冷冻食物自动烹制售卖系统的制作方法

冷冻食物自动烹制售卖系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种对冷冻食物进行即时烹制自动售卖系统，包括低温室、移物系统、货架、低温室设备、食物容器。本发明还公开了应用于上述系统的一系列装置和方法。
【专利说明】
冷冻食物自动烹制售卖系统所属

【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种具有低温相容性设计，针对速冻/冷冻食物，能同时对多份多种速冻/冷冻食物及其容器进行综合加工操作(冷藏、搬动、开启、调配、烹制、加热、展示和售卖等等)的一体化全自动数控设备。

【背景技术】
[0002]一、目前，公知的熟食自动售卖装置，其工作方式
[0003]或，需顾客取出所售预装食物后，手动对食物进行加热或烹制，又或无需烹制直接食用。
[0004]该类型售卖装置，与普通售卖机或掉落式自动售卖机类似，待即时杯面等食物掉落取物口后，顾客取出杯面后，撕开包装，手动放入热水器或微波炉，手动注入热水或加热。又或如雪糕类食品，无需烹制。
[0005]或，只有简单的保温和取物功能，无法长期储存食物。
[0006]该类型售卖装置，采用与商场电子储物箱类似，顾客付款后，相应箱门打开，顾客取出食物，此类装置体积庞大，空间利用率差，通常无冷藏和热水器，微波等装置
[0007]或，采用复杂及高成本的机构、箱体，且仅能进行简单的保温和翻热。
[0008]该类型售卖装置，采用复杂及高成本的机械结构来解决出售多个品种食物的问题，例如，将每种食物都分别放置入相应储存箱，各个箱体都设置有电控门窗，再通过螺杆推送、托盘、铰链、传送带等复杂机构取出相应品种食物，再进行微波加热等处理。
[0009]或，品种单一，不能提供味道合适、营养均衡的正餐食物，也不够卫生。
[0010]该类型售卖装置，采用类似工厂流水线式固定的食物处理流程和设计，食物在小型流水线上被加工，仅能处理小型特定形状(如牛肉丸、薄饼等)食物，食物通常无包装，同时该装置难以清洁。
[0011]上述熟食售卖装置，总的来说，因为功能简单、操作繁琐、耗时、结构复杂、成本高、不卫生，所以商业上难有推广。
[0012]二、速冻和冷藏是目前保存食物包括淀粉质食物、肉食和绿色蔬菜的有效办法。速冻食物通常需要保存于-18摄氏度以下。速冻食物主要在商场销售，需要顾客购买后，带回自行加工，方可食用。速冻食品通常保存于商场的开放式冰柜(或有双层玻璃窗)，顾客带回家后可储存放置于家用冰箱的冰室，食用前使用微波炉等加工设备加热。但是，这些冷藏装置运用于自动售卖机则存在种种问题。
[0013]家用冰箱虽然冷藏效果良好，但是这种简单且功能单一的结构很难直接运用于自动售卖装置。因为速冻食物通常需要保存于-18摄氏度以下，家用冰箱冰室取放食物时，通常需要打开冰室的门，这个门的面积很大，当需要一次取放的食物很多时，这个门需要打开很长时间。这个过程中，冰室内部会凝固很厚的冰层，导致内部设备无法工作，原因是外部湿热空气凝结于冰室内。而对于食物自动售卖机而言，食物烹调加工时会释放高温蒸汽，商品进出自动售卖机内也会因空气交换带来湿热空气，冷干燥空气与热湿空气交换，这必然影响制冷效果而使食物变质，并导致冰霜凝结而影响机械设备的工作性能、稳定性、使用寿命和增加维护工作量。而食品的销售往往频繁集中于一日的某一时段，这样这个问题对于自动售卖机而言，就更为严重了。
[0014]商场内的商用开放式冰柜则是针对商场内大销量而设计。商场内拥有维护人员，可以经常维护，进行除霜等操作。因为不是全封闭的结构，其能源利用效率低，耗电量很大，但商场内的速冻或冷藏食品销量大，所以电能消耗一定程度上可以忽略。但是，自动售卖机是自动化的，要求免维护。销量也没有商场这么大，所以要求节约电能。
[0015]相类似的还有冷库冷风机或冷库冷风机等，都需要有维护人员，都是人力操作。
[0016]三、目前，公知的光机电一体化的复杂移物系统，即采用带光学传感器的能抓取物件并能根据传感器反馈信息动态调整姿态的多轴机械手，在部分高科技自动化生产线、数控机床、贴片机等领域有应用。
[0017]部分售卖机有小型的较为简单的机械托手、吸气手、夹手、推手等。这些机械手系统功能有限，也不需要根据传感器反馈信息动态调整位置等参数，只能根据程序确定的固定轨迹操作。
[0018]而食物的容器通常都是单层，具有特定形状，质地较软，不能受力，盖子容易开启；内含液体，夹持的时候需要平放。一般正餐食物及容器的体积和质量通常较大，导致机械装置的行程也很大，行程增大了，机械装置的速度也要相应增大。而食物往往要进行多次加工，那么机械手需要多次往返搬运食物，那么对机械装置动作速度的要求更高了。这些托手、吸气手、夹手、推手的结构不是为这些目的而设计，无法满足这些要求。
_9] 有益.效果
[0020]为了克服现有熟食自动售卖装置难以推广应用的种种缺陷，本发明革命性地构造了一种智能全自动食物储存、烹制和售卖一体化设备。本发明的有益效果是，提供了一种新颖的针对多种食物的储售、调配及烹制方式，能快速供应日常所见绝大部分种类的食物，并能有效保证所售食物的高质素和卫生安全。本发明功能强大，造价有优势，所以具有巨大的商业潜力。尤其是相对于人工经营有明显成本优势。
[0021]具体而言，相比于现有具有食物加工功能的自动售卖机，本发明
[0022].大幅简化了的箱体和货架结构，大幅减少了电动门的的面积。
[0023].通过使用数控设备大幅简化机械系统的复杂度，因为机械部分结构简单可靠，维护也简单。
[0024].实现了对广泛食物类别的多种形式的自动加工功能。
[0025].整个食物处理过程，皆处于冻结或高温，细菌无法生存，更卫生，食物质素更高。
[0026].设备不受油烟气影响，长期食物加工操作免维护，真正实现无人烹调。
[0027]其结果是本发明的商业前景远胜于现有系统，是对人类现有食品销售和加工行业一项重大革新。


【发明内容】

[0028]简单的来说，本发明，即自动售卖机内的设备(包含热加工设备和与外界热空气有交换的设备)采用嵌入式结构，置于低温冰室内。食物商品的出入完全通过机械手等取物装置经由小窗口执行。该结构有效降低了与外界空气交换面积和非保温材料的使用面积，同时，也简化了结构，减少了电动门窗的面积和数量，大幅降低制造成本。本发明通过对气流通路的控制以及在关键机械部件上使用热蒸发元件，使低温冰室内的设备能免受湿气和冰霜影响如常工作，同时也降低维护成本，增加使用寿命。本发明也针对上述食物商品出入、搬运和加工的需要设计了适用的机械手装置、货架和食物容器。本发明也针对性的提出了多种食物加工装置和加工方法。
[0029]具体而言:
[0030]本发明提出了一种销售食物的自动出货和加工系统，包括:低温室、移物系统、货架、低温室设备、食物容器；所述低温室的食物储存温度低于食物冻结温度；所述低温室设备位于低温室内，或与低温室外壳相连；所述低温室设备包含热空气源和湿空气源；所述低温室设备具有保温外壳和自动门窗；所述食物容器位于货架上；所述食物容器为一次性食物容器；所述货架位于低温室内；所述移物系统位于低温室内。
[0031]本发明还提出了在设备工作时隔离湿热空气的方法:
[0032](I)低温室内部产生大于外界空气出口的压力，使内部空气向外流出或排出，并迫使湿热空气也向外流出或排出；
[0033](2)相应外部流入空气通过有冷室的通道进入，湿热空气通过该通道后，转化为干冷空气；
[0034](3)外部湿热空气转化为干冷空气之后所余的冰霜，凝结冷室内，通过定时除霜排出。
[0035]本发明还提出了减少热空气交换的工作方法，包括:
[0036](I)入货人员把货物放置于小开口平台设备之上；
[0037](2)移物系统控制或拾取小开口平台设备之上的货物；
[0038](3)移物系统把上述货物移动到储存设施；
[0039](4)移物系统解除对货物控制或拾取；
[0040](5)移物系统重新控制或拾取储存设施的货物；
[0041](6)移物系统把货物移动到其他设备；
[0042](7)移物系统解除对货物控制或拾取；
[0043](8)重复执行步骤(5) (6) (7)；
[0044](9)使用人员取走货物。
[0045]本发明还提出了移物系统的结构。所述货架面向移物系统开放；所述移物系统取物部分的活动范围和食物容器的储存范围一致；左右运动机构基于上下运动机构，上下运动机构可以两侧皆有平衡配重装置，上下运动机构可以两侧皆有同步装置，移物系统可以有转轴机构，转轴机构竖立，转轴机构和前后运动机构都是基于左右运动机构，前后运动机构至少有一级伸缩结构。
[0046]本发明还提出了移物系统的取物部分的结构和形式:
[0047](a)包括食物容器、凹槽板、夹钳，
[0048]凹槽板用于货架上，
[0049]凹槽板至少有一级凹槽，配合至少一种尺寸的食物容器，
[0050]夹钳至少有一种标准形状，配合至少一种尺寸的食物容器，
[0051]凹槽、食物容器、夹钳三者形状相互配合；
[0052](b)包括食物容器、光学系统、夹钳，
[0053]夹钳至少有一种标准形状，配合至少一种尺寸的食物容器，
[0054]光学系统可以有红外传感器，
[0055]光学系统红外传感器可以是一种左右对称的斜向设置方式，至少包含前项传感器和侧向传感器，
[0056]光学系统红外传感器可以是一种不对称的正侧向布置方式，至少包含两个相对的斜向传感器，
[0057]光学系统可以有摄像装置；
[0058](c)包括食物容器、光学系统、扣手，
[0059]扣手具有上下开合的夹钳扣住食物容器翻边，
[0060]扣手具有斜面抵住食物容器下部，
[0061]光学系统至少包含前向传感器和翻边传感器，
[0062]光学系统可以有摄像装置；
[0063](d)包括光学系统、勾推手、伸缩托盘、条纹层板，
[0064]勾推手有一个圈，从前后左右推拉食物容器，
[0065]伸缩托盘可以伸缩，伸缩托盘是一个铲子，托起食物容器，
[0066]条纹层板，位于货架上，具有导向和间隔条纹，
[0067]光学系统至少包含前向传感器，
[0068]光学系统可以有摄像装置；
[0069](e)包括光学系统、拾取器、抽屉式储运容器、小食物容器、钩叉手，
[0070]抽屉式储运容器是活动的，
[0071]抽屉式储运容器位于货架上，
[0072]抽屉式储运容器具有把手，
[0073]小食物容器层叠排列于抽屉式储运容器内，
[0074]钩叉手有插入抽屉式储运容器把手的钩叉，
[0075]钩叉手有推拉圈和平铲，
[0076]拾取器和光学系统都是固定结构，
[0077]光学系统与拾取器同向，
[0078]拾取器有固定长柄，
[0079]拾取器探入抽屉式储运容器中拾取小食物容器。
[0080]本发明还提出了移物系统的取物部分和食物容器之间的关系:所述食物容器具有至少一种标准形状；所述移物系统的取物部分具有至少一个与食物容器配合的标准形状；所述移物系统的取物部分是夹钳时，可以有多个钳形，各个钳形可以具有不同的尺寸，不同的尺寸的钳形按从小到大，从上到下的形式排列。
[0081]本发明还提出了空气循化系统:空气循环系统有内部空气循环通道；低温室内部空气循环通道经过冷室；空气循环系统有外部空气入口通道；外部空气入口通道经过冷室后进入低温室；外部空气入口通道有阀门；空气循环系统有使内部空气压力大于外部空气出口压力的气泵；低温室设备有排气口和排气通道。
[0082]本发明还提出了空气循环系统的冷室的结构。冷室内有蓄冷装置，冷室内有除霜装置，冷室内有蒸发器，可以有两个冷室交替工作，可以有动态调整通路的和冷室工作次序的结构。
[0083]本发明还提出了热蒸发除霜系统:热蒸发除霜系统内含发热丝对机械部件短时发热蒸发去除冰霜，热蒸发除霜系统的发热丝位于机械部件内部，或壳体上。
[0084]本发明还提出了顾客取物设备的结构:低温室设备中，有至少一个顾客取物设备，顾客取物设备内平台可以采用玻璃底板，顾客取物设备内可以有条形码识别装置，顾客取物设备内可以有红外传感器，顾客取物设备可以有前门和后门两个电动门。
[0085]本发明还提出了一种在销售食物的自动出货和加工系统内对一次性食物容器内的食物进行加工的系统，包括:移物系统、食物加工设备、食物容器；所述食物加工设备具有穿刺食物容器的结构，所述移物系统具有移动食物容器的结构，所述食物容器为一次性食物容器。
[0086]本发明还提出了一种食物加工的办法，包括:
[0087](I)移物系统移动食物容器至食物加工设备；
[0088](2)食物加工设备内刺穿装置刺穿食物容器；
[0089](3)向食物容器内部注射介质，所述介质可以从另一食物容器中抽取，或从固定设备中抽取，所述介质具有恒定的温度；
[0090](4)抽出刺穿装置。
[0091]本发明还提出了刺穿注射的加工方法(即上述方法)的具体形式，
[0092]或(I)向食物容器内部注射热空气，
[0093]调节所注射热空气的温度、湿度、速度和时间；
[0094]或(2)向食物容器内部注射热水或冷水，
[0095]调节所注射热水或冷水的分量；
[0096]或(3)向食物容器内注入流体食物，
[0097]调节所注射流体食物的分量；
[0098]或(4)向食物容器内注入粉末食物，
[0099]调节所注射粉末食物的分量。
[0100]本发明还提出了一种先产生排气口的食物加工方法，包括:
[0101](I)移物系统移动食物容器至食物加工设备；
[0102](2)食物加工设备内刺穿装置刺穿食物容器；
[0103](3)对食物容器内食物进行加工。
[0104]本发明还提出了应用上述方法的热加工装置的几种方式，
[0105](I)微波加热
[0106](2)电热丝或电热管发热
[0107](3)电热板贴住食物容器传热
[0108]本发明还提出了食物容器的几种结构，
[0109](I) 一种用于热空气注射加工的食物容器，包括:
[0110]卡槽和通气槽，所述卡槽可以支持食物串轴；
[0111](2) 一种用于发热平板式加工的食物容器，包括:
[0112]盖子上有凹槽，食物容器底部至少有一个凹凸槽，
[0113]食物容器盖子和底部都紧贴食物。
[0114](3) 一种用于抽取粉末的食物容器，包括:
[0115]食物容器成倒锥形，并有使食物容器稳定正立放置的支持结构。
[0116]本发明还提出了一种提供高瞬时加工功率的蓄热式热空气注射加工的方法，包括:
[0117](I)在蓄热装置内把热量积存，并使其温度大于加工温度；
[0118](2)检测被注射入食物容器的热空气的温度；
[0119](3)调整通过蓄热装置的空气的流量比例；
[0120](4)重复步骤(2) (3)，直到被注射的入食物容器的热空气的温度达到预定目标；
[0121]本发明还提出了一种加工速冻汤/面类食品的方法，包括:
[0122](I)向食物容器内注射热空气；
[0123](2)把食物容器内食物加热至煮熟的温度；
[0124]⑶注入液体；
[0125]本发明还提出了:
[0126](I) 一种免维护油烟管道装置，包括:
[0127]保温层、温度控制装置、油烟通道；
[0128]所述保温层包裹温度控制装置和油烟管道；
[0129]所述温度控制装置包括电发热装置和温度传感器；
[0130]温度控制装置工作时使油烟通道温度控制在所使用的油的沸点以上。
[0131](2) 一种恒温热水管道装置，包括:
[0132]保温层、温度控制装置、热水通道；
[0133]所述保温层包裹温度控制装置和热水管道；
[0134]所述温度控制装置包括电发热装置和温度传感器；
[0135]温度控制装置工作时使热水通道温度达到预设温度。
[0136]本发明还提出了:
[0137](I) —种粉末传输装置，包括:
[0138]粉末释放装置、粉末传输装置、粉末采集装置；
[0139]所述粉末释放装置有废料储存器、集气罩、气固分离器；
[0140]所述粉末传输装置有红外粉末监测器、气流分配器、风机及管道；
[0141]所述粉末采集装置有进风管和出风管；
[0142](2) 一种搅拌注射的装置，包括:
[0143]粉末传输装置、搅拌器、冷热水管道、注射管和排气管；
[0144]所述注射管和排气管插入食物容器内；
[0145](3) 一种在液体表面绘制图案的装置，包括:
[0146]盖子开合装置、粉末传输装置和平面位移系统；
[0147]盖子开合装置为上下两个机械夹，分别用于容器盖子和容器体；
[0148]平面位移系统使食物容器和粉末输送系统产生相对位移；
[0149](4) 一种热空气注射装置,包括:
[0150]发热装置、气泵、管道、热空气插管、温度传感器；
[0151]所述热空气插管有至少一条吸气通道和至少一条喷气通道；
[0152]所述热空气插管插入食物容器内；
[0153]所述热空气注射装置还可以有热水注射装置作为湿度调节器。
[0154]本发明还提出了下述系统和装置:
[0155](I)可以具有升降装置；
[0156]所述升降装置可以改变食物容器和食物容器穿刺装置的上下相对距离；
[0157](2)可以具有废气管道；
[0158]废气管道可以把加工废气排出外界；
[0159](3)可以具有散热通道；
[0160]散热通道有设备散热空气的进口通道和出口通道；
[0161](4)可以具有被动风阀；
[0162]所述被动风阀是能够被气流推开的单向阀门；
[0163](5)可以具有电动风阀；
[0164]所述电动风阀是通过电流调节气流量的阀门；
[0165](6)可以具有保温外壳和电动门；

【专利附图】

【附图说明】
[0166]图1是整体结构的俯视截面示意图
[0167]图2是低温室区域划分俯视图
[0168]图3是低温室前视透视截面示意图
[0169]图4是空气循环系统俯视不意图
[0170]图5是顾客取物口俯视示意图
[0171]图6是食物加工设备俯视示意图
[0172]图7是冷室的结构示意图
[0173]图8是热蒸发除霜系统示意图
[0174]图9是食物容器的放置方式示意图
[0175]图10是移物系统结构示意图
[0176]图11是凹槽板俯视示意图
[0177]图12是机械手夹钳前视示意图
[0178]图13是红外传感器不对称的正侧向布置方式俯视示意图
[0179]图14是红外传感器的左右对称的斜向设置方式俯视示意图
[0180]图15是前扣式机械手侧视示意图
[0181]图16是推勾手结构俯视示意图
[0182]图17是有间隔条纹的货架层板俯视图
[0183]图18是抽屉式储运容器示意图
[0184]图19是钩叉手示意图
[0185]图20是拾取器示意图
[0186]图21是液体注射食物加工设备侧视示意图
[0187]图22是煎炸烤炉食物加工设备侧视示意图
[0188]图23是热空气注入蓄热式电烤箱食物加工设备示意图
[0189]图24是适用于热空气注入加工的食物容器上视图
[0190]图25是插管式粉末输送系统正面视图
[0191]图26是混合浆料注射食物加工设备正面视图
[0192]图27是饮品花色绘图食物加工设备正面视图

【具体实施方式】
[0193]下面具体描述本发明的结构功能，工作方式及对食物的加工流程。
[0194]本发明包括:常温室(箱体)、常温室设备、低温室、低温室设备、移物系统、制冷除霜系统、货架和食物容器。
[0195]低温室设备主要包括，顾客取物口和各种食物加工设备。低温室设备可以根据需要同时配备同样或不同的多套。移物系统，包括光学装置、取物装置、移动装置。制冷除霜系统包括空气循环系统、热蒸发除霜系统、制冷系统。
[0196]常温室设备中，必要部件如电控系统(电源系统、电脑及数控系统)、交互系统(触屏系统、按键面板)、货币交易系统、制冷系统、餐具派送设备，以及根据需要而设置于常温室内的热水系统、蓄水系统、负压系统等。这些设备与现行通用的装置类似，说明书中不作详细描述。
[0197]整体结构上，为降低生产成本，箱体采用内置式设计，如图1所示(俯视截面示意图，图中1.低温室，2.货架，3.食物容器，4.食物加工设备，5.电动窗门，6.顾客取物口，
7.移物系统，8.光学系统，9.另一种食物加工设备10.导轨和移动装置，11.风管/水管/电线管12.常温室设备，触摸屏/操作面板/钱币器/读卡器/喇叭13.常温室设备，电脑/冷风机/热水器/蓄水桶，14.常温室等)，系统通常为有两个室/箱体，一个是低温室，一个是常温室。两个箱体可以设置为分体式，也可设置为相靠固定的并体式。可上下，也可左右分布。箱体之间有气/液管道和电线相连。
[0198].常温室(14)用于安装各种在常温下工作的部件。电源系统、电脑、触屏系统、按键面板、货币交易系统、制冷系统、蓄水系统等常温室设备(12) (13)都安置于常温室。
[0199].低温室(I)温度维持于冰点以下，可以长期保存食物。低温室采用嵌入式结构，货架(2)、食物容器(3)、移物系统(7)、各种食物加工设备(4) (9)、顾客取物口(6)等，置于低温室内或与低温室箱体联接。移物系统(7)可包含光学系统(8)，导轨和移动装置(10)。该结构设计能大幅减少各种箱体和电动窗门(5)的数量、面积和造价。
[0200].低温室和常温室采用一体化设计，其壳体与整机壳体整合，即低温室和常温室之壳体就是整机外壳。低温室部分可以不设活动门，仅通过顾客取物口(6)和移物系统(7)与外界交换食物容器(需要维护维修时，后背螺丝固定的隔板可以打开)。而常温室则可以根据需要设置一活动门(例如，需要提取交易货币，更换蓄水桶等)。
[0201].空气循环系统及其部件，气阀、风机和管道等(11)，则分布于两个温室当中。下面会具体描述该系统。
[0202]低温室内部区域
[0203].由上至下看，如俯视图2所示分为3个区域:1.非运动区2.运动区3.非运动区4.低温室设备5.移物系统)分为运动区和非运动区。其中运动区一个，非运动区可以有一个或两个，分布于运动区的单侧或两侧。假若移物系统(5)所使用的机械手不可以转向，只能面对一个方向，那么非运动区只能有一个。两个非运动区体积可以采用对称或不对称设计，具体的尺寸根据售卖机外空间，可用面积体积而定。食物容器和货架，低温室设备
(4)，固定电气线槽，气液管道分布于非运动区(I) (3)。移物系统，包括其各种部件(如导轨、传动件、电机、开关、传感器、轴承、金属件、活动线槽/相关电线、配重助力件及光学传感器等)位于运动区(2)。
[0204]?由前向后看，如前视透视示意图3所示:1.前侧非运动区2.运动区3.后侧非运动区4.货架托板5.食物容器6.顾客取物口 7.食物加工设备8.移物系统。顾客取物口
(6)位于前侧非运动区方便人体取物的高度，其有一电动门与低温室外壳相连，也有一电动门与外界相通。食品加工设备(7)则置于低温室内部某一位置，通过货架或低温室外壳固定，置于低温室保温层内部。而移物系统(8)则处于运动区，能观察/移动/探入前后两个非运动区(I) (3)，能探入货架托板(4)中取放食物容器(5)。
[0205]显而易见，把诸多热源装置放置入低温室内是不可行的。即使低温室内所有的热源设备都有良好的保温外壳，即使忽略设备所散发的热量造成的电能损失，也会如【背景技术】二所述，把能产生湿热空气的设备放入低温室中，冷热空气交换必然会导致冰霜凝结，影响设备工作，尤其影响自动售卖机内高速机械系统的工作，特别是因为这些机械系统通常都会因成本而使用步进电机，而普通步进电机高速状态下很容易失步，一旦失步，后续操作则完全是错误的。解决这个问题的是制冷除霜系统(空气循环系统和热蒸发除霜系统、制冷系统)，这一系列系统协同工作使低温室内的机械设备完全如同工作在常温环境下。
[0206]空气循环系统,包含空气管道、电动气阀/风阀、气扇/风机、温度湿度传感器、冷室等，连通低温室、制冷系统、低温室设备和外界空气。其各项部件皆设有保温层。空气循环系统有调节温度、除湿除霜、隔离湿热空气的功能。
[0207]如图4所示，空气循环系统包括1.内循环进气口 2.内循环进气风阀3.内循环进气管道4.冷风出风口被动风阀5.风机6.外部空气进气口 7.外部空气进气风阀
8.冷室(冷室可位于低温室或常温室中)9.冷室热交换器和电热除霜器10.冷室除霜排水管11.热传播介质/致冷剂/管道12.制冷系统13.常温室14.外部空气排气口和被动式风阀15.冷风出风口 16.排气管道17.低温室设备电动门18.低温室设备19.低温室20.保温层21.空气管道
[0208]所有的低温室设备都有保温外壳，所有的空气管道(21)都有保温层(20)。以下描述空气循环系统的功能、结构和工作方式:
[0209].隔离湿热空气:因为机械系统在低温室中，长时间工作在冰点以下，若湿热空气突然大量进入，则会在导轨凝霜，影响机械系统的正常工作和寿命，所以低温室设备(18)工作和开闭产生的湿热空气需要隔离。其工作方式为，风机(5)增加低温室(19)内空气压力或另有风机降低外部空气排气口(14)空气压力，使其形成压力差，这时低温室内空气的流动方向为由内而外，低温室设备(18)工作过程所产生或进入的湿热空气，会经由排气管道(16)和外部空气排气口(14)排出。上述方法特别是运用于低温室设备电动门(17)开启的时候。在向外界排出湿热空气的同时，外界湿热空气仅能由预设路径，从外部空气进气口(6)通过冷室(8)降温和除湿后，再经由冷风出风口(15)进入低温室，从而实现湿热空气与低温室内干燥冷空气隔离的功能。简单来说，就是空气交换过程中，进入和排除的空气有各自固定的路径，进入的空气必需要先行冷却。
[0210].调节温度和除湿除霜这两个功能的工作原理，如同空调机的调温抽湿功能一样，是公知的:
[0211]1.除湿除霜时，制冷系统(12)通过空气循环系统的冷室⑶对循环空气进行干燥，然后冷空气重新进入低温室，并被低温室散发的热量加热，冰晶在干燥空气中的挥发，逐渐除去低温室设备中凝结的冰霜。而低温室空气中的湿气则会凝结于冷室当中。冷室，内含热交换器和电热除霜器(9)及排水管道(10)。电脑控制定时启动电热除霜器，同时关闭制冷系统和循环系统的风机和风阀，使冰霜融化，并通过冷室排水管道排出。
[0212]2.调节温度时，阀门(2) (4)和风机(5)开启，连通制冷系统(12)和低温室(19)，把冷空气从内循环进气口(I)及管道(3)进入冷室(8)，然后返回低温室，对食物进行冷冻降温。冷室有致冷介质管道(11)与制冷系统(12)相连。电脑通过温湿度传感器，获取低温室内温度，当温度低于某一阀值时，电脑控制关闭制冷系统和空气循环系统，温度高于某一个阀值时，电脑控制制冷系统和空气循环系统工作。
[0213].风机和风阀分布:风机可以仅设置一强力主风机(5)，也可以在各出风口和进风口(或相应管道)分别设置多个风机。而风阀分为两种，一种是被动风阀(4)，设置于出风口，受空气压力即有气压差即打开，不受压力即无压力差时则关闭；另一种是主动风阀(2)
(7)，设置于入风口，由电脑控制，通过电机或电磁铁推动进行开闭。根据上述，电动风阀和风机有3种工作状态，
[0214]1.制冷内循环状态，这时食物加工设备和移物设备处于关闭和休眠状态，外部空气进气风阀(7)关闭，内循环进气风阀(2)打开，风机(5)和制冷系统(12)工作。
[0215]2.不制冷不循环状态，这时低温室已达所需温度，低温室设备(18)也处于关闭和休眠状态，所以空气循环系统不工作，风机风阀关闭。
[0216]3.外循环(或内外混合循环)状态，这时低温室设备(18)工作，外部空气进气风阀(7)打开或半开，内循环进气风阀(2)关闭或半闭，风机(5)工作。主动风阀这一类风阀具体的打开或关闭程度，由电脑通过电机或电磁铁控制。
[0217].外界空气的出入口分布:常温室采用半开放式设计，壳体有槽孔及风扇，内部空气可与外界空气交流，外界空气的出入口可以以管道形式分布于机壳外部，也可以分布于常温室内部开放空间。
[0218]如上所述，低温室设备有排气管道和电动门方面的要求。下面描述与这些要求相配合的顾客取物口和食物加工设备的结构。
[0219]顾客取物口，为连通低温室与外界的通道，顾客由此取得所售食物。取物口结构如图5所示，1.取物口 2.食物容器3.电动后门4.红外传感器5.电动前门6.排气口。取物口(I)为一个带有前后两个电动门的保温箱体，箱体内置多个红外传感器。电动门由电脑控制开闭。电动后门(3)打开时移物系统放入所售食物，然后移物系统缩出，电动后门
(3)关闭，电动前门(5)打开，由顾客取出食物。电脑通过与阀值对比红外传感器(4)通过的电流，从而获知食物容器被取出，食物容器被取出后，则电脑控制电动前门(5)关闭。而排气口则是连通空气循环系统，低温室内空气从打开的电动前门(5)进入，因为电动前门(5)打开时，电动后门(3)是关闭的，所以湿热空气会停留在顾客取物口腔体之内。当电动前门
(5)关闭之后，当电动后门(3)打开时，顾客取物口内部两个电动门之间的湿热空气会从排气口(6)排出。在顾客取出食物容器电动前门(5)关闭之后，可以略微打开电动前门(3)，空气循环系统继续工作，待顾客取物口内腔湿热空气排出后，再完全关闭顾客取物口，以防水气凝结于光学设备透镜，影响光学设备工作。底板还可以用玻璃制作，这样可以把红外传感器安装在玻璃底板的下部，透过玻璃感测食物容器。还可以在玻璃下使用二维码扫描器或摄像头二维码扫描器，对玻璃底板上的食物容器底部的二维码信息进行扫描录入。还可以设置金属探测器以了解放入的食物容器的材质。
[0220]食物加工设备，即是可以对食物进行热加工(微波炉、电热炉等)，或是能改变容器内食物成分(热水注射器等)，或是对食物容器进行操作(开启、关合、刺穿等操作)的装置。食物加工设备内所包含的的装置与通常的相应装置主要功能一样，但均实现电气自动化/电动化，例如采用电动门、电动水泵、电动风阀等，通过电脑控制其打开关闭。如图6所示，1.为排气管道与空气循环系统相连。2.为电线管道。3.保温壳体。4.相应内部设备。5.电动门。6.电器发热部件冷却管道。具体工作方式是，移物系统放入和取出食物容器时，电动门(5)打开；工作时或闲置时，电动门(5)关闭；电脑通过电流的通断进行控制各种电气部件电路的开闭，内有控制电线通过管道(2)。结构上，均采用保温外壳(3)，并通过排气管道(I)与空气循环系统等连接。相应的内部设备(4)(以微波加热装置为例，含有微波发射、电路、加热腔、转盘、风扇)等发热部件的散热和冷却通过独立的保温管道(6)与外界空气交换而进行。食物加工装置(如微波炉内部腔体)内部加热腔内热空气是通过排气管道排出。
[0221]制冷系统，如下沭。采用了上述空气循环系统，外界湿热空气就会主要从冷室进入，那么冰霜就会大量在冷室凝结，时间一长有可能堵塞冷室通道，这样就需要在冷室定时加热除霜。但是，自动售卖机的销售可能发生在任何时候，假若销售发生时冷室进行加热除霜的时候，冷室就会一时间无法配合自动售卖机的销售和食物加工等操作，所以冷室需要随时可用。这样制冷系统可以并行使用两套一样的系统交替工作来解决这个问题。另外，自动售卖机销售发生时和没有销售发生时，其所需要的制冷功率是不同的，而且变化很大。所以制冷功率需要蓄存起来。如图7所示，两个与冷室(I)相同的冷室的交替工作，并各自有进气口和进气阀门(3)。两个独立冷室中其中一个相应阀门打开时，进入的空气会进入相应的冷室，这时另一冷室的相应阀门关闭，不制冷的冷室则加热除霜。加热除霜是通过电热丝
(5)进行，冷室内有温度传感器(7)，用以调节温度。除霜后的冰水会从排水口(12)流出，排水口是一条细管。冷室内还可以有阀门(8)和风扇￠)，用于增强加热除霜的速度。进入的空气会先通过与制冷系统相连接(11)的蒸发器(10)或有致冷媒介的交换器，然后进入蓄冷器(9)。蓄冷器是层叠的内有耐低温的抗冻液的热交换器，用于平衡制冷功率的波动。
[0222]上述方案中，制冷系统冷室交替除霜时需要其中一个冷室停机，并从大概零下25摄氏度提升到冰的熔点即O摄氏度以上，这样会造成电能的耗费，也会使冷机不能同时工作，使制冷功率闲置。下面有一种动态改变通路和两个冷室工作次序的改进方案可以解决上述问题。如图7，其原理是，两个冷室(16)在管道中，一上一下头尾串联，其中第一级温度控制在略大冰点的温度，第二级则控制在所需的最终温度(大概是零下18-30摄氏度)，外部空气入口(14)处进来的待冷却的空气先通过第一级冷室冷却到接近冰点，然后再进入第二级冷室进一步冷却。需要除霜的时候，只需要调整管道和阀门通路，就可以把原来的两个冷室在通道中的先后关系调换，即原来的第一级变为第二级，原来的第二级变为第一级，相应的原来位于冰点以下的冷室温度调整到冰点以上，这样凝结的冰霜就会融解。无论如何变化，气流总是从空气循环系统的主风机(15)处流出。这样两个冷室就可以同时工作，对应的两个冷机也可以同时工作，不受除霜操作影响。那么因为两个冷室交替大于冰点O摄氏度，所以电热丝(5)和风扇(6)和阀门⑶就可以省略。当空气循环系统是内循环的时候，因为从低温室通道(13)进入的空气温度已经在冰点以下了，制冷所需的功率也较小，所以温度大于冰点O摄氏度的冷室就可以停止工作了，只需要改变管道和阀门通路，只使用一个冷室。假若低温室内温度较高，需要快速降低温度，那么这种情况下串联或并联同时使用两个冷室也是可以的。这种情况可能发生在设备第一次启动，或者销售高峰期之后。
[0223]热蒸发除霜系统，其功能是阻止冰霜在导轨表面和轴承表面凝结、并使已经凝结在导轨表面和轴承中的冰霜融化、蒸发。当本系统长时间有频繁操作，即其中的食物长时间有频繁销售时，又或者开盖维修时，单凭空气循环系统，不能完全阻止冰霜于低温室内部凝结和不能迅速消除已经凝结的冰霜，因而设置该系统。其工作方式为，于机械导轨内部和轴承/滑块外部设置或缠绕电热线，通过电脑控制，间歇通过电流，使电热线内电阻发热，使导轨和轴承温度略大于冰点，这样使冰霜不能凝结或使冰霜溶化蒸发。当顾客取物口和食物加工设备工作产生湿热空气时，热蒸发除霜系统工作；当低温室内设备需要进行维护或维修，并开始从低温状态转换到常温状态时，热蒸发除霜系统工作；其余时候热蒸发除霜系统不工作。其结构如图8，1.导轨2.滑块/轴承3.轴承电热线4.电阻丝5.导轨端头/内腔6.导热材料7.导轨内部电热线8.电阻丝。导轨可使用空心光轴，电阻丝(4)经由空心光轴(I)内腔(5)通过(如图上部)，内腔有硅脂等导热材料出)。电热丝发热把热量传导到导轨外表面，然后把冰霜蒸发。假若使用半封闭式导轨，如线轨、带支撑的光轴等(如图下部)，则电热丝可以安装在/靠在支撑部金属件上，通过支撑部把热量传递到导轨。因为这种电热丝只是定时工作或某些特定时候如在维修时工作，算起来其平均发热量是很少的，对低温室制冷不构成影响。另外，具体在什么时候使用热蒸发除霜系统，可以通过计算低温室设备开闭的频密程度和冰霜的升华速度计算得出。
[0224]低温室内电热丝和动作电机的发热与低温是否冲突？实际上不会，因为高功率的食物加工设备及其管段的热量已经通过保温外壳、保温层和空气循环系统隔离。剩余的发热元件功率较小，而且动作电机和电热丝只是短时工作，没有销售发生时几乎不工作，所以平均发热量相对较少。这里的热量会被循环的冷气带走。其消耗的电费和销售食物的利润相比，可以忽略不计。
[0225]食物容器可采用常用的方形或圆形一次性餐具，也可专门定做成特定尺寸。食物容器带盖，盖可以打开或分离，食物容器通过合上盖子可以密封。食物容器由微波相容材料，如PP塑料等制成，其中部分实施例中采用烧烤相容的铝箔材料。食物容器形状与移物系统机械手的形状能相配合。如图9所示1.?4.食物容器5.货架支撑板。食物容器可以并列和层叠/立体放置，即可以把容器放置于另一容器的盖子之上；也可以单层放置，即直接单层放置在货架支撑板上。食物容器盖子上应该设置能略宽松地配合食物容器底部尺寸和形状的凹槽，使食物容器上下堆叠时，能上下对中。容器并列放置，列与列之间需留有空间以方便移物系统取出食物容器。另外，根据需要，食物容器可有不同变体设计:a.比如售卖装置周围无法提供餐具时，可以在食物容器盖子上加设一凹槽，放置一次性餐具(汤羹、筷子、刀叉等)b.比如顾客需要远距离携带食物时，食物容器还可以采用内外双层设计，夕卜层采用一纸盒，内层放置一次性餐具和食物容器。
[0226]货盤，如前视透视示意图3所示，设置于非活动区，每个非活动区均设置一个。货架采用多层结构，和日常所用储物货架类似，由金属做骨架，各层设有分隔板，食物容器放置于板上。部分食物加工设备也固定于金属骨架之上。为防止售卖系统工作或其他原因产生震动而导致食物容器移位，支撑食物容器的分隔板上可以设置平底椎形凹槽或间隔条纹或间隔板，其形状可以配合放置的食物容器，并略带松动。食物容器放置凹槽/间隔条纹/间隔板当中，可以保持食物容器的位置。货架上可以设置临时存放的空位，以便节约食物容器的搬运时间和并可以对加工后过热的食物容器进行冷却。
[0227]移物系统如下沐:
[0228]机械手的机械原理和工作方式是公知的技术。都是通过电脑控制伺服/步进电机产生动力，再通过(同步带/丝杠/齿条/齿轮等)传动件传动，再配合配重和助力部件以平衡重量增加速度，其机械终端(机械夹爪/吸嘴等)能沿导轨或转轴作三维运动(滑动或转动)。所以说明书里就不再重复这些常识。总的来说，因为机械手常用的自由度不会超过6个，而且在自动售卖机中使用因为不十分受力，精度方面要求相对于机床行业也低，所以成本不高。
[0229]而本发明移物系统机械手是专为能探入货架和设备中拾取或放置食物容器并能工作于有限空间中而设计，伸出时可以探入货架和各种设备单元之内，收缩时完全脱离货架和设备范围。如图10所示，1.上下运动机构2.活动连接部(连接4 / 5 / 6) 3.左右运动机构4.前后运动机构5.转轴(沿上下方向)6.机械夹手
[0230]其结构特点在于:左右运动机构(3)基于上下运动机构(I)，机械夹手(6)方向能沿上下轴线转动，转轴(5)基于左右运动机构(3)上的活动连接部(2)，前后运动机构(4)基于转轴(5)终端，前后运动机构有多级伸缩设计能大幅度伸长，机械夹手(6)基于前后运动机构，机械夹手(6)为水平上的平行式夹爪，(即夹钳面平行于底面，且左右夹钳平行)，能松开和夹持食物容器。
[0231]因为整个系统是基于上下运动机构(I)，上下运动机构(I)需要负担所有移动部的重力及高速运动所需要的推力。同时，食物容器通常较大，内含液体有相当重量，也是因为食品属于反复快速消费品，销售量比其他货物更大，要求有更大的储存空间，相应地自动售卖设备体积及其机械系统的行程和重量也更大。所以，这里适宜使用高速传动件。同步带是实现该行程范围高速运动，成本和精度方面都合适的传动方式。但同步带承重能力有限，所以上下运动机构(I)是要有平衡配重装置。另外，在高速运动过程中，电机很容易失步，会导致上下运动机构两端不同步，以至于卡死不能工作，所以需要用硬轴串联两端同步轮，使上下运动机构两边同步。
[0232]移物系统上还可以安装摄像头、光电传感器等部件，用以记录下移物系统的工作过程，或者进行人工远程协助，或用于动态调节移物系统动作。
[0233]具体工作方式和流程:
[0234].入货方式
[0235]本机的入货方式是指外界货品进入本机主箱体即低温室。低温室部分不设活动门，仅通过取物口与外界交换食物容器，仅在需要维修时打开后背螺丝固定的隔板进行维修。即是通过人手把货品(食物容器)放置于顾客取物口内部平台，然后本机移物系统由取物口取得货物，然后放置或堆叠于货架之上，从而完成进货过程。本机顾客取物口上的电动门取代了通常售卖机箱体上的大型活动门，移物系统机械手拾放取代了人工把货品放置于货架上。而入货人员每输入一个种类的货物时，均向机内电脑发送信息，告知电脑所补入货物种类及数量(或者，售卖机自动扫描食物容器上的条形码，自动获取相关信息)。电脑控制机内的多个顾客取物口交替打开电动门。补货人员于于其中一个顾客取物口补入货物时，如图5所示的(5)电动前门是打开的，(3)电动后门是关闭的。这时补货人员放入货物，然后向电脑发出相应信息，告知电脑，可以于相应取物口开始拾取相应种类货物。然后电动前门关闭，电动后门打开，本机移物系统机械手开始取物。机械手取得货物后，电动前门再次打开，电动后门关闭，电脑发出信号告知补货人员该货品入货完成，机械手把货物存入货架相应位置，然后继续重复这一过程。
[0236].储存方式
[0237]本机食物放置于如前所述的低温室货架内，其冷冻方式(空气循环系统)采用风冷的制冷方式以方便进行自动除霜，也和通常储存速冻食物的封闭式冷柜一样，食物通常置于零下-18摄氏度以下，且每份食物均有一个一次性食物容器密封，与环境空气隔离，并保持食物水分。如图9所示，本机储存食物时较其他售卖机不同的储存方式，食物容器由机械手如积木般堆叠在一起，对食物容器的排列堆叠方式:
[0238]1.食物容器左右间隔一定距离，左右间隔一定距离是为了使夹钳能够活动探入食物容器两侧以便夹取容器，其距离是略大于单侧夹钳宽度。
[0239]2.上下直接堆叠，上下堆叠可以节约空间放置更多容器，同时利用容器外壳作支撑物，使货架结构得以简化，降低成本。
[0240]3.前后形成层高不等的叠层，图9所示为前后等高的情况，实践中，靠近移物系统机械手那一叠层应该高于远离机械手的叠层。因为移物系统机械手具有伸缩机构(如图10-4所示)，并具有一定高度尺寸，伸缩机构高度高于机械手，在探入货架超过一定深度时，伸缩机构也会进入货架内，空间上并受顶部货架板的约束。因此为了使伸缩机构不碰到顶部货架板，机械手不能触及远离机械手的叠层的顶部空间，即其堆叠层数小于靠近机械手的叠层。
[0241]?食物制售方式
[0242]电脑接收到顾客发出的购买指令后，移物系统机械手于货架中拾取相应种类的食物容器，依次放入低温室内各种食物加工设备中加工，放入或取出食物容器时，设备的电动门伴随机械手放入取出相应地打开，在机械手退出后关闭。设备工作时电动门也是关闭的。加工完毕后，食物加工设备电动门打开，机械手取出食物容器。然后取物口内电动门打开，食物容器被机械手放入顾客取物口，机械手退出后取物口内电动门关闭而外电动门打开，待电脑通过传感器获知顾客取出食物容器后，外电动门关闭，交易完成。在此过程中，空气循环系统亦如前所述全程对湿热空气进行排除操作。
[0243]特定实施例
[0244]移物系统有很多种形式。下面从食物容器固定方式的不同和移物系统结构的不同提出5个特定设施例，并描述它们与上述通例不同之处:
[0245]一种最佳实施例是凹槽夹钳自动售卖机，这种结构的其余部分与上述通例完全一致，但是使用了具有能配合食物容器的特定形状的凹槽板和机械夹钳。这一种结构对控制软件设计的要求较低，而且特别适用于自动售卖机有可能被搬动的地方。
[0246]这种自动售卖机使用了一种凹槽板。这种凹槽板可以使用塑料片材通过吸塑这种简单的加工，或者薄铁皮冲压，很容易就成批生产出来。如图11所示，这种凹槽板的尺寸能与货架的支持框架(I)配合，并具有翻边(2)能直接扣入货架，板上有前后方向的条纹沟槽
(3)用以加强薄板的支撑能力，最重要的是具有凹槽(4)，这种凹槽深度较浅用以固定食物容器。凹槽形状与食物容器底部形状相配合。凹槽可以有多个级(阶梯状凹槽)，用以支持多个不同尺寸的食物容器。这种凹槽板按一致的间隔固定放置排列在货架各层的支持框架上。凹槽板主要是用在货架上，也可以放置在低温室设备当中。但是低温室设备中的食物加工设备内部加工食物过程中可能产生较高温度，所以应该采用耐温材料。另外，假若是使用金属和冲压技术生产凹槽板，那么大面积的变形凹槽，实现成本较高。那么可以用同样尺寸的圆圈形凸起(类似火山口环形山脉这样的形状)来实现同样的功能。
[0247]这种自动售卖机还使用了一种夹钳。这种夹钳为水平夹式机械夹钳，水平夹式机械夹钳较适合夹取薄壁式或强度较低的食物容器。这种夹钳并具有一定形状，即夹钳从食物容器侧向两端夹取位于两夹钳中间的食物容器。还可以上下间隔一定距离安置多个尺寸不同的夹钳，即夹钳以一定间隔层叠，底层夹钳两边距离略宽，上层的距离略窄，这样能够用一个机械手同时配多个夹钳以夹取不同尺寸和外形的食物容器，而传感器只需要布置在底层夹钳。夹钳的夹持动力由步进/伺服电机减速而产生，可以精确控制夹持距离或力度。夹钳钳形根据食物容器外形，有多种选择，可以是圆形、方形或其混合等。以常见的一次性的外部侧壁有椎度的开口带翻边的碗形食物容器为例，如图12前视截面图所示，夹钳可以夹持大小两种尺寸的容器，左边⑴为夹持小容器的情况，右边⑵夹持大容器的情况，夹钳左右两侧各有两层(或以上)，上夹钳(4)用于夹持尺寸较小的容器￠)，下夹钳(5)用于夹持尺寸较大的容器(7)，则夹钳内侧与食物容器配合都是带椎度的圆柱形，并有凸起以能卡入翻边凹槽(8)。
[0248]一种使用光学系统和平板货架，并把光学系统和移物系统结合的特定实施例。这个特定实施例用光学系统替代了上述特定实施例里面的凹槽板。这里面使用光学系统的原因是:机械振动，或顾客拍击自动售卖机，或自动售卖机被搬动，或突然断电，或某种缘故的机械误差等原因，都有可能使食物容器移位。那么对于上面最佳实施例的没有自动反馈按固定轨迹运动的移物系统来说，有可能意外推撞食物容器，或推倒食物容器，那么后续一系列操作都会成为灾难。这个时候或许可以通过人工远程协助来解决，但终归是稳定性不足。所以引入光学系统来对食物容器定位来增加系统的稳定性。
[0249]光学系统包括摄像头和多个近距红外反射式传感器。光学系统其具体构造如下:
[0250].摄像头可拍摄记录机内图像，可以通过图像识别，可以获取食物信息和位置信息。例如，获取食物容器上印制的条形码，使取物装置与食物容器位置对中等。
[0251].红外线反射式传感器用于精确获取食物容器的位置信息。红外反射式传感器分布于不同位置且分别面向不同的方向，可在多个方向获取食物容器与传感器之间的距离信息。随着光学系统与食物容器相对位置的变化，则红外反射量量也会变化，并导致通过传感器的电流改变，通过检测电流变化的极值，或通过多个传感器电流的比较，从而获得食物容器相对位置的精确信息。
[0252]光学系统是和移物系统结合起来的。夹钳上有多个红外反射式传感器，通过红外线的反射量的变化可以监测食物容器与传感器之间相对距离的变化，从而获取某一方向食物容器相对于移物系统的精确相对坐标。夹钳上的传感器等通常位于下夹钳上表面，介于两层夹钳之间
[0253]红外传感器，一种不对称的正侧向布置方式，如图13所示，1.前向传感器a 2.内侧传感器b 3.内侧传感器c 4.内侧传感器d 5.前向传感器e 6.摄像头7.夹钳8.夹钳关节9.夹钳机械部10.传感器放大图11.传感器固定壳12.反射式红外传感器。13.正对反射14.非正对反射。具体工作方式和过程是:
[0254]1.移物系统机械手移动到预设的坐标处，用摄像头对食物容器进行拍摄，电脑对拍摄所得图片进行图像识别，获取食物容器粗略坐标。
[0255]2.移物系统机械手对食物容器夹取前，先移动到准备要取出的食物容器粗略坐标正前方，略偏左或略偏右的位置处，夹钳收紧。
[0256]3.前向传感器a开始工作，机械手先在运动区作横向平行移动(从左向右，或从右向左，根据上一条的具体偏置方位确定)，这时夹钳虽然与食物容器不接触，但左右移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，如图13中13 / 14所示，相比非正对反射，只有当前向传感器a正向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器正向正对食物容器的横向坐标，通过此坐标可以获得食物容器与取物装置的相对横向坐标，从而可以使移物系统机械手正对食物容器，电脑获取电流变化信息后，前向传感器a即可停止工作。
[0257]4.机械手与食物容器对正，电脑根据食物容器的标准尺寸，控制机械手展开，使夹钳内侧空间略大于食物容器的尺寸，这样加钳可以向前探入而不会触碰食物容器。
[0258]5.启动内侧红外传感器b，然后探入货架内/食物容器外围，当此传感器于夹钳侧向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器于夹钳侧向正对食物容器的纵向坐标，通过这些坐标可以获得食物容器与取物装置的相对纵向坐标，从而可以使移物系统纵向对正食物容器，获取电流变化信息后，内侧红外传感器b即可停止工作。
[0259]6.红外线传感器c / d / e有多种功能，一是对ab两个传感器所获信息，利用加权判别的办法进行确认和修正，减少食物容器印刷、皱褶、污迹对反射式红外传感器的干扰；二是更准确地获取非圆食物容器的坐标，比如矩形不带圆弧的食物容器。具体原理为，当机械手夹钳移动到能包围食物容器或食物容器置于夹钳中间时，即移动到根据传感器a / b的信息所生成的食物容器坐标处并准备对食物容器进行抓取时，c / d传感器的电流应该是相等或相近的，通过对比c / d的电流，并综合传感器a的信息，电脑可获知左右夹钳相对于食物容器的距离，并调整机械手横向坐标。通过比较传感器e与阀值得比较，并综合传感器b的信息，电脑可获知左右夹钳相对于食物容器的距离，并调整机械手纵向坐标。
[0260]7.取物动作:夹钳收缩到食物容器的尺寸，夹取食物容器。在收紧夹钳时，移物系统会做出前后运动，补偿夹钳收缩时夹钳中心坐标的变动。夹钳夹取食物容器之后，先略提高食物容器，使食物容器脱离底部支撑物，然后取物机械手缩回。食物容器的拾取完成。
[0261]下面再列举红外传感器的一种左右对称的斜向设置方式，(最终的布局方式可以是两种设置方式其中一种或其混合或其部分)，如图14所示，1.前向传感器a 2.内侧传感器b 3.内侧传感器c 4.摄像头5.夹钳6.夹钳关节9.夹钳机械部8.传感器放大图9.正对反射10.非正对反射，其具体工作方式和过程与前一设置方式类似，不同之处如下:
[0262]1.前后对正。当机械手于食物容器前方横向移动时，当前向传感器a及其左边对称部位传感器两者通过的电流一致时(即两者之绝对差值小于等于某一阀值时)或者两者绝对差值最小时，则机械手与食物容器是正向对中的。
[0263]2.比较传感器通过电流大小时，假若两个传感器反馈电流对同样距离的感测不能一致时，电脑则需要在机器设备调试时予以修正，调整计算参数
[0264]3.左右对正。当夹钳于食物容器两侧纵向移动时，当前向传感器a或其左边对称部位传感器两者通过的电流达到最大值时，则传感器与食物容器是斜向对正的，然后电脑算出纵向对正坐标，并使其与夹钳中部左右对正。
[0265]4.最终调整。当食物容器已经大致位于夹钳中部时，内侧传感器b / c及其左部对称部位传感器起排除干扰和调整修正的作用，当通过4个传感器的电流均一致时，则食物容器处于夹钳正中。电脑据此对机械手坐标进行调整。
[0266]一种特定实施例是使用扣手的平板式货架的结构。一种比较适合有较高强度的食物容器所使用的前扣式机械手，其结构和控制更简单。但是食物容器只能单层放置，不能叠起来，这样就需要更多的货架层数。如图15所示(水平剖面)1.容器2.容器翻边凹槽3.夹钳活动部、上部4.弹性元件5.转轴6.夹钳动力装置7.机械手掌手臂8.夹钳固定部、下部9.上向传感器/翻边传感器10.摄像头11.前向传感器
[0267]前扣式机械手，其夹取方式为仅从容器前端夹取食物容器，其夹钳夹住容器前端的翻边和凹槽，并且夹钳抵住食物容器前端，使食物容器保持容器开口向上的姿态。其结构为夹钳两个部分上下分置，上部可以活动能够从上夹紧容器的翻边和凹槽，下部为固定部分，其形状能够扣住容器的翻边和凹槽，并且能抵住容器前端下半部，且形状与容器前端下半部分配合。本发明中，夹钳动力部分其中一个方案是通过弹性元件提供夹紧力，和通过电磁铁/气动元件等提供张开动力。夹钳上同样分布有反射式红外传感器和摄像头，其分布于夹钳下部。夹钳具体工作方式和过程是:
[0268]1.移物系统机械手移动到预设的坐标处，用摄像头对食物容器进行拍摄，电脑对拍摄所得图片进行图像识别，获取食物容器粗略坐标。
[0269]2.移物系统机械手对食物容器夹取前，先移动到准备要取出的食物容器粗略坐标正前方。
[0270]3.前向传感器a开始工作，机械手先在运动区作横向平行移动，这时夹钳虽然与食物容器不接触，但左右移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，与前文所述一样，如图13中13 / 14所示，相比非正对反射，只有当前向传感器a正向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器正向正对食物容器的横向坐标，通过此坐标可以获得食物容器与取物装置的相对横向坐标，从而可以使移物系统机械手正对食物容器，电脑获取电流变化信息后，前向传感器a即可停止工作。
[0271]4.机械手先在运动区作横向上下移动，前向传感器a开始工作，上下移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其波形，然后电脑根据其波形和极值可以得出翻边的竖立方向坐标，从而可以使移物系统机械手夹钳下端能准确计算出容器的翻边和凹槽的位置。
[0272]5.电脑获取电流变化信息后，前向传感器a停止工作。电脑控制夹钳缓缓向前，这时，夹钳上部是打开的。当前进过程，食物容器翻边阻碍翻边传感器信号的时候，电脑获知翻边在前后向上的坐标，然后，夹钳上部是打开的断电并关闭。机械手扣住食物容器翻边。
[0273]6.取物动作:电脑控制夹钳扣入容器翻边凹槽，并夹紧。缓缓上提一端距离使食物容器脱离底部支撑物，然后取物机械手缩回。食物容器的拾取完成。
[0274]一种特定实施例是使用勾推手配合伸缩托盘并使用有条纹的平板式货架的结构，这种勾推手实质上是一种水平移动的异型套框(铁圈)。这种设计结构省略了机械手这个复杂部件，而且对食物容器形状的配合要求较低，还可以有更高的食物存放密度，但是食物容器只能单层放置，不能叠起来，这样就需要更多的货架层数。而且这种结构比较适合扁平形食物容器，对高窄形则不适用。
[0275]推勾手结构如图16所示，这是一种水平移动的异型套框(铁圈)。这种勾推手具有支持手柄(5)支撑整个勾推手，手柄底部有多个光学设备出)，包括摄像头和红外传感器，其反馈原理与上面最佳实施例所述的类似部分一致。中间有锥度圆形状食物容器，即常见的一次性食物容器，食物容器有最大外缘(3)，下部推拉外缘(4)。需要指出的是食物容器并不限定于圆形，这里只是为了说明，最主要的是上述两个不同尺寸的外缘。推拉手的套框(2)略大于食物容器的最大外缘(3)，推拉手的小套圈(I)能与食物容器的下部推拉外缘
(4)配合。这种推勾手的工作原理和步骤是，推拉勾手移动到食物容器正上方，位于食物容器和货架上层板的间隙当中，然后稍微下降，先根据传感器确定，食物容器的大概位置。然后再下沉，套框套入食物容器盖子的突缘，盖子突缘直径比推勾手套框小很多，所以这时候还没有触碰食物容器，推勾手向移出方向推动食物容器的盖子的突缘，即推动或拉动食物容器，使食物容器与前一个紧靠的食物容器略微产生间隔，直到间隔足够勾推手探入而不会触碰倒这两个紧靠的食物容器，然后勾推手探入上述间隔当中，下沉套入至食物容器下部，对食物容器推拉。因为勾推手的内缘形状尺寸是确定的，所以是可以根据机械手坐标计算出被推拉的食物容器的位置。
[0276]与上述配合的是下面的两种有间隔条纹的货架层板。如图17所示，食物容器(I)被分隔在间隔条纹⑷之间。间隔条纹⑷的朝向和食物容器的进出方向一致，用于隔开食物容器和单向固定食物容器，其宽度和食物容器底部宽度一致。出口处有较为出口凸出部(2)，即是平缓的间隔条纹，防止食物容器因为某些原因掉落，并可以使食物容器移动到这个位置时微倾斜，方便伸缩托盘插入其底部。
[0277]货架层板的间隔条纹，除了前后推拉的结构(3)，还有倒L轨道推拉的结构(5)。倒L轨道推拉的结构(5)有横向间隔条纹。
[0278]伸缩托盘，就是一个位于推勾手下方，高度相对于推勾手是固定的，但是可以相对于推勾手前后伸缩移动的水平薄片铲，其两侧边缘有与食物容器底部尺寸一致的前后向间隔条纹，可以防止食物容器横向脱出。其有微小角度向前下方倾斜。在推勾手的配合下，在食物容器前半部分通过凸出部(2)的时候，可以向前插入食物容器底部，或在货架出口接住食物容器。其功能就是托住食物容器。这种伸缩托盘的伸缩长度是可以由步进、伺服或交流同步减速电机控制。
[0279]一种利用拾取器拾取密集容器(或包装)叠层的特定实施例。有的食物容器很小，里面的食物很少，有的是扁平状，有的数量很多，有的是异型结构，有的是软包装，进货时若一个个放入，会很花时间，为了方便进货，因此有了以下设计。
[0280]如图18所示，这种结构使用的容器是特制大号抽屉式储运容器(2)，内有大量的单层或多层的小食物容器(I)，储运容器(2)底部或底面具有与货架配合的结构，能直接搁在货架横梁上而不会前后移位，与货架横梁上的定位夹块配合而不会左右移动，即能保持固定，不会轻易移位。储运容器底部具有凹槽用于存放小食物容器，与小食物容器底部形状能配合。抽屉式储运容器(2)还有把手(4)，能让下面会说到的移物系统的机械手的倒勾叉扣入的一种向下开放有锥形喇叭状过渡开口的圆柱形插槽。还有便于移物系统定位调整坐标用的光学标记(3)。
[0281]如图19所示，上述抽屉式储运容器是配合一种特定的钩叉手(2)使用的。这种钩叉手具有向上的钩叉(3)，可以插入抽屉式储运容器的把手处，并伴随机械系统的移动能把抽屉式储运容器搬动。还有，薄片平铲(5)和推拉圈(4)。推拉圈(4)可以由机械(I)推移，能伸出和缩入薄片平铲(5)的范围。假设把一直径小于推拉圈的容器放在平台上，并已经知道该容器的尺寸和坐标，推拉圈伸出可以从容器上方套入食物容器，并收缩把食物容器拉入或推出薄片平铲(5)的范围。因为推拉圈有固定形状，所以伸出推拉圈套入小食物容器的时候，通过前后左右移动推拉圈，是可以摆正小食物容器的位置的。这里食物容器底部和薄片平铲都应该有过渡的斜面边缘，便于上述推拉操作。
[0282]如图20所示，与上述钩叉手配合的还有一个能从抽屉式储运容器中抓取小食物容器的4爪拾取器，上述钩叉手抓住抽屉式储运容器，把抽屉式储运容器移动到光学传感器(3)的下面，电脑对光学信息进行分析，对抽屉式储运容器内部的其中一个小食物容器进行定位，然后钩叉手把抽屉式储运容器移动，使该小食物容器与4爪拾取器对中。4爪拾取器具有固定长柄(I)，其长度使4爪拾取器能探入抽屉式储运容器中抓取消食物容器，而不会触碰到抽屉式储运容器的外壳。4爪拾取器下部有4夹钳片(2)，夹钳片有倒钩方便钩入食物容器翻边。移物系统把小食物容器对中后，把抽屉式储运容器提升，然后让4爪拾取器探入抓取小食物容器(4)。然后移物系统下沉，把抽屉式储运容器放置回原位。接着，利用上述图19中的薄片平铲和推拉圈，待薄片平铲和推拉圈与被抓住的小食物容器对中，并提升到能够支撑小食物容器，然后松开4爪拾取器，使小食物容器完全放置在薄片平铲上。然后钩叉手移动到其他设备，把小食物容器交由其他设备处理。
[0283]另外，拾取器还可以用负压吸盘的形式，方便拾取扁平软包装状的食物。
[0284]食物加工设备有很多种形式，烹制设备可以可以对食物进行烹制(例如，微波加热装置、电烤炉、热空气/蒸汽喷管、电热煎板、食物预热装置、超声波混合装置等)，调制设备可以改变食物成分或食物容器的结构(冷水热水注射装置、固体调味料/液体或软固体挤出设备、食物容器盖子刺穿设备、食物容器盖子开合设备等)，也可以是上述各种装置的组合。
[0285]下面从食物加工设备方面，用8个特定实施实例予以说明，包括:熟食自动售卖机、微波式面条类自动售卖机、煎炸薄饼类自动售卖机、油炸烧烤食品自动售卖机、注射加工式面条类自动售卖机、面包食品自动售卖机、花式即调饮品自动售卖机、混合果蔬饮品自动售卖机。
[0286]熟食自动售卖机其设计结构为:具有多个顾客取物口，其食物加工设备包括有多个微波设备，其食物加工设备还包括有多个保温预热设备，其食物加工设备还包括有食物容器刺穿设备。其食物容器采用微波相容材料，如PP塑料等。其他结构则与本发明通用部分一致。
[0287]熟食自动售卖机的食物容器刺穿设备为一根吸管大小的竖直的不锈钢刺针管或同样大小的不锈钢角型材。其针部位于刺针管底部，其针部呈斜面状而且底部尖锐能刺穿食物容器。刺针管可以固定安装，也可安装于可向下活动部件(如电磁铁等)。刺针管固定时，可以通过向上移动食物容器而把食物容器刺穿。刺针管安装于活动部件时，可以通过活动部件向下而刺穿食物容器。因为该食物加工设备不产生热量，所以该设备无需箱体和电动门。
[0288]熟食自动售卖机的保温预热设备是一种用于对食物预热或对已经加工好的食物保温的食物加工设备，其外壳和其他食物加工设备一样由保温外壳、电动门、空气循环管道组成，其内部有发热零件(如电阻丝和电热管、红外管等)和温度传感器，能控制内部空气温度。
[0289]熟食自动售卖机其工作方式特点为:制售食物的过程中，当移物系统机械手抓取食物容器之后，机械手夹钳会先移动到刺穿设备即刺针管的底部，使刺针管对正食物容器盖子需要刺穿的凹槽处(凹槽通常位于盖子的正中央)，然后机械手缓缓提升或刺针管下沉使刺针管刺穿食物容器，刺穿容器后机械手下沉并使容器脱离刺针管，最后机械手缩回运动区。完成上述程序后，机械手才把食物容器交由其它设备处理并交售于顾客。其中，为了缩短顾客等待时间，于销售高峰期来临之前，或于微波设备工作且移物系统机械手空闲时，会准备好一定数量加工好的食物，食物容器会进入预热保温设备预热，然后才放入微波设备加热，加热后再放回预热保温设备，以备随时交售于顾客。
[0290]微波式面条类自动售卖机其设计结构为:具有多个顾客取物口，其食物加工设备包括有冷热水注入设备及相应冷热水保温管道，其食物加工设备包括有多个微波设备。其常温箱内有蓄水系统和冷热水供水系统。其食物容器采用微波相容材料。其他结构则与本发明通用部分一致。具体为:
[0291][微波式面条类自动售卖机]的冷热水注入设备，其外部与其它食物加工设备类似都是带电动门并与空气循环系统联通的保温箱体。其内腔如图21，有竖直的管状热水注射器(5)，下端尖锐能刺穿食物容器，另一端通过保温管道(3)联通热水系统。保温管道内有电热丝和感温装置，能够使管道中的液体即使长期静置也不会冻结，并保持一定温度。热水注射器上端也缠绕有电热丝及感温装置，以防注射器内液体冻结，即恒温器(4)。热水供水系统食用水水泵通电工作时，热水注射器会射出热水。而排气管(6)在注射热水的过程中排除废热湿气。冷水注射器(7)可以注入食用冷水。和[油炸烧烤食品自动售卖机]的热空气注入蓄热式电烤箱设备一样，有结构类似的平台(2)及其提升装置(I)，平台的工作方式和效果也一样，可以让注射器刺穿/脱离食物容器。
[0292]微波式面条类自动售卖机的蓄水和冷热水供水系统，则与常见的管道热水箱系统或桶装水系统相似。
[0293]微波式面条类自动售卖机其工作方式特点为:其中的速冻干面条和肉菜、调料等食物，储存温度约零下20摄氏度，放入冷热水注入设备中，注射器通过提升平台刺入食物容器，注入一定分量接近沸点的热水后，温度平衡介于储存温度和热水温度之间，然后平台下沉脱离食物容器，机械手取出食物容器再放入微波设备中加热至接近沸点。最后取售于顾客。或者静置一段时间待热水高温杀菌，再注入冷水冷却至人体可接受的温度后再交售顾客。
[0294]煎炸薄饼类自动售卖机其特点在于其食物容器的形状和煎板烤炉食物加工设备的结构。如图22所示，适用于薄饼(6)的食物容器(5)外形更加扁平，而且其盖子中心有大面积(大于薄饼)的平面凹槽，这样合盖后，盖子中心与容器底部的高度正好略大于薄饼高度，薄饼放入容器中以后，上下表面能够紧贴食物容器。配合薄饼食物，食物容器底部有环形凹凸槽形(8)。食物容器底部还可以设计成圆形、方形、梅花或星形等形状的凹凸槽阵列，以制作薄饼之外其他形状的食品。食物容器材料同样使用煎炸适用材料(如带涂层铝箔等)。煎炸烤炉食物加工设备外壳和其他食物加工设备一样，其内腔和上述微波面条自动售卖机的热空气注入蓄热式电烤箱设备一样，有结构类似的平台(2)及其提升装置(1)，还有上下两个发热平板(4) (3)，对食物加工时平台提升，排气刺管(7)于薄饼周边空隙处刺穿容器，两个平板夹紧食物容器，然后平板发热，其热量透过食物容器传导对薄饼加工。加热过程产生的废气由排气刺管排除。加工完成后，平台下沉至原来的位置，由移物系统机械手取出。然后再交由其它设备处理。
[0295]油炸烧烤食品自动售卖机按其工作原理来看，也可以称为注入式热空气油炸自动售卖机，其设计结构为:具有多个顾客取物口，其食物加工设备包括有多个电烤箱设备，其食物加工设备还包括有多个预热保温设备。其电烤箱设备采用专为本机设计的热空气注入蓄热式电烤箱。其食物容器采用烧烤相容材料，如铝箔等。其他结构则与本发明通用部分—致。
[0296]油炸烧烤食品自动售卖机的热空气注入蓄热式电烤箱设备，其外壳和其他食物加工设备一样由保温外壳、电动门、空气循环管道组成，其内腔由带有提升装置的平台和上部热空气注射器组成(如图23所示，1.发热蓄热装置2.热空气动力装置3.食物注射加工区4.活动平台5.发热元件6.耐高温隔热层7.蓄热材料及气流通道8.发热蓄热区温度传感器9.设备散热外部空气入口 10.烹调外部空气入口及阀门11.烹调外部空气出口及阀门12.食物加工区排气口 13.食物加工区温度传感器14.设备散热外部空气出口 15.设备室温度传感器16.耐温保温管道17.喷气温度传感器、喷气阀门18.吸气温度传感器、吸气阀门19.热水管20.主动阀门21.被动阀门22.主气泵23.热空气喷管24.热水注射器25.平台提升装置26.简化结构)。热空气注入蓄热式电烤箱设备也可用两套食物加工设备(容器盖子开合设备和电烤箱设备)替代，但热空气注入蓄热式电烤箱设备为实现该功能的最优方案，其结构和工作方式具体为:
[0297].设备电动门打开时，该设备进行烹制前后，即食物加工即将开始或已经结束的时候，活动平台沉于底部，移物系统机械手精确地把食物容器放到平台上，或者从平台上取走食物容器。
[0298].热空气注射器又由发热蓄热装置(I)和热空气动力系统(2)和食物注射加工区
(3)组成，其中热空气喷管(23)由下部呈尖锐状的一根同心镶套管道或数根空心管道组成。设备通过该部件刺穿食物容器。循环热空气通过该部件注入食物容器当中，也通过该部件排出食物容器，其上部通过喷气/吸气温度传感器(17) (18)连接热空气动力系统，能监测通过的热空气或注入食物容器热空气的温度。
[0299].热空气动力装置则由连同发热蓄热装置的主动阀门(20)和被动阀门(21)和主气泵(22)及耐温保温管道(16)组成，主气泵为循环热空气提供动力并使两个通道(发热蓄热区和食物容器区)的冷热空气充分混合。主动阀门是能通过电流驱动控制阀门开闭的装置，被动阀门是只能被动地由进出气压控制阀门开启关闭的装置，功能上主动阀门是可以替代被动阀门的。系统通过控制主动阀门的开关量来控制通过发热蓄热装置的热空气的流量。
[0300]?发热蓄热装置由发热元件(5)、耐高温隔热层(6)、蓄热材料及气流通道(7)和发热蓄热区温度传感器(8)组成。温度传感器检测热空气温度，电脑能控制发热元件通电发热的功率，使温度控制在一定范围内(远高于烧烤温度，低于材料耐受温度)，蓄热材料有储存热量并保持空气温度稳定的作用。这样烤箱能产生较高的瞬时食物加工功率，并维持较稳定的电源输入总功率。耐高温隔热层为多层不同的耐高温和保温材料组成，能很好地隔绝内部高温元件，其内部热量通过进入的空气带出。
[0301].平台提升系统包括:活动平台(4)、平台提升装置(25)，用于使食物容器与热空气注射器作精确相对运动使热空气注射器能够刺入或抽离容器内。其变体可以是平台不动，而使热空气注射器运动而刺穿或抽离食物容器。
[0302]?散热系统:为了使各种主气泵等装置正常运作，外部空气从设备散热外部空气入口(9)进入并从设备散热外部空气出口(14)排出，带走设备工作时产生的热量并把温度控制在室温以下。外部空气出口和入口管道的另一端均在常温室，且分别有风机和阀门。风机一直工作和阀门一直打开使散热气流持续，直至各种设备停止工作且设备室温度传感器(15)检测到温度低于室温为止。
[0303]?加工区域排气口(12)在食物加工设备电动门即将或稍微打开时,空气循环系统会把加工区的热空气排出，直至食物加工区温度传感器(13)检测到温度趋于稳定，电动门才会完全打开，这时湿热空气基本排出。
[0304].食物容器内部温度的调控:当电脑检测到通过食物容器内部的热空气温度过低时，电脑会控制加大通过发热蓄热装置的空气的流量，进而提高注入食物容器内部空气的温度。当电脑检测到通过食物容器内部的空气温度过高时，会减少通过发热蓄热装置的空气的流量。当需要快速大幅度让食物容器内部降温时(比如，食物加工完毕，需要对其冷却时)，电脑可以打开烹调外部空气入口(10)和烹调外部空气出口(11)，这两个通道另一端的阀门或气泵会打开，这个时候食物容器和空气管道内残余热空气/热量会与外部空气发生交换并通过烹调外部空气出口排出，使食物容器内部快速冷却。
[0305].清理维护方式，上面所述加工食物的热空气中含有油气，在耐温保温管道(16)中，温度高于油的沸点，油气属于气态并不会沉积，当油气进入烹调外部空气出口(11)管道的时候，油气温度逐渐降低最终低于油的沸点，这时油气会冷凝于管道中。所以，为了解决这个问题，这里的管道的耐高温保温层内，有温度控制装置，即金属导管外，缠绕有电热丝/电发热装置及温度传感器(或热保护器)。电热丝发热时，每隔一段时间，电脑都会通过温度传感器检查温度的变化，温度达到预设值时电热丝停止发热，以确保温度受控和安全。电热丝通电发热使管道内部温度达到油的沸点，这时金属管壁温度比较高，所以油气不会附于管壁上。排出油气的时候，热空气喷管的喷气阀门(17)和吸气阀门((18)关闭，烹调外部空气入口阀门(10)和烹调外部空气出口阀门(11)打开，主气泵(22)工作通风排除油气，同时因为烹调外部空气出口管道(11)内温度大于油沸点，所以油气不会附着管壁，以至于长期积累后堵塞管道(这里的管道受到售卖机内部空间限制都比较细)。烹调外部空气出口管道(11)通向外部空间的出口处还应该有接口连接自动售卖机外部的可置换的油污容器和排气管，使冷凝的油气不会散发影响其它设备。
[0306].安全性考虑:需要考虑一旦电磁干扰导致错误，或使用错误材料制作的食物容器，或程序出错，或突然断电，或机械故障时可能出现的过热情况。解决的办法是，连接发热蓄热装置(I)的所有阀门都采用自动复位的设计，即一但断电，阀门就会自动关闭。假若使用的容器为统一的材料制作，有统一的熔点，那么只需要在热空气喷管(23)上部通过喷气/吸气温度传感器(17) (18)的部位附加热保护开关，一旦过热就会关断电流，并通知主控电脑。假若使用的容器有多种材料和相应多个熔点，那么除了上述措施来控制最高安全温度之外，还需要设置两套一样的各自独立的温度感测控制系统，这种系统能独立接受总控电脑串行数据指令。当接受到指令后，系统会打开电流开关一段很短的时间，然后重新接受总控电脑的串行数据指令，一旦没有接受到新的命令，电流就会关断。并且这种系统的温度传感器和电流开关都是独立的。两套系统，其中任何一套系统关断电流都会使该设备停止工作。从而避免因某些不可测的因素，使得设备误操作以致食物容器熔化。另外，为解决操作人员错误地把塑料容器误作金属容器，并向自动售卖机发出错误指令，而导致对塑料容器进行温度不合适的加工；还为了避免没有放置食物容器时，机器误加工操作。那么可以在活动平台(4)中部设置判断有无食物容器的传感器(例如红外传感器和电容接近传感器)和是否金属的传感器(例如电涡流接近传感器)。
[0307].食物容器内部湿度的调节有两种办法:
[0308]1.在食物容器放置入售卖机之前通过控制食物容器内部水分或食物表面水分而进行调控。比如，在速冻食物表面喷雾使其在食物表面或容器内表面凝结冰层而使烹制时空气湿度增加。
[0309]2.通过热水注入器(24)把一定分量接近沸点的热水喷入容器当中，热水接触热烹调热空气即可调节湿度。热水注射器除了如图作为本设备的附属装置之外，也可以是独立设备，即把加入热水和注入热空气这两个过程，可以于两套独立设备中分开实施，也可同时实施。
[0310].低成本的简化结构(26)，没有蓄热功能，其内部风路仅由保温层、风机、发热室、温度传感器、导管和喷管组成。适用于没有功率限制或不需要同时启动多台大功率设备的场合。
[0311]油炸烧烤食品自动售卖机其工作方式特点为:制售食物的过程中，当移物系统机械手抓取食物容器之后，机械手夹钳会先把食物容器放置到热空气注入蓄热式电烤箱设备的平台上，使食物容器正对其注射器刺针管。这时主风机启动短时工作，排除管道内沉积废气。然后平台缓缓提升使刺针管刺穿食物容器，再然后设备往食物容器中注入温度受控的热空气，对容器内食物进行烤制或油炸。油炸时，加大热空气循环速度及食物表面受热程度，使已经涂满油脂的食物表面表面短时维持一个高温而达到油炸效果。烹制完成后，平台下沉至原来的位置，机械手取出食物容器交由其它设备处理并交售于顾客。其中，为了缩短顾客等待时间，于销售高峰期来临之前，或于微波设备工作且移物系统机械手空闲时，会准备好一定数量加工好的食物，食物容器会进入预热保温设备预热，然后才放入热空气注入蓄热式电烤箱设备加热，加热后再放回预热保温设备，以备随时交售于顾客。
[0312]油炸烧烤食品自动售卖机假如不使用烧烤功能，也可以使用熔点较低的材料来制作食物容器。例如，米饭面条蔬菜等类型食物，仅需要略高于水沸点的热空气来加热。
[0313]为了使热空气充分接触食物，食物容器及食物的放置可以用类似常见的旋转烤炉做串烧烧烤的方式悬空地放置食物，并让食物切片或切条，这样可以大幅缩减食物加热时间。为了配合上述目的，一种新的食物容器结构，从食物容器底部斜向上看，如图24所示，食物容器对侧有放置竹签的卡槽(I)，食物串的串轴即竹签或其他材料制作的串轴，卡在食物容器相对应的卡槽(I)上，那么加工食物的时候，可以缩短加工时间。食物容器底部(2)，上面有通气槽(3)，通气槽的方向和热空气喷管之间气流的走向一致。通气槽可以引用于薄饼状食物，使得薄饼状食物，底部也能接受热空气。
[0314]注射加工式面条类自动售卖机其与油炸烧烤食品自动售卖机的结构功能和工作方式是基本一致的，只是食物成分和食物处理过程不同。微波式自动售卖机的方式是先注入热水再加热，这里是先加热完成烹调过程，再最后注入热水，并交售顾客。这样最后注入的热水就不需要加热到达到接近沸点的温度，比如说可以注入约60摄氏度的纯净的温水。这种方法可以节约食物加工的时间和电能。这种方法还能使食物容器出售时温度不会太高以至于顾客不能拾取。这种自动售卖机内面条比较适合使用含水分的湿面团。
[0315]面包食品自动售卖机其与油炸烧烤食品自动售卖机的结构功能和工作方式是基本一致的，只是食物成分和食食物处理过程不同。因为面包属于多孔状含水量少导热慢的食品，加热时间较长。面包食品若要迅速交售顾客，需要缩短在烤炉内的时间，除了在进入售卖机之前就预先烘焙或半烘焙好之外，还需要在售卖机内有更长的预热时间或在售卖前更多地准备加热好的成品。这样面包食品自动售卖机需要更多的预热保温设备。
[0316]花式即调饮品自动售卖机与微波式面条类自动售卖机相比，除了机械手夹钳和食物容器尺寸形状不同，食品类型不同之外，还有一个用于饮品表面花式绘图的饮品花色绘图食物加工设备和一个用于注射混合浆料的食物加工设备，而这两个设备都有部分共同的构造:用于一次性容器中抽取粉末的插管式粉末输送系统。
[0317]插管式粉末输送系统，如图25所示，该系统分为三个部分:1.粉末释放部分2.粉末传输部分3.粉末米集部分。在一次性容器被刺穿之后,一次性容器中的粉末会伴随气流从粉末采集部分经过粉末传输部分转移到粉末释放部分，并最终释放。整个过程均在低温下进行(低温室的温度)。
[0318]?粉末释放部分由废料储存器(4)、集气罩(5)、气固分离器(6)组成。当循环气流带动粉末进入气固分离器，粉末会从气固分离器下端释出，食物容器等会在正下方(废料储存器上方)接受粉末。而废料储存器则接受掉落的废弃粉末。集气罩用于收集下部食物容器等产生的湿热空气。
[0319].粉末传输部分由红外粉末监测器(7)、气流分配器(8)、外部空气排气口(9)、风机(10)及管道组成。当红外粉末监测器检测到管道内粉末用尽时，即其红外传感器的电流小于某一阀值时，电脑获得粉末用尽信号。气流分配器内隔板有一导流孔，用于调节气流分配器上两个进气孔的气流量，使气固分离器下端粉末出口处能有微气流伴随粉末释出。外部空气排气口和其他食物加工设备一样用于排出湿热空气。风机用于产生气流，风机部分功率较大时可以有散热装置和联通外界的常温管道和隔温外壳。
[0320]?粉末采集部分由11.提升平台12.锥形食物容器13.弹簧固定端14.弹簧压管端15.进出风管。提升平台使放置其上的食物容器提升直至被进出风管刺穿。进出风管中，左边的进风管有弹簧机构，弹簧在这里的作用是使进风管始终压在锥形食物容器内粉末堆的表面，并且随着粉末的传输，粉末堆表面降低，进风管也压得越来越低；而右边的是出风管，气流携带粉末从这里流出，出风管不带弹簧，而且长度略短。进风管的弹簧固定端使进风管最终能刺穿食物容器，而弹簧压管端限制使进风管不会被弹簧弹出。而食物容器采用锥形设计，使得未使用的粉末最终都会集中沉积到锥形容器底部。但是锥形的底部不容易摆放，所以容器外部要有适于摆放的支持结构。
[0321]注射混合浆料的混合浆料注射食物加工设备，其外部与其它食物加工设备类似都是带电动门并与空气循环系统联通的保温箱体。其内腔如图26所示，其插管式粉末输送系统(10)部分与上述一致，工作时粉末阀门(12)会打开，粉末会从固气分离器(11)释出，粉末释放完毕时，阀门会关闭以防止下方液体和蒸汽进入。当粉末被释放之后，冷水管(2)和热水管(3)会注入冷水或热水。这时电机(I)会启动带动搅拌器(4)搅拌并使搅拌腔体
(5)内原料充分混合。在这个过程中主阀门(6)是关闭的。当平台(9)提升，使注射管(8)和排气管(7)刺穿食物容器，然后主阀门(6)打开，释放混合液体，同时容器内气体从排气管排出。混合液释放完毕后，还会注入饮用水，一边搅拌一边对搅拌容器进行清洁。清洁液体可以作为饮料稀释成分，也可以作为废液排出。
[0322]饮品花色绘图食物加工设备，其外部与其它食物加工设备类似都是带电动门并与空气循环系统联通的保温箱体。其内腔如图27所示，具体:
[0323]1.把食物容器(2)放置在可升降的平台(4)正中央
[0324]2.盖子开合装置的下部夹(I)夹住食物容器(2)，两者形状是配合的
[0325]3.平台(4)上升使得食物容器(2)透明盖子的突缘与盖子开合装置的上部夹(3)同一高度
[0326]4.上部夹(3)夹住食物容器(2)透明盖子的突缘，两者形状是配合的
[0327]5.平台(4)下沉到原来的高度，透明盖子和食物容器分离
[0328]6.移物系统机械手抓住打开了盖子的食物容器
[0329]7.移物系统机械手把开盖的食物容器移动到粉末传输系统(7)的固气分离器(6)之下
[0330]8.粉末传输系统开始工作，采用的平面位移系统就是移物系统机械手，移物系统机械手根据图形作出相应移动。粉末在食物容器(8)奶泡上绘制出图形。其中会有少量废弃粉末洒落于集尘桶(9)之中。
[0331]9.绘制完毕，移物系统机械手重新把食物容器放置到平台(4)正中央
[0332]10.下部夹(I)夹住食物容器(2)
[0333]11.平台(4)上升使得食物容器与被分开的盖子合上
[0334]12.上部夹(3)松开，然后平台下沉到原来的高度
[0335]13.移物系统机械手取得食物容器，然后交由其它设备处理
[0336]14.最后，顾客的能够通过透明度的食物容器的盖子看到所绘制的图案
[0337]整个过程中，因为食物容器内液体可能是热的，那么产生的湿热空气通过与空气循环系统相连的排气口(5)排出。
[0338]花式即调饮品自动售卖机工作方式为，饮品花色绘图食物加工设备和注射混合浆料注射食物加工设备都是基于插管式粉末输送系统，移物系统机械手把食物容器置于混合浆料注射食物加工设备，注入适当的浆料和食物容器本身的食物材料混合，然后把食物容器交由饮品花色绘图食物加工设备，在食物表面绘制拉花图案。最后食物交售于顾客。
[0339]混合果蔬饮品自动售卖机与微波式面条类自动售卖机结构功能完全一样，只是机械手夹钳和食物容器尺寸形状不同，食品类型不同。食物容器内有各种速冻蔬果块、果汁冰粒、果酱及速溶调料。加工过程:注入热水后，再放入微波设备加热至某一温度或加热一段时间或者根本不使用微波设备(该类型自动售卖机的食品属于无需加工可以直接食用的类别，若需要加工则同样要微波加热至接近沸点。)，然后再注入冷水冷却，最后交售顾客。
[0340]下面是从整体结构方面考虑的其他特定实施例:
[0341]食物储存制作机与本发明所述其他通用售卖机或特定实施例中的售卖机基本相同，只是用人手收款替代机器收款，适合超市或者便利店内使用。能够节约纸币器等装置的生产费用。
[0342]餐具、调料自动分配售卖机与本发明所述其他通用售卖机或特定实施例中的售卖机基本相同，只是在常温箱设置了餐具包和调料包的出货机构。使顾客享用食物更加方便。
【权利要求】
1.一种销售食物的自动出货和加工系统，包括: 低温室、移物系统、货架、低温室设备、食物容器； 所述低温室的食物储存温度低于食物冻结温度； 所述低温室设备位于低温室内，或与低温室外壳相连； 所述低温室设备包含热空气源和湿空气源； 所述低温室设备具有保温外壳和自动门窗； 所述食物容器位于货架上； 所述食物容器为一次性食物容器； 所述货架位于低温室内； 所述移物系统位于低温室内。
2.如权利要求1所述的系统， 其特征在于，在设备工作时隔离湿热空气的方法: (1)低温室内部产生大于外界空气出口的压力，使内部空气向外流出或排出，并迫使湿热空气也向外流出或排出； (2)相应外部流入空气通过有冷室的通道进入，湿热空气通过该通道后，转化为干冷空气; (3)外部湿热空气转化为干冷空气之后所余的冰霜，凝结冷室内，通过定时除霜排出。
3.如权利要求1所述的系统， 其特征在于，减少热空气交换的工作方法，包括: (1)入货人员把货物放置于小开口平台设备之上； (2)移物系统控制或拾取小开口平台设备之上的货物； (3)移物系统把上述货物移动到储存设施； (4)移物系统解除对货物控制或拾取； (5)移物系统重新控制或拾取储存设施的货物； (6)移物系统把货物移动到其他设备； (7)移物系统解除对货物控制或拾取； (8)重复执行步骤(5)(6) (7)； (9)使用人员取走货物。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，移物系统的结构: 所述货架面向移物系统开放； 所述移物系统取物部分的活动范围和食物容器的储存范围一致； 左右运动机构基于上下运动机构， 上下运动机构可以两侧皆有平衡配重装置， 上下运动机构可以两侧皆有同步装置， 移物系统可以有转轴机构，转轴机构竖立， 转轴机构和前后运动机构都是基于左右运动机构， 前后运动机构至少有一级伸缩结构。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，可以有下列形式或其混合形式: (a)包括食物容器、凹槽板、夹钳， 凹槽板用于货架上， 凹槽板至少有一级凹槽，配合至少一种尺寸的食物容器， 夹钳至少有一种标准形状，配合至少一种尺寸的食物容器， 凹槽、食物容器、夹钳三者形状相互配合； (b)包括食物容器、光学系统、夹钳， 夹钳至少有一种标准形状，配合至少一种尺寸的食物容器， 光学系统可以有红外传感器， 光学系统红外传感器可以是一种左右对称的斜向设置方式，至少包含前项传感器和侧向传感器， 光学系统红外传感器可以是一种不对称的正侧向布置方式，至少包含两个相对的斜向传感器， 光学系统可以有摄像装置； (C)包括食物容器、光学系统、扣手， 扣手具有上下开合的夹钳扣住食物容器翻边， 扣手具有斜面抵住食物容器下部， 光学系统至少包含前向传感器和翻边传感器， 光学系统可以有摄像装置； (d)包括光学系统、勾推手、伸缩托盘、条纹层板， 勾推手有一个圈，从前后左右推拉食物容器， 伸缩托盘可以伸缩，伸缩托盘是一个铲子，托起食物容器， 条纹层板，位于货架上，具有导向和间隔条纹， 光学系统至少包含前向传感器， 光学系统可以有摄像装置； (e)包括光学系统、拾取器、抽屉式储运容器、小食物容器、钩叉手， 抽屉式储运容器是活动的， 抽屉式储运容器位于货架上， 抽屉式储运容器具有把手， 小食物容器层叠排列于抽屉式储运容器内， 钩叉手有插入抽屉式储运容器把手的钩叉， 钩叉手有推拉圈和平铲， 拾取器和光学系统都是固定结构， 光学系统与拾取器同向， 拾取器有固定长柄， 拾取器探入抽屉式储运容器中拾取小食物容器。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于， 所述食物容器具有至少一种标准形状； 所述移物系统的取物部分具有至少一个与食物容器配合的标准形状； 所述移物系统的取物部分是夹钳时， 可以有多个钳形，各个钳形可以具有不同的尺寸，不同的尺寸的钳形按从小到大，从上到下的形式排列。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，空气循化系统的结构:空气循环系统有内部空气循环通道；低温室内部空气循环通道经过冷室；空气循环系统有外部空气入口通道；外部空气入口通道经过冷室后进入低温室；外部空气入口通道有阀门；空气循环系统有使内部空气压力大于外部空气出口压力的气泵；低温室设备有排气口和排气通道。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，空气循环系统的冷室的结构，冷室内有蓄冷装置，冷室内有除霜装置，冷室内有蒸发器，可以有两个冷室交替工作，可以有动态调整通路的和冷室工作次序的结构。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，具有热蒸发除霜系统，热蒸发除霜系统内含发热丝对机械部件短时发热蒸发去除冰霜，热蒸发除霜系统的发热丝位于机械部件内部，或壳体上。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，低温室设备中，有至少一个顾客取物设备，顾客取物设备内平台可以采用玻璃底板，顾客取物设备内可以有条形码识别装置，顾客取物设备内可以有红外传感器，顾客取物设备可以有前门和后门两个电动门。
【文档编号】G07F11/00GK104346873SQ201410087777
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】黄自升 申请人:黄自升