CN110371704A - 适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人 - Google Patents

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CN110371704A CN201910563356.9A CN201910563356A CN110371704A CN 110371704 A CN110371704 A CN 110371704A CN 201910563356 A CN201910563356 A CN 201910563356A CN 110371704 A CN110371704 A CN 110371704A
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闫秀成
盛成俊
陈荣龙
杨琪文
夏澎
邹娜
宫晶
钱烨
吴美焕
杨兴
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Abstract

本发明公开了一种适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，包括，至少两个并列的取料单元、联动横梁以及第一升降装置；所述取料单元包括底部设置第一通孔的料斗、竖直滑动安装于所述第一通孔的套筒、滑动嵌套于所述套筒的推块、设置于第一通孔正上方且自上而下倾斜设置的料道、推动装置、连接于所述推动装置的插销以及用于驱动推块滑动的第二升降装置；所述第二升降装置驱动推块在套筒内滑动，使所述推块与套筒内壁合围成开口向上的容纳腔C；每个取料单元的推动装置均固定于所述联动横梁。

Description

适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人
技术领域
本发明涉及一种适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人。
背景技术
现有技术中，对于颗粒状或者块状物料的取料技术，多采用螺旋式取料，此种取料方法，常常适用于例如饲料等需要大量取料且对物料相品要求不高的场合。
对于餐饮定量抓取辅料(或者牛腩、肉菜等)场合，供抓取的辅料总量一般不会很大，辅料无法保证填充满螺旋的螺距空隙，其采用螺旋式取料往往出料不稳定，而且，螺旋运动会过度搅拌，可能搅碎辅料，影响卖相或者口味。另外，现有技术中，未曾出现过对于多种物料的分时或者同时提取系统或者设备，这严重制约了自动炒菜，餐饮自动售卖等需要取料添料技术的领域的发展。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人。
本发明所提供的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，包括，至少两个并列的取料单元、联动横梁以及第一升降装置；所述取料单元包括底部设置第一通孔的料斗、竖直滑动安装于所述第一通孔的套筒、滑动嵌套于所述套筒的推块、设置于第一通孔正上方且自上而下倾斜设置的料道、推动装置、连接于所述推动装置的插销以及用于驱动推块滑动的第二升降装置；所述第二升降装置驱动推块在套筒内滑动，使所述推块与套筒内壁合围成开口向上的容纳腔C；每个取料单元的推动装置均固定于所述联动横梁；
需要取料的取料单元的推动装置推动插销顶住套筒，第一升降装置驱动联动横梁上升，从而带动套筒上升，容纳腔C从料斗底部上升到料道高度后，第二升降装置驱动推块上升，从而，容纳腔C内的物料落入料道。
对于取料单体的工作原理：套筒沿着第一通孔滑动，由于第一通孔设置在料斗的底部，故套筒可以带动容纳腔C沉没于料斗内的物料下，然后，需要装料的时候，此时，物料在重力作用下，经向上朝向的开口落入容纳腔C，出料的时候，第一升降装置驱动套筒沿着第一通孔向上滑动，这个过程，开口上方阻挡套筒滑动的物料可以进一步落入容纳腔C，套筒继续上升，随着套筒的伸长，设置于套筒的容纳腔C带着已经装入的物料离开料斗，伸出料斗内的物料，完成取料的过程。
物料可以是颗粒状、块状或者液体状，更具体地，可以是肉菜类，牛腩块，汤汁等等。以上，所取物料的量由容纳腔C容积确定，可以实现定量取物料的目的，出料比较稳定(只要料斗内有物料，则物料很容易填充满容纳腔C)，且不会过度搅拌物料，从而影响物料相品。
第二升降装置驱动推块在套筒内滑动，可以调整推块端面与套筒内壁合围成容纳腔C的容积，以适应取不同容积物料的需求，另外，在所述推块端面与套筒内壁合围成特定容积的容纳腔C之后，第二升降装置相对于套筒静止，第二升降装置可以随着套筒上升，当容纳腔C带着物料伸出料斗内的物料平面并移动到料道的适当高度后，第二升降装置驱动推块运动，使容纳腔C的容积减小，同时将物料挤出容纳腔C，被挤出的物料落入倾斜的料道滑落入料道底部的碗或者其他容器。而后，再进行下一次的取料时候，第二升降装置反向驱动推块在套筒内的滑动，以重新形成容纳腔C，第一升降装置驱动套筒回缩进入料道的底部重新装料。
本发明的取料单体设置了两个以上且并列设置，每个取料单体的料斗内可以放置不同的物料，也可以根据需要取出任意一个取料单体或者同时取出多个取料单体内的物料，其原理如下：
第一升降装置驱动联动横梁升降，用于带动任意一个取料单体上的套筒升降运动，由于每个取料单体设置了推动装置以及插销(安装在联动横梁上)，当第一升降装置下降到取料单体底部，任意一个取料单体的驱动装置可以驱动插销伸出并且顶住该单体的套筒外侧壁，当第一升降装置上升，该被顶住的套筒在摩擦力的作用下或者在其他挡片的作用下，跟随第一升降装置上升，从而完成取料动作。这里采用单动力(第一升降装置驱动联动横梁)，并配备可以选择动作的推动装置以及插销，最终实现任意取料单体的取料功能，其成本、占用空间以及设计简化的优势是不言而喻的。
在一些实施方式中，所述取料单元还包括固定于所述套筒的升降座，所述升降座设置与插销对应的插孔；需要取料的取料单元的推动装置推动插销进入插孔，第一升降装置驱动联动横梁上升，从而带动套筒上升，容纳腔C从料斗底部上升到料道高度后，第二升降装置驱动推块上升，使容纳腔C内的物料落入料道。
升降座的采用可以便于插销推动套筒升降，避免其挤压套筒外壁，使套筒变形。
在一些实施方式中，还包括用于带动料道转动的转轴，所述转轴横跨于并列的取料单元，每个取料单元的料道固定于转轴。转轴用于翻转倾斜的料道，当取料单体处于闲置的时候，转轴可以带动料道转动，使滑道水平设置，或者反方向向料斗倾斜一定角度，以放置黏连在滑道的物料随意滴落。由于转轴横跨于并列的取料单元，其可以采用单个动力驱动一根转轴，节省成本，优化结构。
在一些实施方式中，还包括伸缩防护罩，所述伸缩防护罩一端安装于料斗背部的第一通孔的边沿，且伸缩防护罩嵌套于所述套筒之外，伸缩防护罩的另一端固定于升降座。
料斗背部理解为料斗底部的背面(它与料斗底部内面只隔了料斗的厚度)。由于套筒会经过第一通孔伸长或者缩短，当套筒带着容纳腔C移动下沉入料斗的物料里面，套筒和容纳腔C相对的另一端则会伸出料斗，当套筒带着容纳腔C移动伸出料斗的物料平面上，套筒和容纳腔C相对的另一端则会朝着进入料斗的方向移动，即，从料斗内经第一通孔移动出来的套筒外壁由于在料斗内时候和料斗的物料接触，当其外伸后，则和料斗外侧的空气接触，如此，随着套筒的升降，套筒外臂可能会沾染灰尘等杂物带入物料内，因此，这里设置了一个防护罩，防护罩一端固定于料斗外臂的第一通孔附近，另一端可以跟随升降座升降而伸缩运动。可以防止套筒将空气中的污染物带入料斗内的物料。
在一些实施方式中，所述料道包括滑道和与所述滑道连接的挡环，所述挡环朝向滑道方向的侧壁设置缺口，挡环竖直方向上设置供所述套筒通过的第二通孔；所述推块上端面为与料道倾斜方向一致的倾斜面；第一升降装置驱动联动横梁上升，从而带动套筒上升，容纳腔C从料斗底部上升到料道高度进入第二通孔后，第二升降装置驱动推块上升，从而，容纳腔C内的物料落入料道。套筒带着容纳腔C伸入第二通孔才使第二升降装置驱动推块上升，挡环侧壁可以挡住物料，放置物料上升时候离开套筒侧壁而掉回料斗。
在一些实施方式中，所述第二驱动装置为气缸，所述气缸的缸体固定于横板，气缸的伸缩杆连接所述推块的底部；所述横板固定于套筒内壁。
气缸可以跟随套筒移动，到了特定位置，其伸缩杆可以推到推块以将容纳腔C的物料送出，缩回伸缩杆，以形成容纳腔C。
在一些实施方式中，每个取料单元的料斗底部还设置排水口，所述排水口连接导水管。便于料斗的清洗排水。
在一些实施方式中，所述料斗的侧壁为倾斜面，且料斗的侧壁的底部接壤于所述第一通孔。倾斜的侧壁可以实时将料斗内的物料引导掉落在第一通孔附近，以便于取料。
附图说明
图1、图2为本发明一实施方式的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人的立体示意图；
图3为本发明另一实施方式的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人的平面示意图；
图4为图3中A处剖面示意图；
图5为本发明一实施方式的取料单元立体示意图；
图6为图5的取料单元分解示意图；
图7～图9为本发明一实施方式的套筒、推块以及容纳腔的位置关系以及剖面示意图；
图10～图14为本发明的取料单元工作原理示意图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明的具体含义。下面结合附图和实施例对发明的技术方案做进一步的说明。
参考图1～14，本发明提供的一种适用于颗粒状、块状或者液态状物料添加的机器人，其包括，至少两个并列的取料单元13、联动横梁11以及用于驱动联动横梁11升降的第一升降装置15；所述取料单元13包括底部设置第一通孔101的料斗10、竖直滑动安装于所述第一通孔101的套筒30、滑动嵌套于所述套筒30的推块20、设置于第一通孔101上方且自上而下倾斜的料道60、推动装置12(具体可以采用气缸)、连接于所述推动装置12的插销121以及用于驱动推块20滑动的第二升降装置；所述第二升降装置驱动推块20在套筒30内滑动，使所述推块20与套筒30内壁合围成开口向上的容纳腔C，套筒30上端开口，推块20沉入套筒30的上端，从而形成以推块20顶端为底部，套筒30内壁为侧壁合围成开口向上的容纳腔C；每个取料单元13的推动装置12均固定于所述联动横梁11侧壁；需要取料的取料单元13的推动装置12推动插销121顶住套筒30(插销121从侧面伸出，以垂直于套筒30轴线的方向运动)，第一升降装置15驱动联动横梁11上升，从而带动套筒30上升，容纳腔C从料斗10底部上升到料道60的高度后(可以比料道60高，也可以齐平，最终以便于落料为准)，第二升降装置驱动推块20上升，从而，容纳腔C内的物料被推出且落入料道60。对于第一升降装置15，可以采用丝杠实施。
以上，所述取料单元13还可以包括固定于所述套筒30的升降座50，所述升降座50设置与插销121对应的插孔502；需要取料的取料单元13的推动装置12推动插销121进入插孔502后，第一升降装置15驱动联动横梁11上升，从而带动套筒30上升，容纳腔C从料斗10底部上升到料道60高度后，第二升降装置驱动推块20上升，使容纳腔C内的物料落入料道60。
各个取料单元13的套筒30处于初始位置时候(此时容纳腔C位于料斗10的底部等待取料)，各个取料单元的升降座50处于同一水平，即，各个取料单元13的插孔502处于同一水平面上，以待联动横梁11带动各个取料单元13的推动装置12下降到与插孔502同一水平面，需要取料的取料单元13所对应的推动装置12驱动相应的插销121外伸，伸入该需要取料的取料单元13的插孔502，联动横梁11上升便可带动该需要取料的取料单元13的套筒30上升；这里，也可以同时使多个取料单元13取料，所要求取料的取料单元对应的推动装置12驱动相应的插销121外伸，插入各个升降座50上的插孔502，相应的套筒30即可随着联动横梁11同步上升取料。
如此，各个取料单元13可以放入不同的物料，在取料的时候，可以取单独某个取料单元13上的物料，也可以同时取多个取料单元13内的物料，即，可以有选择性地取料。
对于料道60的设计，可以在料道60底部设置供套筒进入的过孔，套筒30进入过孔后，推块20将容纳腔C内的物料推出，物料落在过孔边沿，经倾斜的料斗引导滑落。也可以采用如下的实施方式：
所述料道60包括滑道602和与所述滑道602连接的挡环601，所述挡环601朝向滑道602方向的侧壁设置缺口611，挡环601竖直方向上设置供所述套筒30通过的第二通孔；所述推块20上端面为与料道60倾斜方向一致的倾斜面；第一升降装置15驱动联动横梁11上升，从而带动套筒30上升，容纳腔C从料斗10底部上升到料道60挡环601的高度并进入第二通孔后，第二升降装置驱动推块20上升，从而，容纳腔C内的物料被推出，并且落入料道60。
更优地，还包括用于带动料道60转动的转轴14，所述转轴14横跨于并列的取料单元13，每个取料单元13的料道60固定于转轴14。参考图14，当取料单体13处于闲置的时候，转轴14可以同时带动各个取料单元13的料道60转动，使滑道602处于水平状态，或者反方向向料斗10倾斜一定角度，以防止黏连在滑道602的物料随意滴落，尤其是针对取牛腩或者菜肉的应用场景，滑道602最低端如果没有碗接着，残留在滑道602上的汁液会随着倾斜滑道602流下来积累在台面上，弄脏或者腐蚀台面。
更优地，每个取料单元13的料斗10底部还设置排水口104，所述排水口104连接导水管103，导水管130上设置控制导水管130启闭的阀门102。
更优地，所述料斗10的侧壁为倾斜面，且料斗10的侧壁的底部接壤于所述第一通孔101边沿。
以下，结合附图进一步说明本发明的技术原理：
对于取料单体的工作原理：参考图5至图14，套筒30沿着第一通孔101滑动，由于第一通孔101设置在料斗10的底部，故套筒30可以带动容纳腔C(容纳腔设置于套筒顶部)沉没于料斗10内的物料下，参考图7和图10，此时，物料在重力作用下，可以经向上朝向的开口落入容纳腔C，出料的时候，参考图11和图12，第一升降装置驱动套筒30沿着第一通孔101向上滑动，图中箭头M为套筒30滑动的方向，这个过程，容纳腔C开口上方阻挡套筒30滑动的物料可以进一步被“铲”入容纳腔C，套筒30继续上升，容纳腔C被物料填满，随着套筒30的伸长，设置于套筒30的容纳腔C带着已经装满的物料离开料斗10，伸出料斗10内的物料，完成取料的过程。
第二升降装置驱动推块20在套筒30内滑动，可以调整推块20端面与套筒30内壁合围成的容纳腔C的容积，以适应取不同容积物料的需求，另外，在所述推块20端面与套筒30内壁合围成特定容积的容纳腔C之后，参考图11和图12，第二升降装置相对于套筒30静止(以保持形成的容纳腔C容积恒定)，第二升降装置可以随着套筒上升；继上述取料过程，当容纳腔C带着物料伸出料斗10内的物料平面并移动到料道60的适当高度后，参考图8、图9以及图13，第二升降装置驱动推块20运动，图中N方向所示，使容纳腔C的容积减小，同时将物料挤出容纳腔C，被挤出的物料落入倾斜的料道60滑落入料道60最底部的碗或者其他容器(图未注示)，完成落料。而后，再进行下一次的取料时候，第二升降装置反向驱动推块20，使其缩回套筒30内，以重新形成容纳腔C，第一升降装置驱动套筒30回缩进入料斗10的底部重新装料。
以上，对于第二驱动装置的安装，参考图7，其可以为，所述第二驱动装置为气缸80，所述气缸80的缸体802固定于横板202，气缸80的伸缩杆801连接所述推块20的底部；所述横板202固定于套筒30内壁。气缸80(气管采用软管)可以跟随套筒30移动，在第一升降装置驱动套筒30(气缸80跟随移动)上升到了特定位置，气缸80的伸缩杆801可以推动推块20以将容纳腔C的物料送出，参考图8和图9和图13，图中箭头N方向为推块20移动方向。物料送出后，缩回伸缩杆801，以重新形成容纳腔C，待下一次取料。推块20侧壁上还可以安装密封圈201，以防止容纳腔C内的物料经过推块20和套筒30之间的间隙渗入套筒30内。
物料可以是颗粒状、块状或者液体状，更具体地，可以是肉菜类，牛腩块，汤汁等等。以上，所取物料的量由容纳腔C容积确定，可以实现定量取物料的目的，出料比较稳定(只要料斗内有物料，则物料很容易填充满容纳腔C)，且不会过度搅拌物料而影响物料品相。
参考图1至图4，本发明的取料单体13设置了两个以上且并列设置，图3所示，具体采用了7个取料单体13，每个取料单体13的料斗10内可以根据需要放置不同种类的物料，取料的时候，可以根据需要取出任意一个取料单体13或者同时取出多个取料单体内的物料，其原理如下：
第一升降装置15驱动联动横梁11升降，用于带动任意一个取料单体13上的套筒30升降运动，由于每个取料单体13设置了推动装置12以及插销121(安装在联动横梁11上)，当第一升降装置15驱动联动横梁11下降到取料单体13底部，任意一个取料单体13的驱动装置12可以驱动相应的插销121伸出并且顶住该单体的套筒30外侧壁，当第一升降装置15上升，该被顶住的套筒30在摩擦力的作用下或者在其他挡片的作用下，更优地，有个和插销配合的插孔，被插销121顶住的套筒30跟随第一升降装置15上升，从而完成取料动作(未伸出插销的取料单体，则不跟随联动横梁11上升)。这里采用单动力(第一升降装置驱动联动横梁)，并配备可以选择动作的推动装置12以及插销121，最终实现任意取料单体的取料功能，其具有成本低下、占用空间小以及设计简化的效果。
鉴于套筒30，其部分长度会间歇性地进入或者滑出料斗10，循环与料斗10外的空气和料斗10内的物料接触，参考图6，本发明还包括伸缩防护罩40，所述伸缩防护罩40设置于所述套筒30外侧壁，且伸缩防护罩的一端固定于料斗10背面外壁，具体位于第一通孔边沿，所述伸缩防护罩40随套筒30的滑动而伸长或者缩短。更具体地，伸缩防护罩40一端可以连接在料斗10外壁的第一通孔101边沿，另一端固定在升降座50；防护罩可以采用相互嵌套可伸缩的内筒401、中筒402以及外筒403结构。
由于套筒30会经过第一通孔101伸长或者缩短，当套筒30带着容纳腔C移动，容纳腔C下沉入料斗10的物料里面，套筒30和容纳腔C相对的另一端则会从第一通孔101背面伸出料斗10，当套筒30带着容纳腔C移动伸出料斗10内的物料平面上，在套筒30上，和容纳腔C相对立的另一端则会沿着第一通孔101朝着进入料斗10的方向移动，如此，从料斗10内经第一通孔101移动出来的套筒30外壁由于在料斗10内时和料斗10的物料接触，当其外伸后，则和料斗10外侧的空气接触，如此，随着套筒的升降，套筒外臂可能会沾染灰尘等杂物带入物料内，因此，这里设置了一个伸缩防护罩，伸缩防护罩一端固定于料斗外壁的第一通孔101附近，另一端可以跟随套筒30做伸缩运动，其始终可以包住套筒10经第一通孔101伸出料斗30之外的部分，防止套筒30将空气中的污染物带入料斗10内的物料。
图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明发明所作的举例，而并非是对发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，包括，至少两个并列的取料单元(13)、联动横梁(11)以及第一升降装置(15)；
所述取料单元(13)包括底部设置第一通孔(101)的料斗(10)、竖直滑动安装于所述第一通孔(101)的套筒(30)、滑动嵌套于所述套筒(30)的推块(20)、设置于第一通孔(101)上方且自上而下倾斜的料道(60)、推动装置(12)、连接于所述推动装置(12)的插销(121)以及用于驱动推块(20)滑动的第二升降装置；
所述第二升降装置驱动推块(20)在套筒(30)内滑动，使所述推块(20)与套筒(30)内壁合围成开口向上的容纳腔C；
每个取料单元(13)的推动装置(12)均固定于所述联动横梁(11)；
需要取料的取料单元(13)的推动装置(12)推动插销(121)顶住套筒(30)，第一升降装置(15)驱动联动横梁(11)上升，从而带动套筒(30)上升，容纳腔C从料斗(10)底部上升到料道(60)高度后，第二升降装置驱动推块(20)上升，从而，容纳腔C内的物料落入料道(60)。
2.根据权利要求1所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，所述取料单元(13)还包括固定于所述套筒(30)的升降座(50)，所述升降座(50)设置与插销(121)对应的插孔(502)；
需要取料的取料单元(13)的推动装置(12)推动插销(121)进入插孔(502)，第一升降装置(15)驱动联动横梁(11)上升，从而带动套筒(30)上升，容纳腔C从料斗(10)底部上升到料道(60)高度后，第二升降装置驱动推块(20)上升，使容纳腔C内的物料落入料道(60)。
3.根据权利要求1所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，还包括用于带动料道(60)转动的转轴(14)，所述转轴(14)横跨于并列的取料单元(13)，每个取料单元(13)的料道(60)固定于转轴(14)。
4.根据权利要求2所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，还包括伸缩防护罩(40)，所述伸缩防护罩(40)一端安装于料斗(10)背部的第一通孔(101)的边沿，且伸缩防护罩(40)嵌套于所述套筒(30)之外，伸缩防护罩(40)的另一端固定于升降座(50)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，所述料道(60)包括滑道(602)和与所述滑道(602)连接的挡环(601)，所述挡环(601)朝向滑道(602)方向的侧壁设置缺口(611)，挡环(601)竖直方向上设置供所述套筒(30)通过的第二通孔；所述推块(20)上端面为与料道(60)倾斜方向一致的倾斜面；
第一升降装置(15)驱动联动横梁(11)上升，从而带动套筒(30)上升，容纳腔C从料斗(10)底部上升到料道(60)高度进入第二通孔后，第二升降装置驱动推块(20)上升，从而，容纳腔C内的物料落入料道(60)。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，所述第二驱动装置为气缸(80)，所述气缸(80)的缸体(802)固定于横板(202)，气缸(80)的伸缩杆(801)连接所述推块(20)的底部；
所述横板(202)固定于套筒(30)内壁。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，每个取料单元(13)的料斗(10)底部还设置排水口(104)，所述排水口(104)连接导水管(103)。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的适用于颗粒状、块状以及液态状物料添加的机器人，其特征在于，所述料斗(10)的侧壁为倾斜面，且料斗(10)的侧壁的底部接壤于所述第一通孔(101)。
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