技术领域
[0001] 本
发明涉及食品加工设备，尤其涉及这种设备的驱动机构。
背景技术
[0002] 许多食品加工装置或设备包括用于驱动食品加工工具的电动
马达。马达的尺寸通常受限于实现期望的食品加工所需的最大速度和最大
扭矩。
[0003] 最大扭矩往往只出现在食品加工开始之时，或者在往食品加工工具（比如揉面器）上施加较大负荷时短时间内才需要最大扭矩。如此，马达常常会比较大，以能够使食品加工设备达到
指定应用所需的扭矩要求。
[0004] 这意味着，对于大多数食品加工操作而言，可能需要使用比实际所需的还要更大、更贵且更重的马达。
[0005] 特别是手持式产品，其需要用大型马达（例如手持搅拌器或手动混合器）来实现所需的食品加工；在使用时，它们往往与人身产生合成扭矩，使用者必须控制这种使他/她感到难受的扭矩。对于使用者而言，这可能会比较危险，且令人讨厌。
[0006] 此外，如果在初次启动马达时需要高的扭矩，则马达可能会发生故障，因为在施加大负荷之前，马达无法快速进入状况（因此无法达到所需的扭矩程度）。
[0007] 另外，大多数食品加工设备在加工时，是以恒定或接近恒定的速度和扭矩进行工作；如此可以得到良好的切削效果。然而，经观察发现，在进行切削时，改变施加在食品上的切削速度和
力度（扭矩）会有好的效果，尤其是在切削硬的或结实的食物（比如胡萝卜）时。
[0008] 本发明旨在至少部分地解决上述问题。
发明内容
[0009] 根据本发明的第一方面，提供一种食品加工设备，包括：马达，用于驱动食品加工工具；推动力产生器，可连接在所述马达和所述工具之间以便通过所述推动力产生器驱动所述工具。
[0010] 由此，推动力产生器可以是机械式推动力产生器，例如旋转撞击或锤击机构，可以放大由马达传递到工具的有效扭矩。这样的机构可以包括用于存储来自马达的
能量的
蓄能器，其中该蓄能器用于在存储了预定量的能量时向驱动机构释放能量。蓄能器可以是机械蓄能器，例如惯性轮和/或
弹簧。通常，这种机构包括锤和砧座结构，其中锤反复撞击砧座以驱动工具。
[0011] 术语“撞击”可表示快速作用力、快速/突然
加速。也就是说，撞击可以是例如由于冲击，猛击和/或颠簸而导致的机械撞击。优选地，食物加工工具为用于食物加工设备的附连件的形式，其中，食物加工设备包括用于将驱动输出至食物加工工具的驱动出口。
[0012] 推动力产生器可以配置为以至少24Hz、更优选地至少30Hz、又更优选地至少40Hz，还更优选地至少50Hz的
频率向驱动机构输出撞击。马达可以是磁阻马达，并且更优选地，马达是同步磁阻马达。
[0013] 优选地，食品加工设备包括
隔音材料，以削弱马达、驱动机构和/或推动力产生器的声音，优选地，将声音削弱至小于80dB（A），更优选地小于60dB（A）。优选地，隔音材料环绕马达、推动力产生器和/或驱动机构。
[0014] 机械式推动力产生器可以例如包括：销式
离合器、摇摆式爪形离合器、两个颚式离合器、双叶形离合器和/或双锤式离合器。
[0015] 该食品加工设备还可包括控制机构，该控制机构设置成选择性地启动推动力产生器，可选地还可设置成在改变蓄能器积蓄的预定量的能量之后，开始向机械式
驱动器输出推动力。
[0016] 可选地，食品加工设备包括读取器，用于识别食品加工工具是否存在和/或其类型，优选地，读取器包括RFID
传感器或
霍尔效应传感器。读取器可以进一步配置为识别是否激活机械式推动力产生器，和/或识别由蓄能器存储的预定量的能量，在该预定量的能量处对于特定的食品加工工具向机械式驱动器启动输出推动力。
[0017] 该食品加工设备可以包括用于至少容纳该推动力产生器的壳体，并且通过弹性材料（例如塑性材料）和/或通过
顺应性将推动力产生器、马达和/或驱动机构耦接该壳体，以减少振动。
[0018] 食品加工设备可以由
电池和/或超级电容器驱动，优选地，马达由电池和/或超级电容器供电。食品加工设备可以是食品加工机、混合器、立式
搅拌机、绞肉机、榨汁机、
研磨机和/或
挤压机。该食品加工工具可以包括：混合器、搅拌器、打浆机、刀片、 食品加工容器螺旋钻、研磨涡形管、挤压机、榨汁机和/或用于切削或
磨碎的圆盘或圆筒状物。
[0019] 设备可以是
手持设备或在厨房操作台上使用的设备。
[0020] 本发明还提供了一种用于食品加工设备的食品加工工具，该食品加工设备具有驱动输出，并且该食品加工工具包括：用于与驱动输出接合以从驱动输出接收对该工具的驱动的联接器，设置在联接器和工具之间以向工具提供推动力驱动的推动力产生器。
[0021] 例如，联接器可以设置成连接到食品处理器、混合器、立式搅拌器、绞肉机、榨汁机、研磨机和/或挤压机。食品加工工具也可以适合与手持设备一起使用。
[0022] 如本文所述的任何装置特征也可以被设置为方法特征，反之亦然。如本文所使用的，装置加功能特征可以根据它们的相应结构来替代地表达，例如适当编程的处理器和相关联的
存储器。
[0023] 本发明一个方面中的任何特征可以以任何适当的组合应用于本发明的其他方面。特别地，方法方面可以应用于装置方面，反之亦然。此外，一个方面中的任何、一些和/或所有特征可以以任何适当的组合应用于任何其他方面中的任何、一些和/或所有特征。
[0024] 还应当理解，可以独立地实现和/或提供和/或使用在本发明的任何方面中描述和定义的各种特征的特定组合。
[0025] 在本
说明书中，除非另有说明，否则单词“或”可以排他性或包容性解释。
[0026] 此外，以
硬件实现的特征通常可以以
软件实现，反之亦然。本文中对软件和硬件功能的任何引用都应相应地进行解释。
[0027] 尽管已经在家庭食品加工和制备机器的领域中描述了本发明，但是本发明也可以在需要有效、高效和方便地制备和/或加工材料的任何应用领域中进行实施，无论是在工业规模上和/或或少量。使用领域包括以下化学品的制备和/或加工：药品，油漆，
建筑材料，服装材料，农业和/或兽医的
饲料和/或处理（包括
肥料、谷物和其他农业和/或兽医的产品），油，
燃料，染料，
化妆品，塑料，焦油，油剂，蜡，
清漆饮料，医学和/或
生物学研究材料，焊
锡，
合金，
废水和/或其他物质；并且本文中对“食品”（或其近义词）的任何引用都可以由此类工作介质代替。应当理解，食品的加工可以包括液体的加工和/或混合，并且还可以包括将固体食品或
冰加工成液体形式。
[0028] 这里描述的本发明可以用在任何厨房用具中和/或用作独立设备。这包括任何家用食品加工和/或制备机器，包括顶部驱动的机器（例如立式混合器）和底部驱动的机器（例如搅拌机）。它可以在加热的机器和/或冷却的机器中实现。它还可以在内置于
工作台或工作
台面的机器中使用，也可以在独立设备中使用。本发明还可以构造为马达驱动或手动驱动的独立装置。
[0029] 现在将仅通过举例的方式并参考
附图来描述本发明的一个或多个方面，其中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。
附图说明
[0030] 图1和图2是包括推动力产生器的示例性食品加工设备；图3是包括推动力产生器的示例性立式混合机；
图4是包括推动力产生器的示例性手动搅拌器；
图5和图6是食品加工设备的马达扭矩-时间曲线图；
图7a至图7c示出了呈撞击机构形式的示例性推动力产生器。
具体实施方式
[0031] 图1和图2示出了呈搅拌器形式的食品加工设备100的第一示例。该食品加工设备包括马达110和由马达驱动的推动力产生器120，推动力产生器用于驱动呈旋转刀片形式的食品加工工具130。马达设置在搅拌器的底座部件140中，食品加工工具设置在食品加工设备的容器150中，该容器可拆卸地连接到底座部件。
[0032] 马达110是电动马达，例如磁阻马达，特别是同步磁阻马达（其通常能够精确控制，特别是
转子-
位置的精确控制）。
[0033] 参考图1，马达110通过马达
驱动轴160-1连接到马达操纵的推动力产生器120。在图1中，推动力产生器还可设置在搅拌器的底座部件140中。
[0034] 更详细地，推动力产生器120是用于输出机械推动力的机构；也就是说，因例如冲击、碰撞和/或摇晃而导致的快速作用力、快速/突然加速、机械撞击。推动力产生器因此能够在短时间内输出力。
[0035] 推动力产生器120经由推动力产生器驱动轴160-2、驱动输出160-3以及与食品加工工具130相互结合的驱动连接接合结构160-4连接至食品加工工具130。以此方式，食品加工工具由推动力产生器驱动，而推动力产生器又由马达驱动。
[0036] 如下面更详细概述的那样，推动力产生器能够放大从马达110传递到食品加工工具130的有效扭矩（因此在容器150中加工食物）。
[0037] 图2示出了图1的替代结构，其中推动力产生器120设置在搅拌器100的容器150中。在该示例中，搅拌器包括底座部件140，底座部件140包括马达110和将马达的驱动力输出到驱动输出160-3的马达驱动轴 160-1，用于提供从马达到驱动输出160-3的驱动。容器包括驱动连接接合结构160-4，用于从驱动输出160-3拾取驱动，然后传递到设置在容器150中的推动力产生器120。然后，推动力产生器通过推动力产生器驱动轴160-2驱动食品加工工具
130。通过将推动力产生器设置为容器的一部分，可以使推动力产生器有效地改装到现有的食品加工设备（其可能缺少强有力的马达），或选择性地使用推动力产生器（例如使用常规容器而非具有推动力产生器的容器）。
[0038] 图3示出了包括推动力产生器的食品加工设备100的另一示例。 在图3中，食品加工设备100呈立式搅拌机形式，其包括马达110和推动力产生器120，马达经由马达驱动轴160-1驱动推动力产生器。推动力产生器经由推动力产生器驱动轴160-2、皮带结构160-5依次驱动，驱动力从皮带机构传递至
齿轮机构170，然后传递至食品加工工具（本示例中示出为打浆机或搅拌机）。在使用中，食品加工工具130下垂至与食品加工设备100相互结合的食品加工容器150中。齿轮机构170可以是例如行星传动。
[0039] 在替代图3所示的示例中，马达经由皮带机构160-5驱动推动力产生器，以便
直接驱动齿轮机构170。[1]在又一示例中，图4示出了呈手持搅拌器形式的食品加工设备100，其包括马达110和推动力产生器120。马达110和推动力产生器120设置在手持搅拌器的手持部件180-1中。马达
110经由马达驱动轴160-1驱动推动力产生器。相应地，推动力产生器驱动推动力产生器驱动轴160-2（实际上也是手持部件的驱动输出）。 食品加工工具130呈旋转刀片形式，设置在手持部件180-1的附连件180-2（“杆”状附连件）中。附连件包括用于从推动力产生器驱动轴
160-2拾取驱动的驱动接头160-3，以及用于将附连件180-2附接到手持部件180-1的机构或结构（未示出）。
[0040] 在替代图4所示的示例中，推动力产生器设置在附连件180-2中。
[0041] 图5和图6示出了不同的常规食品加工设备中马达扭力与时间的关系示意图。
[0042] 更详细地，图5示出了混合过程（例如，借助于混合器、食品加工器或手持搅拌器进行混合）中典型的马达扭矩-时间曲线图。如图所示，在混合的最初几秒钟（即大约5秒钟之内）具有最大负荷200；在此最大扭矩之后，随着加工的继续进行，扭矩会迅速变小。因此，所需的平均扭矩210明显低于最大值200。结果，在此典型示例中，对于大部分的食品加工工序，马达都被过度设定（即功率过大）。
[0043] 图6示出了揉面过程（例如通过面包机或立式搅拌器进行揉面）典型的马达扭矩-时间曲线图。同样地，在该示例中，揉面的前半分钟具有最大负荷200，之后迅速减小。之后，随着面团在碗中到处移动并与揉面杆相互作用，还会周期性地遇上高负荷215（为大约最大负荷200的70％至100％）。在不与面团相互作用时，扭矩会急剧降低，因此所需的平均扭矩明显小于最大负荷200的大约10％到30％。因此，在此示例中，对于大部分的食品加工工序，马达都被过度设定（即功率过大）。
[0044] 通过将推动力产生器（对于给定的输入扭矩，其增加了扭矩输出）结合到食品加工设备（如图1至图4所示的任何一个）中，为马达设置功率规范是可行的，该功率规范相当于食品加工设备预期操作所需的平均扭矩而非所需最大负荷，因为马达功率规范与所需最大负荷之间的差值可以通过推动力产生器的有效功率放大得以弥补。
[0045] 在图1至图4所涉及的示例中，推动力产生器120为例如通过撞击产生推动力的撞击机构。该撞击机构包括蓄能器（例如惯性轮和/或弹簧），用于存储能量（例如由马达110传递的旋转能量），然后在突然施加在推动力产生器驱动轴160-2上的撞击下释放该能量。如此，可以极大地放大施加在驱动轴160-2上的扭矩（尽管该能量是在短时间内释放）。通过以很快的速率（例如40Hz至60Hz，最好是50Hz）重复此过程，可以几乎恒定地施加比直接从马达110可能产生的还要更高的有效扭矩和更高的惯性。（旋转的）撞击机构包括砧座和用于撞击砧座的锤，例如，销式离合器、摇摆式爪形离合器、两个颚式离合器、双叶形离合器或双锤式离合器。
[0046] 例如，撞击发生器对提供的重复旋转输入（例如马达）进行转换，然后在短时间内以锤对砧座的旋转撞击形式释放它，进而输出驱动轴。 每秒重复多次此操作。
[0047] 通过利用推动力产生器120传递到食品加工工具130的推动力，使用旋转刀片切割硬的物体，结果是推动力产生器的每个推动力都会向旋转刀片（进而是食物）传递更高的瞬时力/惯性。快速重复执行此操作还可改进食品加工。在受到由推动力驱动的食品加工工具撞击时，食物不会被推开，因为第一下的撞击将会开始进行切割/混合，然后会有一次停顿，此时蓄能器存储能量，且在此停顿中食物会减速或停止在刀片前面移动时，不久之后，重复进行又一次的强力撞击。
[0048] 在参照图1至图4描述的食品加工设备的另一方面，推动力产生器的工作可以是有选择的。在无扭矩要求或低扭矩要求的情况下，推动力产生器不工作。相反，食品加工工具由马达以常规方式驱动，此时将推动力产生器撇在一边。在正常运行时，将推动力产生器接合的
阈值设置为马达的平均扭矩要求210左右。当马达上施加的负荷大于阈值时，激活推动力产生器，以驱动食品加工工具并增大扭矩以达到所需的结果。一旦所需的扭矩低于阈值，推动力产生器会再次禁用自身。
[0049] 推动力产生器被接合激活的阈值可以是可变的，以允许对特定的食品加工操作进行优化。
[0050] 当推动力产生器被激活，由推动力产生器（在驱动轴160-2处）输出的平均速度要比对推动力产生器的输入（由驱动轴160-1所产生的速度）低，且负荷越大，推动力产生器的输出速度越低。因此，推动力产生器的设置还可以在高负荷下自动降低速度，从而在最需要时提供更好的控制和
精度。
[0051] 通过仅在要求高峰值负荷期间在需要时才放大扭矩，可以使用更小、更轻、更具成本效益和/或效率更高的马达来实现相同的食品加工功能。这种较小的马达可以使产品具有不同的外形尺寸，并可以开发出更小巧、更符合人体工程学的手持产品。
[0052] 在一个示例中，推动力产生器可配置为在每次撞击之后都不向使用者施加反作用力。在示例中，推动力产生器是包括锤和砧座结构的撞击机构，能让锤持续旋转（例如通过使锤和砧座未对准的方式），从而消除在食品加工设备上产生的合力；这对于所有食品加工设备都是有利的，但尤其有利于手持食品加工设备，例如手持搅拌器（参照图7所述）或手持混合器。
[0053] 有关例如冲击式驱动器或敲击起子产生旋转撞击力的方法众所周知。图7a以撞击机构的形式示出了合适的推动力产生器的示例。该机构包括与输入
主轴320相互结合的锤310、以及与
输出轴340相互结合的砧座330。随着主轴旋转，球350在输入主轴320的凹槽360中移动。球350将锤310推向弹簧370，使得锤310的相对端上的卡爪380脱离砧座330。一旦卡爪380脱离，主轴320转动锤310，使得垂310加速。然后，弹簧370松脱，锤310被弹簧370推向砧座330，使得卡爪380接合砧座300，从而撞击产生。积蓄在锤310中的能量因此通过撞击传递到砧座，进而传递到输出轴340。该过程随着主轴320的继续转动而重复。马达110通过齿轮机构390（例如行星齿轮机构）驱动撞击机构。图7b示出了锤与砧座接合并撞击砧座，而图
7c显示了锤从砧座上脱离出来以使锤继续自由旋转。
[0054] 推动力产生器可以装入到使用马达的任何食品加工设备，特别是那些仅在短时间内达到最大扭矩的食品加工设备。同样有利的是在需要切削硬质食物的食品加工设备中装有推动力产生器。
[0055] 撞击驱动机构可以位于马达壳体中（例如手持式搅拌器的手持式马达壳体中），也可以位于连接至马达壳体的附连件中（例如
专利申请GB2523306A中的挤压式附连件的传动装置中，该专利申请的公开内容以引用方式并入本文）。这样，现有的马达壳体可以适于执行高扭矩的加工，例如挤压硬/致密食材。
[0056] 可以连接或并入撞击驱动机构的厨房工具/附件包括混合器、搅拌工具/打浆机、包括刃形工具的搅拌工具、用于通过挤压筛/模具研磨肉的螺旋钻/涡形管、包括涡旋榨汁器的榨汁机、用于切削/磨碎的圆盘或圆筒状物、以及其他厨房工具。
[0057] 可以采用足够厚度和衰减特性的隔音材料包围撞击驱动机构，以将用户听到的该机构发出的噪声降低到根据欧盟指令2003/10/EC的第一行动阈值（即80dB(A)）以下，优选地低于60dB（A）或更低（大约家用厨房中距离1米处的人说话音量且该音量令人不觉刺
耳）。
[0058] 优选地，撞击驱动机构配置为将若干的每分钟撞击（impacts per minute，IPM）传递到输出工具，且足以使人眼无法观察到正在输出的每个撞击，因此该工具会持续表现为连续旋转。例如，每秒50次撞击或3000 IPM可能足以实现此目的。人眼难以察觉出每秒最低24次撞击的撞击率，因此每秒至少24次撞击的撞击率是可取的。这是合乎需要的，因为用户在使用未接合撞击机构的工具时视觉上不会发生变化，从而不会受惊吓和感到不适，甚至不会注意到撞击机构在接合（即操作）和脱离状态之间的工作步骤上有改变。
[0059] 撞击驱动机构工作时产生的振动可能会传递到用户或具有撞击驱动机构的厨房用具的环境，为了减少这种振动，通过弹性件（如塑料）和/或顺应性构件将撞击驱动机构以及（可选的） 通过金属对金属的硬连接方式连接到它的其他部件（例如马达）附接到设备的
外壳。替代地或附加地，传动机构的元件之间可能的金属对金属的连接（即，将驱动力从马达传递到工具的部件）可替换为可弹性
变形的部件。在厨房用具是
手持工具的情况下，手持工具包括由可弹性变形的材料形成的抓握面，以进一步抑制传递给使用者的振动。
[0060] 由于较低扭矩、较小功率的马达可用于并入撞击机构以执行各种任务，因此具有可拆卸（或整体）电池的由电池供电的厨房手持工具（或其他便携式工具）更为可行。可替代地，将超级电容器用作电力存储。本发明还提供了一种用于这种装有撞击机构的工具的再充电架，其具有连接到主电源的合适的插头、以及电连接至该工具的蓄能器以对其进行充电的合适的连接器。
[0061] 在一个示例中，使用者可以使用离合器机构选择性地接合撞击机构，以使其接合和脱离传动机构。使用者可以改变撞击机构接合的扭矩，或者可以根据对工具的识别（通过例如与工具相关的RFID或霍尔效应标签进行识别）自动设置该扭矩。
[0062] 在一种替代方案中，工具和推动力机构受液压驱动或
气动驱动。
[0063] 尽管本发明特别有利于在厨房中使用，但是本文描述的任何改进也可以应用于厨房领域之外具有撞击机构的工具，包括在建筑、制造和机械维修/维护领域中使用的工具。
[0064] 在一个示例中，推动力产生器受液压驱动或气动驱动。
[0065] 应当理解，以上仅通过示例的方式描述了本发明，并且可以在本发明的范围内进行细节的
修改。
[0066] 说明书以及（在适当情况下）
权利要求和附图中公开的每个特征可以独立地或以任何适当的组合来提供。
[0067] 出现在权利要求中的附图标记仅是说明性的，并且对权利要求的范围没有限制作用。
