烹饪调料自动配出机的机电一体化设计

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[摘 要]烹饪调料自动配出机是相对重要的设备，要求按照烹饪工艺将相应调料按量配出，并将其投入锅中，节约烹饪时间，保证烹饪处于标准状态。下面，本文从以下几点阐述烹饪调料自动配出机的机电一体化设计方案。

[关键词]烹饪调料 自动配出机 机电一体化 设计

中图分类号：S512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0345-01

将机电一体化用于烹饪中，烹饪操作的实现过程中能保证菜肴的标准化、多样化，是机电一体化系统的另一领域。自动配出机作为机器人的主要设施，能根据菜单需求、菜肴的烹饪流程，和操作人员共同配合，按照一定的剂量将盐水、料酒、食用油等放入菜肴中，满足菜肴的自动化烹饪需求，节省大量的物力、财力、人力，保证菜肴口感。并且，通过机电一体化系统的应用，能自动分析烹饪过程、设计机电一体化，制造样机，根据最终结果调整机电一体化的设计方案。

1、机电一体化的设计概念

所谓的机电一体化设计是指在综合分析设计需求的情况下，根据机电一体化的整理目标，优化、评估机电一体化的设计功能、方案。机电一体化的概念设计功能是满足设计需求，并不涉及机电一体化具体尺寸的设计[1]。从自动配出机概念设计模型上来讲，其设计过程包括在这样几个步骤：①市场需求。保证烹饪过程处于自动化状态；②总体功能。根据烹饪工艺需求按量投入、配出调料。该过程分为这样几部分：第一部分，功能单元1。取调料，间歇升降；第二部分，功能单元2，分度配出，间歇旋转；第三部分，功能单元3，控制功能，运动控制；第四部分，功能单元4，检测功能，传感检测；第五部分，功能单元5，HMI功能，人机交互；③评价、优化、审定功能模块。

2、机电一体化详细设计

2.1 分度配出系统设计

所谓的分度配出系统设计最为主要的功能是按照烹饪需求选择相对合适的调料，科学、合理的控制调料的配出量。设计方案：在分度盘上方均匀的安装调料容器，在分度盘径钻程度不同的深孔，共7个，其中，6个深孔和储料筒相互连接作为吸取口，另外1个则作为出口[2]。减速步进电机驱动小型的齿轮，从而驱动大型的尺寸、注射筒，若烹饪期间需要某种调料，应对齐注射筒、储料筒，待活塞向上移动且吸取一定量的调料后，对齐注射筒、调料配出口，向下移动活塞将调料推出。一般来讲，分度盘是该系统相对主要的零件，共7个分度盘，6个放置调料吸取孔的圆周上，另外1个放置在调料孔中间。

2.2 控制系统的设计

控制系统可借助编程控制器，将开关量输入端用于控制面板信号上，以机器人的使用信号、急停信号为主；控制系统中的开关量输出端则用于相应信号的输出中，以完成调料的配置工作。脉冲量输出脉冲、方向信号，控制步进机的转速、转角等工作；将触摸屏作为操作界面，设置不同参数，监视自动配出机的运动情况。

2.3 人机界面设计

烹饪调料自动配出机属于周边设施，对于程度不同的菜式来讲，应在触摸屏上设置不同的工艺、调料参数，主要包括调料的选择类型、调料总量、调料的配出时间等，该时间在确定菜式、向自动配出机中发送信号后再计算。另外，烹饪调料自动配出机还具备调制酒水、饮料的功能。

2.4 调料量取系统设计

调料量取系统最为主要的功能是吸取调料定量，选择合适的时间将其推出，进。设计方案：用减速步进电机驱动小型齿轮，和螺杆连接构成滑动性的螺旋大齿轮，并在推力轴承的约束下，将小型齿轮转变为丝杠转动，促使其上下移动；将注射筒、活塞、密封圈连接成密封腔，在注射筒下方开出料口、储料筒的连接孔；若操作期间出现活塞向上移动现象，调料可从通孔处吸入密封腔；若操作期间出现活塞向下移动现象，调料可从通孔处推出，并通过控制步进电机合理控制调料的吸入量。

2.5 传感检测系统设计

为更好的确定分度配出系统定位，应在步进电机前实施回零工作，为电机驱动设置开关，具体操作：在大型齿轮边缘固定磁体，支撑架上方固定开关，当磁体进入开关的检测范围时，开通开关[3]；当磁体离开开关的检测范围时，断开开关，选取开关的输出信号降低、上升，将其作为系统的零点信号，在零点信号基础上设置角度的移动量，对齐注射筒、调料吸取孔，从根本上实现系统的回零目标。

另外，烹饪调料取量系统中的活塞移动情况，储料筒中的位置都存在一定的限制，以上、下限为主，分别实现限位检测目的。

3、烹饪调料自动配出机的测试和调整

調查结果显示[4]，菜式烹饪期间在注入程度不同调料后，自动配出机可根据HMI的烹饪工艺需求，按照一定的剂量取出、配出液态调料，但操作期间易出现卡死、精度不高等情况，影响调料的正常输送。从电机驱动力矩不足的发生原因上来讲，因分度盘径尺寸的严重限制，无法从根本上选定输出尺寸，增加摩擦负载力。要想从根本上预防该现象的发生，可选用减速步进电机，并按照1：30的比例配置，以提高增力效果；适当提高注射筒的加工需求，选择相对合理的密封圈，减少摩擦阻力。从另一方面来讲，分度盘精度低和孔加工深度关系密切，严重影响系统的运行效果，解决措施：使用长径为28的孔，确保孔处于固定的角度范围内；回零方式上通过偏置角度、零点信号的方式，简单来讲就是先回零操作，然后再快速回零，待结晶信号后快速减速回零，收到信号后建立零点，然后再继续偏转角度，保证注射筒、分度盘处于孔对齐状态。并且，为进一步的提高分度精度，需适当补偿深孔角度产生的偏差[5]。

4、小结

综上所述，伴随着科学技术的快速发展，烹饪调料自动配出机问世，能通过自动化的选择调料、送出调料满足需求，开发出符合实际情况的一体化系统，以在缩短机电一体化开发周期的同时，提高产品质量，降低机电一体化的开发成本。

参考文献：

[1] 胡建国，黎勉.烹饪调料自动配出机的机电一体化设计[J].顺德职业技术学院学报，2014，（1）：10-13.

[2] 张硕.论机电一体化设计-PLC提升机电控技术[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（33）：1358-1359.

[3] 韩朝霞.关于机电一体化设计加工中应注意的一些问题[J].科学导报，2016，（10）：341-341.

[4] 陈英俊.“机电一体化设计基础”课程教学内容创新设计分析[J].中国电力教育，2014，（11）：94-95.

[5] 王连弟.浅述机电一体化设计[J].天津科技，2016，43（5）：10-11.