一种餐盒类食品流水线自动售卖装置

陈旭达　苏昱　刘依萍

摘要：这是一种餐盒类食品流水线自动售卖装置，涉及餐盒类食品的自动装填与售卖系统，用于高校的食堂，可实现一体式的选餐、输出餐盒、装菜和取餐。该装置包括平行安装的传送带与长架板，处于传送带传输路径前端的一台餐盒输出机，固定于长架板上的至少两台自动装菜机，固定于长架板上处于传送带传送路径末端的选餐屏。可协助或代替食堂工人工作，有效地大幅度提高食堂售餐效率，缓解食堂用餐高峰期的拥堵问题。

关键词：高校食堂;自动售卖装置;餐盒输出机;装菜机

目前，随着高校的扩招，学生人数持续增加，高校中传统的人力装配餐盒的模式面对更高要求的餐饮系统已然显露出了疲态，这尤其体现在中午与傍晚下课时高校的用餐高峰期，食堂内人满为患的现象可以说是各大高校的常态。而目前市面上已知的装菜机，虽能代替人工工作，却只能完成单一的功能，无法从根本上提高食堂售餐的效率，缓解用餐高峰期的拥堵问题。而18年公布的专利“全自动食堂售餐系统”，虽然能够代替人力实现一种自動的售餐模式，却存在着占地大，控制复杂，制作成本高的问题。本文提出的餐盒类食品流水线自动售卖装置，是一种新的自动化食堂形式，具有占地面积小，结构简单，成本低的特点。

一、结构组成

该餐盒类食品流水线自动售卖装置是由一台餐盒输出机，多台自动装菜机，通过一条传送带的连接形成的一个流水线型的装置，其组成如图所示。图1为本发明一种餐盒类食品流水线自动售卖装置的立体结构示意图。图2（a）为图1中餐盒输出机的结构示意图。图2（b）为图2（a）的主视图以及局部剖视图。图3（a）为图1的实施方式中自动装菜机的主视图。图3（b）为图3（a）的侧剖视图。图3（c）为自动装菜机处于刚装完菜的状态时，图3（a）的侧视图。

图中：1、凹口;2、斜面i;3、传送带;4、长架板;5、选餐屏;6、餐盒阻挡件;7、餐盒箱;8、餐盒;9、凹字形底板;10、直线电机i;11、挡片;12、储菜箱;13、储菜箱出菜口;14、上架板;15、下架板;16、水平推菜滑块;17、集菜槽;18、装菜机输出口;19、丝杆;20、

竖直推菜滑块;21、连杆;22、步进电机;23、传感器;24、推杆;25、凸起槽口;26、铰链i;27、铰链ii;28、斜面ii。

二、结构特征分析

该餐盒类食品流水线自动售卖装置，包括平行安装的传送带（3）与长架板（4），其特征在于：所述长架板（4）上表面至少高于所述传送带（3）上表面一个餐盒（8）的高度，至少两台自动装菜机固定于所述长架板（4）上，选餐屏（5）固定于所述长架板（4）上处于传送带（3）传送路径的末端，餐盒输出机与餐盒阻挡件（6）分别固定于所述传送带（3）的前端与后端位置;所述餐盒输出机的餐盒箱（7）内腔自下而上两两反向地叠放偏凹口的正方形餐盒（8）;所述餐盒（8）为形状为普通正方形并在其两个相向的侧面顶部对称地各开一个偏离中线的方形凹口（1），所述餐盒（8）上两个凹口（1）共同轴线的方向与传送带（3）的传输方向平行;所述餐盒箱（7）的底部与凹字形底板（9）紧固，该凹字形底板（9）的槽口朝向所述传送带（3）的传输路径;所述凹字形底板（9）的底部高于所述传送带（3）上表面一个餐盒（8）的高度;所述叠放的餐盒（8）穿过餐盒箱（7）的内部与凹字形底板（9）的槽口，所述凹字形底板（9）的一侧固定有直线电机（10），该直线电机（10）与所述传送带（3）的传输路径垂直安放;

所述直线电机（10）的推杆（24）末端设有垂直向下的挡片（11），该挡片（11）的底部位置高于传送带表面的餐盒（8）上所开凹口（1）的底部位置并低于该餐盒（8）上所开凹口（1）的顶部位置;所述直线电机（10）处于伸出与缩回两个状态时，所述挡片（11）的位置分别与在传送带（3）上的两个相反放置的餐盒（8）上的凹口（1）处于同一轴线上的位置;

自动装菜机的储菜箱（12）内部的下半部分设有斜面i（2），所述斜面i（2）的出口与其下方的上架板（14）上的凸起槽口（25）衔接形成储菜箱出菜口（13）;所述装菜机的上架板（14）与下架板（15）之间设有水平推菜滑块（16），所述下架板（15）的一侧设有装菜机输出口（18）;该水平推菜滑块（16）中部设有集菜槽（17）并在左侧边固定有铰链ii（27）而且与所述上架板（14）与下架板（15）之间为滑动磨擦间隙;储菜箱（12）一侧设有步进电机（22）连接的丝杆（19），竖直推菜滑块（20）与所述丝杆（19）连接，所述竖直推菜滑块（20）一侧设有铰链i（26）而在另一侧下方设有斜面ii（28）;连杆（21）两端分别连接所述铰链i（26）与铰链ii（27）;所述传送带（3）的侧面自动装菜机的位置处分别设有传感器（23）。

三、具体工作方式分析

该餐盒类食品流水线自动售卖装置在传送带3的传输路径上依次设置一台餐盒输出机、至少两台自动装菜机、餐盒阻挡件6和一台选餐屏5。

传送带3的一侧设有长架板4，长架板上表面高度高于传送带上表面至少一个餐盒的高度。自动装菜机安装于长架板4上。选餐屏5安装于长架板4上处于传送带3传输路径末的一端，如图1所示。

餐盒输出机的餐盒箱7内两两反向地叠放有若干个设有偏凹口1的正方形餐盒8，如图2（b）所示。

偏凹口的正方形餐盒8为普通正方形餐盒于其两个相向的侧面顶部对称地开两个偏离中线的方形凹口1，如图2（b）所示。

餐盒8上两个方形凹口1共同轴线的方向与传送带传输方向平行。餐盒8内置米饭。餐盒箱7内部上下贯通，无阻挡，餐盒箱7底部设有凹字形底板9。凹字形底板9的槽口朝向传送带3的传输路径。凹字形底板9的底部高于传送带3上表面一个餐盒的高度。叠放的餐盒8穿过餐盒箱7内部与凹字形底板9的槽口，直接投放于传送带3上。凹字形底板9上的一侧固定有直线电机10直线电机10垂直于传送带3的传输路径安放。如图2（a），图2（b）所示。

直线电机10的推杆24末端设有可以阻挡传送带表面的餐盒运动的垂直向下的挡片11，该挡片11的底部位置高于传送带3表面的餐盒上所开凹口1的底部位置，低于该餐盒上所开凹口1的顶部位置。直线电机10处于伸出与缩回两个状态时，挡片11的位置分别与在传送带3上的两个相反放置的餐盒8上的凹口1处于同一轴线上的位置，如图2（b）所示。

传送带3运动时，若传送带3表面上的餐盒8上的凹口1与挡片11不处于同一轴线位置，该餐盒8运动受阻挡。当直线电机10反转，挡片11移动到与该餐盒8上凹口1同轴的一侧，此时，底部的餐盒8随传送带3运动，而置于该餐盒8上的反向叠放的餐盒8下落到底部。若直线电机10不再次反转，后一个餐盒8上的凹口1与挡片11不同轴，该餐盒8运动受阻挡，如图2（b）所示。

直线电机10上挡片11的初始位置处于传送带3表面上偏凹口的正方形餐盒8的无凹口的一侧，如图2（b）的虚线所示。

自动装菜机设有的储菜箱12内置菜品。储菜箱12内部的下半部分设有斜面i-2。斜面i-2与其下方的上架板14上的凸起槽口25衔接形成储菜箱出菜口13。装菜机的上架板14与下架板15间设有水平推菜滑块16。下架板15的一侧设有装菜机输出口18。水平推菜滑块16中部设有集菜槽17并在左侧边固定有铰链ii-27而且与上架板14与下架板15之间为滑动磨擦间隙。储菜箱12一侧设有步进电机22连接的丝杆19，竖直推菜滑块20与丝杆19连接。竖直推菜滑块20一侧设有铰链i-26而在另一侧下方设有斜面ii-28;连杆21两端分别连接铰链i-26与铰链ii-27;如图3（b）所示。

竖直推菜滑块20向上运动至极限位置的过程中，竖直推菜滑块20通过其铰链i-26所连接的连杆21，带动通过铰链ii-27与连杆21连接的水平推菜滑块16向左滑动至极限位置，使集菜槽17与储菜箱出菜口13上下对齐，收集从储菜箱出菜口13下落的菜;在竖直推菜滑块20向下运动的过程中，竖直推菜滑块20通过其铰链i-26所连接的连杆21，带动通过铰链ii-27与连杆21连接的水平推菜滑块16向右滑动将集菜槽17内收集的菜推向装菜机输出口18，在该过程中，存在水平推菜滑块16的集菜槽17的右上方边缘与竖直推菜滑块20的斜面ii-28的右下方边缘重合的时刻，在该时刻之后，斜面ii-28继续向下移动，同时集菜槽17继续向右移动，使得斜面ii-28与集菜槽17构成的空间逐漸减小，从而使集菜槽17内的菜受到向下的挤压力，由装菜机输出口18处快速下落，当集菜槽17的左上方边缘移动至与斜面ii-28的左上方边缘重合的位置时，该过程结束。如图3（b），图3（c）所示。

竖直推菜滑块20的上下运动是由步进电机22通过丝杆19的传动实现的。如图3（b）所示。

传送带3的传输路径上，各自动装菜机2的位置处设有可接收餐盒位置信息的传感器23，与可阻挡偏凹口正方形餐盒8运动的直线电机10。如图3（a）所示。本案例中的传感器23用的是常开型光电开关。

四、售餐方式分析

（1）当开始选餐时，顾客于选餐屏5处选择需要的菜品并付款，付款后机器开始自动运行模式：

（2）传送带3首先运行。餐盒输出机1处的直线电机10反转一次，输出一个餐盒8。餐盒8内置米饭，沿着传送带路径运动，经过各自动装菜机2的位置时，被该处的直线电机10阻挡，同时该自动装菜机2位置处的常开型光电开关23接收到餐盒8的位置信号后闭合，控制系统判断是否为所需菜品：若是，该自动装菜机2的步进电机22转动，自动装菜机2执行装菜功能，装菜完毕后，该处的直线电机10反转一次;若否，跳过装菜过程，该处的直线电机10直接反转一次。该处的直线电机10反转一次后，餐盒8继续随传送带3路径运动。最终，餐盒8运动至餐盒阻挡件6位置处受到阻挡，停止运动。

（3）顾客将停止于餐盒阻挡件处的餐盒取走，传送带停止运动。

五、结论

本文提出的餐盒类食品流水线自动售卖装置是由一台餐盒输出机，多台自动装菜机，通过一条传送带的连接形成的一个流水线型的装置，具有占地面积小，结构简单的特点。该餐盒类食品流水线自动售卖装置可实现一体式的选餐、输出餐盒、装菜和取餐，能够协助或代替食堂工人工作，有效地大幅度提高食堂售餐效率，缓解食堂用餐高峰期的拥堵问题。

参考文献

[1]孙志礼，闫玉涛，田万禄.机械设计（第二版）[M]. 北京：科学出版社，2015.3.

[2]郭晨晖，高校食堂学生满意度研究[J].西安交通大学，2012.