TWM587028U - 電動咖啡磨豆機 - Google Patents

Abstract

本新型電動咖啡磨豆機係採用錐狀刀盤做為研磨刀具，搭配減速機馬達以低轉速驅動刀盤，達成研磨之咖啡粉末均勻度提升，減少研磨過程中磨擦產生之熱量，以保留較佳之咖啡香氣；並以直落粉之結構方式，減少研磨時殘留存於機內之咖啡粉，改善殘粉氧化影響沖煮咖啡之新鮮度及風味。

Description

電動咖啡磨豆機

本創作裝置係有關於間接驅動錐狀刀盤之電動咖啡磨豆機，刀盤與馬達分別規劃於不同之獨立空間，且刀盤下方無任何阻隔咖啡落粉之機構，故研磨後之咖啡落粉無需其他輔助裝置，即能直接落入粉槽內。

一般習知市場上的錐狀刀盤電動磨豆機，依研磨後的咖啡粉落入粉杯方式，可分為直接落下(以下簡稱直落式)及間接落下方式。

關於直落式電動磨豆機，可依馬達驅動刀盤之方式，分為直接及間接驅動兩種。對於直接驅動刀盤的電動磨豆機現存問題，提出分析如下：如專利號M534579(第2圖)說明兩點問題如下：(a).殘粉問題：馬達2固定於刀盤上方之機座13，直接透過傳動軸33驅動內刀盤34旋轉，內刀盤34置放於支撐座312上，並以錐狀頂心32支撐及減少內刀盤34旋轉之偏擺量，而支撐座312上為了達成直落粉目的，需設置數個落粉通孔314，同時為了維持鋼性，因此需設置數個補強肋313，因為補強肋313位於落粉通道路徑上，故會有一定的殘粉量存在補強肋313上，為避免殘粉氧化影響咖啡的新鮮風味，故需時常拆除刀盤做清潔。(b).精度問題：外刀盤14鎖固於機座13底部不會旋轉，內刀盤34置放於機身31上由馬達驅動旋轉，因為內外刀盤分別固定於不同的塑膠零件上，故存在塑膠零件組裝精 度誤差較大的問題，導致不易達成研磨極細度的咖啡粉末(ex.義式咖啡粉末粒徑需求約200~350um)之問題。

承接上述直落式電動磨豆機，對於間接驅動刀盤的磨豆機現存問題，提出分析如下：如專利號M480345(第3圖)說明易存在殘粉之問題如下：馬達22軸心平行於外刀盤231軸心，馬達22固定於平台211上，馬達透過皮帶222將動力傳達至皮帶輪221，因外刀盤231固定於零件233內，且零件233與皮帶輪221相互鎖固，故皮帶輪221驅動時外刀盤231將同步旋轉，使其與固定的內刀盤232產生相對運動，達成研磨咖啡豆之目的。因內刀盤固定於軸心座234上，為了達成直落粉的目的，軸心座234的內環上開設有數個通孔2341，並於相鄰的通孔2341上產生數個補強肋用以維持鋼性。因為補強肋座落於直落粉的路徑上，故會有一定的殘粉量被補強肋阻隔，所以需時常拆除刀盤做清潔，以避免殘粉氧化影響新鮮風味及健康。

關於間接落下式電動磨豆機現存問題，提出分析如下：參考專利US20140224910A1於旋轉的內刀盤下方鎖固一撥粉裝置25(如第4圖)，藉由該撥粉裝置上之數個葉片26特徵(如第5圖)，將研磨後的咖啡粉推送至出粉通道6-3(如第6圖)，最後經由出粉通道口6-4到達使用者之接粉裝置。因為葉片26及出粉通道6-3皆會殘留一定的粉量，故存在啡粉粒易氧化影響沖煮新鮮度及風味問題，所以需時常拆除刀盤做清潔。

本創作者有鑑於前述習知技術之問題，需在刀盤下方外加一組強制撥粉機構來達成落粉之目的，或是在刀盤下方需有支撐機構才能維持鋼 性及精度，導致落粉通道上易殘留咖啡粉末，必須時常清潔保養，故創作一個無需撥粉且刀盤下方無另外支撐的裝置，達成直接落粉及易清潔保養之目的。

為了達成前述創作之目的，本創作所運用的技術手段，係採上方支撐刀盤組的機構單元，並將馬達動力單元設置於刀盤組單元旁，提供間接傳遞之動力源，以達成消彌刀盤下方會阻隔落粉的任何機構，同時維持刀盤結構的強度及精度。

在本創作一實施例中，上述之採上方支撐刀盤組的機構單元，包含刀盤需清潔時可施行卸除之機構單元。

前述之實施例中，上方支撐刀盤組的機構單元，包含內、外刀盤間隙可調整之裝置，該裝置包含調整旋鈕、彈簧定位銷及粗細刻度指示蓋，並可依據粗細刻度蓋上之數字，旋轉調整旋鈕達成磨粉粗細度之設定功能。

前述之實施例中，上方支撐刀盤組的機構單元，包含一組可設定歸零校正之裝置，該裝置採一對反向螺紋零件，達到互鎖防鬆脫之目的，清潔刀盤時無需重新設定及校正，節省清潔操作之程序及時間。

前述之實施例中，上方支撐刀盤組的機構單元，包含一組軸向可滑動的齒輪傳動裝置，提供不影響內外刀盤粗細度，並能達成刀盤旋轉動力傳遞之需求。

前述之實施例中，上方支撐刀盤組的機構單元，其零件採金屬材質配合機械精密加工，大幅提高內外刀盤之組裝配合面定位及同心精度，除了滿足一般咖啡沖煮(例如：磨卡壺、冰滴壺、手沖、虹吸壺、法式濾壓壺)所需之較粗的磨粉粗細度需求，並可達成商用高壓淬取義式濃縮咖啡機(espresso)所需之極細粉末粗細度需求。

前述之實施例中，上方支撐刀盤組的機構單元，包含一可裝卸式入豆導槽，方便咖啡豆導引至研磨室內，也可提供義式咖啡機之沖煮把手，導引咖啡粉至沖煮把手粉槽內，不使用時亦可收藏於接粉杯內節省空間。

在本創作一實施例中，上述之馬達動力單元，包含採用附減速機之低轉速馬達進行咖啡豆研磨，並以直流低電壓做為動力源，亦可使用市售之行動電源供電，方便攜出戶外使用。

前述之實施例中，馬達動力單元包含一電流過載保護裝置，避免馬達因異常發生而卡住時，電流超過極限而燒毀馬達。

54‧‧‧入豆槽

49‧‧‧粗細刻度指示蓋

27‧‧‧止付螺絲

6‧‧‧歸零校正環

11‧‧‧旋轉調整鈕

8‧‧‧止推軸承

10‧‧‧彈簧定位珠

9‧‧‧壓縮彈簧

15‧‧‧軸承

5‧‧‧軸承

7‧‧‧刀盤傳動軸

12‧‧‧壓縮彈簧

25‧‧‧方鍵

2‧‧‧刀盤傘齒輪

4‧‧‧錐狀內刀盤

3‧‧‧外刀盤

23‧‧‧固定螺絲

1‧‧‧豆槽機身

30‧‧‧接粉杯

33‧‧‧馬達啟動按鈕開關

40‧‧‧減速馬達

36‧‧‧偶合用連軸器裝置

37‧‧‧傘齒輪組

51‧‧‧水平傳動軸

34‧‧‧電源輸入插座

13‧‧‧外刀盤固定環

52‧‧‧固定螺絲

18‧‧‧外刀盤基準座

21‧‧‧軸扣

第1圖係本創作之立體外觀圖。

第2圖係習知之第一型刀盤下方有支撐結構之立體爆炸示意圖。

第3圖係習知之第二型刀盤下方有支撐結構的立體爆炸示意圖。

第4圖係習知之強制撥咖啡粉末裝置的剖面圖。

第5圖係習知之強制撥咖啡粉末的零件圖。

第6圖係習知之強制撥咖啡粉末的粉末通道示意圖。

第7圖係本創作之各模組爆炸外觀圖。

第8圖係本創作之上視外觀圖。

第9圖係本創作之剖面外觀圖。

第10圖係本創作之旋轉鈕立體外觀圖。

如第7圖所示，本創作之直落粉式電動咖啡豆研磨裝置，包括：一組咖啡豆研磨刀盤單元D，其內部設置有一組咖啡豆研磨用錐狀刀盤、刀盤可拆除裝置；一組咖啡粉粗細度調整單元C，其內部設置有咖啡粉末粗細調整裝置、刀盤歸零校正裝置；一組馬達動力單元A，其內部設置有一DC直流馬達，搭配減速機提供低轉速及高扭力之動力輸出；一組水平動力傳遞單元B，其內部設置有一對傘齒輪，提供馬達動力傳輸及轉向；一接粉杯單元E，係連接於咖啡豆研磨刀盤單元下方，用以承接研磨完成之咖啡粉。

上述之咖啡粉粗細度調整單元C，為了避免咖啡落粉的通道上有殘粉發生，本創作採一上方支撐刀盤組的機構單元(參考第9圖)，施作方式以固定外刀盤3做為基礎，調整內刀盤4之高低位置來達成其間隙之控制。具體實施方式為：錐狀內刀盤4鎖固於刀盤傳動軸7上，而刀盤傳動軸7透過歸零校正環6及止付螺絲27鎖固於止推軸承8上，因為止推軸承8置放於粗細調整鈕11內，故可將上述錐狀內刀盤4及粗細調整鈕11設為一組同動之結構。又粗細調整鈕11是藉由螺紋鎖附於固定豆槽機身1的牙孔上，所以，只要旋轉粗細調整鈕11即可連動改變錐狀內刀盤4之高低位置，使錐狀內刀盤4與外刀盤3之間隙產生變化，達成研磨咖啡粉粗細設定可控之目的。

如第7圖所示之咖啡粉粗細度調整單元C，為了方便使用者操作及辨識粗細度設定(參考第8圖)，使用者以手指旋轉粗細調整鈕11，參考粗細刻度指示蓋49之數值指示，數字越大粉末越粗，反之亦然。(參考第9、第10圖)藉由粗細調整鈕11底面的球面凹痕特徵，該特徵為數個等角度之凹痕孔，使之與彈簧定位珠10及壓縮彈簧9做相互頂緊之形狀定位，避免研磨過程中粗細調整鈕11位置發生滑動，產生研磨均勻度異常之問題。

為了確保所有的磨豆機刻度設定值具一致性及互換性，本創作具體實施方式如下(參考第9圖)；先將粗細調整鈕11的指標位置，轉至對正粗細刻度指示蓋49上的數字1刻度位置，將此位置設定為內外刀盤之初始位置，同時透過調整歸零校正環6，達成內外刀盤間隙最小的位置，表示通過此間隙通道的咖啡粉末為最小極細狀(例如滿足義式咖啡需求之200um粉粒尺寸)。因為歸零校正環6有內牙孔與刀盤傳動軸7之一端外牙互鎖固定，故旋轉歸零校正環6可以調整改變刀盤傳動軸7之高低位置，進而達成內外刀盤間隙之改變，為了避免歸零校正環6之位置在長期使用下受振動影響而產生鬆動，導致內外刀盤之間隙設定改變，故於歸零校正環6內孔之另一端，裝置一止付螺絲27鎖固，並將止付螺絲與傳動軸的螺紋方向設置為相反牙向，故能達成互鎖自鎖的目的，彼此無相對移動，避免因振動造成鬆動之問題，維持歸零校正設定之功能。

如第7圖所示之咖啡豆研磨刀盤單元D，為了兼顧內外刀盤在調整間隙時(參考第9圖)，除了刀盤傳動軸7可上下移動調整之外，同時刀盤傘齒輪2仍可正常轉動，彼此不會發生干涉，故於刀盤傳動軸7與貫穿刀盤傘齒輪2的軸孔接觸面上，分別設置一鍵槽，並於鍵槽內裝置一方鍵25，使得刀盤傳動軸7 與刀盤傘齒輪2之鍵槽配合成一滑動對關係(一維自由度)，達成刀盤傘齒輪2可傳遞馬達旋轉之動力，同時刀盤傳動軸7可進行上下移動調整刀盤間隙之設定。

如第9圖所示為了消除粗細調整鈕11與豆槽機身1鎖固之螺紋間隙，避免影響內外刀盤之調整間隙量，故於咖啡豆研磨刀盤單元D內，於刀盤傘齒輪2及軸承15之間，設置一壓縮彈簧12與一彈簧固定用之軸扣21，提供一預壓之彈簧張力以消除上述鎖固螺紋之間隙，並設定此壓縮彈簧12之預壓張力，大於粗細調整鈕11下方之彈簧定位珠10及壓縮彈簧9之預壓張力，以確保已設定之內外刀盤調整間隙量可維持之目的。

如第9圖所示為了達成刀盤及機身內能清潔之目的，本創作於咖啡豆研磨刀盤單元D內，將刀盤傳動軸7與錐狀內刀盤4以螺紋方式鎖固，並以固定螺絲23鎖固以防鬆脫，清潔時先將固定螺絲23卸除後，錐狀內刀盤4即可卸除做清潔；外刀盤3以附螺紋的外刀盤固定環13鎖固於豆槽機身1上，可將外刀盤固定環13卸除後，達成外刀盤3及豆槽機身1內部可清潔之目的。

本創作之馬達動力單元A實施方式(如第7圖所示)：減速馬達40(附減速機轉速60~90RPM)之輸出軸端附有一偶合用連軸器裝置36(參考第9圖)，使之能與傘齒輪37偶合，並以軸承5做同心定位及支撐，俾使馬達的旋轉動力源能透過第一對傘齒輪37，經由水平動力傳遞單元B之水平傳動軸51，將動力傳遞至第二對傘齒輪組(傘齒輪37及刀盤傘齒輪2)，從而提供刀盤傳動軸7之旋轉動力，使得錐狀內刀盤4得以旋轉，達成咖啡豆研磨之目的。本創作之目的除了達成研磨刀盤下方之落粉通道能淨空之設計，同時隔離了馬達運轉所產生之熱源，避免對咖啡粉造成香氣揮發及氧化加劇之影響。

上述之馬達動力單元A實施例中(參考第7圖)，馬達採用直流12V電源，並透過電源輸入插座34輸入(參考第9圖)，在按鈕開關33啟動減速馬達40前，電路上裝置一額定電壓、限電流過載保險絲裝置，除了可保護馬達避免在非正常操作下之人為疏忽，使用不當的過載電壓或過載電流對馬達造成損壞，也可保護磨豆機於研磨中若發生異常原因卡住時，馬達為了抵抗負載而突升之電流，能被過載保險絲裝置限制在馬達允許之安全範圍值內。

如第7圖所示之咖啡豆研磨刀盤單元D，該單元之豆槽機身1除了提供刀盤組固定之外(參考第9圖)，還可為待研磨之咖啡豆提供定量的儲存空間；當研磨豆之需求量超過豆槽機身1之容量時，入豆槽54本身除了方便使用者將咖啡豆倒入豆槽機身1之外，也可提供額外之定量儲豆空間，滿足需求較大之研磨量；另外，使用者也可將入豆槽54做為義式咖啡機之沖煮把手的填粉導引器具，當入豆槽54不使用時，也可存放於接粉杯30內，節省收納空間。

本創作已藉由上述之實施例及變化例而描述，本創作之所有實施例及變化例僅為例示性，基於本創作實質精神及範圍，而包含上述特徵之磨豆機架構及其控制裝置之各種變化均為本新型所涵蓋。

Claims (12)

1. 一種直落粉式的電動咖啡豆研磨裝置，包括：一組咖啡豆研磨刀盤單元，其內部設置有一組咖啡豆研磨用錐狀刀盤、刀盤可拆除裝置、咖啡豆儲存空間；一組咖啡粉粗細度調整單元，其內部設置有咖啡粉末粗細調整裝置、刀盤歸零位置校正裝置；一組馬達動力單元，其內部設置有一直流馬達，搭配減速機提供低轉速及高扭力之動力輸出；一組水平動力傳遞單元，其內部設置有一對傘齒輪，提供馬達動力傳輸及轉向；一接粉杯單元，其係連接於咖啡豆研磨刀盤單元的落粉通道正下方，用以承接研磨完成之咖啡粉。
2. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡粉末粗細調整裝置，具有可設定內外刀盤之間隙，提供研磨後之咖啡粉落粉通道，以最短之路徑直接落入粉槽杯內，又該咖啡粉落粉通道上無任何刀盤之結構阻礙物，可提供最大落粉通道空間。
3. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡豆研磨刀盤單元，具有刀盤可拆除裝置，因刀盤下方空間無任何結構阻礙，內刀盤以螺紋方式鎖固於傳動軸上，並以螺絲鎖固以防鬆脫，清潔時可將固定螺絲卸除後，即可卸除內刀盤做清潔，外刀盤以附螺紋的外刀盤固定環鎖固於豆槽機身上，可將外刀盤固定環卸除後，達成外刀盤及豆槽機身內部可清潔之目的。
4. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡粉粗細度調整裝置內具有一傘齒輪，該齒輪之內孔及聯結刀盤之傳動軸上各設有一鍵槽，以鍵結方式做滑動對之組立，該鍵結方式提供了齒輪傳遞動力之功能，也確保了刀盤間隙可調整之功能。
5. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡豆儲存空間同時提供內外刀盤一鎖固結構，因內外刀盤之結構零件數量少，該結構零件採金屬材質以機械加工方式製造，確保刀盤之組裝精度，達成使用單一刀盤組，可滿足義式極細咖啡粉末(約200um)到法式濾壓壺最粗粉末(約1400um)之粗細度需求，其間的粗細度之咖啡沖煮需求亦可滿足(例如：磨卡壺、冰滴壺、手沖、虹吸壺、法式濾壓壺)。
6. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡豆儲存空間，包含一可拆式的咖啡豆入豆槽，提供操作者咖啡豆容易倒入機身研磨室內及可增加研磨豆儲放量之需求，該入豆槽也可做為義式咖啡機之沖煮把手的填粉導引器具，當入豆槽不使用時，也可存放於接粉杯內，節省收納空間。
7. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡粉末粗細調整裝置，包含具有一旋鈕裝置提供直覺式操作、調整及設定咖啡粗細度之功能，該旋鈕裝置上附有數個等角度之凹痕孔，並與下方之彈簧定位銷頂緊做形狀定位，並提供旋鈕刻度設定後不會鬆動之功能。
8. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之咖啡粉粗細度調整單元具有一旋鈕裝置，該裝置與刀盤單元彼此互相以傳動軸聯結，旋鈕裝置內附有止推軸承，提供刀盤磨豆時產生傳動軸軸向負載之支撐需求，傳動軸上並裝置一壓縮彈簧與一彈簧固定用之軸扣，使得該壓縮彈簧之張力大於旋鈕下之彈簧定位銷張力，提供旋鈕刻度設定後不會鬆動之預壓力，同時消除旋鈕螺紋間隙及止推軸承之軸向間隙。
9. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之刀盤歸零位置校正裝置的旋鈕內，包含具有一左右反向之內螺紋零件並座落止推軸承上，其內螺紋之一端鎖附於刀盤傳動軸上，提供刀盤組間隙能做歸零調校之功能，內螺紋之另一端以反向螺紋之止付螺絲鎖付，使刀盤傳動軸與止付螺絲相互頂緊，彼此間無相對移動，具長期使用避免受振動影響而鬆動之功能，並提供所有磨豆機之刻度設定具一致性，及方便零件維護時之可互換性的功能。
10. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之水平動力傳遞單元內的傘齒輪组，具隔離齒輪傳動產生的磨耗汙染物之密閉式外罩，同時隔離馬達運轉產生之熱源，避免咖啡粉末受熱導致香氣揮發及氧化狀況。
11. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之直流馬達裝置，搭配減速機提供低轉速(60~90RPM)及高扭力之動力輸出，因為與刀盤單元彼此獨立規劃於不同的區間內，具隔離馬達熱源影響刀盤單元，同時馬達低轉速具減少咖啡豆研磨過程之發熱量，保留更完整之咖啡香氣，減少不均勻之細粉量，改善沖煮時咖啡淬取過度之苦澀味問題。
12. 如請求項1所述之電動咖啡豆研磨裝置，其中之直流馬達裝置，於其電路上包含一電流過載保護裝置，能避免異常卡豆發生時電流過載燒毀馬達。