陳旭達(dá)　蘇昱　劉依萍

摘要：這是一種餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置，涉及餐盒類食品的自動(dòng)裝填與售賣系統(tǒng)，用于高校的食堂，可實(shí)現(xiàn)一體式的選餐、輸出餐盒、裝菜和取餐。該裝置包括平行安裝的傳送帶與長(zhǎng)架板，處于傳送帶傳輸路徑前端的一臺(tái)餐盒輸出機(jī)，固定于長(zhǎng)架板上的至少兩臺(tái)自動(dòng)裝菜機(jī)，固定于長(zhǎng)架板上處于傳送帶傳送路徑末端的選餐屏?？蓞f(xié)助或代替食堂工人工作，有效地大幅度提高食堂售餐效率，緩解食堂用餐高峰期的擁堵問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高校食堂;自動(dòng)售賣裝置;餐盒輸出機(jī);裝菜機(jī)

目前，隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)持續(xù)增加，高校中傳統(tǒng)的人力裝配餐盒的模式面對(duì)更高要求的餐飲系統(tǒng)已然顯露出了疲態(tài)，這尤其體現(xiàn)在中午與傍晚下課時(shí)高校的用餐高峰期，食堂內(nèi)人滿為患的現(xiàn)象可以說(shuō)是各大高校的常態(tài)。而目前市面上已知的裝菜機(jī)，雖能代替人工工作，卻只能完成單一的功能，無(wú)法從根本上提高食堂售餐的效率，緩解用餐高峰期的擁堵問(wèn)題。而18年公布的專利“全自動(dòng)食堂售餐系統(tǒng)”，雖然能夠代替人力實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)的售餐模式，卻存在著占地大，控制復(fù)雜，制作成本高的問(wèn)題。本文提出的餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置，是一種新的自動(dòng)化食堂形式，具有占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)。

一、結(jié)構(gòu)組成

該餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置是由一臺(tái)餐盒輸出機(jī)，多臺(tái)自動(dòng)裝菜機(jī)，通過(guò)一條傳送帶的連接形成的一個(gè)流水線型的裝置，其組成如圖所示。圖1為本發(fā)明一種餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2（a）為圖1中餐盒輸出機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2（b）為圖2（a）的主視圖以及局部剖視圖。圖3（a）為圖1的實(shí)施方式中自動(dòng)裝菜機(jī)的主視圖。圖3（b）為圖3（a）的側(cè)剖視圖。圖3（c）為自動(dòng)裝菜機(jī)處于剛裝完菜的狀態(tài)時(shí)，圖3（a）的側(cè)視圖。

圖中：1、凹口;2、斜面i;3、傳送帶;4、長(zhǎng)架板;5、選餐屏;6、餐盒阻擋件;7、餐盒箱;8、餐盒;9、凹字形底板;10、直線電機(jī)i;11、擋片;12、儲(chǔ)菜箱;13、儲(chǔ)菜箱出菜口;14、上架板;15、下架板;16、水平推菜滑塊;17、集菜槽;18、裝菜機(jī)輸出口;19、絲桿;20、

豎直推菜滑塊;21、連桿;22、步進(jìn)電機(jī);23、傳感器;24、推桿;25、凸起槽口;26、鉸鏈i;27、鉸鏈ii;28、斜面ii。

二、結(jié)構(gòu)特征分析

該餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置，包括平行安裝的傳送帶（3）與長(zhǎng)架板（4），其特征在于：所述長(zhǎng)架板（4）上表面至少高于所述傳送帶（3）上表面一個(gè)餐盒（8）的高度，至少兩臺(tái)自動(dòng)裝菜機(jī)固定于所述長(zhǎng)架板（4）上，選餐屏（5）固定于所述長(zhǎng)架板（4）上處于傳送帶（3）傳送路徑的末端，餐盒輸出機(jī)與餐盒阻擋件（6）分別固定于所述傳送帶（3）的前端與后端位置;所述餐盒輸出機(jī)的餐盒箱（7）內(nèi)腔自下而上兩兩反向地疊放偏凹口的正方形餐盒（8）;所述餐盒（8）為形狀為普通正方形并在其兩個(gè)相向的側(cè)面頂部對(duì)稱地各開(kāi)一個(gè)偏離中線的方形凹口（1），所述餐盒（8）上兩個(gè)凹口（1）共同軸線的方向與傳送帶（3）的傳輸方向平行;所述餐盒箱（7）的底部與凹字形底板（9）緊固，該凹字形底板（9）的槽口朝向所述傳送帶（3）的傳輸路徑;所述凹字形底板（9）的底部高于所述傳送帶（3）上表面一個(gè)餐盒（8）的高度;所述疊放的餐盒（8）穿過(guò)餐盒箱（7）的內(nèi)部與凹字形底板（9）的槽口，所述凹字形底板（9）的一側(cè)固定有直線電機(jī)（10），該直線電機(jī)（10）與所述傳送帶（3）的傳輸路徑垂直安放;

所述直線電機(jī)（10）的推桿（24）末端設(shè)有垂直向下的擋片（11），該擋片（11）的底部位置高于傳送帶表面的餐盒（8）上所開(kāi)凹口（1）的底部位置并低于該餐盒（8）上所開(kāi)凹口（1）的頂部位置;所述直線電機(jī)（10）處于伸出與縮回兩個(gè)狀態(tài)時(shí)，所述擋片（11）的位置分別與在傳送帶（3）上的兩個(gè)相反放置的餐盒（8）上的凹口（1）處于同一軸線上的位置;

自動(dòng)裝菜機(jī)的儲(chǔ)菜箱（12）內(nèi)部的下半部分設(shè)有斜面i（2），所述斜面i（2）的出口與其下方的上架板（14）上的凸起槽口（25）銜接形成儲(chǔ)菜箱出菜口（13）;所述裝菜機(jī)的上架板（14）與下架板（15）之間設(shè)有水平推菜滑塊（16），所述下架板（15）的一側(cè)設(shè)有裝菜機(jī)輸出口（18）;該水平推菜滑塊（16）中部設(shè)有集菜槽（17）并在左側(cè)邊固定有鉸鏈ii（27）而且與所述上架板（14）與下架板（15）之間為滑動(dòng)磨擦間隙;儲(chǔ)菜箱（12）一側(cè)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)（22）連接的絲桿（19），豎直推菜滑塊（20）與所述絲桿（19）連接，所述豎直推菜滑塊（20）一側(cè)設(shè)有鉸鏈i（26）而在另一側(cè)下方設(shè)有斜面ii（28）;連桿（21）兩端分別連接所述鉸鏈i（26）與鉸鏈ii（27）;所述傳送帶（3）的側(cè)面自動(dòng)裝菜機(jī)的位置處分別設(shè)有傳感器（23）。

三、具體工作方式分析

該餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置在傳送帶3的傳輸路徑上依次設(shè)置一臺(tái)餐盒輸出機(jī)、至少兩臺(tái)自動(dòng)裝菜機(jī)、餐盒阻擋件6和一臺(tái)選餐屏5。

傳送帶3的一側(cè)設(shè)有長(zhǎng)架板4，長(zhǎng)架板上表面高度高于傳送帶上表面至少一個(gè)餐盒的高度。自動(dòng)裝菜機(jī)安裝于長(zhǎng)架板4上。選餐屏5安裝于長(zhǎng)架板4上處于傳送帶3傳輸路徑末的一端，如圖1所示。

餐盒輸出機(jī)的餐盒箱7內(nèi)兩兩反向地疊放有若干個(gè)設(shè)有偏凹口1的正方形餐盒8，如圖2（b）所示。

偏凹口的正方形餐盒8為普通正方形餐盒于其兩個(gè)相向的側(cè)面頂部對(duì)稱地開(kāi)兩個(gè)偏離中線的方形凹口1，如圖2（b）所示。

餐盒8上兩個(gè)方形凹口1共同軸線的方向與傳送帶傳輸方向平行。餐盒8內(nèi)置米飯。餐盒箱7內(nèi)部上下貫通，無(wú)阻擋，餐盒箱7底部設(shè)有凹字形底板9。凹字形底板9的槽口朝向傳送帶3的傳輸路徑。凹字形底板9的底部高于傳送帶3上表面一個(gè)餐盒的高度。疊放的餐盒8穿過(guò)餐盒箱7內(nèi)部與凹字形底板9的槽口，直接投放于傳送帶3上。凹字形底板9上的一側(cè)固定有直線電機(jī)10直線電機(jī)10垂直于傳送帶3的傳輸路徑安放。如圖2（a），圖2（b）所示。

直線電機(jī)10的推桿24末端設(shè)有可以阻擋傳送帶表面的餐盒運(yùn)動(dòng)的垂直向下的擋片11，該擋片11的底部位置高于傳送帶3表面的餐盒上所開(kāi)凹口1的底部位置，低于該餐盒上所開(kāi)凹口1的頂部位置。直線電機(jī)10處于伸出與縮回兩個(gè)狀態(tài)時(shí)，擋片11的位置分別與在傳送帶3上的兩個(gè)相反放置的餐盒8上的凹口1處于同一軸線上的位置，如圖2（b）所示。

傳送帶3運(yùn)動(dòng)時(shí)，若傳送帶3表面上的餐盒8上的凹口1與擋片11不處于同一軸線位置，該餐盒8運(yùn)動(dòng)受阻擋。當(dāng)直線電機(jī)10反轉(zhuǎn)，擋片11移動(dòng)到與該餐盒8上凹口1同軸的一側(cè)，此時(shí)，底部的餐盒8隨傳送帶3運(yùn)動(dòng)，而置于該餐盒8上的反向疊放的餐盒8下落到底部。若直線電機(jī)10不再次反轉(zhuǎn)，后一個(gè)餐盒8上的凹口1與擋片11不同軸，該餐盒8運(yùn)動(dòng)受阻擋，如圖2（b）所示。

直線電機(jī)10上擋片11的初始位置處于傳送帶3表面上偏凹口的正方形餐盒8的無(wú)凹口的一側(cè)，如圖2（b）的虛線所示。

自動(dòng)裝菜機(jī)設(shè)有的儲(chǔ)菜箱12內(nèi)置菜品。儲(chǔ)菜箱12內(nèi)部的下半部分設(shè)有斜面i-2。斜面i-2與其下方的上架板14上的凸起槽口25銜接形成儲(chǔ)菜箱出菜口13。裝菜機(jī)的上架板14與下架板15間設(shè)有水平推菜滑塊16。下架板15的一側(cè)設(shè)有裝菜機(jī)輸出口18。水平推菜滑塊16中部設(shè)有集菜槽17并在左側(cè)邊固定有鉸鏈ii-27而且與上架板14與下架板15之間為滑動(dòng)磨擦間隙。儲(chǔ)菜箱12一側(cè)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)22連接的絲桿19，豎直推菜滑塊20與絲桿19連接。豎直推菜滑塊20一側(cè)設(shè)有鉸鏈i-26而在另一側(cè)下方設(shè)有斜面ii-28;連桿21兩端分別連接鉸鏈i-26與鉸鏈ii-27;如圖3（b）所示。

豎直推菜滑塊20向上運(yùn)動(dòng)至極限位置的過(guò)程中，豎直推菜滑塊20通過(guò)其鉸鏈i-26所連接的連桿21，帶動(dòng)通過(guò)鉸鏈ii-27與連桿21連接的水平推菜滑塊16向左滑動(dòng)至極限位置，使集菜槽17與儲(chǔ)菜箱出菜口13上下對(duì)齊，收集從儲(chǔ)菜箱出菜口13下落的菜;在豎直推菜滑塊20向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，豎直推菜滑塊20通過(guò)其鉸鏈i-26所連接的連桿21，帶動(dòng)通過(guò)鉸鏈ii-27與連桿21連接的水平推菜滑塊16向右滑動(dòng)將集菜槽17內(nèi)收集的菜推向裝菜機(jī)輸出口18，在該過(guò)程中，存在水平推菜滑塊16的集菜槽17的右上方邊緣與豎直推菜滑塊20的斜面ii-28的右下方邊緣重合的時(shí)刻，在該時(shí)刻之后，斜面ii-28繼續(xù)向下移動(dòng)，同時(shí)集菜槽17繼續(xù)向右移動(dòng)，使得斜面ii-28與集菜槽17構(gòu)成的空間逐漸減小，從而使集菜槽17內(nèi)的菜受到向下的擠壓力，由裝菜機(jī)輸出口18處快速下落，當(dāng)集菜槽17的左上方邊緣移動(dòng)至與斜面ii-28的左上方邊緣重合的位置時(shí)，該過(guò)程結(jié)束。如圖3（b），圖3（c）所示。

豎直推菜滑塊20的上下運(yùn)動(dòng)是由步進(jìn)電機(jī)22通過(guò)絲桿19的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。如圖3（b）所示。

傳送帶3的傳輸路徑上，各自動(dòng)裝菜機(jī)2的位置處設(shè)有可接收餐盒位置信息的傳感器23，與可阻擋偏凹口正方形餐盒8運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)10。如圖3（a）所示。本案例中的傳感器23用的是常開(kāi)型光電開(kāi)關(guān)。

四、售餐方式分析

（1）當(dāng)開(kāi)始選餐時(shí)，顧客于選餐屏5處選擇需要的菜品并付款，付款后機(jī)器開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行模式：

（2）傳送帶3首先運(yùn)行。餐盒輸出機(jī)1處的直線電機(jī)10反轉(zhuǎn)一次，輸出一個(gè)餐盒8。餐盒8內(nèi)置米飯，沿著傳送帶路徑運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)各自動(dòng)裝菜機(jī)2的位置時(shí)，被該處的直線電機(jī)10阻擋，同時(shí)該自動(dòng)裝菜機(jī)2位置處的常開(kāi)型光電開(kāi)關(guān)23接收到餐盒8的位置信號(hào)后閉合，控制系統(tǒng)判斷是否為所需菜品：若是，該自動(dòng)裝菜機(jī)2的步進(jìn)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)裝菜機(jī)2執(zhí)行裝菜功能，裝菜完畢后，該處的直線電機(jī)10反轉(zhuǎn)一次;若否，跳過(guò)裝菜過(guò)程，該處的直線電機(jī)10直接反轉(zhuǎn)一次。該處的直線電機(jī)10反轉(zhuǎn)一次后，餐盒8繼續(xù)隨傳送帶3路徑運(yùn)動(dòng)。最終，餐盒8運(yùn)動(dòng)至餐盒阻擋件6位置處受到阻擋，停止運(yùn)動(dòng)。

（3）顧客將停止于餐盒阻擋件處的餐盒取走，傳送帶停止運(yùn)動(dòng)。

五、結(jié)論

本文提出的餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置是由一臺(tái)餐盒輸出機(jī)，多臺(tái)自動(dòng)裝菜機(jī)，通過(guò)一條傳送帶的連接形成的一個(gè)流水線型的裝置，具有占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。該餐盒類食品流水線自動(dòng)售賣裝置可實(shí)現(xiàn)一體式的選餐、輸出餐盒、裝菜和取餐，能夠協(xié)助或代替食堂工人工作，有效地大幅度提高食堂售餐效率，緩解食堂用餐高峰期的擁堵問(wèn)題。

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