃取发生装置包括萃茶罐、单向阀、电磁阀、安全阀、压力传感器、温度传感器、萃取开关、排气电磁阀；萃茶罐通过单向阀和电磁阀分别外接蒸汽发生器，氮气瓶和热水器；安全阀、压力传感器与萃茶罐连接；萃茶罐出口处安装温度传感器，并通过电磁阀和萃取开关与萃取头连接；单向阀用于防止气体和水流回流；电磁阀用于控制蒸汽发生器、氮气、热水的开启与断开，用于控制萃取开关的开启与闭合；温度传感器测量萃茶罐的出口处温度，压力传感器测量萃茶罐内的压力；当萃茶罐内的压力超过设定压力时，安全阀打开泄压；排气电磁阀用于萃茶罐排气。

所述定装原料盒取送转移丢弃装置包括手抓工位转动电机、手抓、手抓伸缩气缸、手抓张合气缸；手抓工位转动电机输出轴连接手抓伸缩气缸，手抓伸缩气缸的伸缩杆通过手抓张合气缸连接手抓；手抓工位转动电机安装在上层台面中心处，驱动手抓绕装置中心轴线转动，手抓工位转动电机为步进电机，控制手抓在相应定装原料盒储存筒处停止；手抓伸缩气缸驱动手抓向前伸出和缩回，向前伸出用于抓取定装原料盒，缩回用于取出定装原料盒；手抓张合气缸驱动手抓的张开与抓紧。

所述密封机构包括萃取密封头、滑动导轨、萃取密封头顶紧气缸、推动锁紧插销气缸、锁紧插销；萃取头位于萃取发生装置底部，滑动导轨沿萃取头中心轴；萃取密封头沿滑动导轨上下滑动；当制备饮品时，在萃取密封头顶紧气缸的作用下，萃取密封头向上顶紧，将定装原料盒紧紧夹在萃取头和萃取密封头中间，推动锁紧插销气缸驱动锁紧插销，弹出锁紧插销将萃取密封头紧锁在顶紧位置上；萃取密封头连接萃取出口，萃取出口用于流出萃取后的饮品。

所述萃取装置控制系统存储萃取流程，根据外部指令选取相应的萃取流程。

所述萃取装置控制系统接收压力传感器、温度传感器发送的压力、温度信息，控制单向阀、电磁阀的通断；萃取装置控制系统根据相应的萃取流程，控制手抓工位转动电机、手抓伸缩气缸、手抓张合气缸、萃取密封头顶紧气缸、推动锁紧插销气缸，控制手抓抓取相应的定装原料盒，控制定装原料盒的安装和丢弃。

所述萃取装置控制系统存储每个定装原料盒储存筒中定装原料盒的数量，当数量减至零时，萃取装置控制系统发出定装原料盒填装通知。

所述萃取装置控制系统对萃取饮品的控制过程如下：

步骤一、接收外部指令，读取相应的萃取流程，获取相应的原料存储位置信息、温度、压力、水位信息；

步骤二、根据原料存储位置信息驱动手抓工位转动电机，控制手抓旋转至相应定装原料盒储存筒位置处，驱动手抓伸缩气缸、手抓张合气缸抓取相应的定装原料盒并安装到萃取头下方；

步骤三、驱动萃取密封头顶紧气缸、推动锁紧插销气缸，实现定装原料盒夹紧、密封和锁定；

步骤四、根据萃取流程中设定的水位信息，控制与热水器连接的电磁阀打开，达到相应水位后，控制与热水器连接的电磁阀关闭；

步骤五、根据萃取流程中设定的温度、压力信息，控制与蒸汽发生器、氮气阀连接的电磁阀打开，实时获取压力传感器、温度传感器反馈的压力、温度信息，达到相应压力、温度后，控制与蒸汽发生器、氮气阀连接的电磁阀关闭；

步骤六、控制与萃取开关连接的电磁阀打开，萃取饮品；

步骤七、饮品萃取完成后，控制排气电磁阀打开；

步骤八、驱动萃取密封头顶紧气缸、推动锁紧插销气缸，实现定装原料盒解锁；

步骤九、驱动手抓工位转动电机、手抓伸缩气缸、手抓张合气缸抓取定装原料盒并丢弃至定装原料盒丢弃位置中。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明可以在控制器的上位指令控制下，全程自动完成定装料盒抓取，定装料盒转移至萃取位置，定装料盒顶紧，萃取加热加压，萃取，定装料盒松开，定装料盒丢弃等动作，最终完成茶类和咖啡类的饮品萃取。

(2)本发明的萃取装置可以满足全自动饮品制作用的制作茶类和咖啡类的需求，也可以满足商用快速智能制作茶类和咖啡的需求。

(3)本发明可以提高茶类和咖啡类的制作效率，降低人工制作的工作强度，提高饮品制作的趣味性和科技感。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为萃取发生装置结构图；

图3为萃取装置控制系统结构框图；

图4为定装原料盒结构图；

图5为萃取发生装置结构图；

图6为萃取流程图；

图7为本发明的定装原料盒取送转移丢弃装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种定装原料饮品通用自动化萃取装置，包括萃取发生装置1、萃取头12、若干定装原料盒储存筒2、密封机构、定装原料盒取送转移丢弃装置、定装原料盒丢弃位置5和萃取装置控制系统6；每个定装原料盒储存筒2内存放一种定装原料盒8，各定装原料盒储存筒2及萃取发生装置1安装在上层台面上，萃取发生装置1底部连接萃取头12；定装原料盒丢弃位置5安装在底部，用于储存丢弃的定装原料盒8；萃取装置控制系统6控制定装原料盒取送转移丢弃装置夹取定装原料盒8至萃取头12处，并控制密封机构对定装原料盒8进行锁定、密封，萃取装置控制系统6控制萃取发生装置1内的温度、气压、水温，完成饮品萃取；当饮品萃取完成后，萃取装置控制系统6控制定装原料盒取送转移丢弃装置取走定装原料盒8并丢弃在定装原料盒丢弃位置5中。

萃取装置分三层，上层安装萃取发生装置1、定装原料盒储存筒2、以及手抓工位旋转电机3。中层安装定装原料盒取送转移丢弃装置。下层安装定装原料盒丢弃位置5和萃取装置控制系统6。地脚7用于支撑整个萃取装置。三层布置可以合理分配各个系统的空间，大大减小整个装置的三位尺寸空间。

定装原料盒储存筒2用于存放定装原料盒8。定装原料包括多种绿茶、花茶、红茶黑茶以及咖啡等不同原料。定装原料盒8采用相同料盒，每种料盒占用一个储存筒位，定装原料盒储存筒2在台面上以台面轴心均匀布置，数量为n，n≥2，每一个储存筒位与原料种类对应。定装原料盒储存筒2中的存放剩余的定装原料盒8的数量通过储存筒中的光电传感器计数获得，储存在萃取装置控制系统6中。

定装原料盒丢弃位置5位于最下层，方便在丢弃时借助重力作用方便丢弃，在下部有很大空间，可以储存大量丢弃定装原料盒8，较少维护人员工作。

中层的下部在中心位置有中心孔，可以方便手抓丢弃定装原料盒8，也可以减轻装置总重量。

如图2所示，萃取发生装置1位于最上层，这样方便萃取水流下降，萃取充分。定装原料盒8关于台面的中心轴线均布配置。

如图3所示，外界输入任务指令，萃取装置控制系统6获取萃取原料种类编号，开始执行萃取任务。

装置萃取流程储存在萃取装置控制系统6中，萃取流程的参数可以离线调节，方便用户调节萃取参数，获得不同口感的饮品。

定装原料盒8在定装原料盒储存筒2中的储存数量状态记录在萃取装置控制系统6的数据库中，每执行一次对应种类原料任务，该记录值减1，直至为0，然后向控制系统发出警告通知，通知用户进行填料操作。

萃取装置控制系统6控制电磁阀的通断，采集压力传感器、温度传感器的测量值，用于执行萃取操作。控制电机的运转与停止。控制气缸的动作。

如图4所示，定装原料盒8针对不同的物料装取不同种类不同容量的原料，原料装入盒中后，将盒盖和盒体密封。盒盖上有均匀小孔81，萃取水流从此进入。在盒体底部有十字形孔82，用于萃取水流出口。定装原料盒8可以经受高温高压作用。定装原料盒8使用的原材料为食用级原料，价格低廉，使用一次后将其丢弃，也可以回收后消毒进行循环使用。

如图5所示，萃取发生装置1包括萃茶罐、单向阀、电磁阀、安全阀、压力传感器、温度传感器、萃取开关、排气电磁阀；萃茶罐通过单向阀和电磁阀分别外接蒸汽发生器，氮气瓶和热水器；安全阀、压力传感器与萃茶罐连接；萃茶罐出口处安装温度传感器，并通过萃取开关与萃取头12连接。蒸汽发生器用于给萃取装置提供高温给萃取提供高温环境。氮气瓶用于给萃取提供高压环境，同时氮气无色无味，不会影响原料口味，同时氮气获取成本低廉，不需要特殊制备便可获得。热水器给萃取提供水流，同时提高萃取的环境温度。单向阀用于防止气体和水流回流。电磁阀用于控制蒸汽发生器、氮气、热水的开启与断开。电磁阀也用于控制萃取头12的开启与闭合，控制萃茶的出口通断。温度传感器用于测量萃茶罐中的出口处温度，只有当温度满足萃取条件才可以执行萃取动作。压力传感器用于测量萃茶罐内的压力，只有当压力满足萃取条件才可以执行萃取动作。萃取头12与定装原料盒8形状相匹配，萃取头12中有密封圈，在定装原料盒8进入萃取头12并顶紧后，密封圈将接口处密封，防止水流和气流外溢。蒸汽发生器在萃茶罐的入口要尽量设置于最低处，这样可以尽可能提高内部水的温度。安全阀用于在发生堵塞，萃茶罐内的压力超过设定压力时安全阀打开泄压，保证安全；排气电磁阀用于萃茶罐排气。

如图7所示，定装原料盒取送转移丢弃装置包括手抓工位转动电机3、手抓9、手抓伸缩气缸10、手抓张合气缸11；密封机构包括萃取密封头13、滑动导轨14、萃取密封头顶紧气缸15、推动锁紧插销气缸16、锁紧插销；萃取头12位于萃取发生装置1底部，滑动导轨14沿萃取头12中心轴；手抓工位转动电机3输出轴连接手抓伸缩气缸10，手抓伸缩气缸10的伸缩杆通过手抓张合气缸11连接手抓9；手抓工位转动电机3安装在上层台面中心处，驱动手抓9绕装置中心轴线转动，手抓工位转动电机3驱动手抓9绕装置中心轴线转动，手抓工位转动电机3为步进电机，在相应定装原料盒储存筒2停止，接定装原料盒8。

手抓伸缩气缸10驱动手抓9向前伸出和缩回，向前伸出用于抓取定装原料盒8，缩回用于取出定装原料盒8。手抓张合气缸11用于驱动手抓的张开与抓紧。萃取头12和萃取发生装置1固定在上层架的底板上。萃取密封头13可以在滑动导轨14上上下滑动，在萃取密封头顶紧气缸15的作用下，向上顶紧，将定装原料盒8紧紧夹在萃取头12和萃取密封头13中间，不发生泄漏。

萃取密封头13在萃取密封头顶紧气缸15的作用下，向上顶紧，然后由萃取密封头推动锁紧插销气缸16驱动锁紧插销，将锁紧插销弹出，将萃取密封头13紧紧锁在顶紧位置上，不发生滑动并密封。萃取出口4用于流出萃取后的饮品。

所述萃取装置控制系统6存储萃取流程，根据外部指令选取相应的萃取流程。

萃取装置控制系统6接收压力传感器、温度传感器发送的压力、温度信息，控制单向阀、电磁阀的通断；萃取装置控制系统6根据相应的萃取流程，控制手抓工位转动电机3、手抓伸缩气缸10、手抓张合气缸11、萃取密封头顶紧气缸15、推动锁紧插销气缸16，控制手抓9抓取相应的定装原料盒8，控制定装原料盒8的安装和丢弃。

萃取装置控制系统6存储每个定装原料盒储存筒2中定装原料盒8的数量，当数量减至零时，萃取装置控制系统6发出定装原料盒填装通知；

如图6所示，为萃取流程图。

萃取装置控制系统6对萃取饮品的控制过程如下：

步骤一、接收外部指令，读取相应的萃取流程，获取相应的原料存储位置信息、温度、压力、水位信息；

步骤二、根据原料存储位置信息驱动手抓工位转动电机3，控制手抓9旋转至相应定装原料盒储存筒2位置处，驱动手抓伸缩气缸10、手抓张合气缸11抓取相应的定装原料盒8并安装到萃取头12下方；

步骤三、驱动萃取密封头顶紧气缸15、推动锁紧插销气缸16，实现定装原料盒8夹紧、密封和锁定；

步骤四、根据萃取流程中设定的水位信息，控制与热水器连接的电磁阀打开，达到相应水位后，控制与热水器连接的电磁阀关闭；

步骤五、根据萃取流程中设定的温度、压力信息，控制与蒸汽发生器、氮气阀连接的电磁阀打开，实时获取压力传感器、温度传感器反馈的压力、温度信息，达到相应压力、温度后，控制与蒸汽发生器、氮气阀连接的电磁阀关闭；

步骤六、控制与萃取开关连接的电磁阀打开，萃取饮品；

步骤七、饮品萃取完成后，控制排气电磁阀打开；

步骤八、驱动萃取密封头顶紧气缸15、推动锁紧插销气缸16，实现定装原料盒8解锁；

步骤九、驱动手抓工位转动电机3、手抓伸缩气缸10、手抓张合气缸11抓取定装原料盒8并丢弃至定装原料盒丢弃位置5中。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。