WO2015120668A1 - 一种3d蛋糕打印机 - Google Patents

Abstract

一种3D蛋糕打印机，包括机架、打印托台组件、打印头组件、奶油挤出装置以及控制系统。打印托台组件安装在机架上，并包括在托台驱动装置的驱动下沿竖直方向运动的升降托台装置；打印头组件安装在机架上且位于升降托台装置的上方，包括在打印头驱动装置的驱动下沿横向或者纵向运动的工作台以及设置在工作台上的打印头（3）；奶油挤出装置包括奶油容器（13）以及奶油挤压装置，奶油容器上远离奶油挤压装置的一端设置有挤出口（27），挤出口与打印头连通。控制系统用于控制托台驱动装置、打印头驱动装置以及奶油挤压装置按照预定指令动作，降低了对人工以及所需材料的要求，提高了工作效率，降低了制作成本，能够制作出栩栩如生的立体图案。

Description

一种 3D蛋糕打印机

本申请要求于 2014 年 02 月 14 日提交中国专利局、 申请号为 201410051744.6、 发明名称为 "一种 3D蛋糕打印机" 的中国专利申请的优先 权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及食品生产器械领域， 特别涉及一种 3D蛋糕打印机。 背景技术

现在， 不论大人或者小孩， 都可以在过生日的时候， 买个漂亮的蛋糕， 享 受众人给予的祝福。 生日蛋糕通常是用蛋糕、奶油、 水果等食材摆放成各种图 案， 表达对过生日的人的祝福。

现有技术中，在制作生日蛋糕的过程中，通常是将蛋糕放在可旋转的载物 台上， 使用裱花器、 刮刀等工具将奶油涂抹到蛋糕的表面， 并做出造型， 这种 制作方法对操作人员的技巧和熟练程度有一定的要求，需要操作人员进行大量 的练习才能达到要求， 费时费力； 除此之外， 现在还有一种照片蛋糕打印机， 其与现有的打印机原理基本相同，使用可食用的墨水将照片、 图案等打印在可 食用的米纸上，再将可食用的米纸放置在生日蛋糕上面即可，给人耳目一新的 感觉，但是，由于其打印用的食用墨水需要从国外进口且含有大量的食用色素， 不仅成本较高而且食用色素会对人体健康造成一定的损害，而且这种照片蛋糕 打印机只能将照片等平面的图案打印在米纸上， 不能制作出立体的画面， 无法 满足一些顾客的要求。

因此， 如何提供一种生日蛋糕辅助制作设备， 使其能够便于操作， 提高工 作效率， 降低成本并制作出立体图案， 成为本领域技术人员亟待解决的重要技 术问题。 发明内容

有鉴于此， 本发明提供了一种 3D蛋糕打印机， 以达到使得其能够便于操 作人员操作， 提高工作效率， 降低成本并制作出立体图案的目的。

为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种 3D蛋糕打印机， 用于制作奶油蛋糕， 包括：

机架；

打印托台组件，安装在所述机架上， 包括托台驱动装置以及在所述托台驱 动装置的驱动下沿竖直方向运动的升降托台装置；

打印头组件，安装在所述机架上且位于所述升降托台装置的上方， 包括打 印头驱动装置、在所述打印头驱动装置的驱动下沿横向或者纵向运动的工作台 以及设置在所述工作台上的打印头；

奶油挤出装置， 包括奶油容器以及奶油挤压装置， 所述奶油容器上远离所 述奶油挤压装置的一端设置有挤出口， 所述挤出口与所述打印头连通；

控制系统， 用于控制所述托台驱动装置、所述打印头驱动装置以及所述奶 油挤压装置按照预定指令动作。

从上述技术方案可以看出， 本发明提供的 3D蛋糕打印机， 包括机架、 打 印托台组件、 打印头组件、 奶油挤出装置以及控制系统， 其中， 打印托台组件 安装在机架上，包括托台驱动装置以及在托台驱动装置的驱动下沿竖直方向运 动的升降托台装置； 打印头组件安装在机架上且位于升降托台装置的上方， 包 括打印头驱动装置、在打印头驱动装置的驱动下沿横向或者纵向运动的工作台 以及设置在工作台上的打印头； 奶油挤出装置包括奶油容器以及奶油挤压装 置，奶油容器上远离奶油挤压装置的一端设置有挤出口，挤出口与打印头连通； 控制系统用于控制托台驱动装置、打印头驱动装置以及奶油挤压装置按照预定 指令动作， 在实际操作中， 向控制系统中输入想要的图案， 控制系统对托台驱 动装置、打印头驱动装置以及奶油挤压装置发出指令，通过调节升降托台装置 的高低以及打印头的位置实现分层立体打印的目的，打破了人工制作生日蛋糕 以及现有照片蛋糕打印机的局限性， 降低了对操作人员以及所需材料的要求， 提高了工作效率， 降低了制作成本， 并且能够制作出栩栩如生的立体图案。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的结构示意图；

图 2为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的工作台的局部结构示意图； 图 3为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的俯视图。 具体实施方式

本发明提供了一种 3D蛋糕打印机，以达到使得其能够便于操作人员操作 , 提高工作效率， 降低成本并制作出立体图案的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

请参阅图 1-图 2, 图 1为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的结构示意 图； 图 2为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的工作台的局部结构示意图。

本发明提供的一种 3D蛋糕打印机， 用于制作奶油蛋糕， 包括机架、 打印 托台组件、 打印头组件、 奶油挤出装置以及控制系统。

其中， 机架主要起到支撑其上部件的作用； 打印托台组件安装在机架上， 包括托台驱动装置以及在托台驱动装置的驱动下沿竖直方向运动的升降托台 装置； 打印头组件安装在机架上且位于升降托台装置的上方， 包括打印头驱动 装置、在打印头驱动装置的驱动下沿横向或者纵向运动的工作台以及设置在工 作台上的打印头 3; 奶油挤出装置包括奶油容器 13 以及奶油挤压装置， 奶油 容器 13上远离奶油挤压装置的一端设置有挤出口 27 , 挤出口 27与打印头 3 连通； 控制系统用于控制托台驱动装置、打印头驱动装置以及奶油挤压装置按 照预定指令动作。

与现有技术相比， 本发明提供的 3D蛋糕打印机， 在实际操作中， 向控制 系统中输入想要的图案，控制系统对托台驱动装置、打印头驱动装置以及奶油 挤压装置发出指令，通过调节升降托台装置的高低以及打印头 3的位置实现分 层立体打印的目的，打破了人工制作生日蛋糕以及现有照片蛋糕打印机的局限 性， 降低了对操作人员以及所需材料的要求， 提高了工作效率， 降低了制作成 本， 并且能够制作出栩栩如生的立体图案。

控制系统用于按照输入的指令控制托台驱动装置驱动升降托台装置在竖 直方向上往复运动，控制打印头驱动装置驱动工作台带动打印头 3沿横向或者 纵向运动， 与此同时， 控制奶油挤压装置运动将奶油容器 13中的奶油通过与 奶油容器 13相连的打印头 3挤出， 可以釆用多种方式实现这一目的， 在本发 明实施例中， 控制系统包括集成控制板卡和软件控制系统， 其中， 软件控制系 统集成了剖层软件和代码生成器，在使用过程中， 首先需要通过三维软件建立 三维模型， 也可在互联网上下载， 然后将模型格式转换为 STL格式导入控制 软件， 控制软件内有视图窗口， 可供操作者目测模型形状， 打印位置， 打印大 小等。 当模型位置及大小确定后， 进行模型剖层处理， 然后将剖层数据生成代 码，最后把生成好的代码传输到集成控制板卡，板卡驱动各驱动装置开始打印。 当第一层打印好后托台升降装置自动下降一个剖层厚度，打印头 3开始第二层 打印， 如此循环叠加打印， 一直到模型成型。

为了便于制作以及在使用过程中不影响蛋糕的取放， 本发明实施例中，机 架包括四根支撑柱 7以及四根横梁 8, 四根横梁 8分别位于机架的前、后、左、 右面且分别与相邻的支撑柱 7的上端相连， 机架的下端设置有底板 26 , 底板 26与横梁 8之间还设置有三根加强梁 6,三根加强梁 6分别位于机架的后、左、 右面， 每根加强梁 6的两端分别连接在两根支撑柱 7上， 底板 26与加强梁 6 之间还设置有用于安装托台驱动装置的安装板 25 , 这种机架结构简单， 便于 制作， 成本低廉， 且机架前面的横梁 8和底板 26之间没有任何阻挡物， 形成 一个便于取放蛋糕的窗口， 同时便于观察制作情况。

托台驱动装置用来驱动升降托台装置在竖直方向上往复运动，其可以通过 多种方式来实现， 在本发明实施例中， 托台驱动装置包括托台步进电机 1 , 托 台步进电机 1的电机轴向下穿过安装板 25 , 机身固定在安装板 25上， 托台步 进电机 1的电机轴上设置有主动轮； 升降托台装置包括托台 2以及竖直丝杠， 竖直丝杠可转动地设置在机架上， 其穿过安装板 25的一端设置有从动轮， 主 动轮与从动轮之间通过传动带连接， 竖直丝杠上设置有竖直丝杠螺母， 托台 2 安装在竖直丝杠螺母上。

为了保证托台 2在载重运行的过程中保持平稳， 在本发明实施例中， 竖直 丝杠包括第一竖直丝杠 24、 第二竖直丝杠以及第三竖直丝杠， 第一竖直丝杠 24一端安装在位于机架后面的加强梁 6上， 另一端穿过安装板 25安装在底板 26 上且其上设置有第一从动轮， 第二竖直丝杠以及第三竖直丝杠分别设置在 位于机架前面的两根支撑柱 7的内侧，第二竖直丝杠以及第三竖直丝杠的一端 均安装在相应的支撑柱 7上，另一端均穿过安装板 25安装在底板 26上且其上 分别设置有第二从动轮以及第三从动轮， 主动轮与第一从动轮、第二从动轮以 及第三从动轮均通过传动带连接， 第一竖直丝杠 24、 第二竖直丝杠以及第三 竖直丝杠上均设置有竖直丝杠螺母， 通过三点支撑托台 2 , 极大程度地保证了 托台 2在载重时平稳运行，当然，也可以釆用其他数量的竖直丝杠来达到目的。

进一步的， 为了避免传动带在传动过程中打滑， 导致托台 2升降位置不准 确， 影响打印效果， 在本发明实施例中， 釆用同步带传动的方式进行传动， 其 中， 主动轮、 第一从动轮、 第二从动轮以及第三从动轮均为同步带轮， 传动带 为与同步带轮配合的同步带， 同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优 点， 并且， 同步带与同步带轮之间在运动过程中无相对滑动， 能够保证严格的 传动比， 保证打印精度。

将竖直丝杠可转动地安装在机架上的方式有多种，在本发明实施例中， 竖 直丝杠的两端通过固定座 23可转动地设置在机架上，固定座 23包括座体以及 设置在座体内的轴承， 竖直丝杠的端部穿设在轴承内。

工作台的作用在于带动打印头 3按照指令横向或者纵向动作，在本发明实 施例中， 工作台包括固定设置在机架上的纵向滑轨 18, 纵向滑轨 18上滑动连 接有纵向工作台 19, 与纵向工作台 19相连的纵向打印头驱动装置； 设置在纵 向工作台 19上的横向滑轨 22,横向滑轨 22上滑动连接有横向工作台 4, 与横 向工作台 4相连的横向打印头驱动装置， 打印头 3安装在横向工作台 4上； 或者， 固定设置在机架上的横向滑轨 22, 横向滑轨 22上滑动连接有横向 工作台 4, 与横向工作台 4相连的横向打印头驱动装置； 设置在横向工作台 4 上的纵向滑轨 18, 纵向滑轨 18上滑动连接有纵向工作台 19, 与纵向工作台 19相连的纵向打印头驱动装置， 打印头 3安装在纵向工作台 19上。

打印头 3的数量可以根据需要进行设置，将其与盛放不同颜色奶油的奶油 容器 13相连， 就可以同时使用不同的颜色进行打印。 进一步的， 纵向打印头驱动装置包括纵向步进电机， 纵向步进电机的输出 端连接有纵向丝杠 11 , 纵向丝杠 11 上设置有纵向丝杠螺母 12 , 纵向工作台 19与纵向丝杠螺母 12相连； 横向打印头驱动装置包括横向步进电机 20,横向 步进电机 20的输出端连接有横向丝杠 21 , 横向丝杠 21上设置有横向丝杠螺 母 5 , 横向工作台 4与横向丝杠螺母 5相连。 其中， 横向滑轨 22以及纵向滑 轨 18可以是固定在机架上的滑轨， 也可以是与横向丝杠 21或者纵向丝杠 11 平行的光轴 15。

奶油挤出装置可以与机架设置为一体，也可以釆用分体式结构，在本发明 实施例中，奶油挤出装置与机架为一体结构，奶油挤出装置设置在机架的顶部。

进一步的， 奶油挤压装置用于将奶油从奶油容器 13中挤压出来， 其可以 釆用多种结构， 在本发明实施例中， 请参阅图 3 , 图 3为本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机的俯视图， 奶油挤压装置包括活塞 14、 挤出丝杠 16、 光轴 15 以及挤出步进电机 28 , 其中， 活塞 14一端伸入奶油容器 13中； 挤出丝杠 16 与活塞 14平行且可转动地设置在机架的顶部，挤出丝杠 16上设置有挤出丝杠 螺母； 光轴 15与挤出丝杠 16平行地设置在机架的顶部， 其上套设有推板 17 , 推板 17与挤出丝杠螺母以及活塞 14的另一端相连； 挤出步进电机 28与挤出 丝杠 16相连。 在使用过程中， 挤出步进电机 28接到指令后驱动挤出丝杠 16 转动， 带动挤出丝杠螺母运动， 同时， 与挤出丝杠螺母连接的推板 17推动活 塞 14运动对奶油容器 13中的奶油施压， 将奶油挤出。

在使用一段时间后， 必须补充奶油， 为了便于奶油的补充更换以及奶油容 器 13的清洁，在本发明实施例中，奶油容器 13釆用可拆卸的方式安装在机架 上， 奶油容器 13的中部以及设置有挤出口 27的端部均通过卡扣 10可拆卸的 设置在机架的顶部，通过卡扣 10安装结构简单，便于奶油容器 13的拆卸以及 更换， 同时， 为了避免在打印过程中， 由于奶油挤压装置施加的压力， 引起奶 油容器 13不稳， 影响奶油的挤出， 在本发明实施例中， 奶油容器 13设置有挤 出口 27的端部还设置有固定锁 9, 通过设置固定锁 9, 可以使奶油容器 13在 面对奶油挤压装置施加的压力使更加稳固。

本发明实施例提供的 3D蛋糕打印机， 在不改变传统手挤蛋糕立体视觉效 果的同时， 降低了对操作人员的技术要求， 解决了蛋糕师难学、 经营门槛较高 的问题， 相对于现有的照片蛋糕打印机， 不需要釆用价格昂贵的食用墨水， 降 低了成本，避免了食用色素对人体健康造成的危害，具有效率高成本低的优点。

本说明书中各个实施例釆用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本 发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见 的， 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在 其它实施例中实现。 因此， 本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

权 利 要 求

1、 一种 3D蛋糕打印机， 用于制作奶油蛋糕， 其特征在于， 包括： 机架；

打印托台组件，安装在所述机架上， 包括托台驱动装置以及在所述托台驱 动装置的驱动下沿竖直方向运动的升降托台装置；

打印头组件，安装在所述机架上且位于所述升降托台装置的上方， 包括打 印头驱动装置、在所述打印头驱动装置的驱动下沿横向或者纵向运动的工作台 以及设置在所述工作台上的打印头 （3);

奶油挤出装置，包括奶油容器（ 13 )以及奶油挤压装置，所述奶油容器（ 13 ) 上远离所述奶油挤压装置的一端设置有挤出口 （27), 所述挤出口 （27) 与所 述打印头 （3)连通；

控制系统， 用于控制所述托台驱动装置、所述打印头驱动装置以及所述奶 油挤压装置按照预定指令动作。

2、 根据权利要求 1所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述机架包括 四根支撑柱 ( 7 ) 以及四根横梁 ( 8 ), 四根所述横梁 ( 8 )分别位于所述机架的 前、 后、 左、 右面且分别与相邻的所述支撑柱（7) 的上端相连， 所述机架的 下端设置有底板（26), 所述底板（26)与所述横梁（8)之间还设置有三根加 强梁（6), 三根所述加强梁（6)分别位于所述机架的后、 左、 右面， 每根所 述加强梁 ( 6 )的两端分别连接在两根所述支撑柱（ 7 )上， 所述底板（ 26 )与 所述加强梁（6)之间还设置有用于安装所述托台驱动装置的安装板（25)。

3、 根据权利要求 2所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述托台驱动 装置包括托台步进电机（1 ), 所述托台步进电机（1 ) 的电机轴向下穿过所述 安装板（25), 机身固定在所述安装板（25)上， 所述托台步进电机（1 )的电 机轴上设置有主动轮； 所述升降托台装置包括托台 （2) 以及竖直丝杠， 所述 竖直丝杠可转动地设置在所述机架上， 其穿过所述安装板（25)的一端设置有 从动轮， 所述主动轮与所述从动轮之间通过传动带连接， 所述竖直丝杠上设置 有竖直丝杠螺母， 所述托台 （2)安装在所述竖直丝杠螺母上。

4、 根据权利要求 3所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述竖直丝杠 包括第一竖直丝杠（24)、 第二竖直丝杠以及第三竖直丝杠， 所述第一竖直丝 杠（24)—端安装在位于所述机架后面的加强梁（6)上， 另一端穿过所述安 装板 ( 25 )安装在所述底板 ( 26 )上且其上设置有第一从动轮， 所述第二竖直 丝杠以及所述第三竖直丝杠分别设置在位于所述机架前面的两根所述支撑柱 (7) 的内侧， 所述第二竖直丝杠以及所述第三竖直丝杠的一端均安装在相应 的所述支撑柱（7)上， 另一端均穿过所述安装板（25)安装在所述底板（26) 上且其上分别设置有第二从动轮以及第三从动轮，所述主动轮与所述第一从动 轮、所述第二从动轮以及所述第三从动轮均通过所述传动带连接， 所述第一竖 直丝杠（24)、 所述第二竖直丝杠以及所述第三竖直丝杠上均设置有所述竖直 丝杠螺母。

5、 根据权利要求 4所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述主动轮、 所述第一从动轮、所述第二从动轮以及所述第三从动轮均为同步带轮， 所述传 动带为与所述同步带轮配合的同步带。

6、 根据权利要求 3所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述竖直丝杠 的两端通过固定座（23)可转动地设置在所述机架上， 所述固定座（23) 包括 座体以及设置在所述座体内的轴承， 所述竖直丝杠的端部穿设在所述轴承内。

7、 根据权利要求 1所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述工作台包 括：

固定设置在所述机架上的纵向滑轨 ( 18 ), 所述纵向滑轨 ( 18 )上滑动连 接有纵向工作台 （19), 与所述纵向工作台 （ 19)相连的纵向打印头驱动装置； 设置在所述纵向工作台 （19)上的横向滑轨（22), 所述横向滑轨 (22) 上滑动连接有横向工作台 （4), 与所述横向工作台 （4)相连的横向打印头驱 动装置， 所述打印头 （3)安装在所述横向工作台 （4)上；

或者， 固定设置在所述机架上的横向滑轨（22), 所述横向滑轨（22)上 滑动连接有横向工作台 （4), 与所述横向工作台 （4)相连的横向打印头驱动 装置；

设置在所述横向工作台 （4)上的纵向滑轨（18), 所述纵向滑轨（18)上 滑动连接有纵向工作台 （19), 与所述纵向工作台 （ 19)相连的纵向打印头驱 动装置， 所述打印头 （3)安装在所述纵向工作台 （19)上。

8、 根据权利要求 7所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述纵向打印 头驱动装置包括纵向步进电机， 所述纵向步进电机的输出端连接有纵向丝杠 ( 11 ),所述纵向丝杠（ 11 )上设置有纵向丝杠螺母（ 12 ),所述纵向工作台（ 19 ) 与所述纵向丝杠螺母 ( 12 )相连； 所述横向打印头驱动装置包括横向步进电机 (20), 所述横向步进电机（20)的输出端连接有横向丝杠（21 ), 所述横向丝 杠（21 )上设置有横向丝杠螺母（5), 所述横向工作台 （4) 与所述横向丝杠 螺母 ( 5 )相连。

9、 根据权利要求 1所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述奶油挤出 装置设置在所述机架的顶部。

10、 根据权利要求 9所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述奶油挤压 装置包括：

活塞 ( 14 ), 一端伸入所述奶油容器（ 13 ) 中；

挤出丝杠（16), 与所述活塞（ 14)平行且可转动地设置在所述机架的顶 部， 所述挤出丝杠（16)上设置有挤出丝杠螺母；

光轴（15), 与所述挤出丝杠（16)平行地设置在所述机架的顶部， 其上 套设有推板 ( 17 ), 所述推板 ( 17 ) 与所述挤出丝杠螺母以及所述活塞 ( 14 ) 的另一端相连；

挤出步进电机（28), 与所述挤出丝杠（ 16)相连。

11、 根据权利要求 10所述的 3D蛋糕打印机， 其特征在于， 所述奶油容 器（13)的中部以及设置有所述挤出口 （27)的端部均通过卡扣（10)可拆卸 的设置在所述机架的顶部， 所述奶油容器（13)设置有所述挤出口 （27)的端 部还设置有固定锁 （9)。