一种偏心式自动烹饪装置的制作方法

本申请涉及餐饮领域，具体而言，涉及一种偏心式自动烹饪装置。

背景技术：

现有的自动化烹饪设备中，通常采用滚筒式翻炒、晃动式翻炒、搅拌式翻炒、拟人掂锅式翻炒几种不同的翻炒形式。这些翻炒方式能够实现一定的翻炒效果，但也存在一定的缺陷。

中国专利申请cn201420347459.4公开了一种滚筒式炒菜机，其运动形式与滚筒洗衣机相同，锅体定向定速转动，动作单一，转动时仅靠锅体内侧一条突出的筋来实现锅内食材的翻动效果。经试验证明该技术仅能对小颗粒状食材如肉丁等进行有效翻动，对于肉片、菜叶等非小颗粒状食材则会因食材面积过大直接滑过筋的表面而滞留锅体底部，不能实现翻炒动作。

中国专利申请cn201610599769.9公开了一种水平摇晃式炒菜机，其采用了晃动式翻炒的工作方式。该炒菜机在烹饪过程中，由于锅体在单一平面上作往复摇晃运动，锅内食材只能在水平面上交替位置，很难上下颠倒，尤其对于肉片、菜叶等非小颗粒状的食材，无法达到翻面的效果。

中国专利申请cn201510881794公开了一种自动烹饪机，其采用了带铲式的工作方式。该自动烹饪机在炒菜时，锅铲通过转轴在锅体内作旋转运动，将锅底的食材上扬并使其自然落下。此类带铲式翻炒烹饪装置虽能达到翻炒效果，但炒菜时伴随水蒸气或油水混合蒸汽的高温环境，受高温及上锅内外温差、压差等因素影响，连续工作状态下的锅铲及其转轴易受热变形，而导致炒菜锅腔体之间机械密封失效，极易形成泄漏，造成污染，严重影响食品安全。

中国专利申请cn201420096131.x公开了一种导轨固定式自动颠锅系统，而中国专利申请cn201420096134.3公开了一种用于中式烹饪的自动颠锅系统；在这两个方案中，均将烹饪锅设置在连杆机构中，由电动装置提供动力，利用杠杆原理将烹饪锅端的掂锅动作放大，构成拟人式翻炒。相对于前述自动烹饪设备，拟人式翻炒能够模仿厨师的掂锅烹饪手法，拟人化程度高，翻炒效果较好。但为了平衡设备动能，拟人式翻炒设备需要更大的机架作为支撑，这使得设备整体能耗、体积以及设备占地面积增加，在所有现有自动烹饪技术中成本也最高，性价比较差。

上述现有自动化烹饪设备均存在一定的局限，为了克服现有技术的不足，本申请提供了一种新的设备，以解决上述问题。

技术实现要素：

本申请的发明目的在于：针对现有的自动炒菜设备翻炒机构复杂，体积庞大等问题，提供一种偏心式自动烹饪装置。与滚筒式翻炒、晃动式翻炒、搅拌式翻炒和拟人掂锅式翻炒等现有自动炒菜设备翻炒方式不同，本申请提供一种全新的烹饪装置，其将烹饪锅设置在输出轮上，联合偏心轴架、第一中心轮等机构组成周转轮系，并通过一组或两组原动机为该轮系输入动力，使烹饪锅具备自转与公转的功能，且在设置了两组原动机的情况下还能实现对锅体自转转速n自及公转转速n公的可控独立调节，通过控制原动机输出端的转速，使在公/自转下锅体内的食材随机或按既定程序不断上下翻动至混合均匀。配合加热装置，能使锅内食材受热均匀、调味均匀，有效解决了现有自动炒菜设备对食材翻炒效果不佳导致烹饪效果生熟不一、咸淡不均等问题。本申请构思巧妙，设计合理，能够满足中式简餐高效的烹饪需求，具有较高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种偏心式自动烹饪装置，包括机架、主动力传动系统、烹饪锅、加热装置、控制系统，所述主动力传动系统与机架相连且机架能为主动力传动系统提供支撑；

所述主动力传动系统包括第一原动机、偏心轴架，所述第一原动机设置在机架上，所述第一原动机的输出端与偏心轴架一端相连，所述偏心轴架另一端与烹饪锅相连且第一原动机通过偏心轴架能驱动烹饪锅相对第一原动机的转轴进行偏心转动；

所述第一原动机为电机、气动马达、液压马达、发动机中的一种；

所述加热装置与烹饪锅相连且加热装置能对烹饪锅内的食物进行加热，或加热装置设置在机架上靠近烹饪锅运动轨道的位置且加热装置能对烹饪锅内的食物进行加热；

所述加热装置为燃气加热装置、电加热装置中的一种或多种；

所述控制系统为plc控制系统或单片机控制系统；

所述第一原动机、加热装置分别与控制系统相连。

所述烹饪锅上还设置有超声波换能器，所述超声波换能器与控制系统相连。超声波换能器通过金属轴等传播介质与锅相连，使其能将振动能量传递给烹饪锅。

所述偏心轴架与烹饪锅之间采用固定连接或活动连接。

所述主动力传动系统还包括第一中心轮、输出轮，所述偏心轴架包括偏心输入端、与偏心输入端相连的偏心输出端且偏心输入端与偏心输出端不同心；

所述第一原动机的输出端与偏心轴架的偏心输入端相连且第一原动机能驱动偏心轴架转动，所述输出轮设置在偏心轴架的偏心输出端且输出轮能相对偏心输出端转动，所述烹饪锅与输出轮相连；

所述第一中心轮设置在机架上并与其固定相连（保持静止）且与偏心轴架的偏心输入端同心，使偏心轴架的偏心输入端能相对所述第一中心轮转动，所述第一中心轮与输出轮形成传动配合关系且使输出轮能相对第一中心轮偏心转动。

所述第一中心轮内侧设置有内齿轮，所述输出轮上设置有外齿轮，所述第一中心轮的内齿轮与输出轮的外齿轮相啮合，所述烹饪锅与输出轮相连。

或将加热装置替换为制冷装置，所述制冷装置与烹饪锅相连，且可以对锅内食材降温，用于制作冷食品。

所述主动力传动系统还包括第一中心轮、输出轮，所述偏心轴架包括偏心输入端、与偏心输入端相连的偏心输出端且偏心输入端与偏心输出端不同心；

所述第一原动机的输出端与偏心轴架的偏心输入端相连且第一原动机能驱动偏心轴架转动，所述输出轮设置在偏心轴架的偏心输出端且输出轮能相对偏心输出端转动，所述烹饪锅与输出轮相连；

所述第一中心轮设置在偏心轴架的偏心输入端上且与其同心，所述第一中心轮能相对偏心轴架的偏心输入端转动，所述第一中心轮与输出轮形成传动配合关系且使输出轮能相对第一中心轮偏心转动；

还包括差动传动系统，所述差动传动系统包括第二原动机、第二传动机构，所述第二原动机设置在机架上，所述第二原动机通过第二传动机构与第一中心轮相连且第二原动机通过第二传动机构能驱动第一中心轮转动。

所述第二原动机为电机、气动马达、液压马达、发动机中的一种；

所述第二传动机构为齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构、气压或液压传动机构、螺旋传动机构、摩擦轮传动机构中的一种或多种；

所述第二传动机构包括第二中心轮、差动轮，所述差动轮与第二原动机输出端相连且第二原动机能驱动差动轮转动，所述第二中心轮与第一中心轮同心并固定相连且第二中心轮与第一中心轮能相互传递扭矩。

所述差动轮与第二中心轮相配合且第二原动机通过差动轮能驱动第二中心轮转动。

所述第二中心轮与第一中心轮一体成型。

所述第二原动机与控制系统相连。

还包括第三原动机和基座，所述基座与机架活动连接并为其及其所承载物体提供支撑，所述第三原动机的两端分别与基座、机架相连并第三原动机能为机架提供动力使其能相对于基座改变倾斜角度。

所述第三原动机为电动或气动推杆、含齿轮副的电机中的一种或多种。

第三原动机与控制系统相连。

还包括温度传感器且其能用于检测烹饪锅实时温度，所述温度传感器与控制系统相连。

还包括投料装置。所述投料装置能向烹饪锅内投放食材或调味料，所述投料装置与控制系统相连。

还包括出锅装置且出锅装置能将锅内食材转移至其他餐具中并为下一次烹饪做好准备。

所述出锅装置与控制系统相连。

所述偏心轴架上设置有多组输出轮和/或烹饪锅。

所述多组输出轮和/或烹饪锅均布于偏心轴架任意投影方向上。

针对前述问题，本申请提供一种偏心式自动烹饪装置。该偏心式自动烹饪装置通过对偏心机构输入动力的控制，使烹饪锅偏心转动，进而让锅内食材上下翻炒至混合均匀，配合加热装置和/或投料装置，达到锅内食材受热均匀、调味均匀的烹饪效果。

本申请提供了两种偏心机构布局不同的技术方案，不同的偏心机构将会对烹饪效果造成不同的影响，具体分别为：

(在周转轮系中，根据基本构件的不同进行分类，并设定中心轮用k表示，行星架用h表示，输出构件用v表示)

(1)行星轮型偏心机构，由基本周转轮系，尤其是其中的k-h-v型经典行星轮系变形而来。在本机构中，设第一中心轮与机架相连，根据机械原理定义，将第一中心轮视为k，将偏心轴架视为h，将输出轮视为行星轮，联合上述各部件之间的位置关系及连接关系，本机构等效于一个具有一个自由度的周转轮系，即行星轮系。区别于k-h-v型经典行星轮系结构，动力输入端通过轮系将v作为动力输出端实现动力输出功能，由于v属于基本构件，而基本构件的必要条件之一是其轴线重合于行星架绕之转动的轴线oh，在本机构中oh体现为h的输入端所在轴线。又因烹饪装置的实际需要，本机构中需要输出的是行星轮的运动，其与h的输出端同心且其轴线与oh不重合。因此在本机构中不存在v，而代替v实现动力输出功能的构件是行星轮。

基于上述结构之间的关系可得知，在布局方案为行星轮型偏心机构的自动烹饪装置中，烹饪锅的运动为公转与自转相叠加的复合运动，且其运动效果由第一原动机决定，具体说明如下。因烹饪锅与行星轮相连，在本装置各部件确定的情况下，根据行星轮系特性，烹饪锅公转的角速度ω公正比于第一原动机的转速n1，即：ω公∝n1。烹饪锅公转的线速度v公由ω公及偏心轴架的偏心距r偏共同决定且三者关系为：v公=ω公·r偏。又因ω公∝n1，所以烹饪锅的公转运动由第一原动机的转速n1及偏心轴架的偏心距r偏共同决定；而烹饪锅自转的角速度ω自正比于ω公，即：ω自∝ω公，同时，ω自还正比于第一中心轮和行星轮之间的传动比i1，即：ω自∝i1。因此在本装置各部件确定的情况下，烹饪锅的自转运动由其公转运动决定。同时通过公式v自=ω自·r轮，其中r轮为输出轮的半径，还可得知当ω公确定时，ω自与v自均为恒定值。综上所述，在本装置各部件确定的情况下，控制系统通过控制第一原动机的转速n1即可控制烹饪锅偏心转动的运动效果，联合加热装置和/或投料装置进而实现相应的烹饪效果。

(2)差动轮型偏心机构，由基本周转轮系，尤其是其中的2k-h型经典差动轮系变形而来。在本机构中，设第一中心轮设置在偏心轴架的偏心输入端上且与其同心，根据机械原理定义，将第一中心轮视为k1，将第二中心轮视为k2，将偏心轴架视为h，将输出轮视为行星轮，并引入差动传动系统，联合上述各部件之间的位置关系及连接关系，本机构等效于具有两个自由度的周转轮系，即差动轮系。区别于经典差动轮系动力输出过程通常由两个中心轮之一作为动力输入端，经过行星轮与另一中心轮进行速率和/或动力变换并通过其输出中心轮或行星架的转动，在机构布局上两个中心轮无直接配合。因烹饪装置的实际需要，本机构中需要输出的是行星轮的运动，因此原2k-h轮系布局方式不适用，为了对输出轮的运动进行调节，在本机构中设置k1与k2固定连接，且k2不与行星轮形成直接配合关系，其通过引入差动传动系统的方式，由差动传动系统调节k2的转速，进而驱动k1对行星轮的运动产生干预，尤其是对行星轮的自转进行调节。

基于上述结构之间的关系可得知，在布局方案为差动轮型偏心机构的自动烹饪装置中，烹饪锅的运动为公转与自转相叠加的复合运动，且其运动效果由第一原动机及第二原动机共同决定，具体说明如下。因烹饪锅与行星轮相连，在本装置各部件确定的情况下，根据差动轮系特性，烹饪锅公转的角速度及线速度与其关联部件间的关系同上述行星轮型偏心机构一致，即：ω公∝n1，v公=ω公·r偏；而烹饪锅的自转的角速度ω自为i1与n1的乘积与k1的转速nk1相叠加的结果。而k1受差动传动系统驱动，因此nk1等于第二原动机的转速n2与差动轮与k1之间的传动比i2的乘积，即：nk1=n2·i2。根据上述结构之间的关系可得知，当所有部件确定的情况下，i1、i2、r轮均为恒定值，并由公式v自=ω自·r轮可得知，烹饪锅的实际运动由：v公、ω公、v自、ω自联合决定，而v公、ω公、v自、ω自又由n1、n2联合决定。综上所述，在本装置各部件确定的情况下，控制系统通过分别控制第一原动机的转速n1、第二原动机的转速n2即可控制烹饪锅偏心转动的运动效果，通过控制系统不断调整n1与n2的值，可使其以不同的速度正反转。联合加热装置和/或投料装置，辅以其加热功能和/或投料功能，可使锅内食物最大程度上的混合均匀、受热均匀，即达到自动烹饪的效果进而实现相应的烹饪效果。

相比行星轮型偏心机构布局方案，使用布局方案为差动轮型偏心机构的自动烹饪装置能使烹饪锅完成更丰富的转动效果，配合加热装置和/或投料装置即能实现如爆炒、红烧等更多的烹饪工艺效果。

特别地，当k2状态为停止转动时，其效果等同于k1与机架固定连接，此时本差动轮型偏心机构等效于上述行星轮型偏心机构。

本申请工作时，如图9所示，烹饪装置按设定程序启动，通过控制系统的控制，按程序时间顺序分别或同时启动第一原动机、第二原动机、第三原动机、超声波换能器、温度传感器，以及加热装置和/或投料装置。在烹饪程序整体过程中，所有零部件按烹饪装置所处工序状态执行相应命令。一般地，工序顺序如下：

投料工序：受控制系统控制，第三原动机驱动机架转动，使烹饪锅开口端向投料装置的投料口倾斜，投料装置开始投料，当投料装置完成投料工作时，第三原动机驱动机架反向转动，使其复位。

烹饪工序：受控制系统控制，第一原动机、第二原动机分别驱动相应执行件转动，使n1和/或n2有值输出进而使烹饪锅转动，并按需启动加热装置，使加热装置对锅内食物进行熟化，完成相应菜品的制作。并开启温度传感器，对烹饪锅及其内食材的温度进行实时监控，将温度数据反馈至控制系统，并通过其调整加热量，保证熟化过程的高效进行且防止糊锅、夹生等烹饪失败的情况发生。为了进一步增强烹饪运动的效果，还将按需启动第三原动机，使其不断调整机架位置，进而对烹饪锅进行“摇晃”，使锅内食材进一步混合均匀。

另外，在对含汤汁和/或酱料的菜品烹饪过程中，为了加快汤汁和/或酱料入味时间（俗称“收汁”），还将按需启动超声波换能器，利用其空化作用加强汤汁和/或酱料与食材之间的接触，使其渗透过程更快完成，提前结束收汁。

为了满足对菜品多样性的烹饪需求，具体依据不同菜品需分时向锅内添加相同或不同的食材。因此，上述投料工序和/或烹饪工序或将多次重复进行。

特别地，对于部分菜品的烹饪，尤其是不需要多次投料的菜品，可将所需全部食材预先置于锅中，进而跳过投料工序，即烹饪程序启动后直接进入烹饪工序。

出锅工序：烹饪完成后，由人或机械设备将锅内菜品转移至餐具中，必要时启动第三原动机驱动机架转动，使烹饪锅开口端朝向餐具，辅助出锅过程。

烹饪结束：做好清洁、整理工作，为下一次烹饪做好准备。

相比传统厨师掂锅式的手工烹饪，本申请能完成相同效果甚至更加标准化的自动化烹饪，同时还大幅减轻厨师的劳动强度，让他们只做如洗菜、切菜、出锅等更轻松的工作。相比其他自动烹饪设备的锅体只能完成单一动作的不同，本申请的锅体能完成更丰富的运动动作，能在更短时间内完成锅内食材受热均匀、调味均匀的烹饪目的。在缩短烹饪时间，完成更好烹饪效果等方面大幅提高了烹饪效率。且在占地面积和能耗上，由于本烹饪装置结构设计的优化，相比其他自动烹饪设备更具有竞争力。

应当理解，本申请中，实际结构应根据实际原动机的选用而具体配置，诸如为烹饪装置选配气动源、电磁阀、气管、接头、减速箱等，由于不脱离本申请思想主导下的实际结构千变万化，因此并未在本说明书中一一列出。更具体地，本申请在实施例1、实施例2中分别提供了不同的具体结构供参考。

附图说明

图1为行星轮型偏心机构的结构示意图。

图2为差动轮型偏心机构的结构示意图。

图3为机架及其搭载物、基座、第三原动机三者的连接及位置关系示意图。

图4为实施例2的示意图。

图5为实施例2的偏心轴架局部视图。

图6为实施例2的局部剖视图。

图7为实施例3的示意图。

图8为实施例3的局部剖视图。

图9为烹饪程序示意图。

图中标记：1、第一原动机，2、偏心轴架,3、烹饪锅，4、第一中心轮，5、输出轮，6、第二原动机，7、第二中心轮，8、差动轮，9、第三原动机，10、基座，11、机架，20、锅体连接件，21、气动马达，23、小轴承，24、大轴承，201、偏心输入端，202、偏心输出端。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请作详细的说明。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例1

如图所示，本实施例的偏心式自动烹饪装置包括机架、主动力传动系统、烹饪锅、加热装置、控制系统。其中，主动力传动系统与机架相连，机架用于为主动力传动系统提供支撑。

本实施例中，主动力传动系统包括第一原动机、偏心轴架，第一原动机设置在机架上，第一原动机的输出端与偏心轴架一端相连，偏心轴架另一端与烹饪锅相连。其中，第一原动机为电机、气动马达、液压马达、发动机中的一种；同时，加热装置用于对烹饪锅内的食物进行加热。

本实施例中，第一原动机通过偏心轴架驱动烹饪锅相对第一原动机的转轴进行偏心转动，实现对食物的翻炒功能；同时，加热装置与烹饪锅相连，或加热装置设置在机架上靠近烹饪锅运动轨道的位置上，并通过加热装置能对烹饪锅内的食物进行加热，从而完成对烹饪锅内食物的翻炒、加热操作，实现对食物的烹饪。加热装置可以为燃气加热装置、电加热装置中的一种或多种，控制系统可以为plc控制系统或单片机控制系统，且第一原动机、加热装置分别与控制系统相连。

本实施例中，烹饪锅可以为任意外形的炊具；例如含弧形，具有空腔的炊具。

进一步，本实施例中，机架上还设置有超声波换能器，其通过介质或直接与烹饪锅相连，超声波换能器还与控制系统相连。采用该结构，超声波换能器能进一步防止锅内的食物与锅体内壁粘附在一起。

本实施例中，偏心轴架与烹饪锅之间可采用固定连接或活动连接。采用活动连接，有利于烹饪锅的更换。

实施例2

本实施例中，主动力传动系统还包括第一中心轮、输出轮，偏心轴架包括偏心输入端、与偏心输入端相连的偏心输出端且偏心输入端与偏心输出端不同心。第一原动机的输出端与偏心轴架的偏心输入端相连，输出轮设置在偏心轴架的偏心输出端且输出轮能相对偏心输出端转动，烹饪锅与输出轮相连。第一中心轮设置在偏心轴架的偏心输入端上且与其同心机架上并与其固定相连且与偏心轴架的偏心输入端同心，使偏心轴架的偏心输入端能相对第一中心轮转动，第一中心轮能相对偏心轴架的偏心输入端转动；第一中心轮与输出轮形成传动配合关系，使输出轮能相对第一中心轮偏心转动。

本实施例中，第一中心轮内侧设置有齿轮，输出轮外侧设置有齿轮，第一中心轮的内齿轮与输出轮的外齿轮相啮合，烹饪锅与输出轮相连。

作为一种替代方式，第一中心轮及输出轮构成摩擦轮组，摩擦轮组通过摩擦力来传递运动和动力，烹饪锅与输出轮相连；第一中心轮或输出轮采用软性或硬性非金属材料制成。进一步，主动力传动系统还包括设置在偏心轴架上的加压装置，加压装置能增加摩擦轮组所需法向压力，用以传递更高转矩。

其他与实施例1相同。

实施例3

主动力传动系统还包括第一中心轮，第一中心轮设置在偏心轴架的偏心输入端上，且与其同心，第一中心轮能相对偏心轴架的偏心输入端转动。还包括差动传动系统，差动传动系统包括第二原动机、第二传动机构，第二原动机设置在机架上，第二原动机通过第二传动机构与第一中心轮相连且第二原动机通过第二传动机构能驱动第一中心轮转动；

第二原动机设置在机架上且为电机、气动马达、液压马达、发动机中的一种；

第二传动机构为齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构、气压或液压传动机构、螺旋传动机构、摩擦轮传动机构中的一种或多种；

第二传动机构包括第二中心轮、差动轮，差动轮与第二原动机输出端相连且第二原动机能驱动差动轮转动，第二中心轮与第一中心轮相连且第二中心轮与第一中心轮同心并固定相连且第二中心轮和第一中心轮能相互传递扭矩。

差动轮与第二中心轮形成传动配合关系且第二原动机通过差动轮能驱动第二中心轮转动。

所述第二中心轮与第一中心轮一体成型。

第二原动机与控制系统相连。

实施例4

本实施例中，还包括第三原动机、基座、温度传感器，第三原动机、温度传感器分别与控制系统相连。其中，基座与机架活动连接，基座主要用于为机架及机架所承载物体提供支撑。同时，第三原动机的两端分别与基座、机架相连，第三原动机可以为电动或气动推杆、含齿轮副的电机中的一种或多种，通过第三原动机为机架提供动力，能使机架相对于基座改变倾斜角度。而温度传感器则能实时检测烹饪锅内的温度，进而控制系统能够对加热装置进行相应调节，以实现对烹饪过程中的温度控制。

进一步，本实施例还包括与控制系统相连的投料装置。通过投料装置，能向烹饪锅内投放食材或调味料。

进一步，本实施例还包括与控制系统相连的出锅装置。通过出锅装置能将锅内食材转移至其他餐具中，从而为下一次烹饪做好准备。

进一步，本实施例的偏心轴架上可以设置有多组输出轮和/或烹饪锅，以实现连续烹饪的需求，且多组输出轮和/或烹饪锅均布于偏心轴架任意投影方向上。

作为一种替代方式，可以将加热装置替换为制冷装置，制冷装置与烹饪锅相连。采用该结构，能对锅内食材降温，用于制作冷食品。

其他与实施例1或实施例2或实施例3相同。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。