本發(fā)明涉及打印機(jī)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種混合食品3d打印機(jī)。

背景技術(shù)：

面團(tuán)作為典型的粘彈性材料，在通過內(nèi)徑較小的擠出頭時，會發(fā)生大量彈塑性形變，擠出頭內(nèi)徑越小，所需要的擠出力越大。同時，溫度、含水量、調(diào)制方式等都會影響面團(tuán)的粘性，進(jìn)而改變擠出力的需求，所以擠出系統(tǒng)提供動力源應(yīng)足夠充足。面團(tuán)擠出時儲料筒中的壓力較大，若要達(dá)到預(yù)計(jì)的擠出量，儲料筒內(nèi)壁必須具有較好的剛度，否則在活塞執(zhí)行回抽-擠出動作時會帶動內(nèi)壁收縮膨脹，使得面團(tuán)的流動產(chǎn)生時滯，則打印模型精度會受到嚴(yán)重影響。

常用的三維打印平臺按坐標(biāo)軸種類科分為xyz打印機(jī)和并聯(lián)型打印機(jī)。并聯(lián)型打印機(jī)采用并聯(lián)桿作為噴頭的運(yùn)動載臺，打印材料通過單獨(dú)的材料進(jìn)給電機(jī)從遠(yuǎn)處輸送，因此其打印頭質(zhì)量較輕運(yùn)動靈活，是當(dāng)前市場上比較受歡迎的品類。但面團(tuán)作為典型的粘彈性食品材料，若采用遠(yuǎn)程輸出的方法，在此過程中將產(chǎn)生大量、長時間的剪切應(yīng)變，所需要的輸送力較大，現(xiàn)有條件很難實(shí)現(xiàn)。

而在xyz打印機(jī)中，目前根據(jù)擠出頭的運(yùn)動方式不同分為龍門式(擠出頭能沿x和z軸移動)、三軸聯(lián)動式(擠出頭xyz方向均可移動)、升降式(擠出頭只能沿z軸移動)、通用式(擠出頭沿xy方向移動)。其中，三軸聯(lián)動式擠出頭會受到各種動載荷作用，加工工件卻能保持不動。龍門式和升降式上的加工工件都會受到x或y方向上的動載荷作用，通用式的工件僅受到z軸方向影響。對于面團(tuán)打印，因?yàn)槠湔硰椞匦?，在擠出后的相當(dāng)一段時間內(nèi)，外界載荷都會對其尺寸造成影響，尤其是xy軸方向的載荷，可能會使面團(tuán)模型傾斜甚至坍塌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種打印精度高的混合食品3d打印機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種混合食品3d打印機(jī)，包括電機(jī)驅(qū)動組件、滾珠絲杠組件、擠出針筒和擠出頭組件，所述的電機(jī)驅(qū)動組件安裝在滾珠絲杠組件的上方且與滾珠絲杠組件連接，所述的滾珠絲杠組件上設(shè)有針筒夾具，所述的擠出針筒包括蛋清針筒和面團(tuán)針筒，所述的蛋清針筒和面團(tuán)針筒均安裝在針筒夾具上，所述的擠出頭組件安裝在滾珠絲杠組件上且置于設(shè)有面團(tuán)針筒的針筒夾具下方，所述的蛋清針筒與擠出頭組件連接。

本發(fā)明中通過電機(jī)驅(qū)動組件的設(shè)計(jì)，在保證該打印機(jī)能夠提供足夠動力源的同時，不會影響面團(tuán)的粘性；通過滾珠絲杠組件的設(shè)計(jì)，能夠精確控制擠出量；通過蛋清針筒和面團(tuán)針筒的分別設(shè)計(jì)，為了保證蛋清和面團(tuán)能夠根據(jù)不同的需求選擇不同的混合比例；通過擠出頭的設(shè)計(jì)，能夠保證正常打印需求的同時，保證擠出頭不易被堵塞；這樣設(shè)計(jì)達(dá)到了打印精度高的目的。

作為優(yōu)選，所述的電機(jī)驅(qū)動組件包括步進(jìn)電機(jī)和電機(jī)減速器，所述的電機(jī)減速器安裝在步進(jìn)電機(jī)上，所述的步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)減速器安裝在滾珠絲杠組件上，所述電機(jī)減速器的減速比為1∶19。通過步進(jìn)電機(jī)和電機(jī)減速器的配合使用，能夠確保為該打印機(jī)提供足夠充足的動力源。

作為優(yōu)選，所述的滾珠絲杠組件包括滾珠絲桿座、滾珠絲桿軸、軸承座和螺母固定塊，所述的軸承座安裝在滾珠絲桿座上，所述的滾珠絲桿軸安裝在軸承座上，所述的螺母固定塊安裝在滾珠絲桿軸上，所述滾珠絲桿軸的一端通過聯(lián)軸器與電機(jī)驅(qū)動組件連接。滾珠絲杠組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠精確控制擠出量，其導(dǎo)程為5mm。

作為優(yōu)選，所述滾珠絲桿座的橫截面形狀為u型，所述的滾珠絲桿座包括底板和兩塊側(cè)板，所述滾珠絲桿軸的兩端均設(shè)有軸承座，所述的軸承座安裝在底板上，所述的針筒夾具包括固定夾具和移動夾具，所述的移動夾具安裝在螺母固定塊上，所述的固定夾具安裝在滾珠絲桿座的下端且置于兩塊側(cè)板之間，所述滾珠絲桿座的上端設(shè)有電機(jī)固定板，所述的電機(jī)驅(qū)動組件安裝在電機(jī)固定板上。通過軸承座的設(shè)計(jì)，能夠確保將滾珠絲桿軸定位在滾珠絲桿座內(nèi)；通過針筒夾具的設(shè)計(jì)，能夠更好的固定面團(tuán)針筒和蛋清針筒，以保證該打印機(jī)的穩(wěn)定可靠性。

作為優(yōu)選，所述的擠出針筒包括筒體和活塞桿，所述的固定夾具和移動夾具均由pla材料制作而成，所述的固定夾具包括固定座和固定板，所述的固定座安裝在滾珠絲桿座的下端且置于兩塊側(cè)板之間，所述的筒體安裝在固定座上且通過固定板進(jìn)行固定，所述的移動夾具包括移動座和移動板，所述的移動座安裝在螺母固定塊上，所述移動座的左右兩邊設(shè)有定位導(dǎo)軌，所述滾珠絲桿座的兩塊側(cè)板置于定位導(dǎo)軌內(nèi)且與定位導(dǎo)軌相接觸，所述的活塞桿安裝在移動座上且通過移動板進(jìn)行固定，所述的固定座、固定板、移動座和移動板上均設(shè)有若干夾緊槽，所述夾緊槽的橫截面形狀為u型，所述的夾緊槽內(nèi)設(shè)有緊固螺栓。通過pla材料的設(shè)計(jì)，使其具有可降解、打印強(qiáng)度高等特點(diǎn)；因?qū)Σ煌煞趾驼{(diào)配方法的面團(tuán)需要進(jìn)行不同的擠出實(shí)驗(yàn)研究，故而需要頻繁更換打印材料，因此固定夾具和移動夾具的設(shè)計(jì)在保證加緊力的前提下需要兼具快速換料的能力，故而通過夾緊槽的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)螺栓的快速拆卸與安裝。

作為優(yōu)選，所述的面團(tuán)針筒為金屬注射器，所述面團(tuán)針筒的筒體分為兩層，其中筒體的外層為不銹鋼層，筒體的內(nèi)層為玻璃層，所述面團(tuán)針筒的活塞桿為可調(diào)節(jié)活塞外徑的活塞桿，所述的蛋清針筒為普通注射器。面團(tuán)擠出時儲料筒中的壓力較大，若要達(dá)到預(yù)計(jì)的擠出量，儲料筒內(nèi)壁必須具有較好的剛度，否則在活塞執(zhí)行回抽-擠出動作時會帶動內(nèi)壁收縮膨脹，使得面團(tuán)的流動產(chǎn)生時滯，則打印模型精度會受到嚴(yán)重影響，故而選用了外殼為不銹鋼、內(nèi)層為玻璃的金屬注射器作為面團(tuán)針筒；同時，不同配比構(gòu)成和配制方法的不同，面團(tuán)的力學(xué)特性也不同，對活塞密封性的要求也不同，選用的金屬注射器可通過末端的活塞調(diào)節(jié)頭控制活塞的外徑，有利于實(shí)驗(yàn)探究的靈活性。

作為優(yōu)選，所述的擠出頭組件包括蛋清噴嘴、面團(tuán)合流塊、蛋清加熱塊、蛋清腔體和針頭，所述面團(tuán)合流塊的中間設(shè)有面團(tuán)進(jìn)料口，所述的面團(tuán)針筒通過面團(tuán)進(jìn)料口置于面團(tuán)合流塊上，所述面團(tuán)合流塊的側(cè)面設(shè)有蛋清進(jìn)料口，所述的蛋清噴嘴安裝在蛋清針筒上，所述的蛋清進(jìn)料口與蛋清噴嘴之間通過食品硅膠管連接，所述的蛋清腔體置于面團(tuán)合流塊的下方，所述的蛋清加熱塊置于蛋清腔體的外側(cè)，所述的針頭置于蛋清腔體的底部中心處。通過蛋清噴嘴和食品硅膠管的配合使用，使得蛋清從蛋清針筒進(jìn)入到面團(tuán)合流塊中；經(jīng)過面團(tuán)合流塊的面團(tuán)和蛋清于蛋清腔體中混合，并通過蛋清加熱塊對蛋清腔體內(nèi)的混合物進(jìn)行加熱操作；之后通過針頭擠出進(jìn)行打印成型。

作為優(yōu)選，所述的面團(tuán)合流塊由尼龍材料制作而成。通過尼龍材料的設(shè)計(jì)，使得面團(tuán)合流塊可以作為隔熱層，防止蛋清加熱塊的熱量影響到未擠出的面團(tuán)和蛋清。

作為優(yōu)選，所述的蛋清加熱塊上設(shè)有溫度傳感器和加熱棒，所述的溫度傳感器和加熱棒均連接有溫度控制器。通過溫度傳感器、溫度控制器和加熱棒的三者結(jié)合，使得蛋清加熱塊能夠?qū)崿F(xiàn)智能溫度控制，防止溫度過高或者過低對打印機(jī)及打印結(jié)構(gòu)造成不可預(yù)計(jì)的后果。

作為優(yōu)選，所述的針頭為錐形金屬噴嘴。通過錐形金屬噴嘴的設(shè)計(jì)，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的傳遞，另一方面能夠保證針頭不易堵塞。

本發(fā)明的有益效果是：打印精度高，打印強(qiáng)度高，穩(wěn)定可靠性高，適用范圍廣，便于拆卸與安裝，使用靈活性高，安全性能高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的正視圖；

圖3是圖1的側(cè)視圖；

圖4是圖1的俯視圖。

圖中：1.步進(jìn)電機(jī)，2.電機(jī)固定板，3.聯(lián)軸器，4.軸承座，5.滾珠絲桿座，6.移動座，7.定位導(dǎo)軌，8.螺母固定塊，9.移動板，10.滾珠絲桿軸，11.固定座，12.固定板，13.蛋清針筒，14.蛋清噴嘴，15.食品硅膠管，16.面團(tuán)合流塊，17.蛋清加熱塊，18.蛋清腔體，19.針頭，20.面團(tuán)針筒，21.電機(jī)減速器，22.側(cè)板，23.底板，24.活塞桿，25.筒體，26.夾緊槽，27.螺栓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1、圖2、圖3、圖4所述的實(shí)施例中，一種混合食品3d打印機(jī)，包括電機(jī)驅(qū)動組件、滾珠絲杠組件、擠出針筒和擠出頭組件，電機(jī)驅(qū)動組件安裝在滾珠絲杠組件的上方且與滾珠絲杠組件連接，滾珠絲杠組件上設(shè)有針筒夾具，擠出針筒包括蛋清針筒13和面團(tuán)針筒20，蛋清針筒13和面團(tuán)針筒20均安裝在針筒夾具上，擠出頭組件安裝在滾珠絲杠組件上且置于設(shè)有面團(tuán)針筒20的針筒夾具下方，蛋清針筒13與擠出頭組件連接。

電機(jī)驅(qū)動組件包括步進(jìn)電機(jī)1和電機(jī)減速器21，電機(jī)減速器21安裝在步進(jìn)電機(jī)1上，步進(jìn)電機(jī)1通過電機(jī)減速器21安裝在滾珠絲杠組件上，電機(jī)減速器21的減速比為1：19。

滾珠絲杠組件包括滾珠絲桿座5、滾珠絲桿軸10、軸承座4和螺母固定塊8，軸承座4安裝在滾珠絲桿座5上，滾珠絲桿軸10安裝在軸承座4上，螺母固定塊8安裝在滾珠絲桿軸10上，滾珠絲桿軸10的一端通過聯(lián)軸器3與電機(jī)驅(qū)動組件連接。滾珠絲桿座5的橫截面形狀為u型，滾珠絲桿座5包括底板23和兩塊側(cè)板22，滾珠絲桿軸10的兩端均設(shè)有軸承座4，軸承座4安裝在底板23上，針筒夾具包括固定夾具和移動夾具，移動夾具安裝在螺母固定塊8上，固定夾具安裝在滾珠絲桿座5的下端且置于兩塊側(cè)板22之間，滾珠絲桿座5的上端設(shè)有電機(jī)固定板2，電機(jī)驅(qū)動組件安裝在電機(jī)固定板2上。擠出針筒包括筒體25和活塞桿24，固定夾具和移動夾具均由pla材料制作而成，固定夾具包括固定座11和固定板12，固定座11安裝在滾珠絲桿座5的下端且置于兩塊側(cè)板22之間，筒體25安裝在固定座11上且通過固定板12進(jìn)行固定，移動夾具包括移動座6和移動板9，移動座6安裝在螺母固定塊8上，移動座6的左右兩邊設(shè)有定位導(dǎo)軌7，滾珠絲桿座5的兩塊側(cè)板22置于定位導(dǎo)軌7內(nèi)且與定位導(dǎo)軌7相接觸，活塞桿24安裝在移動座6上且通過移動板9進(jìn)行固定，固定座11、固定板12、移動座6和移動板9上均設(shè)有若干夾緊槽26，夾緊槽26的橫截面形狀為u型，夾緊槽26內(nèi)設(shè)有緊固螺栓27。

面團(tuán)針筒20為金屬注射器，所述面團(tuán)針筒20的筒體25分為兩層，其中筒體25的外層為不銹鋼層，筒體25的內(nèi)層為玻璃層，面團(tuán)針筒20的活塞桿24為可調(diào)節(jié)活塞外徑的活塞桿，蛋清針筒13為食品級注射器。

擠出頭組件包括蛋清噴嘴14、面團(tuán)合流塊16、蛋清加熱塊17、蛋清腔體18和針頭19，面團(tuán)合流塊16的中間設(shè)有面團(tuán)進(jìn)料口，面團(tuán)針筒20通過面團(tuán)進(jìn)料口置于面團(tuán)合流塊16上，面團(tuán)合流塊16的側(cè)面設(shè)有蛋清進(jìn)料口，蛋清噴嘴14安裝在蛋清針筒13上，蛋清進(jìn)料口與蛋清噴嘴14之間通過食品硅膠管15連接，蛋清腔體18置于面團(tuán)合流塊16的下方，蛋清加熱塊17置于蛋清腔體18的外側(cè)，針頭19置于蛋清腔體18的底部中心處。面團(tuán)合流塊16由尼龍材料制作而成。蛋清加熱塊17上設(shè)有溫度傳感器和加熱棒，溫度傳感器和加熱棒均連接有溫度控制器。針頭19為錐形金屬噴嘴。

使用時，首先，將蛋清和面團(tuán)分別置于蛋清針筒13和面團(tuán)針筒20內(nèi)，由于溫度、含水量、調(diào)制方式等都會影響面團(tuán)的粘性，進(jìn)而改變擠出力的需求，所以該打印機(jī)提供動力源應(yīng)足夠充足，故而本發(fā)明選擇了步進(jìn)電機(jī)1與電機(jī)減速器21相配合，以滿足上述需求；其次，通過聯(lián)軸器3與滾珠絲桿軸10連接，為達(dá)到精確控制擠出量的目的，本發(fā)明將滾珠絲桿軸10作為運(yùn)動導(dǎo)軌，配合固定夾具和移動夾具一起動作，其導(dǎo)程為5mm；之后，由于面團(tuán)擠出時面團(tuán)針筒20中的壓力較大，若要達(dá)到預(yù)計(jì)的擠出量，筒體25內(nèi)壁必須具有較好的剛度，否則在活塞桿24執(zhí)行回抽-擠出動作時會帶動筒體25內(nèi)壁收縮膨脹，使得面團(tuán)的流動產(chǎn)生時滯，則打印模型精度會受到嚴(yán)重影響，故而選用了外殼為不銹鋼、內(nèi)層為玻璃的金屬注射器作為面團(tuán)針筒20，不同配比構(gòu)成和配制方法的不同，面團(tuán)的力學(xué)特性也不同，對活塞密封性的要求也不同，選用的金屬注射器可通過末端的活塞調(diào)節(jié)頭控制活塞的外徑，有利于實(shí)驗(yàn)探究的靈活性，通過移動夾具上的夾緊槽26將活塞桿24固定在其上，通過固定夾具上的夾緊槽26將筒體25固定在其上；再后，蛋清針筒13通過蛋清噴嘴14和食品硅膠管15連接到面團(tuán)合流塊16上，面團(tuán)和蛋清經(jīng)面團(tuán)合流塊16進(jìn)入到蛋清腔體18內(nèi)進(jìn)行混合，并通過蛋清加熱塊17對混合物進(jìn)行加熱；最后，混合物經(jīng)錐形噴嘴擠出，沿著xy軸方向在打印平臺進(jìn)行打印成型。