履帶速度可控式烤面包的制造方法
【專利摘要】一種履帶式烤箱，包括設(shè)有烘焙室的殼體以及鄰近所述烘焙室的加熱元件?？刂破鞅痪幊桃愿鶕?jù)烤箱內(nèi)當(dāng)前估算溫度來控制烘烤時間，其中所述當(dāng)前估算溫度是先前時間段內(nèi)加熱功率輸入的函數(shù)，其也可以是先前估算溫度的函數(shù)。在一實施例中，所述烤箱還包括履帶機及耦合到所述履帶的馬達，其中，所述控制器被編程以控制所述履帶的烘烤時間。所述控制器也可以被編程以根據(jù)產(chǎn)品裝載情況(例如，為烤箱里食物存在狀態(tài)的函數(shù)的一個計算值)控制烘烤時間。所述烤箱還包括用以檢測所述烤箱里是否有食物存在并將檢測信號傳達給所述控制器的傳感器。優(yōu)選的是，所述計算值是一個電眼計算值，所述電眼計算值是先前電眼計算值的函數(shù)。
【專利說明】履帶速度可控式烤面包機

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及履帶式烤面包機(conveyor toaster)領(lǐng)域,特別涉及用以控制食物產(chǎn)品烘烤程度的機構(gòu)。
[0002]履帶式烤面包機通常包括具有烘焙室的殼體，用以移動食物產(chǎn)品通過烘焙室的履帶以及加熱元件。在食物產(chǎn)品被移動通過烘培室時，加熱元件對食物產(chǎn)品進行烘烤。為了控制食物被烘烤的程度，控制履帶的速度是已知的。例如，轉(zhuǎn)讓給赫高公司的美國專利第6624396號公開了一種履帶式烤箱，其根據(jù)烤箱內(nèi)的溫度控制履帶速度。例如，如果烤箱內(nèi)的溫度較低，那么履帶將降低速度使得食物達到預(yù)定烘烤程度。另外，專利號為5253564的美國專利公開了一種履帶式烤箱，其對于不同類型的食物產(chǎn)品具有不同履帶速度和加熱百分比的預(yù)編程的烘烤選項。
[0003]為了省電，履帶式烤面包機通常設(shè)有待機模式，該待機模式停止履帶和減少提供給加熱元件的加熱百分比。待機模式可通過按下適當(dāng)?shù)陌粹o(例如待機按鈕)來進入，或者當(dāng)檢測到履帶上一段時間內(nèi)沒有食物時可自動進入待機模式。待機模式可通過按下適當(dāng)?shù)陌粹o(例如“烘烤”按鈕)退出，或者當(dāng)檢測到輸送機上有食物時可自動退出待機模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種履帶式烤箱，包括設(shè)有烘焙室的殼體以及鄰近所述烘焙室設(shè)置的加熱元件?？刂破鞅痪幊桃愿鶕?jù)所述烤箱內(nèi)的當(dāng)前估算溫度來控制烘烤時間，其中所述當(dāng)前估算溫度是先前時間段內(nèi)加熱功率輸入的函數(shù)。優(yōu)選的是，所述烤箱還包括用以移動食物通過所述烘焙室的履帶；以及耦合到所述履帶的馬達，其中，所述控制器被編程用以控制所述履帶的速度。在一個實施例中，所述當(dāng)前估算溫度是先前估算溫度的函數(shù)?？梢允褂迷r間常數(shù)以適應(yīng)不同烤箱。
[0005]在本發(fā)明的另一方面，所述控制器被編程用以根據(jù)產(chǎn)品裝載計算值來控制烘烤時間，其中，所述產(chǎn)品裝載計算值是烤箱內(nèi)食物存在情況的函數(shù)。在一實施例中，所述烤箱還包括用以檢測所述烤箱里是否有食物存在并將檢測信號傳達給所述控制器的傳感器。優(yōu)選的是，所述產(chǎn)品裝載計算值是先前產(chǎn)品裝載計算值以及對應(yīng)時間常數(shù)的函數(shù)，或者不是對應(yīng)時間常數(shù)的函數(shù)。
[0006]通過考慮下面的詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的烤箱的立體示意圖。
[0008]圖2是圖1沿線2-2的截面示意圖。
[0009]圖3是圖1沿線3-3的截面示意圖。
[0010]圖4是顯示基于熱量的速度修正的圖。
[0011]圖5是顯不基于產(chǎn)品的速度補償?shù)膱D。

【具體實施方式】
[0012]在詳細(xì)描述實施例之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于本申請中下文或附圖中所描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)或元件排布。本發(fā)明可為其它方式實現(xiàn)的實施例。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的措辭及術(shù)語僅僅用作描述用途，不應(yīng)作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類似措辭意為包含其后所列出之事項、其等同物及其它附加事項。特別是，當(dāng)描述“一個某元件”時，本發(fā)明并不限定該元件的數(shù)量為一個，也可以包括多個。
[0013]圖1例示了體現(xiàn)本發(fā)明的履帶式烤面包機10?？久姘鼨C10包括設(shè)有烘焙室14的殼體12、鄰近烘焙室14設(shè)置的頂部加熱元件15和底部加熱元件16、以及用以移動食物通過烘焙室14的履帶18。馬達22耦接至履帶18以驅(qū)動履帶18移動。烘焙室14設(shè)有供食物進入烤面包機10的入口 24和在食物被烘烤完成之后退出烤面包機10的出口 26。用戶輸入界面28可用以輸入信息至烤面包機10內(nèi)。控制器30被預(yù)編程以根據(jù)用戶輸入以及各種參數(shù)和條件控制加熱元件15、16和履帶18的速度。
[0014]該控制器被編程以使烤面包機運行于多種不同模式之一，這些不同模式對應(yīng)于不同的食物種類(如面包，百吉餅，速凍華夫餅等)，不同的食物種類應(yīng)當(dāng)以不同的加熱設(shè)置和不同的烘培時間進行烘烤。用戶可在用戶輸入界面上輸入適當(dāng)?shù)氖澄锓N類。每個食物種類都有預(yù)編程的預(yù)定加熱設(shè)置HS和預(yù)定烘烤時間CT，該預(yù)定加熱設(shè)置HS和預(yù)定烘烤時間CT是根據(jù)烤面包機的穩(wěn)定狀態(tài)特性進行預(yù)編程的。除非另有說明，所述加熱設(shè)置是采用
0-100的無量綱值來表示的。例如,加熱設(shè)置顯示為25表示相應(yīng)的加熱元件應(yīng)該穩(wěn)定地工作在25%功率狀態(tài)下，加熱設(shè)置顯示為100則表示相應(yīng)的加熱元件應(yīng)該穩(wěn)定地工作在最大或100%功率狀態(tài)下。烘烤時間CT為產(chǎn)品通過烤面包機所需要的時間量(例如，以秒來計算)。例如，烘烤時間顯示為45表示輸送帶上的產(chǎn)品有45秒的吞吐時間。對于具有履帶的烤面包機，烘烤時間與履帶速度是成反比的。對于沒有履帶的烤面包機，烘烤時間可能是一個烘烤周期的時間量，其可以通過鬧鐘定時器或者在烘烤時間結(jié)束時將食物從烤箱中推出來進行控制。例如，對于抽屜式烤箱，在烘烤時間結(jié)束時抽屜會自動彈開。
[0015]該控制器在一定加熱功率輸入(例如，提供給加熱元件的功率)下驅(qū)動加熱元件，所述加熱功率可用加熱百分比HP來表示。加熱百分比HP是一個從0-100的無量綱值，表示提供給相應(yīng)加熱元件的實際功率水平。例如，上部的65加熱百分比HP表示上部的加熱元件以額定功率的65%被驅(qū)動進行加熱。在穩(wěn)定狀態(tài)下，加熱元件的加熱百分比HP應(yīng)該與該加熱元件的加熱設(shè)定值HS近似一致。然而，當(dāng)加熱設(shè)定值發(fā)生變化時，為了加快烤箱烘烤能力的變化，通常希望提供一個超出(例如，當(dāng)升高溫度時，加熱百分比會在加熱設(shè)定值以上，當(dāng)降低溫度時，加熱百分比會在加熱設(shè)定值以下)目標(biāo)加熱設(shè)定值的加熱百分比HP。例如，將加熱設(shè)定值從40增加到75，為了使烤箱更快地升高到需要的烘烤能力，控制器可被編程用以驅(qū)動相應(yīng)的加熱元件在短時間內(nèi)以90的加熱百分比HP工作。
[0016]該加熱百分比HP每秒根據(jù)以下公式計算得出:
[0017]HP = (HS+ 比例增益 * (HS-ET))
[0018]HS=加熱設(shè)定值
[0019]比例增益=2.0
[0020]ET =估算溫度(定義如下)
[0021]比例增益是一個無量綱倍數(shù)，其決定當(dāng)加熱設(shè)定值發(fā)生變化時烤面包機被加熱或冷卻的速度。較大的比例增益將會使得加熱和冷卻過程更快，而較小的比例增益將會使得加熱和冷卻過程更慢。假如計算得出的加熱百分比大于100，那么實際的加熱百分比就是100。而且，如果計算得出的加熱百分比小于0，那么實際的加熱百分比就是O。
[0022]控制器也被編程以根據(jù)烤面包機10預(yù)計烘烤能力或估算溫度ET來控制履帶18的速度。例如，如果估算溫度ET較低，控制器30將會降低履帶18的速度使得食物能被適當(dāng)?shù)睾婵尽ｎ愃频?，如果估算溫度ET較高，控制器30將加快履帶18的速度使得食物不會被烤得過熟。估算溫度ET是0-100之間的無量綱值，其表示烤面包機烘烤食物能力的計算估值。為O的估算溫度ET對應(yīng)烤面包機關(guān)閉足夠長的時間以使烤面包機達到一個穩(wěn)定狀態(tài)的溫度。類似地，估算溫度ET為100對應(yīng)烤面包機已經(jīng)以最大加熱設(shè)定值運行足夠長時間以達到一個穩(wěn)定狀態(tài)的溫度。估算溫度ET每秒根據(jù)以下公式計算得出:
[0023]ET = (ETprevi0US*HTC) + (HPprev1us* (1-HTC))
[0024]ETprev1us =先前時間段內(nèi)的估算溫度
[0025]HTC =加熱時間常數(shù)
[0026]HPprev1us =先前時間段內(nèi)的加熱百分比HP
[0027]加熱時間常數(shù)HTC是一個從0-1之間的數(shù)值，其表示由元件功率的變化引起烘烤能力變化的估算速度。加熱時間常數(shù)HTC是從元件測試的經(jīng)驗中推導(dǎo)得來的，是隨著元件功率、尺寸及其他變量的變化而變化的。在所示的實施例中，當(dāng)溫度升高時，頂部元件和底部元件的加熱時間常數(shù)都是0.9952 ;當(dāng)溫度降低時，頂部元件和底部元件的加熱時間常數(shù)都是 0.9970。
[0028]估算溫度ET被用來計算基于熱量的速度修正值MODheat,其確定所期望的履帶速度?；跓崃康乃俣刃拚礛ODheat是表示最大履帶速度百分比的從0-100的無量綱值?；跓崃康乃俣刃拚礛ODheat每秒根據(jù)以下公式計算得出:
[0029]MODheat = 1+ (頂部增益 * (ETtop-HStop) /HStop) + (底部增益 * (ETbot-HSbot) /HSbot)
[0030]頂部增益=1.08
[0031]ETtop =頂部元件的估算溫度
[0032]HStop =頂部元件的加熱設(shè)定值
[0033]底部增￡fL=1.08
[0034]ETbot =底部元件的估算溫度
[0035]HSbot =底部元件的加熱設(shè)定值
[0036]頂部增益和底部增益用來描述熱量差值和必要的速度差值之間除了 1:1之外的關(guān)系。
[0037]利用上述計算而得的基于熱量的速度修正值MODheat，履帶將會以對應(yīng)實際烘烤時間CTaetual的速度被驅(qū)動，所述實際烘烤時間CTartual是經(jīng)烘烤時間設(shè)定值CTsrtptjint修正而來，所述實際烘烤時間CTarfual是根據(jù)以下公式計算而得的:
[0038]CTactual = M0Dheat*CTsetpoint*M0Dother
[0039]MODother =其他修正值
[0040]烤面包機還包括實施為電眼的產(chǎn)品傳感器(發(fā)射器32，反射器34及接收器36)，所述傳感器用以檢測履帶上是否有產(chǎn)品存在。控制器被編程使得，當(dāng)一段時間內(nèi)，例如15分鐘，未發(fā)現(xiàn)活動時(例如，履帶上沒有產(chǎn)品存在及沒有檢測到用戶輸入)，烤面包機進入待機模式。當(dāng)烤面包機處于待機模式時，履帶停止工作，頂部元件和底部元件的加熱設(shè)定值被設(shè)置在用戶預(yù)先設(shè)定的值，比如25。在待機模式，一旦達到穩(wěn)定操作狀態(tài)，頂部加熱元件和底部加熱元件的加熱百分比HP均為25，而且，根據(jù)上述公式，頂部加熱元件和底部加熱元件的估算溫度也是25。
[0041]圖4中的表顯示了當(dāng)烤面包機從待機模式(頂部元件和底部元件的加熱設(shè)定值為25)變化到烘烤模式時根據(jù)上述公式計算到的加熱百分比HP、估算溫度ET及基于熱量的速度修正值M0Dheat。在該烘烤模式下，底部元件加熱設(shè)定值為90，頂部元件加熱設(shè)定值為65。在本實施例中，烤面包機處于待機模式是從時間顯示為O直到時間顯示為60秒。在那個時間點，頂部元件的加熱設(shè)定值由25升到65，底部元件的加熱設(shè)定值由25升到90。從時間=60秒開始，計算的加熱百分比，預(yù)計烘烤能力以及基于熱量的速度修正值MODheat將根據(jù)公式變化。
[0042]根據(jù)加熱設(shè)定值HS和估算溫度ET計算出加熱百分比HP后，垂直熱位移(vertical heat shift)被應(yīng)用。垂直熱偏移旨在當(dāng)沒有產(chǎn)品通過烤面包機時，使熱量上升至烤面包機的頂部。當(dāng)烤面包機快要達到滿狀態(tài)烘烤能力(加熱速度修正值MODheat接近100)且電眼已120秒未檢測到產(chǎn)品時，垂直熱位移被應(yīng)用。一旦這些條件得到滿足，頂部加熱元件的工作周期從每80秒下降2%，最大下降8%。必要時，底部加熱元件的工作周期也可以相似的方式被修正。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述數(shù)值僅僅是例示性的，在不偏離本文所描述概念的情況下也可是其他不同的數(shù)值。
[0043]控制器也被編程以根據(jù)產(chǎn)品裝載情況(例如，先前時間段內(nèi)履帶上的產(chǎn)品量)來調(diào)節(jié)履帶速度。如果履帶上放有大量產(chǎn)品，那么烤面包機的實際烘烤能力較小。就這一點而言，控制器監(jiān)測由傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并根據(jù)先前時間段內(nèi)履帶上的產(chǎn)品量為履帶速度計算出產(chǎn)品裝載修正值。在所示的實施例中，該傳感器為用以確認(rèn)履帶上是否有食物存在的電眼。作為另一個實施方式，該產(chǎn)品傳感器也可以是任何合適的傳感器，例如機械開關(guān)。當(dāng)電眼關(guān)閉時，電眼的信號為“O”(例如，有產(chǎn)品)；當(dāng)電眼關(guān)閉時，電眼的信號為“I”(例如，沒有產(chǎn)品)。
[0044]根據(jù)電眼的讀數(shù)，控制器計算出被稱為“電眼計算值"EC的產(chǎn)品裝載計算值。電眼計算值EC是從0-1的無量綱值，電眼計算值每秒根據(jù)以下公式計算得出:
[0045]EC = (ECprev1us^ETC) + (讀數(shù) * (1-ETC))
[0046]ECprev1us =先前電眼補償值
[0047]ETC=電眼時間常數(shù)
[0048]讀數(shù)=電眼讀數(shù)(“O”或“I”)
[0049]電眼時間常數(shù)是預(yù)計一片食物產(chǎn)品將從烘焙室消耗多少烘烤能力的數(shù)字，電眼時間常數(shù)是隨著被烘烤的產(chǎn)品的變化而變化的。在所示的實施例中，電眼時間常數(shù)是0.98。電眼下限LB是連續(xù)裝載產(chǎn)品時速度將被降低至的最低水平，并且它是根據(jù)被烘烤產(chǎn)品的變化而變化的。在所示的實施例中，電眼下限是0.65。
[0050]電眼計算值EC算出之后，控制器計算基于電眼的速度修正值MODeye,速度修正值MODeye用來修正履帶速度?；陔娧鄣乃俣刃拚凳菑?-1的無量綱值，其根據(jù)以下公式計算得到:
[0051 ] MODeye = EC* (1-LB) +LB
[0052]LB=電眼下限
[0053]利用上述計算出的基于電眼的速度修正值MODeye,履帶將以與實際烘烤時間CTactual對應(yīng)的速度被驅(qū)動，所述實際烘烤時間CTarfual是根據(jù)以下公式計算而得的:
[0054]CTactual = M0Deye*CTsetpoint ^MODother
[0055]圖5中的表給出了在電眼信號變化的情況下電眼計算值EC和根據(jù)以上公式計算出的基于電眼的速度修正值M0Deye。具體而言，在時間=O時，電眼是打開的(“1”)，表明履帶上沒有產(chǎn)品。在時間=60秒時，電眼是關(guān)閉的(“O”)并保持關(guān)閉狀態(tài)直到時間顯示為360秒，此時，對于其余的數(shù)據(jù)電眼是打開的。
[0056]本發(fā)明的各種特征及優(yōu)點闡釋于下面的權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種烤箱,包括: 設(shè)有烘焙室的殼體； 鄰近所述烘焙室設(shè)置的加熱元件；以及 控制器，所述控制器被編程以根據(jù)所述烤箱內(nèi)的當(dāng)前估算溫度來控制烘烤時間，其中所述當(dāng)前估算溫度是先前時間段內(nèi)加熱功率輸入的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述當(dāng)前估算溫度是先前時間段內(nèi)的加熱功率輸入和元件時間常數(shù)的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述當(dāng)前估算溫度是先前估算溫度的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的烤箱，其特征在于，所述當(dāng)前估算溫度是所述先前預(yù)計溫度與元件時間常數(shù)乘積的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述當(dāng)前估算溫度根據(jù)下列公式計算得出: ET = (ETprevi0US*HTC) + (HPprev1us* (1-HTC)), 其中，ET =當(dāng)前估算溫度， ETprev1us =先前時間段內(nèi)的估算溫度， HTC =加熱時間常數(shù)，以及 HPprev1us =先前時間段內(nèi)的加熱百分比。
6.如權(quán)利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱還包括: 履帶，所述履帶用以移動食物通過所述烘焙室；以及 馬達，所述馬達耦合到所述履帶，其中，所述控制器被編程用以控制所述履帶的速度。
7.如權(quán)利要求6所述的履帶式烤箱，其特征在于，所述控制器被編程以根據(jù)下列公式計算出的速度修正值控制所述履帶的速度:
MODheat = 1+ ((ETtop-HStop) /HStop) + ((ETbot-HSbot) /HSbot), 其中，MODheat =速度修正值， ETtop =頂部元件的估算溫度， HStop =頂部元件的加熱設(shè)定值， ETbot =底部元件的估算溫度，以及 HSbot =底部元件的加熱設(shè)定值。
8.—種烤箱,包括: 設(shè)有烘焙室的殼體； 鄰近所述烘焙室設(shè)置的加熱元件；以及 控制器，所述控制器被編程以根據(jù)產(chǎn)品裝載情況來控制烘烤時間。
9.如權(quán)利要求8所述的烤箱，其特征在于，所述產(chǎn)品裝載情況是根據(jù)計算值來判斷的，所述計算值是所述烤箱內(nèi)食物的存在情況的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱內(nèi)食物的存在情況是由存在情況傳感器來判斷的。
11.如權(quán)利要求8所述的烤箱，其特征在于，所述計算值是一個電眼計算值，所述電眼計算值是先前電眼計算值的函數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的烤箱，其特征在于，所述電眼計算值是所述先前電眼計算值和電眼時間常數(shù)的函數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱還包括提供電眼讀數(shù)的產(chǎn)品傳感器，其中，所述電眼計算值是根據(jù)公式計算得來的，所述公式包括:
EC = (ECprevi0US*ETC) + (讀數(shù) * (1-ETC)) 其中，EC =電眼計算值， ECprev1us =先前電眼計算值， 讀數(shù)=電眼讀數(shù)，以及 ETC =電眼時間常數(shù)。
14.如權(quán)利要求8所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱還包括: 履帶，所述履帶用以移動食物通過所述烘焙室；以及 馬達，所述馬達耦合到所述履帶，其中，所述控制器被編程用以控制所述履帶的速度。
【文檔編號】H05B1/02GK104412704SQ201380035467
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】漢斯·安德森·維爾德布什 申請人:赫高公司