冷冻食物自动烹制售卖系统的制作方法_3

文档序号:9079512阅读:来源:国知局
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(6),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。
[0123]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7a和图7b,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(8)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。
[0124]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(6)。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。
[0125]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。
[0126]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。
[0127]I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。
[0128]移物系统如下沭:
[0129]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。
[0130]而本实用新型中该实施例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
[0131]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。
[0132]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。
[0133]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。
[0134]具体工作方式和流程:
[0135]?入货方式
[0136]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。
[0137]?储存方式
[0138]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:
[0139]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。
[0140]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。
[0141]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中的部件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。
[0142].食物制售方式
[0143]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。
[0144]特宙实施例
[0145]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:
[0146]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。
[0147]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。
[0148]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(I)为夹持小容器的情况,右边(2)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)。
[0149]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
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