專利名稱:一種獨立供料的食品3d打印機及其獨立供料裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種獨立供料的食品3D打印機及其獨立供料裝置，所述獨立供料裝置，用于食品3D打印機，包括食品原料入口部件、加熱元件、測溫元件、控制單元、食品級食品輸送管以及熔融狀態(tài)食品的食品原料出口；所述控制單元用于控制所述加熱元件和所述測溫元件，對所述食品原料入口部件所接收的食品原料進行加熱及測溫以獲得適當(dāng)?shù)氖称吩蠝囟?；所述食品級食品輸送管設(shè)有振動輸送芯軸以方便加熱后熔融狀態(tài)食品原料的輸送。本實用新型可方便地以較大供料倉在獨立進行持續(xù)供料，避免在3D食品打印機上不停地人工加料，實現(xiàn)對食品原料進行方便、可靠、準確的溫度控制，提高打印質(zhì)量。
【專利說明】
一種獨立供料的食品3D打印機及其獨立供料裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及3D打印設(shè)備，特別是一種獨立供料的食品3D打印機及其獨立供料
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在市面上的3D食品打印機都是近端供料，或者采用在打印頭頂端增加食品料倉，或者直接用液態(tài)食品針筒用擠出機擠出，這些方法因為都是近端供料方法，要么料倉或者針筒過小，在打印過程中需要人工不停的添加食品原料或者更換液體針筒，要么增加料倉或者針筒容積，造成整個運動系統(tǒng)(X軸或者Y軸)負載過大，需要增加電機的功率以及加大打印機尺寸，有效打印區(qū)域相應(yīng)也會變小。另外，傳統(tǒng)的近端供料方式或食品料倉設(shè)計難以實現(xiàn)對食品原料進行方便、可靠、準確的溫度控制，以將固體食品原料加熱成理想的熔融狀態(tài)，這也影響到打印質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種獨立供料的食品3D打印機及其獨立供料裝置，通過獨立進行供料的方式，可方便地設(shè)置較大的供料倉進行持續(xù)供料，避免在3D食品打印機上不停人工加料，并避免增加電機功率和占用打印機尺寸，同時還能實現(xiàn)對食品原料進行方便、可靠、準確的溫度控制，提高打印質(zhì)量。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種獨立供料裝置，用于食品3D打印機，包括食品原料入口部件、加熱元件、測溫元件、溫度控制單元、食品級食品輸送管以及熔融狀態(tài)食品出料的食品原料出口；所述溫度控制單元用于控制所述加熱元件和測溫元件，對所述食品原料入口部件所接收的食品原料進行加熱及測溫以獲得適當(dāng)?shù)氖称吩蠝囟?所述食品級食品輸送管設(shè)有振動輸送芯軸以方便加熱后熔融狀態(tài)食品原料的輸送。
[0006]進一步地:
[0007]所述加熱元件由柔性材料制成。
[0008]所述加熱元件設(shè)置成包裹在所述食品級食品輸送管上的加熱層，一個以上的所述測溫元件沿著所述食品級食品輸送管分布在預(yù)定的測溫點位置。
[0009]所述加熱元件為兩個以上，沿著所述食品級食品輸送管連續(xù)分布或間斷式分布，以使所述食品級食品輸送管分為多個可以獨立控溫的加熱區(qū)段，每個加熱區(qū)段設(shè)置有相應(yīng)的測溫元件，所述溫度控制單元通過多個所述加熱元件及所述測溫元件對多個所述加熱區(qū)段進行多段溫度控制，以使食品原料在所述食品級食品輸送管的不同加熱區(qū)段處于對應(yīng)的溫度狀態(tài)。
[0010]所述多段溫度控制至少包括:在所述食品級食品輸送管不靠近所述食品噴嘴的第一加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至可流動的第一熔融溫度范圍；在所述食品級食品輸送管靠近所述食品噴嘴的第二加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至適于所述食品噴嘴進行噴射打印的第二熔融溫度范圍，其中所述第二熔融溫度范圍高于所述第一熔融溫度范圍。
[0011 ]所述測溫元件外設(shè)有柔性的保溫層。
[0012]所述食品級食品輸送管外設(shè)置有保溫層。
[0013]所述保溫層包裹在所述加熱層上。
[0014]所述食品級食品輸送管為柔性軟管，還設(shè)有流量控制裝置。
[0015]本實用新型還提供一種獨立供料的食品3D打印機，包括食品進料機構(gòu)和打印機構(gòu)，所述食品進料機構(gòu)連接所述打印機構(gòu)的食品噴嘴，其中，所述食品進料機構(gòu)為上述任一項所述的獨立供料裝置，該獨立供料裝置通過其食品原料出口連接所述打印機構(gòu)的食品噴嘴。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型的獨立供料裝置，通過所述食品級食品輸送管連接到所述食品噴嘴，所述食品級食品輸送管中設(shè)有振動輸送芯軸，用于振動輸送熔融的食品，并在所述食品級食品輸送管上設(shè)置了加熱元件和測溫元件，溫度控制單元基于所述測溫元件反饋的溫度信息控制所述加熱元件對所述食品級食品輸送管進行加熱，以形成熔融狀態(tài)的食品，并通過所述振動輸送芯軸送至所述食品噴嘴進行噴射打印。不同于現(xiàn)有的近端供料或在3D食品打印機上設(shè)置食品料倉來供料，由于本實用新型是通過食品級食品輸送管從獨立進行方便的供料，理論上可以無限增大料倉容積，在打印過程中無需在食品打印機上添加食品，避免了打印過程中需要人工在食品打印機上不停加料的問題。同時，并避免增加電機功率和占用打印機尺寸。而且，通過采用食品級食品輸送管的獨立連接傳送方式及其上的加熱元件和測溫元件的設(shè)置，本實用新型的食品3D打印機尤其適于對固體食品原料進行方便、可靠、準確的加熱溫度控制，以將固體食品原料加熱成理想的熔融狀態(tài)，有效提高打印質(zhì)量，同時通過采用振動輸送芯軸的傳送方式，本實用新型對于遠程輸送，可以保證熔融及未熔融的食品在所述食品級食品輸送管中輸送暢通，不易在長距離輸送的過程中發(fā)生堵料的現(xiàn)象，進一步提尚了可靠性。
[0018]優(yōu)選的方案能夠獲得進一步的優(yōu)點。例如，將多個加熱元件沿著食品級食品輸送管連續(xù)分布或間斷式分布，使得食品級食品輸送管分為多個可以獨立控溫的加熱區(qū)段，每個加熱區(qū)段設(shè)置有相應(yīng)的測溫元件，通過多個所述加熱元件及測溫元件對多個所述加熱區(qū)段進行多段溫度控制，能夠精準地保證食品原料在輸料單元不同階段獲得不同的溫度狀
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[0019]進一步地，可進行如下多段溫度控制:在所述食品級食品輸送管不靠近所述食品噴嘴的第一加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至可流動的第一熔融溫度范圍；在所述食品級食品輸送管靠近所述食品噴嘴的第二加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至適于所述食品噴嘴進行噴射打印的第二熔融溫度范圍，其中所述第二熔融溫度范圍高于所述第一熔融溫度范圍。通過這種多段溫度控制，將固體食品原料先加熱到一個較低加熱溫度，使其達到熔融狀態(tài)能夠流動傳送即可，而不需要使其在傳輸過程一直保持噴射打印時所需的較高加熱溫度，以免影響食品的口感或品質(zhì)。因此，本裝置非常適合巧克力之類的食品3D打印。
[0020]又例如，在食品級食品輸送管設(shè)置流量控制裝置，通過流量控制，能夠?qū)崿F(xiàn)噴嘴部位的出料精度控制，并實現(xiàn)回料控制和流量補償，從而提高打印質(zhì)量以及成品率。
【附圖說明】

[OO21 ]圖1為本實用新型一種實施例中的食品進料機構(gòu)不意圖；
[0022]圖2為圖1所示部位B的局部放大圖；
[0023]圖3為獨立供料裝置與打印機采用一體結(jié)構(gòu)的實施例示意圖；
[0024]圖4為獨立供料裝置與打印機采用分體結(jié)構(gòu)的實施例示意圖；
【具體實施方式】
[0025]以下對本實用新型的實施方式作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。
[0026]參閱圖1至圖4，在一種實施例中，一種獨立供料的食品3D打印機，包括食品進料機構(gòu)和打印機構(gòu)，所述食品進料機構(gòu)連接所述打印機構(gòu)的食品噴嘴7，所述食品進料機構(gòu)為獨立供料裝置，其包括食品入口部件1、食品級食品輸送管2、振動輸送芯軸17、溫度控制單元5和熔融狀態(tài)食品出料的食品原料出口，所述振動輸送芯軸17與所述食品入口部件I相連，設(shè)于所述食品級食品輸送管2中，所述獨立供料裝置通過所述食品級食品輸送管2末端的食品原料出口連接到所述食品噴嘴7，所述溫度控制單元5基于所述測溫元件反饋的溫度信息控制所述加熱元件3對所述食品級食品輸送管2進行加熱，以形成熔融狀態(tài)的食品，通過所述振動輸送芯軸17輸送至所述食品噴嘴7進行噴射打印。如圖3-圖4所示，在一種具體實施例中，食品3D打印機還可以包括打印機機架10、安裝在打印機機架10上的X軸驅(qū)動系統(tǒng)11、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)12、Z軸驅(qū)動系統(tǒng)13、打印平臺14、打印機控制系統(tǒng)15、打印機電源16。其中打印機控制系統(tǒng)15連接X軸驅(qū)動系統(tǒng)11、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)12及Z軸驅(qū)動系統(tǒng)13，X軸驅(qū)動系統(tǒng)11、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)12耦合到食品噴嘴7，用于在打印過程中驅(qū)動食品噴嘴7在水平方向進行移動，Z軸驅(qū)動系統(tǒng)13耦合到打印平臺14，用于在打印過程中驅(qū)動打印平臺14在豎直方向進行移動，以實現(xiàn)3D食品的打印。
[0027]在優(yōu)選的實施例中，所述加熱元件3設(shè)置成包裹在所述食品級食品輸送管2上的加熱層，一個以上的所述測溫元件沿著所述食品級食品輸送管2分布在預(yù)定的測溫點位置，所述加熱元件為柔性材料制成。
[0028]在優(yōu)選的實施例中，所述食品級食品輸送管2為采用柔性材料制成的柔性軟管。
[0029]在優(yōu)選實施例中，所述食品級食品輸送管2外還可以設(shè)置有保溫層4。
[0030]在優(yōu)選的實施例中，多個所述加熱元件3沿著所述食品級食品輸送管2連續(xù)分布或間斷式分布，以使所述食品級食品輸送管2分為多個可以獨立控溫的加熱區(qū)段，每個加熱區(qū)段設(shè)置有相應(yīng)的測溫元件，所述溫度控制單元5通過多個所述加熱元件3及測溫元件對多個所述加熱區(qū)段進行多段溫度控制，以使食品原料在所述食品級食品輸送管2的不同加熱區(qū)段處于對應(yīng)的溫度狀態(tài)。在更優(yōu)選的實施例中，所述食品級食品輸送管2外設(shè)置有保溫層4，所述保溫層4包裹在所述加熱層上。更優(yōu)選地，所述食品級食品輸送管2為柔性軟管，所述保溫層4和所述加熱層為柔性材料制成。
[0031]在進一步優(yōu)選的實施例中，所述多段溫度控制至少包括:在所述食品級食品輸送管2不靠近所述食品噴嘴7的第一加熱區(qū)段，所述溫度控制單元5控制加熱元件3將食品原料加熱至可流動的第一熔融溫度范圍；在所述食品級食品輸送管2靠近所述食品噴嘴7的第二加熱區(qū)段，所述溫度控制單元5控制加熱元件3將食品原料加熱至適于所述食品噴嘴7進行噴射打印的第二熔融溫度范圍，其中所述第二熔融溫度范圍高于所述第一熔融溫度范圍。
[0032]在優(yōu)選的實施例中，所述食品級食品輸送管2上還設(shè)置有流量控制裝置6，用于對食品原料的出料流量進行控制。較佳地，所述流量控制裝置6設(shè)置在所述食品級食品輸送管2與所述食品噴嘴7相接的出口處。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，流量控制裝置6可配置相應(yīng)的控制單元(未圖示)來進行打印料的流量控制，該控制單元可以是單獨的流量控制單元，也可以是與溫度控制單元共用一個控制單元。流量控制裝置6可以采用電磁閥等方式等現(xiàn)有的技術(shù)手段來實現(xiàn)。
[0033]以下結(jié)合圖1至圖4進一步說明本實用新型的具體實施例及其優(yōu)點。
[0034]一種獨立供料的食品3D打印機，利用獨立供料裝置的食品入口部件I接收并將食品原料輸入柔性的食品級食品輸送管2中，利用柔性的加熱元件3及測溫元件(圖中未示出)將溫度數(shù)據(jù)收集以及反饋給溫度控制單元5，并且通過溫度控制單元5控制柔性的加溫元件
3、測溫元件和柔性的保溫層4，將通過食品級食品輸送管2的食品原料溫度準確控制在所需的溫度，形成熔融狀態(tài)的食品，輸送的過程中由振動輸送芯軸17輸送，然后到達流量控制裝置6，并且經(jīng)過該流量控制裝置6的控制，使食品原料的輸出流量得到精準控制，最終將熔融狀態(tài)的食品原料通過食品噴嘴7噴射到打印平臺14上，最終打印成為3D食品模型。
[0035]如圖3所示，在一種具體實施例中，可采用獨立供料裝置與打印機機架10組裝在一起，獨立供料裝置與打印機機架10為整體方式，從而整個打印機系統(tǒng)可以更加緊湊;獨立供料裝置(通過食品級食品輸送管2和振動輸送芯軸17)將食品原料輸送到食品噴嘴7。整個食品原料輸送過程中，通過溫度控制單元控制輸送時的溫度，使食品原料由固體粉末開始，形成輸送到食品噴嘴7的適于噴射打印的熔融狀態(tài)食品為止。
[0036]如圖4所示，在另一種具體實施例中，可采用獨立供料裝置與打印機分體結(jié)構(gòu)，獨立供料裝置與打印機機架10分離，獨立供料裝置的放置位置更加自由，供料倉可以更大;獨立供料裝置(通過食品級食品輸送管2和振動輸送芯軸17)將食品原料輸送到食品噴嘴7。整個食品原料輸送過程中，通過溫度控制單元控制輸送時的溫度，使食品原料由固體粉末開始，形成輸送到食品噴嘴7的適于噴射打印的熔融狀態(tài)食品為止。
[0037]上述實施例的優(yōu)點可舉如下:
[0038](I)能夠?qū)崿F(xiàn)將固態(tài)的食品原料通過食品級食品輸送管2轉(zhuǎn)化成為熔融狀態(tài)并且遠程輸送到食品噴嘴。
[0039](2)可采用多段溫度控制，從而精準地保證食品原料在食品級食品輸送管2不同階段的不同溫度狀態(tài)。
[0040](3)可通過流量控制裝置在噴嘴上增加精確的流量控制，從而提高噴嘴的出料精度，并可控制進行回料控制和流量補償，從而提高打印質(zhì)量以及成品率。
[0041](4)可采用振動輸送芯軸的傳送方式，適用于遠程輸送，保證熔融及未熔融的食品在所述食品級食品輸送管中輸送暢通，不易在長距離輸送的過程中發(fā)生堵料的現(xiàn)象，進一步提尚了可靠性。
[0042]以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種獨立供料裝置，用于食品3D打印機，其特征在于:該獨立供料裝置包括食品原料入口部件、加熱元件、測溫元件、溫度控制單元、食品級食品輸送管以及熔融狀態(tài)食品出料的食品原料出口 ；所述溫度控制單元用于控制所述加熱元件和所述測溫元件，對所述食品原料入口部件所接收的食品原料進行加熱及測溫以獲得適當(dāng)?shù)氖称吩蠝囟?所述食品級食品輸送管設(shè)有振動輸送芯軸以方便加熱后熔融狀態(tài)食品原料的輸送。2.如權(quán)利要求1所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述加熱元件由柔性材料制成。3.如權(quán)利要求2所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述加熱元件設(shè)置成包裹在所述食品級食品輸送管上的加熱層，一個以上的所述測溫元件沿著所述食品級食品輸送管分布在預(yù)定的測溫點位置。4.如權(quán)利要求3所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述加熱元件為兩個以上，沿著所述食品級食品輸送管連續(xù)分布或間斷式分布，以使所述食品級食品輸送管分為多個獨立控溫的加熱區(qū)段，每個加熱區(qū)段設(shè)置有相應(yīng)的所述測溫元件，所述溫度控制單元通過多個所述加熱元件及測溫元件對多個所述加熱區(qū)段進行多段溫度控制，以使食品原料在所述食品級食品輸送管的不同加熱區(qū)段處于對應(yīng)的溫度狀態(tài)。5.如權(quán)利要求4所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述多段溫度控制至少包括:在所述食品級食品輸送管不靠近所述食品噴嘴的第一加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至可流動的第一熔融溫度范圍；在所述食品級食品輸送管靠近所述食品噴嘴的第二加熱區(qū)段，所述溫度控制單元控制加熱元件將食品原料加熱至適于所述食品噴嘴進行噴射打印的第二熔融溫度范圍，其中所述第二熔融溫度范圍高于所述第一熔融溫度范圍。6.如權(quán)利要求1所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述測溫元件外設(shè)有柔性的保溫層。7.如權(quán)利要求3所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述食品級食品輸送管外設(shè)有柔性的保溫層。8.如權(quán)利要求7所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述保溫層包裹在所述加熱層上。9.如權(quán)利要求1所述的獨立供料裝置，其特征在于:所述食品級食品輸送管為柔性軟管，還設(shè)有流量控制裝置。10.—種獨立供料的食品3D打印機，包括食品進料機構(gòu)和打印機構(gòu)，所述食品進料機構(gòu)連接所述打印機構(gòu)的食品噴嘴，其特征在于，所述食品進料機構(gòu)為權(quán)利要求1?9任一項所述的獨立供料裝置，該獨立供料裝置通過其食品原料出口連接所述打印機構(gòu)的食品噴嘴。
【文檔編號】A23P30/00GK205728019SQ201620383752
【公開日】2016年11月30日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】宗貴升, 蔡振宇, 劉寶華
【申請人】深圳市七號科技有限公司