一种汉堡自动制作的制造方法
【专利摘要】一种汉堡自动制作机，包括：烤箱机构、天车系统、储物柜、机械手、托盘小车、旋转流水线、十字旋转酱枪机构、自动加菜机构和控制系统，其中天车系统包括设置在旋转流水线上方的横梁和竖梁，储物柜放置在天车系统一侧的横梁下部并靠近旋转流水线，旋转流水线具有工作台、主电机、旋转轴以及传动皮带，机械手通过滚轮在天车系统的竖梁上移动，托盘小车机构通过连接轴与旋转流水线的传动皮带相连，并在皮带带动下在工作台上转动，十字旋转酱枪机构和自动加菜机构设置在旋转流水线的侧面，烤箱机构设置在工作台上。本发明汉堡自动制作机能够在一个旋转流水线上自动实现烤面包、加肉、加酱、加生菜的步骤。
【专利说明】一种汉堡自动制作机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汉堡自动制作设备，属于食品生产自动化领域。
【背景技术】
[0002]目前，随着社会的发展和人们生活水平的提高，快餐的需求量越来越大，汉堡作为最常见的快餐，有着很大的售卖空间，但由于人力资源越来越贵，因此汉堡自动制作机具有广泛的应用前景。
[0003]汉堡自动制作过程包括面包烘烤、加酱、加生菜、加肉四个步骤，目前快餐店里的汉堡制作基本属于人工制作，在售卖高峰的时期，不仅跟不上售卖的速度，而且制作的标准也大大降低，卫生标准也得不到保障。
[0004]申请号为201320475291.0的多功能汉堡制作器属于居家厨房用品，结构简单、体积小，重量轻，主要由盖、底、盛放食料的筒以及压缩用的板组成。但是自动化程度低，每次制作汉堡的数量少，效率低，不能用于大规模工厂化制作汉堡。当前，市场上尚不存在自动化程度高的制作设备，因此急需一种自动化程度高的汉堡自动制作机，以满足目前的需要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种汉堡自动制作机，这种汉堡自动制作机可以自动实现烤面包、加肉、加酱、加生菜的步骤。
[0006]本发明为解决上述技术问题而采用的技术是:一种汉堡自动制作机，包括:烤箱机构、天车系统、储物柜、机械手、托盘小车、旋转流水线、十字旋转酱枪机构、自动加菜机构和控制系统，其中天车系统包括设置在旋转流水线上方的横梁和竖梁，储物柜放置在天车系统一侧的横梁下部并靠近旋转流水线，旋转流水线具有工作台、主电机、旋转轴以及传动皮带，机械手通过滚轮在天车系统的竖梁上移动，托盘小车机构通过连接轴与旋转流水线的传动皮带相连，并在皮带带动下在工作台上转动，十字旋转酱枪机构和自动加菜机构设置在旋转流水线的侧面，烤箱机构设置在工作台上；
[0007]所述十字旋转酱枪机构包括酱枪支架、十字杆和四个酱枪，其中每个酱枪包括酱枪筒、活塞杆和酱枪驱动电机，上述四个酱枪分别设置在十字杆的四个杆上，十字杆能够在酱枪支架上旋转；
[0008]所述自动加菜机构包括储菜仓、支架、底座以及设置在储菜仓内部的十字槽轮，支架包括连接底座的垂直部分和伸入到储菜仓内部的水平部分，储菜仓下部嵌有一个十字槽轮，十字槽轮具有4个圆弧形槽，所述支架的水平部分在储菜仓内部设有一个加菜步进电机，并通过垂直驱动轴与十字槽轮相连。
[0009]进一步地，所述机械手包括上部的控制箱、穿过控制箱的移动横杆、安装在移动横杆上的四个滚轮、连接臂、一级伸缩臂、二级伸缩臂、固定曲杆、一级板、二级板、针杆和倒刺，其中，四个滚轮放置在天车系统的竖梁上，控制箱控制机械手在所述竖梁上移动以及在竖直方向上伸出与缩回，所述连接臂连接机械手下部与控制箱；连接臂下部设置有一级伸缩臂，一级伸缩臂下部设有二级伸缩臂，二级伸缩臂连接二级板，固定曲杆连接一级板和一级伸缩臂，其中二级板在一级板的上方，其面积小于一级板，一级板的上面设有四个孔，二级板上设置穿过一级板四个孔的四根带有倒刺的针杆。
[0010]进一步地，所述烤箱机构包括烤箱、挡板、烤箱电机以及滑槽，其中烤箱下部的挡板可以在烤箱电机带动下旋转，所述滑槽设置在挡板下部，其为倾斜滑槽，所述挡板旋转时面包落下到倾斜滑槽中，并掉落到工作台上的托盘小车机构中。
[0011]进一步地，所述托盘小车机构包括小车平台以及连接轴，其中连接轴一侧连接在旋转流水线的传动皮带上，另一侧焊接在小车平台上，小车平台上设有凹槽，所述凹槽上放置盛放汉堡的纸盒，小车平台下部通过万向机构与小车轮子相连。
[0012]进一步地，所述控制系统为PLC控制系统，由一个单片机进行控制，其控制烤箱内挡板的转动，从而面包通过滑槽落入托盘小车中；当需要夹取肉时，单片机再次发送信号，此时机械手控制箱内的电机会驱动连接在竖梁上的滚轮运动从而带动机械手到达储肉柜的上方进行取肉然后放肉；当需要打酱时，所述单片机控制酱枪机构打酱；最后单片机控制加菜机构完成加菜的操作，从而最终完成整个汉堡的制作过程。
[0013]本发明的优点在于:1、烤箱的下部应用滑槽结构考虑面包的重力，在重力的作用下能够正确滑入下方的纸盒中。2、十字酱枪机构顶部采用可旋转的十字机构并且酱枪能够在十字机架上准确的确定坐标位置将酱均匀的打在面包上。3、机械手的二级液压臂实现伸缩，抓取处的针杆对柔性物体的扎入和倒刺的钩挂实现抓取动作。针杆和倒刺缩入挡板中因有挡板的存在可以让肉能够平稳的放到面包上。4、储物柜侧面的双开门实现物品的存放，顶部挡板的感应拉开和闭合实现机械手的抓取和及时对食物进行保温。5、循环式环形的流水线设计以及可变换数量的托盘结构，便捷的可拆卸结构，可以折叠翻扣的包装盒。6、各个步骤之间协调进行，节省时间，标准化程度高，安全卫生。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1本发明的汉堡自动制作机的整个设备的视图；
[0015]图2烤箱的主视图；
[0016]图3天车系统的主视图；
[0017]图4机械手的机构视图；
[0018]图5托盘小车机构视图；
[0019]图6旋转流水线视图；
[0020]图7十字旋转酱枪主视图；
[0021]图8自动加菜机构的主视图；
[0022]图9槽轮视图；
[0023]图10整个设备的控制图。
[0024]图中各部件名称如下:
[0025]A:烤箱机构、B十字旋转酱枪机构、C:自动加菜机构、D:天车系统、E:机械手、F:储物柜、G:托盘小车机构、H:旋转流水线；1是烤箱电机；2是挡板；3是烤箱；4是滑槽；5是酱枪支架；6是酱枪筒；7是活塞杆；8是酱枪驱动电机；9是十字杆；11是横梁；12是竖梁；13是滚轮；14是机械手；15是天车支架；16是天车底座；17是天车控制箱；18是移动横杆；19是连接臂；20是一级伸缩臂；21是二级伸缩臂；22是固定曲杆；23是一级板；24是二级板；25是针杆；26是倒刺；38是工作台；39是皮带；41是工作台支座；42是旋转轴；44是储菜仓；45是支架；46是底座；47是十字槽轮；48是纸盒；49是小车平台；50是轮子；51是万向机构；52是连接轴。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明进行详细描述。
[0027]本发明的一种能够汉堡自动制作机，可以实现烤面包、加肉、加酱、加生菜的步骤。
[0028]参照图1，本发明的汉堡自动制作机的整体设备，包括:A:烤箱机构、B:天车系统、C:储物柜、D:机械手、E:托盘小车、F:旋转流水线、G:十字旋转酱枪机构、H:自动加菜机构以及控制系统。其中天车系统包括设置在旋转流水线上方的横梁和竖梁，储物柜放置在天车系统一侧的横梁下部并靠近旋转流水线，旋转流水线具有工作台、主电机、旋转轴以及传动皮带，机械手通过滚轮在天车系统的竖梁上移动，托盘小车通过连接轴与旋转流水线的传动皮带相连，并在皮带带动下在工作台上转动，十字旋转酱枪机构和自动加菜机构设置在旋转流水线的侧面，烤箱机构设置在工作台上，上述设备的具体结构如下:
[0029]A:烤箱机构:参照图2，烤箱机构包括烤箱3、挡板2、烤箱电机I以及滑槽4，其中烤箱下部的挡板可以在烤箱电机带动下旋转，滑槽4为倾斜滑槽。将待烤的2块面包在烤箱3的上方加入到烤箱内，烤箱3的内壁上侧分别在左右设置一个传感器，当面包落下时会产生2个脉冲信号给单片机，当单片机收到上述2个脉冲信号后会进入加热环节，并开启加热开关。当加热时间到时，单片机给烤箱电机I命令，从而电机带动挡板2转动90°，挡板移开后被加热后的面包掉落到滑槽4内沿着倾斜的滑槽进入到下方的已备好的汉堡盒中。
[0030]B:天车系统:参照图1和图3，天车系统是在流水线上由横梁11、竖梁12和可以下降的机械手14、支撑横梁11的天车支架15以及天车底座16组成的可以移动物品的系统。竖梁12通过滚轮13可以在横梁上左右移动，将其定为X轴的移动。机械手14上方也设置有滚轮，通过滚轮可以在竖梁12上移动，将其定为Y轴的移动。机械手14设有可以伸缩的机械臂，将其运动方向定为Z轴的移动。X、Y、Z轴的移动就可以实现给定的三维空间内对物品的移动。因此可以准确、快捷的实现对肉的抓取和移动，使在做汉堡过程中的加肉步骤实现了机械化，节省人力、财力。
[0031]具体地，横梁11两边各两个，两个横梁11之间用一个横梁套连接，竖梁12也是由两个组成，之间用钢板连接。竖梁12上两侧各固定四个滚轮13，滚轮13和竖梁12之间设有轴承，竖梁12上的滚轮13可以带动竖梁12在横梁11上左右移动。同理机械手14上通过滚轮可以实现在竖梁12上的移动。天车的支架15和底座16通过焊接的方式连接。
[0032]C:储物柜:参照图1，储物柜放置在天车系统的轨道下面，和天车系统相结合，完成加肉的步骤。储物柜的顶板，可以左右移动，当机械手取肉的时候，顶板移开，当取完肉之后，上部的顶板自动关闭，使肉保温；储物柜侧部具有双开门。具体的操作过程如下:当机械手到达储肉柜的上方时，传感器给单片机一个信号，顶板在电机的驱动下向外移开，从而露出放置在储物柜内的肉；当机械手离开之后，传感器又反馈给单片机一个信号，顶板关闭。双开门是在添加肉的时候使用的，当肉不足时，传感器会发出信号给单片机，单片机报警提醒加肉，这时可以打开储物柜侧面的双开门进行加肉的过程。
[0033]D:机械手:参照图4，机械手的创新点是运用带有倒刺的可伸缩的四个“针杆”来实现对肉的抓取。机械手包括控制箱17、穿过控制箱17的移动横杆18、安装在移动横杆上的四个滚轮、连接臂19、一级伸缩臂20、二级伸缩臂21、固定曲杆22、一级板23、二级板24、针杆25和倒刺26，其中，四个滚轮放置在天车系统的竖梁12上，控制箱控制机械手在竖梁上移动(沿Y轴)以及在竖直方向上(沿Z轴)伸出与缩回。连接臂19不可移动和转动，起着连接机械手下部与控制箱的作用；连接臂19下部连接截面积小于其的一级伸缩臂20，一级伸缩臂20下部连接截面积小于其的二级伸缩臂21，二级伸缩臂21下部连接二级板24，一级伸缩臂20和二级伸缩臂21既可以移动又可以转动；固定曲杆22连接一级板23和一级伸缩臂20，二级板24设置在一级板23的上方，其面积小于一级板23，一级板23的运动规律和一级伸缩臂20保持一致，一级板23的上面有四个孔，孔的直径稍大于带有倒刺26的针杆25的直径，使针杆25伸出和缩回时能够平稳运动；二级板24上设置穿过一级板四个孔的四根带有倒刺26的针杆25。
[0034]利用机械手加肉的工作过程如下:第一步，一级伸缩臂20、二级伸缩臂21收缩，到达最上方。第二步，通过天车系统的准确定位到储物柜的上方。第三步，一级伸缩臂20往下运动直到一级板23压到肉，此时一级伸缩臂20停止运动，然后二级臂21往下运动一定距离，从而针杆25扎到肉里，然后机械手整体提升，由于倒刺26的作用，当机械手的提升的时候，物品也不会因为重力作用而掉下来。第四步，通过天车系统把机械手定位到流水线上汉堡的正上方，一级伸缩臂20下降，到达面包的上方时停止下降，然后二级伸缩臂21向上提升，针杆25中的倒刺26升到一级板23中，由于一级板23对肉的阻挡作用，使得肉掉落在面包上。第五步，一级伸缩臂20、二级伸缩臂21收缩，机械手提升到高处。这个过程可以完成汉堡制作过程中的加肉步骤，实现机械化。机械手的伸缩臂的高度可以通过设置在天车系统支架上的传感器监测机械手与流水线面包的位置和高度，并反馈给控制箱17的单片机进行控制，此为本领域的公知常识，在此不再赘述。
[0035]E:托盘小车机构:参照图1和图5，托盘小车机构包括小车平台49以及连接轴52，其中连接轴连接在旋转流水线的皮带上，另一侧焊接在小车平台49上，小车平台上设有凹槽，下部通过万向机构51与轮子50相连。放置汉堡的纸盒48放在小车平台49上的凹槽中。小车随着皮带运动，当皮带运动时，小车也会随之运动，托盘小车机构带着纸盒48运动以便完成各个工序的加工过程。
[0036]F:旋转流水线:参照图6，包括工作台38、传动皮带39、旋转轴42以及工作台支座41，托盘小车机构连接在传动皮带上，最多可连接十四个托盘小车机构，所以最多可以同时加工十四个汉堡，效率非常高。流水线可以配合各个步骤的工作，流水工作，节省时间，提高效率。通过电机驱动转轴42运动从而带动传动皮带39转动，传动皮带39和小车平台固连在一起，带动纸盒48 —起运动。
[0037]G:十字旋转酱枪机构:参照图1和图7，十字旋转酱枪机构包括酱枪支架5、十字杆8和四个酱枪组成，其中每个酱枪包括酱枪筒6、活塞杆7和酱枪驱动电机8，上述四个酱枪分别设置在十字杆8的四个杆上，十字杆8能够在酱枪支架5上旋转。酱枪筒内放置不同口味的酱。
[0038]当托盘小车运动到酱枪机构时，设置在十字旋转酱枪机构的主支架上的传感器监测到托盘小车后，会将一个脉冲信号送到单片机中。此时旋转流水线主电机停止运动，此时酱枪驱动电机8带动活塞杆7向下运动，从而将酱枪筒6内的酱挤出。如果需要加不同口味的酱，酱枪支架5内部的步进电机转动带动十字杆8顺时针转动不同的角度，使盛放不同口味的酱枪正好位于面包的上方以完成加酱的操作。
[0039]H:自动加菜机构:参照图1、图8和图9，自动加菜机构包括储菜仓44、支架45、底座46以及设置在储菜仓内部的十字槽轮47，储菜仓44用于储存生菜，其上部是一个无盖长方体，下部是一个圆柱体，底部有一个漏口，在圆柱体内嵌有一个十字槽轮47，十字槽轮47共有4个圆弧形槽。支架45伸入到储菜仓44的水平部分设置一个加菜步进电机，并通过垂直驱动轴与十字槽轮相连，用于驱动十字槽轮的转动。当步进电机带动十字转动90°时，两个弧面之间的生菜会通过储菜仓底部的漏口滑落到汉堡上。
[0040]当托盘转到自动加菜机构正下方时，设置在支架45垂直部分的传感器发出脉冲信号给单片机，单片机控制旋转流水线主电机停止，接着单片机控制自动加菜机构的加菜步进电机转动九十度。槽轮的圆弧形槽中盛放有生菜，步进电机带动槽轮转动从而将菜叶从漏口中掉出，接着，单片机重新控制旋转流水线主电机转动，进行下一个汉堡的加菜。[0041 ] 如图10所示，本发明的控制系统为PLC控制系统，主要由一个单片机进行控制，其控制烤箱内挡板的转动，从而面包通过滑槽落入托盘小车中；当需要夹取肉时，单片机再次发送信号，此时机械手控制箱内的电机会驱动连接在竖梁12上的滚轮运动从而带动机械手到达储肉柜的上方进行取肉然后放肉；当需要打酱时，同样的单片机控制酱枪机构打酱；最后单片机控制加菜机构完成加菜的操作，从而最终完成整个汉堡的制作过程。
[0042]本发明的汉堡自动制作机的操作步骤如下:
[0043]1、由操作人员把面包放入烤箱中，然后把包装盒放在流水线的托盘上，烤箱把面包烤好之后，一块面包自动滑落到包装盒之中。
[0044]2、流水线转动，把托盘运到天车系统下方，由机械手实现加肉的步骤。
[0045]3、流水线继续转动，把托盘运到加酱的机器下面，由程序控制加不同口味的酱。
[0046]4、流水线继续转动，带动托盘，进行加生菜的步骤。
[0047]5、流水线继续转动，带动托盘，回到操作人员的面前，操作人员把两块面包放在一起，扣上包装盒，从流水线上取下汉堡，完成一个汉堡的完整制作过程。
[0048]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种汉堡自动制作机，包括:烤箱机构、天车系统、储物柜、机械手、托盘小车、旋转流水线、十字旋转酱枪机构、自动加菜机构和控制系统，其中天车系统包括设置在旋转流水线上方的横梁和竖梁，储物柜放置在天车系统一侧的横梁下部并靠近旋转流水线，旋转流水线具有工作台、主电机、旋转轴以及传动皮带，机械手通过滚轮在天车系统的竖梁上移动，托盘小车机构通过连接轴与旋转流水线的传动皮带相连，并在皮带带动下在工作台上转动，十字旋转酱枪机构和自动加菜机构设置在旋转流水线的侧面，烤箱机构设置在工作台上； 其特征在于，所述十字旋转酱枪机构包括酱枪支架、十字杆和四个酱枪，其中每个酱枪包括酱枪筒、活塞杆和酱枪驱动电机，上述四个酱枪分别设置在十字杆的四个杆上，十字杆能够在酱枪支架上旋转； 所述自动加菜机构包括储菜仓、支架、底座以及设置在储菜仓内部的十字槽轮，支架包括连接底座的垂直部分和伸入到储菜仓内部的水平部分，储菜仓下部嵌有一个十字槽轮，十字槽轮具有4个圆弧形槽，所述支架的水平部分在储菜仓内部设有一个加菜步进电机，并通过垂直驱动轴与十字槽轮相连。
2.根据权利要求1所述的汉堡自动制作机，其特征在于，所述机械手包括上部的控制箱、穿过控制箱的移动横杆、安装在移动横杆上的四个滚轮、连接臂、一级伸缩臂、二级伸缩臂、固定曲杆、一级板、二级板、针杆和倒刺，其中，四个滚轮放置在天车系统的竖梁上，控制箱控制机械手在所述竖梁上移动以及在竖直方向上伸出与缩回，所述连接臂连接机械手下部与控制箱；连接臂下部设置有一级伸缩臂，一级伸缩臂下部设有二级伸缩臂，二级伸缩臂连接二级板，固定曲杆连接一级板和一级伸缩臂，其中二级板在一级板的上方，其面积小于一级板，一级板的上面设有四个孔，二级板上设置穿过一级板四个孔的四根带有倒刺的针杆。
3.根据权利要求1或2所述的汉堡自动制作机，其特征在于，所述烤箱机构包括烤箱、挡板、烤箱电机以及滑槽，其中烤箱下部的挡板可以在烤箱电机带动下旋转，所述滑槽设置在挡板下部，其为倾斜滑槽，所述挡板旋转时面包落下到倾斜滑槽中，并掉落到工作台上的托盘小车机构中。
4.根据权利要求3所述的汉堡自动制作机，其特征在于，所述托盘小车机构包括小车平台以及连接轴，其中连接轴一侧连接在旋转流水线的传动皮带上，另一侧焊接在小车平台上，小车平台上设有凹槽，所述凹槽上放置盛放汉堡的纸盒，小车平台下部通过万向机构与小车轮子相连。
5.根据权利要求1或2或4所述的汉堡自动制作机，其特征在于，所述控制系统为PLC控制系统，由一个单片机进行控制，其控制烤箱内挡板的转动，从而面包通过滑槽落入托盘小车中；当需要夹取肉时，单片机再次发送信号，此时机械手控制箱内的电机会驱动连接在竖梁上的滚轮运动从而带动机械手到达储肉柜的上方进行取肉然后放肉；当需要打酱时，所述单片机控制醫枪机构打醫；最后单片机控制加采机构完成加采的?呆作，从而最终完成整个汉堡的制作过程。
【文档编号】A23L1/10GK104172203SQ201410387199
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】陈成军, 王涛, 常世勇, 李宝超, 刘承诚, 刑美静, 朱战伟, 张天佑 申请人:青岛理工大学