CN218007961U - 一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，机械臂自动按照设定轨迹驱动机械驱动架上的奶油罐在空间内做三维运动，由于蛋糕种类与外观的多样性，其裱花或淋面时，所需要的工具头规格也不相同，使奶油罐开口处可以更换不同规格的淋面枪或裱花枪，而奶油罐上的挤压机构能够将内部材料有计量的挤压淋面枪或裱花枪喷淋蛋糕，工具盘上设置多个规格不相同的工具头，该工具头通过工具夹持机构固定在对应工具槽内，工作台处设置驱动模组，当系统需要特定工具头时，工具盘会旋转至对应位置，供机械臂装载或卸载工具头，实现自动化更换工具头，进而简化系统流程，提高系统响应时间与加工效率。

Description

一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置

技术领域

本实用新型涉及一种蛋糕自动化加工领域，特别涉及一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置。

背景技术

蛋糕我们日常生活中比较常见的甜品，以生日蛋糕为例，为了提高其观赏性，往往在生日蛋糕表面进行淋面、裱花装饰。

目前市面上大部分自动蛋糕机为带烘焙功能的简易蛋糕机，这些简易的蛋糕机可自动注入蛋糕液进行烘烤，但是这些蛋糕机并没有自动淋面、自动裱花等功能，绝大多数时候都是需要手工做蛋糕，手工淋面，手工裱花，手工加榛果花生等碎粒，这样人工制作蛋糕的生产效率较低下，其中传统的蛋糕进行淋面、裱花工艺时，一般都是人工操作，较为耗时耗力，而且还需要工人具有熟练的操作技巧，但即使这样在进行淋面、裱花工艺时，往往也还会不可避免的出现一些意外的人为操作失误，影响蛋糕的美观性，不利于蛋糕的售卖，特别由于蛋糕种类与外观的多样性，其裱花或淋面时，所需要的裱花头或淋面头规格也不相同，故在对蛋糕自动加工进行研发时，能否便捷的更换不同的裱花头或淋面头是蛋糕自动化加工过程中急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，包括工作台以及设置在工作台上的机械臂，所述机械臂一端设有机械驱动架，所述机械驱动架上设有奶油罐，所述机械臂带动奶油罐在空间内做三维运动，所述奶油罐出口处设有与奶油罐可拆卸连接的工具头，所述奶油罐上设有将内部材料通过工具头挤出奶油罐的挤压机构，其特征在于：所述工作台上设有供奶油罐更换工具头的工具盘以及驱动工具盘转动的驱动模组，所述工具盘上开设有至少两个环绕驱动模组等距分布于工具盘边沿供工具头放置的工具槽，所述工具盘对应每个工具槽处均设有用于将对应工具头限制在工具槽内的工具夹持机构，当机械臂与工具槽内的工具头装配后，工具头会随机械臂移动进而脱离所述工具槽。

采用上述技术方案，工具头主要为奶油挤压头或裱花头或淋面头，机械臂自动按照设定轨迹驱动机械驱动架上的奶油罐在空间内做三维运动，由于蛋糕种类与外观的多样性，其裱花或淋面时，所需要的工具头规格也不相同，使奶油罐开口处可以更换不同规格的淋面枪或裱花枪，而奶油罐上的挤压机构能够将内部材料有计量的挤压淋面枪或裱花枪喷淋蛋糕，工具盘上设置多个规格不相同的工具头，该工具头通过工具夹持机构固定在对应工具槽内，工作台处设置驱动模组，当系统需要特定工具头时，工具盘会旋转至对应位置，供机械臂装载或卸载工具头，实现自动化更换工具头，进而简化系统流程，（装载与卸载工具均在同一位置），提高系统响应时间与加工效率。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述工具夹持机构包括设置在工具槽两侧对应设置的夹爪，所述夹爪均对应铰接于所述工具盘，相对应的夹爪之间设有弹簧，所述夹爪一端延伸至工具槽处并配合形成用于夹持工具头的夹持仿形腔，另一端通过所述弹簧促使相对应的两个夹爪相向运动。

采用上述技术方案，通过设置两个相互对应的夹爪，使夹爪通过铆接件在工具盘上转动，而夹爪一端通过弹簧促使另一端的夹爪做相向运动，使其通过夹持仿形腔始终夹住工具头外周面，防止工具盘旋转致使工具头摇晃或甩出，通过弹簧使夹爪始终夹住工具头；而机械手取出工具头时，只需克服弹簧力就能轻松更换。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述工具头的外周面设有的环形定位台，所述环形定位台向内凹陷有与工具槽对应设置的让位卡槽，所述环形定位台通过让位卡槽插入所述工具槽内，且使环形定位台部分设置工具盘上方，所述环形定位台下方设有向内凹陷的环形夹持槽，所述夹爪夹设于所述环形夹持槽外周面，所述工具盘对应工具夹持机构的一端均开设有弹簧定位槽，所述弹簧设置于所述弹簧定位槽内，且两端与其对应设置夹爪的卡接部连接，相对应的两个夹爪之间设有相互啮合的联动齿。

采用上述技术方案，通过让位卡槽与工具槽插接，使环形定位台部分设置工具盘上方，使工具头被工具盘轴向承托住，通过设置向内凹陷的环形夹持槽，使夹爪能卡接在环形夹持槽外周面，避免其轴向升降与打滑，提高夹持时的稳定性，防止工具盘旋转致使工具头摇晃或甩出，通过弹簧使夹爪始终夹住工具头，将弹簧设于弹簧定位槽内，对弹簧在形变过程中导向，同时弹簧的两端卡接在夹爪的卡接部上，避免弹簧脱离夹爪，通过设置联动齿，增加夹爪之间的联动性，提高夹爪开合时的稳定性。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述工具盘外套设有防污罩，所述防污罩开设有与工具槽相对应的定位更换口，所述工具盘对应定位更换口处设有用于检测当前位置内工具头是否脱离或装载于工具槽的工具传感器。

采用上述技术方案，通过设置防污罩，防止外部蛋糕加工过程中碰到工具头导致串味，通过设置与工具槽朝向一致的定位更换口，使机械手在更换不同的工具头时，直接沿定位更换口定位导向更换工具头，当机械臂上的奶油罐需要更换不同工具头时，会将原先空缺的工具槽转动到定位更换口处，始终设置于定位更换口处的工具传感器会检测工定位更换口内夹爪上是否具有工具头,若是判定缺失，机械手会将当前的工具头放入工具槽内并判断是否正确取回，再转动工具盘，将需要的工具停留到工具更换区处，再次判定后供机械臂夹取，并判断是否正确取出，避免机器人误操作 。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述工具盘内设有原点感应件，所述驱动模组上设有与所述原点感应件相感应的原点传感器，所述原点传感器与驱动模组电连接，所述工具盘下方设有盛料盘，所述盛料盘由两块盛料弧板拼接组成。

采用上述技术方案，通过设置原点感应件与原点传感器，判断整个工具盘的原点，使其开机找回原点，精准的将对应的工具头送至工具更换区处进行更换，工具头使用过后，奶油容易从蛋糕装饰口滴下来，通过设置盛料盘接住奶油，方便清理，同时由于盛料盘由两块盛料弧板拼接组成，在清理盛料盘不需要上提取出，只需从两侧就能把这个盛料弧板抽出来，方便定期清理。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述挤压机构包括设置在奶油罐内的挤压活塞、与挤压活塞连接的挤压螺杆、与挤压螺杆啮合的从动齿轮以及设置在奶油罐或机械驱动架上的挤压驱动源，所述挤压驱动源的输出端设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，并通过驱动主动齿轮转动带动挤压活塞靠近或远离工具头，所述从动齿轮套设于挤压螺杆的外周面，所述从动齿轮的内齿与挤压螺杆啮合，外齿与主动齿轮啮合。

采用上述技术方案，在奶油罐内设置用于挤压奶油的挤压活塞，挤压活塞连接一端穿出奶油罐的挤压螺杆，挤压驱动源驱动主动齿轮转动，主动齿轮联动从动齿轮转动，从动齿轮转动过程中会联动与其啮合的挤压螺杆沿奶油罐轴向升降，进而通过挤压活塞将内部的奶油从工具头挤出，从动齿轮套设在挤压螺杆的外周面上，降低了挤压机构的空间，使其更在有限的奶油罐上活动更大的扭矩，且由于其内外齿的联动方式，使从动齿轮在传动时更加稳定，方便的完成蛋糕的涂奶油、裱花、淋面等工艺。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述奶油罐对应挤压螺杆的一端设有供挤压螺杆在内轴向活动的挤压导向罩，所述挤压导向罩上开设有沿轴向开设的挤压导向槽，所述挤压螺杆上设有螺杆定位块，所述螺杆定位块设置于所述挤压导向槽内，并沿其轴向升降。

采用上述技术方案，通过在奶油罐上设置挤压导向罩，在挤压导向罩上开设有挤压导向槽，使挤压螺杆在升降过程中能通过螺杆定位块沿挤压导向槽导向，进而避免挤压螺杆升降过程中偏移，导致挤压螺杆滑丝卡死等问题的发生。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述从动齿轮中心设有与挤压螺杆啮合的内齿定位套，所述奶油罐靠近从动齿轮的一端设有与奶油罐可拆卸连接的罐体盖，所述罐体盖远离挤压活塞的一端延伸有供内齿定位套安装的下定位环座，所述下定位环座与内齿定位套之间设有下定位轴承，所述下定位轴承的外圈与下定位环座相抵，内圈与内齿定位套外壁相抵。

采用上述技术方案，奶油罐设置可拆卸的罐体盖，方便补充奶油、安装活塞以及清洗罐体内部，而从动齿轮中心设置内齿定位套，使内齿定位套能通过下定位轴承与下定位环座相抵，即将从动齿轮限制到下定位环座内，避免从动齿轮水平方向晃动，提高挤压机构的传动稳定性，同时由于下定位轴承的设置，使其降低了从动齿轮与下定位环座的摩擦力，进一步提高挤压机构的传动效率。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述罐体盖上设有与下定位环座轴向对应设置的上定位环座，所述上定位环座与罐体盖可拆卸连接，所述上定位环座与内齿定位套之间设有上定位轴承，所述上定位轴承的外圈与上定位环座相抵，内圈与内齿定位套外壁相抵。

采用上述技术方案，通过在罐体盖上设置上定位环座，使内齿定位套能通过上定位轴承与上定位环座相抵，且由于从动齿轮被上定位环座与下定位环座限制到其中间，使从动齿轮即被限制到上、下定位环座内，避免从动齿轮水平方向晃动，也避免其从轴向方向脱出，极大的提高挤压机构的传动稳定性，同时从动齿轮与上定位环座与下定位环座之间优选存有间隙，避免摩擦，且由于上、下定位轴承的设置，使其降低了从动齿轮与上、下定位环座的摩擦力，进一步提高挤压机构的传动效率。

上述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，可进一步设置为：所述奶油罐的开口处设有装配管，所述工具头上开设有与装配管相互插接的装配槽，所述装配管外设有O型圈。

采用上述技术方案，由于蛋糕种类与外观的多样性，其裱花或淋面时，所需要的工具头规格也不相同，该机械臂在使用时会根据加工蛋糕的不同更换不同的工具头，故通过将奶油罐与工具头之间通过装配管与装配槽实现快速插接，方便快速更换不同规格的工具头，且通过设置O型圈，提高奶油罐与工具头之间的密封性，避免奶油从其连接处溢出，通过还可通过O型圈，将其作用于奶油罐与工具头之间的间隙实现柔性过盈连接，提高工具头装载时的稳定性。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体示意图。

图2为本实用新型实施例的机械臂与奶油罐的爆炸图。

图3为本实用新型实施例机械驱动架与奶油罐的剖视图。

图4为本实用新型实施例工具盘与防污罩的立体示意图。

图5为本实用新型实施例的工具盘与驱动模组的立体示意图。

图6为本实用新型实施例的工具盘与驱动模组的立体示意图2。

具体实施方式

如图1 –图6所示，一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，包括工作台A以及设置在工作台A上的机械臂1，所述机械臂1一端设有机械驱动架2，所述机械驱动架2上设有奶油罐3，所述机械臂1带动奶油罐3在空间内做三维运动，所述奶油罐3出口处设有与奶油罐3可拆卸连接的工具头4，所述奶油罐3上设有将内部材料通过工具头4挤出奶油罐3的挤压机构，所述工作台A上设有供奶油罐3更换工具头的工具盘5以及驱动工具盘5转动的驱动模组6，所述工具盘5上开设有至少两个环绕驱动模组6等距分布于工具盘5边沿供工具头4放置的工具槽51，所述工具盘5对应每个工具槽51处均设有用于将对应工具头4限制在工具槽51内的工具夹持机构，当机械臂1与工具槽51内的工具头4装配后，工具头4会随机械臂1移动进而脱离所述工具槽51，所述工具夹持机构包括设置在工具槽51两侧对应设置的夹爪61，所述夹爪61均对应铰接于所述工具盘5，相对应的夹爪61之间设有弹簧（图中未装配），所述夹爪61一端延伸至工具槽51处并配合形成用于夹持工具头4的夹持仿形腔62，另一端通过所述弹簧（图中未装配）促使相对应的两个夹爪61相向运动，所述工具头4的外周面设有的环形定位台41，所述环形定位台41向内凹陷有与工具槽51对应设置的让位卡槽42，所述环形定位台41通过让位卡槽42插入所述工具槽51内，且使环形定位台41部分设置工具盘5上方，所述环形定位台41下方设有向内凹陷的环形夹持槽43，所述夹爪61夹设于所述环形夹持槽43外周面，所述工具盘5对应工具夹持机构的一端均开设有弹簧定位槽52，所述弹簧设置于所述弹簧定位槽52内，且两端与其对应设置夹爪61的卡接部611连接，相对应的两个夹爪61之间设有相互啮合的联动齿612，所述工具盘5外套设有防污罩53，所述防污罩53开设有与工具槽51相对应的定位更换口54，所述工具盘5对应定位更换口54处设有用于检测当前位置内工具头4是否脱离或装载于工具槽51的工具传感器55，所述工具盘5内设有原点感应件56，所述驱动模组6上设有与所述原点感应件56相感应的原点传感器62，所述原点传感器62与驱动模组6电连接，所述工具盘5下方设有盛料盘63，所述盛料盘63由两块盛料弧板64拼接组成，所述挤压机构包括设置在奶油罐3内的挤压活塞7、与挤压活塞7连接的挤压螺杆71、与挤压螺杆71啮合的从动齿轮72以及设置在奶油罐3或机械驱动架2上的挤压驱动源21，所述挤压驱动源21的输出端设有与从动齿轮72啮合的主动齿轮22，并通过驱动主动齿轮22转动带动挤压活塞7靠近或远离工具头4，所述从动齿轮72套设于挤压螺杆71的外周面，所述从动齿轮72的内齿与挤压螺杆71啮合，外齿与主动齿轮22啮合，所述奶油罐3对应挤压螺杆72的一端设有供挤压螺杆72在内轴向活动的挤压导向罩31，所述挤压导向罩31上开设有沿轴向开设的挤压导向槽32，所述挤压螺杆71上设有螺杆定位块711，所述螺杆定位块711设置于所述挤压导向槽32内，并沿其轴向升降，所述从动齿轮72中心设有与挤压螺杆71啮合的内齿定位套73，所述奶油罐3靠近从动齿轮72的一端设有与奶油罐3可拆卸连接的罐体盖33，所述罐体盖33远离挤压活塞7的一端延伸有供内齿定位套73安装的下定位环座34，所述下定位环座34与内齿定位套73之间设有下定位轴承35，所述下定位轴承35的外圈与下定位环座34相抵，内圈与内齿定位套73外壁相抵，所述罐体盖33上设有与下定位环座34轴向对应设置的上定位环座36，所述上定位环座36与罐体盖33可拆卸连接，所述上定位环座36与内齿定位套73之间设有上定位轴承37，所述上定位轴承37的外圈与上定位环座36相抵，内圈与内齿定位套73外壁相抵，所述奶油罐3的开口处设有装配管38，所述工具头4上开设有与装配管38相互插接的装配槽44，所述装配管3外设有O型圈39。

本实用新型的淋面裱花装置在工作时，此时机械臂1会夹持奶油罐3，奶油罐3已根据蛋糕装载了对应的淋面头4或裱花头4，挤压驱动源21优选为电机，并驱动主动齿轮22转动，主动齿轮22带动从动齿轮72转动，进而驱动与从动齿轮72内齿啮合的挤压螺杆71轴向升降，进而将奶油罐3内的奶油从工具头4挤压出特定形状，完成淋面或裱花工艺。

本实用新型的淋面裱花装置在装载或更换工具头时，机械臂1会夹持奶油罐3，奶油罐3根据蛋糕的不同会装载不同的淋面头4或裱花头4，此时工具盘2上的工具槽51内装载有6个规格不一的淋面头4或裱花头4，且此时奶油罐3上与并未装载有淋面头4或裱花头4，当系统确定蛋糕款式后，判断整个工具盘5的原点，使其开机找回原点，精准的将对应的淋面头4或裱花头4送至定位更换口54处，工具传感器55会检测定位更换口54内夹爪5上是否具有裱花头4或淋面头4,判定通过后，机械臂1会驱动奶油罐3底部的装配管38插入到装配槽44内，并向工具槽51外侧拉扯，进而克服弹簧的弹性力将裱花头4或淋面头4从夹爪61内拉出，工具传感器55会检测夹爪61内的裱花头4或淋面头4是否正确取出，正确取出后，机械臂1带动奶油罐3按预设程序对蛋糕进行裱花或淋面处理，完成后需更换新工具时，会将原先空缺的工具槽51转动到定位更换口54处，始终设置于定位更换口54处的工具传感器55会再次检测定位更换口54内夹爪5上是否具有裱花头4或淋面头4,若是判定缺失，机械臂1会将当前的裱花头4或淋面头4放入工具槽51内并判断是否正确取回，再转动工具盘5，并将需要的工具头4停留到定位更换口54处再次更换。

Claims (10)

1.一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，包括工作台以及设置在工作台上的机械臂，所述机械臂一端设有机械驱动架，所述机械驱动架上设有奶油罐，所述机械臂带动奶油罐在空间内做三维运动，所述奶油罐出口处设有与奶油罐可拆卸连接的工具头，所述奶油罐上设有将内部材料通过工具头挤出奶油罐的挤压机构，其特征在于：所述工作台上设有供奶油罐更换工具头的工具盘以及驱动工具盘转动的驱动模组，所述工具盘上开设有至少两个环绕驱动模组等距分布于工具盘边沿供工具头放置的工具槽，所述工具盘对应每个工具槽处均设有用于将对应工具头限制在工具槽内的工具夹持机构，当机械臂与工具槽内的工具头装配后，工具头会随机械臂移动进而脱离所述工具槽。

2.根据权利要求1所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述工具夹持机构包括设置在工具槽两侧对应设置的夹爪，所述夹爪均对应铰接于所述工具盘，相对应的夹爪之间设有弹簧，所述夹爪一端延伸至工具槽处并配合形成用于夹持工具头的夹持仿形腔，另一端通过所述弹簧促使相对应的两个夹爪相向运动。

3.根据权利要求2所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述工具头的外周面设有的环形定位台，所述环形定位台向内凹陷有与工具槽对应设置的让位卡槽，所述环形定位台通过让位卡槽插入所述工具槽内，且使环形定位台部分设置工具盘上方，所述环形定位台下方设有向内凹陷的环形夹持槽，所述夹爪夹设于所述环形夹持槽外周面，所述工具盘对应工具夹持机构的一端均开设有弹簧定位槽，所述弹簧设置于所述弹簧定位槽内，且两端与其对应设置夹爪的卡接部连接，相对应的两个夹爪之间设有相互啮合的联动齿。

4.根据权利要求3所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述工具盘外套设有防污罩，所述防污罩开设有与工具槽相对应的定位更换口，所述工具盘对应定位更换口处设有用于检测当前位置内工具头是否脱离或装载于工具槽的工具传感器。

5.根据权利要求4所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述工具盘内设有原点感应件，所述驱动模组上设有与所述原点感应件相感应的原点传感器，所述原点传感器与驱动模组电连接，所述工具盘下方设有盛料盘，所述盛料盘由两块盛料弧板拼接组成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述挤压机构包括设置在奶油罐内的挤压活塞、与挤压活塞连接的挤压螺杆、与挤压螺杆啮合的从动齿轮以及设置在奶油罐或机械驱动架上的挤压驱动源，所述挤压驱动源的输出端设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，并通过驱动主动齿轮转动带动挤压活塞靠近或远离工具头，所述从动齿轮套设于挤压螺杆的外周面，所述从动齿轮的内齿与挤压螺杆啮合，外齿与主动齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述奶油罐对应挤压螺杆的一端设有供挤压螺杆在内轴向活动的挤压导向罩，所述挤压导向罩上开设有沿轴向开设的挤压导向槽，所述挤压螺杆上设有螺杆定位块，所述螺杆定位块设置于所述挤压导向槽内，并沿其轴向升降。

8.根据权利要求6所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述从动齿轮中心设有与挤压螺杆啮合的内齿定位套，所述奶油罐靠近从动齿轮的一端设有与奶油罐可拆卸连接的罐体盖，所述罐体盖远离挤压活塞的一端延伸有供内齿定位套安装的下定位环座，所述下定位环座与内齿定位套之间设有下定位轴承，所述下定位轴承的外圈与下定位环座相抵，内圈与内齿定位套外壁相抵。

9.根据权利要求8所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述罐体盖上设有与下定位环座轴向对应设置的上定位环座，所述上定位环座与罐体盖可拆卸连接，所述上定位环座与内齿定位套之间设有上定位轴承，所述上定位轴承的外圈与上定位环座相抵，内圈与内齿定位套外壁相抵。

10.根据权利要求1-5任一项所述的一种蛋糕机器人用能自动更换工具头的淋面裱花装置，其特征在于：所述奶油罐的开口处设有装配管，所述工具头上开设有与装配管相互插接的装配槽，所述装配管外设有O型圈。

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