(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821594970.9
(22)申请日 2018.09.29
(73)专利权人 上海工程技术大学
地址 201620 上海市松江区龙腾路333号
(72)发明人 何芃 郭韵 延浩立 王紫晴
(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限
公司 31225
代理人 叶敏华
(51)Int.Cl.
A23P 30/20(2016.01)
(54)实用新型名称一种智能3D食品打印机(57)摘要本实用新型涉及一种智能3D食品打印机，包括喷头系统及设于喷头系统下的打印平台，所述的喷头系统包括主喷头和食品材料挤压组件，该打印机还包括控制系统及分别与控制系统连接的Z轴移动装置、Y轴移动装置、X轴移动装置和自动换料装置，所述的Z轴移动装置与喷头系统连接，所述的Y轴移动装置设于打印平台底部，所述的X轴移动装置设于Y轴移动装置底部，所述的自动换料装置与主喷头对应设置，所述的自动换料装置设有多个盛有不同食品材料的辅助喷头，所述的喷头系统设有与自动换料装置配合喷头转换的装卸组件。与现有技术相比，本实用新型具有移动稳定、操作方便、可实现多种食品材料的 智能化混合打印等优点。权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 209609841 U 2019.11.12
C N 209609841
U
1.一种智能3D食品打印机，包括喷头系统及设于喷头系统下的打印平台(5)，所述的喷头系统包括主喷头(1)和食品材料挤压组件，其特征在于，该打印机还包括控制系统及分别与控制系统连接的Z轴移动装置、Y轴移动装置、X轴移动装置和自动换料装置，所述的Z轴移动装置与喷头系统连接，所述的Y轴移动装置设于打印平台(5)底部，所述的X轴移动装置设于Y轴移动装置底部，所述的自动换料装置与主喷头(1)对应设置，所述的自动换料装置设有多个盛有不同食品材料的辅助喷头(2)，所述的喷头系
统设有与自动换料装置配合喷头转换的装卸组件。
2.根据权利要求1所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的自动换料装置包括旋转支撑架(4)、旋转伺服驱动电机(24)、四个卡钳(3)和三个用于与主喷头(1)进行替换的辅助喷头(2)，所述的辅助喷头(2)与主喷头(1)的形状及尺寸相同，所述的旋转支撑架(4)与旋转伺服驱动电机(24)连接，四个卡钳(3)呈十字结构固定在旋转支撑架(4)的四周，其中三个卡钳(3)分别卡住三个辅助喷头(2)，三个辅助喷头(2)内放置不同的食品材料，当卡钳(3)朝向主喷头(1)方向时，卡钳(3)的端部与主喷头(1)之间的距离不大于主喷头(1)的外壁宽度。
3.根据权利要求2所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的Z轴移动装置包括Z轴移动块(11)、Z轴丝杠(12)、Z轴伺服驱动电机(15)、支撑板(9)及两根固定支架(8)，所述的Z轴丝杠(12)与Z轴伺服驱动电机(15)连接，所述的Z轴移动块(11)设于Z轴丝杠(12)上，两根固定支架(8)与Z轴丝杠(12)平行设置，两根固定支架(8)上分别设有套筒(13)，两个套筒(13)的水平位置始终保持一致，靠近Z轴丝杠(12)的固定支架(8)上的套筒(13)与Z 轴移动块(11)连接，支撑板(9)固定在两个套筒(13)之间。
4.根据权利要求3所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的装卸组件包括推动电机(25)、推杆(34)、夹具(10)和吸盘(35)，所述的夹具(10)的一端与支撑板(9)固接，另一端夹紧主喷头(1)，所述的推动电机(25)与推杆(34)连接，所述的吸盘(35)固定在推杆(34)端部，所述的吸盘(35)吸附在主喷头(1)的背部，所述的夹具(10)的夹持部的形状、宽度与各个卡钳(3)的开口形状、宽度相同。
5.根据权利要求1所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的Y轴移动装置包括Y轴传动带(26)、Y轴移动块(19)、Y轴伺服驱动电机(17)和两条平行设置的Y轴导轨(27)，两条Y轴导轨(27)的对应端部通过连接板(16)连接，所述的Y轴传动带(26)设于两个连接板(16)之间，所述的Y轴移动块(19)与Y轴传动带(26)连接，所述的Y轴移动块(19)固定在打印平台(5)底部，所述的Y轴伺服驱动电机(17)与Y轴传动带(26)连接。
6.根据权利要求5所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的X轴移动装置包括X轴伺服驱动电机(14)、导板(22)以及设于导板(22)上的X轴传动带(20)、X轴滑轨(21)和X轴移动块(18)，所述的X轴移动块(18)设于Y轴移动块(19)底部，所述的X轴移动块(18)与X 轴传动带(20)连接，所述的X轴传动带(20)与X轴伺服驱动电机(14)连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的控制系统包括控制盒(7)和显示平台(6)，所述的控制盒(7)内设有中央处理器，所述的控制盒(7)上设有USB 接口(30)和SD卡接口(29)，所述的显示平台(6)固定在控制盒(7)上，所述的显示平台(6)上设有触摸屏(601)，该触摸屏(601)与中央处理器连接。
8.根据权利要求7所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的控制盒(7)上还
设有用于整个打印机在打印过程中保持水平状态的水平仪(31)。
9.根据权利要求7所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，该打印机还包括用以监控打印状况的微型高速摄像头(33)，该微型高速摄像头(33)与触摸屏(601)连接。
沙画工具10.根据权利要求1所述的一种智能3D食品打印机，其特征在于，所述的主喷头(1)上设有减震器(32)。
一种智能3D食品打印机
技术领域
[0001]本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其是涉及一种智能3D食品打印机。
背景技术
[0002]3D打印技术自其发明以来受到各方的关注，其以FDM(Fused Deposition Modeling，熔融层积成型技术)技术应用最为广泛，熔融层积制造工艺越来越多地运用到食品的制作中。3D食品打印机就是利用三维走位与定点增料技术控制喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，采用主控系统控制三维运动系统与供料系统完美配合的技术；打印材料在喷头内被加热熔化，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结而实现立体成型，进而实现3D打印功能，具有结构简单、成型速度快等诸多优点。
[0003]现阶段的大多3D食品打印机利用三轴联动平台对喷头进行移动，因负载过重容易产生较大的误差运，使得喷头移动的稳定性不高，对打印精度有较大影响。此外，现有的3D 食品打印机所能打印的食材单一、食材通用性较差，因智能化程度低，操作便捷性较弱，无法实现有效的多种食品材料的混合打印。
实用新型内容
车载多媒体
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种运动稳定、操作方便的智能3D食品打印机。
实验室用振荡器
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种智能3D食品打印机，包括喷头系统及设于喷头系统下的打印平台，所述的喷头系统包括主喷头和食品材料挤压组件，该打印机还包括控制系统及分别与控制系统连接的Z轴移动装置、Y轴移动装置、X轴移动装置和自动换料装置，所述的Z轴移动装置与喷头系统连接，所述的Y轴移动装置设于打印平台底部，所述的X轴移动装置设于Y轴移动装置底部，所述的自动换料装置与主喷头对应设置，所述的自动换料装置设有多个盛有不同食品材料的辅助喷头，所述的喷头系统设有与自动换料装置配合喷头转换的装卸组件。[0007]优选地，所述的自动换料装置包括旋转支撑架、旋转伺服驱动电机、四个卡钳和三个用于与主喷头进行替换的辅助喷头，所述的辅助喷头与主喷头的形状及尺寸相同，所
述的旋转支撑架与旋转伺服驱动电机连接，四个卡钳呈十字结构固定在旋转支撑架的四周，其中三个卡钳分别卡住三个辅助喷头，三个辅助喷头内放置不同的食品材料，当卡钳朝向主喷头方向时，卡钳的端部与主喷头之间的距离不大于主喷头的外壁宽度。
智能操作票
[0008]优选地，所述的Z轴移动装置包括Z轴移动块、Z轴丝杠、Z轴伺服电机、支撑板及两根固定支架，所述的Z轴丝杠与Z轴伺服电机连接，所述的Z轴移动块设于Z轴丝杠上，两根固定支架与Z轴丝杠平行设置，两根固定支架上分别设有套筒，两个套筒水平位置始终保持一致，靠近Z轴丝杠的固定支架上的套筒与Z轴移动块连接，支撑板固定在两个套筒之间。[0009]优选地，所述的装卸组件包括推动电机、推杆、夹具和吸盘，所述的夹具的一端与支撑板固接，另一端夹紧主喷头，所述的推动电机与推杆连接，所述的吸盘固定在推杆端
部，所述的吸盘吸附在主喷头的背部，所述的夹具的夹持部的形状、宽度与各个卡钳的开口形状、宽度相同。
[0010]优选地，所述的Y轴移动装置包括Y轴传动带、Y轴移动块、Y轴伺服驱动电机和两条平行设置的Y轴导轨，两条Y轴导轨的对应端部通过连接板连接，所述的Y轴传动带设于两个连接板之间，所述的Y轴移动块与Y轴传动带连接，所述的Y轴移动块固定在打印平台底部，所述的Y轴伺服驱动电机与Y轴传动带连接。
[0011]优选地，所述的X轴移动装置包括导板、X轴传动带、X轴滑轨、X轴移动块和X轴伺服驱动电机，所述的X轴移动块、X轴传动带和X轴滑轨设于导板上，所述的X轴移动块设于Y轴移动块底部，X轴移动块与X轴传动带连接，X轴传动带与X轴伺服驱动电机连接。
[0012]优选地，所述的控制系统包括控制盒和显示平台，所述的控制盒内设有中央处理器，所述的控制盒上设有USB接口、SD卡接口，所述的显示平台固定在控制盒上，所述的显示平台上设有触摸屏，该触摸屏与中央处理器连接。
[0013]优选地，所述的控制盒上还设有用于整个打印机在打印过程中保持水平状态的水平仪。
[0014]优选地，该打印机还包括用以监控打印状况的微型高速摄像头，该微型高速摄像头与触摸屏连接。
[0015]优选地，所述的主喷头上设有减震器。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q=
[0017]一、本实用新型在喷头系统上设有Z轴移动装置，在打印平台底部设有X轴移动装置及Y轴移动装置，相比于现有技术中三轴联动平台对喷头进行移动，减轻了喷头的负载，此外，X轴移动装置、Y轴移动装置通过相应的传动带、导轨及移动块的配合移动，可令打印平台稳定运动，进一步提高了整
个装置在三维运动上的稳定性；
[0018]二、本实用新型的自动换料装置由旋转支撑架和辅助喷头构成，可旋转支撑架下方安装有旋转伺服驱动电机，控制系统通过食品打印的需求控制旋转支撑架旋转，将对应位置中食品材料加装给可切换的喷头系统，并将喷头系统中夹具夹持的主喷头通过推动电机与吸盘的作用进行替换，操作方便，可实现多种食品材料的智能化混合打印；
[0019]三、本实用新型的主喷头上安装一个小型减震器，可避免喷头在打印过程中频繁的挤出回抽运动时产生额外的震动，从而减少打印出的模型产生表面斑点、条纹等状况，有利于提高打印精度；
[0020]四、本实用新型的控制盒上安装一小型水平仪，这样可以保证打印过程中时刻处于标准的水平状态，避免造成轻微倾斜导致的喷头堵塞等情况，提高了打印效果。
附图说明
[0021]图1为本实用新型打印机的结构示意图；
离合器摩擦片结构图[0022]图2为图1的背部视觉结构示意图；
[0023]图3为吸盘与推动电机的连接关系示意图；
[0024]图中标号所示：
[0025]1、主喷头，2、辅助喷头，3、卡钳，4、旋转支撑架，5、打印平台，6、显示平台，601、触摸屏，7、控制盒、8、固定支架，9、支撑板，10、夹具，11、Z轴移动块，12、Z轴丝杠，13、套筒，14、
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