CN107127970A - 一种食物3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食物3D打印机，属于快速成形技术领域。该食物3D打印机包括机架、托盘、打印头、活动支架、X向传动机构、Y向传动机构、Z向传动机构，活动支架、X向传动机构和Z向传动机构均设置在机架上，Y向传动机构设置在活动支架上，托盘设置在机架上，通过将两个储料管并排插装在打印头的壳体中，三通导气管具有一个进气端和两个出气端，三通导气管的进气端与气泵连通，三通导气管的出气端与储料管连通，三通导气管的出气端设置有电磁阀，当电磁阀导通时，气泵可以将气体注入对应的储料管中，使该储料管内的食材被从出料口挤出，通过控制器控制两个电磁阀交替通断，从而可以控制两个出料口交替挤出食材，可以打印出两种食材混合的食物。

Description

一种食物3D打印机

技术领域

本发明涉及快速成形技术领域，特别涉及一种食物3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是快速成形技术中的一种设备，3D打印机以数字模型文件为基础，通过使用可粘合材料进行逐层的平面打印，打印出的可粘合材料逐层堆积，最终形成三维的物体。3D打印机的应用很广，例如建筑、汽车、航空航天、医疗等。目前甚至出现了可以打印出食物的食物3D打印机。

食物3D打印机主要包括托盘、打印头和用于控制托盘或是打印头向不同方向移动的传动机构，打印头的主要作用是提供可粘合材料。

现有的食物3D打印机的打印头结构比较复杂，导致食物3D打印机的设计和制作成本比较高，且只能打印同一种食材的食物。

发明内容

为了解决现有食物3D打印机的打印头结构复杂的问题，本发明实施例提供了一种食物3D打印机。所述技术方案如下：

一种食物3D打印机，所述食物3D打印机包括机架、托盘、打印头、活动支架、用于控制所述托盘在第一方向上移动的X向传动机构、用于控制所述打印头在第二方向上移动的Y向传动机构、用于控制所述活动支架在第三方向上移动的Z向传动机构，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直，所述活动支架、所述X向传动机构和所述Z向传动机构均设置在所述机架上，所述Y向传动机构设置在所述活动支架上，所述托盘活动设置在所述机架上，且所述托盘的盘面垂直于所述第三方向，所述打印头设置在所述活动支架上，且所述打印头位于所述托盘的上方，所述打印头包括壳体、储料管和挤料机构，所述储料管有两个，两个所述储料管并排插装在所述壳体中，且所述储料管的轴线沿所述第三方向，每个所述储料管的一端均设置有出料口，所述出料口露于所述壳体外，所述储料管的另一端设有可拆卸的端盖，所述挤料机构包括气泵、三通导气管和两个电磁阀，所述三通导气管具有一个进气端和两个出气端，所述三通导气管的进气端与所述气泵连通，所述三通导气管的出气端与所述储料管连通，且所述三通导气管的出气端与所述储料管一一对应设置，所述三通导气管的一个出气端设置有一个所述电磁阀，所述三通导气管的另一个出气端设置有另一个所述电磁阀，所述两个电磁阀的控制端与所述控制器电连接。

优选地，所述三通导气管的出气端插装在所述端盖上。

进一步地，所述壳体的靠近所述托盘的一端设置有插装孔，所述储料管安装在所述插装孔中，所述壳体内设置有用于安装所述储料管的安装结构。

优选地，所述安装结构包括安装板，所述安装板连接在所述壳体的内壁上，且所述安装板的板面垂直于所述储料管的轴线，所述储料管的外壁上设置有支撑板，所述支撑板的板面与所述储料管的轴线垂直，所述支撑板支撑在所述安装板上。

优选地，所述安装板呈环形，所述储料管插设在所述安装板中，所述安装板的内边缘与所述储料管的外壁贴合，所述安装板的外边缘与所述壳体的内壁贴合。

可选地，所述储料管呈锥形，所述出料口位于所述储料管的较小的一端。

优选地，所述储料管的横截面的最小直径与所述出料口的直径相同。

进一步地，所述气泵与所述三通导气管的进气端通过软管连接。

可选地，所述X向传动机构包括X丝杠、X螺母和X电机，所述X丝杠的轴线沿所述第一方向设置，所述X螺母设置在所述X丝杠上，所述托盘与所述X螺母连接；所述Y向传动机构包括Y丝杠、Y螺母和Y电机，所述Y丝杠的轴线沿所述第二方向设置，所述Y螺母设置在所述Y丝杠上，所述打印头与所述Y螺母连接；所述Z向传动机构包括Z丝杠、Z螺母和Z电机，所述Z丝杠的轴线沿所述第三方向设置，所述Z螺母设置在所述Z丝杠上，所述活动支架与所述Z螺母连接。

可选地，所述托盘内设置有加热组件。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在机架上设置活动支架、所述X向传动机构和所述Z向传动机构，Y向传动机构设置在所述活动支架，打印头设置在活动支架上，从而可以通过X向传动机构控制托盘沿第一方向移动，可以通过Y向传动机构控制打印头沿第二方向移动，通过Z向传动机构控制打印头沿第三方向移动，从而改变打印头与托盘的相对位置，在托盘上进行打印。通过将两个储料管并排插装在打印头的壳体中，储料管的一端设置有出料口，另一端设置有可拆卸的端盖，通过打开端盖可以向储料管中添加食材，两个储料管可以用于添加不同种类的食材，通过设置挤料机构，挤料机构包括气泵、三通导气管、电磁阀和控制器，三通导气管的进气端与气泵连通，三通导气管的两个出气端分别与两个储料管连通，两个电磁阀分别用于控制三通导气管的两个出气端的启闭，当电磁阀导通时，气泵可以将气体注入对应的储料管中，使该储料管内的食材被从出料口挤出，通过控制器控制两个电磁阀交替通断，从而可以控制两个出料口交替挤出食材，可以打印出两种食材混合的食物。打印头内结构简单，易于制作，能够降低食物3D打印机的设计和制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种食物3D打印机的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明实施例提供的一种打印头的截面图；

图4是本发明实施例提供的另一种储料管的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种食物3D打印机的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种食物3D打印机的主视图。图2是图1的侧视图。结合图1和图2，食物3D打印机包括机架10、托盘20、打印头30、活动支架40、用于控制托盘20在第一方向上移动的X向传动机构、用于控制打印头30在第二方向上移动的Y向传动机构、用于控制活动支架40在第三方向上移动的Z向传动机构，其中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

活动支架40、X向传动机构和Z向传动机构均设置在机架10上，Y向传动机构设置在活动支架40上，托盘20活动设置在机架10上，且托盘20的盘面垂直于第三方向，打印头30设置在活动支架40上，且打印头30位于托盘20的上方。

图3是本发明实施例提供的一种打印头的截面图。如图3所示，打印头30包括壳体31、储料管32和挤料机构。储料管32有两个，两个储料管32并排插装在壳体31中，且储料管32的轴线沿第三方向，每个储料管32的一端均设置有出料口321，出料口321露于壳体31外。每个储料管32的另一端设有可拆卸的端盖323。挤料机构包括气泵、三通导气管341、两个电磁阀342和用于控制电磁阀342通断的控制器，三通导气管341具有一个进气端和两个出气端，三通导气管341的进气端与气泵连通，三通导气管341的出气端与储料管32连通，且三通导气管341的出气端与储料管32一一对应设置，三通导气管341的一个出气端设置有一个电磁阀342，三通导气管341的另一个出气端设置有另一个电磁阀342，两个电磁阀342的控制端与控制器电连接。

本发明实施例通过在机架上设置活动支架、所述X向传动机构和所述Z向传动机构，Y向传动机构设置在所述活动支架，打印头设置在活动支架上，从而可以通过X向传动机构控制托盘沿第一方向移动，可以通过Y向传动机构控制打印头沿第二方向移动，通过Z向传动机构控制打印头沿第三方向移动，从而改变打印头与托盘的相对位置，在托盘上进行打印。通过将两个储料管并排插装在打印头的壳体中，储料管的一端设置有出料口，另一端设置有可拆卸的端盖，通过打开端盖可以向储料管中添加食材，两个储料管可以用于添加不同种类的食材，通过设置挤料机构，挤料机构包括气泵、三通导气管、电磁阀和控制器，三通导气管的进气端与气泵连通，三通导气管的两个出气端分别与两个储料管连通，两个电磁阀分别用于控制三通导气管的两个出气端的启闭，当电磁阀导通时，气泵可以将气体注入对应的储料管中，使该储料管内的食材被从出料口挤出，通过控制器控制两个电磁阀交替通断，从而可以控制两个出料口交替挤出食材，可以打印出两种食材混合的食物。打印头内结构简单，易于制作，能够降低食物3D打印机的设计和制作成本。

如图3所示，三通导气管341的出气端插装在端盖323上。从而可以通过拆卸端盖323将储料管32打开，以进行维修或是向储料管32内添加食材。所述气泵与所述三通导气管341的进气端可以通过软管343连接。

实现时，端盖323可以塞紧在储料管32的管口，以实现密封。

进一步地，壳体31还可以包括环形压盖312，环形压盖312连接在壳体31靠近端盖323的一端，环形压盖312用于压紧端盖323，避免由于储料管32内压强过大而导致端盖323弹起。

可选地，两个储料管32可以为一体结构，从而可以进行储料管32的整体拆装。

图4是本发明实施例提供的另一种储料管的结构示意图，如图4所示，储料管32可以呈锥形，所述出料口321位于所述储料管32的较小的一端，这样可以使食材更容易被挤出。同样的，两个锥形的储料管32也可以连接为一体结构。

进一步地，储料管32的横截面的最小直径与所述出料口321的直径相同。这样可以避免有部分食材无法被从储料管32中挤出。

实现时，壳体31的靠近托盘20的一端可以设置有插装孔32a，储料管32安装在插装孔32a中，壳体31内设置有用于限制储料管32的轴向位移的安装结构。

具体地，安装结构可以包括安装板311，安装板311连接在壳体31的内壁上，且安装板311的板面垂直于储料管32的轴线，储料管32的外壁上设置有支撑板322，支撑板322的板面与储料管32的轴线垂直，支撑板322支撑在安装板311上。由于安装板311和支撑板322的板面都与储料管32的轴线垂直，可以使储料管32更平稳的支撑在安装板311上。

进一步地，支撑板322与安装板311之间可以通过螺栓连接，通过螺栓将支撑板322与安装板311连接起来可以避免在打印过程中储料管32发生移动，同时可以便于拆卸储料管32，对储料管32进行清洗。

实现时，安装板311可以呈环形，具体可以是圆环、椭圆环、矩形框等。

具体地，储料管32插设在安装板311中，安装板311的内边缘与储料管32的外壁贴合，安装板311的外边缘与壳体31的内壁贴合。通过设置围绕储料管32的安装板311可以使储料管32的安装更稳定，减小储料管32的震动。

参照图1和图2，机架10可以包括底座11、连接板12和连接底座11与连接板12的多根立柱13，多根立柱13平行间隔设置在底座11上，且立柱13垂直于底座11，连接板12与底座11平行且正对设置。立柱13、连接板12和底座11之间可以通过螺栓连接，以便于进行拆装。

如图2所示，X向传动机构可以包括X丝杠51a、X螺母51b和X电机51c，X丝杠51a的轴线沿第一方向设置，X螺母51b设置在X丝杠51a上，托盘20与X螺母51b连接。从而可以通过X电机51c驱动X丝杠51a转动，使托盘20随着X螺母51b在第一方向上移动。

具体地，底座11上可以设置沿第一方向延伸的滑轨21，托盘20可沿滑轨21滑动的设置在滑轨21上，X丝杠51a可以设置在托盘20下方，X螺母51b可以固定连接在托盘20的底部。

优选地，底座11上可以平行间隔设置两条滑轨21，可以使得托盘20更加平稳。

进一步地，X丝杠51a设置在两条滑轨21之间，有利于平稳的驱动托盘。

如图1所示，Z向传动机构可以包括Z丝杠53a、Z螺母53b和Z电机53c，Z丝杠53a的轴线沿第三方向设置，Z螺母53b设置在Z丝杠53a上，活动支架40与Z螺母53b连接。从而可以通过Z电机53c驱动Z丝杠53a转动，使活动支架40随着Z螺母53b在第三方向上移动。

具体地，活动支架40可以包括第一套筒41、第二套筒42和支撑杆43，第一套筒41和第二套筒42相互间隔设置，且第一套筒41和第二套筒42的轴线相互平行，支撑杆43连接在第一套筒41和第二套筒42之间，且支撑杆43的轴线垂直于第一套筒41和第二套筒42的轴线。第一套筒41和第二套筒42分别活动套设在不同的立柱13上，Z丝杠53a平行于立柱13设置在机架10上，Z螺母53b固定连接在第一套筒41或第二套筒42上。

优选地，Z向传动机构可以包括两个Z丝杠53a、两个Z螺母53b和两个Z电机53c，两个Z丝杠53a一一对应设置，两个Z电机53c分别用以驱动一个Z丝杠53a转动。两个Z螺母53b中的一个设置在第一套筒41上，两个Z螺母53b中的另一个设置在第二套筒42上，通过两个Z电机53c、两个Z丝杠53a和两个Z螺母53b共同驱动活动支架40可以使活动支架40的移动更加平稳。

实现时，与第一套筒41和第二套筒42连接的立柱13为光杆件，以便于活动支架40的活动。

如图1所示，Y向传动机构可以包括Y丝杠52a、Y螺母52b和Y电机52c，Y丝杠52a的轴线沿第二方向设置，Y螺母52b设置在Y丝杠52a上，打印头30与Y螺母52b连接，从而可以通过Y电机52c驱动Y丝杠52a转动，使打印头30随着Y螺母52b在第二方向上移动。

优选地，活动支架40可以包括两根支撑杆43，两根支撑杆43平衡间隔设置，Y丝杠52a可以设置在两根支撑杆43之间，可以使得打印头30的移动更平稳。

具体地，打印头30还可以包括支撑套筒44，支撑套筒44连接在壳体31外，支撑套筒44滑动套设在支撑杆43上，Y丝杠52a的两端分别设置在第一套筒41和第二套筒42上，且Y丝杠52a平行于支撑杆43，Y螺母52b设置在Y丝杠52a上且与支撑套筒44固定连接，Y电机52c可以设置在第一套筒41或第二套筒42上。

通过丝杠和螺母控制托盘20、活动支架40和打印头30的移动，有利于提供控制的精度。

图5是本发明实施例提供的一种食物3D打印机的俯视图，如图5所示，托盘20内还可以设置有加热组件，通过设置加热组件可以便于对打印到托盘20上的食物进行烘烤。

具体地，加热组件可以是电阻丝20a，电阻丝20a可以呈螺旋形盘绕在托盘20内，以便于对托盘20进行均匀的加热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种食物3D打印机，其特征在于，所述食物3D打印机包括机架(10)、托盘(20)、打印头(30)、活动支架(40)、用于控制所述托盘(20)在第一方向上移动的X向传动机构、用于控制所述打印头(30)在第二方向上移动的Y向传动机构、用于控制所述活动支架(40)在第三方向上移动的Z向传动机构，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直，所述活动支架(40)、所述X向传动机构和所述Z向传动机构均设置在所述机架(10)上，所述Y向传动机构设置在所述活动支架(40)上，所述托盘(20)活动设置在所述机架(10)上，且所述托盘(20)的盘面垂直于所述第三方向，所述打印头(30)设置在所述活动支架(40)上，且所述打印头(30)位于所述托盘(20)的上方，

所述打印头(30)包括壳体(31)、储料管(32)和挤料机构，所述储料管(32)有两个，两个所述储料管(32)并排插装在所述壳体(31)中，且所述储料管(32)的轴线沿所述第三方向，每个所述储料管(32)的一端均设置有出料口(321)，所述出料口(321)露于所述壳体(31)外，每个所述储料管(32)的另一端设有可拆卸的端盖(323)，所述挤料机构包括气泵、三通导气管(341)、两个电磁阀(342)和用于控制所述电磁阀(342)通断的控制器，所述三通导气管(341)具有一个进气端和两个出气端，所述三通导气管(341)的进气端与所述气泵连通，所述三通导气管(341)的出气端与所述储料管(32)连通，且所述三通导气管(341)的出气端与所述储料管(32)一一对应设置，所述三通导气管(341)的一个出气端设置有一个所述电磁阀(342)，所述三通导气管(341)的另一个出气端设置有另一个所述电磁阀(342)，所述两个电磁阀(342)的控制端与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的食物3D打印机，其特征在于，所述三通导气管(341)的出气端插装在所述端盖(323)上。

3.根据权利要求1所述的食物3D打印机，其特征在于，所述壳体(31)的靠近所述托盘(20)的一端设置有插装孔(32a)，所述储料管(32)安装在所述插装孔(32a)中，所述壳体(31)内设置有用于安装所述储料管(32)的安装结构。

4.根据权利要求3所述的食物3D打印机，其特征在于，所述安装结构包括安装板(311)，所述安装板(311)连接在所述壳体(31)的内壁上，且所述安装板(311)的板面垂直于所述储料管(32)的轴线，所述储料管(32)的外壁上设置有支撑板(322)，所述支撑板(322)的板面与所述储料管(32)的轴线垂直，所述支撑板(322)支撑在所述安装板(311)上。

5.根据权利要求4所述的食物3D打印机，其特征在于，所述安装板(311)呈环形，所述储料管(32)插设在所述安装板(311)中，所述安装板(311)的内边缘与所述储料管(32)的外壁贴合，所述安装板(311)的外边缘与所述壳体(31)的内壁贴合。

6.根据权利要求1～5任一项所述的食物3D打印机，其特征在于，所述储料管(32)呈锥形，所述出料口(321)位于所述储料管(32)的较小的一端。

7.根据权利要求6所述的食物3D打印机，其特征在于，所述储料管(32)的横截面的最小直径与所述出料口(321)的直径相同。

8.根据权利要求1～5任一项所述的食物3D打印机，其特征在于，所述气泵与所述三通导气管(341)的进气端通过软管连接。

9.根据权利要求1～5任一项所述的食物3D打印机，其特征在于，所述X向传动机构包括X丝杠(51a)、X螺母(51b)和X电机(51c)，所述X丝杠(51a)的轴线沿所述第一方向设置，所述X螺母(51b)设置在所述X丝杠(51a)上，所述托盘(20)与所述X螺母(51b)连接；所述Y向传动机构包括Y丝杠(52a)、Y螺母(52b)和Y电机(52c)，所述Y丝杠(52a)的轴线沿所述第二方向设置，所述Y螺母(52b)设置在所述Y丝杠(52a)上，所述打印头(30)与所述Y螺母(52b)连接；所述Z向传动机构包括Z丝杠(53a)、Z螺母(53b)和Z电机(53c)，所述Z丝杠(53a)的轴线沿所述第三方向设置，所述Z螺母(53b)设置在所述Z丝杠(53a)上，所述活动支架(40)与所述Z螺母(53b)连接。

10.根据权利要求1～5任一项所述的食物3D打印机，其特征在于，所述托盘(20)内设置有加热组件。