本實(shí)用新型屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能3D食品打印機(jī)。

背景技術(shù)：

3D打印機(jī)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)程序精準(zhǔn)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的走位和定點(diǎn)精確控制供料系統(tǒng)逐條逐層打?。‵DM技術(shù)）的方式來(lái)構(gòu)造物體。3D食品打印機(jī)就是利用3D打印的精確三維走位與定點(diǎn)精控增料技術(shù)，通過(guò)連接在Z軸上的食品打印頭，通過(guò)主控系統(tǒng)控制三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與供料系統(tǒng)的完美配合，實(shí)現(xiàn)3D打印功能。目前市面上推出過(guò)較多種類的3D食品打印設(shè)備，在運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和供料的有效控制性方面存在穩(wěn)定性不高、食材通用性較差，操作便捷性較弱等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多功能3D食品打印機(jī)，通過(guò)穩(wěn)固的運(yùn)動(dòng)機(jī)體、雙螺旋供料以及易插拔供料注射器，夠?qū)崿F(xiàn)多種3D食品的打印，并且3D食品打印更加穩(wěn)定可靠，通用方便，且操作簡(jiǎn)單。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下：

一種多功能3D食品打印機(jī)，包括機(jī)架和設(shè)在機(jī)架上的三維運(yùn)動(dòng)框架，以及食品擠出組件；所述機(jī)架包括打印平臺(tái)、位于打印平臺(tái)下方的底板以及設(shè)在打印平臺(tái)與底板之間的圍框；食品擠出組件包括擠出殼體、傳壓機(jī)構(gòu)、供料注射器和食品噴頭；三維運(yùn)動(dòng)框架包括可使食品噴頭在打印平臺(tái)上方沿X向移動(dòng)的X軸傳動(dòng)裝置、沿Y向移動(dòng)的Y軸傳動(dòng)裝置和沿Z向移動(dòng)的Z軸傳動(dòng)裝置，食品噴頭設(shè)在Z軸傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)部件上；供料注射器卡放在擠出殼體中，傳壓機(jī)構(gòu)設(shè)在擠出殼體中并向供料注射器輸出壓力，并且供料注射器通過(guò)輸料管與食品噴頭相連接；底板上設(shè)有主控板，主控板作為主控系統(tǒng)與外設(shè)相連接，并且食品噴頭的X向、Y向和Z向移動(dòng)均由主控板進(jìn)行操控。

進(jìn)一步的，所述Y軸傳動(dòng)裝置包括Y軸運(yùn)動(dòng)支架、Y軸步進(jìn)電機(jī)和兩根帶底座的Y軸導(dǎo)向光桿，Y軸步進(jìn)電機(jī)和底座均固定在底板上，兩根Y軸導(dǎo)向光桿均沿Y軸方向水平設(shè)置，并且兩根Y軸導(dǎo)向光桿上各設(shè)有一個(gè)Y軸導(dǎo)向滑塊；Y軸運(yùn)動(dòng)支架的底部?jī)啥朔謩e固定在兩個(gè)Y軸導(dǎo)向滑塊上；底板上且靠近Y軸導(dǎo)向光桿的后端水平設(shè)有一根垂直于Y軸導(dǎo)向光桿的傳動(dòng)光桿，傳動(dòng)光桿的中間設(shè)有一個(gè)同步帶輪，并且該同步帶輪通過(guò)同步帶與Y軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連接；傳動(dòng)光桿的兩端各設(shè)有一個(gè)Y軸同步帶輪，底板上且對(duì)著兩個(gè)Y軸導(dǎo)向光桿的前端也各設(shè)有一個(gè)Y軸同步帶輪，沿著Y軸方向的兩個(gè)Y軸同步帶輪之間設(shè)有一根Y軸同步帶，兩根Y軸同步帶分別與固定在Y軸導(dǎo)向滑塊上的Y軸運(yùn)動(dòng)支架的兩端固定連接；所述X軸傳動(dòng)裝置包括設(shè)在Y軸運(yùn)動(dòng)支架頂部的X軸框架，X軸框架上水平設(shè)有兩根垂直于Y軸導(dǎo)向光桿的X軸導(dǎo)向光桿，兩根X軸導(dǎo)向光桿上套裝有一個(gè)X軸導(dǎo)向滑塊；X軸框架的頂部一端設(shè)有一個(gè)X軸同步帶輪，另一端設(shè)有X軸步進(jìn)電機(jī)，并且X軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸向下設(shè)置且該輸出軸上設(shè)有另一個(gè)X軸同步帶輪，X軸傳動(dòng)滑塊上設(shè)有X軸同步帶夾，兩個(gè)X軸同步帶輪上環(huán)繞有X軸同步帶，并且X軸同步帶由X軸同步帶夾固定在X軸傳動(dòng)滑塊上；所述Z軸傳動(dòng)裝置包括固定在X軸導(dǎo)向滑塊上的Z軸框架，Z軸框架上豎直設(shè)有兩根Z軸導(dǎo)向絲桿，兩根Z軸導(dǎo)向絲桿上設(shè)有一個(gè)Z軸導(dǎo)向滑塊，Z軸導(dǎo)向滑塊的正下方設(shè)有Z軸限位器，Z軸框架的頂部設(shè)有Z軸步進(jìn)電機(jī)，Z軸步進(jìn)電機(jī)通過(guò)Z軸傳動(dòng)軸套與兩根Z軸導(dǎo)向絲桿相連接；Z軸傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)部件為Z軸導(dǎo)向滑塊，食品噴頭通過(guò)L型噴頭連接板可拆卸的安裝在Z軸傳動(dòng)滑塊上；所述主控板分別與X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)和Z軸步進(jìn)電機(jī)相連接。

進(jìn)一步的，所述傳壓機(jī)構(gòu)包括固設(shè)在擠出殼體中的上固定連接板和下固定連接板，上固定連接板和下固定連接板之間豎直設(shè)有主絲桿和輔助絲桿，并且主絲桿的兩端和輔助絲桿的兩端均分別通過(guò)定向軸承安裝在上固定連接板和下固定連接板上；主絲桿的頂部設(shè)有絲桿步進(jìn)電機(jī)，主絲桿的底部和輔助絲桿的底部各設(shè)有一個(gè)絲桿同步帶輪，并且兩個(gè)絲桿同步帶輪通過(guò)絲桿同步帶相連接；主絲桿和輔助絲桿上各套有一個(gè)傳動(dòng)套，并且這兩個(gè)傳動(dòng)套水平固定在中部連接壓板上；中部連接壓板的上方設(shè)有擠出限位器；所述供料注射器包括套筒以及與套筒匹配的活塞和芯桿，套筒的頂部設(shè)有擠出孔，套筒的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有推板，芯桿的頂端與活塞固定連接，芯桿的底端設(shè)有壓板；擠出孔通過(guò)輸料管與食品噴頭相連接；所述上固定連接板的正中間設(shè)有與推板相匹配的推板插槽，中部連接壓板的正中間設(shè)有與壓板相匹配的壓板插槽；推板可插拔的插在推板插槽中，壓板可插拔的插在壓板插槽中，并且推板插槽和壓板插槽的外側(cè)均設(shè)有可插拔的擋板。

進(jìn)一步的，所述主控板的外部設(shè)有防輻射屏蔽網(wǎng)罩；主控板的后部設(shè)有降溫風(fēng)扇；所述圍框上設(shè)有觸摸屏、航空插頭和外設(shè)接口，并且降溫風(fēng)扇、觸摸屏、航空插頭和外設(shè)接口均與主控板相連接。

進(jìn)一步的，所述擠出殼體上對(duì)應(yīng)供料注射器的地方設(shè)有可開(kāi)啟的小門(mén)。

進(jìn)一步的，所述打印平臺(tái)上設(shè)有食物托板或烤盤(pán)。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

本實(shí)用新型的食品擠出組件與三維運(yùn)動(dòng)框架及主控系統(tǒng)結(jié)合，對(duì)各種顏色、口味的粘性食材分別進(jìn)行復(fù)雜三維形狀的造型打印。本實(shí)用新型的食材選取多種多樣，可使用各種顏色、味道及配方的面醬、土豆泥、肉末或其他具有一定粘性流動(dòng)的食材，帶食材的供料注射器可隨意更換，供料注射器擠出或回抽受食品擠出傳壓機(jī)構(gòu)的雙螺旋壓抽，受力均勻，從而保證擠出組件的食材供料與三維運(yùn)動(dòng)精確配合，利用3D打印的FDM技術(shù)，不需開(kāi)模即可構(gòu)建多種三維食品造型。如通過(guò)底部烤盤(pán)的加熱，快速打印出個(gè)性化彩色藝術(shù)造型的煎餅，滿足了人們對(duì)煎餅藝術(shù)造型的個(gè)性化需求，同時(shí)打印平臺(tái)上也可以放置食物平板，擴(kuò)展用于3D食品打印，3D蛋糕裱字等打印，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、市場(chǎng)潛力巨大、使用方便，3D食品制作成本低，易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的擠出殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、打印平臺(tái)，2、圍框，3、擠出殼體，4、供料注射器，5、食品噴頭，6、X軸傳動(dòng)裝置，7、Y軸傳動(dòng)裝置，8、Z軸傳動(dòng)裝置，9、上固定連接板，10、下固定連接板，11、中部連接壓板，12、主絲桿，13、輔助絲桿，14、絲桿步進(jìn)電機(jī)，15、絲桿同步帶輪，16、絲桿同步帶，17、套筒，18、芯桿，19、擠出孔，20、擋板，21、觸摸屏，22、航空插頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能3D食品打印機(jī)，包括機(jī)架和設(shè)在機(jī)架上的三維運(yùn)動(dòng)框架，以及食品擠出組件；機(jī)架包括打印平臺(tái)1、位于打印平臺(tái)1下方的底板以及設(shè)在打印平臺(tái)與底板之間的圍框2；打印平臺(tái)1上設(shè)有食物托板或烤盤(pán)。打印品可直接制作在打印平臺(tái)1上，也可制作在食物托板或烤盤(pán)上。食品擠出組件包括擠出殼體3、傳壓機(jī)構(gòu)、供料注射器4和食品噴頭5；三維運(yùn)動(dòng)框架包括可使食品噴頭5在打印平臺(tái)1上方沿X向移動(dòng)的X軸傳動(dòng)裝置6、沿Y向移動(dòng)的Y軸傳動(dòng)裝置7和沿Z向移動(dòng)的Z軸傳動(dòng)裝置8，食品噴頭5設(shè)在Z軸傳動(dòng)裝置8的傳動(dòng)部件上；供料注射器4卡放在擠出殼體3中，傳壓機(jī)構(gòu)設(shè)在擠出殼體3中并向供料注射器4輸出壓力，將供料注射器4中的食材擠出，并且供料注射器4通過(guò)輸料管與食品噴頭5相連接；底板上設(shè)有主控板，主控板作為主控系統(tǒng)與外設(shè)相連接，并且食品噴頭5的X向、Y向和Z向移動(dòng)均由主控板進(jìn)行操控。主控板的外部設(shè)有防輻射屏蔽網(wǎng)罩；主控板的后部設(shè)有降溫風(fēng)扇；所述圍框2上設(shè)有觸摸屏21、航空插頭22和外設(shè)接口，并且降溫風(fēng)扇、觸摸屏21、航空插頭22和外設(shè)接口均與主控板相連接。外設(shè)接口包括U盤(pán)接口、SD卡接口等。

本實(shí)用新型的三維運(yùn)動(dòng)框架的具體結(jié)構(gòu)：Y軸傳動(dòng)裝置7包括Y軸運(yùn)動(dòng)支架、Y軸步進(jìn)電機(jī)和兩根帶底座的Y軸導(dǎo)向光桿，Y軸步進(jìn)電機(jī)和底座均固定在底板上，兩根Y軸導(dǎo)向光桿均沿Y軸方向水平設(shè)置，并且兩根Y軸導(dǎo)向光桿上各設(shè)有一個(gè)Y軸導(dǎo)向滑塊；Y軸運(yùn)動(dòng)支架的底部?jī)啥朔謩e固定在兩個(gè)Y軸導(dǎo)向滑塊上；底板上且靠近Y軸導(dǎo)向光桿的后端水平設(shè)有一根垂直于Y軸導(dǎo)向光桿的傳動(dòng)光桿，傳動(dòng)光桿的中間設(shè)有一個(gè)同步帶輪，并且該同步帶輪通過(guò)同步帶與Y軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連接；傳動(dòng)光桿的兩端各設(shè)有一個(gè)Y軸同步帶輪，底板上且對(duì)著兩個(gè)Y軸導(dǎo)向光桿的前端也各設(shè)有一個(gè)Y軸同步帶輪，沿著Y軸方向的兩個(gè)Y軸同步帶輪之間設(shè)有一根Y軸同步帶，兩根Y軸同步帶分別與固定在Y軸導(dǎo)向滑塊上的X軸框架的兩端固定連接；所述X軸傳動(dòng)裝置6包括設(shè)在Y軸運(yùn)動(dòng)支架頂部的X軸框架，X軸框架上水平設(shè)有兩根垂直于Y軸導(dǎo)向光桿的X軸導(dǎo)向光桿，兩根X軸導(dǎo)向光桿上套裝有一個(gè)X軸導(dǎo)向滑塊；X軸框架的頂部一端設(shè)有一個(gè)X軸同步帶輪，另一端設(shè)有X軸步進(jìn)電機(jī)，并且X軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸向下設(shè)置且該輸出軸上設(shè)有另一個(gè)X軸同步帶輪，X軸傳動(dòng)滑塊上設(shè)有X軸同步帶夾，兩個(gè)X軸同步帶輪上環(huán)繞有X軸同步帶，并且X軸同步帶由X軸同步帶夾固定在X軸傳動(dòng)滑塊上；所述Z軸傳動(dòng)裝置8包括固定在X軸導(dǎo)向滑塊上的Z軸框架，Z軸框架上豎直設(shè)有兩根Z軸導(dǎo)向絲桿，兩根Z軸導(dǎo)向絲桿上設(shè)有一個(gè)Z軸導(dǎo)向滑塊，Z軸導(dǎo)向滑塊的正下方設(shè)有Z軸限位器，Z軸框架的頂部設(shè)有Z軸步進(jìn)電機(jī)，Z軸步進(jìn)電機(jī)通過(guò)Z軸傳動(dòng)軸套與兩根Z軸導(dǎo)向絲桿相連接；Z軸傳動(dòng)裝置8的傳動(dòng)部件為Z軸導(dǎo)向滑塊，食品噴頭5通過(guò)L型噴頭連接板可拆卸的安裝在Z軸傳動(dòng)滑塊上；所述主控板分別與X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)和Z軸步進(jìn)電機(jī)相連接。

Z軸傳動(dòng)裝置8的控制連接線通過(guò)與設(shè)在X軸框架豎向側(cè)壁上的航空接頭連接并連通主控板。在主控板的控制下，控制Z軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)Z軸傳動(dòng)軸套帶動(dòng)Z軸導(dǎo)向滑塊沿Z軸導(dǎo)向絲桿上下運(yùn)動(dòng)，觸及Z軸限位器后停止。

如圖2所示，本實(shí)用新型的食品擠出組件的具體結(jié)構(gòu)：傳壓機(jī)構(gòu)包括固設(shè)在擠出殼體3中的上固定連接板9和下固定連接板10，上固定連接板9和下固定連接板10之間豎直設(shè)有主絲桿12和輔助絲桿13，并且主絲桿12的兩端和輔助絲桿13的兩端均分別通過(guò)定向軸承安裝在上固定連接板9和下固定連接板10上；主絲桿12的頂部設(shè)有絲桿步進(jìn)電機(jī)14，主絲桿12的底部和輔助絲桿13的底部各設(shè)有一個(gè)絲桿同步帶輪15，并且兩個(gè)絲桿同步帶輪15通過(guò)絲桿同步帶15相連接；主絲桿12和輔助絲桿13上各套有一個(gè)傳動(dòng)套，并且這兩個(gè)傳動(dòng)套水平固定在中部連接壓板11上；中部連接壓板11的上方設(shè)有擠出限位器；所述供料注射器4包括套筒17以及與套筒17匹配的活塞和芯桿18，套筒17的頂部設(shè)有擠出孔19，套筒17的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有推板，芯桿18的頂端與活塞固定連接，芯桿18的底端設(shè)有壓板；擠出孔19通過(guò)輸料管與食品噴頭5相連接；所述上固定連接板9的正中間設(shè)有與推板相匹配的推板插槽，中部連接壓板11的正中間設(shè)有與壓板相匹配的壓板插槽；推板可插拔的插在推板插槽中，壓板可插拔的插在壓板插槽中，并且推板插槽和壓板插槽的外側(cè)均設(shè)有可插拔的擋板20。擠出殼體3上對(duì)應(yīng)供料注射器4的地方設(shè)有可開(kāi)啟的小門(mén)。

本實(shí)用新型的3D食品打印功能由食品擠出組件配合三維運(yùn)動(dòng)框架組合實(shí)現(xiàn)。為解決精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)走步與精確供料的配合性技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：通過(guò)主控系統(tǒng)的程序控制，主控板通過(guò)與之連接的X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)和Z軸步進(jìn)電機(jī)整體協(xié)調(diào)控制三維運(yùn)動(dòng)框架的三維運(yùn)動(dòng)，并且主控板通過(guò)航空插頭與食品擠出組件的絲桿步進(jìn)電機(jī)和擠出限位器連接，隨著對(duì)三維運(yùn)動(dòng)框架的三維運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行精確走位，由食品擠出組件配合精確供料，通過(guò)Z軸導(dǎo)向滑塊上的食品噴頭5，在打印平臺(tái)1上的食物托板、烤盤(pán)或其他平面食物上進(jìn)行定點(diǎn)供料打印，通過(guò)3D的FDM方式，指定位置逐條逐層擠出對(duì)應(yīng)的食材，從而實(shí)現(xiàn)打印各式各樣的三維立體食物模型。

由絲桿步進(jìn)電機(jī)14、主絲桿12和輔助絲桿13以及上下固定連接板9、10和中部連接壓板11等組成傳壓機(jī)構(gòu)對(duì)供料注射器進(jìn)行擠壓和提拔，上部固定連接板9固定供料注射器4的筒套16底部的推板，中部連接壓板11固定供料注射器的芯桿18底部的壓板，此種結(jié)構(gòu)保證了供料注射器4被放置于擠出殼體正中間，受力均勻且擠出控制精確。

主絲桿12和輔助絲桿13通過(guò)絲桿同步帶輪15和絲桿同步帶16聯(lián)動(dòng)，帶動(dòng)設(shè)在主絲桿12和輔助絲桿13上的傳動(dòng)套上的中部連接壓板11升降，從而帶動(dòng)壓板卡在中部連接壓板11上的供料注射器的芯桿18，與被上固定連接板9固定住的供料注射器4的筒套16的推板形成合力，擠壓或提拔供料注射器4內(nèi)部的食材通過(guò)輸料管向食品噴頭5精確輸出或快速回抽。

由于裝有食材的供料注射器4的容量有限，為保證快捷方便的向供料注射器中補(bǔ)充食材，供料注射器4的推板和壓板在上固定連接板9和中部連接壓板11上的裝設(shè)均采用可插拔的方式，以便于安裝和拆卸供料注射器。此外在擠出殼體3上對(duì)應(yīng)供料注射器4的地方設(shè)置了可開(kāi)啟的小門(mén)，可較隨意的開(kāi)關(guān)，便于更換供料注射器4。