CN106078715A - 用于分菜机上的取菜机械臂及其应用的分菜机 - Google Patents

Abstract

用于分菜机上的取菜机械臂，包括大臂体和中臂体，中臂体的首端部通过第一转动轴转动设置在大臂体的尾端部上；还包括有安装座、用于驱动大臂体旋转的第一驱动器以及用于驱动中臂体旋转的第二驱动器，第一、第二驱动器分别固连在安装座的左、右两侧；第一驱动器的第一输出轴和第二驱动器的第二输出轴相对延伸设置并且位于同一轴线上；第一输出轴的尾端自由穿套在轴连套上，第二输出轴的尾端传动连接在轴连套上；大臂体的首端部与第一输出轴传动连接；还包括有中间传动臂，中间传动臂的上端与轴连套传动连接，下端与中臂体传动连接从而能够带动中臂体绕第一转动轴旋转。由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到取菜机械臂及其应用的分菜机上。

Description

用于分菜机上的取菜机械臂及其应用的分菜机

技术领域

本发明涉及一种取菜机械臂，所述取菜机械臂应用于分菜机上代替人手操作自动进行分菜。所述自动分菜机属于自动分餐设备，一般应用于餐厅、饭堂等公共就餐场所，能够按照就餐者的喜好自动完成分菜操作。

背景技术

在大型企事业单位、学校和大型展会等场所，就餐人员的就餐时间非常急迫，因此往往需要供餐单位招揽大量的分餐人员为就餐人员提供分餐服务。但是人工分餐效率非常低，随意性大，而且还存在卫生安全隐患。更重要的是随着个人收入的不断提高，用工成本迅速上升，而学校饭堂、餐厅等供餐单位的菜肴价格却需要保持在平稳的价格水平，这无疑给经营者施加了非常大的成本压力。因此用分菜机器替代人工分餐是大型餐饮业迫切需要并且是优选的解决方案之一。

针对上述问题，本申请人于2016年02月04日提出了中国发明专利申请201610078354.7，该专利披露了一种自动分菜机，所述自动分菜机包括所述分菜机械手，而所述分菜机械手包括第一臂体、第二臂体以及菜铲子，所述第一臂体的后端部设置在所述机械手驱动器上；所述第二臂体的后端部通过第二转轴转动连接在所述第一臂体的前端部，在所述第一臂体或机械手驱动器上设置有第一驱动装置，所述第一驱动装置能够驱动所述第二臂体绕所述第二转轴旋转；所述菜铲子的后端部通过菜铲转轴转动连接在所述第二臂体的前端部，在所述第二臂体上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置能够驱动所述菜铲子绕所述菜铲转轴旋转。这样，通过控制所述分菜机械手完成分菜操作。而由于所述第二驱动装置设置在所述第二臂体上，所述第二驱动装置成为所述第二臂体的动力源的同时实质上也会成为所述第一驱动装置的负载，为此，所述第一驱动装置需要选用大功率规格的驱动装置，而大功率规格的驱动装置的价格高、体积大，耗电量多，这样不仅增大了分菜机械手的制造成本，也会增大采购交付后的应用成本。为此进一步对所述分菜机械手的结构进行改进是必要的也是有益的。

发明内容

鉴于上述提出的技术问题，本发明提出一种用于分菜机上的取菜机械臂，包括大臂体和中臂体，所述中臂体的首端部通过第一转动轴转动设置在所述大臂体的尾端部上；其特征在于，还包括有安装座、用于驱动所述大臂体旋转的第一驱动器以及用于驱动所述中臂体旋转的第二驱动器，所述第一驱动器和第二驱动器分别固连在所述安装座的左、右两侧；所述第一驱动器的第一输出轴和所述第二驱动器的第二输出轴相对延伸设置并且位于同一轴线上；所述第一输出轴的尾端自由穿套在轴连套上，所述第二输出轴的尾端传动连接在所述轴连套上；所述大臂体的首端部与所述第一输出轴传动连接；还包括有中间传动臂，所述中间传动臂的上端与所述轴连套传动连接，下端与所述中臂体传动连接从而能够带动所述中臂体绕所述第一转动轴旋转。

其中，所述中臂体的首端部通过第一转动轴转动设置在所述大臂体的尾端部上，这样，所述中臂体和所述大臂体能够相对转动，而当所述大臂体在所述第一输出轴的驱动下绕所述第一输出轴转动的过程中实质上也会通过所述第一转动轴带动所述中臂体发生整体位移。

其中，所述安装座是一个承重座体，用于支撑定位所述大臂体、中臂体、第一驱动器和第二驱动器等构件。而由于所述第一驱动器和第二驱动器分别固连在所述安装座的左、右两侧，为此，所述第一驱动器和第二驱动器通过所述安装座进行定位并通过所述安装座分担它们的重量，这种情况下，所述第一驱动器和第二驱动器不会成为所述大臂体或中臂体的负荷。

其中，所述第一输出轴的尾端自由穿套在轴连套上，这样，所述第一输出轴的尾端与所述轴连套之间能够相对自由转动而不会受到对方的限制。为了能够实现上述效果，可以在所述第一输出轴与所述轴连套之间设置滚动轴套。

其中，所述第二输出轴的尾端传动连接在所述轴连套上，这样，当所述第二输出轴转动时能够带动所述轴连套转动。为了能够实现上述效果，可以在所述第二输出轴与所述轴连套之间设置联轴器，通过所述联轴器把所述第二输出轴与所述轴连套联接一起并共同旋转传动扭矩。

其中，所述轴连套首先是一个用于连接所述第一输出轴和所述第二输出轴的连接件，另外还是一个动力传递件，通过所述轴连套，把所述第二输出轴的输出扭矩传递到所述中间传动臂上。

根据上述技术方案，当所述第一驱动器的所述第一输出轴旋转时，所述第一输出轴驱动所述大臂体绕所述第一输出轴旋转，与此同时，所述大臂体通过所述第一转动轴带动所述中臂体整体位移。这样，通过所述第一驱动器控制所述大臂体的旋转角度。而当所述第二驱动器的所述第二输出轴旋转时，所述第二输出轴带动所述轴连套旋转，所述轴连套绕所述第二输出轴旋转的同时带动所述中间传动臂动作进而带动所述中臂体绕所述第一转动轴旋转，但是所述轴连套的旋转并不会带动所述第一转动轴旋转，即并不会影响所述大臂体的动作。这样，通过所述第二驱动器控制所述中臂体的旋转角度。

上述技术方案与现有技术相比，主要的取得的有益效果在于：

1.由于所述第一驱动器和第二驱动器分别固连在所述安装座的左、右两侧，为此，所述第一驱动器和第二驱动器的重量由所述安装座来承担，所述大臂体或中臂体并不需要承担所述第一驱动器或第二驱动器的重量。相对现有技术专利申请201610078354.7中的技术方案，所述第一驱动器或第二驱动器可以采用小功率规格的驱动装置，从而降低所述取菜机械臂的制造成本，也会降低了采购交付后的应用成本。

2.由于所述第一驱动器的第一输出轴和所述第二驱动器的第二输出轴相对延伸设置并且位于同一轴线上；所述第一输出轴的尾端自由穿套在轴连套上，所述第二输出轴的尾端传动连接在所述轴连套上，这样，巧妙地借助所述轴连套把所述第一输出轴和第二输出轴连接定位起来，而又能够使所述第一输出轴和第二输出轴互不干扰并能够分别具有独立的动力输出，即所述第一输出轴独立控制所述大臂体的转动角度和转动方案，而所述第二输出轴独立控制所述中臂体的转动角度和转动方案。这样的设置方式能够简化所述第一驱动器与所述大臂体之间的传动路径，以及所述第二驱动器和所述中臂体之间的传动路径，使所述取菜机械臂的结构更加简洁。

进一步的技术方案是，所述大臂体包括左大支臂和右大支臂，所述左大支臂的首端部传动连接在所述第一输出轴上，所述右大支臂的首端部自由穿套在所述第二输出轴上，所述轴连套位于所述左大支臂和右大支臂之间，所述左大支臂和右大支臂在非首端部通过连接杆连接一起。这样，所述右大支臂的首端部能够相对所述第二输出轴自由旋转，但与所述左大支臂具有相同的动作状态。

进一步的技术方案是，所述中间传动臂的下端通过所述第一转动轴与所述中臂体的首端部传动连接，所述大臂体的尾端部自由穿套在所述第一转动轴上。这样，所述中间传动臂能够驱动所述第一转动轴自转从而通过所述第一转动轴带动所述中臂体绕所述第一转动轴旋转。而所述第一转动轴的自转并不会带动所述大臂体绕所述第一转动轴旋转，所述大臂体能够在所述第一转动轴上自由旋转。

进一步的技术方案是，还包括通过第二转动轴转动设置在所述中臂体上的取菜铲、与所述取菜铲传动连接的取菜铲驱动臂以及能够通过所述取菜铲驱动臂驱动所述取菜铲旋转的第三驱动器，所述第三驱动器设置在所述安装座上。

其中，所述取菜铲是一种能够取、放食物的铲具，它能够绕所述第二转动轴旋转。而所述取菜铲的旋转方向和旋转角度实际上是由所述第三驱动器通过所述取菜铲驱动臂控制。

其中，由于所述取菜铲转动设置在所述中臂体上，为此，所述中臂体移动的过程中也能够使所述取菜铲发生整体位移。

其中，由于所述第三驱动器设置在所述安装座上，为此，所述第三驱动器通过所述安装座进行定位，并通过所述安装座分担其重量而不会成为所述大臂体、中臂体或所述的取菜铲驱动臂的负荷。

进一步的技术方案是，所述取菜铲驱动臂包括有与所述第三驱动器传动连接的主支臂，与所述主支臂传动连接的上连接支臂、与所述取菜铲传动连接的副支臂，与所述副支臂传动连接的下连接支臂，在所述上连接支臂和下连接支臂之间设置有传动曲柄，所述传动曲柄的大致中部位置转动设置在所述第一转动轴上，所述上连接支臂和下连接支臂分别铰接在所述传动曲柄的首、尾两端。

本发明还提出一种应用所述取菜机械臂的分菜机，其特征在于，包括机架，设置在所述机架上的滑动导轨和所述取菜机械臂，所述取菜机械臂滑动设置在所述滑动导轨上并与控制中心电信号连接。

进一步的技术方案是，还包括多个并排排列的盛菜盘，所述盛菜盘设置在所述取菜机械臂的侧旁。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到取菜机械臂及其应用的分菜机上。

附图说明

图1是应用本发明技术方案的用于分菜机上的取菜机械臂的立体结构示意图；

图2是图1中的A-A方向的剖面结构示意图；

图3是图1中的B-B方向的剖面结构示意图；

图4是图1中的C部放大图；

图5是所述大臂体、中臂体以及中间传动臂的组装结构示意图；

图6是所述中间传动臂与所述取菜铲的的组装结构示意图；

图7是所述安装座4的立体结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种用于分菜机上的取菜机械臂100，包括大臂体（5、5a）和中臂体（6、6a），所述中臂体（6、6a）的首端部通过第一转动轴36转动设置在所述大臂体（5、5a）的尾端部上；还包括有安装座4、用于驱动所述大臂体（5、5a）旋转的第一驱动器1以及用于驱动所述中臂体（6、6a）旋转的第二驱动器12，所述第一驱动器1和第二驱动器12分别固连在所述安装座4的左、右两侧；所述第一驱动器1的第一输出轴11和所述第二驱动器12的第二输出轴121相对延伸设置并且位于同一轴线上；所述第一输出轴11的尾端自由穿套在轴连套2上，所述第二输出轴121的尾端传动连接在所述轴连套2上；所述大臂体（5、5a）的首端部与所述第一输出轴11传动连接；还包括有中间传动臂7，所述中间传动臂7的上端与所述轴连套2传动连接，下端与所述中臂体（6、6a）传动连接从而能够带动所述中臂体（6、6a）绕所述第一转动轴36旋转。

下面结合附图对应用本发明技术方案的取菜机械臂100的结构作进一步的说明。

如图1和图7所示，所述安装座4大致呈门框状，包括顶臂42以及设置在所述顶臂42两侧的左侧臂40和右侧臂41。在所述左侧臂40上设置有第一安装孔401，在所述右侧臂41上设置有第二安装孔410和第三安装孔411。所述第一驱动器1通过紧固件锁定在所述左侧臂40上，所述第一输出轴11穿过所述第一安装孔401伸入到所述安装座4的内侧。所述第二驱动器12通过紧固件锁定在所述右侧臂41上，所述第二输出轴121穿过所述第二安装孔410伸入到所述安装座4的内侧，所述第一输出轴11和第二输出轴121相对延伸设置并且位于同一轴线上。所述安装座4是一个承重座体，用于支撑定位所述大臂体（5、5a）、中臂体（6、6a）、第一驱动器1和第二驱动器12等构件。而由于所述第一驱动器1和第二驱动器12分别固连在所述安装座4的左、右两侧，为此，所述第一驱动器1和第二驱动器12通过所述安装座4进行定位并通过所述安装座4分担它们的重量，这种情况下，所述第一驱动器1和第二驱动器12再不会成为所述大臂体（5、5a）或中臂体（6、6a）的负荷。相对现有技术专利申请201610078354.7中的方案，所述第一驱动器1或第二驱动器12可以采用小功率规格的驱动装置，从而降低所述取菜机械臂100的制造成本，也会降低了采购交付后的应用成本。

如图2和图5所示，所述轴连套2包括套筒20和连接耳21。所述第一输出轴11的尾端通过滚动轴套31自由穿套在轴连套2的套筒20上，这样，所述第一输出轴11的尾端与所述轴连套2之间能够相对自由转动而不会受到对方的限制。另外，所述第二输出轴121的尾端通过联轴器3传动连接在所述轴连套2上，所述轴连套2与所述中间传动臂7传动连接。这样，所述联轴器3把所述第二输出轴121与所述轴连套2联接一起并共同旋转传动扭矩，当所述第二输出轴121转动时能够带动所述轴连套2转动。根据上技术方案，所述轴连套2首先成为一个用于连接所述第一输出轴11和所述第二输出轴121的连接件，另外还成为一个动力传递件，通过所述轴连套2把所述第二输出轴121的输出扭矩传递到所述中间传动臂7上。这样巧妙地借助所述轴连套2把所述第一输出轴11和第二输出轴121连接定位起来，而又能够使所述第一输出轴11和第二输出轴121互不干扰并能够分别具有独立的动力输出，即所述第一输出轴11独立控制所述大臂体（5、5a）的旋转角度和旋转方向，而所述第二输出轴121独立控制所述中臂体（6、6a）的旋转角度和旋转方向。这样的设置方式能够简化所述第一驱动器1与所述大臂体（5、5a）之间的传动路径，以及所述第二驱动器12和所述中臂体（6、6a）之间的传动路径，使所述取菜机械臂100的结构更加简洁。

如图1、图2、图3和图5所示，所述大臂体（5、5a）包括左大支臂5和右大支臂5a。所述左大支臂5的首端部52与所述第一输出轴11之间设置有联轴器32，通过所述联轴器32使所述左大支臂5的首端部52与所述第一输出轴11之间形成传动连接。而所述右大支臂5a的首端部52a通过滚动轴承33自由穿套在所述第二输出轴121上。所述轴连套2位于所述左大支臂5和右大支臂5a之间。所述左大支臂5的尾端部53和右大支臂5a的尾端部53a分别通过滚动轴承（38、38a）自由穿套在所述第一转动轴36上。在所述左大支臂5、右大支臂5a的首段部和尾端部之间前、后设置有连接杆（50、51），所述连接杆（50、51）把所述左大支臂5、右大支臂5a连接一起。这样，所述右大支臂5a的首端部5a＇能够相对所述第二输出轴121自由旋转但与所述左大支臂5具有相同的动作状态。

如图1、图3和图5所示，所述中臂体（6、6a）包括左中支臂6和右中支臂6a，在所述左中支臂6和右中支臂6a之间还设置有连接杆（60、61），所述连接杆（60、61）把所述左中支臂6和右中支臂6a连接一起还能够增强它们之间的结构强度。所述左中支臂6的首端部63、右中支臂6a的首端部63a分别通过所述联轴器（30、30a）传动连接在所述第一转动轴36上。实质上，通过所述第一转动轴36也把所述中臂体（6、6a）首端部与所述大支臂（5、5a）的尾端部转动连接一起。这样，所述中臂体（6、6a）和所述大臂体（5、5a）能够相对转动，而当所述大臂体（5、5a）在所述第一输出轴11的驱动下绕所述第一输出轴11转动的过程中实质上也能够通过所述第一转动轴36带动所述中臂体（6、6a）发生整体位移。另外，所述左中支臂6的尾端部64、右中支臂6a的尾端部64a通过第二转动轴37连接一起，而在所述左中支臂6的尾端部64、右中支臂6a的尾端部64a与所述第二转动轴37之间分别设置有滚动轴承。这样，所述中支臂（6、6a）的尾端部实质上也自由穿套在所述第二转动轴37上，在所述第二转动轴37旋转时不会带动所述左中支臂6、右中支臂6a旋转。

如图5所示，在所述轴连套2与所述第一转动轴36之间设置有中间传动臂7，所述中间传动臂7包括相互铰接一起的上传动臂71和下传动臂72，在所述下传动臂72的尾端设置有锁扣环720。所述轴连套2的连接耳21与所述上传动臂71的上端铰接一起，而所述锁扣环720锁紧在所述第一转动轴36上。这样，所述中间传动臂7的下端通过所述第一转动轴36与所述中臂体（6、6a）的首端部传动连接。当所述中间传动臂7驱动所述第一转动轴36自转时，所述第一转动轴36能够带动所述中臂体（6、6a）绕所述第一转动轴36旋转。而所述第一转动轴36的自转并不会带动所述大臂体（5、5a）绕所述第一转动轴36旋转，所述大臂体（5、5a）能够在所述第一转动轴36上自由旋转。

实质上为了实现所述中间传动臂7与所述中臂体（6、6a）之间的传动连接，所述中间传动臂7可以直接连接在所述中臂体（6、6a）上，此时所述中臂体（6、6a）自由穿套在所述第一转动轴36上。

根据上述技术方案，当所述第一输出轴11旋转时，所述第一输出轴11带动所述大臂体（5、5a）绕所述第一输出轴11旋转，与此同时，所述大臂体（5、5a）通过所述第一转动轴36带动所述中臂体（6、6a）整体位移。这样，通过所述第一驱动器1控制所述大臂体（5、5a）的旋转角度和旋转方向。而当所述第二驱动器12驱动所述第二输出轴121旋转时，所述第二输出轴121带动所述轴连套2旋转，所述轴连套2绕所述第二输出轴121旋转的同时带动所述中间传动臂7动作进而带动所述中臂体（6、6a）绕所述第一转动轴36旋转，但是所述轴连套2的旋转并不会带动所述第一转动轴36旋转，即并不会影响所述大臂体（5、5a）的动作。这样，通过所述第二驱动器12控制所述中臂体（6、6a）的旋转角度和旋转方向。

如图1和图4所示，所述取菜机械臂100还包括通过第二转动轴37转动设置在所述中臂体（6、6a）上的取菜铲9、与所述取菜铲9传动连接的取菜铲驱动臂8以及能够通过所述取菜铲驱动臂8驱动所述取菜铲9旋转的第三驱动器13。所述第三驱动器13通过紧固件锁定在所述安装座4的右侧臂41上，所述第三驱动器13的第三输出轴穿过所述第三安装孔411伸入到所述安装座4的内侧并传动连接所述取菜铲驱动臂8。由于所述第三驱动器13设置在所述安装座4上，为此，所述第三驱动器13通过所述安装座4进行定位，并通过所述安装座4分担其重量而不会成为所述大臂体（5、5a）、中臂体（6、6a）或所述的取菜铲驱动臂8负荷。

其中，所述取菜铲9是一种能够取、放菜肴的铲具，它能够绕所述第二转动轴37旋转。而所述取菜铲9的旋转方向和旋转角度实际上是由所述第三驱动器13通过所述取菜铲驱动臂8控制。由于所述取菜铲9转动设置在所述中臂体（6、6a）上，为此，所述中臂体（6、6a）移动的过程中也能够使所述取菜铲9发生整体位移。

如图6所示，所述取菜铲驱动臂8包括有与所述第三驱动器13传动连接的主支臂81，与所述主支臂81传动连接的上连接支臂82、与所述取菜铲9传动连接的副支臂83，与所述副支臂83传动连接的下连接支臂84，在所述上连接支臂82和下连接支臂84之间设置有传动曲柄85，所述传动曲柄85的柄中部851转动设置在所述第一转动轴36上，在所述柄中部851的外侧还设置有扣环850，所述扣环850把所述柄中部851定位在所述第一转动轴36上。另外，所述上连接支臂82和下连接支臂84分别铰接在所述传动曲柄85的首、尾两端（852、831）。这样，当所述第三驱动器13动作时，能够驱动所述取菜铲驱动臂8带动所述取菜铲9绕所述第二转动轴37旋转从而完成取、放菜肴的操作。

另外，本发明还提出一种应用所述取菜机械臂100的分菜机，包括机架，设置在所述机架上的滑动导轨和所述取菜机械臂100，所述取菜机械臂100滑动设置在所述滑动导轨上并与控制中心电信号连接，在所述取菜机械臂100的侧旁还设置有多个并排排列的盛菜盘。这样，所述取菜机械臂100能沿所述滑动导轨的延伸方向滑动调整其整体位置，并在所述控制中心的控制下伸入到所述盛菜盘内取菜，然后沿所述滑动导轨的延伸方向滑动到接菜碟所在位置，把所述取菜铲9内的菜肴倒放入到所述接菜碟上。

Claims (7)

1.用于分菜机上的取菜机械臂，包括大臂体和中臂体，所述中臂体的首端部通过第一转动轴转动设置在所述大臂体的尾端部上；其特征在于，还包括有安装座、用于驱动所述大臂体旋转的第一驱动器以及用于驱动所述中臂体旋转的第二驱动器，所述第一驱动器和第二驱动器分别固连在所述安装座的左、右两侧；所述第一驱动器的第一输出轴和所述第二驱动器的第二输出轴相对延伸设置并且位于同一轴线上；所述第一输出轴的尾端自由穿套在轴连套上，所述第二输出轴的尾端传动连接在所述轴连套上；所述大臂体的首端部与所述第一输出轴传动连接；还包括有中间传动臂，所述中间传动臂的上端与所述轴连套传动连接，下端与所述中臂体传动连接从而能够带动所述中臂体绕所述第一转动轴旋转。

2.根据权利要求1所述的取菜机械臂，其特征在于，所述大臂体包括左大支臂和右大支臂，所述左大支臂的首端部传动连接在所述第一输出轴上，所述右大支臂的首端部自由穿套在所述第二输出轴上，所述轴连套位于所述左大支臂和右大支臂之间，所述左大支臂和右大支臂在非首端部通过连接杆连接一起。

3.根据权利要求1或2所述的取菜机械臂，其特征在于，所述中间传动臂的下端通过所述第一转动轴与所述中臂体的首端部传动连接，所述大臂体的尾端部自由穿套在所述第一转动轴上。

4.根据权利要求1或2所述的取菜机械臂，其特征在于，还包括通过第二转动轴转动设置在所述中臂体上的取菜铲、与所述取菜铲传动连接的取菜铲驱动臂以及能够通过所述取菜铲驱动臂驱动所述取菜铲旋转的第三驱动器，所述第三驱动器设置在所述安装座上。

5.根据权利要求5所述的取菜机械臂，其特征在于，所述取菜铲驱动臂包括有与所述第三驱动器传动连接的主支臂，与所述主支臂传动连接的上连接支臂、与所述取菜铲传动连接的副支臂，与所述副支臂传动连接的下连接支臂，在所述上连接支臂和下连接支臂之间设置有传动曲柄，所述传动曲柄的大致中部位置转动设置在所述第一转动轴上，所述上连接支臂和下连接支臂分别铰接在所述传动曲柄的首、尾两端。

6.应用权利要求1至5任一所述取菜机械臂的分菜机，其特征在于，包括机架，设置在所述机架上的滑动导轨和所述取菜机械臂，所述取菜机械臂滑动设置在所述滑动导轨上并与控制中心电信号连接。

7.应用权利要求1至5任一所述取菜机械臂的分菜机，其特征在于，还包括多个并排排列的盛菜盘，所述盛菜盘设置在所述取菜机械臂的侧旁。