一种基于机械传动的三维蛋糕打印机送料装置制造方法[0002]3D打印技术是一种综合性的应用技术，它综合了数字建模、机电控制、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的技术。3D打印采用分层加工、迭代成形的技术。3D打印以3D模型文件为基础，首先将建立的3D模型进行分割，即将模型分割成一层一层的薄片，软件完成分割工序后，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术.它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。[0003]1、采用空气压缩机的食品送料:送料装置由支撑架，传动丝杆，设于传动丝杆上的滑块，以及传动丝杆连接的步进电机，传动丝杆两侧各设有一根导轨，与传动丝杆的螺纹啮合的滑块，与滑块连接的储料管，及通过导气管与储料罐相通的空气压缩机，支撑架上控制空气压缩机的触碰式限位开关，滑块上与触碰式限位开关相对应的凸台组成。导轨与步进电机设于支撑架上，步进电机启动后带动滑块在传动丝杆上往复运动。滑块移动到传动丝杆的下端，滑块的限位开关的接触凸台挤压触碰式限位开关时，空气压缩机开始运转，物料就会通过打印喷头输出。当步进电机带动滑块向上运动时，接触凸台离开接触式限位开关，空气压缩机停止运转。物料就会停止输出。[0004]2.利用齿轮系统进行送料:原料压送机构包括螺杆，挤压头，伺服马达，主动齿轮和从动齿轮，螺杆通过导向机构直立于供料桶上方，圆形挤压头同轴设于螺杆底部，螺杆的轴心与供料桶的原料罐同轴，从动齿轮的轴孔与螺杆配合安装，主动齿轮与伺服马达的输出轴同轴固连并与从动齿轮啮合，主动齿轮的旋转带动从动齿轮，从动齿轮的旋转带动螺杆下行，主动齿轮的逆向旋转带动从动齿轮的方向，从动齿轮的反向旋转带动螺杆上行。伺服马达驱动主动齿轮旋转，带动螺杆下行，挤压头进入原料罐内将材质逐渐向加热器加压挤出。[0005]3.采用微型气泵的奶油送料:送料装置由喷嘴，料筒，活塞，密封圈，和微型气泵构成。将原料盛放在料筒上，料筒的中上部有个活塞，顶部由密封圈及微型气泵构成。当计算机向3D打印的中央控制系统发送控制信号，这个信号控制微型气泵工作，微型气泵工作向下推动活塞，活塞向下移动推动了料筒里的奶油从喷嘴口出料进行打印。[0006]而上述送料方式存在以下一些问题:[0007]1.采用空气压缩机的送料装置结构复杂，操作不便，成本高。储料管内的物料是通过压气控制，导气管的空气质量影响到食品的卫生状况，增加空气净化装置成本费用高。[0008]2.齿轮式的送料中伺服马达相对步进电机跟踪特性差，采用伺服马达驱动送料装置，在3D打印中要频繁正反转，伺服马达具有一定的延时，不能精确实现3D打印实时性，并且伺服马达较贵。
[0009]3.在采用气泵的方法中，料筒里的原料较多及活塞与密封圈存在空间导致挤压阻力较大。要实现3D奶油的实时打印，需要微型气泵的动力足够大，中央控制系统驱动气泵的启动电压较大，这就给该送料装置带来技术上的困难，并且采用该装置更换原料不易操作。
实用新型内容
[0010]鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于机械传动的三维蛋糕打印机送料装置，有助于解决现有市场三维蛋糕打印机送料机构问题。
[0011]本实用新型的技术方案在于:
[0012]一种基于机械传动的三维蛋糕打印机送料装置，包括一支架及经容器支架固定于支架上的原料容器，其特征在于:所述支架的上部设有一步进电机，所述步进电机的输出轴与一纵向设置的螺纹钢棒驱动连接，所述螺纹钢棒上螺接有一滑块，所述滑块上连接有一置于原料容器内以实现活塞运动的机械活塞，所述原料容器的底侧经一容器出口固定螺母连接有一向打印机出料口供料的软管。
[0013]其中，所述滑块还与支架滑动连接。
[0014]所述支架上还设置由滑块驱动信号传送的限位开关。
[0015]本实用新型的优点在于:本实用新型实现了对奶油等可塑性的食品原料进行送料，且出料量实时可控，从而简单易行得实现了精准的三维蛋糕成型打印。



[0016]图1本实用新型实施例的整体结构示意图。
[0017]图2本实用新型实施例的底座轴承示意图。
[0018]图3本实用新型实施例的系统流程图。

[0019]为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0020]参考图1，图2和图3,本实用新型涉及一种基于机械传动的二维蛋糕打印机送料装置，包括一支架2及经容器支架7固定于支架上的原料容器6，所述支架2的上部设有一步进电机1，所述步进电机的输出轴与一纵向设置的螺纹钢棒3驱动连接，所述螺纹钢棒3上螺接有一滑块4，所述滑块4上连接有一置于原料容器6内以实现活塞运动的机械活塞5，所述原料容器的底侧经一容器出口固定螺母9连接有一向打印机出料口 11供料的软管10。
[0021 ] 上述滑块4还与支架2滑动连接。
[0022]上述支架2上还设置由滑块4驱动信号传送的限位开关8。
[0023]本实用新型实施过程:三维打印机主要由CPU向步进电机驱动芯片发送控制信号，来驱动步进电机进行工作。如附图1所示，在本实用新型专利的装置中，步进电机I的转动将带动螺纹钢棒3的转动。当螺纹钢棒3正向转动时，滑块4将向下滑动，从而驱使机械活塞5向下压，此时装有原料的容器6中的奶油因受到挤压将从底部挤出，通过软管10送到出料口 11进行打印。当滑块4向下滑动并触压限位开关8，即容器中的奶油等原料完全挤出时，向上位机发送一个暂停打印的中断请求信号，使打印机暂停打印工作，等待用户更换原料容器6。更换的方法是旋开固定容器出口和软管的固定螺母9，由上位机发送一个复位机械活塞5的信号，将机械活塞5的位置复原到起始位置，打开固定容器位置的支架7，取下原料容器6。待用户从容器的固定支架7上取下原料容器6后，再将新的原料容器6固定到支架7上，锁紧容器出口的固定螺母9。最后，从上位机向打印机发送继续打印的请求信号，打印机将继续之前未完成的工作。
[0024]其中各组成部分及方案细化说明:
[0025]I步进电机
[0026]在本装置中，步进电机起到的是驱动整个送料装置的作用。根据不同的蛋糕模型，上位机中将产生不同的机器代码，这些代码将控制着整个打印机中每个步进电机的工作，如有些步进电机负责送料口在水平和竖直方向上的移动，有些步进电机则负责打印原料的送料。本装置中的步进电机的主要作用就是驱动打印原材料的送料。当步进电机正向转动时，会带动机械活塞5向下移动；当步进电机反向转动时，则机械活塞5向上运动；反之当步进电机不动时，机械活塞5也同样停止移动。
[0027]2装置支架
[0028]如附图1所示，2是整个送料装置的支架，起到了支撑和固定的作用。支架的上下两端分别固定着步进电机I和螺纹钢棒3，其中上端步进电机I用四枚螺丝固定在支架上，下端采用如附图2所示轴承固定，这样当步进电机转动时，可以带动螺纹钢棒3的转动。支架的竖直部分同时起到一个滑轨的作用，滑块4连接在这个竖直的滑轨上，当螺纹钢棒转动时，由于一端连接着滑轨，因此可以带动整个滑块4在竖直方向上移动。7为装有原料的容器的支架，8为限位开关，都固定在这个支架上。
[0029]3螺纹钢棒
[0030]螺纹钢棒是整个装置机械传动的核心。滑块4的两端分别连接着支架2上的滑轨和螺纹钢棒上，这样当螺纹钢棒转动时，会带动滑块的竖直移动，而支架2上的滑轨则起到的是固定的作用，因为机械活塞5在向下挤压奶油时可能受到的阻力较大，若没有支架2上滑轨的固定，可能造成机械传动装置的不稳定甚至变形，从而影响装置的可用性和稳定性。
[0031]4 滑块
[0032]当滑块向下滑动时，由于支架2上滑轨的固定，可以使机械活塞5稳定地向下移动。
[0033]5机械活塞
[0034]机械活塞主要分为机械支柱和活塞两个部分，其中机械支柱起到固定和传动的作用，机械支柱向下移动促使活塞将原料容器6中奶油向下挤压出料。出于密闭性的考虑，活塞采用的是双重封闭的设计，这样能更好地保持容器的气密性。当机械活塞不动时，由于大气压力的关系，出料口 11不会有奶油挤出。机械活塞的长度与原料容器6中奶油的最大高度比例为1:1或略微大于1:1，这样机械活塞能够完全挤出原料容器6中的奶油。
[0035]6原料容器
[0036]原料容器的外观大致为圆柱体，容器外壁的上半部分直径较大，下半部分直径较小，将原料容器嵌入容器支架的圆环内，原料容器的下半部分正好可以穿过容器支架的圆环，而上半部分则会卡在圆环上，形成固定的效果，防止在机械活塞5向下挤压时造成原料容器的移位和松动等。容器内壁为光滑的圆柱形，这样可以更好地实现原料容器的气密性。
[0037]7容器支架
[0038]容器支架的主要作用就是固定原料容器6，容器支架的一端固定在装置支架2上，固定的位置可进行竖直方向的调节。容器支架的另一端为圆环状，原料容器穿过圆环时，上半部分将会卡在圆环上形成固定的效果。
[0039]8限位开关
[0040]限位开关固定在装置支架上2，固定的位置同样可以在竖直方向上进行调节。当滑块4向下移动触压限位开关时，即机械活塞5刚好将原料容器6中的奶油全部挤出时，将发送一个暂停打印的请求信号到上位机，打印机随机停止打印，进入等待更换原料容器的状态。设置限位开关的作用主要有两个，一个是在原料容器6中的奶油完全挤出之后使打印机暂停打印工作，另外一个作用是防止机械活塞5移动到原料容器6底部时使得螺纹钢棒3无法转动导致步进电机损毁。
[0041]9容器出口固定螺母
[0042]容器出口的固定螺母的作用是连接原料容器6的出口和软管10。当原料容器6放置好之后，将固定在软管10 —端的螺母固定到原料容器6的出口处。
[0043]10 软管
[0044]软管的作用是将原料容器6出口挤出的奶油传送到打印机的出料口 11，采用软管的原因是打印机的出料口需要不断地改变水平、竖直方法的位移来实现蛋糕的打印，因此原料容器6出口和打印机出料口 11之间的部分需要采用软管这样的导管来连接。
[0045]11打印机出料口(喷嘴)
[0046]打印机出料口的位置由三维蛋糕打印机中另外三组步进电机来控制，这三组步进电机分别控制打印机出料口前后、左右和上下的移动，从而实现蛋糕的成型打印。
[0047]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。