一种机械臂式食品3D打印机的制作方法

一种机械臂式食品3d打印机
技术领域
1.本技术涉及食品3d打印领域，特别是涉及一种机械臂式食品3d打印机。


背景技术：

2.食品3d打印机有别于传统fff打印机，因食品3d打印机的打印材料特殊，该材料一般为土豆泥、紫薯泥、鱼泥、巧克力等，使得食品3d打印机的打印出来的模型较软。而fff打印机的打印材料较硬且打印出来的模型形状稳定，可以通过外力去除支撑而不会破坏模型。可见，食品3d打印机的打印材料决定了打印模型不能添加支撑，从而限制了可打印模型的种类和复杂性，制约了食品3d打印机的发展。故传统食品3d打印机一般多为单材料、单一颜色打印，不能满足于食品需求的多样和色彩的多变，使打印出来的食品缺乏吸引力。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
4.本技术提供了一种机械臂式食品3d打印机，包括：
5.机械臂底座，用作机械臂及打印头的支撑部件，配置成使得机械臂整体可沿所述机械臂底座的轴做360度的旋转；
6.机械臂，其一端与所述机械臂底座固定连接，所述机械臂配置成可沿x轴、y轴和z轴转动；
7.打印头，为双头打印头，与所述机械臂的一端固定连接，配置成具有沿z轴对称的打印机构，还配置成在所述机械臂的带动下，使得所述打印头整体可做各种角度的复杂动作，以完成任意角度的成型打印；
8.打印平台，用于承载打印模型，布置在所述机械臂的下方位置处；和
9.旋转底座，与所述打印平台固定连接，配置成使得所述打印平台相对所述旋转底座的轴做360度的旋转；
10.其中，x轴是沿水平面横向设置的轴，y轴是沿水平面纵向设置的轴，z轴是与水平面相垂直的轴。
11.可选地，所述机械臂底座的中心处设有竖向设置的第一电机，所述第一电机带动所述机械臂沿所述机械臂底座的轴做360度的旋转。
12.可选地，所述机械臂包括依次连接的：
13.机械臂支架，与所述机械臂底座相连，配置成支撑机械臂中除机械臂支架之外的其他部件；
14.大臂，铰接在所述机械臂支架的端部，配置成可沿y轴转动；
15.小臂，与所述大臂铰接，使得小臂在所述大臂的带动下整体实现俯仰，还配置成可自转；和
16.手腕，与所述小臂铰接，配置成沿y轴转动，还配置成可自转。
17.可选地，所述大臂为铰接的三连杆结构，整体呈u型，具有两个铰接轴，每一铰接轴
沿y轴方向设置，其中一铰接轴还与所述机械臂支架铰接，该铰接轴的两端对应设置第二电机和第三电机，用于驱动所述大臂运动。
18.可选地，所述小臂的端部与所述大臂的两端铰接，以在所述大臂的带动下实现所述小臂的俯仰运动，所述小臂中与所述大臂铰接的一端设有沿所述小臂的轴线方向设置的第四电机，所述第四电机与所述小臂相连，使得所述小臂在所述第四电机的带动下可自转。
19.可选地，所述手腕通过沿y轴方向设置的铰接轴铰接在所述小臂中未与大臂连接的那端，所述铰接轴的轴端处设有与之同向设置的第五电机，通过所述第五电机驱动，使得所述手腕沿y轴转动，以实现所述手腕相对所述小臂的俯仰运动，所述手腕中沿其轴线方向设有第六电机，通过所述第六电机驱动所述手腕自转。
20.可选地，所述打印头包括打印头固定件，与所述手腕固定连接，两个打印机构对称的安装在所述打印头固定件上，每一打印机构包括：
21.喷头安装板，与所述打印头固定件固定连接，用于支撑所述打印机构中除喷头安装板之外的部件；
22.电推加持块，固定在所述喷头安装板上；
23.电动推杆，安装在所述电推加持块中，用于挤压打印材料；
24.料筒加持座，布置在所述电推加持块的下方，并固定在所述所述喷头安装板上；
25.料筒，安装在所述料筒加持座中，用作打印材料的存储容器；
26.料筒固定块，布置在所述料筒的下方，与所述料筒连通，用于固定所述料筒；
27.炮筒，布置在所述料筒固定块的侧面，且固定在所述所述喷头安装板上，炮筒还与所述料筒固定块固定连接；
28.喷头，固定连接在所述炮筒的下方；
29.喷嘴，固定连接在所述喷头的下方，用于出料；
30.螺杆，安装在所述炮筒和所述喷头中，用于挤出打印材料；和
31.第七电机，固定在所述料筒加持座，并与所述螺杆相连，为所述螺杆提供动力；
32.其中，所述料筒固定块及所述炮筒设有对应的倾斜孔，以将经所述电动推杆挤压后的打印材料输送到所述螺杆中，所述螺杆在所述第七电机的作用下将所述打印材料由所述喷嘴挤出。
33.可选地，所述每一打印机构还包括散热风扇，靠近所述第七电机安装，以为所述第七电机散热。
34.可选地，所述每一打印机构还包括加热棒和温度传感器，加热棒和温度传感器安装在所述炮筒中，所述加热棒用于加热打印材料，所述温度传感器用于采集所述炮筒内的温度，以便于控温。
35.可选地，所述旋转底座的中心处设有竖向设置的第八电机，所述第八电机带动所述打印平台沿所述旋转底座的轴做360度的旋转。
36.本技术的机械臂式食品3d打印机，包括机械臂底座、机械臂、打印头、打印平台及旋转底座，本技术通过借助于机械臂的拟人化、高精度、灵活性等特点，在配合可旋转的打印平台，能够实现食品3d打印机对于食材的无支撑打印，双打印头可以更好的兼容食材的多样性，通过机械臂的手腕可以实现灵活切换，对于同一打印模型可以分层、分段或分区域的双色或双材料打印。因此，本技术可以有效的解决传统食品3d打印机只能打印单一简单
模型的问题，双打印头的运用可以实现打印模型的多样性和复杂性，使食品3d打印机对于食品材料的打印更具有吸引力，从而带动食品3d打印机的发展和推广。
37.根据下文结合附图对本技术的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
38.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
39.图1是根据本技术一个实施例的机械臂式食品3d打印机的示意性主视图；
40.图2是图1所示机械臂式食品3d打印机的示意性侧视图；
41.图3是图1所示机械臂式食品3d打印机的示意性立体视图；
42.图4是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的打印头的示意性结构图；
43.图5是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的机械臂底座的示意性半剖视图；
44.图6是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的旋转底座与打印平台的示意性半剖视图。
45.图中各符号表示含义如下：
46.100机械臂式食品3d打印机，
47.a机械臂，b打印头，
48.1机械臂底座，2机械臂支架，3大臂，4小臂，5手腕，6打印头固定件，7电动推杆，8喷头安装板，9电推加持块，10料筒，11散热风扇，12料筒加持座，13料筒固定块，14炮筒，15喷头，16喷嘴，17加热棒，18温度传感器，19联轴器，20第七电机，21旋转底座，22打印平台，23螺杆，24第八电机，25第二电机，26第四电机，27第三电机，28第五电机，29第六电机，30第一电机。
具体实施方式
49.图1是根据本技术一个实施例的机械臂式食品3d打印机的示意性主视图。图2是图1所示机械臂式食品3d打印机的示意性侧视图。图3是图1所示机械臂式食品3d打印机的示意性立体视图。如图1所示，还可参见图2-图3，本实施例提供了一种机械臂式食品3d打印机100，包括：机械臂底座1、机械臂a、打印头b、打印平台22及旋转底座21。机械臂底座1用作机械臂a及打印头b的支撑部件，配置成使得机械臂a整体可沿所述机械臂底座1的轴做360度的旋转。机械臂a的一端与所述机械臂底座1固定连接，所述机械臂a配置成可沿x轴、y轴和z轴转动。打印头b为双头打印头，与所述机械臂a的一端固定连接，配置成具有沿z轴对称的打印机构，还配置成在所述机械臂a的带动下，使得所述打印头b整体可做各种角度的复杂动作，以完成任意角度的成型打印。打印平台22用于承载打印模型，布置在所述机械臂a的下方位置处。旋转底座21与所述打印平台22固定连接，配置成使得所述打印平台22相对所述旋转底座21的轴做360度的旋转。如图3所示，其中，x轴是沿水平面横向设置的轴，y轴是沿水平面纵向设置的轴，z轴是与水平面相垂直的轴。
50.本技术的机械臂式食品3d打印机100，包括机械臂底座1、机械臂a、打印头b、打印
平台22及旋转底座21。本技术通过借助于机械臂a的拟人化、高精度、灵活性等特点，在配合可旋转的打印平台22，能够实现食品3d打印机对于食材的无支撑打印，双打印头可以更好的兼容食材的多样性，通过机械臂a的手腕5可以实现灵活切换，对于同一打印模型可以分层、分段或分区域的双色或双材料打印。因此，本技术可以有效的解决传统食品3d打印机只能打印单一简单模型的问题，双打印头的运用可以实现打印模型的多样性和复杂性，使食品3d打印机对于食品材料的打印更具有吸引力，从而带动食品3d打印机的发展和推广。
51.图5是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的机械臂底座的示意性半剖视图。本实施例中，所述机械臂底座1的中心处设有竖向即z轴方向设置的第一电机30，所述第一电机30带动所述机械臂a沿所述机械臂底座1的轴做360度的旋转。机械臂底座1作为机械臂a的支撑部件，且同时具有旋转功能，使机械臂a整体可以围绕机械臂a底座做圆周运动。
52.如图3所示，本实施例中，所述机械臂a包括依次连接的：机械臂支架2、大臂3、小臂4和手腕5。机械臂支架2与所述机械臂底座1相连，配置成支撑机械臂a中除机械臂支架2之外的其他部件。机械臂支架2固定于机械臂底座1的转轴之上，起到连接作用。大臂3铰接在所述机械臂支架2的端部，配置成可沿y轴转动，即使得大臂3做仰俯运动。大臂3起到连接上下的作用同时控制小臂4做仰俯运动。小臂4与所述大臂3铰接，使得小臂4在所述大臂3的带动下整体实现俯仰，还配置成可自转。即小臂4在大臂3控制仰俯运动的同时还具有围绕自身轴线旋转的功能，可以控制手腕5围绕小臂4轴线旋转。手腕5与所述小臂4铰接，配置成沿y轴转动，还配置成可自转。即手腕5自身同时具有旋转功能，可以控制打印头b绕手腕5轴线旋转。
53.如图3所示，本实施例中，大臂3为铰接的三连杆结构，整体呈u型，具有两个铰接轴，每一铰接轴沿y轴方向设置，其中一铰接轴即图中大臂3右侧的铰接轴还与所述机械臂支架2铰接，该铰接轴的两端对应设置第二电机25和第三电机27，用于驱动所述大臂3运动。
54.如图3所示，本实施例中，所述小臂4的端部与所述大臂3的两端铰接，以在所述大臂3的带动下实现所述小臂4的俯仰运动。所述小臂4中与所述大臂3铰接的一端设有沿所述小臂4的轴线方向设置的第四电机26，所述第四电机26与所述小臂4相连，使得所述小臂4在所述第四电机26的带动下可自转。
55.如图3所示，本实施例中，所述手腕5通过沿y轴方向设置的铰接轴铰接在所述小臂4中未与大臂3连接的那端，所述铰接轴的轴端处设有与之同向设置的第五电机28，通过所述第五电机28驱动，使得所述手腕5沿y轴转动，以实现所述手腕5相对所述小臂4的俯仰运动。所述手腕5中沿其轴线方向设有第六电机29，通过所述第六电机29驱动所述手腕5自转。
56.图4是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的打印头的示意性结构图。本实施例中，所述打印头b包括打印头固定件6，与所述手腕5固定连接，两个打印机构对称的安装在所述打印头固定件6上。每一打印机构包括：喷头安装板8、电推加持块9、电动推杆7、料筒加持座12、料筒10、料筒固定块13、炮筒14、喷头15、喷嘴16、螺杆23和第七电机20。喷头安装板8与所述打印头固定件6固定连接，用于支撑所述打印机构中除喷头安装板8之外的部件。电推加持块9固定在所述喷头安装板8上。电动推杆7安装在所述电推加持块9中，用于挤压打印材料。即电动推杆7通过电推加持块9固定于喷头安装板8上。料筒加持座12布置在所述电推加持块9的下方，并固定在所述所述喷头安装板8上。料筒10安装在所述料筒加持座12中，用作打印材料的存储容器。料筒固定块13布置在所述料筒10的下方，与所述料筒10连通，用
于固定所述料筒10。即料筒10通过料筒加持座12固定于喷头安装板8之上。炮筒14布置在所述料筒固定块13的侧面，且固定在所述所述喷头安装板8上，炮筒14还与所述料筒固定块13固定连接。更具体地，料筒固定块13与炮筒14通过螺栓固定于喷头安装板8，同时料筒10与料筒固定块13通过螺纹连接。喷头15固定连接在所述炮筒14的下方。喷嘴16固定连接在所述喷头15的下方，用于出料。更具体地，喷嘴16通过螺纹与喷头15相连，喷头15同时通过螺纹与炮筒14相连。螺杆23安装在所述炮筒14和所述喷头15中，用于挤出打印材料。第七电机20固定在所述料筒加持座12，并与所述螺杆23相连，为所述螺杆23提供动力。更具体地，第七电机20通过螺栓与料筒加持块相连，并通过联轴器19与螺杆23相连。其中，所述料筒固定块13及所述炮筒14设有对应的倾斜孔，以将经所述电动推杆7挤压后的打印材料输送到所述螺杆23中，所述螺杆23在所述第七电机20的作用下将所述打印材料由所述喷嘴16挤出。
57.进一步地，本实施例中，所述每一打印机构还包括散热风扇11，靠近所述第七电机20安装，以为所述第七电机20散热。
58.进一步地，本实施例中，所述每一打印机构还包括加热棒17和温度传感器18，加热棒17和温度传感器18安装在所述炮筒14中，所述加热棒17用于加热打印材料，所述温度传感器18用于采集所述炮筒14内的温度，以便于控温。更具体地，加热棒17与温度传感器18通过钻孔安装在炮筒14上。
59.在实际打印过程中，电动推杆7推动料筒10中打印材料通过料筒固定块13、炮筒14中的倾斜孔将打印材料挤压并输送到螺杆23中，螺杆23在第七电机20的带动下做旋转运动将螺杆23中的打印材料在螺杆23的挤出作用下通过喷嘴16挤出，并通过逐层堆积的方法打印模型，打印头b固定于机械臂a之上，在机械臂a的控制下打印头b整体可以做各种角度的复杂动作，并配合旋转功能的打印平台22可以完成任意角度的成型打印，实现无支撑的食品模型打印。手腕5的旋转功能可以使双打印头的自由切换，对食品打印模型的任意部分和分层自由变换材料或颜色，实现了双材料或双颜色的食品模型打印。
60.图6是图1所示机械臂式食品3d打印机的中的旋转底座21与打印平台的示意性半剖视图。本实施例中，所述旋转底座21的中心处设有竖向设置的第八电机24，所述第八电机24带动所述打印平台沿所述旋转底座21的轴做360度的旋转。即旋转底座21起到固定打印平台22的作用且同时控制打印平台22旋转。
61.可见，本技术通过机械臂与食品3d打印机的相结合，可以有效的解决传统食品3d打印机只能打印单一简单模型的问题，双打印头的运用可以实现打印模型的多样性和复杂性，使食品3d打印机对于食品材料的打印更具有吸引力，从而带动食品3d打印机的发展和推广。
62.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
63.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
65.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
66.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。