[发明专利]一种基于机械臂的食品3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及一种食品加工设备，尤其涉及一种食品3D打印机。

背景技术

3D打印技术是一种通过将原材料层层堆叠形成零件和产品的方法，同传统减材制造方法相比，无需复杂的机械加工或模具，能够高效制造出任意复杂形状的零件。3D打印开始在机械制造、教育、医疗、艺术等各行各业逐步得到应用，3D打印可以制造的产品包括飞机、汽车零部件、人体骨骼、人体器官等。未来3D打印必将同更多行业结合，得到更为广泛的应用。

食品是国计民生的基础，随着社会的发展，人们对食品的要求不再仅仅是吃饱，开始追求食品的个性和多样性。单纯依靠人工制作难以满足消费者对食品个性化的需求，将3D打印技术同食品加工相结合，自动加工得到个性化食品，具有广阔的应用前景。

目前已有3D打印食品方面的专利都是基于X、Y、Z轴三个方向运动的打印机，这种食品打印机的打印空间局限于机器内部，无法实现开放式打印；由于打印机的打印空间在机器内部，无法完成较大尺寸的食品打印；并且现有食品3D打印机只能在已有食品上面，向上层层堆叠打印，不能在已有食品侧面打印图案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于机械臂的食品3D打印机，打印范围大，且能够在已有食品侧面打印图案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括机械臂、出料装置、加热装置和冷却装置；

所述机械臂包括底座、转座、大臂、小臂、手腕和机械手；转座连接在底座上，大臂的两端分别铰接转座和小臂的一端，小臂的另一端铰接手腕，手腕上安装机械手；转座通过电机驱动相对于底座旋转；大臂通过电机驱动旋转，且旋转平面垂直于转座转动平面；小臂通过电机驱动旋转，且旋转平面位于大臂转动平面内；手腕通过电机驱动旋转，且旋转平面垂直于小臂转动平面；机械手通过电机驱动能够执行闭合或张开动作，用于夹紧或放开出料装置；

所述出料装置包括料架、电动机、螺杆、活塞、料筒和喷嘴；所述电动机和料筒固定在料架上，电动机通过螺杆驱动活塞在料筒内运动，推动料筒内的食品原料从喷嘴挤出；

所述加热装置包括加热膜、导热块、加热电阻和两个温度传感器；其中加热膜固定在料筒外壁，导热块是开有两个孔的金属块，喷嘴穿过其中的一个孔，另一个孔安装加热电阻；两个温度传感器分别用于实时测量料筒和喷嘴的温度，从而对料筒和喷嘴的加热温度进行控制；

所述冷却装置采用风扇，固定在喷嘴处，用于对喷嘴挤出的食品进行降温。

所述机械手由两个内壁为半圆形的卡爪构成，用于抓取并夹紧料筒；所述料筒的外壁中部带有环形卡槽，能够同机械手的半圆形卡爪配合，防止料筒滑动。

本发明的有益效果是：

1)本发明通过控制机械臂的运动实现食品3D打印，打印空间开放，能够配合传送带等食品自动换料装置，一次打印多个食品；且机械臂便于集成到自动控制运动的机器人主体上，机械臂随机器人运动，在不同位置间自动运动，自主打印多个食品。

2)本发明能够实现围绕机械臂的360度全方位打印，打印范围大，能够用于打印大尺寸食品。

3)本发明能够在食品侧面打印图案，实现在食品任意位置打印图案。

4)本发明通过在料筒上固定有加热膜，且在喷嘴边的导热块上插入有加热电阻，避免了料筒内的食品原料冷凝，避免了由于食品冷却导致的喷嘴堵塞，提高了该3D食品打印机的打印精度。

本发明可应用于巧克力、奶油、果酱等流体类食物的3D打印，为提高食品工业自动化、个性化水平提供有力的支持。

附图说明

图1是本发明打印机的整体结构结构意图；

图2是本发明打印机的出料装置、加热装置和冷却装置结构意图；

图3是本发明机械手的结构意图；

图4是本发明料筒的结构意图；

其中，1为底座；2为转座；3为大臂；4为小臂；5为手腕；6为机械手；7为料架；8为电动机；9为螺杆；10为活塞；11为料筒；12为喷嘴；13为加热膜；14为一号温度传感器；15为导热块；16为加热电阻；17为二号温度传感器；18为风扇。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

一种基于机械臂的食品3D打印机，包括机械臂、出料装置、加热装置和冷却装置，所述机械臂的机械手6通过夹紧方式连接出料装置的料筒11。