自动米饭售卖机的设计与实现

张航伟， 刘晓红， 文怀兴

(陕西科技大学机电工程学院， 陕西 西安 710021)

0 引言

随着科技的发展和社会的进步，自动化商业机械有了越来越广泛的应用，自动售货机作为自动化商业机械的代表被广泛应用于公共场所自动售货，给人们的生活带来了极大的方便.为了解决大学食堂及大型工厂、大规模企事业单位由于人多打饭排队浪费时间及人工打饭不卫生的现象，作者进行了自动米饭售卖机的研发.自动米饭售卖机的方便性及灵敏性适应了社会生活的快节奏、高效率，也保证了人们的饮食卫生条件.同时，自动售货机省去了大量的劳动力，从而节约了大笔资金，降低了经营成本，将逐渐成为人们日常生活中不可缺少的售货方式.

图1 自动米饭售卖机原理方案图 1-链轮;2-同步齿形带1;3-饭盘;4-联轴器;5-电机2;6-丝杠1;7-拖台;8-气缸1;9-切刀;10-电机3;11-丝杠2;12-气缸2;13-同步齿形带2;14-饭盘;15-齿轮;16-电机1;17-锥齿轮

1 自动米饭售卖机的整体设计

1.1 整机的原理方案图

本台自动米饭售卖机的执行机构由电机、链轮、同步齿形带、丝杠、气缸、齿轮、切刀、饭盘、联轴器等机构组成，主要包括储饭装置、米饭传送装置、米饭切割装置，在它们的共同作用下，完成从米饭的切割到出售全过程，其中饭盘的传送是靠同步带来实现，切刀在步进电机和丝杠的共同作用下达到定位点.

整机工作原理过程：饭盘事先安放在带附件的链条上，当电机1转动时，链轮转动将饭盘放到同步带上，同时由于链轮轴与同步齿形带轴由锥齿轮连接，使得同步齿形带实现同步传动，直至把饭盘送上拖台为止，电机1停止运动.当有人刷卡(打米饭)时，电机3正转之后停止，然后汽缸1运动完成对米饭的切割，电机3反转把米饭送出.当第一列米饭售完后，电机2开始运动,T时间后停止.如此往复直至整盘米饭售完，汽缸2运动把空盘拉到带2上，由于两带轮轴由齿轮连接，所以能实现同步反向运动，饭盘由带2送出.电机2反转回到初始位置，开始下一轮的循环.

1.2 主要装置的设计

1.2.1 储饭装置

图2 储送饭装置结构示意图 图3 饭盘传送机构示意图

图4 饭盘形式示意图 图5 米饭切割装置工作示意图

图6 自动米饭售卖机工作流程图

如图2所示，该机构包括链轮、带附件的链及同步齿形带，其中带轮与链轮通过锥齿轮相连实现同步传动.链轮顺时针转动将其上存储的米饭盘依次放在同步齿形带上，由同步齿形带将饭盘送到托台上，进而完成下一步动作.链的附件上能储存多盘米饭，可减少人工操作，并且为其它售饭机的开发设计提供了方便.

1.2.2 米饭传送装置

米饭传送装置(见图3)采用同步带传动来控制饭盘的定位，利用电机带动主动轮，然后通过同步带使位于同步带上的饭盘在Y向移动，从而达到预定地点，其结构简单，造价低廉，只需要一个电机就可以带动该传送机构，而且通过加一支撑轮和采用限位装置就可使饭盘到达定位点.盛有米饭的饭盘如图4所示，是带插板的特种饭盘，该饭盘中的插板可将米饭分栏，这样正好可以解决米饭有粘性不易分离的问题.

1.2.3 米饭切割装置

米饭切割装置如图5所示，采用直线电机完成对切刀切饭方向的控制，在直线电机和齿轮轴的共同配合下，切刀主体会在Z方向按照控制系统的要求上下运动实现对米饭的切割，进而将米饭推出至顾客的饭盒中.

2 自动米饭售卖机工作流程图

售卖机在开机后，首先进行初始化，使得饭盘处于第一次切割位置，等待顾客请求.若存在用户需求，则先进行切割量计算然后再驱动切刀装置开始上下切割米饭，到达指定位置后，检测饭盒是否到位，若饭盒到位则将米饭输出到饭盒中，由用户自行取走，同时控制系统记录本次切割点且切刀装置复位，等待下次出售.

3 结束语

自动售货机是一种无人自动售货的自动化机器，它是商业自动化的常用设备，不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易、取代部分人为的操作，从而节省大量的人力资源.本文设计的自动米饭售卖机除了能保障米饭的清洁卫生外，还解决了大工厂、企业及大学食堂打饭排队浪费时间等问题，并降低了经营成本，同时它也是我国机械电子行业发展水平的标志，对提高人们的生活质量有着积极的意义.

[1] 孙忠献.电机技术与应用[M].福州：福建科学技术出版社，2004.

[2] 孟宪源.现代机构手册[M].北京：机械工业出版社，1994.

[3] 郑大宇.自动售货机送出机构的设计及优化[J].黑龙江商学院学报(自然科学版)，2000，(3)：52-55.

[4] 吴宗泽.机械设计禁忌500例[M].北京：机械工业出版社，1997.

[5] 华大年. 机械原理[M].北京：高等教育出版社,1994.

[6] 李养旺.自动售货机易拉罐出罐机构研究[J].机电技术，2005,(2):73-76.

[7] 卜 炎．中国机械设计大典(3)机械零部件设计[M]．南昌：江西科学技术出版社，2002：243-279.

[8] 蒲良贵，纪名刚.机械设计(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[9] 徐淑华. 单片微型机原理及应用(第二版)[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.