CN108858246A - 一种多轴控制装置及食品装裱机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多轴控制装置及食品装裱机器人，该多轴控制装置包括：框架及固定在所述框架上的X轴直线模组、Y轴直线模组及Z轴直线模组，其中，所述X轴直线模组、Y轴直线模组及Z轴直线模组相互垂直设置，并分别配套有伺服电机；所述X轴直线模组、Y轴直线模组及Z轴直线模组在各自配套的伺服电机的驱动下，沿X轴、Y轴和Z轴移动。本发明提供的技术方案，减少了食品装裱过程中人工参与的过程，人力投入少、装裱准确率高，对制作人员的经验要求不高，可以有效保证成品的质量，口感统一；实现了食品装裱的流水线作业，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及食品装裱设备技术领域，具体涉及一种多轴控制装置及食品装裱机器人。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对食物的色、香、形要求日益提高，因此食品装裱的需求应运而生。
在现有技术中，食品的装裱，尤其是蛋糕的装裱，主要是采用手工制作的方法，但是手工制作的方法，对制作人员的经验要求高，生产效率低，且成品的质量、口感难以统一保证。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多轴控制装置及食品装裱机器人，以减少食品装裱过程中人工参与的过程。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种多轴控制装置，包括：框架1及固定在所述框架1上的X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4，其中，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4相互垂直设置，并分别配套有伺服电机；所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4在各自配套的伺服电机的驱动下，沿X轴、Y轴和Z轴移动。
优选地，所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、传送带及滑座，其中，所述传送带设置在所述滑轨内，所述滑座架设在所述滑轨上，所述传送带在所述伺服电机的带动下沿滑轨传动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动；
或者，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、丝杠及滑座，其中，所述丝杠设置在所述滑轨内，所述滑座中部贯穿在所述丝杆上，边缘架设在所述滑轨上，所述丝杆在所述伺服电机的带动下转动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动。
优选地，所述Z轴直线模组4的滑座上固定有R1轴伺服电机5，所述R1轴伺服电机5的输出轴上设置有与Z轴平行的R1轴旋转轴6；
所述R1轴旋转轴6在所述R1轴伺服电机5的控制下，绕自身轴线自旋转第一预设角度。
优选地，所述R1轴旋转轴6上固定有R2轴伺服电机7，所述R2轴伺服电机7输出轴上设置有与所述R1轴旋转轴6垂直的R2轴旋转轴；
所述R2轴旋转轴在所述R2轴伺服电机7的控制下，绕自身轴线自旋转第二预设角度。
另外，本发明还提出了一种食品装裱机器人，包括：上述的多轴控制装置，还包括：装裱头及供料机构；其中，
所述装裱头固定在所述Z轴直线模组4的滑座上，或者，安装在R1轴旋转轴6上，或安装在R2轴旋转轴上，所述装裱头用于夹持各种物料嘴或挤料阀；
所述供料机构包括：物料斗8、物料泵和物料输送管，所述物料输送管的一端与所述物料斗8连通，另一端与所述装裱头上夹持的物料嘴或挤料阀连通；所述物料泵安装在所述物料输送管上，用于将所述物料斗8内的物料泵入到所述物料嘴或挤料阀内。
优选地，所述食品装裱机器人，还包括：食品输送带9及与所述食品输送带9配套设置的输送带伺服电机10，所述食品输送带9设置在所述多轴控制装置下方，用于在所述输送带伺服电机10的控制下，将食品输送带9上的待加工的食品运送到所述装裱头下的预设位置处；
所述框架1上还固定有图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述食品输送带9上方。
优选地，所述食品输送带9的一端设有食物残渣刮板11。
优选地，所述框架1下方设置有物料斗挂架13，所述物料斗挂架13用于固定所述物料斗8并支撑所述框架1。
优选地，所述物料斗挂架13底部设有多个万向轮12。
优选地，所述食品装裱机器人，还包括气控箱14，所述气控箱14内设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有控制电路，所述控制电路分别与所述多轴控制装置、物料泵、食品输送带9和图像采集装置相连。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本发明提供的这种多轴控制装置及食品装裱机器人，至少可以实现三个维度的定位控制，通过多维度的定位控制并配合不同的装裱头使用，可以将人工食品装裱的重复劳动过程，通过机器自动化完成，减少了食品装裱过程中人工参与的过程，人力投入少、装裱准确率高，对制作人员的经验要求不高，可以有效保证成品的质量，口感统一；实现了食品装裱的流水线作业，生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种食品装裱机器人的主视图；
图2为本发明一实施例提供的一种食品装裱机器人的后视图；
图3为本发明一实施例提供的一种食品装裱机器人的侧视图；
图4为本发明一实施例提供的一种食品装裱机器人的仰视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1～图4，本发明一实施例提供的一种多轴控制装置，包括：框架1及固定在所述框架1上的X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4，其中，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4相互垂直设置，并分别配套有伺服电机；所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4在各自配套的伺服电机的驱动下，沿X轴、Y轴和Z轴移动。
可以理解的是，所述框架1可以为多种形状，例如，圆柱形、锥形、正多边体形等。优选地，所述框架1为正四边体。
本实施例提供的这种多轴控制装置，可以实现三个维度的定位控制，通过X轴、Y轴、Z轴三个维度的定位控制并配合不同的装裱头使用，可以将人工食品装裱的重复劳动过程，通过机器自动化完成，减少了食品装裱过程中人工参与的过程，人力投入少、装裱准确率高，对制作人员的经验要求不高，可以有效保证成品的质量，口感统一；实现了食品装裱的流水线作业，生产效率高。
优选地，所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、传送带及滑座，其中，所述传送带设置在所述滑轨内，所述滑座架设在所述滑轨上，所述传送带在所述伺服电机的带动下沿滑轨传动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动；
或者，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、丝杠及滑座，其中，所述丝杠设置在所述滑轨内，所述滑座中部贯穿在所述丝杆上，边缘架设在所述滑轨上，所述丝杆在所述伺服电机的带动下转动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动。
优选地，所述Y轴直线模组3包括第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组，所述第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别设置在所述框架1的左右两侧。若所述框架1为正四边体，所述第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组固定在所述正四边体的左右两个底边上。
优选地，所述Z轴直线模组4的滑座上固定有R1轴伺服电机5，所述R1轴伺服电机5的输出轴上设置有与Z轴平行的R1轴旋转轴6；
所述R1轴旋转轴6在所述R1轴伺服电机5的控制下，绕自身轴线自旋转第一预设角度。
优选地，所述第一预设角度的角度范围为0°～360°。
可以理解的是，在食品装裱的具体实践中，有时会需要在蛋糕胚的正面装裱花朵、爱心等平面图案，此时，将装裱头固定在R1轴旋转轴6上，装裱头与R1轴旋转轴6同轴联动，可以实现花朵、爱心等平面图案的装裱。
本实施例提供的这种多轴控制装置，可以实现四个维度的定位控制，通过X轴、Y轴、Z轴和R1轴四个维度的定位控制并配合不同的装裱头使用，可以将人工食品装裱的重复劳动过程，通过机器自动化完成，减少了食品装裱过程中人工参与的过程，人力投入少、装裱准确率高，对制作人员的经验要求不高，可以有效保证成品的质量，口感统一；实现了食品装裱的流水线作业，生产效率高。
优选地，所述R1轴旋转轴6上固定有R2轴伺服电机7，所述R2轴伺服电机7输出轴上设置有与所述R1轴旋转轴6垂直的R2轴旋转轴(附图中未示出)；
所述R2轴旋转轴在所述R2轴伺服电机7的控制下，绕自身轴线自旋转第二预设角度。
优选地，所述第二预设角度的角度范围为0°～180°。
可以理解的是，在食品装裱的具体实践中，有时会需要在蛋糕胚的侧面装裱花朵等类似的立体图案，这时将装裱头固定在R2旋转轴上，装裱头与R2旋转轴同轴联动，可以实现花朵等立体图案的装裱。
本实施例提供的这种多轴控制装置，可以实现五个维度的定位控制，通过X轴、Y轴、Z轴、R1轴和R2轴五个维度的定位控制并配合不同的装裱头使用，可以将人工食品装裱的重复劳动过程，通过机器自动化完成，减少了食品装裱过程中人工参与的过程，人力投入少、装裱准确率高，对制作人员的经验要求不高，可以有效保证成品的质量，口感统一；实现了食品装裱的流水线作业，生产效率高。
另外，本发明还提出了一种食品装裱机器人，包括：上述的多轴控制装置，还包括：装裱头及供料机构；其中，
所述装裱头(附图中未示出)固定在所述Z轴直线模组4的滑座上，或者，安装在R1轴旋转轴6上，或安装在R2轴旋转轴上，所述装裱头用于夹持各种物料嘴或挤料阀；
所述供料机构包括：物料斗8、物料泵(附图中未示出)和物料输送管(附图中未示出)，所述物料输送管的一端与所述物料斗8连通，另一端与所述装裱头上夹持的物料嘴或挤料阀连通；所述物料泵安装在所述物料输送管上，用于将所述物料斗8内的物料泵入到所述物料嘴或挤料阀内。
可以理解的是，若装裱头通过固定在所述Z轴直线模组4的滑座上，此时的食品装裱机器人为三轴食品装裱机器人(X轴、Y轴、Z轴)。若装裱头安装在R1轴旋转轴6上，此时的食品装裱机器人为四轴食品装裱机器人(X轴、Y轴、Z轴和R1轴)。若装裱头安装在R2轴旋转轴上，此时的食品装裱机器人为五轴食品装裱机器人(X轴、Y轴、Z轴、R1轴和R2轴)。
需要说明的是，若所述食品装裱机器人为五轴装裱机器人，所述装裱头只夹持一个物料嘴或挤料阀，所述物料嘴或挤料阀可更换。若所述食品装裱机器人为四轴或五轴装裱机器人，所述装裱头可以夹持六个物料嘴或挤料阀。所述物料嘴或挤料阀皆可以在市场上购买得到，所物料嘴或挤料阀的类型，可以根据用户需要进行自由选择。
所述物料嘴或挤料阀，包括但不限于：
压力喷嘴：适用于巧克力酱、果酱等物料；
转子奶油嘴：适用于用于奶油类的物料；
一个装裱头能同时携带1～6个压力喷嘴头或转子奶油嘴、或混合装夹两种物料嘴。
优选地，所述食品装裱机器人，还包括：食品输送带9及与所述食品输送带9配套设置的输送带伺服电机10，所述食品输送带9设置在所述多轴控制装置下方，用于在所述输送带伺服电机10的控制下，将食品输送带9上的待加工的食品运送到所述装裱头下的预设位置处；
所述框架1上还固定有图像采集装置(附图中未示出)，所述图像采集装置设置在所述食品输送带9上方。
可以理解的是，当用户将待加工的食品(例如，蛋糕胚)放在食品输送带9上，食品输送带9可以将食品输送带9上的待加工的食品运送到所述装裱头下的预设位置处进行装裱，可以减少用户的劳动操作，便于实现流水线作业。
优选地，所述图像采集装置为摄像机或照相机。
可以理解的是，图像采集装置的设置，主要是用于对食品输送带9上的待加工食品进行拍照，控制电路根据拍照的图像对待加工食品的位置进行定位，从而判断出待加工的食品是否运送到所述装裱头下的预设位置处。
优选地，所述食品输送带9的一端设有食物残渣刮板11。
可以理解的是，所述食物残渣刮板11的设置，主要是对食品输送带9上食品装裱后留下的残渣进行清理，以避免影响未加工食品的装裱效果，并保证食品卫生质量，以避免不同口味的食品串味或混合。
优选地，所述框架1下方设置有物料斗挂架13，所述物料斗挂架13用于固定所述物料斗8并支撑所述框架1。
优选地，所述物料斗挂架13可以固定上下两排物料斗8，每排三个物料斗8。每个物料斗8可以根据需要盛装不同的物料。
优选地，所述物料斗挂架13底部设有多个万向轮12。
可以理解的是，物料斗挂架13底部设有多个万向轮12，优选地，在物料斗8架的底部四个角各设一个万向轮12，以便于支撑和移动所述物料斗挂架13。
优选地，所述食品装裱机器人，还包括气控箱14，所述气控箱14内设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有控制电路，所述控制电路分别与所述多轴控制装置、物料泵、食品输送带9和图像采集装置相连。
优选地，所述气控箱14为两个，分别设置在所物料斗挂架13左右两侧。
可以理解的是，所述控制电路相当于所述食品装裱机器人的大脑，用于对待加工食品的运送、待加工食品的位置确认、食品装裱等工序进行控制。
优选地，所述控制电路上还集成有通信模块，所述通信模块与用户的智能终端(例如，台式机、笔记本电脑、平板电脑和手机)通信连接，用户通过在智能终端上绘制图形，从而通过控制电路控制装裱头装裱出所需要的绘制图形，从而降低人力重复性的工作。
优选地，本发明提供的这种多轴控制装置及食品装裱机器人，由于管道(例如：物料输送管)和线路(例如：电源线路和信号线路)很多，当多轴控制装置在工作的时候，若线路和管道没固定好，会卡到其它地方，导致线路和管道断掉，影响本发明提供的这种多轴控制装置及食品装裱机器人的正常工作，用户体验度差。因此，本发明提供的这种多轴控制装置及食品装裱机器人，增设了拖链15及用于固定所述拖链15的位置的拖链托板16。所述拖链15是立体结构，内有空腔，可以多节点弯曲和缠绕，管道和线路从拖链15内的空腔穿过，到达连接部件，一方面便于管道和线路的管理，美观、占地空间小，另一方面，拖链15的外壳也能够对管道和线路起到一定的防护作用，防止外力挤碰而变形或掉线，延长使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
Claims (10)
1.一种多轴控制装置，其特征在于，包括：框架1及固定在所述框架1上的X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4，其中，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4相互垂直设置，并分别配套有伺服电机；所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4在各自配套的伺服电机的驱动下，沿X轴、Y轴和Z轴移动。
2.根据权利要求1所述的多轴控制装置，其特征在于，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、传送带及滑座，其中，所述传送带设置在所述滑轨内，所述滑座架设在所述滑轨上，所述传送带在所述伺服电机的带动下沿滑轨传动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动；
或者，
所述X轴直线模组2、Y轴直线模组3及Z轴直线模组4的结构相同，皆包括滑轨、丝杠及滑座，其中，所述丝杠设置在所述滑轨内，所述滑座中部贯穿在所述丝杆上，边缘架设在所述滑轨上，所述丝杆在所述伺服电机的带动下转动，以此带动所述滑座沿滑轨前后移动。
3.根据权利要求2所述的多轴控制装置，其特征在于，所述Z轴直线模组4的滑座上固定有R1轴伺服电机5，所述R1轴伺服电机5的输出轴上设置有与Z轴平行的R1轴旋转轴6；
所述R1轴旋转轴6在所述R1轴伺服电机5的控制下，绕自身轴线自旋转第一预设角度。
4.根据权利要求3所述的多轴控制装置，其特征在于，所述R1轴旋转轴6上固定有R2轴伺服电机7，所述R2轴伺服电机7输出轴上设置有与所述R1轴旋转轴6垂直的R2轴旋转轴；
所述R2轴旋转轴在所述R2轴伺服电机7的控制下，绕自身轴线自旋转第二预设角度。
5.一种食品装裱机器人，其特征在于，包括：权利要求1～4任一项所述的多轴控制装置，还包括：装裱头及供料机构；其中，
所述装裱头固定在所述Z轴直线模组4的滑座上，或者，安装在R1轴旋转轴6上，或安装在R2轴旋转轴上，所述装裱头用于夹持各种物料嘴或挤料阀；
所述供料机构包括：物料斗8、物料泵和物料输送管，所述物料输送管的一端与所述物料斗8连通，另一端与所述装裱头上夹持的物料嘴或挤料阀连通；所述物料泵安装在所述物料输送管上，用于将所述物料斗8内的物料泵入到所述物料嘴或挤料阀内。
6.根据权利要求5所述的食品装裱机器人，其特征在于，
所述食品装裱机器人，还包括：食品输送带9及与所述食品输送带9配套设置的输送带伺服电机10，所述食品输送带9设置在所述多轴控制装置下方，用于在所述输送带伺服电机10的控制下，将食品输送带9上的待加工的食品运送到所述装裱头下的预设位置处；
所述框架1上还固定有图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述食品输送带9上方。
7.根据权利要求6所述的食品装裱机器人，其特征在于，所述食品输送带9的一端设有食物残渣刮板11。
8.根据权利要求5所述的食品装裱机器人，其特征在于，所述框架1下方设置有物料斗挂架13，所述物料斗挂架13用于固定所述物料斗8并支撑所述框架1。
9.根据权利要求8所述的食品装裱机器人，其特征在于，所述物料斗挂架13底部设有多个万向轮12。
10.根据权利要求6所述的食品装裱机器人，其特征在于，还包括气控箱14，所述气控箱14内设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有控制电路，所述控制电路分别与所述多轴控制装置、物料泵、食品输送带9和图像采集装置相连。
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