CN109645536B - 连续型的食品3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农产品加工设备技术领域，提供了一种连续型的食品3D打印机，包括：旋转平台、夹持挤压机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及多个原料挤出头；多个所述原料挤出头可分离式连接在所述旋转平台上；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述夹持挤压机构沿X轴方向移动；所述夹持挤压机构用于夹持所述原料挤出头，并且把原料从所述原料挤出头中挤出。该连续型的食品3D打印机通过配置多个原料挤出头可以在打印的食品中添加多种口味的原料。

Description

连续型的食品3D打印机

技术领域

本发明涉及农产品加工设备技术领域，特别是涉及一种连续型的食品3D打印机。

背景技术

食品3D打印是根据电脑建好的3维模型，逐层将物料按照设定好的程序打印成为一个立体的食品模型，最后通过烘烤等加工方式使食品加热成熟。3D打印食品的原料可以是一种，也可以根据模型的需要选用多种不同的物料进行交替打印。

食品3D打印机可打印不同形状的食品，根据个人的喜好进行私人定制，满足不同人群的需求。在进行形状私人定制的同时还可以满足原料的个性化，可针对人群设定不同的口味和添加不同的营养物质，例如不同种类的蛋白质、肉、维生素、微量元素等均可添加。

食品3D打印机拥有多个挤出头，根据模型的种类和复杂程度，把不同颜色或者不同种类的原料放置在多个的挤出头中，根据程序设定，在不同时刻选择不同挤出头中的物料进行打印。挤出头的孔径也有不同尺寸，可以根据物料的性质和形状的复杂程度选择不同孔径的挤出头。目前对于食品3D打印来说，目前糊状的打印应用范围最广，因为可以在原料里面添加多种口味和营养物质。但是现在市场上此种类型的3D打印机添加物料不方便，并且挤出头个数较少。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种连续型的食品3D打印机，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种连续型的食品3D打印机，包括：旋转平台、夹持挤压机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、 Z轴运动机构以及多个原料挤出头；多个所述原料挤出头可分离式连接在所述旋转平台上；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z 轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述夹持挤压机构沿X轴方向移动；所述夹持挤压机构用于夹持所述原料挤出头，并且把原料从所述原料挤出头中挤出。

其中，还包括原料输送机构，所述原料输送机构包括混炼装置以及横向螺杆挤出装置，所述混炼装置用于混合原料，所述混炼装置的出料口与所述横向螺杆挤出装置的进料口连接，所述横向螺杆挤出装置的出料口与所述原料挤出头的进料口可分离式连接。

其中，所述横向螺杆挤出装置包括外壳，所述外壳为中空结构，所述外壳的前端设有出料口，所述外壳的壳体上设置有进料口，所述外壳中设有螺杆，所述螺杆连接有第一驱动电机。

其中，所述旋转平台包括旋转盘，沿所述旋转盘的周向均匀设置有多个原料挤出头安装位，所述原料挤出头安装位设置有弹性夹持部。

其中，所述原料挤出头包括中空的挤出头本体，所述挤出头本体设有喷嘴以及活塞，所述活塞与所述挤出头本体的内壁滑动连接。

其中，所述Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、U型固定座以及多根导杆；所述Z轴丝杠的一端与所述Z轴运动电机连接，另一端与所述U型固定座连接；所述U型固定座与竖直布置的多根所述导杆滑动连接。

其中，所述Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，所述第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在所述U型固定座，所述第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，所述第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。

其中，所述X轴运动机构包括第三传动带、驱动所述第三传动带转动的X轴运动电机、带动所述第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，所述X轴运动电机安装在其中一个所述滑动装置上，两个所述滑动装置分别固定安装在所述第一传动带和所述第二传动带上，且分别与所述第一直线光轴和所述第二直线光轴滑动连接，所述滑动装置之间设置与所述第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。

其中，所述夹持挤压机构包括夹持挤压固定座、夹持装置以及挤压装置；所述夹持装置和所述挤压装置均安装在所述夹持挤压固定座上，所述夹持挤压固定座安装在所述第三传动带上，且分别与所述第三直线光轴和所述第四直线光轴滑动连接。

其中，所述挤压装置包括第二驱动电机和挤压杆，所述第二驱动电机安装在所述夹持挤压固定座上，所述第二驱动电机用于驱动所述挤压杆沿Z轴方向运动。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种连续型的食品3D打印机，把多种原料分别装设在多个原料挤出头中，选择需要打印的图形，根据食品3D打印机内的程序设置，旋转平台进行旋转，控制装置驱动X轴运动机构、Y 轴运动机构以及Z轴运动机构按照预设运动路径进行相应的运动，夹持挤压机构调动原料挤出头到挤出位置，并按照设定好的程序进行打印。其中，需要调用下一个原料挤出头时，夹持挤压机构先把挤出位置上的原料挤出头放回旋转平台上，然后按照序号调动下一个原料挤出头，直到打印结束。该连续型的食品3D打印机通过配置多个原料挤出头可以在打印的食品中添加多种口味的原料。

附图说明

图1为本发明实施例一种连续型的食品3D打印机的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

附图标记说明:

1：混炼装置；2：横向螺杆挤出装置；3：旋转平台；4：U型固定座；5：原料挤出头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的连续型的食品3D 打印机，包括：旋转平台3、机架、夹持挤压机构、X轴运动机构、 Y轴运动机构、Z轴运动机构以及多个原料挤出头5；机架由底板以及多根矩形方管构成，底板的底部设置有打印平台，Z轴运动机构带动Y轴运动机构沿Z轴方向移动，Y轴运动机构带动X轴运动机构沿Y轴方向移动，X轴运动机构带动夹持挤压机构沿X轴方向移动；夹持挤压机构用于夹持原料挤出头，并且把原料从原料挤出头中挤出。多个原料挤出头可分离式连接在旋转平台上。

在本发明实施例中，把多种原料分别装设在多个原料挤出头中，选择需要打印的图形，根据食品3D打印机内的程序设置，旋转平台进行旋转，控制装置驱动X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照预设运动路径进行相应的运动，夹持挤压机构调动原料挤出头到挤出位置，并按照设定好的程序进行打印。其中，需要调用下一个原料挤出头时，夹持挤压机构先把挤出位置上的原料挤出头放回旋转平台上，然后按照序号调动下一个原料挤出头，直到打印结束。该连续型的食品3D打印机通过配置多个原料挤出头可以在打印的食品中添加多种口味的原料。

以下对该连续型的食品3D打印机的工作过程进行详细说明：

配方一:黄油25g，糖粉17.5g，盐0.5g，蛋12.5g，水7g，奶粉 4g，高筋粉20g，低筋粉30g。(高脂肪)

配方二:蛋白粉25g，40℃温水75g。(高蛋白)

配方三:马铃薯全粉20g，100℃热水80g。(高纤维)

配方四:马铃薯全粉20g，100℃热水80g，菠菜粉2g。(高纤维)

配方五:阿尔法化的大米粉20g，60℃热水85g。(高碳水化合物)

配方六:阿尔法化的大米粉20g，60℃热水85g，火龙果冻干粉2g。 (高碳水化合物)

把上述六种配方分别装设在六个原料挤出头中，配方一、配方二、配方三、配方四、配方五以及配方六分别装设在第一原料挤出头、第二原料挤出头、第三原料挤出头、第四原料挤出头、第五原料挤出头以及第六原料挤出头；选择需要打印的图形，此时根据食品3D打印机内的程序设置，旋转平台进行旋转，控制装置驱动X轴运动机构、 Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照预设运动路径进行相应的运动，此时夹持挤压机构调动第一原料挤出头到挤出位置，并按照设定好的程序进行打印；第一原料挤出头使用完毕，需要调用第二个原料挤出头时，夹持挤压机构先把位于挤出位置上的第一原料挤出头放回旋转平台上，然后按照调动第二原料挤出头到挤出位置，按照此方法直到打印结束。

在一个具体实施例中，连续型的食品3D打印机还包括原料输送机构，原料输送机构包括混炼装置1以及横向螺杆挤出装置，混炼装置1用于混合原料，混炼装置1是中空的密闭的装置，混炼装置1里面设置有两个转子，通过转子的旋转把原料混合均匀，转子的转速可以根据需要进行调整。混炼装置的出料口与横向螺杆挤出装置2的进料口连接，横向螺杆挤出装置2的出料口与原料挤出头5的进料口可分离式连接。横向螺杆挤出装置2把原料压实，防止原料中留有气泡。

在一个具体实施例中，横向螺杆挤出装置2包括外壳，外壳为中空结构，外壳的前端设有出料口，外壳的壳体上设置有进料口，外壳中设有螺杆，螺杆的一端连接有第一驱动电机，螺杆的另一端通过轴承与外壳的内壁连接。通过螺杆的旋转运动可以把原料压实，防止原料中留有气泡。外壳上连接真空泵，用于对于外壳的内部抽真空，排除原料中的气体。原料进入原料挤出头5不需要人工，能实现进料打印的连续性。

在一个具体实施例中，旋转平台3包括旋转盘，沿旋转盘的周向均匀设置有多个原料挤出头安装位，原料挤出头安装位设置有弹性夹持部。旋转平台3还包括旋转底座、驱动电机以及旋转支撑柱，旋转底座为半圆形旋转底座，旋转底座的直线边与机架的底板连接，旋转支撑柱的一端通过第一轴承安装在旋转底座，旋转支撑柱的另一端固定安装在旋转盘的中心位置，通过驱动电机带动旋转支撑柱进行旋转以带动旋转盘进行旋转。

在一个具体实施例中，原料挤出头5包括中空的挤出头本体，挤出头本体设有喷嘴以及活塞，活塞与挤出头本体的内壁滑动连接。挤出头本体上设置有进料口。

在一个具体实施例中，Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、 U型固定座4以及多根导杆；Z轴丝杠的一端与Z轴运动电机连接，另一端与U型固定座连接；U型固定座与竖直布置的多根导杆滑动连接。

在本发明实施例中，四根导杆分别对应安装在底板的四个角的位置处，U型固定座包括五块矩形板，U型固定座的四个转角处分别与一根导杆滑动连接，Z轴运动电机的固定端安装在底板上，Z轴运动电机的动作端与Z轴丝杠的一端连接，Z轴丝杠的另一端与U型固定座连接，通过Z轴运动电机驱动U型固定座的升降。其中，U型固定座的开口朝向旋转平台3。

在一个具体实施例中，Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在U型固定座，第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。

在本发明实施例中，Y轴运动电机通过第一电机固定座固定在U 型固定座上，Y轴运动电机的输出轴上安装第一同步带轮，传动轴通过第一支座和第二支座安装在U型固定座上，传动轴一端安装第二同步带轮，第一传动带安装在第一同步带轮和第二同步带轮上，传动轴另一端安装第三同步带轮，第四同步带轮通过第三支座和轴安装在U 型固定座上，第二传动带安装在第三同步带轮和第四同步带轮上。第一直线光轴和第二直线光轴通过安装座安装在U型固定座上。

在一个具体实施例中，X轴运动机构包括第三传动带、驱动第三传动带转动的X轴运动电机、带动第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，X轴运动电机安装在其中一个滑动装置上，两个滑动装置分别固定安装在第一传动带和第二传动带上，且分别与第一直线光轴和第二直线光轴滑动连接，滑动装置之间设置与第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。

在本发明实施例中，滑动装置上分别安装第五同步带轮和第六同步带轮，第五同步带轮与X轴运动电机的输出轴连接，第三传动带安装在第五同步带轮和第六同步带轮上。

在一个具体实施例中，夹持挤压机构包括夹持挤压固定座、夹持装置以及挤压装置；夹持装置和挤压装置均安装在夹持挤压固定座上，夹持挤压固定座安装在第三传动带上，且分别与第三直线光轴和第四直线光轴滑动连接。通过夹持装置可以把原料挤压头固定以及松开原料挤压头。

在一个具体实施例中，挤压装置包括第二驱动电机和挤压杆，第二驱动电机安装在夹持挤压固定座上，第二驱动电机用于驱动挤压杆沿Z轴方向运动。

在本发明实施例中，通过驱动电机驱动挤压杆沿Z轴方向运动，挤压杆沿Z轴方向运动的时候推动活塞沿挤出头本体的长度方向运动，将存储在挤出头本体内部的原料从喷嘴喷出至打印平台。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种连续型的食品3D打印机，其特征在于，包括：旋转平台、夹持挤压机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及多个原料挤出头；多个所述原料挤出头可分离式连接在所述旋转平台上；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述夹持挤压机构沿X轴方向移动；所述夹持挤压机构用于夹持所述原料挤出头，并且把原料从所述原料挤出头中挤出；

还包括原料输送机构，所述原料输送机构包括混炼装置以及横向螺杆挤出装置，所述混炼装置用于混合原料，所述混炼装置的出料口与所述横向螺杆挤出装置的进料口连接，所述横向螺杆挤出装置的出料口与所述原料挤出头的进料口可分离式连接；

所述横向螺杆挤出装置包括外壳，所述外壳为中空结构，所述外壳的前端设有出料口，所述外壳的壳体上设置有进料口，所述外壳中设有螺杆，所述螺杆连接有第一驱动电机，外壳上连接真空泵，用于对于外壳的内部抽真空；

所述旋转平台包括旋转盘，沿所述旋转盘的周向均匀设置有多个原料挤出头安装位，所述原料挤出头安装位设置有弹性夹持部。

2.如权利要求1所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述原料挤出头包括中空的挤出头本体，所述挤出头本体设有喷嘴以及活塞，所述活塞与所述挤出头本体的内壁滑动连接。

3.如权利要求1所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、U型固定座以及多根导杆；所述Z轴丝杠的一端与所述Z轴运动电机连接，另一端与所述U型固定座连接；所述U型固定座与竖直布置的多根所述导杆滑动连接。

4.如权利要求3所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，所述第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在所述U型固定座，所述第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，所述第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。

5.如权利要求4所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述X轴运动机构包括第三传动带、驱动所述第三传动带转动的X轴运动电机、带动所述第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，所述X轴运动电机安装在其中一个所述滑动装置上，两个所述滑动装置分别固定安装在所述第一传动带和所述第二传动带上，且分别与所述第一直线光轴和所述第二直线光轴滑动连接，所述滑动装置之间设置与所述第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。

6.如权利要求5所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述夹持挤压机构包括夹持挤压固定座、夹持装置以及挤压装置；所述夹持装置和所述挤压装置均安装在所述夹持挤压固定座上，所述夹持挤压固定座安装在所述第三传动带上，且分别与所述第三直线光轴和所述第四直线光轴滑动连接。

7.如权利要求6所述的连续型的食品3D打印机，其特征在于，所述挤压装置包括第二驱动电机和挤压杆，所述第二驱动电机安装在所述夹持挤压固定座上，所述第二驱动电机用于驱动所述挤压杆沿Z轴方向运动。

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