餐具叠放机的制作方法

本发明涉及将一只碗、一个杯子和一把调羹放置在同一个碟子里的装置，具体是一种餐具叠放机。

背景技术：

当前，餐饮所用的餐具是由专业的清洗公司清洗、消毒并包装好后再送至餐饮场所。餐具在清洗和消毒后，由人工将1只碗、1个杯子和1把调羹叠放在1个碟子里，再由输送带送入包装机进行自动封装。每台包装机的输送带上需6—8名工人，他们负责按要求把一只碗、一个杯子和一把调羹叠放在一个碟子上。整个工作期间，工人都是站立操作，十分辛苦，工作效率也不高，而且每台包装机的输送带上需要多名工人，这无疑增加了企业的人力成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种餐具叠放机，节约清洗公司的人力成本。

本发明的技术方案：一种餐具叠放机，包括机架，安装在机架上的碟子发放机械手、碗发放机械手、杯子发放机械手、调羹发放机械手、输送带传动机构及控制器；

所述的输送带传动机构包括传送带，位于传送带两端的驱动轮和张力轮，位于传送带中间的支撑轮，驱动轮与步进电机连接；

所述的碟子发放机械手、碗发放机械手、杯子发放机械手、调羹发放机械手由驱动轮往张力轮方向依次布置；

所述的碟子发放机械手包括包括位于传动带两侧对称的两部分，每一部分包括固定于机架上的碟底板，碟底板上垂直安装有第一升降气缸、第二升降气缸、碟导柱，碟导柱上配有可上下滑动的碟托板，碟托板与第一升降气缸、第二升降气缸的顶部都不连接，碟托板靠自重落在第一升降气缸、第二升降气缸的顶部；在碟托板上安装有碟直线轴承，碟直线轴承中配有碟水平伸缩导杆，碟水平伸缩导杆的前端设有弧形半碟爪，碟水平伸缩导杆由安装在碟托板上的碟伸缩气缸驱动，碟水平伸缩导杆的移动方向与传动带运动方向垂直；第一升降气缸的伸出高度大于置于传送带上碟子的高度，第二升降气缸的伸出高度正好能使弧形半碟爪卡入置于传送带上由下往上的第一个碟子和第二个碟子的上边缘间距中，它们完全收缩后的高度一致；

所述的碗发放机械手包括位于传动带两侧对称的两部分，每一部分包括固定于机架上的碗底板，碗底板上垂直安装有第三升降气缸、第四升降气缸、碗导柱，碗导柱上配有可上下滑动的碗托板，碗托板与第三升降气缸、第四升降气缸的顶部都不连接，碗托板靠自重落在第三升降气缸、第四升降气缸的顶部；在碗托板上安装有碗直线轴承，碗直线轴承中配有碗水平伸缩导杆，碗水平伸缩导杆的前端设有弧形半碗爪，碗水平伸缩导杆由安装在碗托板上的碗伸缩气缸驱动，碗水平伸缩导杆的移动方向与传动带运动方向垂直；第三升降气缸的伸出高度大于置于传送带上的碟子中碗的高度，第四升降气缸的伸出高度正好能使弧形半碗爪卡入置于传送带上的碟子中由下往上的第一个碗和第二个碗的上边缘间距中，它们完全收缩后的高度一致；

所述的杯子发放机械手包括位于传动带一侧固定在机架上的杯底座，在杯底座上安装有存杯槽、前支撑板、后支撑板；存杯槽的底板呈倾斜状态，低端位于传送带上；在前支撑板上安装有前气缸，前气缸的下部连接前挡板，前挡板随前气缸的伸缩在存杯槽中上下移动；后支撑板上安装有后气缸，后气缸的下部连接后挡板，后挡板随后气缸的伸缩在存杯槽中上下移动，前挡板与后挡板的距离等于杯子大端直径；

所述的调羹发放机械手包括位于传动带一侧安装在机架上的调羹底板，调羹底板上垂直安装有调羹升降气缸、调羹导柱，调羹导柱上配有可上下滑动的调羹托板，调羹升降气缸的顶部与调羹托板连接；在调羹托板上安装有调羹直线轴承，调羹直线轴承中配有调羹水平伸缩杆，调羹水平伸缩杆由安装在调羹托板上的调羹伸缩气缸驱动，调羹水平伸缩杆的前端安装有调羹吸盘；调羹吸盘连接吸气软管，吸气软管与安装在机架上的负压真空泵连接；调羹存储盒布置在调羹水平伸缩杆完全伸出后调羹吸盘的正下方，并安装在传动带另一侧的机架上；

所述控制器与步进电机上的驱动器电连接，由驱动器控制步进电机的工作，从而控制传送带的运动；控制器与负压真空泵电连接，由负压真空泵控制调羹吸盘的吸气和停止工作，从而控制调羹的吸起和释放；控制器与第一升降气缸、第二升降气缸、碟伸缩气缸、第三升降气缸、第四升降气缸、碗伸缩气缸、前气缸、后气缸、调羹升降气缸、调羹伸缩气缸上的电磁阀电连接，由电磁阀控制各气缸的伸出和收缩，从而控制碟子发放机械手、碗发放机械手、杯子发放机械手和调羹发放机械手的运行；控制器型号为西门子s7-200plc；

第一升降气缸、第二升降气缸、碟伸缩气缸、第三升降气缸、第四升降气缸、碗伸缩气缸、前气缸、后气缸、调羹升降气缸、调羹伸缩气缸的压缩气体由空气压缩机提供。

本发明只需1名工人负责把若干碟子、碗、杯子和调羹分别放置在碟子发放机械手的碟爪上、碗发放机械手的碗爪上、杯子发放机械手的存杯槽中、调羹发放机械手的存储盒中；启动后，就可自动完成餐具的叠放，大幅节省了清洗公司的人力成本，工作效率也显著提高，也改善了工人的劳动条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的碟子发放机械手的结构示意图。

图3为本发明的碗发放机械手的结构示意图。

图4为本发明的杯子发放机械手的结构示意图。

图5为本发明的调羹发放机械手的结构示意图。

图中：1.传送带；2.机架；3.驱动轮；4.步进电机；5.碟子发放机械手；6.碗发放机械手；7.杯子发放机械手；8.调羹发放机械手；9.支撑轮；10.张力轮；11.负压真空泵；12.吸气软管；21第一升降气缸；22.第二升降气缸；23.碟导柱；24.碟底板；25.碟托板；26.碟伸缩气缸；27.半碟爪；28.碟直线轴承；29碟水平伸缩导杆；31.第三升降气缸；32.第四升降气缸；33.碗导柱；34.碗底板；35.碗托板；36.碗伸缩气缸；37.半碗爪；38.碗直线轴承，39.碗水平伸缩导杆；41.杯底座；42.存杯槽；43前挡板；44.前气缸；45.前支撑板；46.后挡板；47.后气缸；48.后支撑板；51.调羹吸盘；52.调羹底板；53调羹升降气缸；54.调羹导柱；55.调羹伸缩气缸；56.调羹水平伸缩杆；57.调羹托板；58.调羹直线轴承；59调羹存储盒。

具体实施方式

本实施例所用碟子的高度为20㎜，叠在一起后相邻碟子的上边缘之间的距离为6㎜；所用碗的高度为58㎜，叠在一起后相邻碗的上边缘之间的距离为16㎜。

如图1所示，本发明包括机架2，安装在机架2上的碟子发放机械手5、碗发放机械手6、杯子发放机械手7、调羹发放机械手8、输送带传动机构及控制器；碟子发放机械手5、碗发放机械手6、杯子发放机械手7、调羹发放机械手8等距离(300㎜)安装在机架2上。碟子发放机械手5是存储和发放碟子，碗发放机械手6是存储和发放碗，杯子发放机械手7是存储和发放杯子，调羹发放机械手8是存储和发放调羹。

本发明共有四个工位：依次是碟子发放机械手工位、碗发放机械手工位、杯子发放机械手工位、调羹发放机械手工位，传动带1由碟子发放机械手工位向调羹发放机械手工位方向运动；机械手在发放每一种餐具(碟子、碗、杯子、调羹)时，传送带1停止运动，每发完一个餐具，步进电机4启动，传送带1继续运动，直至发完全部餐具。

输送带传动机构包括步进电机4，步进电机4带动驱动轮3使传送带1运动，张力轮10和驱动轮3分别位于传送带1的两端，共同使传送带1张开拉紧，支撑轮9支撑传送带1。碟子、碗、杯子和调羹通过各机械手依次叠放在传送带1上，叠放好的餐具传送至包装机进行塑料膜封装。传送带1实行间歇运动，各机械手发放餐具时步进电机4停止，每发放完一种餐具，步进电机4通过驱动轮3带动传送带1运动，运动至下一个工位再停止，再发放餐具。

碟子发放机械手5的结构及工作过程

如图2所示，碟子发放机械手5布置在传动带1一端(驱动轮端)的两侧，包括位于传动带1两侧对称的两部分；每一部分包括第一升降气缸21、第二升降气缸22，第一升降气缸21的伸出高度大于置于传送带1上碟子的高度(行程30㎜)，第二升降气缸22的伸出高度正好能使半碟爪27卡入置于传送带1上由下往上的第一个碟子和第二个碟子的上边缘间距中(行程6㎜)，它们完全收缩后的高度一致；碟托板25与第一升降气缸21和第二升降气缸22的顶部都没有连接，碟托板25依靠自重落在第一升降气缸21和第二升降气缸22顶部；第一升降气缸21和第二升降气缸22安装在碟底板24上，碟底板24固定在机架2上，碟底板24四角上固定有直立的碟导柱23，碟托板25可沿碟导柱23上下滑动；在碟托板25上安装有碟直线轴承28，碟直线轴承28中配有碟水平伸缩导杆29，碟水平伸缩导杆29的前端设有弧形半碟爪27，碟水平伸缩导杆29由安装在碟托板25上的碟伸缩气缸26驱动，碟水平伸缩导杆29的移动方向与传动带1运动方向垂直。

工作过程(碟子发放机械手工位)：初始状态，碟子发放机械手5的二个弧形半碟爪27合拢，第二升降气缸22完全收缩，第一升降气缸21完全伸出，人工将一叠碟子(5—10个)放置在合拢的二个弧形半碟爪27上。启动后，第一升降气缸21收缩，碟托板25在重力作用下沿碟导柱23下滑，第一升降气缸21完全收缩后，由二个弧形半碟爪27托住的整叠碟子正好落在静止的传送带1上，然后两个碟伸缩气缸26收缩，二个弧形半碟爪27张开；随后第二升降气缸22伸出，顶起碟托板25，上升的高度正好能使半碟爪27卡入由下往上的第一个碟子和第二个碟子的上边缘间距中(行程6㎜)；碟伸缩气缸26伸出，推动二个弧形半碟爪27合拢，卡在第二个碟子上边缘的下方，第二升降气缸22完全收缩；第一升降气缸21完全伸出(行程30㎜)，二个弧形半碟爪27将剩下的碟子举起来，这样在传送带1上就只放置了一个碟子；传送带1开始向前运动，直至碗发放机械手工位时停止；重复以上动作就能在输送带1上连续放置碟子。

碗发放机械手6的结构及工作过程

如图3所示，碗发放机械手6布置在碟子发放机械手5的前方，包括位于传动带1两侧对称的两部分；每一部分包括第三升降气缸31、第四升降气缸32，第三升降气缸31的伸出高度大于置于传送带1上的碟子中碗的高度(行程80㎜)，第四升降气缸32的伸出高度正好能使半碗爪37卡入置于传送带1上的碟子中由下往上的第一个碗和第二个碗的上边缘间距中(行程16㎜)，它们完全收缩后的高度一致；碗托板35与第三升降气缸31和第四升降气缸32的顶部都没有连接，碗托板35依靠自重落在第三升降气缸31和第四升降气缸32顶部；第三升降气缸31和第四升降气缸32安装在碗底板34上，碗底板34固定在机架2上，碗底板34四角上固定有直立的碗导柱33，碗托板35可沿碗导柱33上下滑动；在碗托板35上安装有碗直线轴承38，碗直线轴承38中配有碗水平伸缩导杆39，碗水平伸缩导杆39的前端设有弧形半碗爪37，碗水平伸缩导杆39由安装在碗托板35上的碗伸缩气缸36驱动，碗水平伸缩导杆39的移动方向与传动带1运动方向垂直。

工作过程(碗发放机械手工位)：初始状态，碗发放机械手6的二个弧形半碗爪37合拢，第四升降气缸32完全收缩，第三升降气缸31完全伸出，碗发放机械手工位的传送带1上已放置好一个碟，人工将一叠碗(5—10个)放置在合拢的二个弧形半碗爪37上。开始时，第三升降气缸31收缩，碗托板35在重力作用下沿碗导柱33下滑，第三升降气缸31完全收缩后，由二个弧形半碗爪37托住的整叠碗正好落在静止的传送带1的碟子上，然后两个碗伸缩气缸36收缩，二个弧形半碗爪37张开；随后第四升降气缸32伸出，顶起碗托板35，上升的高度正好能使半碗爪37卡入由下往上的第一个碗和第二个碗的上边缘间距中(行程16㎜)；碗伸缩气缸36伸出，推动二个弧形半碗爪37合拢，卡在第二个碗上边缘的下方，第四升降气缸32完全收缩；第三升降气缸31完全伸出(行程80㎜)，二个弧形半碗爪37将剩下的碗举起来，这样在传送带1的碟子上就只放置了一个碗；传送带1开始向前运动，直至杯子发放机械手工位时停止；重复以上动作就能在输送带1的碟子上连续放置碗。

杯子发放机械手7的结构及工作过程

如图4所示，杯子发放机械手7布置在碗发放机械手6的前方，包括位于传动带1一侧固定在机架2上的杯底座41，在杯底座41上固定有存杯槽42、前支撑板45、后支撑板48；存杯槽42的底板呈倾斜状态(15度)，低端位于传送带1上，横放在存杯槽42底板上的杯子能够自动从上往下滚动；在前支撑板45上安装有前气缸44，前气缸44的下部连接前挡板43，前挡板43随前气缸44的伸缩在存杯槽42中上下移动，后支撑板48上安装有后气缸47，后气缸47的下部连接后挡板46，后挡板46随后气缸47的伸缩在存杯槽42中上下移动，前挡板43与后挡板46的距离等于杯子大端直径。

工作过程(杯子发放机械手工位)：初始状态，人工将多个杯子(5—10个)横放在存杯槽42底板上(前档板43和后挡板46之间的距离刚好容纳一个杯子)，前气缸44和后气缸47处于向下伸出状态，即前挡板43和后挡板46都处于最低位，且前挡板43和后挡板46之间放着一个杯子。开始时，前气缸44收缩，使前档板43上移，因存杯槽42底板是倾斜的，所以前挡板43和后挡板46之间的杯子就自动滚下落入静止的传送带1上的碟子上碗的旁边，这时碟子上就放置了一个碗和一个杯子；然后前气缸44伸出，前挡板43下移到底，后气缸47收缩，后挡板46上移，存杯槽42中紧靠着后挡板46的杯子就滚落到前挡板43处，其它杯子顺势滚下一个杯子的距离；此时，后气缸47伸出，后挡板46下移到底，使前挡板43和后档板46之间只容纳一个杯子，这样在传送带1的碟子上就只放置了一个杯子；之后传送带1开始向前运动，直至调羹发放机械手工位时停止；重复以上动作就能在输送带1的碟子上连续放置杯子。

调羹发放机械手8的结构及工作过程

如图5所示，调羹发放机械手8布置在杯子发放机械手7的前方，包括位于传动带1一侧固定在机架2上的调羹底板52，调羹底板52上垂直固定有调羹升降气缸53、调羹导柱54，调羹导柱54上配有可上下滑动的调羹托板57，调羹升降气缸53的顶部与调羹托板57连接；在调羹托板57上安装有调羹直线轴承58，调羹直线轴承58中配有调羹水平伸缩杆56，调羹水平伸缩杆56由安装在调羹托板57上的调羹伸缩气缸55驱动，调羹水平伸缩杆56的前端安装有调羹吸盘51；调羹吸盘51连接吸气软管12，吸气软管12与安装在机架2上的负压真空泵11连接；调羹存储盒59布置在调羹水平伸缩杆56完全伸出后调羹吸盘51的正下方，并安装在传动带1另一侧的机架2上。

工作过程(调羹发放机械手工位)：初始状态，人工将多把(5—10把)调羹放置在调羹存储盒59中，调羹升降气缸53、调羹伸缩气缸55完全伸出，调羹吸盘51正好处于调羹存储盒59正上方的最高位置；开始时，调羹升降气缸53下降，调羹吸盘51接触到调羹存储盒59时，负压真空泵11抽气工作，调羹吸盘51从调羹存储盒59内吸起一把调羹；接着调羹升降气缸53升起，调羹伸缩气缸55收缩，调羹伸缩气缸55完全收缩后，吸住调羹的调羹吸盘51正好处于静止的传送带1上的碟子上碗及杯子的旁边；调羹升降气缸53下降，调羹吸盘51接触到静止的传送带1上的碟子时，负压真空泵11停止工作，调羹吸盘51将调羹释放在碟子上；然后，调羹升降气缸53上升，调羹伸缩气缸55伸出，恢复到初始状态。重复以上动作就能在输送带1的碟子上连续放置调羹。

至此，完成了一套餐具的叠放，即在一个碟子上放置了一个碗、一个杯子和一把调羹，餐具叠放完后送餐具包装机，进行最后的塑料膜包装。

所述控制器通过步进电机4上的驱动器控制步进电机4的工作，从而控制传送带1的运动；控制器通过控制负压真空泵11运行，来控制调羹吸盘51的吸气和停止工作，从而控制调羹的吸起和释放；控制器通过控制第一升降气缸21、第二升降气缸22、碟伸缩气缸26、第三升降气缸31、第四升降气缸32、碗伸缩气缸36、前气缸44、后气缸47、调羹升降气缸53、调羹伸缩气缸55上的电磁阀，来控制各气缸的伸出和收缩，从而控制碟子发放机械手5、碗发放机械手6、杯子发放机械手7和调羹发放机械手8的运行；控制器型号是西门子s7-200plc，叠放机的开机、工作和停机都是在控制器(plc)控制下，按工作时序完成。步进电机4型号86hpf113al4，步进电机驱动器的型号zd-2ha860。负压真空泵11采用微型直流真空泵，型号为zx512-806-3700n；各气缸的压缩气体由空气压缩机提供。

开机和停机

开机时，碟子发放机械手5先工作发放碟子，碗发放机械手6、杯子发放机械手7和调羹发放机械手8暂不工作。碟子发放机械手5发放第一个碟子并由传送带1输送到碗发放机械手工位时，碗发放机械手6开始工作，这时碟子发放机械手5和碗发放机械手6是同时工作，分别发放碟子和碗。当第一个碟子及碗由传送带1输送到杯子发放机械手工位时，杯子发放机械手7开始工作，这时碟子发放机械手5、碗发放机械手6、杯子发放机械手7是同时工作，分别发放碟子、碗、杯子。当第一个碟子、碗及杯子由传送带1输送到调羹发放机械手工位时，调羹发放机械手8开始工作，此后碟子发放机械手5、碗发放机械手6、杯子发放机械手7、调羹发放机械手8都是同时工作，分别发放碟子、碗、杯子、调羹。

停机过程，碟子发放机械手5先停止工作，碗发放机械手6、杯子发放机械手7和调羹发放机械手8依次逐个停止工作。