CN115778205A - 手动与电动一体化咖啡豆研磨机及研磨方法 - Google Patents

Abstract

手动与电动一体化咖啡豆研磨机及研磨方法，涉及食材研磨装置技术领域。手动与电动一体化咖啡豆研磨机，包括壳体总成、进料器、传动机构、研磨机构、动力源和拨叉机构；壳体总成内部从上至下依次设有拨叉腔、传动腔、研磨腔、落料腔和收集腔；第动力源包括手动动力源和电动动力源；拨叉机构内设有第一档位和第二档位。一种咖啡豆研磨方法，基于手动与电动一体化咖啡豆研磨机，研磨咖啡豆之前，用户使用量杯将咖啡豆通过进料口加入壳体内部待用；用户再根据需要选择手动或电动工作模式。本发明的优点在于，同时具备手动研磨模式和电动研磨模式可供用户选择，切换模式的过程方便快捷，易于操作，可平衡用户对研磨乐趣和研磨效率的需求。

Description

手动与电动一体化咖啡豆研磨机及研磨方法

技术领域

本发明涉及食材研磨装置技术领域，特别是一种手动与电动一体化咖啡豆研磨机及研磨方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，咖啡逐渐成为人们日常生活中常见的饮品，使用现磨咖啡粉冲泡的咖啡具有比市售咖啡粉冲泡的咖啡更浓郁的香味和良好的口感，因此，人们越来越喜欢使用咖啡机自己现磨咖啡，并且根据自己的喜好调节咖啡的口感。

现有的咖啡豆研磨机通常是电动或者手动方式，电动的咖啡豆研磨机在满足研磨便利性，提升研磨效率的同时，剥夺了用户手动研磨的乐趣，而手动的咖啡豆研磨机虽然满足了用户手动研磨的乐趣，但在使用便利性和研磨效率上有所欠缺。

人们希望相关企业能研发一种集成手动和电动模式，并且能够自由切换工作模式的咖啡豆研磨机，以便于在不同的使用场景下自由切换，以平衡研磨乐趣和研磨效率的需求，但遗憾的是，目前市面上未见此类咖啡豆研磨机。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种手动与电动一体化咖啡豆研磨机及研磨方法，它解决了现有的咖啡豆研磨机并未同时包含手动和电动两种工作模式以供切换，无法平衡用户对研磨乐趣和研磨效率的需求的问题。

本发明的技术方案是：手动与电动一体化咖啡豆研磨机，包括壳体总成、进料器、传动机构、研磨机构、动力源和拨叉机构；

壳体总成内部从上至下依次设有拨叉腔、传动腔、研磨腔、落料腔和收集腔；

进料器固定安装在壳体总成上，进料器上端设有进料口，下端设有排料口，排料口连通至研磨腔上端；

传动机构设置在传动腔内，传动机构一端设有动力输入件，另一端设有动力输入件A和动力输入件B，动力输入件通过不同的传动路线与动力输入件A和动力输入件B动力关联；

研磨机构设置在研磨腔内，研磨机构包括第一切刀、第二切刀、研磨盘和研磨筒；第一切刀与第二切刀交错布置，从而形成打碎间隙，第一切刀与动力输出件A关联以获取转动动力，第二切刀与动力输出件B关联以获取转动动力；研磨盘固定连接在动力输出件A的下端，研磨筒固定设置在研磨盘外部，从而在研磨筒与研磨盘之间形成研磨间隙；

动力源包括手动动力源和电动动力源；

拨叉机构设置在拨叉腔内，其内设有第一档位和第二档位，当拨叉机构切换至第一档位时，其将手动动力源与动力输入件之间动力连通，并将电动动力源与动力输入件之间动力断开；当拨叉机构切换至第二档位时，其将手动动力源与动力输入件之间动力断开，并将电动动力源与动力输入件之间动力连通。

本发明进一步的技术方案是：壳体总成包括从上至下依次连接的拨叉罐、传动筒、研磨罐和收集罐，所述拨叉腔设在拨叉罐内部，所述传动腔设在传动筒内部，所述研磨腔和落料腔从上至下依次设置在研磨罐内部，所述收集腔设在收集罐内部；研磨罐的底部设有引流粉末物料的锥形导流板，锥形导流板从四周向中心形成下降坡度，收集罐的收集腔中活动安装有用于盛装粉末物料的抽屉，抽屉外部设有拉手；传动筒与研磨罐之间设有连通口，研磨罐与收集罐之间设有落料口，落料口上端连通至锥形导流板的中心最低处，落料口下端位于抽屉的正上方。

本发明再进一步的技术方案是：进料器包括送料电机、螺旋绞龙和壳体；壳体固定连接在拨叉罐和研磨罐上，其上端设有所述进料口，其下端设有电磁阀和所述排料口，电磁阀用于控制所述排料口的开闭；螺旋绞龙竖直可转动布置在壳体内腔中；送料电机固定安装在壳体顶部，其机轴伸入壳体内腔，并与螺旋绞龙上端连接。

本发明更进一步的技术方案是：传动机构包括中间轴、动力输入轴、动力输出轴、转筒、齿轮副和皮带轮副；中间轴可转动安装并竖直布置在传动腔内，动力输入轴和动力输出轴分别可转动安装并竖直布置在传动腔内，并分布在中间轴的两侧，动力输入轴的上端伸入拨叉腔内，动力输出轴的下端伸入研磨腔内；转筒可转动安装在动力输出轴上，并被轴向定位，其下端伸入研磨腔内；齿轮副包括固定安装在动力输入轴上的齿轮A、固定安装在中间轴上的齿轮B和固定安装在动力输出轴上的齿轮C，齿轮A、齿轮B和齿轮C依次啮合，齿轮A的分度圆大于齿轮B的分度圆，齿轮B的分度圆大于齿轮C的分度圆，以使中间轴相对于动力输入轴转动增速，动力输出轴相对于中间轴转动增速；皮带轮副包括固定安装在动力输入轴上的皮带轮A、固定安装在动力输出轴上的皮带轮B和绕设在皮带轮A与皮带轮B之间的皮带；

相应的，所述动力输入件为动力输入轴，所述动力输出件A为动力输出轴，所述动力输出件B为转筒。

本发明更进一步的技术方案是：第一切刀在动力输出轴上沿轴向间隔布置有多组，每组第一切刀包含围绕动力输入轴呈环形均布的3-6片第一切刀，第一切刀的一端焊固在动力输入轴上，第一切刀的另一端朝向动力输入轴的径向外侧伸出；

第二切刀通过L形杆间接固连在转筒上；所述L形杆包括相互连接的水平杆段和竖直杆段，L形杆的水平杆段固连在转筒外壁上，L形杆的竖直杆段向转筒下端延伸；L形杆的数量为3-6根，所有的L形杆沿转筒外圆面呈环形均布；每根L形杆的竖直杆段上间隔布置有多根第二切刀，第二切刀的一端焊固在L形杆的竖直杆段上，第二切刀的另一端朝向动力输入轴伸出；

相应的，第一切刀与第二切刀在竖直方向上交错布置，从而形成多处打碎间隙。

本发明更进一步的技术方案是：手动动力源包括圆杆、手轮和角速度传感器；圆杆呈竖直布置可转动安装在拨叉罐的上端顶壁上，并被轴向定位，其上端伸出在拨叉罐外部，其下端伸入拨叉腔中，其下端面上设有插杆孔A；手轮固定连接在圆杆上端，并位于拨叉罐外部；角速度传感器固定安装在手轮的外圆面上，其用于监测手轮的转动角速度；电动动力源包括驱动电机和锥齿轮副；锥齿轮副包括锥齿轮A和锥齿轮B，锥齿轮A固定安装在驱动电机的机轴上，锥齿轮B固定安装在动力输入轴上；

拨叉机构包括导向套、限位架、提拉杆、安装架、限位套和转子；导向套和限位架分别固定安装在拨叉罐上端顶壁的内侧和外侧，导向套内孔用于为提拉杆提供竖直移动导向，限位架上设有供提拉杆的杆体通过的中心孔和供提拉杆的凸齿通过的避让孔；提拉杆包括杆体和设在杆体中部的凸齿，提拉杆活动安装在导向套内，其上下两端分别位于拨叉罐外部和拨叉腔内；安装架固定连接在提拉杆的下端，其分别与驱动电机和限位套固定连接；转子可转动安装在限位套内，并被轴向定位，转子上端固定连接有上插杆，转子下端固定连接有下插杆，拨叉机构处在第一档位或第二档位时，转子的下插杆始终伸入动力输入轴上端的插杆孔B中；当拨叉机构处在第一档位时，提拉杆通过凸齿支承在拨叉罐上端顶壁上，锥齿轮A和锥齿轮B相互啮合，转子的上插杆与圆杆的插杆孔A相互分离；当拨叉机构处在第二档位时，提拉杆通过凸齿支承在限位架上端，锥齿轮A和锥齿轮B相互分离，转子的上插杆插入圆杆的插杆孔A中，以实现圆杆和转子同步转动；相应的，动力输入轴上端设有与下插杆形状相适应的插杆孔B，圆杆下端的插杆孔B与上插杆形状相适应。

本发明更进一步的技术方案是：落料腔底部设有斜坡面，斜坡面一端为低端，另一端为高端；相应的，所述落料口设在相对靠近斜坡面低端的一侧。

本发明更进一步的技术方案是：研磨盘呈上大下小的锥台形，其外圆面上设有第一锥面，第一锥面上沿轴向设有多圈环形凸齿，其上端面上设有第二锥面，第二锥面从中心处向四周形成下降坡度；相应的，研磨筒呈锥环形套管，其内孔锥度与研磨盘外圆面锥度一致；相应的，研磨盘上端面中心处设有螺纹孔，动力输入轴下端设有外螺纹，研磨盘通过螺纹孔螺纹连接在动力输入轴下端的外螺纹上。

本发明更进一步的技术方案是：研磨盘呈上大下小的锥台形，其上端面上设有第二锥面，第二锥面从中心处向四周形成下降坡度；研磨盘外圆面上设有第一锥面，第一锥面上设有呈螺旋形的研磨齿，研磨齿在第一锥面上形成用于传输物料的螺旋槽，螺旋槽的槽形为上大下小的锥形，螺旋槽从上至下槽口宽度逐渐缩减；研磨盘上端面中心处设有螺纹孔，动力输入轴下端设有外螺纹，研磨盘通过螺纹孔螺纹连接在动力输入轴下端的外螺纹上；研磨盘的第一锥面与研磨筒的内壁面之间的间隙为研磨间隙，研磨间隙从上至下宽度逐渐缩减；研磨筒呈呈上大下小的锥环形套管，其内孔锥度与研磨盘第一锥面的锥度相适应。

本发明更进一步的技术方案是：第一切刀在动力输出轴上沿轴向间隔布置有n组，相应的，每根L形杆的竖直杆段上间隔布置有n根第二切刀；从而，在第一切刀与第二切刀交错布置的空间内，从上至下形成2n组打碎间隙，所述2n打碎间隙的间隙量从上至下逐渐缩小；第一切刀在动力输出轴上沿轴向间隔布置有n组，这n组第一切刀按照从上至下的顺序，各组第一切刀所包含的第一切刀数量逐片递增。

本发明的技术方案是：一种咖啡豆研磨方法，基于上述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，所述手动与电动一体化咖啡豆研磨机的壳体总成外部设有控制面板，控制面板分别与送料电机、驱动电机及角速度传感器电性连接；研磨咖啡豆之前，用户使用量杯将咖啡豆通过进料口加入壳体内部待用；用户再根据需要选择手动或电动工作模式；

电动工作模式的过程如下：

1、调档：沿轴向调节提拉杆的位置，使提拉杆的凸齿支承在拨叉罐上端顶壁上，以使锥齿轮A和锥齿轮B相互啮合，并使转子的上插杆与圆杆的插杆孔A相互分离，此时，拨叉机构处在第一档位；

2、投料和研磨：用户通过控制面板同时启动送料电机和驱动电机；送料电机的机轴转动带动螺旋绞龙转动，进而使壳体内部的咖啡豆沿着螺旋绞龙向下输送，依次通过电磁阀和排料口排出壳体，进入研磨腔上部；驱动电机的动力通过锥齿轮A和锥齿轮B传递至动力输入轴上，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴、齿轮A、齿轮B、齿轮C，传递至动力输出轴上，驱动动力输出轴转动，由动力输出轴带动第一切刀转动；②、动力依次通过动力输入轴、皮带轮A、皮带、皮带轮B，传递至转筒上，驱动转筒转动，由转筒带动第二切刀转动；

本步骤中，第一切刀和第二切刀同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘与研磨筒之间的研磨间隙中；一方面，随着研磨盘的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒的下端口排出，进入落料腔，再通过落料口进入收集腔内的抽屉中；

本步骤中，电磁阀按照固定的时间间隔间歇式开闭，驱动电机按照恒定的输出功率运行，以使加料速度匹配研磨效率；

手动工作模式的过程如下：

1、调档：沿轴向调节提拉杆的位置，使提拉杆的凸齿支承在限位架上端，以使锥齿轮A和锥齿轮B相互分离，并使转子的上插杆插入圆杆的插杆孔A中，以实现圆杆和转子同步转动，此时，拨叉机构处在第二档位；

2、投料和研磨：用户转动手轮，带动圆杆、转子、动力输入轴同步转动，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴、齿轮A、齿轮B、齿轮C，传递至动力输出轴上，驱动动力输出轴转动，由动力输出轴带动第一切刀转动；②、动力依次通过动力输入轴、皮带轮A、皮带、皮带轮B，传递至转筒上，驱动转筒转动，由转筒带动第二切刀转动；

本步骤中，控制面板内部预设从低至高多档转动角速度，并预设与各档转动角速度相匹配的电磁阀的工作模式，各工作模式下，电磁阀的开闭间隔各不相同，投放的物料量也各不相同；角速度传感器实时监测手轮的转动角速度；当手轮的转动角速度达到任意一档转动角速度时，电磁阀按照与当前档转动角速度相匹配的工作模式进行间歇开闭，以投放与当前档转动角速度相匹配的咖啡豆量，使加料速度匹配研磨效率；当手轮的转动角速度低于最低档的转动角速度时，电磁阀始终保持关闭状态；

本步骤中，第一切刀和第二切刀同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘与研磨筒之间的研磨间隙中；一方面，随着研磨盘的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒的下端口排出，进入落料腔，再通过落料口进入收集腔内的抽屉中。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、同时具备手动研磨模式和电动研磨模式可供用户选择，切换模式的过程方便快捷，易于操作，可平衡用户对研磨乐趣和研磨效率的需求。

2、研磨精度呈现由粗到细的渐进式变化过程，研磨过程总体上可分为“打碎”和“研磨”两个工序。打碎工序由交错布置的第一切刀和第二切刀共同完成，一方面，第一切刀与第二切刀之间形成打碎间隙，打碎间隙的间隙量从上至下逐渐缩小，另一方面，按照从上至下的顺序，各组第一切刀所包含的第一切刀数量逐片递增；这种间隙逐渐缩小和分布密度逐渐增加的布置方式，可有效适应物料由大颗粒变为小颗粒的打碎过程，使得物料打碎过程进行的更加充分。研磨工序由相互配合的研磨盘和研磨筒共同完成，研磨筒与研磨盘之间的研磨间隙呈现上大下小的锥环形(即从上至下宽度逐渐缩减)，一方面，这使得尺寸相对较大的颗粒易于进入研磨间隙，较大程度上避免了研磨间隙上端堵料，另一方面，这使得物料顺着研磨间隙向下移动的过程中能得到渐进式的充分研磨，有助于降低驱动电机的载荷，并有效提升研磨精细度。

3、传动机构的结构设计巧妙、精简、紧凑；一方面，有助于整台咖啡豆研磨机的体积小型化；另一方面，其仅通过一台驱动电机驱动第一切刀、第二切刀和研磨盘联动，能耗相对较低；再一方面，动力输入轴经过三级齿轮增速后驱动第一切刀高速正向转动，动力输入轴经过皮带轮副驱动第二切刀逆向转动，从而在第一切刀与第二切刀之间形成较高的相对转速，既有利于投放下来的物料快速充分分散，又能确保切刀能充分接触/撞击物料。

4、对手动研磨的工作原理上进行了创新，以保证手动研磨模式的研磨精细度；一方面，设置了角速度传感器用于检测手轮的转动角速度，另一方面，在控制面板内部预设从低至高多档转动角速度，并预设与各档转动角速度相匹配的电磁阀的工作模式；基于上述两项设计，将手轮的转动角速度和进料器的投料节拍进行了关联，从而使加料速度匹配研磨效率，既避免了投料速度过快导致研磨盘上端出现堆积物料的情况，又避免了投料速度过快导致物料在第一切刀与第二切刀之间打碎不充分的情况。

5、对手动研磨的工作原理上进行了创新，以保证手动研磨模式的研磨精细度；由于手轮的转速直接关系到第一切刀与第二切刀之间的相对转速，当手轮的转速过低时，第一切刀与第二切刀之间的相对转速就不足以将物料充分打碎；故设置了启动投料的最低转速值，当手轮的转动角速度低于(控制面板内设的)最低档的转动角速度时，电磁阀始终保持关闭状态，以确保进料器不投放物料，这大幅降低了进料器误启动的可能性。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C-C剖视图；

图5为图1的D部放大图；

图6为动力输出轴及其上安装部件的装配关系图；

图7为动力输入轴及其上安装部件的装配关系图；

图8为转子的结构示意图；

图9为进料器的结构示意图。

图例说明：拨叉罐11；拨叉腔111；传动筒12；传动腔121；研磨罐13；研磨腔131；落料腔132；锥形导流板133；收集罐14；抽屉141；拉手142；连通口15；落料口16；送料电机21；螺旋绞龙22；壳体23；进料口231；电磁阀232；排料口233；中间轴31；动力输入轴32；插杆孔B321；动力输出轴33；转筒34；齿轮A351；齿轮B352；齿轮C353；皮带轮A361；皮带轮B362；皮带363；第一切刀41；第二切刀42；研磨盘43；研磨筒44；L形杆45；打碎间隙46；研磨间隙47；圆杆51；插杆孔A511；手轮52；驱动电机61；锥齿轮A62；锥齿轮B63；导向套71；限位架72；避让孔721；提拉杆73；杆体731；凸齿732；安装架74；限位套75；转子76；上插杆761；下插杆762。

具体实施方式

实施例1：

如图1-9所示，手动与电动一体化咖啡豆研磨机，包括壳体总成、进料器、传动机构、研磨机构、动力源和拨叉机构。

壳体总成包括从上至下依次连接的拨叉罐11、传动筒12、研磨罐13和收集罐14，拨叉罐11内部设有拨叉腔111，传动筒12内部设有传动腔121，研磨罐13内部从上至下依次设有研磨腔131和落料腔132，收集罐14内部设有收集腔。研磨罐13的底部设有引流粉末物料的锥形导流板133，锥形导流板133从四周向中心形成下降坡度，收集罐14的收集腔中活动安装有用于盛装粉末物料的抽屉141，抽屉141外部设有拉手142。传动筒12与研磨罐13之间设有连通口15，研磨罐13与收集罐14之间设有落料口16，落料口16上端连通至锥形导流板133的中心最低处，落料口16下端位于抽屉141的正上方。

进料器包括送料电机21、螺旋绞龙22和壳体23。壳体23固定连接在拨叉罐11和研磨罐13上，其上端设有进料口231，其下端设有电磁阀232和排料口233，电磁阀232用于控制排料口233的开闭和开度，排料口233连通至研磨腔131上端。螺旋绞龙22竖直可转动布置在壳体23内腔中。送料电机21固定安装在壳体23顶部，其机轴伸入壳体23内腔，并与螺旋绞龙22上端连接。

传动机构包括中间轴31、动力输入轴32、动力输出轴33、转筒34、齿轮副和皮带轮副。中间轴31可转动安装并竖直布置在传动腔121内，动力输入轴32和动力输出轴33分别可转动安装并竖直布置在传动腔121内，并分布在中间轴31的两侧，动力输入轴32的上端伸入拨叉腔111内，动力输出轴33的下端伸入研磨腔131内，动力输入轴32上端设有插杆孔B321。转筒34可转动安装在动力输出轴33上，并被轴向定位，其下端伸入研磨腔131内。齿轮副包括固定安装在动力输入轴32上的齿轮A351、固定安装在中间轴31上的齿轮B352和固定安装在动力输出轴33上的齿轮C353，齿轮A351、齿轮B352和齿轮C353依次啮合，齿轮A351的分度圆大于齿轮B352的分度圆，齿轮B352的分度圆大于齿轮C353的分度圆，以使中间轴31相对于动力输入轴32转动增速，动力输出轴33相对于中间轴31转动增速。皮带轮副包括固定安装在动力输入轴32上的皮带轮A361、固定安装在动力输出轴33上的皮带轮B362和绕设在皮带轮A361与皮带轮B362之间的皮带363。传动机构内部设有两条传动路线：1、转动动力依次通过动力输入轴32、齿轮A351、齿轮B352、齿轮C353，传递至动力输出轴33上，驱动动力输出轴33转动；2、转动动力依次通过动力输入轴32、皮带轮A361、皮带363、皮带轮B362，传递至转筒34上，驱动转筒34转动。

研磨机构包括第一切刀41、第二切刀42、研磨盘43和研磨筒44。第一切刀41和第二切刀42共同设置在研磨腔131上部，第一切刀41与第二切刀42之间设有打碎间隙46。研磨盘43和研磨筒44共同设置在研磨腔131下部，研磨盘43与研磨筒44之间设有研磨间隙47。第一切刀41在动力输出轴33上沿轴向间隔布置有多组，每组第一切刀41包含围绕动力输入轴32呈环形均布的3-6片第一切刀41，第一切刀41的一端焊固在动力输入轴32上，第一切刀41的另一端朝向动力输入轴32的径向外侧伸出。第二切刀42通过L形杆45间接固连在转筒34上。所述L形杆45包括相互连接的水平杆段和竖直杆段，L形杆45的水平杆段固连在转筒34外壁上，L形杆45的竖直杆段向转筒34下端延伸。L形杆45的数量为3-6根，所有的L形杆45沿转筒34外圆面呈环形均布。每根L形杆45的竖直杆段上间隔布置有多根第二切刀42，第二切刀42的一端焊固在L形杆45的竖直杆段上，第二切刀42的另一端朝向动力输入轴32伸出。第一切刀41与第二切刀42在竖直方向上交错布置，从而形成多处所述打碎间隙46。研磨盘43固定连接在动力输出轴33的下端，研磨筒44固定连接在研磨腔131下部腔壁上，并位于研磨盘43外部，从而形成锥环形的研磨间隙47。

动力源包括手动动力源和电动动力源。手动动力源包括圆杆51、手轮52和角速度传感器53。圆杆51呈竖直布置可转动安装在拨叉罐11的上端顶壁上，并被轴向定位，其上端伸出在拨叉罐11外部，其下端伸入拨叉腔111中，其下端面上设有插杆孔A511。手轮52固定连接在圆杆51上端，并位于拨叉罐11外部。角速度传感器53固定安装在手轮52的外圆面上，其用于监测手轮的转动角速度。电动动力源包括驱动电机61和锥齿轮副。锥齿轮副包括锥齿轮A62和锥齿轮B63，锥齿轮A62固定安装在驱动电机61的机轴上，锥齿轮B63固定安装在动力输入轴32上。

拨叉机构设置在拨叉腔111内，其内设有第一档位和第二档位，当拨叉机构切换至第一档位时，其将手动动力源与动力输入轴32之间动力连通，并将电动动力源与动力输入轴32之间动力断开。当拨叉机构切换至第二档位时，其将手动动力源与动力输入轴32之间动力断开，并将电动动力源与动力输入轴32之间动力连通。拨叉机构包括导向套71、限位架72、提拉杆73、安装架74、限位套75和转子76。导向套71和限位架72分别固定安装在拨叉罐11上端顶壁的内侧和外侧，导向套71内孔用于为提拉杆73提供竖直移动导向，限位架72上设有供提拉杆73的杆体731通过的中心孔和供提拉杆73的凸齿732通过的避让孔721。提拉杆73包括杆体731和设在杆体731中部的凸齿732，提拉杆73活动安装在导向套71内，其上下两端分别位于拨叉罐11外部和拨叉腔111内。安装架74固定连接在提拉杆73的下端，其分别与驱动电机61和限位套75固定连接。转子76可转动安装在限位套75内，并被轴向定位，转子76上端固定连接有上插杆761，上插杆761与圆杆51的插杆孔A511相适配，当转子76的上插杆761与圆杆51的插孔A511插接时，转子76与圆杆51实现同步转动，转子76下端固定连接有下插杆762，下插杆762与动力输入轴32的插杆孔B321相适配，当转子76的下插杆762与动力输入轴32的插杆孔B321插接时，转子76与动力输入轴32实现同步转动。拨叉机构处在第一档位或第二档位时，转子76的下插杆762始终伸入动力输入轴32上端的插杆孔B321中。当拨叉机构处在第一档位时，提拉杆73通过凸齿732支承在拨叉罐11上端顶壁上，锥齿轮A62和锥齿轮B63相互啮合，转子76的上插杆761与圆杆51的插杆孔A511相互分离。当拨叉机构处在第二档位时，提拉杆73通过凸齿732支承在限位架72上端，锥齿轮A62和锥齿轮B63相互分离，转子76的上插杆761插入圆杆51的插杆孔A511中，以实现圆杆51和转子76同步转动。

优选，研磨盘43呈上大下小的锥台形，其上端面上设有第二锥面，第二锥面从中心处向四周形成下降坡度；研磨盘43外圆面上设有第一锥面，第一锥面相对于水平面倾斜45°，第一锥面上设有呈螺旋形的研磨齿，研磨齿相对于水平面倾斜40°(该角度若过小则会导致物料在研磨缝隙内行进缓慢，流动不畅，该角度若过大则会缩短物料在研磨缝隙中的移动距离，导致研磨不完全)，研磨齿在第一锥面上形成用于传输物料的螺旋槽，螺旋槽的槽形为上大下小的锥形，螺旋槽从上至下槽口宽度逐渐缩减；研磨盘43上端面中心处设有螺纹孔，动力输入轴32下端设有外螺纹，研磨盘43通过螺纹孔螺纹连接在动力输入轴32下端的外螺纹上；研磨盘43的第一锥面与研磨筒44的内壁面之间的间隙为研磨间隙47，研磨间隙47从上至下宽度逐渐缩减。研磨筒44呈呈上大下小的锥环形套管，其内孔锥度与研磨盘43第一锥面的锥度相适应。

优选，第一切刀41在动力输出轴33上沿轴向间隔布置有n组，相应的，每根L形杆45的竖直杆段上间隔布置有n根第二切刀42；从而，在第一切刀41与第二切刀42交错布置的空间内，从上至下形成2n组打碎间隙46，所述2n打碎间隙46的间隙量从上至下逐渐缩小(本实施例中n=4)。

优选，第一切刀41在动力输出轴33上沿轴向间隔布置有n组，这n组第一切刀41按照从上至下的顺序，各组第一切刀41所包含的第一切刀41数量逐片递增(本实施例中4组第一切刀42所包含的第一切刀41数量分别为3、4、5、6片)。

优选，壳体总成外部设有控制面板(图中未示出)，控制面板分别与送料电机23、驱动电机61及角速度传感器53电性连接。

简述本发明的工作原理：

所述手动与电动一体化咖啡豆研磨机用于咖啡豆的研磨，使用前，用户使用量杯将足量咖啡豆通过进料口231加入壳体23内部待用；用户再根据需要选择手动或电动工作模式。

电动工作模式的过程如下：

1、调档：沿轴向调节提拉杆73的位置，使提拉杆73的凸齿732支承在拨叉罐11上端顶壁上，以使锥齿轮A62和锥齿轮B63相互啮合，并使转子76的上插杆761与圆杆51的插杆孔A511相互分离，此时，拨叉机构处在第一档位；

2、投料和研磨：用户通过控制面板同时启动送料电机23和驱动电机61；送料电机21的机轴转动带动螺旋绞龙22转动，进而使壳体23内部的咖啡豆沿着螺旋绞龙22向下输送，依次通过电磁阀232和排料口233排出壳体21，进入研磨腔131上部；驱动电机61的动力通过锥齿轮A62和锥齿轮B63传递至动力输入轴32上，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴32、齿轮A351、齿轮B352、齿轮C353，传递至动力输出轴33上，驱动动力输出轴33转动，由动力输出轴33带动第一切刀41转动；②、动力依次通过动力输入轴32、皮带轮A361、皮带363、皮带轮B362，传递至转筒34上，驱动转筒34转动，由转筒34带动第二切刀42转动。

本步骤中，第一切刀41和第二切刀42同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘43的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘43与研磨筒44之间的研磨间隙47中；一方面，随着研磨盘43的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒44的下端口排出，进入落料腔132，再通过落料口16进入收集腔内的抽屉141中。

本步骤中，电磁阀232按照固定的时间间隔间歇式开闭，驱动电机61按照恒定的输出功率运行，以使加料速度匹配研磨效率；一方面，可防止投料速度过快导致咖啡豆无法充分打碎，另一方面，可避免过量的咖啡豆堵塞/填充在研磨间隙中，导致研磨所需的动力大幅增加。

手动工作模式的过程如下：

1、调档：沿轴向调节提拉杆73的位置，使提拉杆73的凸齿732支承在限位架72上端，以使锥齿轮A62和锥齿轮B63相互分离，并使转子76的上插杆761插入圆杆51的插杆孔A511中，以实现圆杆51和转子76同步转动，此时，拨叉机构处在第二档位。

2、投料和研磨：用户转动手轮52，带动圆杆51、转子76、动力输入轴32同步转动，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴32、齿轮A351、齿轮B352、齿轮C353，传递至动力输出轴33上，驱动动力输出轴33转动，由动力输出轴33带动第一切刀41转动；②、动力依次通过动力输入轴32、皮带轮A361、皮带363、皮带轮B362，传递至转筒34上，驱动转筒34转动，由转筒34带动第二切刀42转动。

本步骤中，控制面板内部预设从低至高多档转动角速度，并预设与各档转动角速度相匹配的电磁阀232的工作模式，各工作模式下，电磁阀232的开闭间隔各不相同，投放的物料量也各不相同；角速度传感器53实时监测手轮52的转动角速度；当手轮52的转动角速度达到任意一档转动角速度时，电磁阀2按照与当前档转动角速度相匹配的工作模式进行间歇开闭，以投放与当前档转动角速度相匹配的咖啡豆量，使加料速度匹配研磨效率；当手轮52的转动角速度低于最低档的转动角速度时，电磁阀232始终保持关闭状态。

本步骤中，第一切刀41和第二切刀42同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘43的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘43与研磨筒44之间的研磨间隙47中；一方面，随着研磨盘43的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒44的下端口排出，进入落料腔132，再通过落料口16进入收集腔内的抽屉141中。

Claims (9)

1.手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：包括壳体总成、进料器、传动机构、研磨机构、动力源和拨叉机构；

壳体总成内部从上至下依次设有拨叉腔、传动腔、研磨腔、落料腔和收集腔；

进料器固定安装在壳体总成上，进料器上端设有进料口，下端设有排料口，排料口连通至研磨腔上端；

传动机构设置在传动腔内，传动机构一端设有动力输入件，另一端设有动力输入件A和动力输入件B，动力输入件通过不同的传动路线与动力输入件A和动力输入件B动力关联；

研磨机构设置在研磨腔内，研磨机构包括第一切刀、第二切刀、研磨盘和研磨筒；第一切刀与第二切刀交错布置，从而形成打碎间隙，第一切刀与动力输出件A关联以获取转动动力，第二切刀与动力输出件B关联以获取转动动力；研磨盘固定连接在动力输出件A的下端，研磨筒固定设置在研磨盘外部，从而在研磨筒与研磨盘之间形成研磨间隙；

动力源包括手动动力源和电动动力源；

拨叉机构设置在拨叉腔内，其内设有第一档位和第二档位，当拨叉机构切换至第一档位时，其将手动动力源与动力输入件之间动力连通，并将电动动力源与动力输入件之间动力断开；当拨叉机构切换至第二档位时，其将手动动力源与动力输入件之间动力断开，并将电动动力源与动力输入件之间动力连通。

2.如权利要求1所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：壳体总成包括从上至下依次连接的拨叉罐、传动筒、研磨罐和收集罐，所述拨叉腔设在拨叉罐内部，所述传动腔设在传动筒内部，所述研磨腔和落料腔从上至下依次设置在研磨罐内部，所述收集腔设在收集罐内部；研磨罐的底部设有引流粉末物料的锥形导流板，锥形导流板从四周向中心形成下降坡度，收集罐的收集腔中活动安装有用于盛装粉末物料的抽屉，抽屉外部设有拉手；传动筒与研磨罐之间设有连通口，研磨罐与收集罐之间设有落料口，落料口上端连通至锥形导流板的中心最低处，落料口下端位于抽屉的正上方。

3.如权利要求2所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：进料器包括送料电机、螺旋绞龙和壳体；壳体固定连接在拨叉罐和研磨罐上，其上端设有所述进料口，其下端设有电磁阀和所述排料口，电磁阀用于控制所述排料口的开闭；螺旋绞龙竖直可转动布置在壳体内腔中；送料电机固定安装在壳体顶部，其机轴伸入壳体内腔，并与螺旋绞龙上端连接。

4.如权利要求3所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：传动机构包括中间轴、动力输入轴、动力输出轴、转筒、齿轮副和皮带轮副；中间轴可转动安装并竖直布置在传动腔内，动力输入轴和动力输出轴分别可转动安装并竖直布置在传动腔内，并分布在中间轴的两侧，动力输入轴的上端伸入拨叉腔内，动力输出轴的下端伸入研磨腔内；转筒可转动安装在动力输出轴上，并被轴向定位，其下端伸入研磨腔内；齿轮副包括固定安装在动力输入轴上的齿轮A、固定安装在中间轴上的齿轮B和固定安装在动力输出轴上的齿轮C，齿轮A、齿轮B和齿轮C依次啮合，齿轮A的分度圆大于齿轮B的分度圆，齿轮B的分度圆大于齿轮C的分度圆，以使中间轴相对于动力输入轴转动增速，动力输出轴相对于中间轴转动增速；皮带轮副包括固定安装在动力输入轴上的皮带轮A、固定安装在动力输出轴上的皮带轮B和绕设在皮带轮A与皮带轮B之间的皮带；

相应的，所述动力输入件为动力输入轴，所述动力输出件A为动力输出轴，所述动力输出件B为转筒。

5.如权利要求4所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：第一切刀在动力输出轴上沿轴向间隔布置有多组，每组第一切刀包含围绕动力输入轴呈环形均布的3-6片第一切刀，第一切刀的一端焊固在动力输入轴上，第一切刀的另一端朝向动力输入轴的径向外侧伸出；

第二切刀通过L形杆间接固连在转筒上；所述L形杆包括相互连接的水平杆段和竖直杆段，L形杆的水平杆段固连在转筒外壁上，L形杆的竖直杆段向转筒下端延伸；L形杆的数量为3-6根，所有的L形杆沿转筒外圆面呈环形均布；每根L形杆的竖直杆段上间隔布置有多根第二切刀，第二切刀的一端焊固在L形杆的竖直杆段上，第二切刀的另一端朝向动力输入轴伸出；

相应的，第一切刀与第二切刀在竖直方向上交错布置，从而形成多处打碎间隙。

6.如权利要求5所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：手动动力源包括圆杆、手轮和角速度传感器；圆杆呈竖直布置可转动安装在拨叉罐的上端顶壁上，并被轴向定位，其上端伸出在拨叉罐外部，其下端伸入拨叉腔中，其下端面上设有插杆孔A；手轮固定连接在圆杆上端，并位于拨叉罐外部；角速度传感器固定安装在手轮的外圆面上，其用于监测手轮的转动角速度；电动动力源包括驱动电机和锥齿轮副；锥齿轮副包括锥齿轮A和锥齿轮B，锥齿轮A固定安装在驱动电机的机轴上，锥齿轮B固定安装在动力输入轴上；

拨叉机构包括导向套、限位架、提拉杆、安装架、限位套和转子；导向套和限位架分别固定安装在拨叉罐上端顶壁的内侧和外侧，导向套内孔用于为提拉杆提供竖直移动导向，限位架上设有供提拉杆的杆体通过的中心孔和供提拉杆的凸齿通过的避让孔；提拉杆包括杆体和设在杆体中部的凸齿，提拉杆活动安装在导向套内，其上下两端分别位于拨叉罐外部和拨叉腔内；安装架固定连接在提拉杆的下端，其分别与驱动电机和限位套固定连接；转子可转动安装在限位套内，并被轴向定位，转子上端固定连接有上插杆，转子下端固定连接有下插杆，拨叉机构处在第一档位或第二档位时，转子的下插杆始终伸入动力输入轴上端的插杆孔B中；当拨叉机构处在第一档位时，提拉杆通过凸齿支承在拨叉罐上端顶壁上，锥齿轮A和锥齿轮B相互啮合，转子的上插杆与圆杆的插杆孔A相互分离；当拨叉机构处在第二档位时，提拉杆通过凸齿支承在限位架上端，锥齿轮A和锥齿轮B相互分离，转子的上插杆插入圆杆的插杆孔A中，以实现圆杆和转子同步转动；

相应的，动力输入轴上端设有与下插杆形状相适应的插杆孔B，圆杆下端的插杆孔B与上插杆形状相适应。

7.如权利要求6所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：研磨盘呈上大下小的锥台形，其上端面上设有第二锥面，第二锥面从中心处向四周形成下降坡度；研磨盘外圆面上设有第一锥面，第一锥面上设有呈螺旋形的研磨齿，研磨齿在第一锥面上形成用于传输物料的螺旋槽，螺旋槽的槽形为上大下小的锥形，螺旋槽从上至下槽口宽度逐渐缩减；研磨盘上端面中心处设有螺纹孔，动力输入轴下端设有外螺纹，研磨盘通过螺纹孔螺纹连接在动力输入轴下端的外螺纹上；研磨盘的第一锥面与研磨筒的内壁面之间的间隙为研磨间隙，研磨间隙从上至下宽度逐渐缩减；研磨筒呈呈上大下小的锥环形套管，其内孔锥度与研磨盘第一锥面的锥度相适应。

8.如权利要求7所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是：第一切刀在动力输出轴上沿轴向间隔布置有n组，相应的，每根L形杆的竖直杆段上间隔布置有n根第二切刀；从而，在第一切刀与第二切刀交错布置的空间内，从上至下形成2n组打碎间隙，所述2n打碎间隙的间隙量从上至下逐渐缩小；第一切刀在动力输出轴33上沿轴向间隔布置有n组，这n组第一切刀按照从上至下的顺序，各组第一切刀所包含的第一切刀数量逐片递增。

9.一种咖啡豆研磨方法，基于权利要求1-8中任一项所述的手动与电动一体化咖啡豆研磨机，其特征是，所述手动与电动一体化咖啡豆研磨机的壳体总成外部设有控制面板，控制面板分别与送料电机、驱动电机及角速度传感器电性连接；研磨咖啡豆之前，用户使用量杯将咖啡豆通过进料口加入壳体内部待用；用户再根据需要选择手动或电动工作模式；

电动工作模式的过程如下：

S01、调档：沿轴向调节提拉杆的位置，使提拉杆的凸齿支承在拨叉罐上端顶壁上，以使锥齿轮A和锥齿轮B相互啮合，并使转子的上插杆与圆杆的插杆孔A相互分离，此时，拨叉机构处在第一档位；

S02、投料和研磨：用户通过控制面板同时启动送料电机和驱动电机；送料电机的机轴转动带动螺旋绞龙转动，进而使壳体内部的咖啡豆沿着螺旋绞龙向下输送，依次通过电磁阀和排料口排出壳体，进入研磨腔上部；驱动电机的动力通过锥齿轮A和锥齿轮B传递至动力输入轴上，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴、齿轮A、齿轮B、齿轮C，传递至动力输出轴上，驱动动力输出轴转动，由动力输出轴带动第一切刀转动；②、动力依次通过动力输入轴、皮带轮A、皮带、皮带轮B，传递至转筒上，驱动转筒转动，由转筒带动第二切刀转动；

本步骤中，第一切刀和第二切刀同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘与研磨筒之间的研磨间隙中；一方面，随着研磨盘的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒的下端口排出，进入落料腔，再通过落料口进入收集腔内的抽屉中；

本步骤中，电磁阀按照固定的时间间隔间歇式开闭，驱动电机按照恒定的输出功率运行，以使加料速度匹配研磨效率；

手动工作模式的过程如下：

S01、调档：沿轴向调节提拉杆的位置，使提拉杆的凸齿支承在限位架上端，以使锥齿轮A和锥齿轮B相互分离，并使转子的上插杆插入圆杆的插杆孔A中，以实现圆杆和转子同步转动，此时，拨叉机构处在第二档位；

S02、投料和研磨：用户转动手轮，带动圆杆、转子、动力输入轴同步转动，然后动力分为两条路线传递：①、动力依次通过动力输入轴、齿轮A、齿轮B、齿轮C，传递至动力输出轴上，驱动动力输出轴转动，由动力输出轴带动第一切刀转动；②、动力依次通过动力输入轴、皮带轮A、皮带、皮带轮B，传递至转筒上，驱动转筒转动，由转筒带动第二切刀转动；

本步骤中，控制面板内部预设从低至高多档转动角速度，并预设与各档转动角速度相匹配的电磁阀的工作模式，各工作模式下，电磁阀的开闭间隔各不相同，投放的物料量也各不相同；角速度传感器实时监测手轮的转动角速度；当手轮的转动角速度达到任意一档转动角速度时，电磁阀按照与当前档转动角速度相匹配的工作模式进行间歇开闭，以投放与当前档转动角速度相匹配的咖啡豆量，使加料速度匹配研磨效率；当手轮的转动角速度低于最低档的转动角速度时，电磁阀始终保持关闭状态；

本步骤中，第一切刀和第二切刀同步反向转动，从而对咖啡豆高速搅打，将咖啡豆打碎成颗粒，咖啡豆颗粒落在研磨盘的第二锥面上，通过第二锥面的引流，下滑落入研磨盘与研磨筒之间的研磨间隙中；一方面，随着研磨盘的转动，咖啡豆颗粒被逐渐研磨，另一方面，研磨所得物料顺着研磨筒的内壁下滑；最终，咖啡豆粉末从研磨筒的下端口排出，进入落料腔，再通过落料口进入收集腔内的抽屉中。

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