CN111567659A - 一种3d食品打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D食品打印机，包括底座、打印单元、驱动单元和冷却成型单元，所述打印单元、驱动单元和冷却成型单元均设于底座上，其中驱动单元包括竖向驱动组件、横向驱动组件和纵向驱动组件，打印单元设于竖向驱动组件上，纵向驱动组件设于横向驱动组件上，冷却成型单元包括罩筒,罩筒活动设于底座上方且位于打印单元侧方，该3D打印机料斗具备降温功能，能有效防止外界高温而导致料斗内巧克力颗粒料熔化、结团，保证机器正常稳定运行，并且能够将打印完成的巧克力产品快速且均匀冷却成型，大大提高其使用效率，操作简单、使用方便，非常具有实用性。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体是一种3D食品打印机。
背景技术
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过程序精准控运动系统的走位和定点精确控制供料系统逐条逐层打印(FDM技术)的方式来构造物体，3D食品打印机就是利用3D打印的精确三维走位与定点精控增料技术，通过连接在Z轴上的食品打印头，通过主控系统控制三维运动系统与供料系统的完美配合，实现3D打印功能。
3D巧克力打印机是食品打印机中最常见的一种，但现有的3D巧克力打印机料斗不具备降温功能，在外界温度较高时，容易导致料斗中的巧克力颗粒料熔化、结团，从而致使打印机无法正常工作，并且在巧克力打印完成过后，巧克力产品整体温度较高，非常柔软，需耗费较长的时间以等待其冷却下来才可安全取下，严重制约着3D巧克力打印机的使用效率，降低了其实用性,因此，本发明提出一种3D食品打印机来解决上述问题。
发明内容
本发明的实施例目的在于提供一种3D食品打印机，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种D食品打印机，包括底座、打印单元、驱动单元和冷却成型单元，所述打印单元、驱动单元和冷却成型单元均设于底座上，其中驱动单元包括竖向驱动组件、横向驱动组件和纵向驱动组件，打印单元设于竖向驱动组件上，纵向驱动组件设于横向驱动组件上，冷却成型单元包括罩筒,罩筒活动设于底座上方且位于打印单元侧方。
在一种可选方案中：所述竖向驱动组件包括两根第一螺纹杆，两根第一螺纹杆通过轴承前后对称转动安装于底座上，两根第一螺纹杆上均螺纹旋有连接座，两个连接座之间固定安装有承载台，两根第一螺纹杆上端均设有限位块，底座上固定安装有第一伺服电机,第一伺服电机的输出轴上与两根第一螺纹杆其中一根之间通过锥齿轮传动组件相连接，两根第一螺纹杆之间通过第一皮带传动机构相连接。
在一种可选方案中：所述横向驱动组件包括横向移动台，横向移动台左右滑动安装于底座上，横向移动台底部对称设有多个滚动轮,底座上设有与滚动轮相适配的卡槽，多个滚动轮均卡于对应的卡槽中，底座上左右对称设有两块第一条形板，两块第一条形板之间通过轴承转动安装有第二螺纹杆，第二螺纹杆贯穿横向移动台,横向移动台与第二螺纹杆之间为螺纹连接，底座上固定安装有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴与第二螺纹杆一端相连接。
在一种可选方案中：所述纵向驱动组件包括纵向移动台，横向移动台上通过轴承左右对称转动安装有两根第三螺纹杆,纵向移动台螺纹穿设于两根第三螺纹杆之间，横向移动台固定安装有第三伺服电机,第三伺服电机的输出轴与两根第三螺纹杆其中一根一端相连接，两根第三螺纹杆之间通过第二皮带传动机构相连接，纵向移动台上固定安装有打印平台。
在一种可选方案中：所述打印单元包括蓄水盒和料斗，蓄水盒固定安装于承载台上，料斗密封嵌设于蓄水盒内，料斗底部设有输料管,输料管远离料斗的一端延伸至承载台下方并设有打印喷头，蓄水盒顶部设有加水口,料斗顶部铰接安装有翻盖,翻盖与料斗交接处设有扭力弹簧，承载台上固定安装有第二制冷器,第二制冷器的输出端上密封连接有第二冷气导管,第二冷气导管远离第二制冷器的一端延伸至蓄水盒内，蓄水盒外壁上固定贴设有用于防止冷气过快过多散失的保温层。
在一种可选方案中：所述底座远离纵向驱动组件的端部上前后对称垂直设有两根导杆，两根导杆之间上下滑动安装有U形架，罩筒固定连接于U形架上，罩筒顶部设有分流座,分流座为内部空腔结构，分流座顶部插设有混合管以及固定安装有第一制冷器和风机,第一制冷器的输出端上密封连接有第一冷气导管,第一冷气导管远离第一制冷器的一端延伸至混合管内，风机的输出端上密封连接有导风管,导风管远离风机的一端延伸至混合管内，导风管内设有滤尘网，分流座底部均匀嵌设有多个出风嘴，出风嘴下端延伸至罩筒内。
在一种可选方案中：两根所述导杆上均设有齿条，U形架上固定安装有第四伺服电机以及通过轴承转动安装有转杆，所述第四伺服电机的输出轴与转杆一端相连接，转杆上固定穿设有两个驱动齿轮，两个驱动齿轮分别与两根导杆上的齿条啮合。
在一种可选方案中：底座底部设有减震板组件，减震板组件包括第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板之间固定夹设有减震泡沫板，减震泡沫板上均匀嵌设有多根减震杆组件和多个减震球，减震杆组件两端分别抵于第一夹板和第二夹板上，减震球卡在第一夹板和第二夹板之间，减震杆组件包括插杆和插筒,插杆滑动插设于插筒内，插杆位于插筒内的一端与插筒内腔底部之间设有减震弹簧,减震球为实心橡胶球。
相较于现有技术，本发明实施例的有益效果如下：
1、该3D打印机料斗具备降温功能，能有效防止外界高温而导致料斗内巧克力颗粒料熔化、结团，保证机器正常稳定运行，并且能够将打印完成的巧克力产品快速且均匀冷却成型，大大提高其使用效率，操作简单、使用方便，非常具有实用性；
2、底座底部设有减震板组件，能有效减小该3D打印机运行时的震动幅度，大大提高了其稳定性及安全性。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意图。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明第一实施例中纵向驱动组件的结构示意图。
图4为本发明第一实施例中U形架与两根导杆的连接示意图。
图5为本发明第二实施例的结构示意图。
图6为本发明第二实施例中减震杆组件的结构示意图。
附图标记注释：1-第一夹板、2-减震泡沫层、3-第二夹板、4-底座、5-第一伺服电机、6-锥齿轮传动组件、7-第一皮带传动机构、8-第一螺纹杆、9-连接座、10-限位块、11-条形板、12-横向移动台、13-纵向移动台、14-打印平台、15-滚动轮、16-第二螺纹杆、17-第二伺服电机、18-罩筒、19-分流座、20-第一制冷器、21-第一冷气导管、22-混合管、23-导风管、24-风机、25-U形架、26-导杆、27-齿条、28-减震杆组件、29-减震球、30-输料管、31-承载台、32-保温层、33-蓄水盒、34-料斗、35-加水口、36-翻盖、37-扭力弹簧、38-第二冷气导管、39-第二制冷器、40-第二皮带传动机构、41-第三螺纹杆、42-第三伺服电机、43-转杆、44-驱动齿轮、45-第四伺服电机、46-插杆、47-减震弹簧、48-插筒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种3D食品打印机，包括底座4、打印单元、驱动单元和冷却成型单元，所述打印单元、驱动单元和冷却成型单元均设于底座4上，其中驱动单元包括竖向驱动组件、横向驱动组件和纵向驱动组件，打印单元设于竖向驱动组件上，纵向驱动组件设于横向驱动组件上，冷却成型单元包括罩筒18,罩筒18活动设于底座4上方且位于打印单元侧方。
竖向驱动组件包括两根第一螺纹杆8，两根第一螺纹杆8通过轴承前后对称转动安装于底座4上，两根第一螺纹杆8上均螺纹旋有连接座9，两个连接座9之间固定安装有承载台31，两根第一螺纹杆8上端均设有限位块10，底座4上固定安装有第一伺服电机5,第一伺服电机5的输出轴上与两根第一螺纹杆8其中一根之间通过锥齿轮传动组件6相连接，两根第一螺纹杆8之间通过第一皮带传动机构7相连接。
横向驱动组件包括横向移动台12，所述横向移动台12左右滑动安装于底座4上，横向移动台12底部对称设有多个滚动轮15,底座4上设有与滚动轮15相适配的卡槽，多个滚动轮15均卡于对应的卡槽中，底座4上左右对称设有两块第一条形板11，两块第一条形板11之间通过轴承转动安装有第二螺纹杆16，第二螺纹杆16贯穿横向移动台12,横向移动台12与第二螺纹杆16之间为螺纹连接，底座4上固定安装有第二伺服电机17，第二伺服电机17的输出轴与第二螺纹杆16一端相连接。
纵向驱动组件包括纵向移动台13，横向移动台12上通过轴承左右对称转动安装有两根第三螺纹杆41,纵向移动台13螺纹穿设于两根第三螺纹杆41之间，横向移动台12固定安装有第三伺服电机42,第三伺服电机42的输出轴与两根第三螺纹杆41其中一根一端相连接，两根第三螺纹杆41之间通过第二皮带传动机构40相连接，纵向移动台13上固定安装有打印平台14。
打印单元包括蓄水盒33和料斗34，所述蓄水盒33固定安装于承载台31上，料斗34密封嵌设于蓄水盒33内，料斗34底部设有输料管30,输料管30远离料斗34的一端延伸至承载台31下方并设有打印喷头，蓄水盒33顶部设有加水口35,料斗34顶部铰接安装有翻盖36,翻盖36与料斗34交接处设有扭力弹簧37，在自然状态下，翻盖36呈关闭状态，承载台31上固定安装有第二制冷器39,第二制冷器39的输出端上密封连接有第二冷气导管38,第二冷气导管38远离第二制冷器39的一端延伸至蓄水盒33内，蓄水盒33外壁上固定贴设有用于防止冷气过快过多散失的保温层32，在使用时，将巧克力颗粒料放入料斗34内，然后启动第二制冷器39,第二制冷器39向蓄水盒33内输送冷气从而使其内部注入的水快速变冷，以达到保持料斗34温度较低、防止巧克力颗粒料融化的目的。
底座4远离纵向驱动组件的端部上前后对称垂直设有两根导杆26，两根导杆26之间上下滑动安装有U形架25，所述罩筒18固定连接于U形架25上，罩筒18顶部设有分流座19,分流座19为内部空腔结构，分流座19顶部插设有混合管22以及固定安装有第一制冷器20和风机24,第一制冷器20的输出端上密封连接有第一冷气导管21,第一冷气导管21远离第一制冷器20的一端延伸至混合管22内，风机24的输出端上密封连接有导风管23,导风管23远离风机24的一端延伸至混合管22内，导风管23内设有滤尘网，分流座19底部均匀嵌设有多个出风嘴，出风嘴下端延伸至罩筒18内。
进一步的，两根导杆26上均设有齿条27，U形架25上固定安装有第四伺服电机45以及通过轴承转动安装有转杆43，所述第四伺服电机45的输出轴与转杆43一端相连接，转杆43上固定穿设有两个驱动齿轮44，两个驱动齿轮44分别与两根导杆26上的齿条27啮合，在巧克力产品打印完成后，启动第二伺服电机17使得打印平台14位于罩筒18的正下方，然后再启动第四伺服电机45使得罩筒18将打印平台14罩住，接着启动第一制冷器20和风机24,第一制冷器20和风机24分别向混合管22内输入冷气以及输入风从而混合形成冷风并注入分流座19内，随后再通过多个出风嘴均匀从罩筒18顶部吹向巧克力产品，以促进其快速冷却成型，进一步的，所述风机24功率功率较小，以防止其产生的风压过大而将巧克力产品吹坏。
进一步的，底座4上设有用于该3D打印机各个用电器供电的电源接口以及用于控制该3D打印机运行的控制盒，控制盒上设有与电脑相连接的USB接口。
在使用时，先在料斗34内放入巧克力颗粒料，然后在电脑上将产品模型导出，随后通过电脑控制该3D打印机自动运行，通过驱动单元带动打印喷头与打印平台14之间的位置变化，以完成产品打印，产品打印完成过后，启动第二伺服电机17使得打印平台14位于罩筒18的正下方，然后再启动第四伺服电机45使得罩筒18将打印平台14罩住对其快速冷却成型，随后将冷却完成的产品取走即可进行下一轮打印。
实施例2
请参阅图5和图6，本发明实施例与实施例1的不同之处在于，进一步的，由于该3D打印机运行时会产生晃动，为了提高其稳定性及安全性，所述底座4底部设有减震板组件，所述减震板组件包括第一夹板1和第二夹板3，第一夹板1和第二夹板3之间固定夹设有减震泡沫板2，减震泡沫板2上均匀嵌设有多根减震杆组件28和多个减震球29，减震杆组件28两端分别抵于第一夹板1和第二夹板3上，减震球29卡在第一夹板1和第二夹板3之间，减震杆组件28包括插杆46和插筒48,插杆46滑动插设于插筒48内，插杆46位于插筒48内的一端与插筒48内腔底部之间设有减震弹簧47,减震球29为实心橡胶球。
本发明的工作原理是：本发明在使用时，先在料斗34内放入巧克力颗粒料，然后在电脑上将产品模型导出，随后通过电脑控制该3D打印机自动运行，通过驱动单元带动打印喷头与打印平台14之间的位置变化，以完成产品打印，产品打印完成过后，启动第二伺服电机17使得打印平台14位于罩筒18的正下方，然后再启动第四伺服电机45使得罩筒18将打印平台14罩住对其快速冷却成型，随后将冷却完成的产品取走即可进行下一轮打印。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种3D食品打印机，包括底座(4)、打印单元、驱动单元和冷却成型单元，所述打印单元、驱动单元和冷却成型单元均设于底座(4)上，其特征在于，驱动单元包括竖向驱动组件、横向驱动组件和纵向驱动组件，打印单元设于竖向驱动组件上，纵向驱动组件设于横向驱动组件上，冷却成型单元包括罩筒(18),罩筒(18)活动设于底座(4)上方且位于打印单元侧方。
2.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述竖向驱动组件包括两根第一螺纹杆(8)，两根第一螺纹杆(8)通过轴承前后对称转动安装于底座(4)上，两根第一螺纹杆(8)上均螺纹旋有连接座(9)，两个连接座(9)之间固定安装有承载台(31)，两根第一螺纹杆(8)上端均设有限位块(10)，底座(4)上固定安装有第一伺服电机(5),第一伺服电机(5)的输出轴上与两根第一螺纹杆(8)其中一根之间通过锥齿轮传动组件(6)相连接，两根第一螺纹杆(8)之间通过第一皮带传动机构(7)相连接。
3.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述横向驱动组件包括横向移动台(12)，横向移动台(12)左右滑动安装于底座(4)上，横向移动台(12)底部对称设有多个滚动轮(15),底座(4)上设有与滚动轮(15)相适配的卡槽，多个滚动轮(15)均卡于对应的卡槽中，底座(4)上左右对称设有两块第一条形板(11)，两块第一条形板(11)之间通过轴承转动安装有第二螺纹杆(16)，第二螺纹杆(16)贯穿横向移动台(12),横向移动台(12)与第二螺纹杆(16)之间为螺纹连接，底座(4)上固定安装有第二伺服电机(17)，第二伺服电机(17)的输出轴与第二螺纹杆(16)一端相连接。
4.根据权利要求3所述的3D食品打印机，其特征在于，所述纵向驱动组件包括纵向移动台(13)，横向移动台(12)上通过轴承左右对称转动安装有两根第三螺纹杆(41),纵向移动台(13)螺纹穿设于两根第三螺纹杆(41)之间，横向移动台(12)固定安装有第三伺服电机(42),第三伺服电机(42)的输出轴与两根第三螺纹杆(41)其中一根一端相连接，两根第三螺纹杆(41)之间通过第二皮带传动机构(40)相连接，纵向移动台(13)上固定安装有打印平台(14)。
5.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述打印单元包括蓄水盒(33)和料斗(34)，蓄水盒(33)固定安装于承载台(31)上，料斗(34)密封嵌设于蓄水盒(33)内，料斗(34)底部设有输料管(30),输料管(30)远离料斗(34)的一端延伸至承载台(31)下方并设有打印喷头，蓄水盒(33)顶部设有加水口(35),料斗(34)顶部铰接安装有翻盖(36),翻盖(36)与料斗(34)交接处设有扭力弹簧(37)，承载台(31)上固定安装有第二制冷器(39),第二制冷器(39)的输出端上密封连接有第二冷气导管(38),第二冷气导管(38)远离第二制冷器(39)的一端延伸至蓄水盒(33)内，蓄水盒(33)外壁上固定贴设有用于防止冷气过快过多散失的保温层(32)。
6.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述底座(4)远离纵向驱动组件的端部上前后对称垂直设有两根导杆(26)，两根导杆(26)之间上下滑动安装有U形架(25)，罩筒(18)固定连接于U形架(25)上，罩筒(18)顶部设有分流座(19),分流座(19)为内部空腔结构，分流座(19)顶部插设有混合管(22)以及固定安装有第一制冷器(20)和风机(24),第一制冷器(20)的输出端上密封连接有第一冷气导管(21),第一冷气导管(21)远离第一制冷器(20)的一端延伸至混合管(22)内，风机(24)的输出端上密封连接有导风管(23),导风管(23)远离风机(24)的一端延伸至混合管(22)内，导风管(23)内设有滤尘网，分流座(19)底部均匀嵌设有多个出风嘴，出风嘴下端延伸至罩筒(18)内。
7.根据权利要求6所述的3D食品打印机，其特征在于，两根所述导杆(26)上均设有齿条(27)，U形架(25)上固定安装有第四伺服电机(45)以及通过轴承转动安装有转杆(43)，所述第四伺服电机(45)的输出轴与转杆(43)一端相连接，转杆(43)上固定穿设有两个驱动齿轮(44)，两个驱动齿轮(44)分别与两根导杆(26)上的齿条(27)啮合。
8.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述底座(4)底部设有减震板组件，减震板组件包括第一夹板(1)和第二夹板(3)，第一夹板(1)和第二夹板(3)之间固定夹设有减震泡沫板(2)，减震泡沫板(2)上均匀嵌设有多根减震杆组件(28)和多个减震球(29)，减震杆组件(28)两端分别抵于第一夹板(1)和第二夹板(3)上，减震球(29)卡在第一夹板(1)和第二夹板(3)之间，减震杆组件(28)包括插杆(46)和插筒(48),插杆(46)滑动插设于插筒(48)内，插杆(46)位于插筒(48)内的一端与插筒(48)内腔底部之间设有减震弹簧(47),减震球(29)为实心橡胶球。
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