CN109195695B - 食品加工机 - Google Patents

Abstract

一种食品加工机（100），包括用于容纳待加工食品的容器（2），用于加工所述容器（2）中的食品的旋转工具（5），该旋转工具受驱动而绕第一轴（6）旋转，并同时受驱动而绕不同于第一轴的第二轴（12）整个地移动，其中，容器（2）的内侧壁和第二轴（12）之间的径向距离根据相对于第二轴的角度位置而发生变化，旋转工具（5）包括一或多个第一工具元件，在旋转工具（5）绕第二轴（12）运动的一部分运动期间，第一工具元件径向地延伸并离开第二轴（12）一距离，该距离大于侧壁和第二轴（12）之间的最小径向距离。

Description

食品加工机

技术领域

本发明涉及食品加工机设备，尤其涉及一种用于食品加工机的工具装置。

背景技术

食品加工设备，例如搅拌器或立式混合机，一般是多功能的厨房器具，可以帮助减少人们在准备食物和进行烹饪时所需的体力劳动。食品加工设备是电机驱动的厨房器具，其中，旋转工具（例如旋转刀片）通常安装在食品容器（例如碗）的底座，通过合适的电动机的驱动联轴器可以从食品容器下方驱动旋转工具。或者，在旋转工具是立式混合器的情况下，旋转工具可以安装在食品容器的上方并悬挂于其中，并经由臂部件承受来自电动机的驱动。

食品加工设备的食品容器传统上是圆柱形，其主轴对齐于旋转工具和电动机组件的固定旋转轴。在这种装置中，这类围绕中心旋转的工具通过整体的旋转能够很容易地接近（例如5mm或更小）食品容器的内侧壁。

但是，近年来出现了非圆柱形的容器，其具有例如正方形、六边形、矩形、长圆形/卵形、三角形或任何其他非圆形的台面轮廓形状（footprint）。这些非圆柱形容器的优点在于，可以更容易地控制并阻止驻涡。然而，在同样采用传统的围绕中心旋转的工具的情况下，与圆柱形容器相比，对于非圆柱形容器来说，其工具因围绕固定旋转轴旋转而在其整个旋转过程中不能靠近容器的侧壁，因为这些工具最长能到的距离是容器侧壁与固定旋转轴之间的最小距离，所以不能伸入到容器的拐角。因此会出现盲区，使得食物未经加工而堆积，导致食物加工低效，且可能存在健康方面的危害。

虽然通过增加旋转工具的旋转速度可以减小这些盲区的大小，但也增加了机器噪声。并且，刀片旋转得越快，容器中的食物也旋转得越快，从而刀片与食物之间的相对速度会不成比例地增加，使得加工效率低下。

申请人的专利申请文件GB2508236A中公开了一种实现具有改进性能的食品加工刀片的方案。虽然该方案不采用围绕固定旋转轴旋转的工具，但该方案揭露了一种围绕轴旋转的工具，且该工具又围绕容器的中心以行星运动方式移动。这种结构并没有完全克服前述非圆柱形容器所存在的问题。

因此，本发明旨在解决该现有技术的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，食品加工设备包括用于容纳待加工食品的容器，具有用于加工容器中的食品的第一工具元件的旋转工具；其中，旋转工具用于受驱动而绕第一轴旋转，并且同时受驱动而绕不同于第一轴的第二轴整个地移动；容器的形状使得容器的内侧壁和第二轴之间的径向距离不恒定；在旋转工具绕第二轴旋转运动的一部分旋转运动期间，第一工具元件径向地延伸并离开第二轴一距离，该距离大于容器的侧壁与第二轴之间的最小径向距离，以便延伸至更靠近容器的侧壁。这样是有利的，例如在容器不是圆形的情况下会有好处，因为它意味着第一工具元件可以伸入至一在第二轴和容器的内侧壁之间的最小径向距离之外的空隙。

旋转工具可包括第二工具元件，该第二工具元件从第一轴径向地延伸一较短距离并处于相对于第一工具元件的不同角度位置。这些第二工具元件可以扫掠第一工具元件未扫掠的区域。至少一个第二工具元件可以在与至少一个第一工具元件不同的轴向位置处从第一轴延伸。这意味着第二工具元件可以扫掠的轴向位置不同于那些由一或多个第一工具元件扫掠到的轴向位置。

旋转工具可包括至少两个第一工具元件，其可用于使旋转工具关于与第一轴同心的重心平衡；由此可以构成保持平衡的工具。替代地或另外地，至少一个第二工具元件可以用于使第一工具元件的重量关于与第一轴同心的重心平衡。工具元件可以是直的或者是弧形，例如其可以具有凹的和/或凸的前边缘和/或后边缘，它可有助于穿过待加工食物。这些边缘中的任一个或两个可以磨尖。工具元件也可以从承载板上的固定点或者从靠近承载板的固定点向上弯曲，而不是水平地从轴伸出，以缓解这样的问题，即轴在容器或贮藏器内的移动减慢，且可能堵塞而非切削食物。

可选地，旋转工具构造成受行星驱动组件的行星齿轮的驱动而绕第一轴旋转及绕第二轴整体地运动，使得例如每个工具元件的尖端沿旋轮曲线移动。 这样可以得到的优点是制造容易且便宜。行星驱动组件可以包括太阳齿轮，其接受食品加工机的电动机的驱动力而绕第二轴旋转，太阳齿轮用于在环形齿轮的介入下驱动行星齿轮绕第一轴旋转，使得行星齿轮同时绕第二轴整体地移动。行星驱动组件还可以包括在太阳齿轮和行星齿轮之间传递旋转驱动力的空转齿轮。这样，在太阳齿轮和行星齿轮之间能够传递驱动力而不会损失扭矩。

行星驱动组件还可以包括允许动态地改变行星齿轮和太阳齿轮之间的传动比的齿轮箱，这使得行星驱动组件得以可能地灵活操作。行星驱动组件还可以包括与用于选择齿轮箱的传动比的致动器进行电子通信的数据处理器、以及用于检测容器的RFID标签的传感器，其中，处理器用于根据传感器的反馈来选择传动比。这让食品加工设备可以适应不同的容器。

数据处理器可以与食品加工设备的安全传感器和电动机进行电子通信，其中处理器在接收到安全传感器反馈的存在不安全状况的信息时，可操作地自动降低对电动机的电力或者使电动机断电。以这种方式，可以避免不安全的操作。安全传感器可包括一或多个旋转位置传感器，旋转位置传感器用于检测太阳齿轮和行星齿轮中的至少一个的旋转位置以发现不安全状况和/或齿轮轮齿损坏的情况。

旋转工具可以以相对于容器的底座成一小于90度的角度延伸至容器内，这样的优点是可以阻止涡流形成。

可选地，容器的内侧壁和第二轴之间的径向距离具有对应于相对于第二轴的不同的角度位置的一或多个最小值和一或多个最大值，并且工具受驱动而绕第一轴旋转，并绕第二轴整体地运动，使得至少一个第一工具元件在相对于第二轴的角度位置上离开第二轴并延伸至最大限度，该角度位置与最大值相对应，并且可选地，它也会在与每个最小值相对应的角度位置上离开第二轴并延伸至各最小程度。这样可以确保第一工具元件对容器内食材的彻底加工。最大值的数量可以是两个或更多，最大值围绕第二轴可以基本上是等间隔的，由此简化了结构。这种最大值可包括由容器的内壁界定的弓形凸出部部分。在刀片向外伸出并向内缩回时，刀片可以更容易地扫掠这些弓形凸出部部分。

前述一或多个第一元件可以只包括一个第一元件，并且在工具每次绕第二轴整体地运动时，工具绕第一轴旋转的旋转次数等于最大值减去1。这样可有效地覆盖容器的内部。例如，旋转工具可以构造成以一速度绕第一轴旋转，该速度与绕第二轴的旋转有关，使得工具元件中的至少一个沿与容器的形状一致的路线移动。

优选地，旋转工具可以构造成以一速度绕第一轴旋转，该速度与绕第二轴的旋转有关，使得工具元件中的至少一个（更优选地为每一个工具元件）沿与容器的形状一致的路线移动。例如，工具可包括多个工具元件，并且工具可受驱动以使得每个元件在最接近相对于第二轴的一角度位置上从第二轴延伸至最大限度，在该角度位置处，第二轴至容器的内壁的径向距离为基本上对应于从第二轴延伸至工具元件的最大长度。从而，每个工具元件或刀片可以扫掠到靠近内壁的区域，使“盲区”降到最少。

在另一替代方案中，旋转工具可设置成受驱动以使得第一轴和第二轴之间的径向距离发生变化；因此，整个工具可以例如与容器的内部保持恒定的距离。在这种情况下，各工具元件可以具有相同的长度。

旋转工具可以穿过容器的底座向上延伸到容器中，或者由容器的底座支撑，以与底部受驱动的器具一起使用。可选地或另外地，在例如与混合器一起使用时，旋转工具可以经过容器的上方开口而向下悬垂到容器中。

文中所述的任何设备特征也可作为方法特征而提供，反之亦然。如此处所使用的，装置加上功能特征就其相应的结构而言，可以二者选其一地表达，如适当编程的处理器和关联的存储器。

本发明还提供一种计算机程序和计算机程序产品，用于执行文中所述的任何方法和/或体现文中所述的任何设备特征，以及计算机可读介质在其上储存了的程序，用于执行文中所述的任何方法和/或体现文中所述的任何设备特征。

本发明还提供了一种信号，其体现计算机程序执行文中所述的任何方法和/或体现文中所述的任何设备特征（例如，作为与3D打印机一起使用而构建文中所述的设备和设备元件的文件），以及一种传递此信号的方法，和拥有操作系统的计算机产品支持计算机程序以执行文中所述的任何方法和/或体现文中所述的任何设备特征。

本发明还包括成套部件用以构建文中所述的任何设备或者设备元件。

本发明的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设备方面，反之亦然。此外，一个方面中的任何、一些和/或全部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。

还应该认识到，可以独立地实现和/或提供和/或使用本发明的任何方面中描述和限定的各种特征的特定组合。

在本说明书中，除非另有说明，否则词“或”可以以排他性的或包含性的含义予以解释。

此外，用硬件实现的特征通常可以用软件来实现，反之亦然。此处对软件和硬件功能的任何引用都应该相应地解释。

附图说明

现在将仅以举例的方式并参考具有相同附图标记的附图来描述一个或更多个实施方式，在附图中：

图1示出了根据本发明的食品加工机的侧视图；

图2示出了图1的食品加工机的透视图；

图3示出了图1的食品加工机的俯视图；

图4示出了食品加工机沿图3的A-A线的剖面图；

图5示出了沿图7的C-C线的剖面图；

图6示出了沿图7的D-D线的剖面图；

图7示出了图1的食品加工机的侧视图；

图8示出了根据本发明的传动装置的透视图；

图9示出了图8的传动装置的透视图；

图10示出了沿图9的E-E线的剖面图；

图11示出了根据本发明的工具的俯视图；

图12示出了根据本发明的工具、容器以及工具轴的路线的俯视图；

图13示出了根据本发明的工具的刀片尖端的路线的俯视图；

图14示出了根据本发明的工具的刀片尖端的路线的另一俯视图；

图15示出了根据本发明的工具的刀片尖端的路线的不同俯视图；

图16示出了根据本发明的工具的刀片尖端的路线的又一俯视图；

图17示出了根据本发明的工具的四个刀片尖端的路线的俯视图；

图18示出了根据本发明的工具刀片的尖端在具有四凸出部的容器中的路线的俯视图；

图19示出了根据本发明的工具刀片的两尖端在具有三凸出部的容器中的路线的俯视图；

图20示出了根据本发明的工具刀片的尖端在具有两凸出部的容器中的路线的俯视图；

图21是根据另一实施方式的工具的俯视图；

图22是图21的工具的侧视图；

图23是根据另一实施方式的驱动装置的横截面侧视图；

图24至图27是根据各种实施方式的承载板的横截面侧视图。

具体实施方式

图1、图2和图3示出了工作介质处理设备（在该示例中为食品加工机）100。在该示例中，食品加工机100分成底座01和可移除式容器02，后者包括高脚杯或大口杯，其中可放置工作介质以进行加工。底座包含电动机（图未示出）和用于控制食品加工机100的控制旋钮04（但是可以使用其他控制装置，例如触控屏、具有语音识别模块的麦克风、由移动设备操控的无线控制、或者外部服务器等等）。容器02包括可移除的附加盖03。虽然容器02可拆卸地附接至底座01，但是它也可以与底座形成为一体。

底座01（其形成食品加工机100的主体）和容器02（在该示例中为大口杯）具有大致方形的台面轮廓形状（即，从上方观察时是正方形），并且二者整体上大致为长方体形（或立方体）。但是，底座01和容器02中任一个或者两个的台面轮廓形状可以是另外一种，例如三角形、卵形（或椭圆形）、花瓣状（即从中心圆延伸出一或多个弓形‘凸出部’）、六边形、五边形、或者其他非圆形形状（或者实际上圆形形状的中心不位于中心轴12），或者底座是圆形的，但底座上方的形状不同。

如图4所示，是食品加工机100沿图3中的A-A线的剖视图，其中通过将锁固元件或螺纹（未示出） 旋入或锁定到配对的锁固元件或螺纹（也未示出），容器02可拆卸地附接至底座01。容器02具有容器底座10，容器底座中形成有包含行星齿轮组件14,15,17,18的空腔。

从图8和图10也可以看出，行星齿轮组件14,15,17,18包括太阳齿轮14和行星齿轮17。旋转工具5安装成绕第一轴6旋转。太阳齿轮14接受主轴11的驱动，主轴11转而通过驱动联轴器13连接到底座01中的电动机。太阳齿轮14绕第二固定中心轴（或主轴）12旋转，空转齿轮15接受太阳齿轮14的驱动，绕空转轴16旋转。行星齿轮17转而接受空转齿轮15的驱动，绕工具（该示例中为刀片）轴06旋转，轴06驱动工具05（该示例中刀片组件具有驱动一或多个刀片旋转的直立轴）绕刀片轴06旋转。行星齿轮17围绕其圆周与环形齿轮18相互啮合，环形齿轮18与主轴12同心安装，当行星齿轮17旋转时，也会导致齿轮18绕主轴12驱动，使得工具05和承载件07也绕主轴12旋转，工具05延伸并穿过承载件07。虽然所示工具05是呈直角延伸到承载件07，但它也可以以小于90度的另一个角度（例如45度）延伸，从而有助于阻止涡流形成。

图6和图8中通过齿轮14,15,17,18的重叠圆圈的方式示出了行星组件14,15,17,18相互啮合的齿轮。这些相互啮合部位可以是方缘轮齿或者锯齿形轮齿，或者是本领域已知的其他形状。或者，这些齿轮可以具有由弹性材料（例如橡胶）制成的圆形周缘，并且彼此摩擦驱动。在另外的替代方案中，齿轮14,15,17,18可以部分或全部由皮带驱动机构、皮带轮、锥齿轮或者其他用于传递旋转驱动的类似机构替代。

从图4、图5和图9可以看出，容器02内部的底表面由在其旋转时支撑工具05的承载件07、以及围绕承载件07的基部10共同形成。密封件09形成于承载件07和基部10之间，以确保当承载件07在基部10内旋转时，材料不会从容器中脱出。另外，工具05和承载件之间形成的工具密封件19也有相同的作用。优选地，密封件09,19由柔性的用于洗碗机和食品安全的材料（例如橡胶或人造橡胶）制成，以形成紧密的食品安全级的密封。在食品加工机100具有加热元件于容器02或底座01中的情况下，或者食品加工机适用于热材料的情况下，这些密封件也应该是耐热的（例如温度在90-200摄氏度的范围内）。或者，承载件07可以是固定不动的，工具05沿其密封限定的环形（或用于非圆形环形齿轮18的其他合适形状）孔移动。

在上述方案的一种替代方案中，行星齿轮组件14,15,17,18、承载件07和工具05可以与底座01形成为一体，在这种情况下，容器02将是“无底”容器，其周缘与底座01相配合。在另一种替代方案中，行星齿轮组件14,15,17,18位于底座01中，但工具05和承载件07位于容器02，并且工具05可移除地附接至行星齿轮17。

图11示出了一种示例性的工具05。在该示例中，工具05由工具元件构成，该示例中，工具元件为从工具05的中心轴以不同角度延伸出的四个双刃切削刀片30,31,32,33。这些切削刀片中的一个30明显比其他切削刀片31,32,33要长，并且它与较短的切削刀片之间相隔的角度更大（例如120度），该角度大于其他刀片31,32,33彼此间隔的角度（例如60度）。短刀片中的一个31沿与长刀片30相反的方向延伸，而另外两个短刀片（32,33）从工具05的轴向短刀片31的两侧延伸。

虽然图11中长刀片30和短刀片31,32,33之间分隔的角度示出为120度，但该角度可以在90度至180度之间。更优选地，该角度应该在100度至130度之间。或者，可以省略较短刀片31,32,33，或者其数量为从一个到任何合适的数量。

短刀片31,32,33可以从工具05的中心轴延伸，且其在容器02底表面上方的高度与长刀片30的相同或者高度不同，或者实际上彼此高度不同，以最大程度地利用工具05的加工能力。在这种情况下，使用双刃是有利的，因为工具05的行星运动意味着刀片30,31,32,33在任何一个方向上的处理都可能会碰到工作介质。

短刀片31,32,33优选地具有这样的重量，使得它们与较长刀片30的重量在与工具轴06同心的重心上相平衡；这样可以避免作用在工具05的驱动轴上的力不均匀。齿轮组件14,15,17,18可包括第二行星齿轮17，其在太阳齿轮14的与第一行星齿轮17相对的一侧，其还可以具有附接的旋转工具（由此可增加加工处理）和/或可以加重，以便起到平衡第一行星齿轮17的作用，从而降低操作期间机器的振动。实际上，可以具有一个以上的额外的行星齿轮。

图12的示例示出了刀片30,31,32,33和容器02的相对尺寸。其中，主轴12和工具轴05之间的距离（U）为30个单位，最长刀片30的长度（Y）为44个单位，较短刀片31的长度（Z）为30个单位，而工具轴06的路线和容器02的内侧壁之间的最小距离（V）为30.1个单位，以确保较短刀片31,32,33与容器02的内侧壁至少隔开0.1个单位，由此得出，工具轴06的路线和容器02的内侧壁之间的最大距离（X）为45.7个单位。

在图12所示的台面轮廓形状为大致方形的容器02中，行星组件14,15,17,18的传动可以成一比例，使得在工具轴06绕主轴12的单次旋转期间， 最长刀片30的尖端绕工具轴06产生三个旋转（或者每个拐角处旋转3/4）。环形齿轮18使工具05以倒退方式——即沿着与工具轴06绕主轴12旋转相反的旋转方向——绕工具轴06旋转。 这种传动比的一个例子可以是，太阳齿轮14具有 20个轮齿，行星齿轮17具有20个轮齿，且环形齿轮18具有80个轮齿。在这种结构中，空转齿轮15的目的在于，在避免减小扭矩的同时，传递太阳齿轮14和行星齿轮17之间的动力；然而，也可以不采用空转齿轮15，而是增大太阳齿轮14的尺寸以便能直接接触行星齿轮17。

如图13所示，刀片30,31,32,33的刀片角度和刀片长度、以及具有上述传动比的行星齿轮组件14,15,17,18，能够让长刀片30的尖端伸入到容器02的每一个拐角，其延伸超过工具轴06的路线和容器02的内侧壁之间的最小距离。同时，如图14、图15、图16和图17所示，较短刀片31,32,33的尖端扫掠长刀片30所遗漏的大部分区域，这样，可以对容器02内的工作介质进行彻底的加工，即使容器02不是圆柱形并且其台面轮廓形状为方形，从而消除了盲区。

图18、图19和图20示出了一个刀片的多种类似设置，其向外延伸至接近最大限度，且向内延伸至接近最小限度，该刀片的长度大于容器02的内侧壁与工具轴06的路线之间的最小距离，但不会碰撞到容器02的内侧壁。

图18示出了台面轮廓形状为花瓣状的容器02A，也就是说，从内部的圆延伸出多个弓形凸出部空间（在该示例中为四个）。在本示例中，在齿轮传动为适当的传动比的情况下，除了刀片和容器02的内侧壁之间的间隙空间之外，只需要最长刀片扫掠整个内部。在此情形下，行星齿轮组件的传动比可以和图13的例子中的传动比相同。或者，可以使用长度相等的两个长刀片，其沿相反方向延伸以保持平衡；在这种情况下，传动比应使得工具05在工具轴06绕主轴12的单次旋转时只旋转一次（或者每个拐角处旋转1/4）。

图19示出了台面轮廓形状为大致三角形（尽管具有圆角）的容器02B。在该示例中，在齿轮传动为适当的传动比的情况下，最长刀片30可以扫掠容器02的大部分台面轮廓形状，且一个较短刀片31在与长刀片30相反的方向延伸，并扫掠长刀片30没有经过的大部分剩余空间。在此情形下，齿轮的传动比应使得在工具轴06绕主轴12的单次旋转期间，最长刀片30的尖端绕工具轴06旋转两侧（或者每个拐角处旋转2/3）。

图20示出了台面轮廓形状为椭圆形——即从中央圆形部分沿相反方向延伸形成两个弓形凸出部——的容器02C。单个长刀片30可以扫掠容器02的大部分台面轮廓形状，传动比应使得工具05在工具轴06绕主轴12的每次旋转时绕工具轴06旋转一次（或者每个拐角处旋转1/2）。对于具有两个沿相反方向延伸的长刀片30的平衡式工具05，在工具轴06绕主轴12的每次旋转时，工具也应绕工具轴06旋转一次。

在上述每种情况中，如果适用单个长刀片30，根据以下公式设置传动比以生成工具的旋转：

工具绕工具轴旋转的次数/工具绕主轴旋转的次数=拐角的个数-1

如本文所述的拐角是主轴12周围的点，容器02的内侧壁在该点处与主轴12的距离达到最大。

为了确保长刀片30在制造和组装期间得以适当地放置（即，向外延伸至接近一位置，在该位置，容器02的内侧壁与主轴12之间达到最大距离，以及向内延伸至接近最小距离的位置），长刀片的位置需要相对于容器02中的拐角处/“凸出部”正确地设置。这可以通过使用定时齿轮（timed gears）、用于表示组装期间齿轮应该转向的齿轮上的标记、缺齿齿轮、装配夹具和许多其他方法得以实现。在拆卸过程中，用户可以使用类似方法进行清洁。

虽然上述示例的工具是刀片，但是可以以任何适当的组合方式来使用其他工具元件，包括搅拌器、搅面钩、搅和元件、刮擦元件、弹性擦拭器或者其他已知的旋转工具以用于处理工作介质，其又可以包括从动元件——例如，工具元件可以简单地为一臂，其末端上承载有从动的旋转工具。在工具元件接触或靠近容器02的内壁（例如刮擦或擦拭内壁）的情况下，可以减少或消除间隔空间。

虽然上述示例性容器02, 02A, 02B, 02C的拐角以相同角度成角度地分开（例如，台面轮廓形状为方形的容器02的拐角相对于容器的中心以90度分隔开），但是通过改变环形齿轮18的轮齿的间距，可以满足拐角由不同角度间隔分离，以便驱动工具05绕其工具轴06的旋转在工具轴06绕主轴12旋转的某些部位会更为缓慢。另外，环形齿轮18可以是非圆形的（例如椭圆形）；通过可伸展的传动装置（例如可伸展的传动带或伸缩轴）实现太阳齿轮14和行星齿轮17之间的旋转驱动；行星齿轮17可以通过伸缩臂连接到中心轮毂，以接受绕主轴12旋转的旋转驱动，其中，伸缩臂通过例如螺旋弹簧向外偏斜。

容器02和盖03优选地由轻质、无毒、符合食品安全要求、适用于洗碗机的材料制成，例如玻璃、Tritan^TM或其他共聚酯、或者不同的透明塑料（如聚碳酸酯）。工具05、承载件07和基部10优选地由耐用但同样无毒且符合食品要求、适用于洗碗机的物质（如不锈钢）制成。齿轮14,15,17,18可以由耐用且制造廉价的金属（例如压铸铝或钢）制成。

为了使上述发明适用于立式混合器（一种剖面上为C形的食品加工机，其工具从头部悬挂伸入搅拌碗内），齿轮传动机构14,15,17,18需要仅设置在立式混合器的头部，以通过附接至行星齿轮17的工具05的轴而接受立式混合器的电动机的驱动，并经过容器02的上方开口向下悬垂到食品容器02中，优选地为悬垂到接近容器02的内底表面，食品容器可以是可拆卸地附接至立式混合器的搅拌碗。底部的从动工具05可以设置在同一机器中。

为了防止由于齿轮的轮齿断裂导致工具05旋转不当或者组装过程中齿轮的安装位置不当而导致的对容器02的损坏，食品加工机100可包括处理器，该处理器连接至用于检测工具05相对于工具轴06和/或主轴12的旋转位置的旋转位置传感器（即处理器与旋转位置传感器进行电子通信）。处理器在检测到工具05旋转不当（例如，没有按照上述传动比和位置旋转）时，可以使底座01的电动机掉电。处理器还可以对用于指示齿轮传动机构是否发生故障的其他传感器的反馈进行处理，该其他传感器包括振动传感器和温度传感器。处理器可以通过用户界面或适当的警报方式，将故障信息传达给用户。

虽然上面已经讨论了旋转长度固定的长刀片30的各种设置，其使得在制造相对简单且便宜的情况下，刀片在旋转时移入和移出容器02的拐角，但是长刀片30也可以（或者）在旋转到拐角内时，动态地伸展和缩回。这种结构的一个例子是，旋转工具具有受驱动于线性致动器的伸缩刀片，该线性致动器受控于与其电子通信的处理器上所运行的程序。

齿轮传动机构14,15,17,18的传动比不需要设置为固定的，它可以通过使用例如可变齿轮箱而动态改变。实际上，在底座01使用齿轮的配置的情况下，食品加工机100根据传感器的反馈，可以自动改变根据附接至底座01的容器02的形状而确定的传动比，其中，传感器用于检测RFID标签，该RFID标签附接于容器02以识别其形状或待使用的适当的传动比。这种动态改变可以使用处理器和RFID传感器来实现，其中处理器与用于改变齿轮箱中的齿轮传动的致动器电子通信，RFID传感器用于检测容器的RFID标签。

为了能让工具刀片切削大的硬块食物，如整根胡萝卜或整个苹果，工具40的每个刀片44的切削刀刃42可以制成如图21和图22所示的弯曲形状。这种形状对食物的切削面更长，而且采用这种形状和行星切割动作及方形的大口杯形状一起工作，可以减少切削食物所需的扭矩。

每个刀片44从叶片轴46延伸出的弯曲部分不会超过刀片44的尖端48。也就是说，弯曲部分不会落在直径等于位于刀片轴和刀片尖端之间的刀片的长度的圆之外。

所示的凸边缘42为锐利刀刃，这提供了良好的性能。然而，也可以将凹边缘50替换为锐利刀刃，或者两个边缘都为锐利刀刃。在该示例中，刀片的上边缘为锐利刀刃，但下边缘或者上边缘、下边缘的组合可以替换为锐利刀刃。锐利刀刃也可以是锯齿状的。

当刀片轴46受驱动而沿大口杯内部的圆形路线行进时，优选地，由于刀片的近端52（及其切削刀刃）会穿过大口杯中的食材，因此它们的起点位置会尽可能低（接近承载板），然后，通过向上弯曲刀片（如图22所示），刀片会抬高到需要的高度。

如上所述，伸入大口杯拐角进行切削的任何刀片（例如长刀片）的形状不应超过直径为X的半圆54的区域，该直径X与刀片长度相同，且位于图21所示的刀刃尖端48处。对于刀片在其中进行切削的高脚杯，其直径也不应大于该直径X，否则可能会使高脚杯出现碰撞。因此，当处于拐角切削位置时，通过移动刀片轴和高脚杯拐角的轴，使其彼此分离时，也可以出现间隙。

齿轮箱可以如图23所示进行设置。电动机的驱动会让驱动输入轴56转动，而驱动输入轴56连接承载板58，因此也会使承载板58绕其轴转动。驱动轴56（以及承载板旋转轴）发生偏移，轴承60（不一定与驱动输入轴同轴，可以与其成一定角度）将刀片轴62限制在承载板58内。刀片轴62还连接行星齿轮64，行星齿轮64的轮齿与外部的环形齿轮66啮合。这样的作用是，当驱动输入轴56转动时，刀片组件40以相反的方向按一比率转动，该比率为环形齿轮的轮齿数除以行星齿轮的轮齿数，例如为80/20或者4，从而刀片轴62的旋转比驱动输入轴56在绕驱动输入轴的轴线移动快4倍。

这种结构使得设计的形式简单，并且通过以相对慢的速度（但刀片速度仍旧快速）转动驱动输入轴56，电动机将以较慢的速度运行，因此机器的操作会更为安静。

现在参照图24至图27，其示出了对承载板58很重要的若干个设计特征。由于承载板具有用于承载密封件68的密封表面69，外径表面应当硬且非常光滑，以优化密封效率和使用寿命。该表面也应与承载件58所连接的驱动输入轴56非常精准地同轴。

如果整个承载板58是由从密封的角度来看是上好的材料所制成，则整个承载板部件会非常昂贵。一种解决方案是，如图25所示，外套管70由适当的材料（17-4PH钢）制成，然后将其组装在承载板71上，承载板71可以是更便宜的材料（塑料或压铸铝）制成。该密封表面插入件70可以压在承载件上或者包覆成形，以形成径向密封。

密封表面或密封表面插入件可以由便宜的材料制成，但具有涂层或表面处理，以使得外表面更适合于作为密封跑合面。可以使用例如陶瓷、类金刚石镀膜、氮化钛等等的涂层。

承载板的密封表面上涉及的密封表面的边缘或密封件可以具有易损端部，使得承载板73或任何密封表面插入件可以具有外肋条72以防止外部物体进入，如图26所示。

或者，不是使用肋条来保护凸缘密封件的上部（即靠近高脚杯的内部），而是采用连接承载板的径向密封件（例如凸缘密封件或者密封插入件如70）以及位于径向密封件上方的面密封件（类似于垫圈）。在承载板和围绕环/外壳65之间的间隙采用面密封件进行密封的情况下，承载板和面密封件中的任一个可以相对于另一个而弹性偏移，以便于即使在面密封件磨损时二者之间仍能保持接触。例如，承载板可以通过如螺旋弹簧而相对于面密封件向上偏移，以形成紧密密封，使得当面密封件磨损时不会出现间隙。

为了最小化容差变化（这对于PTFE密封件很重要），需要尽可能地减少会使用密封件的部件的数量，从而，如图27所示，把承载板和驱动轴组件74制造成一个整体可能是有益的。

整个承载板组件应当是平衡的，刀片组件本身也应当是平衡的。

如上所述，有三个密封件来保护齿轮箱：承载板58和刀片轴62之间的刀片轴密封件41，驱动输入轴56和外壳65之间的驱动轴密封件，以及承载板58和外壳65之间的承载板密封件68。这为内部运作的齿轮创造了一个密封的环境。该环境也可以通过孔、单向阀或其他装置向大气排气，以确保可以根据需要排出因温度差而产生的任何气压。

承载板密封件68是三个密封件中最大的一个，它需要应对高速的轴表面。在转速为4000rpm时，这大约是每秒17.8米，从而该密封件优选地由某些PTFE材料制成。这样，它可以在没有任何油脂的情况下运转，因为油脂会影响高脚杯或大口杯中的干燥性食品，不适用于食品加工机。

优选地，控制电动机速度和扭矩的电子装置可设置成识别由刀片或其他运动部件产生的失速状态（例如通过刀片卡在硬材质来进行识别），然后使电动机完全停止；优选地，它还可以反转电动机，或者执行预编程程序来消除失速状态。

承载板的大部分顶表面具有适于传热的区域，可以设置为可被加热和/或可被冷却，以改变高脚杯中的食物的温度。该表面可以通过感应加热、电阻加热器、厚膜加热元件、印刷式加热元件、热电传热、经由热管传递热量、经由基于冷凝器的加热而冷却等等方式进行加热或冷却。

承载板的顶表面可以设置纹路或肋条，以产生更大的表面积来进行热传递。

像本文所用的“电子通信”、“数据传输”等术语，包括所有形式的电子通信，包括数据传输、通电/断电、数字或模拟、无线或有线，或者这些形式的任何合适组合。这包括WiFi、Zigbee、蓝牙、RFID、NFC、其他射频传输装置、并行或串行总线通信和其他通信装置。此外，还包括数据传输，即使部分或者全部通过非电子形式介导，包括光纤、激光、声波、红外、机械等。

本发明公开的元件，除非另有说明，在本文中被展示或者描述（含蓄地或者明确地）为电性地与其他元件（例如，与另一个元件相连，这个元件又与一个或多个元件进一步相连）网络相连，这应该理解为，在任一元件和其他任何的元件之间的数据和指令的通信的可能性，并且相互间网络相连。云、服务器、处理器、用户界面、传感器、内存、路由器、适配器和其他电子元件应该都视为包括处理器，和/或数据传输/储存等适合其描述的任务。

本发明可采取与上述明确描述的形式不同的形式。

搅拌作为上述食品加工操作中的一种而用作示例，其他食品加工操作可使用合适的刀具实现，包括打浆、搅打、混合、折叠、搅拌等。

底部驱动的食品加工机（例如，搅拌机）用于提供在旋转刀具上的可变几何形状的示例，反过来也可以在顶部驱动的食品加工机（例如，立式搅拌机，或者厨房机器）上实施，或者在一个旋转刀具初始水平定向或者以另一个角度初始定向的机器上。虽然家用的桌面食品加工机器被用来作为示例，也可用手持刀具，如手持式搅拌机，或者搅拌机附件来实施本发明。“厨房用具”一词包括所有这样的设备。

虽然本发明已经在家用食品加工和制作机器的领域中进行了描述，但是它也可以在需要高效、有效和方便地制作和/或加工材料的任何使用领域（无论是为工业规模和/或规模小的领域）中实施，。使用领域包括制作和/或加工：化学品；药品；涂料；建筑材料；服装材料；农业的和/或兽用饲料和/或治疗，包括肥料、谷物和其他农业和/或兽医产品；油；燃料；染料；化妆品；塑料；焦油；表面材料（finishes）；蜡；清漆；饮品；医学和/或生物学研究材料；焊料；合金；污水；和/或其他物质。本文对“食品”的任何提及可以由任何前述工作介质替代。本文公开的机械和其他改进可以应用于汽车和工业领域，包括手工工具，管道领域，液压领域的工具领域，并且不限于应用于厨房用具。

这里描述的发明可以用于任何厨房装置和/或作为独立的设备。这包括任何家用食品加工和/或制作机器，包括顶部驱动的机器（例如立式混合器）和底部驱动的机器（例如食品加工机）。它可以在加热和/或冷却的机器中实施。本发明还可以在手持式（例如手动搅拌器）和台式（例如搅拌器）的机器中实施。它可以用于内置于工作台或工作台表面的机器中，也可以用于独立的设备中。本发明也可以作为独立的设备提供，无论其是电动驱动还是手动驱动。

在不脱离本发明的范围的情况下，进一步的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。

应该理解，上文仅仅通过示例的方式描述了本发明，并且可以在本发明范围内做出细节修改。

说明书、（在适当的情况下）权利要求书以及附图中公开的每个特征可以独立地或以任何适当的组合提供。

在权利要求中出现的附图标记仅仅是为了说明，并且对权利要求的范围没有限制作用。

Claims (21)

1.一种厨房用食品加工设备，包括：

用于容纳待加工食品的容器；

具有第一工具元件和旋转轴的旋转工具，所述第一工具元件包含从所述旋转轴向外延伸一切削刀片，所述旋转工具穿过所述容器的底座向上延伸至所述容器中，用于加工所述容器中的食品；

其特征在于，

所述旋转工具被布置成从容器的下方受驱动而绕第一轴旋转，并且同时受驱动而绕不同于第一轴的第二轴整个地移动；

所述容器的形状使得所述容器的内侧壁和所述第二轴之间的径向距离不恒定；

在所述旋转工具绕所述第二轴旋转运动的一部分旋转运动期间，所述第一工具元件径向地延伸并离开所述第二轴一距离，该距离大于所述容器的侧壁与所述第二轴之间的最小径向距离，以便延伸至更靠近所述容器的侧壁；

所述旋转工具包括至少一个第二工具元件，所述第二工具元件包含从所述旋转轴向外延伸的第二切削刀片，所述第二工具元件从所述第一轴径向地延伸一较短距离并处于相对于所述第一工具元件的不同角度位置；

所述至少一个第二工具元件在与所述第一工具元件具有轴向间隔的位置处从所述第一轴延伸，以增大所述旋转工具的加工能力。

2.根据权利要求1所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述旋转工具包括至少两个第一工具元件，所述至少两个第一工具元件用于使所述旋转工具关于与所述第一轴同心的重心平衡。

3.根据权利要求1所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，至少一个第二工具元件用于使所述第一工具元件的重量关于与第一轴同心的重心平衡。

4.根据权利要求1所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述工具元件中的一个或多个具有至少一个弧形边缘。

5.根据权利要求1所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述工具元件中的一个或多个的至少一部分至少部分地向上延伸。

6.根据权利要求1所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，包括具有行星齿轮的齿轮行星驱动组件，用于驱动所述旋转工具绕所述第一轴旋转，以及绕所述第二轴整体地运动。

7.根据权利要求6所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，包括用于驱动所述行星驱动组件的太阳齿轮绕所述第二轴旋转的电动机，所述太阳齿轮用于在环形齿轮的介入下驱动所述行星齿轮绕所述第一轴旋转，使得所述行星齿轮同时绕所述第二轴整体地移动。

8.根据权利要求7所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述行星驱动组件还包括空转齿轮，所述空转齿轮用于在所述太阳齿轮和所述行星齿轮之间传递旋转驱动力。

9.根据权利要求7所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述行星驱动组件还包括齿轮箱，所述齿轮箱用于允许动态地改变所述行星齿轮和所述太阳齿轮之间的传动比。

10.根据权利要求9所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，还包括与用于选择所述齿轮箱的传动比的致动器进行电子通信的数据处理器、以及用于检测所述容器的RFID标签的传感器，其中，所述处理器用于根据所述传感器的反馈选择传动比。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，还包括与所述厨房用食品加工设备的安全传感器及电动机进行电子通信的数据处理器，其中，所述处理器在接收到所述安全传感器反馈的存在不安全状况的信息时，可操作地自动降低对所述电动机的电力。

12.根据权利要求11在引用权利要求7-10中任一项时所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述安全传感器包括一个或多个旋转位置传感器，所述旋转位置传感器用于检测所述太阳齿轮和所述行星齿轮中的至少一个的旋转位置以发现不安全状况。

13.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述旋转工具以相对于所述容器的底座成一小于90度的角度延伸至所述容器内。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述容器的内侧壁和所述第二轴之间的径向距离具有对应于相对于所述第二轴的不同的角度位置的一或多个最小值和一或多个最大值，所述工具受驱动而绕所述第一轴旋转，并绕所述第二轴整体地运动，使得至少一个第一工具元件在相对于所述第二轴的角度位置上离开所述第二轴并延伸至最大限度，该角度位置与所述最大值相对应。

15.根据权利要求14所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述至少一个第一工具元件在与每个最小值相对应的角度位置上离开所述第二轴并延伸至最小程度。

16.根据权利要求14所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述最大值的数量是两个或更多，所述最大值围绕所述第二轴基本上等间隔。

17.根据权利要求14所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述最大值包括由所述容器的内壁界定的弓形凸出部部分。

18.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述工具受驱动，使得所述工具元件或每个工具元件在最接近相对于所述第二轴的一角度位置上从所述第二轴延伸至最大限度，在该角度位置处，所述第二轴至所述容器的内壁的径向距离为基本上对应于从所述第二轴延伸至所述工具元件的最大长度。

19.根据权利要求14所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述工具每次绕所述第二轴整体地运动时，所述工具绕所述第一轴旋转的旋转次数等于最大值减去1。

20.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述旋转工具用于以一速度绕所述第一轴旋转，该速度与绕所述第二轴的旋转有关，使得所述工具元件中的至少一个沿与所述容器的形状一致的路线移动。

21.根据权利要求1-10中任一项所述的厨房用食品加工设备，其特征在于，所述旋转工具用于按一方式受驱动以使得所述第一轴和所述第二轴之间的径向距离发生变化。

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