CN215738432U - 电驱动刺破包机构及饮品制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电驱动刺破包机构，可应用于胶囊饮品机中；该电驱动刺破包机构包括依次连接的驱动组件、运动转换组件和刺破组件，利用齿轮结构提供驱动力，并将旋转运动转换为直线升降运动，该电驱动刺破包机构同时配备了控制单元，提高了运动精度。本实用新型还公开了包含该电驱动刺破包机构的饮品制备装置。本实用新型的电驱动刺破包机构整体结构精简，运行稳定可靠，刺破精准程度高，具有长时间使用后仍能保证运行顺畅的优势，有效提高产品质量。

Description

电驱动刺破包机构及饮品制备装置

技术领域

本实用新型属于胶囊饮料机技术领域，尤其涉及一种电驱动刺破包机构及包含该电驱动刺破包机构的饮品制备装置。

背景技术

随着冲泡类饮品的流行和人们对生活品质的不断追求，冲泡类饮品已经开始走向家庭，本申请以咖啡为例来说明,并不代表保护范围仅限定于咖啡领域。咖啡生豆的保质期可以长达一年以上，但是烘焙好的咖啡豆与空气接触后很快就会变味，不便于保存，包装好的咖啡豆或咖啡粉，一旦打开包装后，同样的保鲜问题还是存在，因此限制了咖啡产业的发展。咖啡胶囊正是在这种背景下应运而生，这种小包装的咖啡，完全穿越了时间和空间的限制，胶囊里的咖啡是采用充氮气保鲜包装的，通过包装隔绝空气，保证咖啡口味如一。胶囊式咖啡机比之半自动咖啡机和全自动咖啡机操作大大简化，往往只需一个按钮就可以完成操作，也省却了全自动咖啡机的磨豆等部件使其体积更轻巧成本更低廉。

在现有技术中，胶囊咖啡机通常包括刺穿机构，刺穿机构用来刺穿胶囊，然后将热水输送到胶囊中，从而萃取出咖啡，其中刺穿机构通常由连杆机构驱动，然而连杆机构设计复杂且结构件数量多，在使用过程中自动化程度低，用户体感较差，在长期使用后都会出现零件磨损导致机构不流畅的问题，同时由于密封性不佳，在胶囊刺破处，热水容易溢出，造成安全隐患。另外，目前的刺穿机构对刺破位置的精度要求较低，可满足胶囊状的咖啡机要求，但对于咖啡容器为袋装时，刺破口较小，咖啡机刺破位置精准度无法满足要求。

因此，有必要提供一种运行稳定、自动化程度高的电驱动刺破包机构。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本实用新型的目的在于：提供一种电驱动刺破包机构，其运行稳定可靠，自动化程度高，使用寿命长，能有效提高产品质量和用户体验。

为实现上述全部或部分实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种电驱动刺破包机构，包括依次连接的驱动组件、运动转换组件、刺破组件和控制单元，所述驱动组件为齿轮变速箱，用于提供旋转动力，所述运动转换组件用于将所述旋转动力转换为直线动力，以驱使所述刺破组件作直线往复运动，从而刺破饮品胶囊，由于使用齿轮变速箱提供动力，传动比精确，运行稳定性高，且由于齿轮耐磨性高，利于长期使用的可靠性，所述控制单元连接于运动转换组件或刺破组件，用于控制刺破组件的运动行程，使刺破组件的运动行程精确。

所述齿轮变速箱设有输入轴和输出螺母，所述输入轴连接驱动电机，所述输出螺母设有内齿，所述电机通过多级齿轮传动使输出螺母旋转运动；所述运动转换组件包含转换套筒和螺杆，所述转换套筒外表面设有与所述内齿相啮合的外齿，使得转换套筒跟随输出螺母同步旋转运动，所述转换套筒内表面设有内螺纹，所述螺杆通过螺纹连接活动套装于转换套筒内，在转换套筒旋转过程中实现螺杆的升降运动；所述刺破组件包含刺破针和固定座，所述固定座与所述螺杆底部固定连接，所述刺破针的刺破尖端穿过固定座中心，另一端夹持于所述固定座与所述螺杆之间并延伸至外部，所述刺破针在螺杆的驱动下进行升降运动，从而刺破饮品胶囊。

工作时，驱动电机经齿轮变速箱将旋转运动传递到旋转螺母，进而使转换套筒转动，由于螺杆与转换套筒通过螺纹连接，在转换套筒转动过程中，螺杆升降运动，从而使刺破针上下运动，实现刺破，在这个过程中，刺破针的极限位置由控制单元精确控制。

所述螺杆底部设有连接座，可以是固定连接或者可拆卸地连接，所述连接座底部为空心结构，所述连接座底部一侧设有缺口，所述固定座对应缺口位置设有凸台，所述固定座与所述连接座通过螺丝固定连接，所述刺破针由缺口穿过，以连接水源，所述凸台与所述缺口相结合限定了刺破针的安装位置，优选的，所述缺口形状与刺破针外形相似。

所述转换套筒设于壳体内，所述壳体中心设有内部穿透的空心柱，所述螺杆由底部向上穿过壳体与转换套筒连接，所述空心柱内表面设有纵向的一条或多条筋条结构，所述螺杆的连接座对应位置设有纵向凹槽，所述纵向凹槽的数量与所述筋条结构一致，所述纵向凹槽的形状与所述筋条结构的形状相同。在螺杆升降过程中，所述筋条结构在所述纵向凹槽内滑动，防止螺杆旋转，所述壳体通过扣合结构固定于齿轮变速箱的箱体上。

所述刺破针内部设有流体通道，在刺破饮品胶囊后可直接用于向饮品胶囊内部传输热水；所述刺破针的刺破尖端设为斜边，所述斜边与水平面的夹角为20-35 度之间。在一优选实施例中当夹角为27.5度时能更好的保证刺破效果。

所述固定座下表面中心连接密封垫，所述密封垫对应刺破针位置设有中心通孔，用于刺破针穿过，所述密封垫下部呈倒锥形，在螺杆下降过程中刺破针刺破饮品胶囊时密封垫与饮品胶囊外壳形成挤压，提高输水过程中的密封性，防止热水溢出，所述密封垫内表面还设有圆周方向的弧形槽，所述密封垫由硅胶材料制成，保证密封垫的形变能力。

所述转换套筒内部设有第一限位凸台，所述螺杆的圆周面设有第二限位凸台，当第一限位凸台与第二限位凸台相贴时，螺杆运行至最高位置。

所述控制单元连接于运动转换组件，所述控制单元包括光栅格和编码器，所述光栅格固定于转换套筒外圆周，所述编码器位于光栅格一侧，通过检测转换套筒的转动角度计算螺杆相应的升降距离，从而控制驱动电机，实现自动化控制，所述光栅格与所述转换套筒组装成型或一体成型，所述光栅格和所述编码器位于壳体内部，所述壳体对应所述编码器位置设有卡槽，用于固定编码器。

所述控制单元为一组微动开关，所述微动开关通过安装座固定，所述安装座位于固定座下方，所述微动开关的触头由刺破组件触发，所述微动开关包含上开关和下开关。进一步的，所述微动开关由刺破组件中的固定座触发，所述固定座上设有用于触发微动开关触头的触发斜面。在升降过程中，固定座触发微动开关触头以切断驱动电机电源，从而控制刺破针的运动行程。

所述转换套筒顶部通过卡簧固定于输出螺母之上，防止转向套筒轴向运动，所述齿轮变速箱为四级减速箱。

一种饮品制备装置，包含如上所述的电驱动刺破包机构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型的电驱动刺破包机构，通过齿轮变速箱提供稳定驱动力，以转换套筒实现旋转运动到直线运动的转换，并设置带有流体通道的刺破针，有效保证了机构长期运行的顺畅性和稳定性，提升产品质量，有效提高了用户体验度。

进一步地，通过设置限位开关或光栅格、编码器组成的控制单元，实现对刺破针运动行程的实时监测和精准的自动化控制。

进一步地，本实用新型的电驱动刺破包机构，通过在固定座底部设置密封垫，将密封垫底部设为倒锥形，并根据饮品胶囊材质特性设计密封垫形状尺寸，保证在刺破过程中与饮品胶囊形成有效挤压，从而保证输水过程中的密封效果，对于袋装型饮品胶囊在密封注水后可自动涨开包装袋，释放饮品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型的分解结构示意图；

图2为本实用新型实施例二中运动转换组件和控制单元的结构示意图；

图3为本实用新型中螺杆及刺破组件的分解结构示意图；

图4为本实用新型中刺破针的结构示意图；

图5为本实用新型中密封垫的纵向剖视图；

图6为本实用新型中驱动组件与运动转换组件的安装结构示意图；

图7本实用新型实施例三中控制单元的结构示意图；

图8本实用新型实施例三中控制单元的安装结构示意图；

图9为本实用新型在工作状态下的结构示意图。

附图标记：100-驱动组件，200-运动转换组件，300-刺破组件，1-驱动电机， 2-底座，20-盖体，3-输入轴，4-第二传动轴，5-第三传动轴，6-输出螺母，6a-内齿，7-转换套筒，7a-外齿，7b-内螺纹，8-壳体，8a-空心柱，8b-筋条结构，8c- 卡槽，9-卡簧，10-螺杆，10a-连接座，10b-纵向凹槽，10c-缺口，11-刺破针，11a- 刺破尖端，12-固定座，12a-凸台，12b-触发斜面，13-密封垫，13a-中心通孔，13b- 弧形孔，14-光栅格，15-编码器，16-咖啡胶囊，17-微动开关，18-安装座，601- 输出螺母下台阶面，201-底座上支撑面，202-底座下支撑面，701-转换套筒上台阶面，702-第一限位凸台，1001-第二限位凸台。

具体实施方式

下面将以咖啡胶囊为例对本实用新型具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

结合图1-图3和图9所示的电驱动刺破包机构，包括驱动组件100、运动转换组件200、刺破组件300和控制单元。所述控制单元连接于运动转换组件200。驱动组件100为齿轮变速箱，齿轮变速箱的箱体由底座2和盖体20扣合形成。齿轮变速箱设有输入轴3和输出螺母6，输入轴3连接驱动电机1，输出螺母6 设有内齿6a。运动转换组件200包含转换套筒7和螺杆10，转换套筒7外表面设有与内齿6a相啮合的外齿7a，内表面设有内螺纹7b，螺杆10通过螺纹连接活动套装于转换套筒7内。刺破组件300包含刺破针11和固定座12，固定座12 与螺杆10底部固定连接，刺破针11的刺破尖端穿过固定座12中心，另一端夹持于固定座12与螺杆10之间并延伸至外部。

如图3所示，螺杆10底部设有连接座10a，连接座10a底部为空心结构，连接座10a底部一侧设有缺口10c，固定座12对应缺口10c位置设有凸台12a。刺破针11卡装于缺口10c与凸台12a所形成的空间中，限定了刺破针11的安装位置。固定座12与连接座10a通过螺丝固定连接。

结合图1-图6所示，转换套筒7设于壳体8内，壳体8中心设有内部穿透的空心柱8a，螺杆10由底部向上穿过壳体8与转换套筒7连接。空心柱8a内表面设有纵向的一条或多条筋条结构8b，螺杆10的连接座10a对应位置设有纵向凹槽10b，纵向凹槽10b的数量与筋条结构8b相等，纵向凹槽10b的形状与筋条结构8b相同。在螺杆10升降过程中，筋条结构8b沿纵向凹槽10b上下滑动，防止螺杆10跟随转换套筒7转动。壳体8通过扣合结构固定于齿轮变速箱的底座2 上。

如图4所示，刺破针11内部设有流体通道，刺破咖啡胶囊16后可直接向咖啡胶囊16内部注入热水。刺破针11的刺破尖端11a设为斜边，斜边与水平面的夹角为20-35度之间，例如20度、30度或者35度。在本实施例中夹角为27度。

结合图3和图5所示，固定座12下表面中心连接密封垫13，密封垫13对应刺破针11位置设有中心通孔13a。密封垫13下部呈倒锥形，便于在螺杆10下降过程中刺破针11刺破饮品胶囊时密封垫13可以与饮品胶囊外壳形成挤压以达到密封效果。密封垫13内表面还设有圆周方向的弧形槽13b，密封垫13由硅胶材料制成，形变能力可满足需求。

如图6所示，转换套筒7内部设有第一限位凸台702，螺杆10的圆周面设有第二限位凸台1001，当第一限位凸台702与第二限位凸台1001相贴时，螺杆10 运行至最高位置，实现机械式限位。

所述控制单元包括光栅格14和编码器15，光栅格14固定于转换套筒7外圆周，编码器15位于光栅格14一侧。光栅格14和编码器15位于壳体8内部，壳体8对应编码器15位置设有卡槽8c，用于编码器15的安装。

工作原理：驱动电机1通过输入轴3驱动输出螺母6转动，从而使得转换套筒7转动，由于转换套筒7与螺杆10通过螺纹连接，使得螺杆10能够升降运动，从而带动刺破针11向下刺破咖啡胶囊16，并向咖啡胶囊16内注水，完成咖啡的萃取，之后，驱动电机1反转，螺杆10上升，当第一限位凸台702与第二限位凸台1001相贴时，螺杆10受到阻碍无法继续上升。控制单元的功能在于通过光栅格14与旋转套筒7同步转动，利用编码器15实时监测旋转套筒7的转动角度，转换成编码器15的转动步数输出，从而计算得出刺破针11的升降距离，进而控制驱动电机1，实现运动行程的实时监测和精准控制。

在本实施例中，齿轮变速箱为四级减速箱，如图1所示，输入轴3通过第二传动轴4、第三传动轴5最终将旋转运动传递至输出螺母6。转换套筒7顶部通过卡簧9固定于输出螺母6之上，防止转换套筒7轴向运动。

如图6所示，在安装过程中，输出螺母下台阶面601、底座上支撑面201以及底座下支撑面202、旋转套筒上台阶面701构成限位结构，便于组装，提高安装速度。

在本实施例中，光栅格14可以通过组装固定于转换套筒7，例如通过键连接或销钉连接等，也可以与转换套筒7一体成型。

实施例二：

与实施例一相区别的是，本实施例中的控制单元连接于刺破组件300，所述控制单元为一组微动开关17，如图7和图8所示，微动开关17通过安装座18 固定，安装座18位于固定座12下方，微动开关17的触头由固定座12触发，微动开关17包含上开关和下开关。固定座12上设有用于触发微动开关17触头的触发斜面12b。当刺破针11运行至上端极限位置时，上开关在触动作用下切断驱动电机1的电源，驱动电机1停止转动；当刺破针11运行至下端极限位置时，下开关在触动作用下切断驱动电机1的电源，驱动电机1停止转动。最终达到控制刺破针11升降运动时的限位作用。

在另外的实施例中，上开关还可以安装于齿轮变速箱底座2的一侧，同样由固定座12来触发开关。

以上对本实用新型所提供的电驱动刺破包机构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求保护的范围内。

Claims (13)

1.一种电驱动刺破包机构，包括依次连接的驱动组件、运动转换组件和刺破组件，其特征在于，还包括控制单元；所述驱动组件为齿轮变速箱，用于提供旋转动力，所述运动转换组件用于将所述旋转动力转换为直线动力，以驱使所述刺破组件作直线往复运动，所述控制单元连接于运动转换组件或刺破组件，用于控制刺破组件的运动行程。

2.根据权利要求1所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述齿轮变速箱设有输入轴和输出螺母，所述输入轴连接驱动电机，所述输出螺母设有内齿；所述运动转换组件包含转换套筒和螺杆，所述转换套筒外表面设有与所述内齿相啮合的外齿，内表面设有内螺纹，所述螺杆通过螺纹连接活动套装于所述转换套筒内；所述刺破组件包含刺破针和固定座，所述固定座与所述螺杆底部连接，所述刺破针的刺破尖端穿过固定座中心，另一端夹持于所述固定座与所述螺杆之间并延伸至外部。

3.根据权利要求2所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述螺杆底部设有连接座，所述连接座底部为空心结构，所述连接座底部一侧设有缺口，所述固定座对应缺口位置设有凸台，所述固定座与所述连接座通过螺丝固定连接。

4.根据权利要求3所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述转换套筒设于壳体内，所述壳体中心设有内部穿透的空心柱，所述螺杆由底部向上穿过壳体与所述转换套筒连接，所述空心柱内表面设有纵向的一条或多条筋条结构，所述螺杆的连接座对应位置设有纵向凹槽，所述纵向凹槽的数量与所述筋条结构一致，所述纵向凹槽的形状与所述筋条结构的形状相同，所述壳体通过扣合结构固定于齿轮变速箱的箱体上。

5.根据权利要求2所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述刺破针内部设有流体通道。

6.根据权利要求2所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述固定座下表面中心连接密封垫，所述密封垫对应刺破针位置设有中心通孔，所述密封垫下部呈倒锥形。

7.根据权利要求6所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述密封垫内表面设有圆周方向的弧形槽，所述密封垫由硅胶材料制成。

8.根据权利要求2所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述转换套筒内部设有第一限位凸台，所述螺杆的圆周面设有第二限位凸台。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述控制单元连接于运动转换组件，所述控制单元包括光栅格和编码器，所述光栅格固定于转换套筒外圆周，所述编码器位于光栅格一侧。

10.根据权利要求9所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述光栅格与所述转换套筒一体成型。

11.根据权利要求1-8任一项所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述控制单元为一组微动开关，所述微动开关通过安装座固定，所述安装座位于固定座下方，所述微动开关的触头由刺破组件触发，所述微动开关包含上开关和下开关。

12.根据权利要求11所述的电驱动刺破包机构，其特征在于，所述微动开关的触头由刺破组件中的固定座触发，所述固定座上设有用于触发微动开关触头的触发斜面。

13.一种饮品制备装置，其特征在于，包含权利要求1-12任一项所述的电驱动刺破包机构。

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