一種餐盒類食品流水線自動售賣裝置

陳旭達　蘇昱　劉依萍

摘要：這是一種餐盒類食品流水線自動售賣裝置，涉及餐盒類食品的自動裝填與售賣系統，用于高校的食堂，可實現一體式的選餐、輸出餐盒、裝菜和取餐。該裝置包括平行安裝的傳送帶與長架板，處于傳送帶傳輸路徑前端的一臺餐盒輸出機，固定于長架板上的至少兩臺自動裝菜機，固定于長架板上處于傳送帶傳送路徑末端的選餐屏。可協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題。

關鍵詞：高校食堂;自動售賣裝置;餐盒輸出機;裝菜機

目前，隨著高校的擴招，學生人數持續增加，高校中傳統的人力裝配餐盒的模式面對更高要求的餐飲系統已然顯露出了疲態，這尤其體現在中午與傍晚下課時高校的用餐高峰期，食堂內人滿為患的現象可以說是各大高校的常態。而目前市面上已知的裝菜機，雖能代替人工工作，卻只能完成單一的功能，無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題。而18年公布的專利“全自動食堂售餐系統”，雖然能夠代替人力實現一種自動的售餐模式，卻存在著占地大，控制復雜，制作成本高的問題。本文提出的餐盒類食品流水線自動售賣裝置，是一種新的自動化食堂形式，具有占地面積小，結構簡單，成本低的特點。

一、結構組成

該餐盒類食品流水線自動售賣裝置是由一臺餐盒輸出機，多臺自動裝菜機，通過一條傳送帶的連接形成的一個流水線型的裝置，其組成如圖所示。圖1為本發明一種餐盒類食品流水線自動售賣裝置的立體結構示意圖。圖2（a）為圖1中餐盒輸出機的結構示意圖。圖2（b）為圖2（a）的主視圖以及局部剖視圖。圖3（a）為圖1的實施方式中自動裝菜機的主視圖。圖3（b）為圖3（a）的側剖視圖。圖3（c）為自動裝菜機處于剛裝完菜的狀態時，圖3（a）的側視圖。

圖中：1、凹口;2、斜面i;3、傳送帶;4、長架板;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i;11、擋片;12、儲菜箱;13、儲菜箱出菜口;14、上架板;15、下架板;16、水平推菜滑塊;17、集菜槽;18、裝菜機輸出口;19、絲桿;20、

豎直推菜滑塊;21、連桿;22、步進電機;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、結構特征分析

該餐盒類食品流水線自動售賣裝置，包括平行安裝的傳送帶（3）與長架板（4），其特征在于：所述長架板（4）上表面至少高于所述傳送帶（3）上表面一個餐盒（8）的高度，至少兩臺自動裝菜機固定于所述長架板（4）上，選餐屏（5）固定于所述長架板（4）上處于傳送帶（3）傳送路徑的末端，餐盒輸出機與餐盒阻擋件（6）分別固定于所述傳送帶（3）的前端與后端位置;所述餐盒輸出機的餐盒箱（7）內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相向的側面頂部對稱地各開一個偏離中線的方形凹口（1），所述餐盒（8）上兩個凹口（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）上表面一個餐盒（8）的高度;所述疊放的餐盒（8）穿過餐盒箱（7）的內部與凹字形底板（9）的槽口，所述凹字形底板（9）的一側固定有直線電機（10），該直線電機（10）與所述傳送帶（3）的傳輸路徑垂直安放;

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

自動裝菜機的儲菜箱（12）內部的下半部分設有斜面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）銜接形成儲菜箱出菜口（13）;所述裝菜機的上架板（14）與下架板（15）之間設有水平推菜滑塊（16），所述下架板（15）的一側設有裝菜機輸出口（18）;該水平推菜滑塊（16）中部設有集菜槽（17）并在左側邊固定有鉸鏈ii（27）而且與所述上架板（14）與下架板（15）之間為滑動磨擦間隙;儲菜箱（12）一側設有步進電機（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）一側設有鉸鏈i（26）而在另一側下方設有斜面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）的側面自動裝菜機的位置處分別設有傳感器（23）。

三、具體工作方式分析

該餐盒類食品流水線自動售賣裝置在傳送帶3的傳輸路徑上依次設置一臺餐盒輸出機、至少兩臺自動裝菜機、餐盒阻擋件6和一臺選餐屏5。

傳送帶3的一側設有長架板4，長架板上表面高度高于傳送帶上表面至少一個餐盒的高度。自動裝菜機安裝于長架板4上。選餐屏5安裝于長架板4上處于傳送帶3傳輸路徑末的一端，如圖1所示。

餐盒輸出機的餐盒箱7內兩兩反向地疊放有若干個設有偏凹口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相向的側面頂部對稱地開兩個偏離中線的方形凹口1，如圖2（b）所示。

餐盒8上兩個方形凹口1共同軸線的方向與傳送帶傳輸方向平行。餐盒8內置米飯。餐盒箱7內部上下貫通，無阻擋，餐盒箱7底部設有凹字形底板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上表面一個餐盒的高度。疊放的餐盒8穿過餐盒箱7內部與凹字形底板9的槽口，直接投放于傳送帶3上。凹字形底板9上的一側固定有直線電機10直線電機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10的推桿24末端設有可以阻擋傳送帶表面的餐盒運動的垂直向下的擋片11，該擋片11的底部位置高于傳送帶3表面的餐盒上所開凹口1的底部位置，低于該餐盒上所開凹口1的頂部位置。直線電機10處于伸出與縮回兩個狀態時，擋片11的位置分別與在傳送帶3上的兩個相反放置的餐盒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運動時，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運動受阻擋。當直線電機10反轉，擋片11移動到與該餐盒8上凹口1同軸的一側，此時，底部的餐盒8隨傳送帶3運動，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10不再次反轉，后一個餐盒8上的凹口1與擋片11不同軸，該餐盒8運動受阻擋，如圖2（b）所示。

直線電機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的無凹口的一側，如圖2（b）的虛線所示。

自動裝菜機設有的儲菜箱12內置菜品。儲菜箱12內部的下半部分設有斜面i-2。斜面i-2與其下方的上架板14上的凸起槽口25銜接形成儲菜箱出菜口13。裝菜機的上架板14與下架板15間設有水平推菜滑塊16。下架板15的一側設有裝菜機輸出口18。水平推菜滑塊16中部設有集菜槽17并在左側邊固定有鉸鏈ii-27而且與上架板14與下架板15之間為滑動磨擦間隙。儲菜箱12一側設有步進電機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20一側設有鉸鏈i-26而在另一側下方設有斜面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向上運動至極限位置的過程中，豎直推菜滑塊20通過其鉸鏈i-26所連接的連桿21，帶動通過鉸鏈ii-27與連桿21連接的水平推菜滑塊16向左滑動至極限位置，使集菜槽17與儲菜箱出菜口13上下對齊，收集從儲菜箱出菜口13下落的菜;在豎直推菜滑塊20向下運動的過程中，豎直推菜滑塊20通過其鉸鏈i-26所連接的連桿21，帶動通過鉸鏈ii-27與連桿21連接的水平推菜滑塊16向右滑動將集菜槽17內收集的菜推向裝菜機輸出口18，在該過程中，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刻，在該時刻之后，斜面ii-28繼續向下移動，同時集菜槽17繼續向右移動，使得斜面ii-28與集菜槽17構成的空間逐漸減小，從而使集菜槽17內的菜受到向下的擠壓力，由裝菜機輸出口18處快速下落，當集菜槽17的左上方邊緣移動至與斜面ii-28的左上方邊緣重合的位置時，該過程結束。如圖3（b），圖3（c）所示。

豎直推菜滑塊20的上下運動是由步進電機22通過絲桿19的傳動實現的。如圖3（b）所示。

傳送帶3的傳輸路徑上，各自動裝菜機2的位置處設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運動的直線電機10。如圖3（a）所示。本案例中的傳感器23用的是常開型光電開關。

四、售餐方式分析

（1）當開始選餐時，顧客于選餐屏5處選擇需要的菜品并付款，付款后機器開始自動運行模式：

（2）傳送帶3首先運行。餐盒輸出機1處的直線電機10反轉一次，輸出一個餐盒8。餐盒8內置米飯，沿著傳送帶路徑運動，經過各自動裝菜機2的位置時，被該處的直線電機10阻擋，同時該自動裝菜機2位置處的常開型光電開關23接收到餐盒8的位置信號后閉合，控制系統判斷是否為所需菜品：若是，該自動裝菜機2的步進電機22轉動，自動裝菜機2執行裝菜功能，裝菜完畢后，該處的直線電機10反轉一次;若否，跳過裝菜過程，該處的直線電機10直接反轉一次。該處的直線電機10反轉一次后，餐盒8繼續隨傳送帶3路徑運動。最終，餐盒8運動至餐盒阻擋件6位置處受到阻擋，停止運動。

（3）顧客將停止于餐盒阻擋件處的餐盒取走，傳送帶停止運動。

五、結論

本文提出的餐盒類食品流水線自動售賣裝置是由一臺餐盒輸出機，多臺自動裝菜機，通過一條傳送帶的連接形成的一個流水線型的裝置，具有占地面積小，結構簡單的特點。該餐盒類食品流水線自動售賣裝置可實現一體式的選餐、輸出餐盒、裝菜和取餐，能夠協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題。

參考文獻

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