餐桌自動清理裝置設計

黃水華，徐國歡

（1.方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012；2.南昌工程學院機械工程學院，江西 南昌 330099）

0 引言

隨著社會經濟的發展，人們的生活品質不斷提升，向往的生活有了更高的要求，希望生活更加智能化，環境更加舒適[1]。人們每天都接觸的餐桌也有了很大的變化，材質也從之前普遍的木制變為現在的玻璃、大理石、藤藝、復合材料等等。各式各樣的餐桌給人們就餐帶來了便利同時，也愉悅了心情。然而，在享受完美味佳肴后需要及時清洗餐桌[2]。這對大多數快餐店、食堂、飯店等人流量大的地方來說，人工清洗餐桌費時費力，因此，設計一種經濟實用、方便操作的餐桌清理裝置具有較大的實用意義。

根據調查，目前市場上使用率最高的是圓形餐桌，本文針對4～6人用餐用圓形餐桌（直徑約1000mm）設計了一種自動清理裝置，旨在減輕餐飲工作人員的工作強度，提高人們的生活質量和幸福感。

1 餐桌自動清理裝置總體方案

餐桌自動清理裝置主要由伸縮裝置、清洗系統、傳動裝置三部分組成[3]，如圖1所示。

圖1 餐桌自動清理裝置示意圖

2 伸縮裝置的設計

目前市面上很多作品都要用到伸縮裝置，日常生活中常見的伸縮裝置主要有直線式伸縮裝置和平行四邊形鉸接伸縮裝置兩種，鑒于直線式伸縮裝置結構簡單、穩定性好，本餐桌清理裝置的伸縮裝置為直線式伸縮裝置，由固定桿、伸長桿和驅動電機三部分組成，如圖2所示，其中固定桿為外徑Ф32mm，內徑Ф25mm的空心桿，桿長500mm，伸長桿為直徑Ф25mm的實心桿，桿長500mm。清洗餐桌前，啟動驅動電機正向開關，伸長桿實現正向直線運動，在達到合適的位置時關閉電機正向開關，伸縮桿停止伸長并固定。清洗餐桌后，啟動驅動電機反向開關，伸長桿實現反向直線運動，在伸長桿縮回到初始位置時關閉電機反向開關，伸縮桿停止運動。

圖2 伸縮裝置示意圖

3 清洗系統的設計

清洗系統由清潔液輸送裝置、清潔刷和收集器三部分組成。

（1）清潔液輸送裝置：由清潔液槽、微型抽水泵和U型管組成，如圖3所示。清潔液槽長150mm，寬43mm，高23mm，上表面厚2mm，其他面厚1mm，清潔液進口直徑Ф15mm，出口直徑Ф7mm。清潔液輸送裝置在清潔刷的正上方，U型管與清潔液槽、微型抽水泵和清潔刷相連，在清潔液槽中加入清潔液，打開微型抽水泵的開關，微型抽水泵將清潔液通過U型管輸送給正下方的清潔刷。

圖3 清潔液輸送裝置示意圖

（2）清潔刷：主要由高壓出水管道、清潔海綿和橡膠擋板組成，其中清潔海綿選用可拆卸且去污能力強的納米海綿，如圖4所示。清潔刷長500mm，寬50mm，高25mm，橡膠檔板厚8mm，高壓出水管道直徑Ф10mm，清潔海綿圓弧段半徑R7.5mm。高壓出水管道與清潔液輸送裝置中的微型抽水泵相連，泵出清潔液清洗桌面，在擦拭餐桌過程中，納米海綿自動吸附桌面表面的污漬，且能夠拆卸清洗。橡膠擋板的作用是擋住清潔液讓其留在清潔刷中，防止漏出，此外，由于餐桌上時常會有納米海綿難以擦去的殘渣，橡膠擋板在運動時可以刮除這些殘渣，從而更好地清洗桌面。

圖4 清潔刷示意圖

（3）收集器：主要用來收集廢液和殘渣，兼有固定伸縮裝置和清潔刷的作用，如圖5所示。收集器長540mm，寬124mm，高130mm，厚2mm。清潔刷完成清洗桌面工作后，自動將廢液和殘渣倒入收集器中，收集器低端槽口是為了讓收集器能夠伸進餐桌的下部，與餐桌完美對接，從而更好地收集廢液和殘渣。

圖5 收集器示意圖

4 傳動裝置

餐桌自動清理裝置工作對象是直徑1000mm左右的圓形餐桌，因此清潔刷必須要在桌面進行360°旋轉才能完成整個桌面的清潔工作。為了讓清潔刷能夠穩定地在桌面旋轉，采用傳動準確、效率高、使用壽命長和結構緊湊的直齒錐齒輪傳動裝置，如圖6所示。錐齒輪傳動比i=1，z1=z2=21。錐齒輪傳動裝置由一對錐齒輪和一個電動機組合而成，左邊軸線垂直的錐齒輪為主動輪，與電動機和伸縮裝置相連接，右邊軸線水平的錐齒輪為從動輪，與清潔刷相連。啟動電動機的開關，電動機驅動主動輪，主動輪帶動從動輪，從動輪帶動清潔刷進行勻速轉動，可360°清洗桌面，餐桌桌面清洗完成后，清潔刷回到初始位置，關閉電動機，清潔裝置停止工作。

圖6 錐齒輪傳動裝置示意圖

5 仿真驗證

采用三維建模仿真軟件對餐桌自動清理裝置的工作過程進行了仿真驗證，餐桌自動清理裝置模型如圖7所示。首先啟動電動機5，伸縮桿4拉伸到桌面1任意需要清理位置后關閉5，然后啟動壓力泵8將清潔液槽7中的清潔液輸送到清潔刷6后，關閉8，啟動電動機3，錐齒輪2帶動清潔刷6繞桌面勻速360°旋轉，完成了桌面的清潔后，6回到初始位置，關閉電動機3，啟動電動機5，伸縮桿4復位，餐桌面廢液和殘渣入收集器9，關閉電動機5，完成餐桌的自動清理工作。餐桌自動清理裝置的仿真工作過程順暢，能連續完成桌面自動清理工作，說明本設計方案可行。

圖7 餐桌自動清理裝置模型圖

6 結束語

餐桌自動清理裝置主要包括伸縮裝置、清洗系統和傳動裝置三個部分，伸縮裝置可調節清潔刷在餐桌面上的清潔范圍，清洗系統給清潔刷提供清潔液和收集餐桌清潔過程中的廢液和飯菜殘渣，傳動裝置采用一對參數相同的直齒錐齒輪實現勻速傳動，并且使清潔刷在餐桌面能360°旋轉，實現整個桌面無死角清理。餐桌自動清理裝置適用于食常、飯店等就餐人流量大的場合，操作方便，經濟實惠，省時省力，更重要的是能將人們從繁冗的體力勞動中解放出來，提升生活質量和幸福指數。