CN104824302A - 一种巧克力3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种巧克力3D打印机，包括：底座；安装在底座上，且能够沿Y轴方向运动的Y轴工作台，Y轴工作台上设置有托盘；安装在底座上的机架；安装在机架上，且能够沿X轴方向运动的X轴工作台；安装在X轴工作台上，且能够沿Z轴方向运动的Z轴工作台；安装在Z轴工作台上具有巧克力容器，并由Z轴工作台驱动沿Z轴方向运动的巧克力挤出装置；呈圆管状套设在巧克力容器外表面，且用于对巧克力进行恒温加热的恒温加热装置；用于对巧克力进行冷却定型的冷却装置。通过将恒温加热装置设置为圆管状并套设在巧克力容器的外表面，可使巧克力容器的外表面各个部分都能受热，即保证受热均匀，使巧克力溶液粘稠度不发生变化，从而提高打印品质。

Description

一种巧克力3D打印机

技术领域

本发明涉及巧克力加工技术领域，特别涉及一种巧克力3D打印机。

背景技术

目前提起工业3D打印技术都已不太陌生，但食品领域的3D打印技术几乎是一个全新的食物。

3D巧克力打印机与普通喷墨打印机工作原理类似，其中，采用注射器为“墨水”容器，而巧克力为打印“墨水”。其在打印物体时也需要经过扫描、分层加工成型等步骤。具体地，工作时，也需要建立三维模型，然后通过剖层软件进行模型切片，最后将切片数据转换成代码传输到打印机，打印机则根据切片厚度分层打印叠加，最终呈现三维立体模型。通过3D巧克力打印机可以打造个人专属的各种形状的巧克力。

为了实现3D打印的效果，3D巧克力打印机具有X轴工作台、Y轴工作台和Z轴工作台，其中，X轴工作台和Y轴工作台相互垂直布置，Z轴工作台垂直于X轴工作台和Y轴工作台所构成的平面。通过调节巧克力挤出装置以及用于盛放打印好的3D巧克力的托盘的相对位置，以实现巧克力的3D效果。

目前，从巧克力挤出装置处挤出的巧克力随着加工时间的延长，其溶液粘稠度会发生变化，从而影响最终打印出的巧克力产品的质量。

因此，如何保证巧克力容器中的巧克力溶液的粘稠度，以提高产品的质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种巧克力3D打印机，保证巧克力容器中的巧克力溶液的粘稠度，以提高产品的质量。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种巧克力3D打印机，其中，包括：

底座；

安装在所述底座上，且能够沿Y轴方向运动的Y轴工作台，所述Y轴工作台上设置有托盘；

安装在所述底座上的机架；

安装在所述机架上，且能够沿X轴方向运动的X轴工作台；

安装在所述X轴工作台上，且能够沿Z轴方向运动的Z轴工作台；

安装在所述Z轴工作台上具有巧克力容器，并由所述Z轴工作台驱动沿Z轴方向运动的巧克力挤出装置；

呈圆管状套设在所述巧克力容器外表面，且用于对巧克力进行恒温加热的恒温加热装置；

用于对巧克力进行冷却定型的冷却装置。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述Y轴工作台包括：

安装在所述底座上的Y固定座；

通过第一轴承架设在所述Y固定座上的Y轴丝杠，所述托盘通过第一丝杠螺母与所述Y轴丝杠连接；

与所述Y轴丝杠的一端相连的Y步进电机。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述Y轴工作台还包括：

分布在所述Y轴丝杠两侧，且均与所述Y轴丝杠平行布置的两个Y轴直线导轨，两个所述Y轴直线导轨均与所述托盘通过第一滑块滑动相连。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述托盘为不锈钢盘、铝盘或亚克力盘。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述X轴工作台包括：

与所述机架相连的X固定座；

通过第二轴承架设在所述X固定座上的X轴丝杠，所述Z轴工作台通过第二丝杠螺母安装在所述X轴丝杠上；

与所述X轴丝杠的一端相连的X步进电机。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述X轴工作台还包括：

分布在所述X轴丝杠两侧，且均与所述X轴丝杠平行布置的两个X轴直线导轨，两个所述X轴直线导轨均与所述Z轴工作台通过第二滑块滑动相连。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述Z轴工作台包括：

与所述第二丝杠螺母和所述第二滑块相连的Z固定座；

通过第三轴承架设在所述Z固定座上的Z轴丝杠，所述巧克力挤出装置通过第三丝杠螺母安装在所述Z轴丝杠上；

与所述Z轴丝杠的一端相连的Z步进电机。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述Z轴工作台还包括：

分布在所述Z轴丝杠两侧，且均与所述Z轴丝杠平行布置的两个Z轴直线导轨，两个所述Z轴直线导轨均与所述巧克力挤出装置通过第三滑块滑动相连。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述巧克力挤出装置包括：

与所述第三丝杠螺母和所述第三滑块均相连的挤出装置安装板，所述巧克力容器安装在所述挤出装置安装板上；

设置在所述巧克力容器靠近所述托盘一端的喷头，所述喷头与所述巧克力容器连通；

密封内置于在所述巧克力容器另一端，且能够沿Z轴方向运动的活塞；

用于驱动所述活塞运动的驱动装置。

优选地，上述的巧克力3D打印机中，所述驱动装置包括：

与所述活塞相连的活塞丝杠；

与所述活塞丝杠配合的活塞丝杠螺母；

与所述活塞丝杠螺母相连，用于驱动所述活塞丝杠沿其轴线方向运动的贯通式步进电机。

本发明提供了一种巧克力3D打印机，包括：底座；安装在底座上，且能够沿Y轴方向运动的Y轴工作台，Y轴工作台上设置有托盘；安装在底座上的机架；安装在机架上，且能够沿X轴方向运动的X轴工作台；安装在X轴工作台上，且能够沿Z轴方向运动的Z轴工作台；安装在Z轴工作台上具有巧克力容器，并由Z轴工作台驱动沿Z轴方向运动的巧克力挤出装置；呈圆管状套设在巧克力容器外表面，且用于对巧克力进行恒温加热的恒温加热装置；用于对巧克力进行冷却定型的冷却装置。通过将恒温加热装置设置为圆管状并套设在巧克力容器的外表面，可使巧克力容器的外表面各个部分都能受热，即保证受热均匀，使巧克力溶液粘稠度不发生变化，从而提高打印品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的巧克力3D打印机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的Y轴工作台的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的巧克力挤出装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种巧克力3D打印机，保证巧克力容器中的巧克力溶液的粘稠度，以提高产品的质量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图3所示，本发明实施例公开了一种巧克力3D打印机，包括：底座1、X轴工作台3、Y轴工作台2、Z轴工作台6、机架5、巧克力挤出装置7和恒温加热装置75。

其中，定义X轴、Y轴和Z轴三者形成3D打印需要的三维坐标，而X轴工作台3能够沿X轴方向运动，Y轴工作台2能够沿Y轴方向运动，Z轴工作台6能够沿Z轴方向运动，即X轴工作台3和Y轴工作台2相互垂直布置，Z轴工作台6垂直于X轴工作台3和Y轴工作台2所构成的平面。

Y轴工作台2安装在底座1上，并具有沿Y轴方向运动的结构，而托盘4安装在Y轴工作台2上，并保证Y轴工作台2能够带动其沿Y轴方向运动。通过上述设置可实现托盘4沿Y轴方向的运动。

机架5安装在底座1上，即底座1作为整个装置的支撑平台。而上述的X轴工作台3安装在该机架5上，而且该X轴工作台3具有沿X轴方向运动的结构，上述的Z轴工作台6安装在该X轴工作台3，并具有沿Z轴方向运动的结构。由于该Z轴工作台6安装在该X轴工作台3，使得Z轴工作台6能够沿X轴方向运动。进一步地，将具有巧克力容器72的巧克力挤出装置7安装在Z轴工作台6上，并保证巧克力挤出装置7能够被Z轴工作台6驱动做沿Z轴方向的运动。

为了保证巧克力能够顺利流出，在巧克力的外表面包裹有圆管状的恒温加热装置75，以对巧克力进行加热，使其融化。进一步地，为了保证挤出的巧克力能够快速定型，还设置了对巧克力进行冷却定型的冷却装置。

通过将恒温加热装置75设置为圆管状并套设在巧克力容器72的外表面，可使巧克力容器72的外表面各个部分都能受热，即保证受热均匀，使巧克力溶液粘稠度不发生变化，从而提高打印品质。

具体的实施例中，该Y轴工作台2包括：Y固定座21、Y轴丝杠22和Y步进电机23。其中，Y固定座21安装在上述底座1上，对于Y固定座21可以为板状结构。Y固定座21上设置有第一轴承，上述Y轴丝杠22穿设在该第一轴承内，以实现对Y轴丝杠22的架设。Y轴丝杠22的其中一端与Y步进电机23相连，Y轴丝杠22与Y步进电机23连接处设有联轴器，Y轴丝杠22和Y步进电机23轴均穿设在联轴器内，即通过联轴器完成Y轴丝杠22与Y步进电机23的连接。为了实现托盘4在Y轴工作台2上沿Y轴方向运动，将X轴工作台3与Y轴丝杠22通过第一丝杠螺母连接。

进一步地，为了提高托盘4的运行精度，该Y轴工作台2还包括分布在Y轴丝杠22两侧，且均与Y轴丝杠22平行布置的两个Y轴直线导轨24，并将这两个Y轴直线导轨24均与托盘4通过第一滑块25滑动相连。工作时，通过第一丝杠螺母和两个第一滑块25的连接可提高托盘4运动的稳定性。在实际中，对于Y轴直线导轨24和第一滑块25的个数可根据不同的需要进行设定，且均在保护范围内。

优选的实施例中，将托盘4设置为不锈钢盘或设置为铝盘或亚克力盘。通过选择上述材料的托盘4可避免出现托盘4易破碎和变形的情况，从而提高其使用寿命。

具体地，本申请中公开的X轴工作台3包括：X固定座、X轴丝杠和X步进电机。

其中，X固定座安装在机架5上，以作为X轴工作台3的安装基础。在X固定座上设置有第二轴承，X轴丝杠穿设在该第二轴承内，以实现对X轴丝杠的安装。X轴丝杠的其中一端与X步进电机相连，X轴丝杠与X步进电机连接处设有联轴器，X轴丝杠和X步进电机轴均穿设在联轴器内，即通过联轴器实现X轴丝杠与X步进电机的连接。为了实现Y轴工作台2在X轴工作台3上沿X轴方向进行运动，将Y轴工作台2与X轴丝杠通过第二丝杠螺母连接。

更进一步地，为了提高Y轴工作台2的运行精度，该X轴工作台3还包括分布在X轴丝杠两侧，且均与X轴丝杠平行布置的两个X轴直线导轨，并将这两个X轴直线导轨均与Y轴工作台2通过第二滑块滑动相连。安装时，将Y轴工作台2和X轴工作台通过第二丝杠螺母和两个第二滑块的连接可提高Y轴工作台2在X轴工作台上运行的稳定性。在实际中，对于X轴直线导轨和第二滑块的个数可根据不同的需要进行设定，且均在保护范围内。

在上述技术方案的基础上，本申请中公开的Z轴工作台6包括：Z固定座、Z轴丝杠和Z步进电机。

其中，Z固定座与第二丝杠螺母和两个第二滑块相连。在Z固定座上设置第三轴承，并将Z轴丝杠通过该第三轴承安装在Z固定座上。为了实现巧克力挤出装置7沿Z轴方向的运动，本申请中的巧克力挤出装置7通过与Z轴丝杠配合的第三丝杠螺母安装在该Z轴丝杠上。工作时，通过Z轴丝杠的转动，使第三丝杠螺母沿Z轴丝杠运动，从而带动巧克力挤出装置7沿Z轴方向运动。上述的Z轴丝杠的一端连接有Z步进电机，即通过Z步进电机对Z轴丝杠的转动进行驱动。具体地，Z轴丝杠与Z步进电机连接处设有联轴器，Z轴丝杠和Z步进电机轴均穿设在联轴器内，即通过联轴器实现Z轴丝杠与Z步进电机的连接。

优选地，为了提高巧克力挤出装置7运行的精度，该Z轴工作台6还包括分布在Z轴丝杠两侧，且均与Z轴丝杠平行布置的两个Z轴直线导轨，并将这两个Z轴直线导轨均与巧克力挤出装置6通过第三滑块相连。安装时，将巧克力挤出装置6和Z轴工作台通过第三丝杠螺母和两个第三滑块的连接可提高巧克力挤出装置6在Z轴工作台6上运行的稳定性。在实际中，对于Z轴直线导轨和第三滑块的个数可根据不同的需要进行设定，且均在保护范围内。

由于本申请中的X轴工作台3、Y轴工作台2和Z轴工作台6的结构均相同，因此，只提供了Y轴工作台2的结构附图，另外两个工作台可参考图2的结构。

上述实现X轴、Y轴和Z轴三个方向的运动是通过步进电机和丝杠驱动而实现的，在实际生产中还可采用气动装置或液压装置作为驱动装置，此外，还可采用齿轮泵等和丝杠配合实现。本申请的核心是能够实现在X轴、Y轴和Z轴三个方向的直线运动即可，因此，满足上述要求的驱动方式均在保护范围内。

为了进一步优化上述技术方案，本申请中提供的巧克力挤出装置7包括：挤出装置安装板71、巧克力容器72、喷头73、活塞74和驱动装置。

其中，挤出装置安装板71与第三丝杠螺母和第三滑块相连，即可实现挤出装置安装板71沿Z轴方向运动，此处的挤出装置安装板71作为巧克力挤出装置7的安装平台，上述的巧克力容器72安装在该挤出装置安装板71上。

为了保证从巧克力容器72内排出的巧克力的量一定，在巧克力容器72靠近托盘4的一端设置了喷头73，且该喷头73与巧克力容器72连通，即将喷头73作为巧克力的排出口，对于喷头73的大小和形状可根据不同的需要进行设定，且均在保护范围内。

为了实现巧克力的自动排出，在巧克力容器72的另一端密封设置了能够沿Z轴方向运动的活塞74，并设置与活塞74相连，以驱动活塞74运动的驱动装置。工作时，通过驱动装置的驱动带动活塞74沿Z轴方向运动，而实现巧克力容器72内部空间变大或变小，即当空间变小时，内部压力变大，可实现推动巧克力容器72内部的巧克力从喷头73排出；当空间变大时，内部压力变小，可防止内部的巧克力泄露，而造成浪费。

更进一步的实施例中，该驱动装置包括：与活塞74相连的活塞丝杠76；与活塞丝杠76配合的活塞丝杠螺母；与活塞丝杠螺母相连，用于驱动活塞丝杠76沿其轴线方向运动的贯通式步进电机77。

安装时，将活塞丝杠螺母与活塞丝杠76螺纹连接，并将活塞74与活塞丝杠76连接，再将活塞丝杠螺母与贯通式步进电机77连接。通过贯通式步进电机77的工作可驱动活塞丝杠螺母转动，进而使得活塞丝杠76沿其轴线方向运动，即实现活塞74沿Z轴方向的运动。

此处，只是提供了一种具体的驱动方式，本领域技术人员可以理解的是，在实际中还可采用连杆机构实现活塞74的运动，即可根据不同需要设置不同的驱动方式，只要能够实现活塞74的运动均可。

该装置采用导热性较好的铜加热块作为恒温加热装置75，将圆形的巧克力容器72进行360度包围加热，使巧克力容器72任何部分都能受热保温，从而达到受热均匀，保温效果好，巧克力溶液粘稠度不发生变化。也有效的防止了喷头73的堵塞，提高了打印品质。

为了实现巧克力打印出后能快速固化，平行于喷头73左右两侧装设有冷却装置，优选地为冷却风扇，可实现即打印即风干的好处。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种巧克力3D打印机，其特征在于，包括：

底座（1）；

安装在所述底座（1）上，且能够沿Y轴方向运动的Y轴工作台（2），所述Y轴工作台（2）上设置有托盘（4）；

安装在所述底座（1）上的机架（5）；

安装在所述机架（5）上，且能够沿X轴方向运动的X轴工作台（3）；

安装在所述X轴工作台（3）上，且能够沿Z轴方向运动的Z轴工作台（6）；

安装在所述Z轴工作台（6）上具有巧克力容器（72），并由所述Z轴工作台（6）驱动沿Z轴方向运动的巧克力挤出装置（7）；

呈圆管状套设在所述巧克力容器（72）外表面，且用于对巧克力进行恒温加热的恒温加热装置（75）；

用于对巧克力进行冷却定型的冷却装置。

2.根据权利要求1所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述Y轴工作台（2）包括：

安装在所述底座（1）上的Y固定座（21）；

通过第一轴承架设在所述Y固定座（21）上的Y轴丝杠（22），所述托盘（4）通过第一丝杠螺母与所述Y轴丝杠（22）连接；

与所述Y轴丝杠（22）的一端相连的Y步进电机（23）。

3.根据权利要求2所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述Y轴工作台（2）还包括：

分布在所述Y轴丝杠（22）两侧，且均与所述Y轴丝杠（22）平行布置的两个Y轴直线导轨（24），两个所述Y轴直线导轨（24）均与所述托盘（4）通过第一滑块（25）滑动相连。

4.根据权利要求3所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述托盘（4）为不锈钢盘、铝盘或亚克力盘。

5.根据权利要求3所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述X轴工作台（3）包括：

与所述机架（5）相连的X固定座；

通过第二轴承架设在所述X固定座上的X轴丝杠，所述Z轴工作台（6）通过第二丝杠螺母安装在所述X轴丝杠上；

与所述X轴丝杠的一端相连的X步进电机。

6.根据权利要求5所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述X轴工作台（3）还包括：

分布在所述X轴丝杠两侧，且均与所述X轴丝杠平行布置的两个X轴直线导轨，两个所述X轴直线导轨均与所述Z轴工作台（6）通过第二滑块滑动相连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述Z轴工作台（6）包括：

与所述第二丝杠螺母和所述第二滑块相连的Z固定座；

通过第三轴承架设在所述Z固定座上的Z轴丝杠，所述巧克力挤出装置（7）通过第三丝杠螺母安装在所述Z轴丝杠上；

与所述Z轴丝杠的一端相连的Z步进电机。

8.根据权利要求7所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述Z轴工作台（6）还包括：

分布在所述Z轴丝杠两侧，且均与所述Z轴丝杠平行布置的两个Z轴直线导轨，两个所述Z轴直线导轨均与所述巧克力挤出装置（7）通过第三滑块滑动相连。

9.根据权利要求8所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述巧克力挤出装置（7）包括：

与所述第三丝杠螺母和所述第三滑块均相连的挤出装置安装板（71），所述巧克力容器（72）安装在所述挤出装置安装板（71）上；

设置在所述巧克力容器（72）靠近所述托盘（4）一端的喷头（73），所述喷头（73）与所述巧克力容器（72）连通；

密封内置于在所述巧克力容器（72）另一端，且能够沿Z轴方向运动的活塞（74）；

用于驱动所述活塞（74）运动的驱动装置。

10.根据权利要求9所述的巧克力3D打印机，其特征在于，所述驱动装置包括：

与所述活塞（74）相连的活塞丝杠（76）；

与所述活塞丝杠（76）配合的活塞丝杠螺母；

与所述活塞丝杠螺母相连，用于驱动所述活塞丝杠（76）沿其轴线方向运动的贯通式步进电机（77）。