CN204878553U - 一种物料处理器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物料处理设备技术领域，特别涉及一种物料处理器，包括机壳、杯体、驱动电机以及搅拌刀，变速箱与换挡机构，所述变速箱包括壳体，壳体中设有行星架、行星轮、太阳轮以及滑动齿圈，滑动齿圈与换挡机构相连，并在换挡机构的带动下能够轴向运动。变速器通过滑动齿圈的轴向运动实现换挡。本实用新型的有益效果是：变速器可以根据不同功能的需要改变传动比，兼顾低转速大扭力和高转速小扭力这两个工作状态，使物料处理设备一机多用；换挡功能可以在开机状态下使用，使用户的操作更简便的同时，减少了物料处理的时间。

Description

一种物料处理器

技术领域

本实用新型属于物料处理设备技术领域，特别涉及一种物料处理器，可以根据变速器材质和尺寸的不同适用于不同物料的搅拌或切割。

背景技术

随着生产生活中需要处理的物料种类越来越多对物料处理的要求也越来越高。搅拌器的类型、尺寸及转速对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响，针对不同物料之间不同的动力粘度，也需要给予不同的转速从而实现充分搅拌。另外，为适应对不同物料的不同处理要求，也需要处理器具有变速功能。

以食物处理为例，市场对搅拌器的功能要求越来越高，这就要求搅拌器的输出端（一般是刀片、刀盘、搅拌棒、搅拌片等具有切或搅拌功能的运动部件）的工作转速在更大的范围内可调。例如，在用刀片切碎/研磨时一般需要刀片的转速在一万转/分钟左右或者更高；在用刀盘切丝或者切片时则需要转速在几百到一两千转/分钟；而在用搅拌棒揉面或者做汤时，则要求转速在几十到一两百转/分钟。目前市场上的产品可以大致分为三种：第一种是有电机直接驱动工作部件，这样其传动比为1:1；第二种是工作部件由电机通过齿轮或皮带等来驱动，其传动比是单一固定的；第三种是在电机和工作部件之间设置两组或两组以上不同传动比的传动机构，每组传动机构都有其固定的输出端，通过更换不同的附件来和不同的输出端配合，以实现传动比的改变。

对搅拌器的两个极端工作状态进行分析可以发现，在切碎/研磨时要求工作部件有非常高的转速，一般需要刀片的转速在一万转/分钟左右或者更高，但是此时对刀片的扭力要求则很低，即使电机不经过任何传动部件减速（增大输出扭力），也能很好的实现切碎/研磨工作。但是在揉面时，就需要输出端有非常大的扭力，而转速却只需要几十转每分钟就足够了。一般料理机因为无法达到所需要的扭力，根本无法实现揉面功能，如果用户拿这样的机器来揉面，通常会使电机温度迅速升高烧坏机器，如果机器的自动保护装置设计不足，可能会出现冒烟和火花甚至起火。而低速的料理机往往又只能进行揉面这一类需要低转速的工作，无法完成切碎或者研磨一类的工作。

现有的产品一般有固定的传动比，通过调节电机的转速来实现输出端的工作转速，一些中高端产品还会增加对马达转速的闭环控制电路从而更精确地将转速控制在所需范围，而马达转速的调节实际上是对其输入电压的调节。众所周知，通常搅拌器所使用的电机(多为串励电机或直流电机)其设计转速都在几千到上万转/分钟，在需要低转速的时候，需要将电机的输入电压调低，这样势必会使马达的输出扭力大大降低。目前市场上常用的电机根本无法在几十转每分钟的速度下稳定的工作，即使使用闭环控制电路，也无法让电机在如此低的转速下还有稳定足够的扭力输出。所以这种固定传动比的产品都是顾此失彼，很难做到高低转速的工作两全其美。

目前市场上较为先进的是上述例子中的第三种产品，但是这种产品存在的严重不足就是需要更换不同的附件才能实现传动比的改变，而用户在使用过程中更换机器附件是很麻烦的事情。比如某食谱先将食材高速切碎，在低速搅拌加热，用户需要将杯体类似工作容器中的食物清空才能更换附件，然后再将刚才切碎的食材重新装回容器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种物料处理器，可根据不同功能的需要改变传动比，兼顾低转速大扭力和高转速小扭力两个工作状态，同时能够在运动过程中实现换挡，不需要为转换工作状态而停止变速器转动。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种物料处理器，机壳、杯体、驱动电机以及搅拌刀，其特征在于，还包括变速器，变速器包括变速箱与换挡机构，所述变速箱包括壳体，壳体中设有行星架、行星轮、太阳轮以及滑动齿圈，滑动齿圈与换挡机构相连，并在换挡机构的带动下能够轴向运动。变速器通过滑动齿圈的轴向运动实现换挡。

进一步的，所述壳体内圈带有固定止动圈；滑动齿圈外圈带有滑动止动圈，太阳轮上设有转动止动圈。止动圈用于实现相互之间的卡合或止动。

进一步的，滑动齿圈移动到壳体时，滑动止动圈能够与固定止动圈无相对运动；滑动齿圈移动到太阳轮时，滑动止动圈能够与转动止动圈无相对运动。由于固定止动圈固定在壳体上固定不动，转动止动圈位于太阳轮上不停转动，滑动止动圈通过分别与壳体或太阳轮相对静止，从而改变传动比。

进一步的，滑动止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的滑动齿。滑动止动圈需要与固定止动圈、转动止动圈卡合，当轮齿连续时，必须要停止行星轮的运动，才能进行换挡，本实用新型的设计则可以直接换挡，且，滑动止动圈齿距越大，换挡效率越高，解决了必须停机换挡的问题。

进一步的，固定止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的固定齿。滑动止动圈设置大齿距的同时，固定止动圈也设置大齿距，提高开机换挡的有效性。

进一步的，转动止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的滑动齿。滑动止动圈设置大齿距的同时，固定止动圈也设置大齿距，提高开机换挡的有效性。

进一步的，所述的固定止动圈为固定止动面；所述的滑动止动圈为滑动止动面；所述的转动止动圈为转动止动面。止动圈也可以设计为锥形环状，相互之间的接触面为斜面，并通过换挡机构的压力实现滑动齿圈运动状态的变化以及传动比的变化。

进一步的，所述的固定止动面、滑动止动面、转动止动面均为橡胶材料。增大摩擦力。

进一步的，滑动齿圈为环状，套装在行星轮外侧；滑动齿圈内齿与行星轮适配；太阳轮上设有一级齿轮，一级齿轮与行星轮适配。

进一步的，换挡器包括换挡电机、换挡臂以及换挡拨叉，换挡拨叉设于壳体内；换挡电机带动换挡臂，换挡臂连接换挡拨叉。

换挡机构还包括档位检测开关，换挡臂末端与档位检测开关接触，档位检测开关与控制器相连，由档位检测开关向控制器输送换挡臂的档位信息。

由于要求刀片或类似工作部件的工作转速从几十转到上万转可调，在两个极端状态下是低转速大扭矩和高转速小扭矩，单一固定传动比的传动机构只能顾此失彼。当传动比较低时，可以满足高转速的工作条件，达到较好的切碎效果，但是低转速时扭力却无法满足要求；当传动比比较高时则反之，可以满足低转速时的大扭矩输出，却无法达到切碎所需的高转速。本实用新型提出的搅拌器的传动比可以根据用户选择功能的不同自动切换。低速时采用大传动比，增大扭力，高速时采用小传动比，提高转速，从而可以两全其美的兼顾低转速大扭矩和高转速小扭矩两个极端状态。

为实现刀片或类似工作部件可以在每分钟几十到上万转的转速区间内工作，在电机和工作端之间设置一传动比可变的变速器，在用户选择不同的功能时，控制电路会根据程序设定自动切换到合适的档位，从而得到最佳的动力输出。例如：在需要高转速切碎时，变速器切换到低传动比的档位，得到较高的转速；在需要低速大扭矩工作时，比如揉面，变速器切换到高传动比档位，降低输出转速的同时提高输出扭力。在切换传动比时，用户不需要更换任何附件，甚至不需要停机，可以在低转速运行中直接换挡到高速运转，或在高转速运行中直接换挡到低速运转。在太阳轮做主动轮、内齿圈固定、行星架输出时，变速器处于大传动比状态；在太阳轮、内齿圈、行星架三者固定为一体时，变速器切换为小传动比状态。

本实用新型的有益效果是：

（1）变速器可以根据不同功能的需要改变传动比，兼顾低转速大扭力和高转速小扭力这两个工作状态，使物料处理设备一机多用；

（2）换挡功能可以在开机状态下使用，使用户的操作更简便的同时，减少了物料处理的时间；

（3）本实用新型可以用于各种工作转速可调的物料处理器上，包括但不限于：搅拌机、榨汁机、厨房用料理机、揉面机、咖啡豆研磨机、垃圾处理器、小型工业用混合器等；

（4）根据设备结构的不同，本实用新型的变速器可以适应多种安装方式，例如可以和电机同轴线安装，也可以和电机不同轴，通过皮带或齿轮传动，还可以根据工作部件的运动要求，横向或纵向布置；

（5）使用橡胶止动面的设计方案，在有效避免开机换挡误差的同时，还能避免零件之间的损耗，节约成本，延长使用寿命。

附图说明

图1是变速器实施例一爆炸结构示意图；

图2是变速器实施例一低速状态示意图；

图3是变速器实施例一高速状态示意图；

图4是变速器实施例二低速状态示意图；

图5是变速器实施例二高速状态示意图；

图6是变速器低速挡状态原理示意图；

图7是变速器高速挡状态原理示意图；

图8是物料处理器结构示意图。

其中：1.壳体、101.固定齿、102.固定止动面、2.行星架轴承、3.行星架、4.行星轮、5.换挡拨叉、501.凸块、502.凹槽、6.滑动齿圈、601.滑动齿、602.滑动止动面、7.中心轴、8.太阳轮、801.转动齿、802.转动止动面、803.一级齿轮、9.换挡电机、901.导向槽、902.齿轮、903.齿条、10.换挡臂、11.档位开关、12.杯体、13.搅拌刀、14.变速箱、15.换挡器、16.驱动电机、17.机壳。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种物料处理器，包括机壳17、杯体12、驱动电机16以及搅拌刀13和变速箱14与换挡器15，变速箱14包括壳体1、壳体1中设有行星架3、滑动齿圈6以及太阳轮8。

壳体1内圈带有均匀分布的6个固定齿101，相邻两固定齿101之间形成的齿距至少为3个固定齿101的宽度。

行星架3一侧带有3个支架，每个支架上带有一个相同的行星轮4；行星架3另一侧套装有行星架轴承2，用于支撑和保护行星架3，行星架3通过行星架轴承2连接壳体1。

滑动齿圈6为环状，套装在3个行星轮4外侧。滑动齿圈6内圈带有均匀且连续的内齿，内齿与行星轮4适配。滑动齿圈6外圈带有8个滑动齿601，相邻两滑动齿601之间形成的距离至少为3个滑动齿601的宽度。滑动齿601能够与壳体1内圈的固定齿101卡合。滑动齿圈6外侧带有环状凸缘。

太阳轮8上具有一级齿轮803和二级齿轮，一级齿轮803位于3个行星轮4内侧，并且其轮齿与行星轮4适配；二级齿轮上设有均匀分布的8个转动齿801，相邻两转动齿801之间形成的距离至少为3个滑转动齿801的宽度。转动齿801能够与滑动齿圈6外圈的滑动齿601卡合。本实施例中的二级齿轮由设置在太阳轮8底部外圈的若干凸起，即若干转动齿801组成，也可以设计为环状二级齿轮，并且在二级齿轮内侧设置有均匀分布的8个转动齿801。

换挡器15包括换挡电机9、换挡臂10以及换挡拨叉5，换挡电机9为换挡臂10提供动力，换挡臂10连接换挡拨叉5。本实施例中，换挡拨叉5设于壳体1内，并且可在壳体1中竖直轴向移动，换挡拨叉5上具有凸块501，换挡臂10中具有导向槽901，凸块501伸入导向槽901中，使换挡臂10带动换挡拨叉5移动，换挡拨叉5与滑动齿圈6分别设有卡接结构，在换挡过程中，换挡臂10的横向移动可以带动换挡拨叉5纵向运动，从而使滑动齿圈6移动完成换挡。同时，换挡臂10的移动会触动档位开关11。档位开关11用于向控制器提供变速器14所处档位的状态，同时在换挡过程中向控制器提供换挡完成的信号。需要说明的是，换挡电机9如何驱动换挡臂10移动，以及换挡臂10结构也可以根据实际应用的需要采用其他技术方案，不影响本实用新型的实施和保护范围。

另外，固定齿101、滑动齿601以及转动齿801的个数可以根据实际用途和需求设置，至少为1个，3个、5个、6个等都是本技术方案的范围。

本实施例的工作原理如下：

如图6、图7所示，图中A/A'为太阳轮，B为行星轮，C/C'为滑动齿圈，D为若干固定齿组成的环，H为行星架，太阳轮是一个双联齿轮，作为变速箱14的输入端，行星架作为输出端，滑动齿圈可以在换挡机构的作用下轴向滑动；

图6中，在低速档时，滑动齿圈处在右侧，其外齿C'即滑动齿和固定齿D啮合，固定齿D和齿轮箱外壳是一体的，所以滑动齿圈被固定齿圈锁住，此时的传动模式是太阳轮做主动轮、滑动齿圈固定、行星架输出，变速箱14处于减速输出，即大传动比状态；

图7中，在高速档时，滑动齿圈处在左侧，其外齿C'与固定齿圈D脱离，滑动齿圈的内齿C在与行星轮啮合同时还和双联太阳轮上的二级齿轮A'啮合，此时太阳轮、滑动齿圈、行星架三者被固定为一体，无法产生相对转动，变速箱14的传动比为1，即小传动比状态。

本实用新型采用的太阳轮8为双联齿轮，并且底部可以设置皮带轮，根据工艺的不同，可以将双联齿轮和皮带轮做成一体或者做成单独零件再装配到一起。太阳轮8一级齿轮803是行星齿轮机构中的太阳轮，二级齿轮用于在高速档时将滑动齿圈6周向锁定，使其只能和太阳轮8同步转动。

如图1所示，滑动齿圈6外围有一圈凸缘，与之配合的换挡拨叉5上有一凹槽502（当然也可以反之在齿圈上做凹槽，在拨叉上做凸缘）。滑动齿圈6在换挡拨叉5的驱动下可以轴向移动，换挡拨叉5固定在个体1上，并且只对滑动齿圈6的轴向运动有约束，不影响齿圈转动。

如图2所示，低速档时，滑动齿圈6往远离太阳轮8的方向移动，其内齿和行星轮4啮合，滑动齿801和壳体1上的固定齿101啮合，滑动齿圈6的轴向和径向都是被固定无法运动。

如图3所示，高速档时，滑动齿圈6往靠近太阳轮8的方向移动，其滑动齿801和壳体1上的固定齿101脱离，内齿与行星轮4啮合，滑动齿801和太阳轮8的转动齿801啮合，此时滑动齿圈6将太阳轮8和行星轮4锁定为一体，三者只能作为一个整体同步转动。

由于固定齿101、滑动齿801以及转动齿801均采用齿距较大的设计，在高速档与低速档转换时，无需将变速器停止，只需直接拨动换挡机构，将滑动齿圈6移动到指定位置即可实现换挡变速，虽然会产生一个齿距范围内的动作延迟，但不影响变速器正常的变速。本实施例的问题是，存在2%的可能性换挡卡顿，即，当向上或向下移动滑动齿圈6时，滑动齿801刚好与固定齿101或转动齿801对合。

换挡臂10由换挡电机9驱动，换挡电机是一个自身带有减速箱的直流电机，输出端是齿轮902，齿轮902与一齿条903啮合，齿条903连接换挡臂10，可以通过控制器改变换挡电机9的转向从而实现高低档的切换。

实施例二：

如图4、5所示，本实用新型实施例二提供了另一种物料处理器，包括机壳17、杯体12、驱动电机16以及搅拌刀13和变速箱14与换挡器15，变速箱14包括壳体1、壳体1中设有行星架3、滑动齿圈6以及太阳轮8。

壳体1内圈带有固定止动面102，固定止动面102向内倾斜，即上圈周长小于下圈周长。

两行星架3一侧带有3个支架，每个支架上带有一个相同的行星轮4；行星架3另一侧套装有行星架轴承2，用于支撑和保护行星架3，行星架3通过行星架轴承2连接壳体1。

滑动齿圈6为环状，套装在3个行星轮4外侧。滑动齿圈6内圈带有均匀且连续的内齿，内齿与行星轮4适配。滑动齿圈6外侧带有的环状凸缘。滑动齿圈6外圈带有滑动止动面602，凸缘以上的滑动止动面602向内倾斜，即上圈周长小于下圈周长；凸缘以下的滑动止动面602向外倾斜，即上圈周长大于下圈周长。滑动止动面602的上下两部分，在凸缘处形成向外的凸起。滑动齿圈6上部的滑动止动面602能够与固定止动面102完全对应。

太阳轮8上具有一级齿轮803和转动止动面802，一级齿轮803位于3个行星轮4内侧，并且其轮齿与行星轮4适配；转动止动面802能够与滑动齿圈6下部的滑动止动面602完全对合。

固定止动面102、滑动止动面602、转动止动面802均为橡胶材料类似的可以增大摩擦力的材料。

其他技术特征与实施例一相同。

本实施例的工作原理如下：

结合实施例一的工作原理，本实施例对其作出了改进，采用固定止动面102、滑动止动面602、转动止动面802代替固定齿101、滑动齿601以及转动齿801。通过换挡臂10将滑动齿圈6压在固定止动面102或转动止动面802上，通过加压增加摩擦力，从而使滑动齿圈6相对于固定止动面102或转动止动面802静止。

如图4所示，低速档时，滑动齿圈6往远离太阳轮8的方向移动，其内齿和行星轮4啮合，滑动止动面802和壳体1上的固定止动面102压紧，滑动齿圈6的轴向和径向都是被固定无法运动。

如图5所示，高速档时，滑动齿圈6往靠近太阳轮8的方向移动，其滑动止动面802和壳体1上的固定止动面102脱离，内齿与行星轮4啮合，滑动止动面802和太阳轮8上的转动止动面802压紧，此时滑动齿圈6将太阳轮8和行星轮4锁定为一体，三者只能作为一个整体同步转动。

本实施例的有益效果是，换挡时不仅不需要停止变速器，也不会出现因为轮齿对合而不能换挡的情况，高速挡位到低速挡位或低速挡位到高速挡位可自由换挡，减少齿轮之间的磨损，橡胶止动面容易生产和更换，成本小，使用方便。

以下为本设计不同工作状态下的传动比：

以下为本设计用于食物处理器时各档位的转速及传动比状态：（仅作示例，实际应用中可以根据实际情况调整）

该实例中的多功能食物处理器的动力来源是一台最高工作转速为20000rpm的串激电机，配合闭环控制电路(如霍尔元件或者光栅检测马达转速)来检测并控制马达转速。工作输出端共设置10个工作档位，这10个输出档位分为两个区间，分别对应变速箱处于高速和低速两种状态，控制电路会根据用户所选档位的不同切换变速箱的档位，在同一区间内工作时，变速箱不换挡，只有当用户跨区间换挡时变速箱才会换档。

由上面的表格可以看出，在1档时，工作端的输出转速是60rpm，如果没有变速箱，普通的串激电机或者直流电机根本无法再这样的低转速下稳定工作。在本实例中由于有了传动比为9.2的减速机构，马达的工作转速提高到552rpm，同时将马达扭力放大达9倍之多，这样马达不仅可以稳定工作，而且输出端有足够的扭力，轻松完成如搅面这样的高负载工作。

在10档时，工作端的输出转速是8500rpm，总传动比被切换到2.3，马达转速19550rpm，主要用于切碎或者混合这一类需要高转速的工作。

由此充分体现了可变传动比在实际应用中的作用，使得机器可以兼顾低转速大扭矩和高转速小扭矩的两种极端工作状态。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种物料处理器，包括机壳、杯体、驱动电机以及搅拌刀，其特征在于，还包括变速箱（14）与换挡机构（15），所述变速箱包括壳体（1），壳体（1）中设有行星架（3）、行星轮（4）、太阳轮（8）以及滑动齿圈（6），滑动齿圈（6）与换挡机构相连，并在换挡机构的带动下能够轴向运动。

2.根据权利要求1所述的物料处理器，其特征在于，所述壳体（1）内圈带有固定止动圈；滑动齿圈（6）外圈带有滑动止动圈（601、602），太阳轮（8）上设有转动止动圈（801、802）。

3.根据权利要求1所述的物料处理器，其特征在于，滑动齿圈（6）移动到壳体（1）时，滑动止动圈（601、602）能够与固定止动圈无相对运动；滑动齿圈（6）移动到太阳轮（8）时，滑动止动圈（601、602）能够与转动止动圈（801、802）无相对运动。

4.根据权利要求2所述的物料处理器，其特征在于，滑动止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的滑动齿（601）。

5.根据权利要求4所述的物料处理器，其特征在于，固定止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的固定齿（101）。

6.根据权利要求4所述的物料处理器，其特征在于，转动止动圈带有均匀分布且齿距至少为3个齿宽的转动齿（801）。

7.根据权利要求2所述的物料处理器，其特征在于，所述的固定止动圈为固定止动面（102）；所述的滑动止动圈为滑动止动面（602）；所述的转动止动圈为转动止动面（802）。

8.根据权利要求7所述的物料处理器，其特征在于，所述的固定止动面（102）、滑动止动面（602）、转动止动面（802）均为橡胶材料。

9.根据权利要求1-8任一所述的物料处理器，其特征在于，滑动齿圈（6）为环状，套装在行星轮（4）外侧；滑动齿圈（6）内齿与行星轮（4）适配；太阳轮（8）上设有一级齿轮（803），一级齿轮（803）与行星轮（4）适配。

10.根据权利要求1-8任一所述的物料处理器，其特征在于，换挡器包括换挡电机（9）、换挡臂（10）以及换挡拨叉（5），换挡拨叉（5）设于壳体（1）内；换挡电机（9）带动换挡臂（10），换挡臂（10）连接换挡拨叉（5）。