CN110104425A - 自动化出餐盘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化出餐盘机，包括餐盘、机架、夹取机构和横移机构，机架上安装有夹取机构和横移机构，餐盘在下，夹取机构在上，夹取机构包括能够上下运动的两组升降驱动组件、卡爪以及能使升降驱动组件收拢或张开的伸缩组件，两组升降驱动组件相对设置，升降驱动组件包括安装部以及与安装部连接的升降部，卡爪与升降部固定，横移机构包括移动光轴、横移驱动组件、导向部件和导向板，横移驱动组件驱使移动光轴移动，安装部沿移动光轴移动，导向板位于两组升降驱动组件之间，导向部件安装于安装部，导向部件沿导向板路径运动使餐盘下落。本发明通过卡爪抓取餐盘边缘将餐盘送至出盘口，不会接触盛饭区，减少盛饭区污染。

Description

自动化出餐盘机

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，更具体的说，它涉及一种自动化出餐盘机。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。

大多数公司都有员工餐厅，餐盘大都是暴露放置在窗口由员工自主拿取，长期开放暴露在外面加上员工基本都是集中就餐，使得餐盘会产生卫生问题，目前市面上很少有能通过员工刷卡自动出餐盘的机器。有一些自动餐盘的机器采用吸盘吸取餐盘自动送出的方式，这种自动出盘机器吸盘吸取的位置基本都是在餐盘盛饭区域，吸盘的长期使用会产生很多细菌，因此会有很大的卫生问题，另外采用吸盘基本都要配置气泵或者真空泵，这样就使得此种餐盘机外形设计尺寸较大，不宜搬运，而且泵运行时会有很大的噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封闭式，将餐盘内置于设备内部不受外界污染，纯机械结构实现餐盘抓取餐盘边缘不会对盛饭区产生接触的一种自动化出餐盘机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

自动化出餐盘机，包括餐盘、机架、夹取机构和横移机构，机架上安装有夹取机构和横移机构，餐盘在下，夹取机构在上，夹取机构包括能够上下运动的两组升降驱动组件、卡爪以及能使升降驱动组件收拢或张开的伸缩组件，两组升降驱动组件相对设置，升降驱动组件包括安装部以及与安装部连接的升降部，卡爪与升降部固定，横移机构包括移动光轴、横移驱动组件、导向部件和导向板，横移驱动组件驱使移动光轴移动，安装部沿移动光轴移动，导向板位于两组升降驱动组件之间，导向部件安装于安装部，导向部件沿导向板路径运动使餐盘下落。

外壳

作为优选的方案，所述出餐盘机设有外壳，外壳包括前板、后板、两侧板、底板和顶板，前板、后板和两侧板均与安装底板固定，机架、夹取机构和横移机构均位于外壳内部，前板设有进盘口以及用于关闭进盘口的门，后板设有出盘口。优选的，门通过隐藏式合页连接，所述门上安装有内陷式把手。需要说明的是，进盘口与出盘口相对，进盘口是指人工放盘处，出盘口为用餐人员拿盘处。

优选的，出盘口设有托架，托架与后板固定，托架设有激光漫反射传感器。托架用于放置夹取机构夹取过来的餐盘，激光漫反射传感器用以检测出盘口处是否有餐盘。优选的，激光漫反射传感器位于托架的中间位置。

优选的，后板设有人脸识别或刷卡一体机。可以设置餐盘机的运行参数。优选的，人脸识别或刷卡一体机通过万向支架与后板相连接。通过万向支架，人脸识别或刷卡一体机可以根据需要进行角度调整。

优选的，前门安装有急停开关按钮、启动开关按钮、复位开关按钮和报警指示灯。其中，急停开关按钮：当设备出现异常是按下急停开关，机器停止工作；启动开关按钮：当设备上电后按下启动开关按钮开始进入正常工作状态；复位开关按钮：当设备出现异常或者餐盘已经没有时候，需要按下复位开关按钮，让设备进入初始放置餐盘时候的状态；报警指示灯：当设备出现异常或者设备内餐盘没有时候指示灯闪烁。

机架

作为优选的方案，机架包括安装顶板和安装底板，安装顶板和安装底板之间通过支撑杆连接。具体的，支撑杆设有四个，每个支撑杆分别设有滚动直线轴承，滚动直线轴承通过轴承转接块与转接板固定。具体的，安装顶板和安装底板分别通过轴固定座与支撑杆固定。

优选的，前板、后板和两侧板均与安装底板固定。

优选的，安装底板底部安装有四个脚轮。方便设备搬运，脚轮可以锁定，可以在其需要固定的时候防止其移动。优选的，安装底板表面均匀布设有螺栓孔，以便于外壳与安装底板相连接。

优选的，安装顶板顶部与外壳之间具有放置空间，用来安装控制器、驱动器等电器元件。

夹取机构

夹取机构用于夹取餐盘。

作为优选的方案，每组升降驱动组件设有一组卡爪，两组卡爪对称设置，餐盘位于两组卡爪之间。

作为优选的方案，安装部包括横移平板、直线步进电机和步进电机丝杠，直线步进电机通过横移平板与移动光轴固定，升降部包括浮动连接块和安装座，直线步进电机输出轴通过步进电机丝杠与浮动连接块固定，安装座开有浮动孔，浮动连接块位于浮动孔中，浮动孔的长度大于浮动连接块的长度，浮动连接块通过销轴与安装座连接，卡爪与安装座固定。具体的，安装座开有用于销轴穿过的连接孔，连接孔为长圆孔，销轴两端通过轴卡固定。连接孔具有使销轴沿其左右移动的空间，从而能使浮动块沿浮动孔左右移动，由于机械加工存在误差，为保证直线步进电机的丝杠上下运动时候不能因为加工误差的存在使得丝杠被卡住不转允许直线步进电机沿X轴方向有一定的缓冲距离。

作为优选的方案，移动光轴平行设置两组，伸缩组件包括纵移轴承组件和弹簧，纵移轴承组件分别套设于两组移动光轴上，每组移动光轴的两侧各设有一个纵移轴承组件，横移平板通过纵移轴承组件与移动光轴固定，弹簧具有固定端和伸缩端，固定端与移动光轴固定，伸缩端与纵移轴承组件固定。夹取餐盘之前，弹簧为初始状态，夹取机构夹取餐盘边缘时，升降驱动组件下移，两组卡爪逐渐向两侧张开，与卡爪连接的横移平板带动纵移轴承组件推动弹簧向两侧压缩。需要说明的是，移动光轴上安装有夹取机构，之所以设置两组移动光轴，是因为纵移轴承组件本身会绕着移动光轴转动，通过两组移动光轴以限制纵移轴承组件的转动，确保夹取机构的稳定性。

作为优选的方案，安装部包括导向轴，导向轴沿横移平板对称设置，导向轴具有导向固定端和自由端，导向固定端与横移平板固定，安装座设有穿孔，穿孔中安装有滑动轴套，滑动轴套与自由端对应。升降部升降时，导向轴的自由端从滑动轴套中抽出或穿过，实现夹取机构上下运动的导向作用以及运动的稳定性。优选的，直线步进电机位于两个移动光轴之间的中线位置，保证夹取机构的稳定性。

作为优选的方案，卡爪包括挤压段与夹持段，挤压段与夹持段连接，挤压段为斜面，夹持段为竖直面或者为槽，为槽时包括上平面、卡紧面和下平面，上平面、卡紧面和下平面形成槽。初始状态时，餐盘位于两组挤压段之间，卡爪在升降驱动组件的带动下向下移动，挤压段沿餐盘边缘下移，两侧弹簧向远离餐盘的方向压缩，带动卡爪向两侧张开，卡爪之间的距离增大，直至餐盘边缘落在夹持段之间从而被卡住。可以理解的是，夹持段为槽时设置形式具有多种，例如，方形槽、弧形槽等。优选的，夹持段选取为弧形槽，当餐盘边缘被卡在夹持段内时，餐盘边缘更稳定地被卡在弧形面内，不易掉落。

优选的，卡爪具有阻挡段，阻挡段与夹持段连接，上平面延伸形成阻挡段，防止卡爪因过度下降导致错失餐盘。挤压段、夹持段与阻挡段依次连接，使餐盘顺利被夹取机构卡紧。

优选的，每组卡爪沿安装座对称设置两个，或者夹持段具有一定的长度，卡爪位于安装座的中心位置。卡爪沿安装座对称设置两个或者夹持段具有一定长度且位于安装座的中心位置都有利于稳定卡住餐盘边缘。

优选的，卡爪具有固定座，固定座与安装座固定。

需要说明的是，卡爪的形状不限，可以根据不同餐盘的边缘形状进行定做更换。

作为优选的方案，夹取机构包括接触式位移传感器，接触式位移传感器通过固定板与安装座固定，接触式位移传感器具有与餐盘表面对应的接触头，接触头端部低于卡爪底面。每组升降驱动组件均设有一个接触式位移传感器。

优选的，接触式位移传感器位于安装座的端部，安装座的宽度小于餐盘的宽度，以满足接触式位移传感器能与餐盘表面接触。在直线步进电机带动卡爪和接触式位移传感器同步下降的过程中，接触式位移传感器的接触头会先与餐盘表面接触，由于接触式位移传感器内部有弹簧可压缩，接触后直线步进电机继续带动接触式位移传感器和卡爪下降，此时接触式位移传感器就能检测出下降距离，通过控制下降距离来控制卡爪准确地卡住餐盘。

横移机构

横移机构用于将餐盘送至出盘口以及夹取机构的复位。

作为优选的方案，机架包括两个安装立板，两个安装立板平行设置，两个安装立板均与安装顶板固定。优选的，横移驱动组件包括动力电机、主动带轮、从动带轮和同步带，动力电机和从动带轮分别安装于两个安装立板，动力电机输出轴与主动带轮固定，主动带轮和从动带轮通过同步带啮合传动，同步带与移动光轴连接。

优选的，从动带轮包括第一从动带轮第二从动带轮和第三从动带轮，同步带包括第一同步带和第二同步带，第一从动带轮和第二从动带轮分别与一个安装立板固定，动力电机和第三从动带轮分别与另一个安装立板固定，主动带轮通过第一同步带与第一从动带轮啮合传动，第一从动带轮与第二从动带轮通过同步轴连接，第二从动带轮和第三从动带轮通过第二同步带啮合传动。为了实现移动光轴两端同步沿X轴方向运动，通过同步带来带动安装在另一侧安装立板上的第一从动带轮的转动，第一从动带轮通过同步轴可以带动同一侧第二从动带轮与第三从动带轮的转动，从而实现两侧的同步带在一个动力电机驱动下同时移动。

横移驱动组件使同步带带动移动光轴沿X轴方向往复运动，所述X轴方向是指与移动光轴的垂直方向。为了实现移动光轴两端同步沿X轴方向运动，通过同步带来带动安装在另一侧安装立板上的第一从动带轮的转动，第一从动带轮通过同步轴可以带动同一侧第二从动带轮与第三从动带轮的转动，从而实现两侧的同步带在一个动力电机驱动下同时移动。

优选的，横移机构包括两组固定光轴，两组固定光轴均固定于两个安装立板之间，两组固定光轴平行，移动光轴两端分别通过横移轴承组件与固定光轴连接，同步带通过同步带固定板与横移轴承组件连接。具体的，固定光轴穿过横移轴承组件，移动光轴两端分别与横移轴承组件固定。

作为优选的方案，导向板包括夹紧段和缓冲段，夹紧段和缓冲段平滑连接，缓冲段为张开的斜面。夹取机构夹取餐盘沿夹紧段向出盘口方向移动，移动至缓冲段，弹簧缓慢压缩，直至餐盘下落。

优选的，导向板具有阻停段。夹取机构回复时，阻停段能防止夹取机构继续向进盘口移动，使其停止在餐盘放置位置。因为移动距离过大，会导致卡爪错失餐盘。可以理解的是，阻停段的形式设置不限，只需满足能够阻止夹取机构继续前行，例如，阻停段与夹紧段垂直，或者阻停段与夹紧段之间的夹角呈锐角，优选的，阻停段与夹紧段垂直，设置成垂直形状，不会损坏导向板，也不会卡住夹取机构。

优选的，导向板具有张开段，张开段与缓冲段平滑连接，张开段为平面。夹取机构到达张开段时，卡爪已经放开餐盘。

导向板包括阻停段、夹紧段、缓冲段和张开段，张开段、缓冲段、夹紧段和阻停段依次连接。夹取机构向出盘口方向移动时，夹取机构在夹紧段夹紧餐盘，在缓冲段放下餐盘；夹取机构向进盘口方向移动时，阻停段阻止卡爪继续前行。

优选的，每组升降驱动组件各对应设置一个导向板，或者，两组升降驱动组件之间设有一个导向板，导向板两侧均包括阻停段、夹紧段、缓冲段和张开段，导向板两端分别与安装立板固定。

优选的，导向部件包括导向轮、基座和连接杆，连接杆两端分别连接导向轮和基座，基座与横移平板固定。具体的，导向轮具有导向面，导向面与导向板对应。具体的，横移平板具有延伸面，基座固定于延伸面，导向轮位于两组移动光轴之间。

提升机构

在机架上放置一定数量的餐盘，夹取机构夹取一个餐盘后提升机构自动向上提升餐盘，使餐盘到达待夹取位置。

作为优选的方案，所述自动化出餐盘机包括提升机构，提升机构包括托盘和提升驱动组件，提升驱动组件驱动托盘上升和下降。托盘用于放置餐盘。

优选的，提升驱动组件包括提升动力电机、同步主动轮、同步从动轮、提升同步带、提升丝杠和滑块，提升动力电机输出轴与同步主动轮连接，提升同步带连接同步主动轮和同步从动轮，同步从动轮与提升丝杠固定，滑块沿提升丝杠上下移动，滑块与托盘固定。提升动力电机带动同步主动轮转动，通过提升同步带连接同步主动轮与同步从动轮使同步主动轮与同步从动轮啮合传动，同步从动轮带动提升丝杠转动，提升丝杠带动滑块上下运动的同时带动托盘上下移动。

优选的，提升机构包括两个转接板，两个转接板平行设置，托盘位于两个转接板之间，滑块通过滑块转接块与其中一个转接板固定，两个转接板的侧壁均开有滑槽，托盘侧壁具有导轨，滑槽与导轨配合。

优选的，转接板侧壁开有滑槽，托盘侧壁具有导轨，滑槽与导轨配合。托盘能够沿着转接板滑进滑出，方便把托盘伸进抽出以便放置餐盘。

优选的，托盘内外两侧各设有一组定位条，每组定位条两侧各设置一级凸起，一级凸起沿定位条中点位置对称设置，两侧一级凸起之间具有容纳餐盘的距离。放置餐盘时，餐盘包括盛饭区和边缘区，盛饭区位于两组定位条之间，边缘区位于两组定位条之上，两组定位条能够托起餐盘，方便放置餐盘，一级凸起能防止餐盘左右移动。优选的，一级凸起包括防移段和松开段，防移段与竖直面，松开段为向外侧张开的斜面。餐盘在防移段之间被夹住，当然可以理解的是，此处夹住不是严格意义上的夹紧，而是餐盘具有一定的左右移动空间。餐盘移至松开段时，松开段为向外侧张开的斜面，餐盘左右的空间范围更大，除此之外，还可以放置大尺寸的餐盘。

优选的，定位条两侧各设有二级凸起，二级凸起与一级凸起垂直连接，二级凸起低于一级凸起。二级凸起挡住盛饭区，不仅能防止餐盘滑出，而且也可适用于小尺寸的餐盘。

优选的，托盘外侧具有把手，方便把托盘抽出以便放置餐盘。

优选的，提升丝杠位于安装顶板和安装底板之间。具体的，提升丝杠具有固定侧和支持侧，固定侧通过丝杠固定座与安装槽板连接，安装槽板与安装顶板固定，支持侧通过丝杠支持座与安装底板固定。

作为优选的方案，提升机构设有第一接近开关传感器和第二接近开关传感器，第一接近开关传感器和第二接近开关传感器分别通过接近开关支架与转接板固定，第一接近开关传感器和第二接近开关传感器错开放置。第一接近开关传感器用以检测托盘上升到最高位置，第二接近开关传感器用以检测托盘下降到最低位置，错开放置是指第一接近开关传感器和第二接近开关传感器不在一条竖直线上，因为位于同一竖直线上会影响第一接近开关传感器和第二接近开关传感器的检测。

作为优选的方案，提升机构包括定位检测装置，定位检测装置包括球形扣和第三接近开关传感器，球形扣包括公头和母头，公头通过连接板与托盘固定，母头和第三接近开关传感器分别与机架固定，母头具有用于容纳公头的插入槽，公头和母头位置对应，第三接近开关传感器位于插入槽上方，公头与母头卡接时，第三接近开关传感器不与公头接触。放置餐盘完毕，托盘滑动至公头与母头卡接时，第三接近开关传感器检测餐盘放置到位，发出相应信号，之后按下启动按钮，启动按钮才有效，才能进行后续动作。优选的，机架包括连接立板，连接立板位于两个转接板之间，连接立板两端分别与转接板固定，母头与第三接近开关传感器分别与连接立板固定。具体的，第三接近开关传感器通过开关支架与连接立板固定。优选的，定位检测装置沿连接立板中线位置对称设置两组。

本发明的工作过程：员工通过人脸识别或刷卡一体机启动机器，在夹取机构运动到餐盘夹取位置后，直线步进电机带动相对的卡爪同步向下移动，在卡爪向下移动的过程中，通过接触式位移传感器触头会先与餐盘表面接触来判断餐盘位置，控制卡爪向下运动以便卡爪准确下压一定距离卡住餐盘边缘，此时两侧弹簧分别向同一侧的固定光轴方向压缩，当卡爪卡住餐盘后，两个直线步进电机同步带动卡爪上移，从而带动卡爪夹住的餐盘向上移动一定位移，当移动到位后动力电机带动两侧同步带移动，从而带动夹取机构横移，当导向轮沿着导向板侧边移动到缓冲段时弹簧继续被压缩，使得两组卡爪之间的距离变大从而实现把餐盘放到出盘口的托架上，当餐盘放下后直线步进电机继续提升卡爪向上提升一定距离，之后动力电机通过带动同步带反向运动使得提升机构再次回到准备夹取餐盘的位置，提升机构自动向上提升餐盘，使餐盘到达待夹取位置，进入下一个出盘流程。

本发明的优点在于：

1、本发明通过卡爪抓取餐盘边缘将餐盘送至出盘口，不会接触盛饭区，减少盛饭区污染。

2、提升机构、夹取机构和横移机构和互相配合，提升机构将餐盘提升至待夹取位置，夹取机构夹取餐盘边缘，横移机构将餐盘送至出盘口，实现出盘自动化。

3、采用夹取机构和横移机构，无需配置气泵或者真空泵，从而出餐盘机外形设计尺寸较小，易搬运，降低因泵运行时产生的噪音。

4、提升机构实现将餐盘提升至待夹取位置，无需人工安放，自动化程度高。

5、出餐盘机通过员工刷卡或者刷脸就可以实现自动出餐盘，自动化性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为出餐盘机的外壳前板示意图。

图3为出餐盘机的外壳后板示意图。

图4为夹取机构和横移机构立体图。

图5为夹取机构和横移机构的俯视图。

图6为夹取机构和横移机构的正视图。

图7为夹取机构和横移机构的侧视图。

图8为夹取机构的示意图。

图9为夹取机构的另一示意图。

图10为安装座的结构示意图。

图11为卡爪的一个实施例的结构示意图。

图12为卡爪的一个实施例正视图。

图13为卡爪的第二个实施例的正视图。

图14为卡爪的第三个实施例的正视图。

图15为导向板的结构示意图。

图16为提升机构的结构示意图。

图17为图16中A的放大示意图，A为定位检测装置。

图18为母头的结构示意图。

图19为提升驱动组件的结构示意图。

图20为托盘的结构示意图。

图21为图20中B的放大示意图。

图22为定位条的结构示意图。

图中标识：外壳1，前板101，后板102，侧板103，底板104，顶板105，门106，人脸识别或刷卡一体机107，万向支架1071，开关组合108，急停开关按钮1081，启动开关按钮1082，复位开关按钮1083，报警指示灯1084，进盘口1011，出盘口1021，托架1022，激光漫反射传感器1023，把手1061；机架2，安装顶板201，安装底板202，支撑杆203，滚动直线轴承204，轴承转接块205，轴固定座207，脚轮208，安装立板210，开关支架211，连接立板212；

夹取机构3，升降驱动组件301，安装部304，横移平板306，延伸面3061，直线步进电机307，步进电机丝杠311，导向轴316，导向固定端3161，自由端3162，滑动轴套3163；升降部305，浮动连接块308，安装座309，浮动孔3091，连接孔3092，穿孔3093，销轴310，轴卡3101，卡爪302，挤压段3021，夹持段3022，上平面30221，卡紧面30222，下平面30223，阻挡段3023，固定座3024，伸缩组件303，纵移轴承组件312，弹簧313，固定端3131，伸缩端3132；接触式位移传感器314，固定板315，接触头3141；

横移机构4，移动光轴401，导向部件403，导向轮4031，导向面4034，基座4032，连接杆4033，导向板404，阻停段4041，夹紧段4042，缓冲段4043，张开段4044，横移驱动组件402、动力电机405，主动带轮406，从动带轮407，同步带408，第一从动带轮4071，第二从动带轮4072，第三从动带轮4073，第一同步带4081，第二同步带4082，同步带固定板4083，同步轴409，固定光轴410，横移轴承组件411；

提升机构5，托盘501，把手5011，导轨5012，滑槽5031，转接板503，提升驱动组件502，提升动力电机504，同步主动轮505，同步从动轮506，提升同步带507，提升丝杠508，固定侧5081，支持侧5082，滑块509，滑块转接块510，安装槽板511，丝杠固定座512，丝杠支持座513，定位条514，一级凸起5141，防移段5142，松开段5143，二级凸起5144，第一接近开关传感器515，第二接近开关传感器516，接近开关支架517，定位检测装置518，球形扣519，第三接近开关传感器520，公头5191，母头5192，插入槽5193，连接板521；

餐盘6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

自动化出餐盘机，如图1所示，包括餐盘6、机架2、夹取机构3和横移机构4，机架2上安装有夹取机构3和横移机构4，餐盘6在下，夹取机构3在上，夹取机构3包括能够上下运动的两组升降驱动组件301、卡爪302以及能使升降驱动组件301收拢或张开的伸缩组件303，两组升降驱动组件301相对设置，升降驱动组件301包括安装部304以及与安装部304连接的升降部305，卡爪302与升降部305固定，横移机构4包括移动光轴401、横移驱动组件402、导向部件403和安装于机架2上的导向板404，移动光轴401安装于机架2，横移驱动组件402驱使移动光轴401沿机架2移动，安装部3011沿移动光轴401移动，导向板404位于两组升降驱动组件301之间，导向部件403安装于安装部3011，导向部件403沿导向板404路径运动使餐盘6下落。

外壳

作为优选的方案，如图2-3所示，所述出餐盘机设有外壳1，外壳包括前板101、后板102、两侧板103、底板104和顶板105，机架2、夹取机构3、横移机构4和提升机构5均位于外壳1内部，前板101设有进盘口1011以及用于关闭进盘口的门106，后板102开有出盘口1021。优选的，门106通过隐藏式合页连接，所述门106上安装有内陷式把手1061。需要说明的是，进盘口1011与出盘口1021相对，进盘口1011是指人工放盘处，出盘口1021为用餐人员拿盘处。

优选的，如图2所示，前板101安装有开关组合108，包括急停开关按钮1081、启动开关按钮1082、复位开关按钮1083和报警指示灯1084。其中，急停开关按钮1081：当设备出现异常是按下急停开关，机器停止工作；启动开关按钮1082：当设备上电后按下启动开关按钮开始进入正常工作状态；复位开关按钮1083：当设备出现异常或者餐盘已经没有时候，需要按下复位开关按钮1083，让设备进入初始放置餐盘时候的状态；报警指示灯1084：当设备出现异常或者设备内餐盘没有时候指示灯闪烁。

优选的，如图3所示，出盘口1021设有托架1022，托架1022与后板102固定，托架1022设有激光漫反射传感器1023。托架1022用于放置夹取机构3夹取过来的餐盘，激光漫反射传感器1023用以检测出盘口1021处是否有餐盘。优选的，激光漫反射传感器1023位于托架1022的中间位置。

优选的，如图3所示，后板102设有人脸识别或刷卡一体机107，可以设置餐盘机的运行参数。优选的，人脸识别或刷卡一体机107通过万向支架1071与后板102相连接。通过万向支架1071，人脸识别或刷卡一体机107可以根据需要进行角度调整。

机架

作为优选的方案，如图1所示，机架2包括安装顶板201和安装底板202，安装顶板201和安装底板202之间通过支撑杆203连接。具体的，支撑杆203设有四个，每个支撑杆203分别设有滚动直线轴承204，滚动直线轴承204通过轴承转接块205与转接板503固定，安装顶板201和安装底板202分别通过轴固定座207与支撑杆203固定，参见图16。

优选的，前板101、后板102和两侧板103均与安装底板202固定。

优选的，如图1所示，安装底板202底部安装有四个脚轮208。方便设备搬运，脚轮208可以锁定，可以在其需要固定的时候防止其移动。优选的，安装底板202四周均匀布设有螺栓孔，以便于外壳1与安装底板202相连接。

优选的，安装顶板201顶部与外壳1之间具有放置空间，用来安装控制器、驱动器等电器元件。

夹取机构

夹取机构3用于夹取餐盘6。

作为优选的方案，如图4-7所示，每组升降驱动组件301设有一组卡爪302，两组卡爪302对称设置，餐盘位于两组卡爪302之间。

作为优选的方案，如图8-10所示，安装部304包括横移平板306、直线步进电机307和步进电机丝杠311，直线步进电机307通过横移平板306与移动光轴401固定，升降部305包括浮动连接块308和安装座309，直线步进电机输出轴通过步进电机丝杠311与浮动连接块308固定，浮动连接块308与安装座309连接，卡爪302与安装座309固定。如图10所示，安装座309开有浮动孔3091，浮动连接块308位于浮动孔3091中，浮动孔3091的长度大于浮动连接块308的长度，浮动连接块308通过销轴310与安装座309连接。具体的，安装座309开有用于销轴310穿过的连接孔3092，连接孔3092为长圆孔，销轴310两端通过轴卡3101固定。连接孔3092具有使销轴310沿其左右移动的空间，从而能使浮动连接块308沿浮动孔3091左右移动，由于机械加工存在误差，为保证直线步进电机307的步进电机丝杠311上下运动时候不能因为加工误差的存在使得步进电机丝杠311被卡住不转，允许直线步进电机307沿浮动孔3091方向有一定的缓冲距离。

作为优选的方案，如图4-5所示，伸缩组件303包括纵移轴承组件312和弹簧313，纵移轴承组件312分别套设于移动光轴401上，移动光轴401的两侧各设有一个纵移轴承组件312，横移平板306通过纵移轴承组件312与移动光轴401固定，弹簧313具有固定端3131和伸缩端3132，固定端3131与移动光轴401固定，伸缩端3132与纵移轴承组件312固定。夹取餐盘之前，弹簧313为初始状态，夹取机构3夹取餐盘边缘时，两组相对的升降驱动组件301下移，两组卡爪302逐渐向两侧张开，与卡爪302连接的横移平板306带动纵移轴承组件312推动弹簧313向两侧压缩，直至卡爪卡住餐盘6边缘，当导向部件403沿着导向板404侧边移动弹簧313继续被压缩，使得夹取机构3之间的距离变大从而实现把餐盘放到出盘口1021，夹取机构3反向运动时，两侧弹簧反向回缩，直至恢复至初始状态。

作为优选的方案，移动光轴401平行设置两组。需要说明的是，移动光轴401上安装有夹取机构3，之所以设置两组移动光轴401，是因为纵移轴承组件312本身会绕着移动光轴401转动，通过两组移动光轴401以限制纵移轴承组件312的转动，确保夹取机构3的稳定性。

作为优选的方案，如图9所示，安装部304包括导向轴316，导向轴316沿横移平板306对称设置，导向轴316具有导向固定端3161和自由端3162，导向固定端3161与横移平板306固定，如图10所示，安装座309设有穿孔3093，穿孔3093中安装有滑动轴套3163，滑动轴套3163与自由端3162对应。升降部升降时，导向轴316的自由端3162从滑动轴套3163中抽出或穿过，实现夹取机构3上下运动的导向作用以及运动的稳定性。优选的，直线步进电机307位于两个移动光轴401之间的中线位置，保证夹取机构3的稳定性。

作为优选的方案，如图9-12所示，卡爪302包括挤压段3021与夹持段3022，挤压段3021与夹持段3022连接，挤压段3021为斜面，夹持段3022为竖直面，参见图13；或者为槽，为槽时包括上平面30221、卡紧面30222和下平面30223，上平面30221、卡紧面30222和下平面30223形成槽，参见图14。初始状态时，餐盘位于相对的两组挤压段3021之间，卡爪302在升降驱动组件301的带动下向下移动，挤压段3021沿餐盘6边缘下移，两侧弹簧313向远离餐盘的方向压缩，带动卡爪302向两侧张开，卡爪302之间的距离增大，直至餐盘边缘落在夹持段3022之间从而被卡住。可以理解的是，夹持段3022为槽时设置形式具有多种，例如，方形槽、弧形槽等。优选的，夹持段3022选取为弧形槽，参见图12，当餐盘边缘被卡在夹持段3022内时，餐盘边缘更稳定地被卡在弧形面内，不易掉落。

优选的，如图11-14所示，卡爪302具有阻挡段3023，阻挡段3023与夹持段3022连接，上平面30221延伸形成阻挡段3023，防止卡爪302因过度下降导致错失餐盘。挤压段3021、夹持段3022与阻挡段3023依次连接，使餐盘顺利被夹取机构3卡紧。

优选的，如图8-9所示，每组卡爪302沿安装座309对称设置两个，或者夹持段3022具有一定的长度，卡爪302位于安装座309的中心位置。卡爪302沿安装座309对称设置两个或者夹持段3022具有一定长度且位于安装座309的中心位置都有利于稳定卡住餐盘边缘。

优选的，如图11所示，卡爪302具有固定座3024，固定座3024与安装座309固定。

需要说明的是，卡爪302的形状不限，可以根据不同餐盘的边缘形状进行定做更换。

作为优选的方案，如图8-9所示，夹取机构3包括接触式位移传感器314，接触式位移传感器314通过固定板315与安装座309固定，接触式位移传感器314具有与餐盘表面对应的接触头3141，接触头3141端部低于卡爪302底面。优选的，接触式位移传感器314位于安装座309的端部，安装座309的宽度小于餐盘的宽度，以满足接触式位移传感器314能与餐盘表面接触。在直线步进电机307带动卡爪302和接触式位移传感器314同步下降的过程中，接触式位移传感器314的接触头3141会先与餐盘表面接触，由于接触式位移传感器314内部有弹簧可压缩，接触后直线步进电机307继续带动接触式位移传感器314和卡爪302下降，此时接触式位移传感器314就能检测出下降距离，通过控制下降距离来控制卡爪302准确地卡住餐盘。

横移机构

横移机构4用于将餐盘送至出盘口1021以及夹取机构3的复位。

作为优选的方案，如图4所示，机架2包括两个安装立板210，两个安装立板210平行设置，两个安装立板210均与安装顶板201固定。优选的，横移驱动组件402包括动力电机405、主动带轮406、从动带轮407和同步带408，动力电机405和从动带轮407分别安装于两个安装立板210，动力电机输出轴与主动带轮406固定，主动带轮406和从动带轮407通过同步带408啮合传动，同步带408与移动光轴401连接。横移驱动组件402使同步带408带动移动光轴401沿X轴方向往复运动，所述X轴方向是指与移动光轴401的垂直方向。

优选的，如图4所示，从动带轮407包括第一从动带轮4071、第二从动带轮4072和第三从动带轮4073，同步带包括第一同步带4081和第二同步带4082，第一从动带轮4071和第二从动带轮4072分别与一个安装立板210固定，动力电机405和第三从动带轮4073分别与另一个安装立板210固定，动力电机405输出轴与主动带轮406固定，主动带轮406通过第一同步带4081与第一从动带轮4071啮合传动，第一从动带轮4071与第二从动带轮4072通过同步轴409连接，第二从动带轮4072和第三从动带轮4073通过第二同步带4082啮合传动。为了实现移动光轴401两端同步沿X轴方向运动，通过同步带408来带动安装在另一侧安装立板210上的第一从动带轮4071的转动，第一从动带轮4071通过同步轴409可以带动同一侧第二从动带轮4072与第三从动带轮4073的转动，从而实现两侧的同步带409在一个动力电机405驱动下同时移动。

优选的，如图4-5所示，横移机构4包括两组固定光轴410，两组固定光轴410均固定于两个安装立板210之间，两组固定光轴410平行，移动光轴401两端分别通过横移轴承组件411与固定光轴410连接，同步带408通过同步带固定板4083与横移轴承组件411连接，具体的，固定光轴410穿过横移轴承组件411，移动光轴401两端分别与横移轴承组件411固定。

作为优选的方案，如图15所示，导向板404包括夹紧段4042和缓冲段4043，夹紧段4042和缓冲段4043平滑连接，缓冲段4043为张开的斜面。夹取机构3夹取餐盘沿夹紧段向出盘口1021方向移动，移动至缓冲段4043，两侧弹簧313缓慢被压缩，直至餐盘下落。

优选的，如图15所示，导向板404具有阻停段4041。夹取机构3回复时，因为移动距离过大，会导致卡爪错失餐盘，阻停段4041能防止夹取机构3继续向进盘口1011移动，使其停止在餐盘放置位置。可以理解的是，阻停段4041的形式设置不限，只需满足能够阻止夹取机构3继续前行，例如，阻停段4041与夹紧段4042垂直，或者阻停段4041与夹紧段4042之间的夹角呈锐角，优选的，阻停段4041与夹紧段4042垂直，设置成垂直形状，不会损坏导向板404，也不会卡住夹取机构3。

优选的，如图15所示，导向板404具有张开段4044，张开段4044与缓冲段4043平滑连接，张开段4044为平面。夹取机构3到达张开段4044时，卡爪302已经放开餐盘。

导向板404包括阻停段4041、夹紧段4042、缓冲段4043和张开段4044，阻停段4041、夹紧段4042、缓冲段4043和张开段4044依次连接。夹取机构3向出盘口1021方向移动时，夹取机构3在夹紧段4042夹紧餐盘，在缓冲段4043放下餐盘；夹取机构3向进盘口1011方向移动时，阻停段4041阻止卡爪302继续前行，如图4所示。

优选的，每组升降驱动组件301各对应设置一个导向板404，或者，两组升降驱动组件301之间设有一个导向板404，导向板404两侧均包括阻停段4041、夹紧段4042、缓冲段4043和张开段4044，导向板404两端分别与安装立板210固定。

优选的，如图9所示，导向部件403包括导向轮4031、基座4032和连接杆4033，连接杆4033两端分别连接导向轮4031和基座4032，基座4032与横移平板306固定。具体的，导向轮4031具有导向面4034，导向面4031与导向板404对应。具体的，横移平板306具有延伸面3061，基座4032固定于延伸面3061，导向轮4031位于两组移动光轴401之间。

提升机构

在托盘上放置一定数量的餐盘，夹取机构3夹取一个餐盘后提升机构自动向上提升餐盘，使餐盘到达待夹取位置，参见图16-22。

作为优选的方案，所述自动化出餐盘机包括提升机构5，参见图16，提升机构5包括托盘501和提升驱动组件502，提升驱动组件502驱动托盘501上升和下降。托盘501用于放置餐盘6。

优选的，如图19所示，提升驱动组件502包括提升动力电机504、同步主动轮505、同步从动轮506、提升同步带507、提升丝杠508和滑块509，提升动力电机504与安装顶板319固定，提升动力电机输出轴与同步主动轮505连接，提升同步带507连接同步主动轮505和同步从动轮506，同步从动轮506与提升丝杠508固定，滑块509沿提升丝杠508上下移动，滑块509与托盘501固定。提升动力电机504带动同步主动轮505转动，通过提升同步带507连接同步主动轮505与同步从动轮506使同步主动轮505与同步从动轮506啮合传动，同步从动轮506带动提升丝杠508转动，提升丝杠508带动滑块509上下运动的同时带动托盘501上下移动。

优选的，如图1所示，提升丝杠5位于安装顶板201和安装底板202之间。具体的，如图16和图19所示，提升丝杠508具有固定侧5081和支持侧5082，固定侧5081通过丝杠固定座512与安装槽板511连接，安装槽板511与安装顶板201固定，支持侧5082通过丝杠支持座513与安装底板202固定。

优选的，如图20-21所示，提升机构5包括两个转接板503，两个转接板503平行设置，托盘501位于两个转接板503之间，滑块509通过滑块转接块510与其中一个转接板503固定，两个转接板503的侧壁均开有滑槽5031，托盘501侧壁具有导轨5012，滑槽5031与导轨5012配合。托盘501能够沿着转接板503滑进滑出，方便把托盘501伸进抽出以便放置餐盘。

优选的，如图20和图22所示，托盘501内外两侧各设有一组定位条514，每组定位条514两侧各设置一级凸起5141，一级凸起5141沿定位条514中点位置对称设置，两侧一级凸起5141之间具有容纳餐盘的距离。放置餐盘时，餐盘包括盛饭区和边缘区，盛饭区位于两组定位条之间，边缘区位于两组定位条之上，两组定位条能够托起餐盘，方便放置餐盘，一级凸起能防止餐盘左右移动。优选的，如图21所示，一级凸起5141包括防移段5142和松开段5143，防移段5142为竖直面，松开段5143为向外侧张开的斜面。餐盘在防移段5142之间被夹住，当然可以理解的是，此处夹住不是严格意义上的夹紧，而是餐盘具有一定的左右移动空间。餐盘移至松开段5143时，松开段5143为向外侧张开的斜面，餐盘左右移动的空间范围更大，除此之外，还可以放置大尺寸的餐盘。

优选的，如图21所示，定位条514两侧各设有二级凸起5144，二级凸起5144与一级凸起5141垂直连接，二级凸起5144低于一级凸起5141。二级凸起5144挡住盛饭区，不仅能防止餐盘滑出，而且也可适用于小尺寸的餐盘。

优选的，如图19所示，托盘501外侧具有把手5011，方便把托盘501抽出以便放置餐盘。

作为优选的方案，提升机构5设有第一接近开关传感器515和第二接近开关传感器516，如图20所示，第一接近开关传感器515和第二接近开关传感器516分别通过接近开关支架517与转接板503固定，第一接近开关传感器515和第二接近开关传感器516错开放置。第一接近开关传感器515用以检测托盘501上升到最高位置，第二接近开关传感器516用以检测托盘501下降到最低位置。

作为优选的方案，提升机构5包括定位检测装置518，如图16-18所示，定位检测装置518包括球形扣519和第三接近开关传感器520，球形扣519包括公头5191和母头5192，公头5191通过连接板521与托盘501固定，母头5192和第三接近开关传感器520分别与机架2固定，母头5192具有用于容纳公头5191的插入槽5193，公头5191和母头5192位置对应，第三接近开关传感器520位于插入槽5193上方，公头5191与母头5192卡接时，第三接近开关传感器520不与公头5191接触。放置餐盘完毕，托盘501滑动至公头5191与母头5192卡接时，第三接近开关传感器520检测餐盘放置到位，发出相应信号，之后按下启动按钮，启动按钮才有效，才能进行后续动作。

优选的，机架2包括连接立板212，连接立板212位于两个转接板503之间，母头5192与第三接近开关传感器520分别与连接立板212固定。具体的，第三接近开关传感器520通过开关支架211与连接立板212固定。

优选的，定位检测装置518沿连接立板212中线位置对称设置两组。

本发明的工作过程：员工通过人脸识别或刷卡一体机启动机器，在夹取机构运动到餐盘夹取位置后，直线步进电机带动相对的卡爪同步向下移动，在卡爪向下移动的过程中，通过接触式位移传感器触头会先与餐盘表面接触来判断餐盘位置，控制卡爪向下运动以便卡爪准确下压一定距离卡住餐盘边缘，此时两侧弹簧分别向同一侧的固定光轴方向压缩，当卡爪卡住餐盘后，两个直线步进电机同步带动卡爪上移，从而带动卡爪夹住的餐盘向上移动一定位移，当移动到位后动力电机带动两侧同步带移动，从而带动夹取机构横移，当导向轮沿着导向板侧边移动到缓冲段时弹簧继续被压缩，使得两组卡爪之间的距离变大从而实现把餐盘放到出盘口的托架上，当餐盘放下后直线步进电机继续提升卡爪向上提升一定距离，之后动力电机通过带动同步带反向运动使得提升机构再次回到准备夹取餐盘的位置，提升机构自动向上提升餐盘，使餐盘到达待夹取位置，进入下一个出盘流程。

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本发明的方式是如何实现的，并不能对本发明构成任何的限制。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考，就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。

Claims (10)

1.自动化出餐盘机，包括餐盘和机架，其特征在于，机架上安装有夹取机构和横移机构，餐盘在下，夹取机构在上，夹取机构包括能够上下运动的两组升降驱动组件、卡爪以及能使升降驱动组件收拢或张开的伸缩组件，两组升降驱动组件相对设置，升降驱动组件包括安装部以及与安装部连接的升降部，卡爪与升降部固定，横移机构包括移动光轴、横移驱动组件、导向部件和导向板，横移驱动组件驱使移动光轴移动，安装部沿移动光轴移动，导向板位于两组升降驱动组件之间，导向部件安装于安装部，导向部件沿导向板路径运动使餐盘下落。

2.如权利要求1所述的自动化出餐盘机，其特征在于，安装部包括横移平板、直线步进电机和步进电机丝杠，直线步进电机通过横移平板与移动光轴固定，升降部包括浮动连接块和安装座，直线步进电机输出轴通过步进电机丝杠与浮动连接块固定，安装座开有浮动孔，浮动连接块位于浮动孔中，浮动孔的长度大于浮动连接块的长度，卡爪与安装座固定。

3.如权利要求2所述的自动化出餐盘机，其特征在于，卡爪包括挤压段与夹持段，挤压段与夹持段连接，挤压段为斜面，夹持段为竖直面或者为槽，为槽时包括上平面、卡紧面和下平面，上平面、卡紧面和下平面形成槽；卡爪具有阻挡段，阻挡段与夹持段连接，上平面延伸形成阻挡段。

4.如权利要求3所述的自动化出餐盘机，其特征在于，移动光轴平行设置两组，伸缩组件包括纵移轴承组件和弹簧，纵移轴承组件分别套设于两组移动光轴上，每组移动光轴的两侧各设有一个纵移轴承组件，横移平板通过纵移轴承组件与移动光轴固定，弹簧具有固定端和伸缩端，固定端与移动光轴固定，伸缩端与纵移轴承组件固定。

5.如权利要求4所述的自动化出餐盘机，其特征在于，夹取机构包括接触式位移传感器，接触式位移传感器与安装座固定，接触式位移传感器具有与餐盘表面对应的接触头，接触头端部低于卡爪底面。

6.如权利要求5所述的自动化出餐盘机，其特征在于，机架包括两个平行设置的安装立板，横移驱动组件包括动力电机、主动带轮、从动带轮、同步带和两组固定光轴，动力电机和从动带轮分别安装于两个安装立板，动力电机输出轴与主动带轮固定，主动带轮和从动带轮通过同步带啮合传动，两组固定光轴均固定于两个安装立板之间，两组固定光轴平行，移动光轴两端分别通过横移轴承组件与固定光轴连接，同步带通过同步带固定板与横移轴承组件连接。

7.如权利要求6所述的自动化出餐盘机，其特征在于，导向板包括缓冲段，缓冲段为张开的斜面；导向板包括阻停段和夹紧段，阻停段与夹紧段垂直，阻停段、夹紧段、缓冲段依次连接。

8.如权利要求7所述的自动化出餐盘机，其特征在于，所述出餐盘机包括提升机构，提升机构包括托盘和提升驱动组件，提升驱动组件驱动托盘上升和下降。

9.如权利要求8所述的自动化出餐盘机，其特征在于，提升驱动组件包括提升动力电机、同步主动轮、同步从动轮、提升同步带、提升丝杠、滑块和转接板，提升动力电机输出轴与同步主动轮连接，提升同步带连接同步主动轮和同步从动轮，同步从动轮与提升丝杠固定，滑块沿提升丝杠上下移动，滑块与转接板固定。

10.如权利要求9所述的自动化出餐盘机，其特征在于，提升机构包括定位检测装置，定位检测装置包括球形扣和第三接近开关传感器，球形扣包括公头和母头，公头通过连接板与托盘固定，母头和第三接近开关传感器分别与机架固定，母头具有用于容纳公头的插入槽，公头和母头位置对应，第三接近开关传感器位于插入槽上方。