一种并联机构3D蛋糕打印机的制作方法

本发明涉及3D蛋糕打印机技术领域，具体涉及一种并联机构3D蛋糕打印机。

背景技术：

3D打印技术是目前一项新兴的制造技术，是通过将材料逐层打印的方式形成三维实体造型的技术，现在已经在多个领域有所应用。

在蛋糕加工方面，利用3D打印技术打印的蛋糕图案精美，方便快捷，摆脱了对蛋糕制作师的依赖，目前已有的专利：申请号为201310595353.6的发明专利提出一种新型单头3D蛋糕打印机,该发明包含第一移动板、第二移动板和第三移动板，分别由第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机，用于实现三维运动，第一移动板上安装可转动的置物架，置物架底部中心安装旋转轴，旋转轴连接第一移动板上安装的旋转电机；第三移动板上安装旋转电机，旋转电机的输出轴固定连接安装轨道，安装轨道为弧形结构；安装轨道上安装打印头，打印头可拆卸，可倾斜放置，由连接杆限位固定。申请号为201310226163.7的发明专利提出一种立体蛋糕打印机,该发明包括机身、承载平台、造型装置和控制系统，承载平台安装在机身上，包括横向和纵向滑台以及在滑台上的旋转装置，旋转装置上安装工作台；造型装置安装在机身上，位于承载平台上方，包括沿横向或纵向运动的承载板，承载板上安装奶油喷涂装置，奶油喷涂装置可沿竖直方向运动；控制系统用于控制承载驱动装置、造型驱动装置、奶油喷涂装置按照预定指令工作。

上述专利中蛋糕或打印头的移动都是靠电机与丝杆的组合实现的，结构上比较复杂，且蛋糕打印机的移动装置中，运动部分重量不同，可能出现不同程度的误差。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种并联机构3D蛋糕打印机，该打印机能够实现三维坐标的快速移动，结构简单，刚度大，定位准确，制作的图案更精美。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种并联机构3D蛋糕打印机,其特征在于该打印机包括机架、并联移动装置、蛋糕载物台、奶油送料装置和控制系统；所述蛋糕载物台安装在机架底部，在蛋糕载物台的上方，在机架上安装并联移动装置；在机架上表面安装奶油送料装置，由控制系统控制并联移动装置和奶油送料装置动作；

所述并联移动装置包括定平台、三个支链和动平台；三个支链的结构均相同，每个支链的上端均与定平台连接，每个支链的下端均与动平台连接，三个支链相互之间的夹角为120°；

每个支链均包括上连杆、两根下连杆和两根转动轴，上连杆上端连接有驱动电机，且与定平台固定连接，下端与一根转动轴连接，形成转动副；两根下连杆以球铰链的方式与两根转动轴的两端相连，两根下连杆与两根转动轴组成平行四边形机构；所述动平台通过下方的转动轴与相应的支链末端相连；

所述奶油送料装置包括奶油料筒、奶油输送管、打印头和输送电机，所述奶油料筒安装在机架顶部，底部连接奶油输送管的一端，奶油输送管的另一端连接打印头，打印头位于蛋糕载物台上方；所述输送电机安装在奶油料筒的上方；

所述的驱动电机和输送电机均与控制系统连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将并联机构应用到3D蛋糕打印机中，采用并联机构作为打印头的移动装置，该并联机构具有三个自由度，可以到达运动空间范围内的任意位置，工作时由控制系统根据所需要的图案计算出运行轨迹，然后给三个驱动电机的驱动器发送指令，三个驱动电机分别驱动三个支链作为输入，动平台的位置作为输出，动平台的位置由三个支链的输入共同决定。该并联机构的驱动电机安装在定平台上，有效减轻了运动部分的重量，动态响应更好；该并联机构运动时无累计误差，精度较一般的直线滑台移动装置高。本发明打印机结构简单紧凑、刚度高、速度快、定位准确的优势，能够显著提高蛋糕制作的工作效率。

附图说明

图1为本发明并联机构3D蛋糕打印机一种实施例的立体结构示意图。

图2为本发明并联机构3D蛋糕打印机一种实施例的支链的立体结构示意图。

图3为本发明并联机构3D蛋糕打印机一种实施例的螺旋输送机构16的内部结构示意图。

图中，1-蛋糕载物台，2-打印头，3-第三支链，4-第二支链，5-机架，6-奶油料筒，7-输送电机，8-定平台，9-驱动电机，10第一支链，11-奶油输送管，12-动平台，13-上连杆，14-下连杆，15-转动轴，16-螺旋输送机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明并联机构3D蛋糕打印机(简称打印机，参见图1-3)包括机架5、并联移动装置、蛋糕载物台1、奶油送料装置和控制系统；所述蛋糕载物台1安装在机架5底部，在蛋糕载物台1的上方，在机架5上安装并联移动装置；在机架5上表面安装奶油送料装置，由控制系统控制并联移动装置和奶油送料装置动作；

所述并联移动装置包括定平台8、三个支链(即第一支链10、第二支链4和第三支链3)和动平台12；三个支链的结构均相同，每个支链的上端均与定平台8连接，每个支链的下端均与动平台12连接，三个支链相互之间的夹角为120°；

每个支链均包括上连杆13、两根下连杆14和两根转动轴15，上连杆13上端连接有驱动电机9，且与定平台8固定连接，下端与一根转动轴15连接，形成转动副；两根下连杆14以球铰链的方式与两根转动轴15的两端相连，两根下连杆14与两根转动轴15组成平行四边形机构；所述动平台12通过下方的转动轴15与相应的支链末端相连，动平台的运动由三个支链的输入共同决定，由三个支链的移动实现动平台三维坐标的移动；

所述奶油送料装置包括奶油料筒6、奶油输送管11、打印头2和输送电机7，所述奶油料筒6安装在机架5顶部，内部装有奶油，底部连接奶油输送管11的一端，奶油输送管11的另一端连接打印头2，打印头2位于蛋糕载物台1上方；所述输送电机7安装在奶油料筒6的上方，能够实现奶油的连续供应；

所述的驱动电机和输送电机均与控制系统连接。

本发明的进一步特征在于所述奶油料筒6内部设有螺旋输送机构16(参见图3)，输送电机7驱动螺旋输送机构16旋转，当螺旋输送机构16旋转时，位于螺旋输送机构16夹层的奶油被向下挤出，实现奶油的输送动作。

本发明的工作原理及过程是：

工作时，由控制系统根据所需要的图案计算出运行轨迹，然后给三个驱动电机9的驱动器发送指令，三个驱动电机9分别驱动三个支链作为输入，动平台12的位置作为输出，动平台12的位置接收的由三个支链输入共同决定。输送奶油由输送电机7驱动螺旋输送机构16实现，奶油沿着奶油输送管11从打印头2挤出。

并联机构，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构；并联机构的特点是所有分支机构可以同时接受驱动器输入，然后共同决定输出。本发明中的并联机构运动链的数量为三个。

本发明未述及之处适用于现有技术。