CN109349674A - 一种用于食品加工的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于食品的3D打印机，主要包括密封箱体、传送平台、原料箱、机械臂和打印喷头，所述密封箱体底端前后两侧设有传送轨道，所述传送平台与传送轨道传动连接；所述密封箱体左侧固定连接有原料箱，所述密封箱体上侧设有传送架，通过机械臂顶端固定连接有打印喷头；本发明可根据食品的食材种类工艺需求，设置1‑6个机械臂用于安装打印喷头，原料箱独立区域用于盛放不同原料，能够有效避免串味现象，打印喷头可放在膳食纤维等打印材质堵塞喷头，同时可实现多种原材料在短时间内快速打印，同时每个3D打印喷头均有对应的扭矩传感器、压力传感器和加热电阻丝，方便对装置对应的压力值、温度等数据进行调解，扩大轮3D打印原料的种类，提高了打印效率，提升了设备的使用价值。

Description

一种用于食品加工的3D打印机

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种用于食品加工的3D打印机。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，随着3D打印技术的逐渐成熟，现在正在逐渐从传统的应用于高科技领域过度到现如今寻常的领域，例如食品加工等领域；现有的3D打印设备虽然种类繁多，但设备与材料存在一一对应的关系，而食品加工领域，由于食品原料的特殊性，3D打印材料的粘度不能过大，否则容易堵塞喷头，因此食品材料挤出成型后，极易坍塌，传统3D打印设备对于3D打印材料的要求非常高，同时食品的食材多样，传统单一的3D打印设备难以满足食品加工领域，而使用多种3D打印设备成本高昂，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种功能强大，使用范围广的专门用于食品加工的3D打印机。

为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种用于食品加工的3D打印机，包括密封箱体，所述密封箱体顶侧内壁固定连接有传送架，所述传送架与机械臂底端固定连接，且所述机械臂顶端固定连接有打印喷头；所述传送架包括箱体顶部设置的骨架，所述骨架左端与第二传送电机固定连接，所述第二传送电机下方与主动轮转动连接，所述骨架右端通过滚动轴承与转轴一端套接，所述转轴另一端与从动轮转动连接，所述主动轮与从动轮之间通过传送带传动连接，所述传送带外侧面均匀固定连接多个第二固定块，所述机械臂顶端侧面与第二固定块固定连接，所述机械臂顶端转动连接两个定位轮，且两个所述定位轮侧面均与限位板接触连接。

所述密封箱体左端设有原料箱，且所述密封箱体内部下侧面的前设有传送轨道，所述传送轨道与传送平台通过主动导轮和从动导轮传动连接；所述传送平台包括底盘，所述底盘底侧左端与主动导轮转动连接，与主动导轮对称的底盘底侧右端与从动导轮转动连接，所述主动导轮与固定在底盘上侧左端的第一传送电机传动连接；所述底盘上侧中部通过第一固定块与托盘固定连接，所述托盘内部设有电子秤。

所述打印喷头包括固定板，所述固定板上侧中部设有螺纹孔用于与机械臂螺纹固定连接；所述固定板左侧与升降电机固定连接，所述升降电机的转轴与丝杠转动连接，所述丝杠穿过导板左侧的螺纹孔，且所述丝杠与螺纹孔配合连接；所述固定板右侧与螺纹孔对称位置固定连接有导杆，所述导杆穿过导板右侧的限位孔，且所述导杆与限位孔间隙配合连接；所述导板中部与旋转电机固定连接，所述旋转电机的转轴与第一传动杆一端转动连接，且所述旋转电机与第一传动杆连接部位设有扭矩传感器，所述第一传动杆底端与活塞上侧中部固定连接，且所述活塞与储料仓上端桶状侧壁配合连接，所述活塞下侧设有压力传感器，且所述压力传感器感受压力的承压面与活塞底侧面相同；所述储料仓底侧一端收缩形成喷射口，所述活塞底侧中部与第二传动杆固定连接，所述第二传动杆底端侧面固定连接有搅拌叶片；所述储料仓桶状侧壁靠近下侧四分之一位置设有入料口，所述入料口与原料箱连接，且所述入料口上设有单向节流阀；所述储料仓底侧收缩端侧壁从内向外依次包括加热层、隔热层和绝热层，且所述加热层内缠绕有加热电阻丝。

作为优选的：所述密封箱体底侧四端通过减震弹簧与万向轮固定连接。

作为优选的：所述原料箱分为六个独立区域用于盛放不同原料。

作为优选的：所述两个所述定位轮分别与限位板内外侧面接触连接，所述限位板为固定在骨架底侧边缘的环形板结构，避免机械臂工作过程时重心发生变化，机械臂与第二固定块连接处发生侧转损坏传送带。

作为优选的：所述机械臂为六维度机械臂，且可根据食品的食材种类工艺需求，通过第二固定块在传送带固定1-6个机械臂。

本发明的有益效果：

1、可根据食品的食材种类工艺需求，通过第二固定块在传送带固定1-6个机械臂，同时可实现多种原材料在短时间内快速打印，提高了打印效率，提升了设备的使用价值；

2、原料箱分为六个独立区域能对多种食物食材分类存放，能够有效避免串味现象，扩大了3D打印原料的种类，解决了传统3D打印设备打印原材料单一的问题，而且提高了打印效率；

3、打印喷头具有防堵功能，可放在膳食纤维等打印材质堵塞喷头；

4、每个3D打印喷头均有对应的扭矩传感器、压力传感器和加热电阻丝，方便对装置对应的压力值、温度等数据进行调解，打印食品形状稳定性高。

图中标号

1、密封箱体；2、万向轮；3、减震弹簧；4、传送平台；5、传送轨道；6、原料箱；7、传送架；8、机械臂；9、打印喷头；10、底盘；11、第一传送电机；12、主动导轮；13、从动导轮；14、第一固定块；15、电子秤；16、托盘；17、骨架；18、第二传送电机；19、主动轮；20、转轴；21、卡槽；22、滚动轴承；23、从动轮；24、传送带；25、第二固定块；26、限位板；27、固定板；28、螺纹孔；29、升降电机；30、导板；31、螺纹孔；32、限位孔；33、丝杠；34、导杆；35、旋转电机；36、扭矩传感器；37、第一传动杆；38、活塞；39、压力传感器；40、第二传动杆；41、搅拌叶片；42、储料仓；43、入料口；44、单向节流阀；45、定位轮；46、加热层；47、隔热层；48、绝热层；49、加热电阻丝。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述；

图1为本发明的总体结构图；

图2为本发明传送平台结构图；

图3为本发明传送架结构图；

图4为本发明打印喷头结构图；

图5为本发明A局部放大图；

图6为本发明B局部放大图；

图7为本发明储料仓侧壁结构图。

具体实施方式

如图1-7所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种用于食品加工的3D打印机，包括密封箱体1，所述密封箱体1顶侧内壁固定连接有传送架7，所述传送架7与机械臂8底端固定连接，且所述机械臂8顶端固定连接有打印喷头9；所述传送架7包括箱体1顶部设置的骨架17，所述骨架17左端与第二传送电机18固定连接，所述第二传送电机18下方与主动轮19转动连接，所述骨架17右端通过滚动轴承22与转轴20一端套接，所述转轴20另一端与从动轮23转动连接，所述主动轮19与从动轮23之间通过传送带24传动连接，所述传送带24外侧面均匀固定连接多个第二固定块25，所述机械臂8顶端侧面与第二固定块25固定连接，所述机械臂8顶端转动连接两个定位轮45，且两个所述定位轮45侧面均与限位板26接触连接。

所述密封箱体1左端设有原料箱6，且所述密封箱体1内部下侧面的前设有传送轨道5，所述传送轨道5与传送平台4通过主动导轮12和从动导轮13传动连接；所述传送平台4包括底盘10，所述底盘10底侧左端与主动导轮12转动连接，与主动导轮12对称的底盘10底侧右端与从动导轮13转动连接，所述主动导轮12与固定在底盘10上侧左端的第一传送电机11传动连接；所述底盘10上侧中部通过第一固定块14与托盘16固定连接，所述托盘16内部设有电子秤15。

所述打印喷头9包括固定板27，所述固定板27上侧中部设有螺纹孔28用于与机械臂8螺纹固定连接；所述固定板27左侧与升降电机29固定连接，所述升降电机29的转轴与丝杠33转动连接，所述丝杠33穿过导板30左侧的螺纹孔31，且所述丝杠33与螺纹孔31配合连接；所述固定板27右侧与螺纹孔31对称位置固定连接有导杆34，所述导杆34穿过导板30右侧的限位孔32，且所述导杆34与限位孔32间隙配合连接；所述导板30中部与旋转电机35固定连接，所述旋转电机35的转轴与第一传动杆37一端转动连接，且所述旋转电机35与第一传动杆37连接部位设有扭矩传感器36，所述第一传动杆37底端与活塞38上侧中部固定连接，且所述活塞38与储料仓42上端桶状侧壁配合连接，所述活塞38下侧设有压力传感器39，且所述压力传感器39感受压力的承压面与活塞38底侧面相同；所述储料仓42底侧一端收缩形成喷射口，所述活塞38底侧中部与第二传动杆40 固定连接，所述第二传动杆40底端侧面固定连接有搅拌叶片41；所述储料仓42桶状侧壁靠近下侧四分之一位置设有入料口43，所述入料口43与原料箱6连接，且所述入料口43上设有单向节流阀44；所述储料仓42底侧收缩端侧壁从内向外依次包括加热层46、隔热层47和绝热层48，且所述加热层46内缠绕有加热电阻丝49。

其中：所述密封箱体1底侧四端通过减震弹簧3与万向轮2固定连接。

其中：所述原料箱6分为六个独立区域用于盛放不同原料。

其中：所述两个所述定位轮45分别与限位板26内外侧面接触连接，所述限位板26为固定在骨架17底侧边缘的环形板结构，避免机械臂8工作过程时重心发生变化，机械臂8与第二固定块25连接处发生侧转损坏传送带24。

其中：所述机械臂8为六维度机械臂，且可根据食品的食材种类工艺需求，通过第二固定块25在传送带24固定1-6个机械臂8。

工作原理：在使用之前，首先根据所需打印喷头9的数量，先将对应数目的机械臂8安装在第二固定块25上，并且将机械臂8上端的定位轮49与第一限位板26配合连接好，之后将打印喷头9安转在机械臂8上，之后利用导管将入料口43与原料箱6贯通连接；

通过第一传送电机11驱动主动导轮12在传送轨道运动，调整托盘16的位置方便调整托盘16位置，托盘16下方的电子秤15，利用电子称15确定加工成品的重量，确保工业化批量生产的产品重量一致；

通过第二传送电机18驱动传送带24转动，调整机械臂8位置，确保在食品加工过程中，打印喷头9处于最利于加工的位置，保证食品加工的质量以及提高打印喷头9的效率；

利用搅拌叶片41的作用对加工的原料进行搅拌，使多种原料混合均匀提高设备的效率，利用扭矩传感器36和压力传感器39对打印喷头9工作状态进行监控，通过升降电机29调整活塞38运动，对扭矩值和压力值进行调整，利用加热电阻丝49对原料进行加热处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于食品加工的3D打印机，包括密封箱体（1），其特征在于：所述密封箱体（1）顶侧内壁固定连接有传送架（7），所述传送架（7）与机械臂（8）底端固定连接，且所述机械臂（8）顶端固定连接有打印喷头（9）；所述传送架（7）包括箱体（1）顶部设置的骨架（17），所述骨架（17）左端与第二传送电机（18）固定连接，所述第二传送电机（18）下方与主动轮（19）转动连接，所述骨架（17）右端通过滚动轴承（22）与转轴（20）一端套接，所述转轴（20）另一端与从动轮（23）转动连接，所述主动轮（19）与从动轮（23）之间通过传送带（24）传动连接，所述传送带（24）外侧面均匀固定连接多个第二固定块（25），所述机械臂（8）顶端侧面与第二固定块（25）固定连接，所述机械臂（8）顶端转动连接两个定位轮（45），且两个所述定位轮（45）侧面均与限位板（26）接触连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述密封箱体（1）左端设有原料箱（6），且所述密封箱体（1）内部下侧面的前设有传送轨道（5），所述传送轨道（5）与传送平台（4）通过主动导轮（12）和从动导轮（13）传动连接；所述传送平台（4）包括底盘（10），所述底盘（10）底侧左端与主动导轮（12）转动连接，与主动导轮（12）对称的底盘（10）底侧右端与从动导轮（13）转动连接，所述主动导轮（12）与固定在底盘（10）上侧左端的第一传送电机（11）传动连接；所述底盘（10）上侧中部通过第一固定块（14）与托盘（16）固定连接，所述托盘（16）内部设有电子秤（15）。

3.根据权利要求2所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述打印喷头（9）包括固定板（27），所述固定板（27）上侧中部设有螺纹孔（28）用于与机械臂（8）螺纹固定连接；所述固定板（27）左侧与升降电机（29）固定连接，所述升降电机（29）的转轴与丝杠（33）转动连接，所述丝杠（33）穿过导板（30）左侧的螺纹孔（31），且所述丝杠（33）与螺纹孔（31）配合连接；所述固定板（27）右侧与螺纹孔（31）对称位置固定连接有导杆（34），所述导杆（34）穿过导板（30）右侧的限位孔（32），且所述导杆（34）与限位孔（32）间隙配合连接；所述导板（30）中部与旋转电机（35）固定连接，所述旋转电机（35）的转轴与第一传动杆（37）一端转动连接，且所述旋转电机（35）与第一传动杆（37）连接部位设有扭矩传感器（36），所述第一传动杆（37）底端与活塞（38）上侧中部固定连接，且所述活塞（38）与储料仓（42）上端桶状侧壁配合连接，所述活塞（38）下侧设有压力传感器（39），且所述压力传感器（39）感受压力的承压面与活塞（38）底侧面相同；所述储料仓（42）底侧一端收缩形成喷射口，所述活塞（38）底侧中部与第二传动杆（40） 固定连接，所述第二传动杆（40）底端侧面固定连接有搅拌叶片（41）；所述储料仓（42）桶状侧壁靠近下侧四分之一位置设有入料口（43），所述入料口（43）与原料箱（6）连接，且所述入料口（43）上设有单向节流阀（44）；所述储料仓（42）底侧收缩端侧壁从内向外依次包括加热层（46）、隔热层（47）和绝热层（48），且所述加热层（46）内缠绕有加热电阻丝（49）。

4.根据权利要求1所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述密封箱体（1）底侧四端通过减震弹簧（3）与万向轮（2）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述原料箱（6）分为六个独立区域用于盛放不同原料。

6.根据权利要求2所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述两个所述定位轮（45）分别与限位板（26）内外侧面接触连接，所述限位板（26）为固定在骨架（17）底侧边缘的环形板结构，避免机械臂（8）工作过程时重心发生变化，机械臂（8）与第二固定块（25）连接处发生侧转损坏传送带（24）。

7.根据权利要求2所述的一种用于食品加工的3D打印机，其特征在于：所述机械臂（8）为六维度机械臂，且可根据食品的食材种类工艺需求，通过第二固定块（25）在传送带（24）固定1-6个机械臂（8）。