CN106388602A - 一种咖啡分量器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种咖啡分量器，包括机架、设置在机架上的控制器、研磨单元、称重单元和压粉单元；所述控制器分别连接研磨单元、称重单元和压粉单元；所述研磨单元的出粉口与压粉单元的进料口连接，称重单元安装在压粉单元内，可相对压粉单元伸缩；首先，通过手机向控制器发送指令，控制器驱动磨豆机磨豆；然后，舵机驱动曲柄带着抽板和称重盘插入压粉单元中，使咖啡粉落在称重盘上称重；接着，震动马达启动让咖啡粉在称重盘上进行第一次整平，驱动舵机将抽板和称重盘抽出；接着，对粉碗内的咖啡粉进行振动操作使其均匀分布；最后，电机驱动下压装置对咖啡粉进行压粉。本发明的结构简单、自动化程度高、操作方便、工作效率高、成本低。

Description

一种咖啡分量器

技术领域

本发明涉及咖啡制备技术领域，尤其涉及一种用于咖啡豆自动研磨、称重、填充、平整和压粉步骤的咖啡分量器。

背景技术

咖啡是世界三大饮料之一，随着中国经济发展，咖啡逐渐成为人们的生活必需品。人们对咖啡的品质要求越来越高。其中占了最大市场份额的意式咖啡在制作过程中需要对咖啡豆进行研磨，称重，填充，整平，压粉，最后通过咖啡机进行萃取。然而在制作过程中往往需要很多人工操作的步骤，在国内市场并未出现自动化的制作咖啡的机器，使得制作咖啡的效率大大提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单、工作效率高、成本低，并可以实现自动制作咖啡的分量器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种咖啡分量器，该分量器用于控制磨豆机将咖啡豆磨成粉，然后对咖啡粉进行称重、填充、平整和压粉，最后放入咖啡机萃取成咖啡饮料。咖啡分量器主要包括机架、设置在机架上的控制器、研磨单元、称重单元和压粉单元。所述控制器分别连接研磨单元、称重单元和压粉单元，用于控制各个单元的电机和传感器。所述研磨单元的出粉口与压粉单元的进料口连接，咖啡豆磨成粉后直接进入压粉单元。称重单元安装在压粉单元内，可相对压粉单元伸缩，当称重单元伸出，咖啡粉落到称重单元上进行称重，到达设定值后称重单元缩回去，称好的咖啡粉落入粉碗内。

具体的，所述压粉单元包括压粉模块、用于填充和整平咖啡粉的振动模块和装粉模块。

其中，所述装粉模块安装在压粉模块底部，与压粉模块固定连接，所述振动模块由震动马达构成，安装在装粉模块上，与控制器连接。具体如下：所述装粉模块包括第一粉碗架、第二粉碗架和用于盛放咖啡粉的粉碗。所述震动马达安装在第二粉碗架上。所述粉碗位于压粉套下方，第一粉碗架位于粉碗后方，与粉碗固定连接，第二粉碗架位于粉碗左右两侧，与粉碗固定连接，第一粉碗架和第二粉碗架之间固定连接，而第一粉碗架通过螺栓与称重模块的抽板底板固定连接。

其中，所述压粉模块包括滑轨、滑块、齿条、电机和压粉套。所述压粉套固定安装在下底板上，下底板上设有压粉套内径大小的通孔，该通孔和压粉套构成咖啡粉下落到粉碗内的通道，而称重单元位于压粉套的下方，通过控制器的控制，可以打开和切断这条咖啡粉的下落通道。所述滑轨竖直安装在机架上，位于压粉套的上方，滑轨的上端设有行程开关，下端设有下压装置。所述行程开关和下压装置均与控制器连接，用于反馈检测的信号。所述电机采用减速电机，并安装在机架上，与滑轨相对设置并与控制器连接，电机的输出轴上装有用于与齿条传动的齿轮，构成齿轮齿条机构。所述滑块安装在滑轨上，齿条固定在滑块上，并与齿轮传动连接，由电机驱动齿条在滑轨上上下运动，进而带着下压装置进入压粉套并在粉碗内压实咖啡粉。

作为本发明的优选方案，所述下压装置包括粉锤上、压力传感器和粉锤下。所述粉锤上安装在齿条的底部，并通过螺栓与粉锤下连接。所述压力传感器固定在粉锤下上，位于粉锤上和粉锤下之间。由于螺栓的螺纹部分与粉锤下是固定连接，螺栓的光杆部分与粉锤上是滑动连接，螺栓的头部起到限位作用，因此，粉锤上与粉锤下之间可以相对轴向运动。当电机驱动下压装置压粉时，粉锤下向下运动并与咖啡粉接触而停止向下，随着齿条继续向下运动，粉锤上和粉锤下之间的距离逐渐减小，直到粉锤上与压力传感器接触并继续下压，压力传感器获取当前的压力值并反馈给控制器；当压粉完成后，电机驱动齿条向上复位，粉锤上与压力传感器分离并提着粉锤下向上运动。

具体的，所述称重单元包括与控制器连接的舵机、下底板、曲柄、称重盘、抽板、抽板底板和抽板滑道盖。所述下底板与机架固定连接，舵机安装在下底板上。所述曲柄的一端与舵机的输出轴固定，另一端与抽板的一端连接，在抽板上设有一凹槽，曲柄的一端可在凹槽内来回滑动，构成正弦机构用于伸出和抽出抽板。所述抽板上设有与控制器连接的称重传感器，称重盘安装在称重传感器上，当抽板伸入咖啡粉下落通道后，咖啡粉直接落到称重盘上进行称量，称量完毕后将抽板和称重盘一起抽出，在称重盘上的咖啡粉便会落入粉碗内等待压粉。所述抽板底板安装在下底板的下方，与下底板平行，抽板滑道盖安装在抽板底板上，抽板的另一端插入抽板滑道盖内，随着舵机对抽板的驱动，抽板可在抽板滑道盖内往复滑动，从而打开或切断咖啡粉的下落通道。

作为本发明的优选方案，为了降低成本、提高分量器的耐用度，所述压粉套采用亚克力材料制成。

作为本发明的优选方案，所述研磨单元设为磨豆机。

作为本发明的优选方案，为了减少分量器的体积，提高部件的集成度，本发明的所述电机采用能耗小、性能优越、振动小、噪音低的减速电机。

进一步的，所述称重单元还包括用于减少摩擦的垫片，所述垫片设置在抽板滑道盖内，位于抽板的下方。更进一步的，所述垫片由金属铝制成，其表面粗糙度为0.05um。增加垫片后的抽板底板与抽板之间的摩擦力更小，从而最大程度避免抽板来回抽取时的卡死现象，同时也减轻舵机的负担，可以选用驱动力更小、性价比更高的舵机来驱动，有助于进一步降低分量器的整体成本。

进一步的，所述称重单元还包括用于固定抽板底板的铜柱，所述铜柱的一端与抽板底板固定，另一端安装在下底板上固定。本发明采用同种规格的铜柱可以保证平台与地面的平行，防止底板和抽板等装置倾斜，影响称重效果。

进一步的，为了使下底板更牢固地安装在机架上，所述称重单元还包括用于固定下底板的角码。所述角码的一端安装在下底板上，另一端与机架固定连接。增加了角码的机架整体更牢固，分量器运转时更平稳可靠，有效减少运转时的震动。

进一步的，为了提高分量器的自动化程度，满足更多的应用需求，所述控制器还包括用于与手机等终端连接的蓝牙收发模块；所述蓝牙收发模块与控制器连接，通过蓝牙技术与手机、IPAD、掌上电脑等无线终端通讯连接，接收命令并反馈分量器的运行信息。

本发明的工作过程和原理是：首先，将咖啡豆放入磨豆机，通过手机向控制器发送指令，控制器驱动磨豆机磨豆，咖啡豆磨成粉后从出粉口送出；然后，舵机驱动曲柄带着抽板和称重盘插入压粉单元中，切断咖啡粉的下落通道，使咖啡粉落在称重盘上，称重盘下的称重传感器将咖啡粉的重量数据反馈给控制器；接着，当达到设定值后，震动马达启动，让咖啡粉在称重盘上进行第一次整平，整平完毕后控制器驱动舵机将抽板和称重盘抽出，称好的咖啡粉在重力作用下落入粉碗内；接着，震动马达再次工作，对粉碗内的咖啡粉进行振动操作，使咖啡粉在粉碗内均匀分布；最后，控制器控制电机驱动齿条带着下压装置向下运动，对粉碗内的咖啡粉进行压粉操作，压粉完毕后电机反转带着下压装置向上复位，等待下一轮称料。本发明的结构简单、自动化程度高、操作方便、工作效率高、成本低。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明提供的咖啡分量器通过手机等终端控制，可以自动完成磨豆、称量、整平、填充、压粉等操作，其自动化程度高、容易操作，可以有效提高冲泡咖啡的工作效率高。

(2)本发明所提供的咖啡分量器从磨豆、量取、填充、整平到压粉一系列操作所耗费的时间约为5秒，与传统手工操作需要耗费一分钟时间相比，其效率有了明显提高。

(3)本发明所提供的咖啡分量器全程采用机器操作，其精度和质量保持高度统一，能够明显提高生产咖啡的效率和品质，而且操作十分简单，而传统手工操作需要一定经验，不仅耗费的时间长，而且难以掌握。

附图说明

图1是本发明所提供的咖啡分量器的立体图。

图2是本发明所提供的压粉单元的立体图。

图3是本发明所提供的压粉单元的主视图。

图4是本发明所提供的机架和称重单元的结构示意图。

图5是本发明所提供的称重单元的主视图。

图6是本发明所提供的称重单元的立体图。

上述附图中的标号说明：

1-研磨单元，2-电机，3-舵机，4-行程开关，5-滑轨，6-滑块，7-齿条，8-粉锤上，9-压粉套，10-机架，11-齿轮，12-第一粉碗架，13-震动马达，14-第二粉碗架，15-粉碗，16-电机座，17-压力传感器，18-粉锤下，19-下底板，20-角码，21-铜柱，22-曲柄，23-称重盘，24-称重传感器，25-垫片，26-抽板滑道盖，27-抽板底板，28-抽板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种咖啡分量器，该分量器用于将咖啡豆磨成粉，然后对咖啡粉进行称重、填充、平整和压粉，最后放入咖啡机萃取成咖啡饮料。咖啡分量器主要包括机架10、设置在机架10上的控制器、磨豆单元1、称重单元和压粉单元。所述控制器分别连接磨豆单元1、称重单元和压粉单元，用于控制各个单元的电机2和传感器。所述磨豆单元1的出粉口与压粉单元的进料口连接，咖啡豆磨成粉后直接进入压粉单元。称重单元安装在压粉单元内，可相对压粉单元伸缩，当称重单元伸出，咖啡粉落到称重单元上进行称重，到达设定值后称重单元缩回去，称好的咖啡粉落入粉碗15内。

具体的，结合图1、图2和图3所示，所述压粉单元包括压粉模块、用于填充和整平咖啡粉的振动模块和装粉模块。

其中，所述装粉模块安装在压粉模块底部，与压粉模块固定连接，所述振动模块由震动马达13构成，安装在装粉模块上，与控制器连接。具体如下：所述装粉模块包括第一粉碗架12、第二粉碗架14和用于盛放咖啡粉的粉碗15。所述震动马达13安装在第二粉碗架14上。所述粉碗15位于压粉套9下方，第一粉碗架12位于粉碗15后方，与粉碗15固定连接，第二粉碗架14位于粉碗15左右两侧，与粉碗15固定连接，第一粉碗架12和第二粉碗架14之间固定连接，而第一粉碗架12通过螺栓与称重模块的抽板底板27固定连接。

其中，所述压粉模块包括滑轨5、滑块6、齿条7、电机2和压粉套9。所述压粉套9固定安装在下底板19上，下底板19上设有压粉套9内径大小的通孔，该通孔和压粉套9构成咖啡粉下落到粉碗15内的通道，而称重单元位于压粉套9的下方，通过控制器的控制，可以打开和切断这条咖啡粉的下落通道。所述滑轨5竖直安装在机架10上，位于压粉套9的上方，滑轨5的上端设有行程开关4，下端设有下压装置。所述行程开关4和下压装置均与控制器连接，用于反馈检测的信号。所述电机2采用减速电机2，并通过电机座16安装在机架10上，与滑轨5相对设置并与控制器连接，电机2的输出轴上装有用于与齿条7传动的齿轮11。所述滑块6安装在滑轨5上，齿条7固定在滑块6上，并与齿轮11传动连接，由电机2驱动齿条7在滑轨5上上下运动，进而带着下压装置进入压粉套9并在粉碗15内压实咖啡粉。

作为本发明的优选方案，所述下压装置包括粉锤上8、压力传感器17和粉锤下18。所述粉锤上8安装在齿条7的底部，并通过螺栓与粉锤下18连接。所述压力传感器17固定在粉锤下18上，位于粉锤上8和粉锤下18之间。由于螺栓的螺纹部分与粉锤下18是固定连接，螺栓的光杆部分与粉锤上8是滑动连接，螺栓的头部起到限位作用，因此，粉锤上8与粉锤下18之间可以相对轴向运动。当电机2驱动下压装置压粉时，粉锤下18向下运动并与咖啡粉接触而停止向下，随着齿条7继续向下运动，粉锤上8和粉锤下18之间的距离逐渐减小，直到粉锤上8与压力传感器17接触并继续下压，压力传感器17获取当前的压力值并反馈给控制器；当压粉完成后，电机2驱动齿条7向上复位，粉锤上8与压力传感器17分离并提着粉锤下18向上运动。

具体的，结合图4、图5和图6所示，所述称重单元包括与控制器连接的舵机3、下底板19、曲柄22、称重盘23、抽板28、抽板底板27和抽板28滑道盖26。所述下底板19与机架10固定连接，舵机3安装在下底板19上。所述曲柄22的一端与舵机3的输出轴固定，另一端与抽板28的一端连接，在抽板28上设有一凹槽，曲柄22的一端可在凹槽内来回滑动，构成正弦机构用于伸出和抽出抽板28。所述抽板28上设有与控制器连接的称重传感器24，称重盘23安装在称重传感器24上，当抽板28伸入咖啡粉下落通道后，咖啡粉直接落到称重盘23上进行称量，称量完毕后将抽板28和称重盘23一起抽出，在称重盘23上的咖啡粉便会落入粉碗15内等待压粉。所述抽板底板27安装在下底板19的下方，与下底板19平行，抽板28滑道盖26安装在抽板底板27上，抽板28的另一端插入抽板28滑道盖26内，随着舵机3对抽板28的驱动，抽板28可在抽板28滑道盖26内往复滑动，从而打开或切断咖啡粉的下落通道。

作为本发明的优选方案，为了降低成本、提高分量器的耐用度，所述压粉套9采用亚克力材料制成。

作为本发明的优选方案，所述磨豆单元1设为磨豆机。

作为本发明的优选方案，为了减少分量器的体积，提高部件的集成度，本发明的所述电机2采用能耗小、性能优越、振动小、噪音低的减速电机2。

进一步的，所述称重单元还包括用于减少摩擦的垫片25，所述垫片25设置在抽板28滑道盖26内，位于抽板28的下方。更进一步的，所述垫片25由金属铝制成，其表面粗糙度为0.05um。增加垫片25后的抽板底板27与抽板28之间的摩擦力更小，从而最大程度避免抽板28来回抽取时的卡死现象，同时也减轻舵机3的负担，可以选用驱动力更小、性价比更高的舵机3来驱动，有助于进一步降低分量器的整体成本。

进一步的，所述称重单元还包括用于固定抽板底板27的铜柱21，所述铜柱21的一端与抽板底板27固定，另一端安装在下底板19上固定。

进一步的，为了使下底板19更牢固地安装在机架10上，所述称重单元还包括用于固定下底板19的角码20。所述角码20的一端安装在下底板19上，另一端与机架10固定连接。增加了角码20的机架10整体更牢固，分量器运转时更平稳可靠，有效减少运转时的震动。

进一步的，为了提高分量器的自动化程度，满足更多的应用需求，所述控制器还包括用于与手机等终端连接的蓝牙收发模块和无线网络模块；所述蓝牙收发模块和无线网络模块分别与控制器连接，通过蓝牙技术或无线技术与手机、IPAD、掌上电脑等无线终端通讯连接，接收命令并反馈分量器的运行信息。

本发明的工作过程和原理是：首先，将咖啡豆放入磨豆机，通过手机向控制器发送指令，控制器驱动磨豆机磨豆，咖啡豆磨成粉后从出粉口送出；然后，舵机3驱动曲柄22带着抽板28和称重盘23插入压粉单元中，切断咖啡粉的下落通道，使咖啡粉落在称重盘23上，称重盘23下的称重传感器24将咖啡粉的重量数据反馈给控制器；接着，当达到设定值后，震动马达13启动，让咖啡粉在称重盘23上进行第一次整平，整平完毕后控制器驱动舵机3将抽板28和称重盘23抽出，称好的咖啡粉在重力作用下落入粉碗15内；接着，震动马达13再次工作，对粉碗15内的咖啡粉进行振动操作，使咖啡粉在粉碗15内均匀分布；最后，控制器控制电机2驱动齿条7带着下压装置向下运动，对粉碗15内的咖啡粉进行压粉操作，压粉完毕后电机2反转带着下压装置向上复位，等待下一轮称料。本发明的结构简单、自动化程度高、操作方便、工作效率高、成本低。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种咖啡分量器，其特征在于，包括机架、设置在机架上的控制器、研磨单元、称重单元和压粉单元；所述控制器分别连接研磨单元、称重单元和压粉单元；所述研磨单元的出粉口与压粉单元的进料口连接，称重单元安装在压粉单元内，可相对压粉单元伸缩；

所述压粉单元包括压粉模块、用于填充和整平咖啡粉的振动模块和装粉模块，所述装粉模块安装在压粉模块底部，与压粉模块固定连接，所述振动模块安装在装粉模块上；所述压粉模块包括滑轨、滑块、齿条、电机和压粉套；所述滑轨竖直安装在机架上，位于压粉套的上方，滑轨的上端设有行程开关，下端设有下压装置，所述行程开关和下压装置均与控制器连接，反馈检测信号；所述电机安装在机架上，与滑轨相对并与控制器连接，电机的输出轴上装有用于传动的齿轮；所述滑块安装在滑轨上，齿条固定在滑块上，并与齿轮传动连接，由电机驱动齿条在滑轨上上下运动，进而带着下压装置进入压粉套并压实咖啡粉。

2.根据权利要求1所述的咖啡分量器，其特征在于，所述称重单元包括与控制器连接的舵机、下底板、曲柄、称重盘、抽板、抽板底板和抽板滑道盖；所述下底板与机架固定连接，舵机安装在下底板上；所述曲柄的一端与舵机的输出轴固定，另一端与抽板的一端连接，所述抽板上设有与控制器连接的称重传感器，称重盘安装在称重传感器上；所述抽板底板安装在下底板的下方，抽板滑道盖安装在抽板底板上，抽板的另一端插入抽板滑道盖内，可在抽板滑道盖内往复滑动。

3.根据权利要求2所述的咖啡分量器，其特征在于，所述下压装置包括粉锤上、压力传感器和粉锤下；所述粉锤上固定在齿条的底部，并通过螺栓与粉锤下连接，粉锤上与粉锤下之间可相对轴向运动；所述压力传感器固定在粉锤下上，位于粉锤上和粉锤下之间。

4.根据权利要求3所述的咖啡分量器，其特征在于，所述装粉模块包括第一粉碗架、第二粉碗架和粉碗；所述粉碗位于压粉套下方，第一粉碗架位于粉碗后方，与粉碗固定连接，第二粉碗架位于粉碗左右两侧，与粉碗固定连接。

5.根据权利要求4所述的咖啡分量器，其特征在于，所述振动模块由震动马达构成，安装在第二粉碗架上，与控制器连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的咖啡分量器，其特征在于，所述压粉套采用亚克力材料制成。

7.根据权利要求1至4任一项所述的咖啡分量器，其特征在于，所述研磨单元设为磨豆机。

8.根据权利要求2所述的咖啡分量器，其特征在于，所述称重单元还包括用于减少摩擦力的垫片，所述垫片设置在抽板滑道盖内，位于抽板的下方。

9.根据权利要求2所述的咖啡分量器，其特征在于，所述称重单元还包括用于固定抽板底板的铜柱，所述铜柱的一端与抽板底板固定，另一端安装在下底板上固定。

10.根据权利要求2所述的咖啡分量器，其特征在于，所述称重单元还包括用于固定下底板的角码；所述角码的一端安装在下底板上，另一端与机架固定连接。