米/面一体无人售卖机的设计与实现

朱月松 沙杰 简洋洋 司文斌

摘 要：为解决快餐行业人员密集、劳动强度大和食品安全卫生及中餐食品的标准化生产等问题，本文提出了一种米/面一体无人售卖机。米/面一体无人售卖机的结构主要由餐盒落位装置、米/面盛装装置、菜品加注装置、餐盒封装装置和输送装置等部分组成，可实现米/面的定量分配、菜品的定量加注、餐盒的封装等功能。该设备设计采用SolidWorks三维建模、仿真模拟及虚拟样机等技术，实现了预期功能。

关键词：米/面一体无人售卖机；定量分配；自动加注；餐盒封装

中图分类号：TH692.62 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0072-03

Design and Implementation of a Rice/Noodles Integrated

Unmannedvending Machine

ZHU Yuesong SHA Jie JIAN Yangyang SI Wenbin

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Henan University of Technology ，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In order to solve the problems of dense personnel in the fast food industry， high labor intensity， food safety and hygiene， and standardized production of Chinese food， a rice/noodles integrated unmanned vending machine was proposed. The structure of the rice/noodles integrated unmanned vending machine is mainly composed of a meal box setting device， a rice/noodles dressing device， a dish filling device， a lunch box packaging device， a conveying device and the like， and can realize the quantitative distribution of rice/noodles and dishes. Quantitative filling， lunch box packaging and other functions. The equipment design uses SolidWorks 3D modeling， simulation and virtual prototype to achieve the expected functions.

Keywords： rice/noodles integrated unmanned vending machine；quantitative distribution；automatic raise；lunch box packaging

隨着互联网技术和自动化控制技术的快速发展，无人化智能售卖设备逐渐被人们所接受。目前，市场上还没有以米/面为主食的快餐自动化售卖设备。据此，课题组研发了米/面一体无人售卖机，该设备为无人化智能售卖终端，以互联网为平台，采用线上线下售卖的方式，满足消费者多样化的就餐需求。

1 米/面一体无人售卖机的功能规划及工艺参数

米/面一体无人售卖机采用中央厨房统一配送米/面、菜品、餐盒的方式，保证了食品的一致性，实现中餐的标准化生产。食品采用鲜食现配，按照现场和网络售卖的方式，实现食品的快售与保鲜。米/面一体无人售卖机具有以下功能[1]：①米/面的定量分配盛取；②餐盒的自动封装；③菜品的多样选择和自动加注；④米/面和菜品的保温。

主要工艺参数：①单份米240g±10g，单份面220g±10g；②单份菜品120g±10g，菜品种类4种；③100份餐品/每次加注，105套餐具/每次存放；④米/面、菜品保温40～50℃；⑤餐品制作时间45s/份[2]。

2 主要结构及实现方案

米/面一体无人售卖机主要由餐盒落位装置、米/面盛装装置、菜品加注装置、餐盒封装装置、出餐装置和输送系统等组成。采用SolidWorks三维软件进行设备的设计及优化[3]。

2.1 餐盒落位装置

餐盒落位是售饭动作的开始。该装置上均匀布置3个落碗凸轮，落碗电机通过同步带驱动落碗凸轮，当落碗电机转动，三个落碗凸轮同步转动，由落碗凸轮槽拨动餐碗凸沿，使得最下端的餐碗具有向下移动的推力，实现碗的分离。落碗电机每转动一次，碗堆就自动向下分离出一个碗，落入输送系统指定的位置（落碗位）。接近开关设置为近点信号开关，用于落碗电机原点的回归。此外，装置上还装有光电传感器，以检测碗是否落到位，出现故障时，能及时报警[4]。餐盒落位装置结构简图如图1所示。

2.2 米/面盛装装置

该装置可进行米/面的定量分配、盛装。该装置上有定量分配机构（定量筒的尺寸型号，可根据不同地区人们的饮食习惯进行调整设计），保证每份米/面的一致性。接收到米/面分装信号，减速电机转动，驱动短搅拌叶片、长搅拌叶片旋转，桶中的米/面被刮入定量筒中；一定时间后，定量分配进口装置闭合，定量分配出口装置打开，米/面自动盛装到定量筒下方的餐碗中；盛装完毕，机构复位[5]。米/面盛装结构简图如图2所示。

2.3 菜品加注装置

该装置进行菜品的自动加注[6]。为了满足消费者的口味追求，该装置有多种菜品，根据消费者选定的菜品，餐碗输送到相应的菜品加注位，气动球阀打开，进行菜品加注，通过时间控制菜品加注量。考虑到加注的滴漏问题，该装置还配有漏液回收机构，进行滴漏液的收集。在出料口的下方开孔，滴漏液顺着孔口流入回收装中。菜品加注装置的结构简图如图3所示。

2.4 餐盒封装装置

该装置进行餐盒的最后封装，执行落盖及压盖动作。该装置从盖堆上自动分离出一个盖（机构与控制同落餐碗），落到餐碗的上方；输送到压盖位，气缸带动压盘向下运动，把盖紧扣在餐碗上。

2.5 输送装置

落碗位、米/面盛装位、菜品加注位、落蓋位、压盖位和出餐位沿圆周分布在输送装置上，优化了整机的结构空间，步进电机带动转盘、餐碗依次实现各个工位的转换；该装置上有定位装置，能实时监测转盘的运动状况，保证运动的精确性，出现故障时报警[7]。输送装置结构简图如图4所示。

3 工作流程

工作人员把米/面、菜品、餐盒等放入相应的位置，完成售卖的准备工作。消费者可以通过触摸屏现场点餐；也可以通过手机APP网上购买餐品，然后现场在触摸屏进行取餐确认[8]。人机交互完成后，售饭动作开始，餐盒落位装置从碗堆上面分离一个碗落到转盘底座上面，光电传感器检测到落碗信号，落碗完成，否则报警；转盘带动碗转动到出米/面位；减速电机带动米/面桶内长、短搅拌叶片旋转，米/面落入定量装置中，切米/面气缸执行动作，米/面被定量分配，落入碗中；根据消费者选定的餐品，餐碗到达相应的菜品位，气动球阀开启，进行菜品的加注。为了满足不同口味的消费者，米/面一体无人售卖机还配有调味品加注装置，通过转盘输送到调味品位进行加注；考虑到菜品的滴漏问题，还设计有滴漏回收装置（整个加注过程沿圆周分布，气动球阀出口的下方开有孔，滴漏液经过回收装装置流入废液回收桶中）。菜品及调味品加注完成后，转盘带动碗到达落盖位；落盖完成之后，转盘旋转到压盖位，压盖采用气动压紧的方式；压盖完成之后，转盘带动已经做好的餐品到达出餐位，出口门打开，推碗气缸把碗推出去，出口门复位；消费者取餐，售卖完成[9]。米、面一体机售卖流程如图5所示。

4 结语

通过对米/面一体无人售卖机虚拟样机进行仿真模拟，验证了设备的科学性与合理性，实现了预期功能。该设备以互联网为平台，结合标准化生产、物流配送、线上线下销售模式，无人化自动运行，降低了人员劳动强度，解决了食品安全卫生问题，实现了中餐的标准化生产。

参考文献：

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