新鲜果蔬自动售货机的设计与实现

2016-12-27罗凯洋

科技传播 2016年19期

罗凯洋

摘要应用于需要冷藏保鲜产品的自动售货机目前在国内并不多见，本文主要对新鲜果蔬自动售货机的机械结构进行了设计，指出这些机械结构需要在单片机或PLC控制下协调运动，方能实现新鲜果蔬的自动出售。新鲜果蔬自动售货机将会给消费者和经营者均带来很大的便利。

关键词自动售货机；新鲜果蔬；机械结构；控制系统

中图分类号 TH692.62 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0290-02

自动售货机起源于西方发达国家，如今这种快捷便利的销售方式已被越来越多的人所接受和认可[1，2]。目前自动售货机已广泛应用于出售糖果、饮料、香烟、报纸等众多方面，但对于新鲜果蔬等需要冷藏保鲜产品的自动售货机在国内还不多见[3]。

本文设计的新鲜果蔬自动售货机可以设置在工厂、办公楼、公交车站等公共场合，可供上班族在下班回家的路上顺便解决购买新鲜蔬菜和水果的问题，节省时间和精力。

1 新鲜果蔬自动售货机的整体方案

新鲜果蔬自动售货机有两道门，控制部分主要放置在第一道门上，外部门框架上放置显示屏、投币机、取料门等；内部设置一道保温门。售货机内部总体分为上、下两部分，上半部分以料道为主体，主要用于储藏新鲜果蔬，下半部分主要放置电源、蒸发器器等，上下两部分由隔板隔开。整个箱体都是用保温性能较好的材料制作，与保温门、隔板一起组成一个封闭的空间，使储藏系统能起到良好的保鲜作用。蔬菜和水果提前称好放入保鲜盒，喷上二维码放入售货机料道。消费者付款后，控制系统发出指令，电机将指定果蔬料道转动至落料位置，落料装置动作后，果蔬落入落料盒内，消费者通过取料门取走。

2 新鲜果蔬自动售货机的机械结构设计

2.1 料道设计

为了能够出售多种果蔬，自动售货机料道可设计为多列，每列1～4层，每层上下依次放置1～6个保鲜盒。多列料道的框架在上下两处通过螺栓固定在一个转盘上，方便整体拿下来放置果蔬或更换料道。转盘在上方通过联轴器与电机相连，可在电机的驱动下通过底部的推力轴承在隔板上转动，转盘连同料道、果蔬的重量全部由下方的隔板承担。

2.2 料道框架设计

料道框架主要用于支承和固定果蔬保鲜盒，因此料道框架在满足强度和刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便及使用方面的因素。果蔬保鲜盒一般为长方体，在长边侧设置支承比较合理，料道框架内壁尺寸应结合保鲜盒确定。为保证保鲜盒顺利下落且不会因倾斜而卡住，料道框架内壁尺寸应比保鲜盒窄边宽2mm左右；为方便果蔬放置，每层保鲜盒留10mm间隙。此外料道框架前侧分布有挡板，防止果蔬意外跌落。料道框架左右两侧设置有固定架，果蔬保鲜盒支承机构即放置在固定架上，固定架上还加工出提升杆的运动滑道。

2.3 支承机构设计

新鲜果蔬自动售货机每层料道底部都装有支承机构（图1为支承机构的示意图），支承机构主要包括上转臂、下转臂和转动轴，上、下转臂结构完全相同，安装时连接轴的两端嵌入料道框架，由凸缘部分直接支承果蔬保鲜盒。图1（a）为新鲜果蔬处于储藏状态下，料道最下面的保鲜盒由下转臂支承，上转臂凸缘倾斜。图1（b）为落料过程中，下转臂凸缘翻转倾斜，指定料道最下方的果蔬落下。

2.4 落料装置的设计

新鲜果蔬自动售货机落料装置包括不完全圆柱凸轮、提升杆和落料盒。

2.4.1 不完全圆柱凸轮

图2所示为不完全圆柱凸轮的示意图。不完全圆柱凸轮底面焊接在隔板上表面，是提升杆转动过程中必经的一部分路径。提升杆在电机的驱动下经过不完全圆柱凸轮的过程中，都要先上升，后下落，并且其行程略大于保鲜盒的高度。

2.4.2 提升杆

支承机构安装到料道框架时，其转动轴要穿过提升杆，因此提升杆上要结合转动轴的直径加工出特定形状的滑槽，以使提升杆在不完全圆柱凸轮的推动下沿料道框架滑轨上下移动时，迫使转动轴相对于料道框架做相应的转动。

2.4.3 落料盒

落料盒固定在售货机外侧门上，为使落料盒能够可靠地接收到落下的果蔬保鲜盒，落料盒的尺寸应比保鲜盒略大，并在在空间允许的情况下尽可能接近果蔬储存位置，使果蔬下落时减小冲击的影响。落料盒设计成前端平缓、后端倾斜的形状，目的是使落下的果蔬保鲜盒自由向前滑动，方便消费者取出。

综合图1、图2，落料装置的工作原理为：提升杆在不完全凸轮的推动下上升时，其滑槽迫使支承机构的转动轴转动，导致下转臂凸缘倾斜，与保鲜盒脱离接触，最底层保鲜盒下落到出料盒；而上转臂凸缘刚好转至水平，与倒数第二层保鲜盒接触，支承上方移动下来的整层保鲜盒。升程结束，提升杆下落，上、下转臂执行与刚才相反方向的转动，上转臂凸缘倾斜，与保鲜盒脱离接触，而下转臂凸缘刚好转至水平，上转臂释放的保鲜盒恰好由下转臂接住，至此售货机完成一次落料过程。

2.5 制冷系统

新鲜果蔬自动售货机的制冷系统可以借鉴传统冷藏设备的技术，比如沿用冰箱的制冷方式进行风冷[4]。蒸发器放置在自动售货机底部，用风扇给机体内全部果蔬吹风降温。

3 新鲜果蔬自动售货机的控制系统设计

新鲜果蔬自动售货机可采用单片机或PLC控制，单片机价格便宜，但容易受电压等因素干扰，造成控制不稳定，影响售货机正常工作[ 5 ]。PLC控制性能稳定，且具有可靠性高、编程简略、维护便利等优点[ 6 ]，已广泛应用于工业领域。

4 结论

本文设计的新鲜果蔬自动售货机结构简单、制造成本低，便于推广实施。另外自动售货机具有分布零散、范围广阔的特点，因此会给果蔬消费者和经营者均带来很大的便利。

参考文献

[1]宁安毅，张文娣，赵伟边，等.自动售货机的兴起与发展[J].黑龙江科技信息，2015：63.

[2]白丽.自动售货机：第三次零售业革命[J].电子商务，2005，3（24）：21-27.

[3]苏旭，李保国.鲜切果蔬自动售货机设计[J].轻工机械，2015，33（3）：77-80.

[4]王烁.有选择性制冷方式在自动售货机中的应用[J].科技传播，2014，4（上）：203-204.

[5]董淑冷，茅红伟.PLC在自动售货机控制系统中的应用[J].上海师范大学学报，2007，36（2）：47-51.