CN209289762U - 软体食品3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种软体食品3D打印机，其特征在于，包括：食品物料挤出装置、平动装置、垂直运动装置、框架支撑结构；垂直运动装置紧固连接在框架支撑结构同一侧的上下横梁上，实现Z方向的运动；平动装置紧固连接在框架支撑结构水平面上；食品物料挤出装置通过直线轴承与平动装置连接。本实用新型提出了一种空间利用率更高、更轻便、稳定性更高的设计，喷头各部分皆可拆卸清洗，保证食用级别的卫生要求。同时，通过机械装置和参数设计的配合，实现快速、稳定的成型。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印，具体地，涉及软体食品3D打印机。尤其是一种以软体食品为原料的3D食品打印机装置。
背景技术
3D打印是一种快速成型技术，该技术通过逐层增加材料的方法进行制造，因此又称为增材制造。3D食品打印技术是3D打印技术在食品制作领域的应用，通过对食品原材料进行处理，使之能够被挤出并成型。3D食品打印可采用熔融沉积制造技术(FDM)，即将熔融状态的原材料挤出并在平台上成型。
目前食品3D打印仍然处于探索阶段，由于受到食品原料强度、粘性、流动性等限制，市面上的产品多存在打印精度低、喷头堵塞、打印机结构复杂、体积庞大等问题。探求适用于食品打印的喷口结构以及运动传输机构、调整打印过程的相关参数以实现较好的打印效果是目前相关研究中最为重视的内容。
现有的3D食品打印机多使用大储料桶和多轴支撑的设计，这导致打印机体积、重量过大，空间利用率较低。过于复杂的结构也导致储料装置难以拆卸和清洗。同时，由于无法解决成型问题，往往只能打印平面图案。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种软体食品3D打印机。
根据本实用新型提供的一种软体食品3D打印机，包括：食品物料挤出装置、平动装置、垂直运动装置、框架支撑结构；
垂直运动装置紧固连接在框架支撑结构同一侧的上下横梁上，实现Z方向的运动；
平动装置紧固连接在框架支撑结构水平面上，实现X、Y方向的运动；
食品物料挤出装置通过直线轴承与平动装置连接；
其中，X、Y、Z方向相互垂直，X、Y方向均为水平方向；
食品物料挤出装置包括：贯通挤出电机4、挤出丝杆3、丝杆限位块2、丝杆限位器1、储料筒7、喷口8；贯通挤出电机4转动带动挤出丝杆3运动，由于丝杆限位块2与贯通电机丝杆限位器1对挤出丝杆3旋转方向自由度的限制，从而实现挤出丝杆3垂直方向的运动，挤出丝杆在向下运动时，通过橡胶活塞挤压储料筒7内的物料，因而物料通过喷口8被挤出。
优选地，垂直运动装置包括：Z轴电机26、Z轴丝杆19、丝杆螺母22、Z轴平台23；丝杆螺母22紧固连接在Z轴平台23上；Z轴电机26带动Z轴丝杆19转动，Z轴丝杆19带动丝杆螺母22在垂直方向上的运动，实现Z轴平台23的垂直运动；Z轴电机26安装在框架支撑结构上。
优选地，Z轴电机26通过联轴器25连接Z轴丝杆19，Z轴平台23两侧紧固连接Z轴直线轴承21，Z轴支撑光轴20穿过Z轴直线轴承21与Z轴丝杆19的上下两端分别紧固连接在Z轴上支撑板18与Z轴下支撑板24上。
优选地，平动装置包括：平动电机28、电机同步轮29、同步带、旋转光轴14、光轴支撑座15、平动连接块11、平动光轴10；平动电机28通过电机同步轮29、同步带连接旋转光轴14，旋转光轴14两端置于紧固连接在光轴支撑座15上，平动电机28转动，带动旋转光轴14转动，带动同步带12运动，从而带动平动连接块11与X向平动光轴10运动，实现食品物料挤出装置在X方向上的运动；平动电机28安装在框架支撑结构上。
优选地，旋转光轴14在X、Y向各布置两根，一根主动、一根从动，所有的运动均是经过同步带与同步带轮传输，旋转光轴通过光轴座与轴承紧固连接在框架支撑结构上；平动光轴10与旋转光轴14之间通过平动连接块11进行连接，该平动连接块11分为左右两部分，通过螺丝与螺母连接，内部布置了石墨套，以降低与旋转光轴10之间的摩擦，另还布置了同步带压片保证动连接块11随同步带运动的稳定性，平动光轴10两端直接嵌入平动连接块11外部的圆柱形孔洞内，实现在平面范围内X、Y向的平动过程。
优选地，食品物料挤出装置由上至下分别为丝杆限位器1、丝杆限位块2、挤出丝杆3、贯通挤出电机4、喷口主结构件、储料筒套、储料筒7、喷口8，丝杆限位器1直接通过四根螺丝穿过贯通挤出电机4紧固连接在喷口主结构件上，挤出丝杆3顶端安装丝杆限位块2，通过丝杆限位器1的纵向开槽来限制挤出丝杆3旋转方向的自由度，挤出丝杆3的上下运动控制储料筒7内物料的挤出过程。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型结构合理，易于维护。
2、本实用新型提出了一种空间利用率更高、更轻便、稳定性更高的设计，喷头各部分皆可拆卸清洗，保证食用级别的卫生要求。同时，通过机械装置和参数设计的配合，实现快速、稳定的成型。
3、本实用新型在保证较高打印精度的同时，具有较快的打印速度，同时通过采用单轴支撑的平动机构以及集成度较高的喷口机构，提升了内部空间的利用率，大幅降低食品打印机的外形尺寸，提升装置运输储存的便利性，此外通过理论分析与实验设计相结合的方式，通过大量的实验与测试，获得了一组最适于食品打印的参数组合，实现较好的打印效果。
4、本实用新型采用单轴内部支撑的平动装置，降低了食品物料挤出装置与平动装置相连部分的体积，同时可以降低平动连接块在长度方向上的尺寸，通过以上两点改进，提升了内部空间的利用率，有效地降低了打印机外形尺寸。
5、本实用新型实现了具有较高集成度的食品物料挤出装置，通过主结构件集成所有相关部件，降低了食品物料挤出装置的体积与质量，降低该部分的运动惯性，提升打印过程稳定性与精度。
6、本实用新型采用了拆卸式物料填充机构，物料事先填入储料筒再装入储料筒套，旋入喷口主结构件，更换时只需沿相反方向拿出，提升物料在打印过程中的密封性与安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的整体正视结构示意图；
图2为本实用新型的整体俯视结构示意图；
图3为平动装置正视结构示意图；
图4为平动装置俯视结构示意图；
图5为垂直运动装置结构示意图；
图6为食品物料挤出装置结构示意图；
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
结合图1至图6说明本实施方式，本实用新型提供的一种软体食品3D打印机，包括食品物料挤出装置、平动装置、垂直运动装置、框架支撑结构；
垂直运动装置紧固连接在框架支撑结构同一侧的上下横梁上，实现Z方向的运动，平动装置紧固连接在框架支撑结构上水平面上，食品物料挤出装置通过直线轴承与平动装置连接，实现X、Y方向的运动；其中，X、Y、Z方向相互垂直，X、Y方向均为水平方向；
共有四个步进电机完成打印过程，下面分别介绍：
Z轴电机26通过联轴器25连接Z轴丝杆19，丝杆螺母22紧固连接在Z轴平台23上，Z轴平台23两侧紧固连接Z轴直线轴承21，Z轴支撑光轴20穿过Z轴直线轴承21与Z轴丝杆19的上下两端分别紧固连接在Z轴上支撑板18与Z轴下支撑板24上。运动时，Z轴电机26带动Z轴丝杆19转动，带动丝杆螺母22在垂直方向上的运动，实现Z轴平台23的垂直向运动。
X、Y两个方向的平动电机28通过电机同步轮29、同步带与旋转光轴14相连，旋转光轴14两端置于紧固连接在光轴支撑座15上，X向平动电机28转动，带动旋转光轴14转动，带动X向同步带12运动，从而带动X向平动连接块11与X向平动光轴10运动，实现食品物料挤出装置在X方向上的运动，Y向运动同理。Y向平动电机28转动，带动旋转光轴14转动，带动Y向同步带12运动，从而带动Y向平动连接块11与Y向平动光轴10运动，实现食品物料挤出装置在Y方向上的运动。
贯通挤出电机4转动带动挤出丝杆3运动，由于丝杆限位块2与贯通电机丝杆限位器1对挤出丝杆3旋转方向自由度的限制，从而实现挤出丝杆3垂直方向的运动，挤出丝杆在向下运动时，通过橡胶活塞挤压储料筒7内的物料，因而物料通过喷口8被挤出，跟随食品物料挤出装置的运动在Z轴平台23上绘制出二维平面图形，再通过Z轴平台23在垂直方向上的运动，实现三维图形的打印。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种软体食品3D打印机，其特征在于，包括：食品物料挤出装置、平动装置、垂直运动装置、框架支撑结构；
垂直运动装置紧固连接在框架支撑结构同一侧的上下横梁上，实现Z方向的运动；
平动装置紧固连接在框架支撑结构水平面上，实现X、Y方向的运动；
食品物料挤出装置通过直线轴承与平动装置连接；
其中，X、Y、Z方向相互垂直，X、Y方向均为水平方向；
食品物料挤出装置包括：贯通挤出电机(4)、挤出丝杆(3)、丝杆限位块(2)、丝杆限位器(1)、储料筒(7)、喷口(8)；贯通挤出电机(4)转动带动挤出丝杆(3)运动，由于丝杆限位块(2)与贯通电机丝杆限位器(1)对挤出丝杆(3)旋转方向自由度的限制，从而实现挤出丝杆(3)垂直方向的运动，挤出丝杆在向下运动时，通过橡胶活塞挤压储料筒(7)内的物料，因而物料通过喷口(8)被挤出。
2.根据权利要求1所述的软体食品3D打印机，其特征在于，垂直运动装置包括：Z轴电机(26)、Z轴丝杆(19)、丝杆螺母(22)、Z轴平台(23)；丝杆螺母(22)紧固连接在Z轴平台(23)上；Z轴电机(26)带动Z轴丝杆(19)转动，Z轴丝杆(19)带动丝杆螺母(22)在垂直方向上的运动，实现Z轴平台(23)的垂直运动；Z轴电机(26)安装在框架支撑结构上。
3.根据权利要求2所述的软体食品3D打印机，其特征在于，Z轴电机(26)通过联轴器(25)连接Z轴丝杆(19)，Z轴平台(23)两侧紧固连接Z轴直线轴承(21)，Z轴支撑光轴(20)穿过Z轴直线轴承(21)与Z轴丝杆(19)的上下两端分别紧固连接在Z轴上支撑板(18)与Z轴下支撑板(24)上。
4.根据权利要求1所述的软体食品3D打印机，其特征在于，平动装置包括：平动电机(28)、电机同步轮(29)、同步带、旋转光轴(14)、光轴支撑座(15)、平动连接块(11)、平动光轴(10)；平动电机(28)通过电机同步轮(29)、同步带连接旋转光轴(14)，旋转光轴(14)两端置于紧固连接在光轴支撑座(15)上，平动电机(28)转动，带动旋转光轴(14)转动，带动同步带(12)运动，从而带动平动连接块(11)与X向平动光轴(10)运动，实现食品物料挤出装置在X方向上的运动；平动电机(28)安装在框架支撑结构上。
5.根据权利要求1所述的软体食品3D打印机，其特征在于，旋转光轴(14)在X、Y向各布置两根，一根主动、一根从动，所有的运动均是经过同步带与同步带轮传输，旋转光轴通过光轴座与轴承紧固连接在框架支撑结构上；平动光轴(10)与旋转光轴(14)之间通过平动连接块(11)进行连接，该平动连接块(11)分为左右两部分，通过螺丝与螺母连接，内部布置了石墨套，以降低与旋转光轴(14)之间的摩擦，另还布置了同步带压片保证平动连接块(11)随同步带运动的稳定性，平动光轴(10)两端直接嵌入平动连接块(11)外部的圆柱形孔洞内，实现在平面范围内X、Y向的平动过程。
6.根据权利要求1所述的软体食品3D打印机，其特征在于，食品物料挤出装置由上至下分别为丝杆限位器(1)、丝杆限位块(2)、挤出丝杆(3)、贯通挤出电机(4)、喷口主结构件、储料筒套、储料筒(7)、喷口(8)，丝杆限位器(1)直接通过四根螺丝穿过贯通挤出电机(4)紧固连接在喷口主结构件上，挤出丝杆(3)顶端安装丝杆限位块(2)，通过丝杆限位器(1)的纵向开槽来限制挤出丝杆(3)旋转方向的自由度，挤出丝杆(3)的上下运动控制储料筒(7)内物料的挤出过程。
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| CN201821942496.4U CN209289762U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 软体食品3d打印机 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114451435A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-10 | 成凤强 | 食品加工用的自动挤压出料成型设备 |
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2018
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