一种蛋糕制作机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种蛋糕制作机器人，包括机架、工作台、X轴运动模块、Z轴运动模块、Y轴运动模块、可动刮板等。机架为正方体结构；两根Y轴导向光轴分别对称安装在机架上侧角接块的圆孔处；X轴运动模块滑动安装在Y轴导向光轴上；Y轴运动模块固定安装在机架上侧；Z轴运动模块固定安装在机架后侧的第一横梁和第三横梁上。本发明具有以下优点：本发明采用稳定的XYZ三轴结构，采用数控编程控制，准确、快速，能实现蛋糕的一次成型，极大地提高了工作效率，降低了工作强度，节约了成本。
【专利说明】
一种蛋糕制作机器人
技术领域
[0001 ]本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种蛋糕制作机器人。
【背景技术】
[0002]目前的蛋糕店制作生日蛋糕时还是采用人工涂抹奶油和人工裱花，蛋糕制作时间长，时间成本消耗过高，难以完成大量的制作任务。同时，由于人工的不确定性，制作过程中一旦出现失误，便将造成极大的损失。因此急需一种能够稳定、快速地制作蛋糕的设备。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种蛋糕制作机器人，其通过曲柄和凸轮的力放大作用，使V形接触铜片与触点之间的接触压力变大，增大了接触的可靠性，同时气缸在长时间的通气过程中不会发热，相比电磁铁来说更加安全可靠。
[0004]本发明所使用的技术方案是:一种蛋糕制作机器人，包括机架、工作台、X轴运动模块、两根Y轴导向光轴、挤出器、Z轴运动模块、Y轴运动模块、两个可动刮板和若干个储料桶，其特征在于:所述的机架为正方体结构，它由八根第一横梁和四根支柱通过角接块固定连接在一起，所述的第二横梁分别固定安装在机架左、右两侧，所述的第三横梁固定安装在机架后侧靠下位置处，所述的八个角接块中在上侧的四个角接块在内侧相对开有两对圆孔；所述的两根Y轴导向光轴分别对称安装在机架上侧角接块的圆孔处;所述的X轴运动模块水平放置，左、右两个Y向滑块分别滑动安装在Y轴导向光轴上;所述的Y轴运动模块将第四步进电机靠前侧放置，其通过第三电机架和第二轴座固定安装在机架上侧、靠右边的前、后两个角接块上，所述的第三同步带固定在第一带固定座上;所述的Z轴运动模块将第三步进电机朝下竖直放置，通过光轴座、固定座和支撑座的安装孔固定安装在机架后侧的第一横梁和第三横梁上;所述的工作台的平台支架后侧居中开有一个圆孔，在圆孔左右两侧对称又开有两个圆孔，将圆孔分别与丝杠螺母和直线轴承相配合，使工作台能够随第三步进电机转动而同步移动;所述的两个可动刮板分别安装在机架左右两侧的第二横梁靠内一侧;所述的挤出器固定安装在X轴运动模块的X向滑块上;所述的若干个储料桶弯管部分朝下放置，分别固定安装在机架左右两侧的第一横梁和第二横梁外侧；
所述的工作台包括平台支架、转盘、第一电机架、第一步进电机、第一同步带轮、第一同步带、第二同步带轮，所述的转盘转动安装在平台支架的上侧;所述的第二同步带轮固定安装在转盘的转轴上;所述的第一电机架竖直侧朝上放置，固定安装在平台支架底侧中间位置;所述的第一步进电机竖直向上固定安装在第一电机架上;所述的第一同步带轮固定安装在第一步进电机的电机轴上；
所述的X轴运动模块包括第二步进电机、两个Y向滑块、X向滑块、两根X轴导向光轴、第一轴座、第一带固定座、第一短轴、第四同步带轮、第二同步带、第二带固定座、第三同步带轮，所述的两个Y向滑块内侧开有两对圆形盲孔;所述的两根X轴导向光轴分别固定安装在Y向滑块两对盲孔之间；所述的X向滑块通过侧面的圆形通孔滑动安装在X轴导向光轴上;所述的第二步进电机水平放置、电机轴朝后固定安装在左侧Y向滑块上;所述的第三同步带轮固定安装在第二步进电机的电机轴上;所述的第一轴座圆孔向前放置，固定安装在右侧Y向滑块上;所述的第一短轴水平放置，转动安装在第一轴座上;所述的第四同步带轮固定安装在第一短轴上;所述的第二带固定座靠后一侧开有方槽，将其方槽朝后放置，固定安装在X向滑块后侧;所述的第三同步带轮和第四同步带轮通过第二同步带连接;所述的第二带固定座通过方槽固定连接到第二同步带上；
所述的Z轴运动模块包括支撑座、滚珠丝杠、四个光轴座、两根Z轴导向光轴、丝杠螺母、两个直线轴承、固定座、联轴器、第二电机架、第三步进电机，所述的支撑座中间开有一个圆孔;所述的滚珠丝杠竖直放置，靠上侧一端转动安装在支撑座的圆孔内，靠下一侧转动安装在固定座的圆孔内；所述的丝杠螺母与滚珠丝杠相配合形成滚珠丝杠副;所述的第三步进电机竖直向上放置，固定安装在第二电机架上;所述的第三步进电机的电机轴和滚珠丝杠通过联轴器固定连接在一起;所述的四个光轴座两两成对，分别放置在滚珠丝杠两侧;所述的两根Z轴导向光轴分别竖直安装在左、右两侧各一对光轴座之间;所述的两个直线轴承分别滑动安装在两根Z轴导向光轴上；
所述的Y轴运动模块包括第二轴座、第五同步带轮、第二短轴、第三同步带、第三电机架、第六同步带轮、第四步进电机，所述的第四步进电机水平放置、电机轴朝前固定安装在第三电机架上;所述的第六同步带轮固定安装在第四步进电机的电机轴上;所述的第二轴座上开有一个圆孔，将其圆孔朝前放置;所述的第二短轴转动安装在第二轴座的圆孔处;所述的第五同步带轮固定安装在第二短轴上;所述的第五同步带轮和第六同步带轮通过第三同步带相连接；
所述的可动刮板包括外壳、第五步进电机、拨片，所述的外壳为长方体结构，靠前一侧开有方槽;所述的第五步进电机竖直向下放置，固定安装在外壳的上侧;所述的拨片为细长水滴形，宽平面朝前放置，宽度较大一端固定安装在第五步进电机的电机轴上；
进一步的，所述的平台支架宽度要小于两侧可动刮板外壳之间的最小距离；
进一步的，所述的挤出器上有三个接口，分别与若干个储料桶中所需使用的三个储料桶通过软管相连接。
[0005]由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点:本发明采用稳定的XYZ三轴结构，采用数控编程控制，准确、快速，能够实现蛋糕的一次成型，极大地提高了工作效率，降低了工作强度，节约了成本。
【附图说明】
[0006]图1、图2为本发明的整体装配结构示意图。
[0007]图3为本发明机架的整体结构示意图。
[0008]图4、图5为本发明工作台的顶侧、底侧结构示意图。
[0009]图6为本发明X轴运动模块的结构示意图。
[0010]图7为本发明Z轴运动模块的结构示意图。
[0011 ]图8为本发明Y轴运动模块的结构示意图。
[0012]图9为本发明可动刮板的结构示意图。
[0013]附图标号:1-机架;2-工作台；3-X轴运动模块;4-Y轴导向光轴;5_挤出器;6_Z轴运动模块;7-Y轴运动模块;8-可动刮板;9-储料桶；101-角接块；102-第一横梁；103-第二横梁；104-第三横梁；105-支柱；
201-平台支架；202-转盘;203-第一电机架；204-第一步进电机；205-第一同步带轮；206-第一同步带；207-第二同步带轮;301-第二步进电机;302-Υ向滑块;303-Χ向滑块;304-X轴导向光轴;305-第一轴座;306-第一带固定座;307-第一短轴；308-第四同步带轮;309-第二同步带;310-第二带固定座;311-第三同步带轮;601-支撑座;602-滚珠丝杠;603-光轴座;604-Ζ轴导向光轴;605-丝杠螺母;606-直线轴承;607-固定座;608-联轴器;609-第二电机架;610-第三步进电机;701-第二轴座;702-第五同步带轮;703-第二短轴;704-第三同步带；705-第三电机架；706-第六同步带轮；707-第四步进电机;801-外壳；802-第五步进电机;803-拨片。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0016]实施例
如图1至图9所示，一种蛋糕制作机器人，包括机架1、工作台2、Χ轴运动模块3、两根Y轴导向光轴、挤出器5、Ζ轴运动模块6、Y轴运动模块7、两个可动刮板8和若干个储料桶9，其特征在于:所述的机架I为正方体结构，它由八根第一横梁102和四根支柱5通过角接块101固定连接在一起，所述的第二横梁103分别固定安装在机架I左、右两侧，所述的第三横梁104固定安装在机架I后侧靠下位置处，所述的八个角接块101中在上侧的四个角接块101在内侧相对开有两对圆孔;所述的两根Y轴导向光轴4分别对称安装在机架I上侧角接块101的圆孔处;所述的X轴运动模块3水平放置，左、右两个Y向滑块302分别滑动安装在Y轴导向光轴4上;所述的Y轴运动模块7将第四步进电机707靠前侧放置，其通过第三电机架705和第二轴座701固定安装在机架I上侧、靠右边的前、后两个角接块101上，所述的第三同步带704固定在第一带固定座306上;所述的Z轴运动模块6将第三步进电机610朝下竖直放置，通过光轴座603、固定座607和支撑座601的安装孔固定安装在机架I后侧的第一横梁102和第三横梁104上;所述的工作台2的平台支架201后侧居中开有一个圆孔，在圆孔左右两侧对称又开有两个圆孔，将圆孔分别与丝杠螺母605和直线轴承606相配合，使工作台2能够随第三步进电机610转动而同步移动;所述的两个可动刮板8分别安装在机架I左右两侧的第二横梁103靠内一侧;所述的挤出器5固定安装在X轴运动模块3的X向滑块303上;所述的若干个储料桶9弯管部分朝下放置，分别固定安装在机架I左右两侧的第一横梁102和第二横梁103外侧；所述的工作台2包括平台支架201、转盘202、第一电机架203、第一步进电机204、第一同步带轮205、第一同步带206、第二同步带轮207，所述的转盘202转动安装在平台支架201的上侧;所述的第二同步带轮207固定安装在转盘202的转轴上;所述的第一电机架203竖直侧朝上放置，固定安装在平台支架201底侧中间位置;所述的第一步进电机204竖直向上固定安装在第一电机架203上;所述的第一同步带轮205固定安装在第一步进电机204的电机轴上；
所述的X轴运动模块3包括第二步进电机301、两个Y向滑块302、Χ向滑块303、两根X轴导向光轴304、第一轴座305、第一带固定座306、第一短轴307、第四同步带轮308、第二同步带309、第二带固定座310、第三同步带轮311，所述的两个Y向滑块302内侧开有两对圆形盲孔；所述的两根X轴导向光轴304分别固定安装在Y向滑块302两对盲孔之间；所述的X向滑块303通过侧面的圆形通孔滑动安装在X轴导向光轴304上;所述的第二步进电机301水平放置、电机轴朝后固定安装在左侧Y向滑块302上;所述的第三同步带轮311固定安装在第二步进电机301的电机轴上;所述的第一轴座305圆孔向前放置，固定安装在右侧Y向滑块302上;所述的第一短轴307水平放置，转动安装在第一轴座305上;所述的第四同步带轮308固定安装在第一短轴307上;所述的第二带固定座310靠后一侧开有方槽，将其方槽朝后放置，固定安装在X向滑块303后侧;所述的第三同步带轮311和第四同步带轮308通过第二同步带309连接；所述的第二带固定座310通过方槽固定连接到第二同步带309上；
所述的Z轴运动模块6包括支撑座601、滚珠丝杠602、四个光轴座603、两根Z轴导向光轴604、丝杠螺母605、两个直线轴承606、固定座607、联轴器608、第一电机架609、第三步进电机610，所述的支撑座601中间开有一个圆孔;所述的滚珠丝杠602竖直放置，靠上侧一端转动安装在支撑座601的圆孔内，靠下一侧转动安装在固定座607的圆孔内；所述的丝杠螺母605与滚珠丝杠602相配合形成滚珠丝杠副;所述的第三步进电机610竖直向上放置，固定安装在第一电机架609上;所述的第三步进电机610的电机轴和滚珠丝杠602通过联轴器608固定连接在一起;所述的四个光轴座603两两成对，分别放置在滚珠丝杠602两侧;所述的两根Z轴导向光轴604分别竖直安装在左、右两侧各一对光轴座603之间；所述的两个直线轴承606分别滑动安装在两根Z轴导向光轴604上；
所述的Y轴运动模块74包括第二轴座701、第五同步带轮702、第二短轴703、第三同步带704、第三电机架1、第六同步带轮706、第四步进电机707，所述的第四步进电机707水平放置、电机轴朝前固定安装在第三电机架I上;所述的第六同步带轮706固定安装在第四步进电机707的电机轴上;所述的第二轴座701上开有一个圆孔，将其圆孔朝前放置;所述的第二短轴703转动安装在第二轴座701的圆孔处;所述的第五同步带轮702固定安装在第二短轴703上;所述的第五同步带轮702和第六同步带轮706通过第三同步带704相连接；
所述的可动刮板8包括外壳801、第五步进电机802、拨片803，所述的外壳801为长方体结构，靠前一侧开有方槽;所述的第五步进电机802竖直向下放置，固定安装在外壳801的上侧;所述的拨片803为细长水滴形，宽平面朝前放置，宽度较大一端固定安装在第五步进电机802的电机轴上；
进一步的，所述的平台支架201宽度要小于两侧可动刮板8外壳801之间的最小距离；进一步的，所述的挤出器5上有三个接口，分别与若干个储料桶9中所需使用的三个储料桶9通过软管相连接。
[0017]
本发明工作原理:本发明在使用时，使用者需要将蛋糕胚放置在转盘202中央位置，然后开启电源;第三步进电机610旋转，带动工作台2上升至蛋糕胚上沿接触到挤出器5喷嘴的位置;第二步进电机301和第四步进电机707同时转动，X、Y轴联动使挤出器5在蛋糕胚上侧绕圆周运动两圈，同时挤出奶油;挤出器5停止运动，第三步进电机610反向旋转，工作台2下降至蛋糕胚上沿低于可动刮板8的拨片803下沿;第五步进电机802转动，带动拨片803从外壳801的槽内转出至较小一端到达转盘202中心，此时第一步进电机204开始转动，带动转盘202旋转；同时，第五步进电机802交替进行正反转，带动拨片803往复运动，直到涂抹均匀顶部奶油;然后第五步进电机802转动，带动拨片803运动到蛋糕胚侧面边沿后保持静止;第三步进电机610交替正反转，带动工作台2上下往复运动，直至侧面奶油涂抹均匀;第五步进电机802旋转带动拨片803旋转回到外壳801的槽内；第三步进电机610旋转带动工作台2上升到上侧奶油表面与挤出器5喷嘴接触;第二步进电机301和第四步进电机707同时工作，带动挤出器5进行运动，挤出器5挤出其他种类奶油和材料，根据设计好的图案，进行裱花;完成裱花工作后，第三步进电机610转动带动工作台2下降至停止位置，取下制作好的蛋糕。
【主权项】
1.一种蛋糕制作机器人，包括机架(I)、工作台(2)、X轴运动模块(3)、两根Y轴导向光轴、挤出器(5 )、Z轴运动模块(6 )、Y轴运动模块(7 )、两个可动刮板(8 )和若干个储料桶(9 )，其特征在于:所述的机架(I)为正方体结构，它由八根第一横梁(102)和四根支柱(5)通过角接块(101)固定连接在一起，所述的第二横梁(103)分别固定安装在机架(I)左、右两侧，所述的第三横梁(104)固定安装在机架(I)后侧靠下位置处，所述的八个角接块(101)中在上侧的四个角接块(1I)在内侧相对开有两对圆孔;所述的两根Y轴导向光轴(4 )分别对称安装在机架(I)上侧角接块(101)的圆孔处;所述的X轴运动模块(3)水平放置，左、右两个Y向滑块(302)分别滑动安装在Y轴导向光轴(4)上；所述的Y轴运动模块(7)将第四步进电机(707)靠前侧放置，其通过第三电机架(705)和第二轴座(701)固定安装在机架(I)上侧、靠右边的前、后两个角接块(101)上，所述的第三同步带(704)固定在第一带固定座(306)上；所述的Z轴运动模块(6)将第三步进电机(610)朝下竖直放置，通过光轴座(603)、固定座(607)和支撑座(601)的安装孔固定安装在机架(I)后侧的第一横梁(102)和第三横梁(104)上;所述的工作台(2)的平台支架(201)后侧居中开有一个圆孔，在圆孔左右两侧对称又开有两个圆孔，将圆孔分别与丝杠螺母(605)和直线轴承(606)相配合，使工作台(2)能够随第三步进电机(610)转动而同步移动;所述的两个可动刮板(8)分别安装在机架(I)左右两侧的第二横梁(103)靠内一侧;所述的挤出器(5)固定安装在X轴运动模块(3)的X向滑块(303)上;所述的若干个储料桶(9)弯管部分朝下放置，分别固定安装在机架(I)左右两侧的第一横梁(102)和第二横梁(103)外侧； 所述的工作台(2)包括平台支架(201)、转盘(202)、第一电机架(203)、第一步进电机(204)、第一同步带轮(205)、第一同步带(206)、第二同步带轮(207)，所述的转盘(202)转动安装在平台支架(201)的上侧;所述的第二同步带轮(207)固定安装在转盘(202)的转轴上；所述的第一电机架(203)竖直侧朝上放置，固定安装在平台支架(201)底侧中间位置;所述的第一步进电机(204)竖直向上固定安装在第一电机架(203)上；所述的第一同步带轮(205)固定安装在第一步进电机(204)的电机轴上； 所述的X轴运动模块(3)包括第二步进电机(301)、两个Y向滑块(302)、X向滑块(303)、两根X轴导向光轴(304)、第一轴座(305)、第一带固定座(306)、第一短轴(307)、第四同步带轮(308)、第二同步带(309)、第二带固定座(310)、第三同步带轮(311)，所述的两个Y向滑块(302)内侧开有两对圆形盲孔;所述的两根X轴导向光轴(304)分别固定安装在Y向滑块(302)两对盲孔之间；所述的X向滑块(303)通过侧面的圆形通孔滑动安装在X轴导向光轴(304)上;所述的第二步进电机(301)水平放置、电机轴朝后固定安装在左侧Y向滑块(302)上;所述的第三同步带轮(311)固定安装在第二步进电机(301)的电机轴上;所述的第一轴座(305)圆孔向前放置，固定安装在右侧Y向滑块(302)上;所述的第一短轴(307)水平放置，转动安装在第一轴座(305)上;所述的第四同步带轮(308)固定安装在第一短轴(307)上;所述的第二带固定座(310)靠后一侧开有方槽，将其方槽朝后放置，固定安装在X向滑块(303)后侧;所述的第三同步带轮(311)和第四同步带轮(308)通过第二同步带(309)连接;所述的第二带固定座(310)通过方槽固定连接到第二同步带(309)上； 所述的Z轴运动模块(6)包括支撑座(601)、滚珠丝杠(602)、四个光轴座(603)、两根Z轴导向光轴(604)、丝杠螺母(605)、两个直线轴承(606)、固定座(607)、联轴器(608)、第一电机架(609)、第三步进电机(610)，所述的支撑座(601)中间开有一个圆孔;所述的滚珠丝杠(602)竖直放置，靠上侧一端转动安装在支撑座(601)的圆孔内，靠下一侧转动安装在固定座(607)的圆孔内；所述的丝杠螺母(605)与滚珠丝杠(602)相配合形成滚珠丝杠副;所述的第三步进电机(610)竖直向上放置，固定安装在第一电机架(609)上;所述的第三步进电机(610)的电机轴和滚珠丝杠(602)通过联轴器(608)固定连接在一起；所述的四个光轴座(603)两两成对，分别放置在滚珠丝杠(602)两侧;所述的两根Z轴导向光轴(604)分别竖直安装在左、右两侧各一对光轴座(603)之间；所述的两个直线轴承(606)分别滑动安装在两根Z轴导向光轴(604)上； 所述的Y轴运动模块(74)包括第二轴座(701)、第五同步带轮(702)、第二短轴(703)、第三同步带(704)、第三电机架(I)、第六同步带轮(706)、第四步进电机(707)，所述的第四步进电机(707)水平放置、电机轴朝前固定安装在第三电机架(I)上；所述的第六同步带轮(706)固定安装在第四步进电机(707)的电机轴上;所述的第二轴座(701)上开有一个圆孔，将其圆孔朝前放置;所述的第二短轴(703)转动安装在第二轴座(701)的圆孔处;所述的第五同步带轮(702)固定安装在第二短轴(703)上;所述的第五同步带轮(702)和第六同步带轮(706)通过第三同步带(704)相连接； 所述的可动刮板(8)包括外壳(801)、第五步进电机(802)、拨片(803)，所述的外壳(801)为长方体结构，靠前一侧开有方槽;所述的第五步进电机(802)竖直向下放置，固定安装在外壳(801)的上侧;所述的拨片(803)为细长水滴形，宽平面朝前放置，宽度较大一端固定安装在第五步进电机(802)的电机轴上。2.如权利要求1所述的一种蛋糕制作机器人，其特征为:所述的平台支架(201)宽度要小于两侧可动刮板(8)外壳(801)之间的最小距离。3.如权利要求1所述的一种蛋糕制作机器人，其特征为:所述的挤出器(5)上有三个接口，分别与若干个储料桶(9)中所需使用的三个储料桶(9)通过软管相连接。
【文档编号】A21C15/00GK106035436SQ201610611356
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月30日
【发明人】暴伟杰, 徐金鹏, 庞海涛
【申请人】张学衡