TWM511764U - 活動轉盤式食品３ｄ列印機 - Google Patents

Description

活動轉盤式食品3D列印機

本創作係與列印裝置有關；特別是指一種活動轉盤式食品3D列印機。

3D列印屬於快速成形技術，係利用數位模型檔案為基礎，而直接產出幾乎任意形狀之3D實體的技術；早期的物品3D列印係運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，透過逐層堆疊累積的方式來構築物體，故又稱積層製造。該技術發展至今，已藉由不同的材料應用於工業模具製造、汽車、飛機零件、衣物，甚至醫療用的人工關節、假牙、機械手掌、支氣管架及臉皮創建等。而隨著技術的進展，3D列印的應用更擴及餐飲業，即利用可食用的材料，直接製造出各種形狀的食品，此技術亦為人類烹飪方式及飲食習慣帶來一股前所未見的潮流。

3D列印的設計過程係先透過電腦輔助設計軟體或電腦動畫軟體建立模型，再將建成的三維模型分割成逐層的截面，並與印表機的驅動裝置連接，藉以指導印表機逐層列印。各層截面的資訊，包含該截面於Z方向之厚度與X-Y平面方向範圍，其解析度皆以dpi(像素每英寸)或者微米來計算。一般截面的厚度為100微米，也有部分系列印表機可列印出16微米薄的一層；平面方向則可以列印出與雷射印表機相近的解析度，即該單一輸出料(相當於一般印表機之墨水滴)的直徑為50至100微米。

上述以直角作標定位的截面資訊，其解析度雖對目前3D列印機的大多數應用來說已經足夠，但在列印圓弧線條時，由於噴頭是以直角作標軸的方向移動，故移動略顯呆版且易呈現出較粗糙的鋸齒狀弧線，若要獲得更高解析度的物品則可經由表面打磨，使物品表面較為光滑。

然而，須透過二次加工將初步列印出的物品獲得較為精細的成品，儼然增加了人力及時間的成本；另外，對於應用在食品製造的3D列印機而言，為達到現今消費者對食物外觀的要求，如何製造出外形精緻，即具有「高解析度」的食品確為首要達成之目標。

有鑑於此，本創作之目的在於提供一種活動轉盤式食品3D列印機，移動較為靈活並可製造出外形較精緻的食品，另外，本創作亦適用於食品之表面裝飾。

緣以達成上述目的，本創作所提供活動轉盤式食品3D列印機包含一基座、一線性驅動裝置、一噴頭及一承載盤，其中該線性驅動裝置架設於該基座，包含有一導引構件、一第一方向馬達與一第二方向馬達；該噴頭設置於該導引構件，並受該第一方向馬達與該第二方向馬達的驅動，而沿該導引構件所構成的一二維平面上移動，該二維平面係由一第一方向及一第二方向所構成，該第一方向與該第二方向互呈垂直；該噴頭之噴嘴正對於該基座；該承載盤設置於該基座，且該承載盤之表面構成一承載面，正對該噴頭之噴嘴以承載列印物；其特徵在於，設置於該基座的一旋轉馬達與一傾斜馬達，該旋轉馬達用以驅動該承載盤於一第一旋轉方向旋轉，該傾斜馬達則驅動該承載盤於一第二旋轉方向旋轉，該第二旋轉方向與該第一旋轉方向呈垂直。

本創作之效果在於列印過程中，該噴頭可作線性移動，加上下方承載盤之旋轉，達到更靈活之動作，以使噴印出的弧線更為流暢，另，亦可藉由可傾斜的承載盤於食品側面作進一步的裝飾，以製造出外型較精緻的成品。

1‧‧‧活動轉盤式食品

3D‧‧‧列印機

10‧‧‧載物台

20‧‧‧導引構件

22a‧‧‧直桿

22b‧‧‧橫桿

30‧‧‧滑塊

32‧‧‧噴頭

321‧‧‧噴嘴

32a‧‧‧進料管

34‧‧‧集料刮刀

34a‧‧‧收料吸管

36‧‧‧光學感應裝置

361‧‧‧偵測介面

40‧‧‧承載盤

42‧‧‧圓盤

421‧‧‧承載面

44‧‧‧圓盤轉軸

46‧‧‧圓盤轉軸齒輪

50‧‧‧軌道模組

52‧‧‧軌道條

521‧‧‧齒條

54‧‧‧軌道架

56‧‧‧傾斜轉軸

58‧‧‧傾斜轉軸齒輪

60‧‧‧傾斜馬達

62‧‧‧傾斜馬達齒輪

64‧‧‧傾斜減速齒輪

70‧‧‧底座

72‧‧‧底座齒輪

74‧‧‧滑輪

80‧‧‧Y軸馬達

90‧‧‧旋轉馬達

92‧‧‧旋轉減速齒輪

2‧‧‧活動轉盤式食品

3D‧‧‧列印機

10‧‧‧載物台

12‧‧‧Y軸軌道

20‧‧‧導引構件

22a‧‧‧直桿

24‧‧‧Y軸滑塊

40‧‧‧承載盤

50’‧‧‧軌道模組

52‧‧‧軌道條

圖1係本創作一較佳實施例之活動轉盤式食品3D列印機之立體圖。

圖2係本創作上述較佳實施例之活動轉盤式食品3D列印機之局部放大立體圖。

圖3係本創作上述較佳實施例之活動轉盤式食品3D列印機之示意圖，揭示食品表面裝飾的列印過程。

圖4係本創作另一實施例之活動轉盤式食品3D列印機之立體圖。

為能更清楚地說明本創作，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如后，請參圖1所示，為本創作一較佳實施例之活動轉盤式食品3D列印機1，包含有一基座、一線性驅動裝置、一出料單元與一承載盤40。

該基座位於該活動轉盤式食品3D列印機1的底部，包含一載物台10，該載物台10係一箱體，用以搭載該線性驅動裝置、該出料單元與該承載盤40。

該線性驅動裝置架設於該載物台10，包含有一導引構件20、一第一方向馬達與一第二方向馬達，該導引構件20包含有二直桿22a及一橫桿22b，該二直桿22a呈一第一方向固設於該載物台10之頂緣，該橫桿22b之兩端則 分別與該二直桿22a垂直連接，並形成一第二方向，該第一方向與該第二方向互呈垂直，於本實施例中，該第一方向與該第二方向分別為圖1所示之該Z軸方向與該X軸方向；該第一方向馬達設置於該直桿22a(圖未示)，驅動該橫桿22b沿該二直桿22a作該Z軸方向之移動；該第二方向馬達則設置於該橫桿22b(圖未示)。

該出料單元包含有一滑塊30、至少一噴頭32及一進料管32a。該滑塊30設置於該導引構件20之橫桿22b，並透過該第二方向馬達的驅動沿該橫桿22b作該X軸方向之移動；該噴頭32係以食品級塑料或不鏽鋼製成之食品級噴頭，結合於該滑塊30且該噴頭32之噴嘴321正對該載物台10，藉此，該噴頭32受該線性驅動裝置之驅動於該X軸與該Z軸所構成的二維平面上移動；該進料管32a係以食品級塑料製成，並與該噴頭32連結，用以將列印物原料輸入該噴頭32，再透過該噴嘴321輸出。

另外一提的是，該第一方向馬達與該第二方向馬達同時與一電腦主機(圖未示)電性連接，藉由該電腦主機的控制，決定該噴頭32的移動速度及方向。

上述該出料單元更包含有一集料刮刀34、一收料吸管34a及一光學感應裝置36。該該集料刮刀34係以食品級塑料或不鏽鋼製成，結合於該滑塊30並與該噴頭32相鄰，用以將多餘的列印物原料刮除；該收料吸管34a係以食品級塑料製成並與該集料刮刀34連結，用以回收該多餘的列印物原料，達到節省物料的效果。

該光學感應裝置36結合於該滑塊30，並同時與該電腦主機電性連結；該光學感應裝置36具有一偵測介面361，正對於該載物台10，用以收集列印物的實際位置，並將該些訊息回傳至該電腦主機之軟體，藉此，使軟體重新 評估並調整列印物原料之輸出量及該噴頭32之定位，使食品列印過程於程式回饋控制下，能更加精準並減少失誤。

該承載盤40結合於該載物台10，且該承載盤40具有一承載面421正對該噴頭32之噴嘴321，用以承載列印物。配合圖2所示，該承載盤40包含有一圓盤42、一圓盤轉軸44及一圓盤轉軸齒輪46。該圓盤42之表面構成該承載面421；該圓盤轉軸44之一端垂直固設於該圓盤42之與該承載面421相背之另一面，該圓盤轉軸44之另一端則與該基座相連；該圓盤轉軸齒輪46則固設於該圓盤轉軸44並與該圓盤轉軸44具有相同的軸心。

該基座更包含一軌道模組50及一傾斜驅動裝置。該軌道模組50包含有以二軌道條52為例的第三方向軌道、二軌道架54、二傾斜轉軸56與一傾斜轉軸齒輪58。

兩該軌道條52為相同形狀之長型桿狀物，相隔一段距離地平行設置，且各具有以一齒條521為例之齒狀物；該二軌道架54為相同形狀之矩形盒體，相隔一段距離地與該二軌道條52的兩端結合，亦即，兩該軌道條52及兩該軌道架54相互圍成一矩形。

兩該傾斜轉軸56分別固設於兩該軌道架54，且該傾斜轉軸56之軸線與該軌道條52之走向呈平行，其中該傾斜轉軸56的一端固設於該軌道架54，另一端則可轉動的架設於該載物台10；特別說明的是，上述兩該軌道條52之走向及該傾斜轉軸56之軸線構成一與該X軸與該Z軸垂直的一第三方向，於此實施例中，該第三方向即為圖1所示之該Y軸方向。該傾斜轉軸齒輪58固設於該傾斜轉軸56，並與該傾斜轉軸56具有相同之軸心，該傾斜轉軸56之轉動係透過該傾斜驅動裝置。

該傾斜驅動裝置包含有一傾斜馬達60、傾斜馬 達齒輪62及一傾斜減速齒輪64。該傾斜馬達60固設於該載物台10之內部牆面，該傾斜馬達齒輪62套固於該傾斜馬達60之轉軸上，並與該傾斜減速齒輪64相互嚙合，該傾斜減速齒輪64再與傾斜轉軸56上的傾斜轉軸齒輪58嚙合，藉此，該傾斜馬達60的運作可帶動該傾斜轉軸56與該軌道模組50於一第二旋轉方向旋轉，於此實施例中，該第二旋轉方向即該Y軸方向，換言之，該軌道模組50藉由該傾斜馬達60的驅動以該Y軸方向為軸線而旋轉。

為使該承載盤40與該軌道模組50連結並同時達成沿該Y軸移動及於一第一旋轉方向旋轉的效果，此實施例之活動轉盤式食品3D列印機1更包含有一底座70、一以Y軸馬達80為例的第三方向馬達與一旋轉驅動裝置。

該底座70包含一長方體塊狀物，其寬度小於兩該平行軌道條52的距離，且更包含有兩底座齒輪72及複數個滑輪74，該底座70係可移動地與兩該軌道條52連結，其中兩該底座齒輪72與該齒條521相互嚙合，該些滑輪74則沿兩該軌道條52上之凹槽滾動，藉此，該底座70可沿該二軌道條52所構成的該Y軸方向移動，並利用該些滑輪74將該底座70固定於兩該軌道條52之間；該Y軸馬達80固設於該底座70，用以驅動該些底座齒輪72於該軌道條52上之移動。

該承載盤40之圓盤轉軸44係可轉動地與該底座70垂直結合，故該承載盤40可由該底座70的帶動，而作上述沿該Y軸方向移動以及於該Y軸方向旋轉。

此外，該旋轉驅動裝置固設於該底座70，包含有一旋轉馬達90與一旋轉減速齒輪92。該旋轉馬達90驅動該旋轉減速齒輪92之轉動，該旋轉減速齒輪92則透過與該圓盤轉軸齒輪46相互嚙合，而帶動該承載盤40於該第一 旋轉方向旋轉，於此實施例中，該第一旋轉方向與該第二旋轉方向呈垂直，並且為圖1所示之Z軸方向，換言之，該承載盤40藉由該旋轉馬達90的驅動以該Z軸方向為軸線而旋轉。

另，上述該傾斜馬達60、該Y軸馬達80及該旋轉馬達90皆與該電腦主機作電信連接，接收待列印物模型的資訊後，依指示控制該承載盤40的移動速度、方向及角度。

綜上所述，此一實施例之活動轉盤式食品3D列印機1除了具有一般3D列印機所採用之X-Y-Z直角坐標的列印移動模式，該承載盤40更多了傾斜及旋轉的功能，使噴印的移動更加靈活，噴印出的弧線更為流暢，有效改善習用3D列印機動作較為呆版的缺點。

除此之外，該承載盤40可傾斜的特性，使該活動轉盤式食品3D列印機1可應用於已有基底的食品裝飾，配合圖3所示，該圓盤42承載有一蛋糕基底，當該圓盤42呈傾斜時，該蛋糕基底的側面則面對該噴頭32，此時再配合該出料單元之滑塊30沿該橫桿22b作該X軸之移動，以及該圓盤轉軸44之轉動，即可將以奶油為例的食用料由該噴頭32輸出，以進行蛋糕側面的裝飾。

再者，上述列印物表面裝飾的基底可採用較廉價的素材，甚至可為非食品且可回收之物料，再以較昂貴的列印物原料進行基底表面的噴印，如此一來，可達成到環保及節省成本的效果。

此外，配合圖4所示，另一實施例之活動轉盤式食品3D列印機2可達到與上述實施例之活動轉盤式食品3D列印機1相同的效果，兩者不同之處在於，該另一實施例包含一軌道模組50’，其中該二軌道條52並無設置該齒 條521及凹槽，該底座70並無設置該Y軸馬達80，且該承載盤40係固定設置於該二軌道條52，換言之，該承載盤40無法沿該Y軸方向移動。

取而代之的是，該線性驅動裝置更包含有一以Y軸軌道12為例的第三方向軌道、一Y軸滑塊24及一以Y軸馬達為例的第三方向馬達(圖未示)，該Y軸軌道12設置於該載物台10；該Y軸滑塊24設置於該直桿22a底部，且可於該Y軸軌道12上移動，該Y軸馬達係固設於該載物台10，用以驅動該導引構件20沿該Y軸方向移動。

以上所述僅為本創作較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

1‧‧‧活動轉盤式食品

3D‧‧‧列印機

10‧‧‧載物台

20‧‧‧導引構件

22a‧‧‧直桿

22b‧‧‧橫桿

30‧‧‧滑塊

32‧‧‧噴頭

321‧‧‧噴嘴

32a‧‧‧進料管

34‧‧‧集料刮刀

34a‧‧‧收料吸管

36‧‧‧光學感應裝置

361‧‧‧偵測介面

40‧‧‧承載盤

421‧‧‧承載面

Claims (8)

1. 一種活動轉盤式食品3D列印機，包括有：一基座；一線性驅動裝置，架設於該基座，包含有一導引構件、一第一方向馬達與一第二方向馬達；一噴頭，設置於該導引構件，並受該第一方向馬達與該第二方向馬達的驅動，而沿該導引構件所構成的一二維平面上移動，該二維平面係由一第一方向及一第二方向所構成，該第一方向與該第二方向互呈垂直；該噴頭之噴嘴正對於該基座；一承載盤，設置於該基座，且該承載盤之表面構成一承載面，正對該噴頭之噴嘴以承載列印物；其特徵在於：一旋轉馬達，設置於該基座，用以驅動該承載盤於一第一旋轉方向旋轉。
2. 如請求項1所述之活動轉盤式食品3D列印機，其中該承載盤包含有一圓盤、一圓盤轉軸及一圓盤轉軸齒輪，該圓盤之表面構成該承載面，該圓盤轉軸之一端垂直固設於該圓盤之與該承載面相背之另一面，該圓盤轉軸之另一端則與該基座相連，該圓盤轉軸齒輪套設於該圓盤轉軸並與該圓盤轉軸具有相同的軸心；該旋轉馬達驅動該圓盤轉軸齒輪及該圓盤於該第一旋轉方向旋轉。
3. 如請求項2所述之活動轉盤式食品3D列印機，其中該基座包含有一傾斜馬達，用以驅動該承載盤於一第二旋轉方向旋轉，該第二旋轉方向與該第一旋轉方向呈垂直。
4. 如請求項3所述之活動轉盤式食品3D列印機，其中該基座包含有一載物台及一軌道模組，該軌道模組兩端分別固設有一傾斜轉軸，該傾斜轉軸係可於該第二旋轉方向旋轉地設置於該載物台；該承載盤設置於該軌道模組；藉此，該傾斜馬達驅動該傾斜轉軸及該承載盤於一第二旋轉方向旋轉。
5. 如請求項1或3所述之活動轉盤式食品3D列印機，該基座更包含有一第三方向軌道及一第三方向馬達，用以驅動該承載盤沿一第三方向移動，其中該第三方向與該二維平面垂直。
6. 如請求項1或3所述之活動轉盤式食品3D列印機，該線性驅動裝置更包含有一第三方向軌道及一第三方向馬達，用以驅動該噴頭沿一第三方向移動，其中該第三方向與該二維平面垂直。
7. 如請求項1所述之活動轉盤式食品3D列印機，更包含有一集料刮刀與一收料吸管，該集料刮刀結合於該導引構件並與該噴頭相鄰，用以將多餘的列印物原料刮除；該收料吸管與該集料刮刀連結，並將該多餘的列印物原料回收。
8. 如請求項1所述之活動轉盤式食品3D列印機，更包含有一光學感應裝置，結合於該導引構件，並與一電腦主機電性連接；該光學感應裝置更具有一偵測介面，正對於該承 載面，用以收集列印物原料於該承載盤上的一實際位置，並將該實際位置回傳至該電腦主機之軟體，藉此調整列印物原料之輸出量及該噴頭之定位。