一種激光3d食品打印裝置及打印方法
【專利摘要】一種激光3D食品打印裝置及打印方法，包括支架本體，支架本體上設置有傳動部分、供料機構，所述傳動部分包括雙軸伸步進電機，雙軸伸步進電機的兩端輸出軸通過聯軸器分別連接有第一錐齒輪和第二錐齒輪，第一錐齒輪連接有第一絲杠，第一絲杠上設有第一滑塊，第二錐齒輪上設置有第二絲杠，第二絲杠上設置有第二滑塊，第一滑塊、第二滑塊之間設置有第三絲杠，第三絲桿上設置有第三滑塊，第三滑塊底部設置有噴頭和激光器；噴頭的下方設置有基板。本發明由于設置雙軸伸步進電機，利用雙軸伸電機配合錐齒輪及絲杠實現傳動，由于2個主動輪是由同一電機軸驅動，同步性好，不會出現左右運動速度不一致而導致偏斜的現象。本發明結構簡單，便于實現。
【專利說明】一種激光3D食品打印裝置及打印方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于食品加工和快速成型領域，具體涉及一種激光3D食品打印裝置及打印方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技進步和社會的發展，人們對食物的外觀有了更多的要求，越來越多的人希望能將食物做成自己喜歡的形狀。現有的食品打印機通常適用于巧克力、奶油等材料，用于在食品如蛋糕上寫字、畫圖案等，鮮有打印面粉、玉米粉等主食的食品打印機，所以有必要提供一種激光3D食品打印裝置及打印方法。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種激光3D食品打印裝置及打印方法，其結構簡單，操作簡便。
[0004]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0005]一種激光3D食品打印裝置，包括支架本體，支架本體上設置有傳動部分、供料機構，所述供料機構包括噴頭、空氣壓縮機、混合箱以及帶有氣體入口的第一儲料罐、第二儲料罐、第三儲料罐，其中，空氣壓縮機的出口分為三路，每一路均與第一儲料罐、第二儲料罐、第三儲料罐的氣體入口相連通，并且每一路與第一儲料罐、第二儲料罐、第三儲料罐的氣體入口之間均設置有壓力調節器；第二儲料罐、第三儲料罐的出口均與混合箱的入口相連通，混合箱的出口與第一儲料罐的送料入口相連通；
[0006]所述傳動部分包括雙軸伸步進電機，雙軸伸步進電機的兩端輸出軸通過聯軸器分別連接有第一錐齒輪和第二錐齒輪，第一錐齒輪連接有第一絲杠，第一絲杠上設有第一滑塊，第二錐齒輪上設置有第二絲杠，第二絲杠上設置有第二滑塊，第一滑塊、第二滑塊之間設置有第三絲杠，第三絲桿上設置有第三滑塊，第三滑塊底部設置有能夠轉動的圓盤，圓盤上設置有與第一儲料罐相連通的噴頭，以及用于對噴頭噴出的食品粉末進行加熱的激光器；噴頭的下方設置有在豎直方向上能夠進行移動的基板。
[0007]所述空氣壓縮機的出口處設置有空氣過濾器。
[0008]所述第二儲料罐的出口與混合箱的入口之間、第三儲料罐的出口與混合箱的入口之間、第一儲料罐的氣體入口處均設置有電磁閥。
[0009]當第三滑塊進行左右或前后移動時，通過轉動圓盤使激光器在移動方向上始終使激光器位于噴頭的后面。
[0010]所述支架本體上豎直設置有由第二步進電機帶動的第四絲杠，基板上開設有與第四絲杠相配合的螺紋孔，基板通過螺紋孔設置在第四絲杠上。
[0011]所述支架本體上還設置有用于給基板上的食品進行加熱的遠紅外燈管。
[0012]所述混合箱內設置有螺旋桿，螺旋桿連接有電機。
[0013]所述螺旋桿水平設置。[0014]所述第一儲料罐、第二儲料罐和第三儲料罐的外表面均配有振動器。
[0015]一種激光3D食品打印裝置的打印方法，開啟空氣壓縮機，第二儲料罐和第三儲料罐中的食品粉末在壓力的作用下輸送到混合箱中，食品粉末在混合箱中混合均勻后輸送到第一儲料罐中，第一儲料罐中的食品粉末通過噴頭噴灑于基板上，激光器對噴灑于基板上的食品粉末進行加熱，使食品粉末中的糖粉或巧克力粉受熱熔化并將食品粉末黏結成一定的形狀，停止噴頭的噴灑，然后將基板向下移動一層；繼續通過噴頭噴灑食品粉末、激光器進行加熱，停止噴頭的噴灑，向下移動一層基板，重復噴頭噴灑食品粉末，激光器進行加熱，停止噴頭的噴灑，向下移動一層基板的過程至最終形成具有一定形狀的食品。
[0016]與現有技術相比，本發明具有的有益效果:本發明由于設置激光器，利用激光器將混合的食物粉末中的可食用糖粉或巧克力粉熔化，利用溶化后的可食用糖粉或巧克力粉的黏性將食物粉末粘接成一定的形狀。本發明由于設置雙軸伸步進電機，利用雙軸伸電機配合錐齒輪及絲杠實現傳動，由于2個主動輪是由同一電機軸驅動，同步性特別好，不會出現左右運動速度不一致而導致偏斜的現象。本發明結構簡單，便于實現。
[0017]本發明打印時，開啟空氣壓縮機，第二儲料罐和第三儲料罐中的食品粉末在壓力的作用下輸送到混合箱中，食品粉末在混合箱中混合均勻后輸送到第一儲料罐中，第一儲料罐中的食品粉末通過噴頭噴灑于基板上，激光器對噴灑于基板上的食品粉末進行加熱，使食品粉末中的糖粉或巧克力粉受熱熔化并將食品粉末黏結成一定的形狀，然后基板向下移動一層；繼續通過噴頭噴灑食品粉末、激光器進行加熱、向下移動一層基板，并重復噴頭噴灑食品粉末、激光器進行加熱、向下移動一層基板的動作至最終形成具有一定形狀的食品。本發明的打印方法簡單，易于操作，并且可以根據需要將食品打印成一定的形狀。
[0018]進一步的，本發明通過設置遠紅外燈管，并利用遠紅外燈管對易熟食材烤熟，便于食用，實際中為加快烤熟速度，支架本體一側可以設置多個遠紅外燈管。
[0019]本發明中的與混合箱相連通的儲料罐只設置了兩個，實際中為使更多的食物粉末相混合，可相應的增加儲料罐的個數。
[0020]本發明中由于遠紅外燈管使周邊環境溫度較高，若使用同步帶傳動，同步帶受熱老化現象嚴重，影響傳動，更換帶頻繁，而采用雙軸伸步進電機、齒輪、絲杠配合傳動使用壽命更聞。
[0021]本發明中當第三滑塊進行左右或前后移動時，通過轉動圓盤使激光器在移動方向上始終保證激光器位于噴頭的后面，利用激光器將混合的食物粉末中的可食用糖粉或巧克力粉熔化，利用溶化后的可食用糖粉或巧克力粉的黏性將食物粉末粘接成一定的形狀。
[0022]本發明中在第二儲料罐的出口與混合箱的入口之間、第三儲料罐的出口與混合箱的入口之間均設置有電磁閥，可以通過調節電磁閥調節第一儲料罐和第二儲料罐中的食品粉末的混合比例；第一儲料罐的氣體入口處設置有電磁閥，便于控制與第一儲料罐中相連通的噴頭中食品粉末的噴出與否。
[0023]本發明中的供料機構中空氣壓縮機與每個儲料罐之間的氣路上設置壓力調節器，便于調節各個通道的壓力；每個儲料罐外表面上設置的振動器可以防止在一定壓力下食品粉末堵塞出口，利用水平放置的螺旋桿驅動粉末，與豎直放置的相比，可以防止螺旋桿停止轉動后粉末仍可漏入噴頭。【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為激光3D打印食品裝置結構示意圖；
[0025]圖2為送料流程示意圖；
[0026]圖中，I為第一錐齒輪，2-1為第一絲杠，2-2為第二絲杠，2-3為第三絲杠，2-4為第四絲杠，3為第一步進電機，4為激光器，5為噴頭，6為第一儲料罐，7為電機，8為第二儲料罐，9為第三儲料罐，10為空氣壓縮機，11為基板，12為遠紅外燈管，13為第二步進電極，14為第二錐齒輪，15為雙軸伸步進電機，16為空氣過濾器，17為壓力調節器，18為振動器，19為電磁閥，20為螺旋桿。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0028]如圖1、2所示,激光3D食品打印裝置包括支架本體,支架本體上設置有傳動部分、供料機構和激光器4，供料機構包括第一儲料罐6、第二儲料罐8、第三儲料罐9、輸料管、噴頭5、空氣壓縮機10和混合箱，其中，空氣壓縮機10的出口經過空氣過濾器16分別與第一儲料罐6、第二儲料罐8、第三儲料罐9的入口之間設置有壓力調節器17，第二儲料罐8、第三儲料罐9的出口均與混合箱的入口相連通，并且第二儲料罐8的出口與混合箱的入口之間的輸料管上、第三儲料罐9的出口與混合箱的入口之間的輸料管上均設置有電磁閥19，通過電磁閥19對第二儲料罐8、第三儲料罐9中的出料速度進行調整。第一儲料罐6的氣體入口與壓力調節器17之間設置有電磁閥19，混合箱的出口與第一儲料罐6的送料入口相連通。
[0029]所述傳動部分包括電機7、第二步進電機13、雙軸伸步進電機15、聯軸器、第一絲杠2-1、第一錐齒輪I和第二錐齒輪14，雙軸伸步進電機15的兩端輸出軸通過聯軸器分別連接第一錐齒輪I和第二錐齒輪14，第一錐齒輪I上設置有第一絲杠2，第一絲杠2-1上設有第一滑塊，第二錐齒輪14上設置有第二絲杠2-2，第二絲杠2-2上設置有第二滑塊，第一滑塊、第二滑塊之間設置有第三絲杠2-3，第三滑塊底部設置一個能夠轉動的圓盤，圓盤上設置有激光器4以及與第一儲料罐6相連通的噴頭5，噴頭5的下方設置有基板11，通過噴頭可以將食品粉末均勻的鋪在基板11上；當第三滑塊進行左右或前后移動時，通過轉動圓盤使激光器4在移動方向上始終保證激光器4位于噴頭5的后邊，即使激光器4始終跟隨噴頭5運動，以便于激光器4對于噴頭5噴到基板11上的食品粉末進行加熱。所述第一滑塊內設置有第一步進電機3，第一步進電機3與第一滑塊和第二滑塊之間的第三絲杠2-3連接并驅動此絲杠進行旋轉，從而帶動第三滑塊進行前后運動。
[0030]本發明中支架本體上設置有第二步進電機13，第二步進電機13的輸出軸連接有第四絲杠2-4，基板11上開設有與第四絲杠2-4相配合的螺紋孔，第四絲杠2-4旋轉能夠帶動基板11進行上下移動。支架本體上還設置有用于給基板11上的食品進行加熱的遠紅外燈管12。
[0031]所述雙軸伸步進電機15通過兩對第一錐齒輪1、第二錐齒輪14和第一絲杠2-1、第二絲杠2-2、第三絲杠2-3傳動實現第一滑塊、第二滑塊左右方向平行移動，進而使設置在第三滑塊上的噴頭5和激光器4穩定的左右運動而不會出現偏斜，第一步進電機3通過第三絲杠2-3使噴頭5和激光器4前后運動。食材為面粉、玉米粉、淀粉等可食用粉末與可食用糖粉或巧克力粉的混合物，第二儲料罐8和第三儲料罐9兩個儲料罐中，其中一個放有可食用糖粉或巧克力粉，另一個放有面粉、玉米粉或淀粉。空氣壓縮機10中的壓縮空氣通過空氣過濾器16過濾作用以及壓力調節器17調壓后，將儲存在第二儲料罐8、第三儲料罐9中的混合粉末輸送到配有螺旋桿20的混合箱中，第二儲料罐8、第三儲料罐9外表面均配有振動器18，其中螺旋桿20由電機7通過聯軸器驅動。混合粉末進入第一儲料罐6中后，第一儲料罐6的外表面同樣設置有振動器18,在高壓空氣和振動器18的作用下第一儲料罐中的混合粉末進入噴頭5，然后均勻的鋪在基板11上，激光器4始終跟隨噴頭5運動，可食用糖粉或巧克力粉受熱熔化將粉末黏結成特定的形狀，基板11在第二步進電機13的控制下向下移動一層，然后重復鋪粉、熔化可食用糖粉或巧克力粉黏結食材的動作，最終形成一定形狀的食品。加工成型后可以到其他廚具上做熟，易熟食材可以用遠紅外燈管12烤熟。
[0032]激光3D打印食品的方法為:開啟空氣壓縮機10和振動器18，第二儲料罐8和第三儲料罐9中的食品粉末在壓力和振動器18的作用下輸送到混合箱中，混合箱中的食品粉末通過螺旋桿20混合均勻并輸送到第一儲料罐6中，第一儲料罐6中的食品粉末通過噴頭5噴灑于基板11上，位于噴頭5后側的激光器4對噴灑于基板11上的食品粉末進行加熱，可食用糖粉或巧克力粉受熱熔化并將食品粉末黏結成特定的形狀，停止噴頭5的噴灑，然后將基板11在第二步進電機13的控制下向下移動一層；繼續通過噴頭5噴灑食品粉末，激光器4進行加熱，停止噴頭5的噴灑，向下移動一層基板11，重復噴頭5噴灑食品粉末、激光器4進行加熱、停止噴頭5的噴灑、向下移動一層基板11的過程至最終形成具有一定形狀的食品。食品加工成型后可以到其他廚具上做熟，易熟食材可以采用遠紅外燈管12烤熟。
[0033]本發明中的打印是利用現有3D打印機的程序進行的。
[0034]本發明中在第二儲料罐的出口與混合箱的入口之間、第三儲料罐的出口與混合箱的入口之間均設置有電磁閥，可以通過調節電磁閥調節第一儲料罐和第二儲料罐中的食品粉末的混合比例；第一儲料罐的氣體入口處設置有電磁閥，便于控制與第一儲料罐中相連通的噴頭中食品粉末的噴出與否。
[0035]本發明中使用雙軸伸電機配合錐齒輪及絲杠實現傳動，由于2個主動輪是由同一電機軸驅動，同步性特別好，不會出現左右運動速度不一致而導致偏斜的現象。由于遠紅外燈管使周邊環境溫度較高，若使用同步帶傳動，同步帶受熱老化現象嚴重，影響傳動，更換帶頻繁，電機、錐齒輪、絲杠配合傳動使用壽命更高。支架本體上裝有遠紅外加熱燈管，可以直接做熟易熟食材。本發明中的與混合箱相連通的儲料罐只設置了兩個，實際中為使更多的食物粉末相混合，可相應的增加儲料罐的個數。實際中為加快烤熟速度，支架本體上可為設置多個遠紅外燈管。
[0036]本發明提供一種結構簡單，操作簡便，能夠打印各類食物材料的激光3D食品打印裝置及打印方法，不僅可以打印面粉、玉米粉、淀粉、可可粉、巧克力粉，打印完成后還可以通過遠紅外加熱燈管將其加熱熟。
【權利要求】
1.一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，包括支架本體，支架本體上設置有傳動部分、供料機構，所述供料機構包括噴頭(5)、空氣壓縮機(10)、混合箱以及帶有氣體入口的第一儲料罐(6 )、第二儲料罐(8 )、第三儲料罐(9 )，其中，空氣壓縮機(10 )的出口分為三路，每一路均與第一儲料罐(6)、第二儲料罐(8)、第三儲料罐(9)的氣體入口相連通，并且每一路與第一儲料罐(6)、第二儲料罐(8)、第三儲料罐(9)的氣體入口之間均設置有壓力調節器(17);第二儲料罐(8)、第三儲料罐(9)的出口均與混合箱的入口相連通，混合箱的出口與第一儲料罐(6)的送料入口相連通； 所述傳動部分包括雙軸伸步進電機(15)，雙軸伸步進電機(15)的兩端輸出軸通過聯軸器分別連接有第一錐齒輪(1)和第二錐齒輪(14)，第一錐齒輪(1)連接有第一絲杠(2-1)，第一絲杠(2-1)上設有第一滑塊，第二錐齒輪(14)上設置有第二絲杠(2-2)，第二絲杠(2-2)上設置有第二滑塊，第一滑塊、第二滑塊之間設置有第三絲杠(2-3)，第三絲桿(2-3)上設置有第三滑塊，第三滑塊底部設置有能夠轉動的圓盤，圓盤上設置有與第一儲料罐(6)相連通的噴頭(5)，以及用于對噴頭(5)噴出的食品粉末進行加熱的激光器(4);噴頭的下方設置有在豎直方向上能夠進行移動的基板(11)。
2.根據權利要求1所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述空氣壓縮機(10)的出口處設置有空氣過濾器(16)。
3.根據權利要求1或2所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述第二儲料罐(8)的出口與混合箱的入口之間、第三儲料罐(9)的出口與混合箱的入口之間、第一儲料罐(6)的氣體入口處均設置有電磁閥(19)。
4.根據權利要求1或2所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，當第三滑塊進行左右或前后移動時，通過轉動圓盤使激光器(4)在移動方向上始終使激光器(4)位于噴頭(5)的后面。
5.根據權利要求1或2所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述支架本體上豎直設置有由第二步進電機(13)帶動的第四絲杠(2-4)，基板(11)上開設有與第四絲杠(2-4)相配合的螺紋孔，基板(11)通過螺紋孔設置在第四絲杠(2-4)上。
6.根據權利要求1所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述支架本體上還設置有用于給基板(11)上的食品進行加熱的遠紅外燈管(12)。
7.根據權利要求1所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述混合箱內設置有螺旋桿(20 )，螺旋桿(20 )連接有電機(7 )。
8.根據權利要求7所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述螺旋桿(20)水平設置。
9.根據權利要求1所述的一種激光3D食品打印裝置，其特征在于，所述第一儲料罐(6 )、第二儲料罐(8 )和第三儲料罐(9 )的外表面均配有振動器(18 )。
10.根據權利要求1所述的一種激光3D食品打印裝置的打印方法，其特征在于，開啟空氣壓縮機(10)，第二儲料罐(8)和第三儲料罐(9)中的食品粉末在壓力的作用下輸送到混合箱中，食品粉末在混合箱中混合均勻后輸送到第一儲料罐(6)中,第一儲料罐(6)中的食品粉末通過噴頭(5)噴灑于基板(11)上，激光器(4)對噴灑于基板(11)上的食品粉末進行加熱，使食品粉末中的糖粉或巧克力粉受熱熔化并將食品粉末黏結成一定的形狀，停止噴頭(5)的噴灑，然后將基板(11)向下移動一層；繼續通過噴頭(5)噴灑食品粉末、激光器(4)進行加熱，停止噴頭(5)的噴灑，向下移動一層基板(11)，重復噴頭(5)噴灑食品粉末，激光器(4)進行加熱，停止噴頭(5)的噴灑，向下移動一層基板(11)的過程至最終形成具有一定形狀的食 品。
【文檔編號】A23P1/00GK103932368SQ201410140587
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】魏正英, 杜軍, 趙光喜, 趙保林, 付麗倩, 魏培 申請人:西安交通大學, 陜西秦土地農業科技有限公司