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一種數控蛋糕裱花機.pdf

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一種 數控 蛋糕 裱花機
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摘要
申請專利號:

CN201220191204.4

申請日:

20120429

公開號:

CN202524992U

公開日:

20121114

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A21C15/00 主分類號: A21C15/00
申請人: 華中農業大學
發明人: 胡月來,黃漢英,趙思明,張磊,熊善柏,白剛
地址: 430070 湖北省武漢市洪山區獅子山街1號
優先權: CN201220191204U
專利代理機構: 武漢宇晨專利事務所 代理人: 張紅兵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201220191204.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型屬于食品加工機械的蛋糕裱花技術領域。公開了一種三軸聯動的數控蛋糕裱花機,它將三維快速成型技術運用于蛋糕裱花中。它包括機架(100)、三維運動系統(200)、工作臺(300)奶油擠出機構(400)和控制系統(500);三維運動系統(200)安裝在機架(100)上,工作臺(300)安裝在三維運動系統(200)的Y軸運動部分(220)上,奶油擠出機構(400)安裝在三維運動系統(200)的Z軸運動部分(230)上,控制系統(500)控制三維運動系統(200)和奶油擠出機構(400)。本實用新型由機械機構完成蛋糕裱花,具有速度快、效率高、精度高、易于操作等優點。本實用新型可直接輸入圖形或者程序文件,自動控制機械機構完成裱花動作。

權利要求書

1.一種數控蛋糕裱花機,其特征在于:包括機架(100)、三維運動系統(200)、工作臺(300)、擠出機構(400)和控制系統(500);三維運動系統(200)安裝在機架(100)上,工作臺(300)安裝在三維運動系統(200)的Y軸運動部分(220)上,擠出機構(400)安裝在三維運動系統(200)的Z軸運動部分(230)上,控制系統(500)通過電纜與三維運動系統(200)和擠出機構(400)連接。2.根據權利要求1所述的數控蛋糕裱花機,其特征在于:所述的三維運動系統(200),其包括X軸運動部分(210)、Y軸運動部分(220)和Z軸運動部分(230);X軸運動部分(210)水平固定在機架(100)上,Y軸運動部分(220)連接在X軸運動部分(210)上面,Z軸運動部分(230)垂直固定在機架(100)上;所述的X軸運動部分(210)其包括導軌架(211)、滾珠絲桿(212)、絲桿螺母(213)、連接件(214)、固定側軸承(215)、支撐側軸承(216)、聯軸器(217)、步進電機(218)、矩形導軌(219)和限位開關(241);所述的矩形導軌(219)安裝固定在導軌架(211)的兩側,固定側軸承(215)和支撐側軸承(216)固定在導軌架(211)上,限位開關(241)固定在導軌架(211)的支撐側軸承(216)端,滾珠絲桿(212)兩端分別連接固定側軸承(215)和支撐側軸承(216),聯軸器(217)連接步進電機(218)的輸出軸和滾珠絲桿(212),絲桿螺母(213)套在滾珠絲桿(212)上,連接件(214)固定在絲桿螺母(213)上;所述的Y軸運動部分(220),其包括導軌架(221)、滾珠絲桿(222)、絲桿螺母(223)、連接件(224)、固定側軸承(225)、支撐側軸承(226)、聯軸器(227)、步進電機(228)、矩形導軌(229)和限位開關(242);所述的矩形導軌(229)安裝固定在導軌架(221)兩側,固定側軸承(225)和支撐側軸承(226)固定在導軌架(221)上,限位開關(242)固定在導軌架(221)的支撐側軸承(226)端,滾珠絲桿(222)兩端分別連接固定側軸承(225)和支撐側軸承(226),聯軸器(227)連接步進電機(228)的輸出軸和滾珠絲桿(222),絲桿螺母(223)套在滾珠絲桿(222)上,連接件(224)固定在絲桿螺母(223)上;所述的Z軸運動部分(230),其包括導軌架(231)、滾珠絲桿(232)、絲桿螺母(233)、連接件(234)、固定側軸承(235)、支撐側軸承(236)、聯軸器(237)、步進電機(238)、矩形導軌(239)和限位開關(243);所述的矩形導軌(239)安裝固定在導軌架(231)兩側,固定側軸承(235)和支撐側軸承(236)固定在導軌架(231)上,限位開關(243)固定在導軌架(231)的支撐側軸承(236)端,滾珠絲桿(232)兩端分別連接固定側軸承(235)和支撐側軸承(236),聯軸器(237)連接步進電機(238)的輸出軸和滾珠絲桿(232),絲桿螺母(233)套在滾珠絲桿(232)上,連接件(234)固定在絲桿螺母(233)上。3.根據權利要求1所述的數控蛋糕裱花機,其特征在于:所述的擠出機構(400)包括平板(410)、直線推桿(420)、活塞(430)、A固定件(440)、B固定件(450)、奶筒(460)和C固定件(470);所述的平板(410)連接在Z軸運動部分(230)上,A固定件(440)和B固定件(450)將直線推桿(420)固定在平板(410)上,直線推桿(420)下端連接活塞(430),C固定件(470)將奶筒(460)固定在平板(410)上。4.根據權利要求1所述的數控蛋糕裱花機,其特征在于:所述的控制系統(500)包括箱體(510)、電源(520)、濾波器(530)、空氣開關(540)、運動控制器(550)、X軸步進驅動器(560)、Y軸步進驅動器(570)和Z軸步進驅動器(580);所述的電源(520)、濾波器(530)、空氣開關(540)和運動控制器(550)依次連接,X軸步進驅動器(560)、Y軸步進驅動器(570)和Z軸步進驅動器(580)與運動控制器(550)連接,X軸步進驅動器(560)、Y軸步進驅動器(570)和Z軸步進驅動器(580)分別與X軸運動部分(210)的步進電機(218)、Y軸運動部分(220)的步進電機(228)和Z軸運動部分(230)的步進電機(238)連接。

說明書

技術領域

本實用新型屬于一種食品加工設備,具體涉及一種三軸聯動的數控蛋糕裱花機。

背景技術

在蛋糕制作的過程當中,裱花是一個不可或缺的程序,目前蛋糕制作主要依靠裱花師手工擠繪,費時費力。

目前,國內對蛋糕裱花進行技術改造的方案有:

“多功能裱花機”(CN201167548Y)、“食品藝術袖珍裱花噴槍”(CN2616306Y)和“一種帶閥澆注裱花嘴”(CN201563583U)分別公開了一種奶油、果醬的擠出裱花裝置。以上專利仍需要手工裱花,無法實現自動化生產。

“快速蛋糕裱花裝置”(CN200976821Y)和“一種多用途蛋糕彩色膏狀輔料自動擠繪裱花機”(CN2693015Y)分別公開了一種可由計算機控制的蛋糕裱花機。“快速蛋糕裱花裝置”(CN200976821Y)的X、Y軸運動部分利用帶傳動,帶傳動的缺點在于精確性、穩定性不好,擠出機構利用絲桿傳動。“一種多用途蛋糕彩色膏狀輔料自動擠繪裱花機”(CN2693015Y)控制的是擠繪裝置的位置。以上專利與本實用新型原理結構不相同,并且都沒有應用數控技術控制裱花系統。

經檢索,尚未發現蛋糕自動裱花的設備應用于生產實際。

實用新型內容

本實用新型的目的,在于提供一種創新的快速蛋糕裱花裝置,克服傳統人工蛋糕裱花技術中存在的缺陷,有特定的機械機構,自主的快速完成蛋糕裱花工作。

為達到上述目的,本實用新型采用下述技術方案:

一種三軸聯動數控蛋糕裱花機,它包括機架100、三維運動系統200、工作臺300、擠出機構400和控制系統500;

三維運動系統200安裝在機架100上,工作臺300安裝在三維運動系統200的Y軸運動部分220上,奶油擠出機構400安裝在三維運動系統200的Z軸運動部分230上,控制系統500通過電纜與三維運動系統200和擠出機構400連接。

其中:

所述的三維運動系統200,其包括X軸運動部分210、Y軸運動部分220和Z軸運動部分230;

所述的X軸運動部分210水平固定在機架100上,Y軸運動部分220連接在X軸運動部分210上面,Z軸運動部分230垂直固定在機架100上;

所述的X軸運動部分210其包括導軌架211、滾珠絲桿212、絲桿螺母213、連接件214、固定側軸承215、支撐側軸承216、聯軸器217、步進電機218、矩形導軌219和限位開關241;

所述的矩形導軌219安裝固定在導軌架211的兩側,固定側軸承215和支撐側軸承216固定在導軌架211上,限位開關241固定在導軌架211的支撐側軸承216端,滾珠絲桿212兩端分別連接固定側軸承215和支撐側軸承216,聯軸器217連接步進電機218的輸出軸和滾珠絲桿212,絲桿螺母213套在滾珠絲桿212上,連接件214固定在絲桿螺母213上;

所述的Y軸運動部分220,其包括導軌架221、滾珠絲桿222、絲桿螺母223、連接件224、固定側軸承225、支撐側軸承226、聯軸器227、步進電機228、矩形導軌229和限位開關242;

所述的矩形導軌229安裝固定在導軌架221兩側,固定側軸承225和支撐側軸承226固定在導軌架221上,限位開關242固定在導軌架221的支撐側軸承226端,滾珠絲桿222兩端分別連接固定側軸承225和支撐側軸承226,聯軸器227連接步進電機228的輸出軸和滾珠絲桿222,絲桿螺母223套在滾珠絲桿222上,連接件224固定在絲桿螺母223上;

所述的Z軸運動部分230,其包括導軌架231、滾珠絲桿232、絲桿螺母233、連接件234、固定側軸承235、支撐側軸承236、聯軸器237、步進電機238、矩形導軌239和限位開關243;

所述的矩形導軌239安裝固定在導軌架231兩側,固定側軸承235和支撐側軸承236固定在導軌架231上,限位開關243固定在導軌架231的支撐側軸承236端,滾珠絲桿232兩端分別連接固定側軸承235和支撐側軸承236,聯軸器237連接步進電機238的輸出軸和滾珠絲桿232,絲桿螺母233套在滾珠絲桿232上,連接件234固定在絲桿螺母233上。

其中:

所述的擠出機構400包括平板410、直線推桿420、活塞430、A固定件440、B固定件450、奶筒460和C固定件470;

所述的平板410連接在Z軸運動部分230上,A固定件440和B固定件450將直線推桿420固定在平板410上,直線推桿420下端連接活塞430,C固定件470將奶筒460固定在平板410上。

其中:

所述的控制系統500包括箱體510、電源520、濾波器530、空氣開關540、運動控制器550、X軸步進驅動器560、Y軸步進驅動器570和Z軸步進驅動器580;

所述的電源520、濾波器530、空氣開關540和運動控制器550依次連接,X軸步進驅動器(560)、Y軸步進驅動器(570)和Z軸步進驅動器(580)連接在運動控制器上(550),X軸步進驅動器(560)、Y軸步進驅動器(570)和Z軸步進驅動器(580)分別與X軸運動部分(210)的步進電機(218)、Y軸運動部分(220)的步進電機(228)和Z軸運動部分(230)的步進電機(238)連接。

更詳細的技術方案見說明書附圖和具體實施方式所述。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構方框圖。

圖2是本實用新型的總體結構圖。

圖3為本實用新型的控制流程圖。虛線框代表各控制單元。

圖4為三維運動系統200中X軸運動部分210的結構圖。

圖5為三維運動系統200中Y軸運動部分220的結構圖。

圖6為三維運動系統200中Z軸運動部分230的結構圖。

圖7為奶油擠出機構400的結構圖。

附圖標記含義如下:

100-機架

200-三維運動系統

210-X軸運動部分

211-導軌架;212-滾珠絲桿;213-絲桿螺母;214-連接件;215-固定側軸承;216-支撐側軸承;217-聯軸器;218-步進電機;219-矩形導軌;241-限位開關

220-Y軸運動部分

221-導軌架;222-滾珠絲桿;223-絲桿螺母;224-連接件;225-固定側軸承;226-支撐側軸承;227-聯軸器;228-步進電機;229-矩形導軌;242-限位開關

230-Z軸運動部分

231-導軌架;232-滾珠絲桿;233-絲桿螺母;234-連接件;235-固定側軸承;236-支撐側軸承;237-聯軸器;238-步進電機;239-矩形導軌;243-限位開關300-工作臺

400-擠出機構

410-平板;420-直線推桿;430-活塞;440-A固定件;450-B固定件;460-奶筒;470-C固定件

500-控制系統

510-箱體;520-電源;530-濾波器;540-空氣開關;550-運動控制器;560-X軸步進驅動器;570-Y軸步進驅動器;580-Z軸步進驅動器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明,但不是限制本實用新型。

由圖1至圖7,本實用新型包括機架100、三維運動系統200、工作臺300、奶油擠出機構400和控制系統500;

其中所述的三維運動系統200安裝在機架100上,工作臺300安裝在三維運動系統200的Y軸運動部分220上,擠出機構400安裝在三維運動系統200的Z軸運動部分230上,控制系統500通過電纜與三維運動系統200和擠出機構400連接。

上述的三維運動系統200包括X軸運動部分210、Y軸運動部分220和Z軸運動部分230;

X軸運動部分210水平固定在機架100上,Y軸運動部分220連接在X軸運動部分210上面,Z軸運動部分230垂直固定在機架100上;

X軸運動部分210包括導軌架211、滾珠絲桿212、絲桿螺母213、連接件214、固定側軸承215、支撐側軸承216、聯軸器217、步進電機218、矩形導軌219和限位開關241;

矩形導軌219安裝固定在導軌架211兩側,固定側軸承215和支撐側軸承216固定在導軌架211上,限位開關241固定在導軌架211的支撐側軸承216端,滾珠絲桿212兩端分別連接固定側軸承215和支撐側軸承216,聯軸器217連接步進電機218的輸出軸和滾珠絲桿212,絲桿螺母213套在滾珠絲桿212上,連接件214固定在絲桿螺母213上;

Y軸運動部分220包括導軌架221、滾珠絲桿222、絲桿螺母223、連接件224、固定側軸承225、支撐側軸承226、聯軸器227、步進電機228、矩形導軌229和限位開關242;

矩形導軌229安裝固定在導軌架221兩側,固定側軸承225和支撐側軸承226固定在導軌架221上,限位開關242固定在導軌架221的支撐側軸承226端,滾珠絲桿222兩端分別連接固定側軸承225和支撐側軸承226,聯軸器227連接步進電機228的輸出軸和滾珠絲桿222,絲桿螺母223套在滾珠絲桿222上,連接件224固定在絲桿螺母223上;

Z軸運動部分230包括導軌架231、滾珠絲桿232、絲桿螺母233、連接件234、固定側軸承235、支撐側軸承236、聯軸器237、步進電機238、矩形導軌239和限位開關243;

矩形導軌239安裝固定在導軌架231兩側,固定側軸承235和支撐側軸承236固定在導軌架231上,限位開關243固定在導軌架231的支撐側軸承236端,滾珠絲桿232兩端分別連接固定側軸承235和支撐側軸承236,聯軸器237連接步進電機238的輸出軸和滾珠絲桿232,絲桿螺母233套在滾珠絲桿232上,連接件234固定在絲桿螺母233上。

上述的擠出機構400包括平板410、直線推桿420、活塞430、A固定件440、B固定件450、奶筒460和C固定件470;

平板410連接在Z軸運動部分230上,A固定件440和B固定件450將直線推桿420固定在平板410上,直線推桿420下端連接活塞430,C固定件470將奶筒460固定在平板410上。

上述的控制系統500包括箱體510、電源520、濾波器530、空氣開關540、運動控制器(購自上海維宏電子科技有限公司,型號:維宏NK105)550、X軸步進驅動器560、Y軸步進驅動器570和Z軸步進驅動器580,上述步進驅動器購自上海步科自動化有限公司,型號:Kinco2M412。

電源520、濾波器530、空氣開關540和運動控制器550依次連接,X軸步進驅動器560、Y軸步進驅動器570和Z軸步進驅動器580與運動控制器550連接,X軸步進驅動器560、Y軸步進驅動器570和Z軸步進驅動器580分別與X軸運動部分210的步進電機218、Y軸運動部分220的步進電機228和Z軸運動部分230的步進電機238連接。

本實用新型的工作原理和應用方法如下:

以制作生日蛋糕的裱花為例,先在計算機上利用通用的CAD制圖軟件或數控編程方式(參考文獻,顧京.數控機床加工程序編制.機械工業出版社,2009)獲得一個格式為ENG/DXF/NC的裱花程序文件,該裱花程序文件決定裱花機的動作,將該裱花程序文件拷貝到U盤上。打開裱花機的電源520,手動調試蛋糕裱花機確保其能夠正常運行。第一次使用時還需要設定三軸聯動蛋糕裱花機的脈沖當量(X軸為0.001mm/pp,Y軸為0.001mm/pp,Z軸為0.001mm/pp)、機床行程(X軸行程為300mm,Y軸行程為300mm,Z軸行程為150mm)、速度配置(空程速度為15000mm/min,加工速度為8000mm/min,接近速度為2000mm/min,Z軸最大速度為10000mm/min)、進給倍率(進給倍率為0.9)等參數,設定好之后保存參數,以后無需重新設置。正確設置所有參數之后,選擇原點運動模式將裱花機回到機械原點。再選擇連續運動模式或者步進運動模式,移動X、Y、Z三個軸到希望的原點位置,確定該位置為工件原點。將準備裱花的蛋糕放置在工作臺上,再將上述的U盤插在由控制系統500中的運動控制器550的USB接口上,選擇相應的裱花程序文件并開始裱花。控制系統500通過控制三維運動系統200的三個步進電機218、228、238使得工作臺300和奶油擠出機構400實現三軸聯動,并控制奶油擠出機構400的直線推桿420以實現對奶油的注出、停止注出、注出量的大小的控制。當裱花程序結束后,系統自動停止并回到上述的工件原點。

在X軸上,步進電機218通過聯軸器217驅動滾珠絲桿212轉動,從而固定在絲桿螺母213上的Y軸運動部分220在X軸方向上移動,最后使得工作臺300在X方向移動;在Y軸上,步進電機228通過聯軸器227驅動滾珠絲桿222轉動,從而固定在絲桿螺母223上的工作臺300在Y方向移動,最終可實現工作臺在X-Y平面運動;在Z軸上,步進電機238通過聯軸器237驅動滾珠絲桿232轉動,從而固定在絲桿螺母233上的擠出機構400在Z軸方向移動;擠出機構400的直線推桿420向下運動,可擠壓奶筒460內的裱花袋將奶油擠出,直線推桿400向上運動,可從奶筒460中取出裱花袋添加奶油。

X軸運動部分210的限位開關241安裝在導軌架211的靠近支撐側軸承216一端,用于確定絲桿螺母213的原點位置;Y軸運動部分220的限位開關242安裝在導軌架221的靠近支撐側軸承226端,用于確定絲桿螺母223的原點位置;Z軸運動部分230的限位開關243安裝在導軌架231的靠近支撐側軸承236端,用于確定絲桿螺母233的原點位置;由三個限位開關241、242、243的位置就可以確定機械原點的位置,滾珠絲桿212、222、232的導程為4mm,所以步進電機218、228、238的輸出軸每旋轉一周工作臺300或者擠出機構400就移動4mm,因此該系統可以確定工作臺的準確位置。

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