3D食品打印机的升降装置及3D食品打印机技术领域
本发明涉及食品打印技术领域，更具体地涉及一种3D食品打印机的升降装置及3D
食品打印机。
背景技术
在3D食品打印机中，为了能够打印出特定形状的食物，需要设置升降装置，现有的
升降装置包括升降台和驱动机构，驱动机构可直接驱动升降台升降，或者通过传动机构带
动升降台升降。现有的驱动机构设置在升降台的下方，影响了升降装置的升降行程，若保证
了升降行程，则使得3D食品打印机的整机高度增加，结构不够紧凑。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D食品打印机的升降装置，结构紧凑且保
证了升降行程。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种3D食品打印机的升降装置，其特征在于，包括：
升降台；
驱动机构；
传动机构，在所述驱动机构的驱动下带动所述升降台升降；
其中，在与所述升降台的升降方向垂直的平面内，所述升降台的投影与所述驱动
机构的投影没有重叠。
优选地，所述传动机构包括：
第一传动单元；
多个第二传动单元，分散设置于所述升降台；
其中，所述第一传动单元将所述驱动机构的动力分别传输至所述多个第二传动单
元，所述多个第二传动单元共同带动所述升降台升降；
优选地，所述传动机构包括四个所述第二传动单元，分别位于所述升降台的四角
位置处。
优选地，所述第一传动单元包括由所述驱动机构驱动的主动皮带轮以及与分别所
述第二传动单元对应设置的多个从动皮带轮，所述主动皮带轮经一皮带与所述多个从动皮
带轮连接；和/或，
所述第二传动单元包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的螺母与所述升降台固定。
优选地，所述第一传动单元还包括至少一个用于将所述皮带张紧的张紧轮；
优选地，所述张紧轮固定于所述底板上，或，所述张紧轮在所述底板上的位置可
调。
优选地，所述升降装置还包括支座，所述支座包括顶板和底板，所述滚珠丝杠的两
端分别可转动的设置于所述顶板和所述底板；
优选地，所述顶板呈框形结构。
优选地，所述升降装置还包括支座，所述驱动机构及传动机构均设置于所述支座
上。
优选地，所述支座包括底板，所述驱动机构以及所述传动机构均设置于所述底板
上；
优选地，所述传动机构包括：
第一传动单元；
多个第二传动单元，分散设置于所述升降台；
其中，所述第一传动单元将所述驱动机构的动力分别传输至所述多个第二传动单
元，所述多个第二传动单元共同带动所述升降台；
所述驱动机构和所述第二传动单元位于所述底板的第一侧，所述第一传动单元位
于所述底板上与其第一侧相反的第二侧。
优选地，所述支座包括侧板，所述升降台的至少一侧边与所述侧板抵接，以对所述
升降台进行导向；
优选地，所述侧板上向内凸出设置有导向结构，所述升降台与所述导向结构抵接。
优选地，所述支座的第一侧、第二侧及第三侧设置有侧板，所述支座的第四侧至少
部分空缺；
所述驱动机构位于所述支座的第四侧。
另一方面，本发明还提供了一种结构紧凑的3D食品打印机。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种3D食品打印机，包括：
打印台，用于承载打印成型的食品；
如权利要求1至9任一项所述的升降装置；以及，
平移驱动机构，设置于所述升降装置的升降台上，用于驱动所述打印台做平移运
动；
优选地，还包括熟化输送装置，用于输送物料并将物料输出至所述打印台上，在物
料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化；
支撑架，其上设置所述熟化输送装置；
所述支撑架设置于所述升降装置的底板上；
优选地，所述升降装置的支座的第一侧、第二侧及第三侧设置有侧板，所述支座的
第四侧空缺，所述熟化输送装置位于所述支座的第四侧。
本发明的有益效果为：
本发明提供的3D食品打印机的升降装置更改了驱动机构的设置位置，将驱动机构
设置为，在与升降台的升降方向垂直的平面内，升降台的投影与驱动机构的投影没有重叠，
使得驱动机构不会影响升降台的升降行程且整个升降装置结构紧凑。
本发明提供的3D食品打印机由于采用了上述的升降装置，结构更加紧凑。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和
优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置去除皮带的立体图之
一；
图2示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置去除皮带的立体图之
二；
图3示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置去除皮带和底板的立
体图；
图4示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置的仰视图；
图5示出本发明具体实施例提高的3D食品打印机的升降装置的俯视图；
图6示出图5中A-A向剖视图；
图7示出图6中C处的局部放大图；
图8示出图6中D处的局部放大图；
图9示出图5中B-B向剖视图；
图10示出图9中E处的局部放大图；
图11示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置除去部分滚珠丝杠
的立体图之一；
图12示出图11中F处的局部放大图；
图13示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的升降装置除去部分滚珠丝杠
的立体图之二；
图14示出图13中G处的局部放大图；
图15示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的立体图之一；
图16示出图15中H处的局部放大图；
图17示出本发明具体实施例提供的3D食品打印机的立体图之二；
图18示出图17中I处的局部放大图。
图中，1、升降台；2、主动皮带轮；3、从动皮带轮；4、皮带；5、支座；51、底板；52、第一
侧板；53、第二侧板；54、第三侧板；55、第四侧板；56、第五侧板；57、导向条；58、顶板；581、框
形结构；582、支撑板；511、第一条形槽单元；512、第二条形槽单元；6、电机；7、滚珠丝杠；8、
螺母；81、法兰外圈；9、第一转动轴承；10、张紧轮；11、滑块；12、固定轮轴；121、第一阶梯轴
单元；122、第二阶梯轴单元；13、第二转动轴承；14、第三转动轴承；15、熟化输送装置；16、支
撑架；17、打印台；18、Y向滚珠丝杠；19、Y向电机；20、中托板；21、Y向导向柱；22、Y向导向套；
23、X向滚珠丝杠；24、X向电机；25、上托板；26、X向导向柱；27、X向导向套；28、转轴；281、滑
槽；29、滑轴套；291、第二凸起；30、第一锥齿轮；31、第二锥齿轮；32、支撑座。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下
文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有
这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过
程、流程、元件并没有详细叙述。
本文中所述的“水平”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方
位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件
必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限
制。
本发明提供了一种3D食品打印机的升降装置，其包括升降台、驱动机构以及传动
机构，传动机构在驱动机构的驱动下带动升降台升降。其中，在与升降台的升降方向垂直的
平面内，升降台的投影与驱动机构的投影没有重叠，驱动机构让出了一部分空间供升降台
升降，增加了升降台的升降行程，使得升降装置的结构更加紧凑。
下面参照图1至图18说明本发明的升降装置及3D食品打印机的实施例。
如图1所示，本发明提供的3D食品打印机的升降装置包括升降台1、驱动机构和传
动机构。
优选地，传动机构包括第一传动单元以及分散设置于升降台1的多个第二传动单
元。其中，第一传动单元与驱动机构连接，可将驱动机构的动力分别传输至多个第二传动单
元，多个第二传动单元共同带动升降台升降。相较于现有的采用一个传动机构或不采用传
动机构直接作用于升降台的中部的技术方案，分散设置的第二传动单元能够使得升降台受
力更加均匀，进而保证升降台的升降平稳性。在进一步优选地实施例中，第二传动单元有四
个，分别位于升降台1的四角位置处。
第一传动单元的具体结构不限，能够实现动力的传输即可，在一个实施例中，第一
传动单元包括由驱动机构驱动的主动链轮以及分别与第二传动单元对应设置的多个从动
链轮，主动链轮经一链条与多个从动链轮连接，驱动机构驱动主动链轮转动，进行带动多个
从动链轮同步转动。在另一个实施例中，如图2至图4所示，第一传动单元包括由驱动机构驱
动的主动皮带轮2以及分别与第二传动单元对应设置的多个从动皮带轮3，主动皮带轮2经
一皮带4与多个从动皮带轮3连接，驱动机构驱动主动皮带轮2转动，进而带动多个从动皮带
轮3同步转动。
第二传动单元的具体结构不限，能够实现利用第一传动单元的动力带动升降台升
降即可，例如，将从动皮带轮3或者从动链轮的转动转化为升降台1的直线升降运动。以从动
皮带轮3为例，在一个实施例中，第二传动单元包括与从动皮带轮3连接的齿轮以及与齿轮
啮合的齿条，齿条带动升降台1升降。在另一个实施例中，第二传动单元包括与从动皮带轮3
连接的凸轮以及与凸轮外缘抵接的从动件，从动件带动升降台1升降。在还一个实施例中，
如图6所示，第二传动单元包括滚珠丝杠7，滚珠丝杠7与从动皮带轮3连接，滚珠丝杠7的螺
母8带动升降台1升降。
驱动机构的具体结构不限，能够提供动力即可，例如，驱动机构可以是电机6，电机
6可以为变频电机、步进电机等等。
在进一步的实施例中，升降装置还包括有支座5，支座5为升降装置的各部件提供
安装载体，驱动机构以及传动机构均设置在支座5上。
在具体的实施例中，支座5包括底板51，驱动机构以及传动机构均设置于底板上，
例如，电机6、主动皮带轮2以及从动皮带轮3均固定于底板51上。其中，电机6的端盖可通过
紧固件例如螺钉固定于底板51上。在优选地实施例中，电机6和第一传动单元位于底板的上
侧，主动皮带轮2以及从动皮带轮3均设置于底板51的下侧，可对主动皮带轮2和从动皮带轮
3进行保护，并且充分利用底板51下方的空间，使得升降行程接近于升降装置的高度，进一
步使得升降装置的结构更加紧凑。具体的，电机6的驱动轴向下穿出底板51，穿出部分连接
主动皮带轮2。
底板51的底面与第二传动单元对应的位置处设置有从动皮带轮3。从动皮带轮3与
第二传动单元的连接结构具体不限，以滚珠丝杠7为例，在一个具体的实施例中，滚珠丝杠7
的第一端可转动的支撑于底板51，例如，如图8所示，滚珠丝杠7的第一端与底板51之间设置
第一转动轴承9，第一转动轴承9的外圈与底板51固定，内圈与滚珠丝杠7的第一端固定。滚
珠丝杠7的第一端穿出底板51，穿出部分与底板51下方的从动皮带轮3连接。滚珠丝杠7的螺
母8的法兰外圈81经紧固件与升降台1连接。由于法兰外圈设置于螺母8的一端，优选地，螺
母8的主体位于法兰外圈81的上方，法兰外圈81位于升降台1的下方，如此，使得升降台1能
够降到升降装置的最底部，增大了升降台1的升降行程，而上部的螺母8对应的空间区域内
可放置需要进行升降的部件，合理的利用了升降装置内的空间，使得升降装置的结构更加
紧凑。
为减轻整机重量，在底板51上设置有镂空结构，镂空结构的具体结构不限，例如，
如图所示，镂空结构包括在第一方向上相对设置的两个镂空的三角形以及在与第一方向垂
直的第二方向上相对设置的两个镂空的三角形，四个镂空的三角形在底板51上形成十字交
叉结构。
进一步的，第一传动单元还包括至少一个用于将皮带4张紧的张紧轮10，张紧轮10
固定在底板51上，优选地，其设置在底板51的下方。张紧轮10的具体位置不限，数量也不限，
可根据皮带4的长度等需求进行设置。在一个具体的实施例中，如图4所示，主动皮带轮2和
与其相邻的从动皮带轮3之间、以及相邻两从动皮带轮3之间均设置有张紧轮10。
在一个实施例中，张紧轮10固定于底板上，在另一个实施例中，张紧轮10在底板51
上的位置可调，从而能够调节皮带4的张紧程度。具体的，如图10所示，底板51上开设有呈阶
梯孔形式的条形槽，即，条形槽包括上部的第一条形槽单元511以及下部的第二条形槽单元
512，第一条形槽单元511的长度大于第二条形槽单元512的长度，第一条形槽单元511的宽
度大于第二条形槽单元512的宽度。在第一条形槽单元511中设置有滑块11，滑块11的宽度
大于第二条形槽单元512的宽度，滑块11可沿第一条形槽单元511滑动，滑块11上开有螺纹
孔。还包括有固定轮轴12，用于将张紧轮10可转动的安装于底板51上。固定轮轴12呈阶梯
轴，包括第一阶梯轴单元121和第二阶梯轴单元122，第一阶梯轴单元121的外径小于第二阶
梯轴单元122的外径。第一阶梯轴单元121的外周面上设置有与滑块11上的螺纹孔相适配的
外螺纹。第二阶梯轴单元122的直径大于第二条形槽单元512的宽度，并且，第二阶梯轴单元
122经第二转动轴承13与张紧轮10连接。固定轮轴12与滑块11的螺纹孔螺纹连接，将固定轮
轴12拧紧，固定轮轴12的阶梯面与底板51的底面抵接，实现张紧轮10的固定。当需要调节张
紧轮10的位置时，将固定轮轴12与滑块11分开，滑块11沿第一条形槽单元511滑动至所需位
置，重新将固定轮轴12与滑块11拧紧即可。
当然，可以理解的是，张紧轮10安装于底板51上的结构不局限于上述结构，其他能
够实现张紧轮10位置可调的结构均可，例如，在底板51上设置多个位置不同的安装孔，张紧
轮10与不同的安装孔连接可获得不同的安装位置，亦可达到调节张紧轮10位置的目的。
进一步的，支座5还包括侧板，升降台1的至少一侧边与侧板抵接，从而对升降台1
进行导向，利用支座5本身的结构实现对升降台1的导向，结构更加简单合理，如此，支座5与
第二传动单元配合实现升降台1的驱动和导向。
在进一步的实施例中，在侧板上向内凸出设置有导向结构，升降台1与导向结构抵
接，以通过导向结构对升降台1的升降运动进行导向，使得升降台1的运动更加平滑，降低其
运动的阻力。在一个具体的实施例中，如图1所示，在底板51上相邻的第一侧边、第二侧边以
及第三侧边上分别设置有第一侧板52、第二侧板53和第三侧板54，在第一侧板52的自由端
设置有与其相垂直的第四侧板55，在第三侧板54的自由端设置有与其相垂直的第五侧板
56。每一个侧板上至少设置有一条沿升降台的升降方向延伸的导向条57，导向条57的内侧
面形成导向面与升降台1的外周面抵接。导向条57的设置位置及数量不限，例如，如图13至
16中所示，第一侧板52的两端、第二侧板53的两端以及第三侧板54的两端均设置导向条57，
第四侧板55以及第五侧板56上均设置一个导向条57，如此，升降台1的每一角的两个方向均
设置有导向条57，使得升降台1的四角位置均能够得到很好的导向。
支座5的三侧设置侧板，第四侧部分空缺，可为3D食品打印机其他运动部件留下操
作空间，另外，底板的第四侧伸出一块位置安装电机6以及3D食品打印机的其他部件。
在进一步的实施例中，第一侧板52、第二侧板53以及第三侧板54上设置有镂空结
构，用于减轻整机重量、提高结构强度。优选地，如图中所示，第一侧板52上间隔设置有四个
镂空结构单元，每个镂空结构单元包括上下相对的两个镂空的三角形以及左右相对的两个
镂空的三角形，四个镂空的三角形在第一侧板上形成十字交叉结构，将镂空结构设置为上
述形状能够在保证结构强度的前提下最大限度的减轻了整机重量，第二侧板53以及第三侧
板54的结构与第一侧板类似，不在赘述。当然，可以理解的是，镂空结构不局限于是上述形
式，能够达到减轻整机重量、提高结构强度的效果即可。
在进一步的实施例中，支座5还包括顶板58，滚珠丝杠7的第一端可转动的支撑于
底板51，滚珠丝杠7的第二端与顶板58转动连接，从而，滚珠丝杠7的上下两端均得到了支
撑，使得升降台1的升降运动更加平稳。滚珠丝杠7的第二端与顶板58的连接结构如图7所
示，顶板58上设置有第三转动轴承14，第三转动轴承14的外圈与顶板58固定，滚珠丝杠7的
第二端与第三转动轴承14的内圈固定。
进一步的，顶板58开有通孔，使得升降台1经通孔露出，便于在升降台1上放置需要
升降的结构。优选地，顶板58包括框形结构581。框形结构581的形状与第一侧板52、第二侧
板53、第三侧板54、第四侧板55以及第五侧板56的顶面形状相适配，还包括分别位于框形结
构581四个内角位置的支撑板582，滚珠丝杠7的第二端与支撑板582转动连接。
针对上述升降装置，本发明还提供了一种3D食品打印机，其打印台可在上述升降
装置的带动下升降，升降平稳，结构紧凑。具体的，如图15至18所示，3D食品打印机包括打印
台17、至少一个熟化输送装置15、平移驱动机构及如上所述的升降装置。其中，打印台17用
于承载打印成型的食品。熟化输送装置15用于输送物料并将物料输出至打印台17上，在物
料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化。平移驱动机构设置于升降装置的升降台
1上，用于驱动打印台17做平移运动，配合升降台1的升降，将物料制成特定形状。
熟化输送装置15包括机筒、位于机筒内的螺杆机构以及加热结构。其中，在机筒上
设置有进料口和出料口，分别用于进料和出料。螺杆机构用于将自进料口进入机筒内的物
料输送至出料口处输出。而加热结构用于对机筒内的物料进行加热以使得物料熟化。
熟化输送装置15的一端设置于支撑架16上，另一端位于打印台17上，熟化输送装
置15内的物料加热熟化后经出料口打印至打印台17上。
进一步的，熟化输送装置以及支撑架16均设置在支座5的第四侧，优化了各部件的
布局，使得3D食品打印机整体结构更加紧凑。
升降装置的底板51作为整个3D食品打印机的底板，支撑架设置在底板上，进一步
简化了结构。
进一步的，驱动机构包括X向驱动机构和Y向驱动机构，通过X向驱动机构和Y向驱
动机构可带动打印台沿X方向和Y方向运动。在具体的实施例中，Y向驱动机构包括设置于升
降台1上的Y向滚珠丝杠18以及驱动Y向滚珠丝杠18转动的Y向电机19，Y向驱动机构上设置
有中托板20，Y向滚珠丝杠18的螺母与中托板20连接。进一步的，升降台1上还设置有Y向导
向结构，用于对中托板20沿Y向的运动进行导向。在进一步的实施例中，Y向导向结构包括至
少一个Y向导向柱21，每个Y向导向柱21上均设置有至少一个Y向导向套22，Y向导向套22可
沿Y向导向柱21滑动，Y向导向套22与中托板20固定。X向驱动机构包括设置于中托板20上的
X向滚珠丝杠23以及驱动X向滚珠丝杠23转动的X向电机24，X向驱动机构上设置有上托板
25，打印台17设置于上托板25上，X向滚珠丝杠23的螺母与上托板25连接。进一步的，中托板
20上还设置有X向导向结构，用于对上托板25沿X向的运动进行导向。在进一步的实施例中，
X向导向结构包括至少一个X向导向柱26，每个X向导向柱26上均设置有至少一个X向导向套
27，X向导向套27可沿X向导向柱滑动，X向导向套27与上托板25固定。
进一步优选地，X向电机24和Y向电机19设置在同一侧，进一步优化结构，提高结构
的紧凑性。例如，X向电机24和Y向电机19均设置在靠近支撑架16的一侧，且X向电机24和Y向
电机19均固定在升降台1上。X向电机24经两个相互垂直的锥齿轮与X向滚珠丝杠23连接，通
过锥齿轮实现动力的变向传输。具体的，如图所示，升降台1的一侧设置有沿Y方向延伸的转
轴28，该转轴28与X向电机24的驱动轴连接。转轴28上套设有滑轴套29，滑轴套29可沿转轴
28滑动，另外，转轴28的外周面开设有沿其轴线方向延伸的滑槽281，滑轴套29的内周面凸
出设置有第一凸起(图中未示出)，第一凸起与滑槽281配合可限制转轴28与滑轴套29之间
的相对转动。滑轴套29的外周面沿径向向外凸出设置至少一个第二凸起291，滑轴套29外套
接第一锥齿轮30，第一锥齿轮30的内周壁上开设有与至少一个第二凸起291相配合的至少
一个限位凹槽。X向滚珠丝杠23端部设置有与第一锥齿轮30啮合的第二锥齿轮31，第一锥齿
轮30的轴线与第二锥齿轮31的轴线相互垂直，从而，X向电机24驱动转轴28转动，转轴28带
动第一锥齿轮30转动，进而带动第二锥齿轮31以及与第二锥齿轮31连接的X向滚珠丝杠23
转动，实现上托板25X方向的运动。在进一步优选地实施例中，中托板20上设置有支撑座32，
转轴28以及X向滚珠丝杠23均可转动的支撑于支撑座32上，可提高结构的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员
而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。