一種數控蛋糕裱花機的製作方法

2023-10-11 06:40:44 3

專利名稱：一種數控蛋糕裱花機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種食品加工設備，具體涉及一種三軸聯動的數控蛋糕裱花機。
背景技術：
在蛋糕製作的過程當中，裱花是一個不可或缺的程序，目前蛋糕製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，帶傳動的缺點在於精確性、穩定性不好，擠出機構利用絲杆傳動。「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，並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於生產實際。

實用新型內容本實用新型的目的，在於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，本實用新型採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、工作檯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，工作檯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、滾珠絲杆212、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆212，絲杆螺母213套在滾珠絲杆212上，連接件214固定在絲杆螺母213上；所述的Y軸運動部分220，其包括導軌架221、滾珠絲杆222、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆222，絲杆螺母223套在滾珠絲杆222上，連接件224固定在絲杆螺母223上； 所述的Z軸運動部分230，其包括導軌架231、滾珠絲杆232、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆232，絲杆螺母233套在滾珠絲杆232上，連接件234固定在絲杆螺母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。

圖I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。[0031]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2IO-X軸運動部分211-導軌架；212-滾珠絲杆；213-絲杆螺母；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_滾珠絲杆；223_絲杆螺母；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_滾珠絲杆；233_絲杆螺母；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-工作檯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
以下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I至圖7，本實用新型包括機架100、三維運動系統200、工作檯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，工作檯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、滾珠絲杆212、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆212，絲杆螺母213套在滾珠絲杆212上，連接件214固定在絲杆螺母213上；[0054]Y軸運動部分220包括導軌架221、滾珠絲杆222、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆222，絲杆螺母223套在滾珠絲杆222上，連接件224固定在絲杆螺母223上；Z軸運動部分230包括導軌架231、滾珠絲杆232、絲杆螺母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，滾珠絲杆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的輸出軸和滾珠絲杆232，絲杆螺母233套在滾珠絲杆232上，連接件234固定在絲杆螺母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製作生日蛋糕的裱花為例，先在計算機上利用通用的CAD製圖軟體或數控編程方式(參考文獻，顧京.數控工具機加工程序編制.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衝當量(X軸為0. 001mm/pp, Y軸為0. 001mm/pp, Z軸為0. 001mm/pp)、工具機行程(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，設定好之後保存參數，以後無需重新設置。正確設置所有參數之後，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檯上，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並開始裱花。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使得工作檯300和奶油擠出機構400實現三軸聯動，並控制奶油擠出機構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。當裱花程序結束後，系統自動停止並回到上述的工件原點。在X軸上，步進電機218通過聯軸器217驅動滾珠絲杆212轉動，從而固定在絲杆螺母213上的Y軸運動部分220在X軸方向上移動，最後使得工作檯300在X方向移動；在Y軸上，步進電機228通過聯軸器227驅動滾珠絲杆222轉動，從而固定在絲杆螺母223上的工作檯300在Y方向移動，最終可實現工作檯在X-Y平面運動；在Z軸上，步進電機238通過聯軸器237驅動滾珠絲杆232轉動，從而固定在絲杆螺母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 —端，用於確定絲杆螺母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，用於確定絲杆螺母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，用於確定絲杆螺母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，滾珠絲杆212、222、232的導程為4_，所以步進電機218、228、238的輸出軸每旋轉一周工作檯300或者擠出機構400就移動4mm,因此該系統可以確定工作檯的準確位置。
權利要求1.一種數控蛋糕裱花機，其特徵在幹 包括機架(100)、三維運動系統(200)、工作檯(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，工作檯(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I所述的數控蛋糕裱花機，其特徵在於 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)、滾珠絲杆(212)、絲杆螺母(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，滾珠絲杆(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)的輸出軸和滾珠絲杆(212)，絲杆螺母(213)套在滾珠絲杆(212)上，連接件(214)固定在絲杆螺母(213)上； 所述的Y軸運動部分(220)，其包括導軌架(221)、滾珠絲杆(222)、絲杆螺母(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，滾珠絲杆(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)的輸出軸和滾珠絲杆(222)，絲杆螺母(223)套在滾珠絲杆(222)上，連接件(224)固定在絲杆螺母(223)上； 所述的Z軸運動部分(230)，其包括導軌架(231)、滾珠絲杆(232)、絲杆螺母(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，滾珠絲杆(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)的輸出軸和滾珠絲杆(232)，絲杆螺母(233)套在滾珠絲杆(232)上，連接件(234)固定在絲杆螺母(233)上。
3.根據權利要求I所述的數控蛋糕裱花機，其特徵在於 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I所述的數控蛋糕裱花機，其特徵在於 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。
專利摘要本實用新型屬於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於蛋糕裱花中。它包括機架(100)、三維運動系統(200)、工作檯(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，工作檯(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、易於操作等優點。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。
文檔編號A21C15/00GK202524992SQ20122019120
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月29日 優先權日2012年4月29日
發明者張磊, 熊善柏, 白剛, 胡月來, 趙思明, 黃漢英 申請人:華中農業大學