CN105007785A

CN105007785A - 操作研磨机的方法

Info

Publication number: CN105007785A
Application number: CN201480011563.9A
Authority: CN
Inventors: N.拉菲
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Fansongni Holdings Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP5966098B2; PL2943101T3; JP2016514978A; EP2943101B1; CN105007785B; US10327593B2; US20160058244A1; RU2656782C2; EP2943101A1; WO2014184777A1; RU2015153582A; ES2702045T3; RU2015153582A3

Abstract

操作研磨机（1）的方法包括下列步骤：启动具有给定持续时间的第一研磨周期；给研磨机供给待研磨的给定量的材料，并通过在主动研磨期期间旋转研磨机的旋转研磨构件（5）来研磨所述材料；在主动研磨期之后的空转期期间使旋转研磨构件（5）空转，用于从研磨机移除残余研磨材料；基于研磨机的操作参数来估计给定量的材料何时已被研磨；基于第一研磨周期的主动研磨期的所估计的持续时间来使随后的研磨周期的给定持续时间适应。

Description

操作研磨机的方法

技术领域

本发明涉及对研磨机的改进，特别但不排他地涉及用于研磨咖啡豆的研磨机。本发明的一些实施例涉及对饮料生产机器特别是咖啡机（包括研磨机）的改进，且具体地涉及用于操作研磨机的方法。

背景技术

现代咖啡机在一些情况下包括咖啡研磨机，咖啡研磨机被供给有从固定或可移除咖啡豆容器输送的咖啡豆。当泡制周期开始时，某个量的咖啡豆被研磨以产生咖啡粉。咖啡粉被装在泡制单元的泡制室中，借助于热且加压的水被压紧和提取以生产基于咖啡的饮料。

一些已知的研磨设备包括体积配量***：基于磨碎的粉的体积来确定每个泡制周期研磨的咖啡的量。WO 2011/070502公开了具有配量室的研磨机，磨碎的咖啡粉聚积在配量室中。当足够量的磨碎的粉聚积在配量室中时，研磨停止。然后将咖啡粉从配量室装入泡制单元内。

在其它机器中，使用布置在研磨机的上游的配量室来确定在每个研磨周期将要研磨的咖啡豆的量，使得固定量的咖啡豆在每个研磨周期被输送到研磨机。WO 2011/102715公开了具有配量室的咖啡生产机器，配量室被填充有来自可移除咖啡容器的咖啡豆，且咖啡豆从配量室被输送到咖啡研磨机。

在一些咖啡机中，通过保持旋转的研磨轮或盘旋转固定的时间或固定数量的旋转来执行研磨过程，通常借助于传感器布置，例如使用随着旋转研磨轮或研磨盘旋转的一个或多个磁体以及一个或多个霍尔效应传感器来测量固定数量的旋转。

在一些已知的机器中，研磨周期包括主动研磨期（在此期间咖啡豆实际上被研磨并捣碎成粉形式）和当研磨机被允许自由地旋转以便从研磨盘移除残余咖啡粉时而没有从室输送咖啡豆的空转期，从而如果所使用的咖啡的种类从一个研磨周期改变到下一研磨周期（例如从常规咖啡转变到除去咖啡因的咖啡，或反之亦然），则第一类型的咖啡不污染第二类型的咖啡。

控制这类研磨过程的方式不是令人满意的，因为根据主动研磨期的实际持续时间，有时可执行不足或太长的空转期。如果研磨周期太短，则污染的风险没有被消除。太长的周期是不合适的，因为用户必须不必要地等待过程完成，这实际上是无用的。由于消极地影响研磨盘的效率的磨损以及由于制造研磨盘的过程的不可预测性，研磨盘的效率是难以可预测的。在一些情况下，研磨盘的效率可以小于预期的，其将导致污染。在一些情况下，例如，如果在预先确定的持续时间的研磨周期的结束时研磨机由于意想不到地低的研磨效率而仍然没有完成所需量的材料的研磨，则研磨周期可被中止，因为控制单元将这种情况错误地解释为在研磨机中的材料的缺乏。

相应地，存在对改进操作研磨机特别是咖啡研磨机的方法的需要。具体地，存在改进控制由第一主动研磨期和用于在启动随后的研磨周期之前清空研磨机的第二空转期组成的研磨周期的方式的需要。

发明内容

本发明提供了操作研磨机例如咖啡研磨机的新颖方法，其克服或减轻了已知研磨机的缺点。考虑到研磨构件（例如研磨盘或锥）的效率，本发明的一些实施例的目的是使研磨周期的持续时间适应于研磨机的实际操作条件。

根据本发明的第一方面，提供了操作至少包括旋转研磨构件的研磨机的方法。通常，研磨机还包括静态研磨构件。这两个研磨构件面向彼此并界定在其之间的研磨空间。研磨构件可以是以研磨轮或研磨盘的形式，或否则以研磨锥等的形式。通常，在本说明书和所附权利要求的上下文内，研磨构件应被理解为能够减小待研磨的材料的尺寸的任何构件、设备或部件等。因此，研磨构件应被理解为能够将较大尺寸的颗粒（例如咖啡豆）转换成较小的（优选地粉状）颗粒（例如咖啡粉）的任何构件或部件。

该方法提供估计或检测主动研磨期何时结束的步骤，在所述主动研磨期期间，预设或给定量的材料被研磨。当待研磨的给定量的材料已被研磨时，主动研磨期终止。该方法通过基于主动研磨期的所检测或估计的持续时间改变研磨周期的总持续时间（如果需要的话）来使随后的研磨周期适应。研磨周期及其子时期（例如主动研磨期和随后的空转期）的持续时间可以按照旋转研磨构件的旋转的数量来表达。可直接或间接地基于研磨机的操作参数来估计或检测主动研磨期的结束。如从下面的公开中清楚的，不同的参数可用于这个目的。可基于所检测或估计的当待研磨的材料用完时的时刻来估计研磨周期的主动研磨期的持续时间。

在一些实施例中，操作参数是旋转研磨构件的操作参数。在其它实施例中，操作参数可以是控制旋转研磨构件的旋转的电机的操作参数。

可因此动态地并考虑研磨构件的实际效率来使研磨周期的持续时间适应。研磨构件的研磨效率的减小将被给予考虑且将导致研磨周期持续时间的适应。而且，由于例如制造过程而引起的在（多个）研磨构件的起始效率中的差异可以被给予适当考虑。

该方法包括下面的步骤：

给研磨机供给待研磨的给定量的材料，并通过在主动研磨期期间旋转所述旋转研磨构件来研磨所述材料；

在主动研磨期之后的空转期期间使旋转研磨构件空转，以用于从研磨机移除残余磨碎材料，主动研磨期和空转期定义了研磨周期；

基于研磨机的操作参数来估计或检测主动研磨期何时结束；

基于第一研磨周期的主动研磨期的所估计的持续时间来使随后的研磨周期的持续时间适应。

主动研磨期的结束（即待研磨的材料的耗尽）的估计或检测使确定研磨周期的主动研磨期的持续时间变得可能。然后基于前一研磨周期的所检测或估计的持续时间来使（多个）下一研磨周期的持续时间适应（如果需要的话）。

在优选实施例中，研磨机的操作参数指示研磨构件的旋转速度的变化。因为当待研磨的材料耗尽时研磨构件的旋转速度快速增加，速度变化在确定研磨何时已完成时是特别有用的。

因此，在一些特别优选的实施例中，研磨机的操作参数是与研磨构件的旋转速度链接的参数。例如，该参数可以是旋转速度本身。在其它实施例中，参数可以是在由传感器布置产生的随后的旋转脉冲之间的时间延迟，传感器布置被设计和配置成检测研磨构件或以与研磨构件的速度成比例的速度旋转的机器部件的旋转。因此例如，控制研磨构件的电机的旋转速度可用作操作参数。

根据优选实施例，该方法可包括下面的步骤：提供用于检测旋转研磨构件的旋转并产生对应于旋转研磨构件的旋转的旋转脉冲的传感器布置；检测在随后的旋转脉冲对之间的时间延迟。因此可根据在随后的旋转脉冲对之间的所述时间延迟来检测旋转研磨构件的旋转速度的变化。

不考虑如何得到主动研磨期的结束的估计或检测，该方法允许使研磨周期的总持续时间适应于主动研磨期的实际持续时间。可因此考虑（多个）研磨构件的研磨效率的恶化，避免或减轻现有技术研磨机的缺点，并确保研磨周期的最佳持续时间。

根据一些实施例，可检测在随后的脉冲之间的延迟的降低，所述降低对应于旋转速度的增加且因此指示主动研磨期的结束。

在一些优选实施例中，为了提供研磨机的更稳定的控制，避免由于旋转速度的意外波动而引起的控制错误，该方法可包括下列步骤：存储在随后的旋转脉冲之间的时间延迟中的至少一些；以及基于所存储的时间延迟来找出在研磨周期内的旋转速度的变化。所存储的延迟数据可被处理以例如计算一个或多个平均延迟值。

例如，该方法的一些实施例可包括下列步骤：

存储在研磨周期期间在随后的旋转脉冲对之间的时间延迟；

计算在主动研磨期内在随后的旋转脉冲之间的第一平均延迟；

计算在空转期内在随后的旋转脉冲之间的第二平均延迟；

计算在第一平均延迟和第二平均延迟之间的阈值延迟值；

找出对应于阈值延迟的旋转脉冲数；

将在主动研磨期的开始和对应于阈值延迟值的旋转脉冲数之间的旋转脉冲的总数设置为主动研磨期的持续时间。

研磨周期的总持续时间由主动研磨期加上空转期给出。在每个研磨周期，可通过检测在这两个不同的时期（即主动研磨和空转）之间的分离点来使研磨周期的持续时间适应可能变化的操作条件。如果主动研磨期的持续时间改变，则设置随后的研磨周期的不同长度或持续时间。因此以自适应方式操作研磨机，根据需要来增加或减小研磨周期的总持续时间。

可在由研磨机执行的每个研磨周期期间检测、即估计主动研磨期的结束。在其它较不精确的实施例中，可只在一些研磨周期期间例如每两个或三个研磨周期执行主动研磨期的结束的检测。

因为主动研磨期的实际持续时间是先天未知的，根据一些实施例，该方法包括下列步骤：

设置在主动研磨期内的第一检测窗口；

设置在空转期内的第二检测窗口；

计算在第一检测窗口内的随后的旋转脉冲之间的第一平均延迟；

计算在第二检测窗口内的随后的旋转脉冲之间的第二平均延迟；

第一和第二检测窗口适当地位于主动研磨和空转的相应时期内，使得它们将决不与从主动研磨期和空转期的转变可位于的间隔重叠。

例如，第二检测窗口可位于具有预先确定的持续时间的研磨周期的末尾处。选择第二检测窗口的持续时间，以便持续小于空转期的时间，例如空转期的持续时间（即由旋转研磨构件在空转期期间执行的旋转的数量）的一半。

第一检测窗口可在例如在研磨周期的开始之后在旋转研磨构件的某个数量的旋转之后打开，并可持续小于在任何可能的操作条件之下完成预设量的材料的研磨所需的最小数量旋转的若干旋转。在一些实施例中，可实验式地确定主动研磨期的绝对最小持续时间。第一检测窗口将然后被定位并形成所需尺寸，使得它将在这样的绝对最小主动研磨期结束之前关闭。

当该方法包括计算第一平均延迟和第二平均延迟时，分别在主动研磨期和空转期期间，可预见用于中止研磨周期的例程。如果待研磨的材料的量小于最小预设量，则在第一平均延迟和第二平均延迟之间的差异低于阈值。如果这出现，则研磨周期被中止。

可基于待研磨的材料的最小可容许量来选择第一检测窗口在预期主动研磨期内的位置。更具体地，作为例子考虑基于脉冲数的检测和适应***，如果N是研磨最小可容许量的材料在理论上所要求的旋转的数量（低于其，研磨周期应被中止），第一检测窗口的打开可被设置在第（N+m）个旋转脉冲处，其中m至少是1。在这种情况下，如果待研磨的量是不足的，在第一和第二检测窗口期间基于存储的延迟值而计算的两个平均延迟将是实质上相同的，且研磨周期被中断。“实质上相同”意指两个值相差例如不多于10%且优选地不多于5%。

在简单的实施例中，空转期可具有固定的持续时间，即固定数量的旋转脉冲。在其它实施例中，更精确的方法可提供空转期的自适应持续时间。空转期的持续时间可设置成使得主动研磨期越短，则空转期越短。

该方法可包括估计主动研磨期的持续时间的步骤和基于主动研磨期的所估计的持续时间来使随后的研磨周期的空转期的持续时间适应的随后步骤。

如果用于研磨咖啡豆，尤其是（但不一定）在咖啡饮料生产机器中，则该方法是特别有用的。在这样的应用中，该方法将在咖啡研磨机上执行以生产然后被装入到灌注单元或咖啡过滤器等内的咖啡粉。

可控制研磨机来执行一个或多个研磨周期以提供所要求量的磨碎的咖啡。在一些实施例中，单个研磨周期将提供足够用于执行灌注周期的咖啡粉量。但是在其它实施例中，例如，如果较小的体积配量室用于将咖啡豆配量到研磨机，则可执行几个研磨周期来为灌注单元提供足够量的咖啡粉。

即使速度相关参数、即与研磨构件的旋转速度有关的参数特别适合于执行如本文所述的操作方法，其它参数也可适当地用于这个目的。基于下面的考虑因素：当主动研磨期完成、即待研磨的材料耗尽时，研磨构件的操作条件将改变，被这个变化影响或影响这个变化的任何参数可用作用于执行本文所述的方法的控制参数。

当待研磨的材料耗尽时，施加到研磨构件的抵抗性扭矩和因此将由电机施加到研磨构件的扭矩下降。施加到研磨构件的扭矩可例如由扭矩计测量。扭矩计的测量信号可用作研磨机的操作条件的指示。扭矩中的急剧变化在主动研磨期结束时发生，并可用于以如上所述的自适应方式控制研磨机。如在本文理解的扭矩计可以是适合于检测被传输到研磨构件的扭矩或至少扭矩的变化或否则与所述扭矩或扭矩变化链接的参数的任何设备、构件、部件或布置。

根据其它实施例，驱动研磨构件的电机的电参数也可用于执行本文公开的方法。例如，由电机吸收的电流可有利地被采用作为指示研磨机的操作条件的参数。当待研磨的材料耗尽时，抵抗性扭矩下降且因此由电机产生的功率也下降。如果电压实质上是不变的，功率下降导致由电机吸收的电流的减少。主动研磨期的结束可被检测为给电机供电所需的电流的下降。

根据另外方面，本发明还涉及一种研磨机，其包括：可能与静止研磨构件协作的旋转研磨构件；控制旋转研磨构件的旋转的电机；控制单元，其被编程以执行如上所述的方法。研磨机还进一步是体积配量室的部分，体积配量室可与待研磨的材料的至少一个容器（例如咖啡豆容器）接合。

根据再另外方面，本发明还涉及饮料生产机器例如咖啡机，其包括如本文所述的研磨机和饮料制备单元（例如咖啡泡制单元）。

本发明的另外的特征和优点在其示例性实施例的下面描述中和在形成本描述的集成部分的所公开的权利要求中被阐述。

附图说明

本发明的更完整的理解及其很多优点将容易被得到，因为其通过参考当结合附图考虑时的下面的详细描述而变得更好地被理解，附图示出本发明的一个示例性非限制性实施例。在图中：

图1图示沿着咖啡豆研磨机和相关电机的示例性实施例的垂直平面的截面；

图2图示图1的研磨机的底部三向投影视图；

图3图示类似于图2的视图，其中咖啡研磨机的部分被移除；

图4图示研磨机的功能方框图；

图5图示合并咖啡研磨机的咖啡生产机器的示意图；

图6到9图示说明研磨机的操作方法的图；

图10图示本发明的操作方法的一个实施例的流程图。

实施例的详细描述

示例性实施例的下面的详细描述参考附图。在不同图中的相同参考数字标识相同或相似的元件。附加地，图并不一定按比例绘制。此外，下面的详细描述并不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。

在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的提及意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”在整个说明书中的不同地方的出现并不一定指相同的（多个）实施例。此外，在一个或多个实施例中可以用任何适当的方式组合特定的特征、结构或特性。

在下面的描述中，将在对咖啡研磨机的应用中描述本发明的方法。然而应理解，该方法可用于操作旨在用于研磨不同种类的产品（例如但不限于食品产品）的研磨机，每当空转期被要求跟随主动研磨期（关于其的持续时间可以是可变的和不可预测的）时。本文描述的方法允许研磨机操作适应于可变操作条件。

图1图示咖啡研磨机1的示例性实施例。研磨机1包括第一静止研磨构件3和第二旋转研磨构件5。在图中图示的示例性实施例中，静止研磨构件3和旋转研磨构件5是研磨盘或研磨轮。在其它实施例中，研磨构件可以是被不同地成形和设计。例如，研磨构件可包括研磨锥等。重要的是，至少一个研磨构件相对于另一研磨构件旋转。而且在本文公开的实施例中，只有一个研磨构件旋转，而另一研磨构件是静止的。在其它实施例中，两个研磨构件都可旋转，且适当的测量布置可被提供以基于本文公开的原理来检测对于执行对研磨过程的控制有用的旋转参数。测量与这两个旋转研磨构件中的仅仅一个有关的参数将足以执行该方法。

为了清楚和简明起见，在下面的详细描述中，将参考研磨盘，其中一个研磨盘是静止的而另一个是旋转的，应理解，可替代地使用不同的研磨构件及其布置。

在一些实施例中，静止研磨盘和旋转研磨盘垂直地重叠。旋转研磨盘可布置在静止研磨盘之下。

在静止研磨盘3和旋转研磨盘5之间，形成研磨空间7。在一些实施例中，研磨盘3和5包括面向彼此的实质上圆锥形的主动研磨表面。上静止研磨盘3具有中心孔，待研磨的咖啡豆穿过该中心孔被送入研磨机。可借助于本身已知的且没有更详细描述的调节机构9来调节在静止研磨盘3和旋转研磨盘5之间的距离。借助于在支承静止研磨盘3并啮合在螺旋状通道13中的单元上形成的螺旋状突出部11来获得调节。可通过相对于静止支承件15旋转支承静止研磨盘3的单元来获得在这两个研磨盘3和5之间的距离的调节。

旋转研磨盘5被旋转地支承在静止支承件15中并被安装用于在轴17上旋转。根据一些实施例，豆进给构件19也可扭转地连接到轴17。豆进给构件19与旋转研磨盘5一起整体地旋转并便于待研磨的咖啡豆穿过在研磨盘3、5的相对面对活动表面之间的研磨体积进给。

在一些实施例中，旋转研磨盘5的旋转通过齿轮传动装置由电机21控制。

齿轮传动装置可包括以比电机21实质上更慢的旋转速度旋转该旋转研磨盘5的旋转速度适配器。速度适配器可包括与扭矩地连接到轴17的齿轮25啮合的蜗杆。电机21使轴17、旋转研磨盘5和驱动进给构件19旋转。这些构件的旋转使咖啡豆输送进并穿过在静止研磨盘3和旋转研磨盘5的面对的锥形表面之间形成的空间。在这两个研磨盘3和5之间的交互旋转运动引起咖啡豆的研磨和咖啡粉的产生。后者穿过***孔27离开在这两个研磨盘3和5之间的研磨空间。咖啡粉在离心力和由旋转研磨盘5的旋转运动产生的通风的影响之下被排出。

磨碎的咖啡粉被收集在卸料漏斗29中并朝着在图5中的31处示意性和部分地示出的泡制单元被输送。

在一些实施例中，咖啡豆可容纳在可移除的容器C中，容器C只在图1中示意性示出并可以用任何适当的方式成形。可提供几个咖啡容器C，其容纳不同种类的咖啡豆，例如常规咖啡豆或除去咖啡因的咖啡豆。

配量构件可布置在可移除的咖啡容器C周围、中或之下。由咖啡可移除容器C输送的咖啡豆被收集在布置在静止研磨盘3之上的配量室33中。可基于配量室33的容积测容积地计量在每个研磨周期待研磨的咖啡豆的量。

在开始泡制周期之前，预定量的咖啡豆被装入配量室33中。如果配量室33的容积是固定的，在每个研磨周期研磨的咖啡豆的量实质上是不变的。一旦配量室33已被填充咖啡豆，在实际研磨过程开始之前，在咖啡豆容器C和配量室33之间的通道就可被中断。关闭器（未示出）可布置在容器C和配量室33之间。一旦关闭器被闭合，就没有另外的咖啡豆可被装入配量室33中，使得在每个研磨周期只可研磨该量的咖啡豆，其可临时存储在配量室33中。

在收集在配量室33中的全部量的咖啡豆已被研磨之后和在随后的空转期过去之后，研磨周期结束，在空转期期间，旋转研磨盘5空转，以便排出保留在两个研磨盘3和5之间的实质上全部量的咖啡粉，如稍后将更详细公开的那样。

图4图示研磨机1的功能方框图。在图4的方框图中，与齿轮传动装置23、25、电机21、控制单元37和体积配量室33组合示意性示出两个研磨盘3和5。

为了操作并控制研磨机1，提供传感器布置以检测下旋转研磨盘5的旋转的数量。在一些实施例中，如图1、2和3所示，布置一个或多个永久磁体41，以便与旋转研磨盘5一起整体地旋转。在附图中所图示的示例性实施例中，磁体41嵌入齿轮25中并与旋转研磨盘同步地旋转。一个或多个传感器静止地支承在支承件15中或上，如图2所示那样，其中图示研磨机1的底部三向投影图。图2示意性示出布置在齿轮26之下的传感器43。传感器43可以是例如霍尔效应传感器。图3在同一底视图中图示同一研磨机1，而支承件15的一部分15A被移除以示出布置在齿轮5中或上的两个磁体41的位置。传感器43检测齿轮25和因而下旋转研磨盘5的旋转。传感器43针对齿轮25和旋转研磨盘5的每次旋转产生多个脉冲，该多个脉冲对应于与其整体地旋转的磁体的数量。在图中所示的示例性实施例中，针对研磨盘5的每次旋转产生两个旋转脉冲，因为两个磁体41被使用。在其它实施例中，只使用一个磁体41或多于两个磁体可布置在齿轮25上或研磨机1的任何其它部件上，该任何其它部件与旋转研磨盘5一起整体地旋转，即执行与后者相同数量的旋转。

在图4的示意性方框功能图中，参考数字41、43代表这个传感器布置，其向电子控制单元37提供一组或一系列旋转脉冲，以用于稍后更详细解释的目的。

到目前为止所述的研磨机1可布置在图5中示意性示出的咖啡机内，其中只有咖啡机的主要部件被示意性地表示。在研磨机1的顶部上，示出咖啡豆容器C连同体积配量室33。磨碎的咖啡粉被输送到在31示意性示出的泡制单元，其包括由两个相互移动的泡制室部分31A、31B组成的泡制室。泡制单元31可具有任何已知的结构且不需要特定的描述。泡制单元31被供给有通过热水导管47输送的热水。水从水容器W由泵49泵送。泵49从容器W穿过水加热器51泵送水，且一旦磨碎的咖啡粉在泡制室中被压紧，热加压水就被输送通过泡制单元31的泡制室，以便提取咖啡饮料。后者穿过咖啡喷嘴53例如被输送到布置在其下的杯C1中。咖啡机的部件、结构和操作可根据咖啡机设计而改变且对于公开本发明的目的不是所关心的。本领域中的技术人员将理解，不同的咖啡机配置是可能的，以及本发明的教导不限于各种可能的可用咖啡机中的一个或其它。

现在将更详细地公开由研磨机1执行的研磨周期，具体地参考图6到9。

如上面简洁地提到的，研磨周期通常由两个主要时期组成：

（a）主动研磨期，在其期间，收集在配量室33中的咖啡豆被研磨并转换成穿过漏斗29朝着泡制单元31输送的咖啡粉；

（b）研磨机的空转期，在其期间，旋转研磨盘5继续旋转以清洁研磨机的内部，即在开始随后的研磨周期之前实质上从中消除任何咖啡残渣。

由于几个因素，研磨由体积配量室33的体积决定的固定体积量的咖啡豆所要求的时间可广泛地改变。首先，咖啡豆的实际体积不是不变的，即使体积配量室33的容积是固定的。咖啡的实际量取决于咖啡豆的形状和尺寸。因此，在配量室33中引入的咖啡豆的真实重量可在由体积配量室33的尺寸所决定的平均重量周围波动。较大量的咖啡需要较长的研磨时间，即旋转研磨盘5的较大数量的旋转。其次，研磨盘或轮3和5的效率可由于磨损而改变。

此外，在一些实施例中，特别是当研磨盘3和5由金属制成并通过机器加工被制造时，研磨盘3和5的活动表面的形状对于所有所制造的研磨盘不是相同的。这导致可变的研磨效率。不同的研磨盘对可能要求不同的时间来研磨相同量的咖啡。

此外，在两个研磨盘3和5之间的距离是用户可调节的，例如以修改饮料质量。这个距离代表强烈地影响将固定量的咖啡豆研磨成咖啡粉所要求的研磨时间的另外因素。在研磨盘3、5之间的距离越大，研磨相同量的咖啡豆所需的旋转的数量就越大。

为了得到更高效的研磨周期，本文公开的方法使研磨周期的总持续时间适应以优化该周期，允许在可能的最短时间内来自研磨机的咖啡残渣的完全移除，避免在实际主动研磨期之后的研磨机的不必要地长的空转。应理解，在本描述的上下文中，通常依据旋转研磨盘的旋转的数量理解持续时间。

在一些实施例中，初始研磨周期具有被表达为旋转研磨盘5的旋转的数量的给定持续时间。控制单元37可被编程以执行控制算法，控制算法通过减小或增加随后的研磨周期的旋转的总数来使研磨周期的总持续时间（旋转研磨盘5的旋转的总数）适应，以优化周期的总持续时间。

在一些实施例中，操作研磨机的方法包括估计主动研磨期的持续时间，即研磨固定或实质上固定的体积量的咖啡豆所要求的旋转研磨盘5的旋转的数量。当主动研磨期终止时，空转期被执行。在一些实施例中，空转期可以是不变的，即由旋转研磨盘5的不变数量的旋转形成。在其它实施例中，空转期可具有可变持续时间，即可由旋转研磨盘5的可变数量的旋转形成。

由于必须被研磨的咖啡豆的存在，旋转速度在主动研磨期期间更慢。研磨要求更高的扭矩施加到旋转研磨盘5上。因此，旋转速度较慢。一旦咖啡豆已被完全研磨，施加到旋转研磨盘5的抵抗性扭矩就下降。因此，旋转速度突然增加。可因此基于旋转研磨盘5的实际旋转速度来估计主动研磨期的结束。

在一些实施例中，该方法提供检测在由传感器43产生的随后的旋转脉冲之间的延迟。在随后的脉冲之间的时间延迟是旋转研磨盘5的当前旋转速度的函数。因此，在旋转研磨盘5的旋转速度中的突然变化被检测为在由传感器43产生的随后的旋转脉冲之间的延迟的突然变化。

在其它方面，在随后的旋转脉冲之间的延迟在主动研磨期期间比在空转期期间实质上更大。基于这个现象，在一些实施例中，在随后的旋转脉冲之间的延迟的变化用于确定主动研磨期何时终止。

在一些实施例中，该方法提供在图4中的37M处示意性所示的储存存储器中存储在从当研磨周期被触发时的时刻开始由传感器布置41、43产生的随后的旋转脉冲之间的时间延迟。该时间延迟可由控制单元37例如借助于时钟并使用旋转脉冲来开始并停止时间计数来计算。

图6示意性示出基于在研磨周期期间由传感器布置41、43产生的旋转脉冲由控制单元37计算的延迟值。在水平轴上，报告脉冲的数量。在这个例子中，旋转研磨盘5的完整旋转产生两个旋转脉冲，因为两个磁体设置在研磨机1的旋转部位上。在垂直轴上，在两个随后的脉冲之间的时间延迟被显示并以毫秒为单位表达。

图6示出对于被指示为T_AG的第一时间间隔，时间延迟实质上是不变的且高于在以T_IR指示的第二时间间隔中的随后脉冲之间的延迟。时间间隔T_AG对应于主动研磨期，而时间间隔T_IR对应于空转期。本文公开的方法估计脉冲的数量和因而完成主动研磨期T_AG所要求的旋转研磨盘5的旋转的数量。基于完成研磨周期所要求的旋转的数量来（如果需要的话）使接着的（多个）研磨周期的旋转的总数适应。

可如下执行适应：

因为在随后的脉冲之间的时间延迟可由于很多因素而波动，主要是因为待研磨的材料是非均匀的，根据一些实施例，该方法包括确定表征主动研磨期T_AD的第一平均延迟AD1的步骤。因为主动研磨期的实际持续时间是先天未知的，必须设置检测窗口，在检测窗口期间在随后旋转脉冲对之间的延迟在平均值的计算中被考虑。在图7中，示出第一检测窗口W1。在落在第一检测窗口W1内的连续旋转脉冲对之间的所存储的时间间隔被用于计算第一平均延迟AD1。

在示例实施例中，检测窗口W1被设置在从研磨周期开始起的45和67个脉冲之间，即在通常落在主动研磨期的中心位置中的位置中。将稍后解释这个选择的原因。

在空转期内计算第二平均延迟AD2。基于在第二检测窗口W2中的所存储的延迟的值来计算这个第二平均延迟AD2。根据图7所示的示例性实施例，第二检测窗口W2被设置在由传感器布置41、43产生的脉冲数177和脉冲数199之间。第二检测窗口W2优选地位于尽可能靠近研磨周期的末尾。因为该方法是基于校正下一研磨周期的持续时间、即下一研磨周期的旋转的数量的思想的自适应方法，基于在已知总持续时间（旋转脉冲的已知总数）的当前研磨周期期间测量的值，第二检测窗口W2可确切地被设置在研磨周期的末尾处。

如上面提到的，可从研磨周期的设定的持续时间，例如200个脉冲（即旋转研磨轮或盘5的100次旋转）开始执行该方法。第一窗口W1被设置在主动研磨期T_AG的中心位置中，或更精确处于在所估计的理论主动研磨期T_AG内，因为主动研磨期的实际持续时间（即形成主动研磨期的旋转脉冲的数量）是未知的。

第一检测窗口W1优选地以若干个脉冲为中心，该若干个脉冲对应于为了得到适当的饮料而研磨最小量的咖啡豆理论上所要求的旋转的数量。通过选择这个窗口位置，得到确定在给定的研磨周期中收集在配量室33中的咖啡豆的量实际上是足够的还是不足的以产生可接受咖啡杯的额外功能。

事实上，当咖啡豆容器C耗尽咖啡豆时，配量室33将不被完全填充，即由容器分配的最后剂量通常小于填充配量容量33所要求的完全量咖啡豆。如果在最后配量时输送的咖啡豆的量如此小，以使得收集在配量室33中的总残留咖啡豆在第一检测窗口W1之前的旋转期间被研磨，则控制单元将以稍后阐明的方式检测咖啡缺乏的这种情况，并可被编程以中止研磨周期。

如果在最后配量时收集在配量室33中的咖啡豆的数量小于完全填充室33实际所要求的数量，但是使得在第一检测窗口W1期间研磨机仍然被供给有咖啡豆且因此检测窗口W1至少部分地在主动研磨期内，则控制单元37将完成研磨周期并开始泡制周期。

第二检测窗口W2被设置在空转期的末尾处，以避免其与在T_AG期（主动研磨期）和T_IR期（空转期）之间的过渡区域的重叠。

一旦基于由控制单元37在研磨周期期间存储的延迟值计算出第一平均延迟AD1和第二平均延迟AD2，根据一些实施例，该方法提供基于第一和第二平均延迟值AD1和AD2来计算阈值T1。阈值T1（见图8）可被计算为：

换句话说，阈值T1可以是在第一平均延迟AD1和第二平均延迟AD2之间的平均或中值。

如下使用阈值T1：由控制单元37存储的高于阈值T1的延迟值属于主动研磨期；小于的阈值T1的延迟值属于空转期。

这两个平均延迟值AD1和AD2也可用于检查足够的咖啡豆是否在配量室33中是可得到的，或者研磨周期和随后的泡制周期是否必须被中止。如上面提到的，第一检测窗口W1位于预期的主动研磨期T_AG的中间位置中。如果最后的咖啡豆配量如此小，以使得它在第一检测窗口W1之前或期间被完全研磨，则周期必须被中止。例如通过计算在AD1和AD2之间的差异来检测这个条件。如果这个差异低于给定最小阈值，则周期被中止且例如关于“咖啡容器空”的信息被触发。

该方法的下一步骤可以是对应于阈值T1的旋转脉冲数的定位，如在图9的图中视觉地示出的。基于在随后的旋转脉冲之间的所存储的延迟，控制单元37确定哪个脉冲数对应于所计算的阈值T1。在图9的示例性实施例中，脉冲数108代表时间延迟等于阈值T1时的时刻。

这个数代表研磨周期的第一阶段的持续时间，即主动研磨期的持续时间。即当前研磨周期的主动研磨期持续108个旋转脉冲，其在这个实施例中对应于旋转研磨盘5的54次旋转。

如上面提到的，主动研磨期（T_AG）的实际持续时间是先天未知的。借助于到目前为止描述的过程，控制单元37确定对应于当前研磨周期的主动研磨期的持续时间的脉冲的数量。在这个数的脉冲（在本例中的108）之后，全部咖啡豆已被研磨。研磨机1的随后的旋转期（对应于脉冲间隔T_IR）是空转期。

为了优化研磨机1的操作，控制单元37将设置空转期的持续时间，使得所述时期将足以实质上从两个研磨盘3和5之间的空间消除咖啡残渣，同时避免空转期的不必要地长的时期。

在一些实施例中，空转期可以是不变的。例如，60个旋转脉冲可被设置为空转期的标准持续时间。在其它实施例中，空转期的持续时间可适应于主动研磨期的所检测或估计的长度，即适应于定义时期T_AG的旋转脉冲的数量。

通过估计在研磨周期期间主动研磨期的实际持续时间，使用上面描述的流程，控制单元37可使下一研磨周期的长度（以旋转脉冲的数量表达）适应。如从下面的例子将变得明显的，这个流程将基于真实操作条件使研磨周期的实际总持续时间适应，避免研磨机的不必要地长的空转且同时确保在每个研磨周期时咖啡残渣从研磨机的有效移除。

作为例子，我们假设控制单元37控制研磨机1以执行不变的并数到60个旋转脉冲的空转期。

我们现在考虑，在某些环境下，主动研磨期要求180个旋转脉冲。在这种情况下，研磨周期的总持续时间将是：

研磨周期 = 180+60 = 240个旋转脉冲。

如果例如由于在两个研磨盘3和5之间的相互距离的增加，在不同的操作条件中主动研磨期要求70个脉冲，则研磨周期的总持续时间将是：

研磨周期 = 70+60 = 130个旋转脉冲。

本文所述的方法使研磨周期的总持续时间适应于实际所需的旋转脉冲的总数，实际所需的旋转脉冲的总数由完成容纳在配量室33中的咖啡豆的研磨所要求的时间（脉冲的数量）决定。在上面的例子中，一旦操作条件改变（例如用户增加了在研磨盘3、5之间的距离），第一研磨周期就将再次持续240个脉冲。然而，控制单元37将确定主动研磨的实际时期短于预期的：70个脉冲而不是180个。控制单元将因此使下一研磨周期的长度（即下一研磨周期的脉冲的总数）适应，减小了旋转脉冲的数量。

图10图示概述到目前为止公开的方法的主要步骤的流程图。

为了避免***的不稳定的操作，适应可以是逐步的。在上面的例子中，即使基于主动研磨期的所检测的持续时间，旋转的总数也应从240减小到130（即少110个旋转脉冲），控制单元37将在某个数量的步骤上分配脉冲差异。例如，每个随后的研磨周期将被减小110个旋转脉冲的所要求总减小的分数，例如减小每个研磨周期的20个脉冲。

跟踪速率，即***改变在每个随后的研磨周期期间旋转的数量所处于的速度可以是固定的。例如，在每个随后的研磨周期，控制单元37可将形成下一研磨周期的旋转的数量改变固定的量。在其它实施例中，跟踪速率可由在当前研磨周期的持续时间和目标持续时间之间的失配来确定。失配、即在旋转脉冲方面的差异越大，跟踪速率、即被加到前一周期的旋转脉冲的数量或从前一周期的旋转脉冲的数量减去的旋转脉冲的数量就越高。

在一些实施例中，根据***是否必须增加或减小在研磨周期期间执行的旋转的数量，所添加或减去的脉冲的量可以是不同的。既然太短的研磨周期代表临界状况，因为不足数量的旋转将导致来自研磨机的咖啡残渣的不完全移除，研磨周期持续时间的校正将比在当实际研磨周期持续时间比所要求的长时的相反情况下更快。

空转期的持续时间可以是固定的，如上面提到的。然而在一些实施例中，空转期的持续时间也以自适应方式改变，取决于主动研磨期的实际持续时间。主动研磨期越短，即时期TAG的旋转脉冲的数量越小，空转期、即形成时期TIR的脉冲的数量就可能越短。

相比于控制研磨机操作的当前技术过程（例如基于每研磨周期的固定数量的旋转），使用本发明的方法得到的优点从上面的描述中是清楚认识到的。如果研磨周期被设置为持续固定数量的旋转，即固定数量的旋转脉冲，则旋转脉冲的这个固定数量必须被设置得足够高以适合研磨机1的任何可能的操作条件。在当前的例子中，假设180个脉冲是主动研磨期的最大可能的持续时间，则研磨周期将根据当前技术总是持续至少240个旋转脉冲。当研磨机在其中70个脉冲足以完成咖啡豆的研磨的条件中操作时，研磨机1将执行持续110个旋转脉冲的完全多余的旋转。用户在这种情况下将必须等待对于研磨咖啡并清洁研磨机来说所不必要的时间。

使用本文公开的自适应方法，这个缺点被消除，因为研磨机能够使研磨周期的持续时间逐渐适应于研磨机的实际操作条件。

虽然本文描述的主题的所公开的实施例在附图中示出并在上面结合几个示例性实施例特别地和详细地被充分描述，对本领域中的普通技术人员将明显的是，很多修改、变化和省略是可能的，而实质上不偏离在本文阐述的新颖的教导、原理和概念和在所附权利要求中记载的主题的优点。因此，所公开的创新的正确范围应仅由所附权利要求的最宽解释来确定，以便包括所有这样的修改、变化和省略。词“包括”并不排除除了在权利要求中列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。在元件前面的词“一”或“一种”并不排除多个这样的元件的存在。在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可由一个且同一项硬件体现。某些措施在相互不同的从属权利要求中被记载的简单事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims

1. 一种操作至少包括旋转研磨构件的研磨机的方法，所述方法包括下列步骤：

启动具有持续时间的第一研磨周期；

给所述研磨机供给待研磨的给定量的材料，并通过在主动研磨期期间旋转所述旋转研磨构件来研磨所述材料；

在所述主动研磨期之后的空转期期间使所述旋转研磨构件空转，用于从所述研磨机移除残余研磨材料，所述主动研磨期和所述空转期定义所述研磨周期；

基于所述研磨机的操作参数来估计所述给定量的材料何时已被研磨；

基于所述第一研磨周期的所述主动研磨期的所估计的持续时间来使随后的研磨周期的持续时间适应。

2. 如权利要求1所述的方法，其中所述研磨机的所述操作参数是与所述研磨构件的旋转速度链接的参数。

3. 如权利要求2所述的方法，其中所述研磨机的所述操作参数指示所述研磨构件的旋转速度的变化。

4. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括下列步骤：

提供用于检测所述旋转研磨构件的旋转并产生对应于所述旋转研磨构件的旋转的旋转脉冲的传感器布置；以及

检测在随后的旋转脉冲对之间的时间延迟；

其中根据在随后的旋转脉冲对之间的所述时间延迟来检测所述旋转研磨构件的所述旋转速度的变化。

5. 如权利要求4所述的方法，包括下列步骤：

存储在随后的旋转脉冲之间的时间延迟中的至少一些；

基于所存储的时间延迟来找出在所述研磨周期内的旋转速度的变化。

6. 如权利要求4或5所述的方法，还包括下列步骤：

存储在研磨周期期间在随后的旋转脉冲对之间的时间延迟；

计算在所述主动研磨期内在随后的旋转脉冲之间的第一平均延迟；

计算在所述空转期内在随后的旋转脉冲之间的第二平均延迟；

计算在所述第一平均延迟和所述第二平均延迟之间的阈值延迟值；

找出对应于所述阈值延迟的旋转脉冲数；

将在所述主动研磨期的开始和对应于所述阈值延迟值的旋转脉冲数之间的旋转脉冲的总数设置为所述主动研磨期的持续时间。

7. 如权利要求6所述的方法，还包括下列步骤：

设置在所述主动研磨期内的第一检测窗口；

设置在所述空转期内的第二检测窗口；

计算在所述第一检测窗口内的随后的旋转脉冲之间的第一平均延迟；

计算在所述第二检测窗口内的随后的旋转脉冲之间的第二平均延迟。

8. 如权利要求6或7所述的方法，其中所述阈值延迟值被计算为在所述第一平均延迟和所述第二平均延迟之间的平均值。

9. 如权利要求6到8中的任一项所述的方法，其中如果在所述第一平均延迟和所述第二平均延迟之间的差异低于给定阈值，则所述研磨周期被中止。

10. 如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中所述操作参数是将所述研磨构件驱动成旋转所要求的功率或与所述功率链接的参数。

11. 如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中所述旋转研磨构件由电机旋转，且其中所述研磨机的所述操作参数是所述电机的电参数。

12. 如权利要求11所述的方法，其中所述电参数是由所述电机吸收的电流。

13. 如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中所述操作参数是施加到所述研磨构件的扭矩或所述扭矩的函数。

14. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中待研磨的所述材料是咖啡豆。

15. 一种研磨机，包括：旋转研磨构件；控制所述旋转研磨构件的旋转的电机；被编程以执行根据权利要求1到14中的任一项所述的方法的控制单元。

16. 一种咖啡机，包括泡制单元和根据权利要求15所述的研磨机。