自动化家用式包粽子机

2019-11-30王艺洁李芙蓉周涛田朝阳吴佳炽钱炜

科技资讯 2019年26期

王艺洁　李芙蓉　周涛　田朝阳　吴佳炽　钱炜

摘要：针对目前粽子以手工作业为主，存在生产能力不足的问题，提出了根据传统四角形粽子工艺实行自动化生产。由于人工捆扎粽子多采用棉线多道捆扎方式，在自动化机器中采用此种方法会增加工艺难度和降低生产效率。该项目捆扎采用单道捆扎的方式。选择适用于所选捆扎材料的连续式绕带工艺，确定了满足工艺要求的包粽子机的设计方案。

关键词：粽子机自动化四角形

中图分类号：TS210 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（b）-0045-02

Abstract： In view of the fact that the current Zongzi is mainly manual， there is a problem of insufficient production capacity， and it is proposed to carry out automatic production according to the traditional quadrilateral Zongzi process. Since the artificial bundling of the tweezers uses a multi-strand bundling method， the use of such a method in an automated machine increases the difficulty of the process and reduces the production efficiency. The strapping is done in a tsingle bundle. The continuous winding process for the selected tying material was selected to determine the design of the splicing machine that meets the process requirements.

Key Words： Zongzi machine; Automation; Quadrilateral

粽子作為中国传统食品，一直深受广大人民的喜爱。一直以来包粽子都是以手工制作为主，包粽子要经过淘米、粽叶清洗，填充裹包，再到手动扎线，经过众多步骤才能制作完成，手工技艺要求较高，且工作重复率大。

该项目的主要目的是减轻不必要的劳动，让机器代替人类去做琐碎的事情，从而让粽子这种传统美食能够越来越受广大消费者的喜爱。

1 结构设计

1.1 粽子外形的选择

粽子的外形包括正四角形、尖三角形、长形等各种形状。本方案选取中等大小以糯米和红枣为馅料的典型四角粽作为制作对象。粽叶外形尺寸范围限定如下：粽叶长（42±3）cm，宽（9±2）cm，粽体质量为（100±5）g。粽子包裹和捆扎都是很有讲究的，机器捆扎的粽子力道相同，正好解决了用力不匀的问题。采用机械化包粽子，依然能够保留粽子的传统口味，使得口感效果与人工包裹的粽子一样。能够在减轻不必要的劳动的同时获得消费者对机器所包的四角形粽子的认可。

1.2 缠线方案的对比优化选择

由于粽子的外形并不规则，若选用的捆扎材料表面光滑，不利于依靠摩擦力来完成捆扎材料的供送和收紧。市场上的塑料绳或尼龙绳虽然硬度好、使用方便，但并不能满足食品级的安全要求，因此选用的棉线绳作为捆扎材料。

捆扎效果的好坏不仅与被捆扎物体的特性有关也与捆扎方式有关。通过对粽子制作过程中折叠裹包过程进行分析可知，在裹包过程中粽叶已经起到了一定的缠绕包裹作用，捆扎过程中只要保证粽叶尾部不松开，即可使粽子的外形保持固定的形状。根据粽子的形状特征可以采用单道捆扎或双道捆扎来进行。

通过实际操作可知，2种捆扎方式在捆扎效果上并没有太大的区别，而单道捆扎的工艺相对简单更加易于机械化实现，因此，在满足要求的情况下，决定采用单道捆扎方式去获得良好的流畅性和较快的速度。

2 机构运行步骤及结构

2.1 运行步骤

这款包粽子机是基于模仿手工包粽子的流程，尽最大的努力去还原手工粽子的口感与外形，让消费者更能接受机器所包的粽子。包粽子机的运行步骤共分为5步：（1）人工放置粽叶：先大致根据粽叶外形尺寸进行的初步筛选，接而在粽叶的中部进行弯曲对折，形成一个仿锥面后将其放入模具;（2）自动添加食材：根据用户需求，包粽子机会自动添加定量体积的食材包括配料如红枣;（3）压平裹紧处理：利用五块压板分别对粽叶两端的余量长度进行压平、裹紧封口处理;（4）缠线裹紧：利用棉线，对粽子中部进行单道捆扎多次缠绕裹紧处理，在缠绕好后进行剪线处理;（5）包裹完毕：粽子退出机构，整个机构分为上下两层，所用的机构包括力源传输机构、放料机构、包裹机构以及控制装置：力源装置给整个系统提供动力来源;动力传输装置利用同步带、带轮、齿轮、键等将动力向终端输送;放料机构给粽子添加原材料;包裹机构使用压板将粽叶靠拢后，捆线机构缠绕粽子，完成粽子的包裹;控制装置控制整个机构的正常运行。

上层包括在右侧的放料机构和处于中部的部分包裹机构。下层包括处于中部的部分包裹机构和缠线机构。缠线机构有两部分，一部分位于包裹机构左上方的绕线装置，一部分位于包裹机构前方的扣线压紧装置。

2.2 放料机构

放料机构采用旋转式可将米和红枣分别添加到粽子里。首先先逆时针转动60°米从下料通道掉入下方的粽叶上，然后顺时针转动90°红枣从下料通道掉入下方的米上，之后逆时针转动90°米从下料通道掉入下方把红枣覆盖上，最后顺时针转动60°.这样就完成了粽子内部的馅料由下往上依次是米-红枣-米的三层结构。

放料机构位于家用式包粽子上层（如图2），手动放入粽叶在粽子支承座，旋转料盒分别在储米盒红枣筒得到米和红枣，通过电机的旋转旋转料盒中的馅料通过物料导向件掉到下方的粽叶上。完成此操作后滑块带着粽子开始向左移动。

2.3 包裹机构

包裹机构采用压板式结构模拟人手动作将粽叶靠拢围成粽子的形状。采用了三块不同的平行压板和两块下行压板共五块压板完成对粽子的全方位压覆定型。5块压板就像双手去包裹粽叶，保证了粽子外形的美观，不改變粽子的传统模样符合消费者的需求。包裹机构位于包粽子上下两层，其中下层是三块不同的平行压板去让粽叶包裹成四角形。上层是两块下行压板在下层的三块平行压板退出后依然保持粽子的外形不变，但更改了限制位置方便后续的缠线机构去缠绕棉线固定好粽子。滑块带着装好馅料的粽叶移动到放料机构的工作位置。利用平行压板1、平行压板2、平行压板3陆续转动一定角度，压平粽叶。用下行压板和下行压板2对粽叶上部进行重新压紧操作，粽子初形制造完成。

2.4 缠线机构

缠线机构位于包裹机构的下层左侧，缠线机构是在固定在下层的斜支撑板上与粽子中心水平相平。缠绕粽子的线是存放在滚筒上，滚筒可以自由滚动方便进给棉线，线穿过齿轮，通过绕线轴上的小孔定位，放入扣线压紧装置的压线板1和压线板2的卡槽中，电机带动压线板2转动让线卡紧在扣线压紧装置上让棉线的一端固定不动，方便后续的棉线能够捆扎紧粽子。

然后电机带动齿轮转动让绕线轴带着棉线缠绕粽子。粽子缠好线后绕线轴上的线转动到扣线压紧装置的附近和固定在扣线压紧装置上的线重合在一起后打结，这样粽子就被棉线固定完成，通过剪线刀对棉线剪断。通过两个机构即扣线压紧装置和缠线装置分别完成对线的定位和驱动，让线能够按照一定的轨迹去缠绕粽子。省去人工的繁琐操作，方便人们在家庭生活中包粽子。剪断的线的另一端还固定在扣线压紧装置上，使棉线能够直接缠绕下一个粽子，增加了机构运行的流畅性和节省时间。粽子在捆扎好后自动退出机构，开始进行下一个粽子的包裹。依次完成了所有粽子的包裹。

3 结语

随着中国的发展，越来越多的人关注食品的卫生与安全，对于自己包的粽子更为放心，也对传统的文化更加推崇。传统食物的生产自动化，简化包粽子的步骤，有利于用户在家庭中更为轻松愉悦的享受安全放心的粽子，家用式包粽子机应用前景广阔。

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