一种液体配料机及其工作方法
技术领域
本发明涉及烹饪设备及其工作方法,特别涉及一种液体配料机及其工作方法。
背景技术
目前,人们越来越关注饮食的质量。而一道美味佳肴的制作除了与主料(荤、蔬菜等)和辅料(姜、葱、蒜等)的制作有关,与制作火候有关以外,还与各种调味品的添加有着极其重要的关系,包括添加次序和添加量以及添加调味品的时机,都会影响菜肴的口味。
在食品生产工业领域,各种液态调味品生产可以通过各种不同的计量方法实现配料,但是在日常生活中,尤其是在餐厅中,厨师在烹饪过程加液态调味品时,还是存在以下问题:依靠于人工,过程繁琐;调料种类较多时,容易造成漏放和错放;用勺凭经验和目测的方法进行添加,对量的掌控因人而异,精确度和一致性不好。即使是经验丰富的厨师,其调味料的添加也是依靠经验进行判断,随机性很大。
随着烹饪设备的自动化水平不断提高,市场上推出了很多新的智能烹饪设备,该类设备的功能大多数是自动控制烹饪过程中的火力和时间。申请号为200710007835.X的文献中公开了一种全自动烹饪机器人系统,该系统中包含自动配料子系统;但是该系统集成在烹饪系统中,不能独立工作,也不能和现有传统烹饪设备配合使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种液体配料机,实现了液体配料添加的自动化,特别是结构实现,而且该配料机用于控制每种配料的加入量的结构十分简单、高效而又精确。
本发明的另一个目的在于提供一种所述液体配料机的工作方式。
本发明通过如下技术方案实现:
一种液体配料机,包括传动机构、配料单元和储料系统,所述配料单元包括一活塞,所述活塞的推拉运动通过所述传动机构控制;所述储料系统包括至少一个储料单元和至少一个分开关。
根据本发明,所述液体配料机还包括一管道系统,用于连接所述配料机的各个部分;具体地用于连接储料系统和配料单元,并将液体配料从配料机导出。所述管道系统包括连接各部分的管道以及接头,其中,所述管道和接头可以是一体成型的或者是分开的。
根据本发明,所述储料单元与所述分开关一一对应,即每一个储料单元都对应一个分开关。
根据本发明,所述分开关优选位于所述储料单元的下方,更优选位于所述储料单元的下方出料口处。
根据本发明,所述配料机还包括与配料单元连接的出料总开关和出料口。
根据本发明,所述液体配料机还包含一个气泵和气泵开关。当打开气泵开关时,通过气泵向管道系统的管道内吹入气体,可以将管道中的液体配料推向出料口。
根据本发明,所述气体为高压气体,优选空气,更优选高压空气。
根据本发明,所述液体配料机还包括一个进水口和进水口开关。当打开进水口开关时,通过进水口向管道系统的管道内注入清水。所述清水既可以作为一种液体配料添加,也可以用于清洗管道。
根据本发明,所述液体配料机中的开关部分或者全部为电磁阀。
根据本发明,所述配料单元包括缸体和置于其中的活塞。优选地,所述活塞外还包有一个活塞环;用于保持活塞和缸体之间的密封。
根据本发明,所述配料单元安装于机架上。优选地,在所述配料单元和机架的结合处安装有缓冲单元;用于配料单元的保护。更优选地,所述缓冲单元为缓冲弹簧。
根据本发明,所述液体配料机还包含控制模块。所述控制模块控制电机的启动、停止和开关的开通、关断。
根据本发明,所述储料单元上设置有液位检测单元,用于监测液体配料的剩余量。
根据本发明,所述液位检测单元可以采用液位传感器,优选是红外式液位传感器。
根据本发明,所述液位检测单元(如液位传感器)与控制模块的通信连接可以采用有线或者无线的方式。
根据本发明,所述液位检测单元将检测的液位信息传递给控制模块。控制模块在储料单元液位低于某一特定限制时,自动给出告警信息。
根据本发明,所述储料单元顶部设有防尘气孔;通过防尘气孔,在保持空气压力的情况下防止灰尘进入储料单元内。
根据本发明,所述传动机构还包含一个或多个位置检测单元,可以直接或者间接的检测配料单元内活塞的位置。通过检测配料单元内活塞的位置,可以用于限制活塞的活动范围来保护配料单元;也可以用于控制抽取储料单元内配料的份量;还可以用于控制挤出出料口的配料份量。
根据本发明,所述位置检测单元通过检测活塞的实时位置从而检测投放的配料份量。例如通过记忆或者检测电机转动圈数来判定活塞活动范围,进而计算出投放配料的份量。
根据本发明,所述位置检测单元包括下限位开关和上限位开关。可以用于检测活塞活动的极限位置从而来保护活塞。
根据本发明,所述位置检测单元实时检测活塞是否处于极限位置,如果检测到活塞处于极限位置,则向控制模块发送信号,由控制模块强制停止电机的活动,或者控制电机反转,使活塞远离极限位置。
根据本发明,所述传动机构包括电机,所述传动机构可以将电机的旋转运动转换为直线运动,带动配料单元内活塞做直线式的推拉运动。这样,配料单元内活塞的运动距离可以转换为电机转动的圈数。
根据本发明,所述传动机构具体包括电机(如步进电机)、底座、联轴器、支撑座、滚珠丝杠、直线导轨、固定座、滑块和拨叉。通过滚珠丝杠和滑块间的齿轮齿条传动将旋转运动转换为直线运动;所述拨叉同活塞连接,通过拨叉带动配料单元活塞运动。
根据本发明,所述液体配料机还包括与所述控制模块相连的网络通信模块。根据所述网络通信模块,可以通过有线或者无线的通信方式接收外部设备发送的控制信息或者配料信息。
根据本发明,所述液体配料机还包含与所述控制模块相连的I/O处理模块。通过所述I/O处理模块,可以接收液体配料机内部或者外部硬接点的电平信号。
本发明还公开了一种上述液体配料机的工作方式,其通过控制所述活塞和所述至少一个分开关将定量的液体配料从储料系统中吸出。
根据本发明,具体而言,所述方法是在包括储料系统的配料机中,通过增加配料单元、传动机构,自动完成液体配料的抽取和配送过程。也就是说,所述储料系统中包括至少一个储料单元和至少一个分开关,所述配料单元连接有一出料总开关,配料时,
(1)关闭出料总开关;
(2)打开指定储料单元的分开关,拉动配料单元内活塞,通过控制活塞将定量的液体配料从特定储料单元中吸出;
(3)关闭指定储料单元的分开关;
(4)如需同时配置多种配料,则重复步骤(2)~(3);
(5)完成全部配料,打开出料总开关;
(6)推动配料单元内活塞,将配料由出料总开关挤出。
根据本发明,所述液体配料机可以将多种配料依次吸入配料单元后,然后关闭所有储料单元的分开关并打开出料总开关,一次性将多种配料挤出出料口;或者,所述液体配料机可以将多种配料同时吸入配料系统,然后关闭所有储料单元的分开关并打开出料总开关,一次性将多种配料挤出出料口。
根据本发明,所述液体配料机在每个给料步骤完成后,可以打开气泵开关和/或出料总开关重新平衡管道内压力,以保证下一次配料的精度。
根据本发明,所述液体配料机在抽取定量液体配料时,可以根据不同液体配料的物理属性,调整配料单元内活塞的活动速度,以保证配料份量的准确性。
根据本发明,所述液体配料机通过通信模块接收外部设备发送的控制信息或者配料信息。优选地,所述外部设备发送的控制信息或者配料信息中,包含配料编号和添加份量。优选地,所述配料编号同配料所处储料单元的位置信息关联或者本身就是储料单元的编号。
根据本发明,所述液体配料机通过与所述液体配料机所包含的控制模块相连的I/O处理模块,可以接收液体配料机内部或者外部硬接点的电平信号,既可以连接配料机自身的状态量,用于自动控制;也可以用于和外部其它烹饪设备协同工作。
根据本发明,所述液体配料机可以通过接收外部设备输入的电平信号,启动一次配料和给料过程。在接收电平信号之前,配料机已经通过通信模块获取每一次电平信号触发时,配料的种类和份量。
本发明的有益效果:
本发明采用活塞抽取式,使得取料、投料系统可以对液体配料的投放进行精确地控制。
本发明通过分开关(如安装在储料单元出料口处)选择投放的配料并通过开闭分开关的时间来控制投放配料的份量,不仅结构简单,而且控制精度较高。
本发明采用的传动结构,可以将电机旋转运动转换为直线运动,解决了通过电机控制活塞的推、拉动作的问题。
本发明设计了一个位置检测单元,不仅可以防止活塞活动的范围越限,而且可以检测投放的配料份量。
本发明通过加装活塞环和缓冲单元,增强了配料机使用中的安全性。
本发明通过增加气泵,可以将管道中的残留液体吹出,提高了投料控制的精度和准确性。
本发明通过增加进水口,不仅可以将烹饪过程中的加水动作也通过配料机完成,而且也提供了一种配料机管道清洗的手段。
本发明的储料单元上加装有液位检测单元,可以在液体配料不足时及时给出告警信息。
本发明设计的液体配料机,可以一次性对多种配料进行配制,配制完成后可以一次性完成给料动作。
本发明设计的配料机,还包括一个控制模块,可以接收外部的控制命令或控制程序,自动完成配料动作,也可以配合其他烹饪设备完成整个烹饪过程。
本发明设计的配料机,还可以通过I/O处理模块接收外部输入信息,同其它烹饪设备协同工作。
附图说明
图1为液体配料机总体结构图;
图2为液体配料机管道系统的结构图;
图3为液体配料机传动机构的结构图;
图4为液体配料机配料单元的结构图;
图5为液体配料机控制模块工作原理图;
图6为液体配料机工作流程图。
附图标记说明:
1机架、2传动机构、3配料单元、4储料系统、5管道系统、6气泵、7控制模块、8液位检测单元、9出料口、10进水口;
G1出料总开关、G2气泵开关、G3进水口开关、F1~F8储料单元分开关、501“T”形三通接头;
201电机D1、202底座、203联轴器、204支撑座、205下限位开关、206滚珠丝杠、207直线导轨、208上限位开关、209固定座;210滑块、211拨叉;
301缸体、302活塞、303活塞环、304缓冲单元。
具体实施方式
本发明通过如下实施方式进行详细说明。但是本领域技术人员了解,下述具体实施方式不是对本发明保护范围的限制,任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
本发明公开了一种液体配料机,包括传动机构、配料单元和储料系统,所述配料单元包括一活塞,所述活塞的推拉运动通过所述传动机构控制;所述储料系统包括至少一个储料单元和至少一个分开关。
如图1所示,所述液体配料机具体包括机架1、传动机构2、配料单元3、储料系统4、管道系统5、气泵6和控制模块7,其中,各部分均安装于机架1上。
如图3所示,所述传动机构2,主要由步进电机201、底座202、联轴器203、支撑座204、下限位开关205、滚珠丝杠206、直线导轨207、上限位开关208、固定座209、滑块210和拨叉211构成。
如图4所示,所述配料单元3,主要由缸体301、活塞302、活塞环303和缓冲弹簧304构成。
传动机构2的主要作用是为配料单元3的抽料和排料提供动力,传动机构通过滚珠丝杠206将步进电机的转动转换为直线运动,通过拨叉211带动活塞302做往复运动,从而实现配料单元的抽料和排料动作,由于步进电机转动的圈数和活塞的运动距离存在换算关系,所以通过控制步进电机旋转的圈数就能控制活塞的运动距离,从而控制抽出配料的容量(例如,所述传动机构包括一个用于控制抽取储料单元内配料的份量和/或用于控制挤出出料口的配料份量的位置检测单元,优选所述位置检测单元通过记忆或者检测电机转动圈数来判定活塞活动范围,进而计算出投放配料的份量)。整个过程中,活塞最大行程由上限位开关208和下限位开关205闭锁,一旦活塞运动触发上限为开关208或者下限位开关205,则电机转动停止,从而防止活塞运动越过限位开关的位置。缸体301与机架之间安装有缓冲单元304(如弹簧),主要为活塞下压提供过位保护功能,活塞下压到最底端时,由于缓冲单元304(如弹簧)的作用,配料单元还可以整体向下走,防止活塞、缸体与机架之间产生硬碰撞而损坏。
如图1-2所示,所述储料系统4,主要由储料单元C1~Cn组成,各储料单元上部都设置有能导气的气孔,储料单元下端连接分开关(如电磁阀)F1~Fn,经分开关(如电磁阀)F1~Fn、管道系统5中的管道与配料单元的缸体301连通。配料单元3与各储料单元下方的分开关(如电磁阀)、出料口9端的出料口总开关(如电磁阀)G1配合,就能通过配料单元的活塞的抽料动作顺利抽出各储料单元中的配料,并通过出料口9导出。如图1所示,所述储料单元上设置有液位检测单元8,用于监测液体配料的剩余量;所述液位检测单元可以采用红外式液位传感器。所述液位检测单元采用有线或者无线的方式与控制模块通信连接;具体而言,所述液位检测单元将检测的液位信息传递给控制模块。控制模块在储料单元液位低于某一特定限制时,自动给出告警信息。
如图2所示,所述管道系统5,主要由连接各部件的管道以及连接管道用的T形三通接头501组成,主要作用是连接所述配料机的各个部分,具体如连通配料单元、储料系统、气泵等部件。
如图1-2所示,所述气泵6与气泵开关G2(如电磁阀)串联设置于和出料口相对的整个管道系统的末端,且与整个管道系统相通。打开气泵开关G2和气泵6后,可以将管道内吹入高压气体。吹入的高压气体可以在配料单元完成排料动作后,将管道中的残留调料从出料口9吹出,消除管道容积对整个系统出料精度的影响。
如图1-2所示,所述进水口10与进水口开关G3(如电磁阀)串联设置于和出料口相对的整个管道系统的末端,且与整个管道系统相通。打开进水口开关G3后,可以从进水口10将清水引入管道5。清水引入管道5后,即可以作为一种配料加入烹饪菜肴中,也可以在烹饪完成后对管道5进行清洗工作。
如图5所示,所述控制模块7,包括有:CPU微处理器701、继电器驱动单元702、步进电机驱动器703、I/O接口704、网络接口单元705、启动开关A1、继电器J1~J11、步进电机D1和气泵电机D2。
网络接口单元705采用无线或有线方式与外部智能终端通信,外部智能终端可以是智能烹饪灶具、液体调料自动灌装设备,也可以是平版电脑、计算机、智能手机等设备,该液体配料机通过网络接口单元705从外部智能终端获取配料单,根据配料单中的配料表参数,实现对液体调料自动配料和投料。
I/O接口704管理内部和外部的电平输入信号。内部信号包括限位开关的位置触发信号,外部信号包括其他自动烹饪设备输入的工作协同信号。协同工作开始前,配料机已经通过网络接口单元705获取完整的配料表及配料添加顺序。协同工作开始后,外部自动烹饪设备只需要向配料机发出电平触发信号,配料机按照配料表中指定的顺序完成对指定配料名称(编号)和份量配制和给料。
本发明还公开了上述液体配料机的工作方式,其通过控制所述活塞和所述至少一个分开关将定量的液体配料从储料系统中吸出。具体而言,所述方法是在包括储料系统的配料机中,通过增加配料单元、传动机构,自动完成液体配料的抽取和配送过程。也就是说,所述储料系统中包括至少一个储料单元和至少一个分开关,所述配料单元连接有一出料总开关,配料时,
(1)关闭出料总开关;
(2)打开指定储料单元的分开关,拉动配料单元内活塞,通过控制活塞将定量的液体配料从特定储料单元中吸出;
(3)关闭指定储料单元的分开关;
(4)如需同时配置多种配料,则重复步骤(2)~(3);
(5)完成全部配料,打开出料总开关;
(6)推动配料单元内活塞,将配料由出料总开关挤出。
下面结合附图1~6对本发明其中一种工作流程进行说明。
按下A1启动开关,液体配料机将按下述工作流程步骤进行工作:
上电初始化:CPU微处理器701通过I/O接口单元704检查下限位开关的状态,当下限位开关是接通状态,则表示配料单元3中的活塞302不在缸体301最底端位置,此时,CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J10触点接通,打开出料口电磁阀F10;再通过步进电机驱动器703驱动步进电机D1转动,使配料单元3中的活塞302下移,当滑块201压动下限位开关使其断开时,下限位开关通过I/O接口单元704将活塞302的位置信息送给CPU微处理器701,控制步进电机D1停止转动;当下限位开关是断开状态,则表示配料单元3中的活塞302是在缸体301最底端位置,此时,CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J9、J10和J11触点接通,打开出料口电磁阀F10和气泵电磁阀F9,同时启动气泵电机D2产生压缩空气,利用压缩空气清除管道系统5中的残留液体,随后断开继电器J11、J10,停止气泵电机D2转动,关闭出料口电磁阀F10,再通过步进电机驱动器703驱动步进电机D1使活塞302上升半圈,用以消除机械误差,再关闭气泵电磁阀F9,等待接收配料指令。
监听网络数据接收配料报文:CPU微处理器701通过网络接口单元705监听网络数据,接收外部智能终端发出的报文,当收完报文后,判断该报文是否为请求本机配料的报文,若不是,则返回继续监听网络数据;若是则进入下一步骤。
解析报文获取配料单:CPU微处理器701对报文进行解析获取配料单,配料单中含有所需调料的配料编号和容量参数(如1#-番茄酱100毫升,3#-醋15毫升,4#-黄酒10毫升,8#-水50毫升等)。
读取本步配料数据:CPU微处理器701按照配料单顺序读取本步配料数据(如1#-番茄酱100毫升)。
根据物料编号打开对应的电磁阀:CPU微处理器701根据本步配料数据中的物料编号(如1#),通过继电器驱动单元702使该物料相应的继电器Jn触点接通(如J1),打开该物料所对应的电磁阀Fn(如F1)。
根据物料容量抽取相应容量的液体:CPU微处理器701根据配料数据中的物料容量,通过步进电机驱动器703控制步进电机D1正向转动,使配料单元3中的活塞302上升到相应距离,抽取相应容量的液体(如100毫升番茄酱),随后控制步进电机D1停止转动。
关闭该物料所对应的电磁阀:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702断开该物料相应的继电器Jn触点(如J1),使该物料所对应的电磁阀Fn(如F1)关闭。
配料是否完成:CPU微处理器701检索配料单后续项,若还有配料数据(如3#-醋15毫升),则返回执行上述的“读取本步配料数据”、“根据物料编号打开对应的电磁阀”、“根据物料容量抽取相应容量的液体”和“关闭该物料所对应的电磁阀”四个步骤,继续抽取其它相应的液体;若配料数据为空,则表示配料完成,进入下一步操作。
抽管道内残留液体:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702接通继电器J9,打开气泵6端的气泵电磁阀F9,再通过步进电机驱动器703驱动步进电机D1使活塞302上升一圈,抽取管道内残留液体,随后断开继电器J9,关闭气泵电磁阀F9。
打开出料口电磁阀:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J10触点接通,打开出料口电磁阀F10。
输出所配液体调料:CPU微处理器701通过步进电机驱动器703控制步进电机D1反向转动,使配料单元3中的活塞302下移,将配料单元中的液体挤出,经出料口电磁阀F10输出;当活塞302到下降到底部,滑块201压到下限位开关时,表示配料单元3中的液体已全部输出,此时下限位开关断开,通过I/O接口单元704将活塞302的位置信息送给CPU微处理器701,控制步进电机D1停止转动。
打开气泵电磁阀:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J9触点接通,打开气泵电磁阀F9。
启动气泵电机清除管道中残留液体:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J11触点接通,启动气泵电机D2产生压缩空气,利用压缩空气将管道系统5中的残留液体经出料口电磁阀F10吹出,2秒后断开继电器J11,气泵电机D2停止转动。
关闭出料口电磁阀:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J10触点断开,关闭出料口电磁阀F10。
配料单元活塞复位:CPU微处理器701通过步进电机驱动器703驱动步进电机D1使活塞302上升半圈,用以消除机械误差,使配料单元活塞302复位。
关闭气泵电磁阀:CPU微处理器701通过继电器驱动单元702使继电器J9触点断开,关闭气泵电磁阀F9。
发送配料结束报文:CPU微处理器701通过网络接口单元705向外部智能终端发送配料结束报文,并返回步骤2,等待接收下一个配料报文。