新鮮果蔬自動售貨機的設計與實現

羅凱洋

摘 要 應用于需要冷藏保鮮產品的自動售貨機目前在國內并不多見，本文主要對新鮮果蔬自動售貨機的機械結構進行了設計，指出這些機械結構需要在單片機或PLC控制下協調運動，方能實現新鮮果蔬的自動出售。新鮮果蔬自動售貨機將會給消費者和經營者均帶來很大的便利。

關鍵詞 自動售貨機；新鮮果蔬；機械結構；控制系統

中圖分類號 TH692.62 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0290-02

自動售貨機起源于西方發達國家，如今這種快捷便利的銷售方式已被越來越多的人所接受和認可[1，2]。目前自動售貨機已廣泛應用于出售糖果、飲料、香煙、報紙等眾多方面，但對于新鮮果蔬等需要冷藏保鮮產品的自動售貨機在國內還不多見[3]。

本文設計的新鮮果蔬自動售貨機可以設置在工廠、辦公樓、公交車站等公共場合，可供上班族在下班回家的路上順便解決購買新鮮蔬菜和水果的問題，節省時間和精力。

1 新鮮果蔬自動售貨機的整體方案

新鮮果蔬自動售貨機有兩道門，控制部分主要放置在第一道門上，外部門框架上放置顯示屏、投幣機、取料門等；內部設置一道保溫門。售貨機內部總體分為上、下兩部分，上半部分以料道為主體，主要用于儲藏新鮮果蔬，下半部分主要放置電源、蒸發器器等，上下兩部分由隔板隔開。整個箱體都是用保溫性能較好的材料制作，與保溫門、隔板一起組成一個封閉的空間，使儲藏系統能起到良好的保鮮作用。蔬菜和水果提前稱好放入保鮮盒，噴上二維碼放入售貨機料道。消費者付款后，控制系統發出指令，電機將指定果蔬料道轉動至落料位置，落料裝置動作后，果蔬落入落料盒內，消費者通過取料門取走。

2 新鮮果蔬自動售貨機的機械結構設計

2.1 料道設計

為了能夠出售多種果蔬，自動售貨機料道可設計為多列，每列1～4層，每層上下依次放置1～6個保鮮盒。多列料道的框架在上下兩處通過螺栓固定在一個轉盤上，方便整體拿下來放置果蔬或更換料道。轉盤在上方通過聯軸器與電機相連，可在電機的驅動下通過底部的推力軸承在隔板上轉動，轉盤連同料道、果蔬的重量全部由下方的隔板承擔。

2.2 料道框架設計

料道框架主要用于支承和固定果蔬保鮮盒，因此料道框架在滿足強度和剛度的前提下，同時考慮結構緊湊、制造方便及使用方面的因素。果蔬保鮮盒一般為長方體，在長邊側設置支承比較合理，料道框架內壁尺寸應結合保鮮盒確定。為保證保鮮盒順利下落且不會因傾斜而卡住，料道框架內壁尺寸應比保鮮盒窄邊寬2mm左右；為方便果蔬放置，每層保鮮盒留10mm間隙。此外料道框架前側分布有擋板，防止果蔬意外跌落。料道框架左右兩側設置有固定架，果蔬保鮮盒支承機構即放置在固定架上，固定架上還加工出提升桿的運動滑道。

2.3 支承機構設計

新鮮果蔬自動售貨機每層料道底部都裝有支承機構（圖1為支承機構的示意圖），支承機構主要包括上轉臂、下轉臂和轉動軸，上、下轉臂結構完全相同，安裝時連接軸的兩端嵌入料道框架，由凸緣部分直接支承果蔬保鮮盒。圖1（a）為新鮮果蔬處于儲藏狀態下，料道最下面的保鮮盒由下轉臂支承，上轉臂凸緣傾斜。圖1（b）為落料過程中，下轉臂凸緣翻轉傾斜，指定料道最下方的果蔬落下。

2.4 落料裝置的設計

新鮮果蔬自動售貨機落料裝置包括不完全圓柱凸輪、提升桿和落料盒。

2.4.1 不完全圓柱凸輪

圖2所示為不完全圓柱凸輪的示意圖。不完全圓柱凸輪底面焊接在隔板上表面，是提升桿轉動過程中必經的一部分路徑。提升桿在電機的驅動下經過不完全圓柱凸輪的過程中，都要先上升，后下落，并且其行程略大于保鮮盒的高度。

2.4.2 提升桿

支承機構安裝到料道框架時，其轉動軸要穿過提升桿，因此提升桿上要結合轉動軸的直徑加工出特定形狀的滑槽，以使提升桿在不完全圓柱凸輪的推動下沿料道框架滑軌上下移動時，迫使轉動軸相對于料道框架做相應的轉動。

2.4.3 落料盒

落料盒固定在售貨機外側門上，為使落料盒能夠可靠地接收到落下的果蔬保鮮盒，落料盒的尺寸應比保鮮盒略大，并在在空間允許的情況下盡可能接近果蔬儲存位置，使果蔬下落時減小沖擊的影響。落料盒設計成前端平緩、后端傾斜的形狀，目的是使落下的果蔬保鮮盒自由向前滑動，方便消費者取出。

綜合圖1、圖2，落料裝置的工作原理為：提升桿在不完全凸輪的推動下上升時，其滑槽迫使支承機構的轉動軸轉動，導致下轉臂凸緣傾斜，與保鮮盒脫離接觸，最底層保鮮盒下落到出料盒；而上轉臂凸緣剛好轉至水平，與倒數第二層保鮮盒接觸，支承上方移動下來的整層保鮮盒。升程結束，提升桿下落，上、下轉臂執行與剛才相反方向的轉動，上轉臂凸緣傾斜，與保鮮盒脫離接觸，而下轉臂凸緣剛好轉至水平，上轉臂釋放的保鮮盒恰好由下轉臂接住，至此售貨機完成一次落料過程。

2.5 制冷系統

新鮮果蔬自動售貨機的制冷系統可以借鑒傳統冷藏設備的技術，比如沿用冰箱的制冷方式進行風冷[4]。蒸發器放置在自動售貨機底部，用風扇給機體內全部果蔬吹風降溫。

3 新鮮果蔬自動售貨機的控制系統設計

新鮮果蔬自動售貨機可采用單片機或PLC控制，單片機價格便宜，但容易受電壓等因素干擾，造成控制不穩定，影響售貨機正常工作[ 5 ]。PLC控制性能穩定，且具有可靠性高、編程簡略、維護便利等優點[ 6 ]，已廣泛應用于工業領域。

4 結論

本文設計的新鮮果蔬自動售貨機結構簡單、制造成本低，便于推廣實施。另外自動售貨機具有分布零散、范圍廣闊的特點，因此會給果蔬消費者和經營者均帶來很大的便利。

參考文獻

[1]寧安毅，張文娣，趙偉邊，等.自動售貨機的興起與發展[J].黑龍江科技信息，2015：63.

[2]白麗.自動售貨機：第三次零售業革命[J].電子商務，2005，3（24）：21-27.

[3]蘇旭，李保國.鮮切果蔬自動售貨機設計[J].輕工機械，2015，33（3）：77-80.

[4]王爍.有選擇性制冷方式在自動售貨機中的應用[J].科技傳播，2014，4（上）：203-204.

[5]董淑冷，茅紅偉.PLC在自動售貨機控制系統中的應用[J].上海師范大學學報，2007，36（2）：47-51.

[6]凌盛成.自動售貨機中的PLC控制系統的研究[J].河南科技，2013（2）：110.