食品制備系統和方法

專利名稱：食品制備系統和方法
技術領域：
本發明涉及食品的制備系統和方法，特別是與快餐館有關。更具體地說，本發明涉及結合計算機控制機器人的全盤自動化的設備，系統和方法。這種設備，系統和方法特別適合于快餐館的現場使用。
在飯館中，特別是快餐館中快速的、穩定的、高效和安全的食品制備對一項成功的運營是極其重要的。食品制備的質量在很大程度上取決于食品制備的穩定性。食品必須在恰當的條件下在適宜的時間烹制出來。
食品制備的穩定性可隨諸多因素而變化。例如，從事食品制備的人員整天由于顧客需求的經常變化而必須履行隨著時間而頻繁變化的多重任務。尤如，在午餐和晚餐期間可能特別忙，而在其它時間則可能相對空閑一些。食品的調配可能每小時每天都在變化。結果，食品的質量和穩定性可能發生變化。在高峰和非高峰期間食品制備的適當規劃所發生的困難可能造成耽誤顧客和/或造成腐壞、浪費或不能使用的食品。
食品制備是勞務密集型的，勞務費用在制備食品的總費用中占很大一部分。另一個附帶的問題是當快餐館設在人口稀少或其它地區時(例如沿州內高速公路地區)，招募足夠數量的合格雇員是困難的。
快餐館必須能夠有效地滿足變化中的顧客需要，而這種需要又是因時而異且不易精確預計的。其結果是，完全依賴人工操作的飯館有時會人員過剩，而另一些時侯又會人員不足。
同時，在人們直接制備食品的餐廳可能存在一些問題或潛在的問題。在人工直接制備食品的地方也可能出現保健和安全方面的耽心。減少或最大限度地減少人對食品和食品烹制設備的接觸也可以減少或最大限度地減少對保健和安全的耽心。例如，在煎炸食品時必須使用某種熱的液體(如食用油)。要求達到的烹制溫度可能構成對健康和安全的耽心。
雖然飯館已存在多年而且現在已數以萬計，但這些已建餐廳仍然用人工來制備和加工食品。在快餐館中用于烹制食品的商用設備雖然經過各種改進，但是總的看來仍然是手工操作而且相對來說是勞務密集型的。
因此，一套商業上適用的食品制備設備，系統和方法就是必要的，這將由一臺機器人來操作，并能在食品制備方面提供改進，尤其是在前述任何一個或所有領域內。如果這個系統能夠利用現存的商業設備，亦將是有益的。
根據本發明提供一套食品加工系統和方法，特別適用于快餐館并可能通過計算機控制和/或實現全盤自動或機器人化。這個系統是能夠加工準備要烹制的各種類型食品的油炸室。本文所用的“油炸室”和“油炸筐”的概念指的是一個供煎炸食品或各種食品用的小室，不一定必須是法式油炸土豆絲，和煎炸這類食品的相應的筐子。準備煎炸的生品可以是冷凍的或新鮮的，可以是烹制過的或未經烹制的。“未經烹制”的概念指未加工過的和/或未加熱過的，“烹制過的”指加工過的和/或加熱過的。
油炸室能夠自動分送未經烹制的散裝食品給機器人，機器人用一個容器運送一定數量的需要制備的食品，烹制這些食品，然后將烹制好的食品發送到一個儲存、分配和展示區。
更具體的是在一個實施例中油炸室可以在全盤自動化的基礎上加工法式炸土豆絲、雞塊、魚片、和雞肉煎餅。油炸室系由一臺機器人和各種區域組成，包括一個散裝生品的分配區，一個烹制區，一個熟品儲存，分配和展示區，一個計算機操作和控制站和其它任意的各種區域和組成部分。油炸室的所有組成部分都可以用計算機來控制和操作。在正常運轉情況下操作員和油炸室的聯系可以發生在三個區域;(1)填補散裝生品的分配區;(2)從熟品儲存、分配和展示區取得烹制過的食品發送給顧客們;(3)通過計算機操作和控制系統控制油炸室。
操作和控制油炸室包括其機器人和其它操作系統可以經由油炸室計算機操作和控制系統來完成。該系統監視和控制油炸室的操作和烹制參數。該系統亦可提供整個工作日的作業圖表或更詳細的諸如一小時或更短時期的計劃。計算機系統協調油炸室的運轉，這是由于它可能同時發生至少若干個操作程序。銷售信息的實時標點可以由該系統監測并與計劃作業進行比較，如果實時信息與計劃相比變化很大，每日和/或短期計劃可以很快地自動修正或由操作員修正。例如，如果操作員開始某種調整，油炸室計算機仍然可以在操作員輸入的有關批量大小，優先順序和/或需求量變化的基礎上自動編制出新的每日或短期作業計劃。這樣一來，油炸室就能夠補償在一整天中發生的食品數量和搭配方面的變化。油炸食品加工系統，可以是一個油炸室，可以根據計算機系統載有的或傳給的數據來生產一定速率和搭配的食品。這些數據可以是基于油炸室或系統所生產食品的銷售率和搭配的銷售數據標點的歷史銷售數據和/或實時數據。結果，顧客的耽誤可能被減少到最低限度，為顧客提供的食品是最新鮮的，食品的浪費是最小的。
計算機操作和控制系統能夠確定烹制新添食品的指令是否與油炸室的任何下一步的工序相沖突，并把為完成以后操作所要求的全部未來工序考慮進去。規劃新的程序是由計算機操作和控制系統完成的，以便做到不會要求機器人在同一時間完成多種功能，并使得食品在需要的時間里由烹制區運送出來。結果，烹制過的食品質量可以經常保持劃一。
依據本發明的一個方面，需要提供一個烹制食品的機器人化的系統。這個機器人化的系統包括一臺能夠在一定的工作區域內進行工作的機器人，這也決定了工作區域的范圍。散裝生品的分配區，它至少包括一個食品分配器用以發送散裝的生品進入一個可移動的容器，例如，一個位于工作區域中的油炸筐。這個系統還應包括至少一個用于烹制食品的烹制區。機器人要配備一個懸臂工具尾端，使機器人在與懸臂工具尾端連接的情況下能根據需要有選擇地接合或脫開，從而在工作區域內移動容器到要達到的位置，并且當散裝食品裝在容器中時能夠把許多個食品放置到相應的烹制位置。要達到的位置包括從食品分配區接受食品進容器的生品的分配位置，烹制食品的位置以及熟品由容器中卸下的置位。貯藏區緊連著工作區域用以接受和貯存熟品。一個傾卸設備系用于傾倒機器人通過容器發送給傾卸設備的熟品。
本發明的另一個實施例是一個用于烹制食品的自動化機器人系統，該系統包括一個能在工作區域中接合，輸送和放開食品容器的機器人。該系統還具有一個生品分配區，包括至少一個在工作區域中向食品容器分配生品的分配器，以及位于工作區域中的至少一個烹制設備。一個控制系統系用于控制和指引機器人，接合和運送食品容器依次往返于食品分配區和烹制區之間，其頻繁程度由控制器依據實際的和/或預想的顧客訂購食品的頻繁程度和數量來決定。
本發明還有一個實施例是設有一個全盤自動化機器人的用于加工法式散裝油炸土豆絲、雞塊、魚片和雞肉煎餅的油炸室。油炸室包括具有多個食品分配器的分配區，其中包括一個法式油炸土豆絲分配器，一個雞塊分配器，一個魚片分配器和一個雞肉煎餅分配器。還設有一個烹制區，包括至少一個用于油炸各種類型食品的油炸箱。一臺計算機控制的機器人形成了油炸室的一個組成部分，它能在一定的工作區域內進行工作。通常，機器人具有至少一個可動作的臂來執行工作。機器人可以和懸臂工具尾端有選擇地在工作區域中內接合、脫開和移動由分配區帶來的一定數量食物的容器去到其他區。油炸室還包括一個定位機構，用于讓機器人將容器到達位置使之在油炸箱中停留在一個所需的烹制位置。附加的或代用的食品項目只有在增加或替換適當的食品分配器和容器時才能加以烹制。再者，附加的食品也可以用人工放入一個容器或油炸筐中供油炸室加工。
本發明還有一個方面，它具有一個烹制食品的自動化系統。該系統包括一個含有分配區，烹制區和貯存區的工作區域，并規定出一個操作員可以在其中與上述各區連系的工作區域。分配區適于分配散裝生品并且包括至少一個將生品放入位于工作區域中的可移動容器中的食品分配器。烹制區包括至少一個油炸箱，而貯存區則是用來接受和存放熟品。一個自動傾卸機構用以把操作員發送和放置到傾卸機構上去的由烹制區烹制好的食品自動地傾倒到貯存區中去。按照這個實施例，這個系統還可包括一個用于控制和指導操作員來接合和輸送依次往返于食品分配區和烹制區之間的食品容器的計算機操作和控制系統。食品容器往復運動的頻率可依據計算機所載有的歷史數據和/或根據預見的或實際的顧客定單數量傳送給計算機的實時標點上的銷售數據。歷史數據是用于本系統在其中運轉的特定的商店。
本發明的再一個實施例是具有一個用于烹制食品的自動化機器人系統，該系統包括一臺計算機控制的能在工作區域內和各種計算機控制的區域內接合、運輸和放開食品容器的機器人。一個計算機控制的食品分配區包括至少一個用于向工作區域中的食品容器分配生品的食品分配器以及至少一臺工作區域中的計算機控制的烹制設備。一個計算機控制系統用于控制和指引機器人接合和運輸依次在食品分配器及烹制設備間往返傳送的食品容器。傳送頻率系根據預計的或實際發生的顧客定單的頻率由計算機系統來確定。計算機控制系統也監督、控制和操作食品分配區和烹制區。
附圖簡要說明如下

圖1是按照本發明的帶有機器人的自動油炸室的平面圖;
圖2是圖1所示油炸室的透視圖;
圖3是構成圖1所示油炸室的一部分的散裝生品分配區的前視圖;
圖4是構成圖1所示油炸室的一部分的油炸箱的前視圖;
圖5是構成圖1所示油炸室的一部分的熟食分配區的前視圖;
圖6是在垂直操作位置的機器人及其安裝架的透視圖;
圖7是圖6中的傾斜機構及鉸鏈裝置的透視圖;
圖7A是顯示出架空安裝架的一部分;
圖8顯示機器人及架空安裝架的一部分，是沿圖7中的8-8線的剖視圖，其中機器人位于垂直操作位置，并畫出機器人的維修位置;
圖9是沿圖7中的8A-8A線的剖視圖;
圖10是圖2所示機器人末端的前視圖;
圖11是圖2所示機器人末端的側視圖;
圖12是按照本發明的機器人夾爪的透視圖;
圖13是圖12所示夾爪的前視圖;
圖14是按照本發明的夾塊的透視圖，其中夾塊和油炸筐安裝在一起;
圖15圖14所示夾塊的前視圖;
圖16是構成圖1所示油炸室的一部分的法式油炸土豆絲分配器的透視圖;
圖17是圖16所示法式油炸土豆絲分配器的分解圖;
圖18是構成圖1所示油炸室的一部分的雞塊分配器及雞塊分配裝置的透視圖;
圖19是所述雞塊分配裝置的側視圖，其中顯示出雞塊分配裝置相對于油炸筐和雞塊的操作位置;
圖20是構成圖1所示油炸室的一部分的第一魚片分配器的透視圖;
圖21為圖20所示魚片分配器的分解圖;
圖21A-C顯示出魚片裝入一個油炸筐的步驟;
圖22A及B所示是按照本發明而采用的一種斗筐機構;
圖23A-G為構成圖1所示油炸室的一部分的雞塊柜的各種視圖;
圖24為構成圖1所示油炸室的一部分的傾卸機構的透視圖;
圖25是圖24所示傾卸機構的分解圖;
圖26為圖1所示油炸室中所采用的法式油炸土豆絲傳送滑板的透視圖;
圖27為圖1所示油炸室所采用的工序控制電路的簡單示意圖;
圖28為圖1所示油炸室所采用的顆粒撇除器的透視圖;
圖29是和圖28所示顆粒撇除器一起使用的廢渣容器透視圖;
圖30是圖29所示廢渣容器的側視圖，其中顯示撇除器的操作位置;
圖31是按照本發明的油脂探測裝置的半示意圖;
圖32是按照本發明的油脂灌裝貯罐的透視圖;
圖33是圖32所示油脂灌裝貯罐的剖視圖;
圖33A是所述灌裝貯罐在放液口打開情況下的局部剖視圖;
圖34是表明自動操作時間的流程圖;
圖35是表明按照本發明的油滴承接盤和圖4所示的油炸箱相互位置關系的剖視圖;
圖36是按照本發明的一個傳送站機構的透視圖;
圖37為圖36所示傳送站機構的分解圖;
圖38A是按照本發明的傳送滑軌機構的透視圖;
圖38是圖38A所示傳送滑軌機構的分解圖;
圖39是按照本發明的自動化油炸室的另一個實施例的平面圖;
圖40A是一種典型的汽車穿行餐廳的部分平面圖;
圖40B是按照本發明的一種自動油炸室的平面圖;
圖41是顯示軟件流程以及按照本發明的油炸室的運行情況的框圖。
油炸室概述諸附圖中相同標號代表相同零部件。圖1是按照本發明的一種裝有機器人的自動油炸室(110)。所述油炸室(110)由一個機器人(112)以及各種區和部件所組成。所述油炸室(110)的各種區包括一個散裝生品分配區(114)、烹制區(116)和(118)、一個熟品分配及展示貯存區(120)、傳送站(122)、傳送滑軌(124)、傾卸機(126)以及計算機操作控制站(128)。
上述油炸室(110)特別適用于快餐廳及廚房，也就是適用于必須將大量的食物以較小批量烹制以確保其新鮮及優質的場合，以及食品搭配及數量呈現為隨顧客需求量而改變的函數的場合。所述的顧客需求量，通常是和時間有關的，可能這一小時與下一小時間就會變化，甚至變化得更頻繁。例如在快餐廳里，食品需求量及搭配方式從午餐前直至晚餐后的時間內會有很顯著及迅速的改變，每天、每星期以及不同季節也都會不同，有時也會在諸如一輛觀光車的到達或者一大群人的抵達之類特殊情況下發生較大改變。本發明所述油炸室(110)，能適應上述種種特殊情況，相應地改變食品的搭配及供應速率。
油炸室(110)可用來分配、烹制食物，并將做熟的食物貯放在它的熟品分配及展示貯存區(120)，在那里由一個操作工將熟品食按點菜單分送給顧客。
如圖1所示，只要用一個油炸室(110)，就可以烹制各種法式油炸土豆絲、雞塊、魚片、雞肉煎餅以及不同大小的各種餡餅，而且食品的烹制量足以滿足絕大多數快餐廳的需求，甚至是用餐高峰時間的需求。例如，油炸室(110)對各種不同類型食物的最大綜合烹制量(其中重量以生品重量計)的典型數據見表1所示。
表1油炸室烹制量食品類別量/小時筐/小時法式油炸土豆絲100磅(45.5公斤)50雞塊24磅(10.9公斤)12魚片144塊12雞肉煎餅96塊12不同大小的餡餅128份或8或或雜燴煎餅96份12要增加其中某些特別種類的食品的烹制量，可以通過減少其它食品的制作量來達到。
圖2為撤去烹制區(118)和傳送站(122)以后的油炸室(110)的示圖。如圖2所示，機器人(112)懸掛在架空安裝架(132)的頂板(130)上。和安裝在底板上的情況比較，懸掛在頂板上，機器人的操作途徑能得以改進，同時也便于清掃油炸室(110)內的各種設備。根據一個實施例，在對機器人(112)或油炸室(110)的其它部件進行維護或修理時，可以使機器人(112)向上傾斜，以便實行油炸室(110)的手工操作。如果需要，機器人(112)也可以安裝在地板上。
機器人包括一個懸臂工具尾端(134)，如圖10-11所示，所述懸臂工具能夠和在油炸室各個操作過程中用來盛放以及傳送各種不同食品的油炸筐有效地、可靠地夾住。
散裝生品分配區(114)包括一個或多個以下各種部件法式油炸土豆絲，分配器(136)、雞肉煎餅分配器(138)、作為可要可不要的附件的餡餅筐放置臺(140)、魚片分配器(142)以及雞塊分配器(144)。生品分配區(114)在操作時把每一種類型的食品分配到一個單獨的油炸筐內，所述油炸筐則由機器人(112)夾住。當一個油炸筐內裝滿所需量的食品后，機器人(112)就把該油炸筐傳送到烹制區(116)或(118)。
烹制區(116)及(118)包括一個或多個油炸箱(146)以及與其相關的，在后面將提到的設施。最好對油炸室(110)所配制的每種同類食物使用一個單獨的油炸箱，以避免油炸箱(146)所使用食油相互之間發生串味現象。油炸箱(146)包括用來對油炸筐進行固定并定位的結構以便烹制筐內的食物。
當機器人(112)把一個油炸筐用上述定位結構固定在油炸箱上后，機器人(112)就和所述油炸筐脫離開，油炸筐被固定在定位結構上，這樣，當包含在該特定油炸筐內的食品被烹制時，機器人(112)得以空出來去處理其他作業。
當油炸箱(146)內的食品被做熟之后，機器人(112)受計算機操作控制站(128)的指揮，將所述油炸筐從油炸箱(146)移走，并按照食物的類別，利用傾卸機(126)或者傳送滑軌(124)或者傳送站(122)，把所述油炸筐傳送至熟品分配及展示貯存區(120)。
熟品分配及展示貯存區(120)，最好包括一個法式油炸土豆絲袋裝站(148)，用以貯存法式油炸土豆絲，以及一個雞塊柜(150)，用以貯存由機器人(112)送來的雞塊。在運行時，機器人(112)把一筐法式油炸土豆絲或雞塊按照食品的種類送到傾卸機(126)的預定的一側。籍助于和油炸箱(146)所采用的定位結構相類似的結構，機器人(112)把油炸筐固定好，然后機器人(112)和油炸筐脫離開，可以有空去執行其他作業。此后，在計算機操作及控制站(128)的指揮下，傾卸機(126)把油炸筐固定住，并將其中食品傾卸至合適的貯存位置。做熟的魚片及雞肉煎餅盛在油炸筐內，被放置在傳送站(122)，然后被傳送至另一地點以便夾入夾肉面包內。餡餅和雜燴餡餅放在油炸筐內，被送到傳送滑軌(124)，冷卻后被送至貯存區(120)進行包裝。所以送到貯存區(120)的食品只要包裝后即可售給顧客。
計算機操作及控制站(128)則安排并控制油炸室(110)的各項操作及操作時間，還能從各個電子銷售點獲得數據，來根據顧客的需求而修正食品的制作量。初步安排是以計算機所儲存的檔案數據為依據的。計算機操作及控制站(128)能夠在一個實時基礎上和機器人控制器以及油炸室(110)的其它設備聯絡，并接收未自各銷售點的數據。
按照存儲器中的檔案數據，計算機以一般形式形成以一個整日安排的程序表，然后就短期地，例如每小時形成一個更詳細的計劃，甚至可以分成更短的時間間隔，例如十五分鐘。每日的計劃適用于一天的工作，即從開門到打烊。而短期計劃則更詳細，包括特殊的活動。隨著日子的推移，計算機會把計劃的活動和實際發生的情況作比較，因為各銷售點的定購單的內容是被進行數據處理的。如果實時信息和計劃活動之間差別很大，則可即刻修正每日計劃或短期計劃之中的一個或二者均修正，修正可以自動進行，或可由一個操作員進行。如果對某項食品發生求過于供的情況，則銷售點所發出的信號數據(或者店鋪經營者)可以使短期計劃中斷，計算機會在維持已在進行中的活動的同時，對其計劃進行修正，以應付特殊需求或變更。
計算機負責下列諸項活動(1)用來改變生產率及食品搭配的每日計劃;
(2)涉及油炸室各項功能的短期計劃，所述功能包括操作機器人及其它設備等各項目，也包括在指定時間向機器人及其它設備發出指令;
(3)和機器人一同對所有油炸箱中的油位進行監視及維持;
(4)對一切烹制器具的溫度進行監視;
(5)在實時基礎上追蹤各銷售點的數據信息，并和一個規劃的趨勢作比較;
(6)響應來自某一銷售點的數據信息或經營信息所發出的中斷信號，以適應食品搭配的改變和/或顧客的即時需求;
(7)維持每天不同時間的價格，食品搭配量以及銷售額;
(8)以每日為基礎調整食品搭配以及生產速率，并能考慮到由于宣傳、廣告以及季節對營業的影響所導致的食品搭配及生產量的變更。
由計算機所形成的短期計劃，對協調機器人的活動以及及時制作出不同類型的食品，是極為重要的。其所以重要，是因為它能及時地制作出優質食品來。計算機能自動地編出與油炸室所執行諸作業有關的程序序列，并進行跟蹤。例如，在指定的不同時刻應執行的一系列典型的作業是(1)把法式油炸土豆絲裝入一個油炸筐內;(2)把它送到油炸箱A;(3)在油炸箱A內開始油炸作業;(4)把雞塊裝入一個油炸筐;(5)把雞塊送至油炸箱B并開始油炸;(6)從油炸箱A內取出油炸土豆絲;(7)將這些油炸土豆絲傳送至傾卸機(126);(8)把油炸土豆絲傾卸入法式油炸土豆絲袋裝站;(9)把魚片裝入一個油炸筐，傳送至油炸箱C，開始油炸;(10)把雞塊從油炸箱B內取出;(11)把雞塊傳送至傾卸機(126);以及(12)完成在油炸箱C內油炸魚片的作業。計算機是通過向機器人或其它設備發出相應指令來完成上述任務的，并合適地操作油炸室的各設施。
在一個實時的基礎上，由銷售點本身設備發出的信息，或由該店經營者或店員發出的命令的信息，可以使上述計劃中斷，以便改變機器人作業的油炸室的食品制作的優先次序和/或生產速率。中斷是以這樣的方式進行的一切在油炸室中正在進行的活動照舊進行，而只是盡快地把優先項目的次序編入短期計劃中去。已經配制好的食品，仍按既定規劃進行加工。因此，計劃的自動修正，是在維持生產以滿足每日計劃為前提的。
機器手、懸臂工具尾端以及安裝架圖6-8顯示出機器人(112)以及懸掛它的架空安裝架(132)。雖然機器人(112)可以不安裝在頂板(130)上，而安裝在例如地板上，但把機器人(112)懸掛地安裝在頂板(130)上，具有以下幾個優點。比如說，可以把機器人(112)圍繞一個樞軸從其工作位置推開使之向上傾斜，以便騰出足夠空間，在對油炸室(110)進行手動操作或者在對任何部件進行維修時，可以接近各個部件。移開機器人從而可以接近各個部件，對清掃工作也很便利，清掃是任何高效快餐作業的一個重要組成部分。
本油炸室(110)所采用的機器人，以密執安州花園嶺的GMF自動化設備公司所出品的、型號為A-510的機器人為宜，這種機器人在垂直、水平兩個方向均可運動。A-510型機器人具有四根運動軸線，如圖2及圖6所示。軸線1(圖中標號為154)是機器人座(156)的旋轉軸線。軸線2(標號為158)表示Z方向的移動(垂直于底板以及頂板(130)的移動)。軸線3(標號為160)是手臂(162)的旋轉軸線。軸線4(標號為164)是手腕(166)的旋轉軸線。這樣，機器人(112)實際上是一只具有四個運動軸線和水平關節的機器人。機器人(112)的水平工作范圍取決于手腕(166)完全伸張開時其末端劃過的最大弧圈(見圖1及圖27所示，弧圈標號為(167)，在手腕末端安裝有懸臂工具尾端(134)。其實際工作面積包括了由于機器人(112)能夠傳送油炸筐而達到的地點從而導致比完全伸張開的手腕所劃弧圈更大的范圍。如同本行業的人會理解的那樣，其它機器人或其它類型的機器人，只要具有本油炸室(110)的機器人的各種功能，亦能按照本發明被使用。
本機器人(112)是由一個A-510卡雷爾(Karel)型的控制器所控制的，所述控制器亦系密執安州花園嶺的GMF自動化設備公司的產品。
卡雷爾控制器是一個具有自診斷系統的控制器，帶有各種全能的程序功能。它包括多個莫托洛拉(Motorola)68000微處理機、抽屜式輸入/輸出操作面板、示教懸架以及鍵盤和陰極射線管。卡雷爾控制器能提供高速度、精確以及同步的軸線運動控制，還具有廣泛的通訊能力。要完成一個特定的作業，某一個卡雷爾應用程序會向伺服控制系統發出機器人運動控制指令，而伺服系統則控制一些驅動馬達，后者驅動機器人沿各條軸線的運動。位置控制是通過位置編碼器而實現的，編碼器對馬達的驅動軸的位置進行監測。
圖6是一種適宜于機器人(112)的架空安裝架的透視圖。按照本發明，任何能安裝機器人(112)并提供所需監測功能的安裝架均可使用。架空安裝架(132)包括一個框架(168)，所述框架可以由四個支柱(170)支承住(見圖6)，或者如圖2所示安設在頂板上。支柱(170)應該具有應有的高度，使得當機器人(112)從框架(168)上掛下時，處在一個相對于油炸室(110)的其它部件來說為合適的高度及位置上。
框架(168)可以如圖示那樣具有梯型結構。它包括多根桁條，其中包括周邊桁條(172)和內側桁條(174)。一個平臺及傾斜機構(176)用任何合適的方法安裝在內側桁條(174)上。所述機構(176)可讓垂直倒置地安裝在那里的機器人(112)在操作時保持垂直位置，而在對油炸室(110)進行例如維修或手動操作時則改為水平或基本上水平的位置。
平臺及傾斜機構詳見圖7，它包括一個梯型的框架(168)，以及藉助于松動式銷釘鉸鏈(182)而鉸接在梯型框架(168)上的安裝平臺(180)，所述銷釘鉸鏈(182)是安設在梯型框架(168)的橫梁構件(184)上的。梯型框架(168)還包括橫截面為L形的側梁(186)，所述側梁可以用例如角鋼制成。
安裝平臺(180)按照機器人的操作位置，憑藉鉸接夾(188)和鉸鏈(182)固定在梯型框架(168)上。如圖7A所示，一個安設在平臺(180)上的錐形銷釘(190)穿過U形橫梁(194)，銷釘的一部分位于U形橫梁上所開設的孔(192)內。這有助于確保安裝平臺(180)能被固定在相對于梯型框架(168)以及油炸室(110)的其它部件的正確的位置上。在安裝平臺(180)以及U形橫梁(194)上可以采用一對上述的錐形銷釘，并開設相應的孔。在安裝平臺(180)的鉸接端，設有一對定位突板(196)，并采用和鉸接夾(188)相類似的一對鉸接夾(圖中未畫出)，把安裝平臺(180)固定在上述的一對定位突板(196)上。
圖8是圖7所示平臺傾斜機構(176)沿8-8線的剖視圖。圖中機器人(112)處于正常的工作位置，亦即安裝平臺(180)和梯型框架(168)固定住。圖中以點劃線所示的機器人(112)，是被從垂直位置傾側到水平位置，亦即處于設備維修或手動操作的位置上。
如圖6所示，可以把一根起吊繩索(198)系在吊環或繞在頸圈(200)上，以便將機器人(112)從垂直操作位置吊起至水平的維修位置。也可采用一根下放繩索(202)，以便把機器人(112)下放至操作位置，亦可用來將機器人(112)調整至正確的操作位置。
如圖6所示，最好設有一根橫貫框架(168)的橫梁(204)，以便提供一個處于水平位置的機器人(112)的合適的固定位置。
圖9是圖7所示平臺傾斜機構(176)沿8A-8A的剖視圖，圖中顯示出安裝平臺(180)被鉸接夾(188)固定在工作位置上。L形側梁(186)座落在梯型框架(168)的內側桁條(174)上。梯型框架(168)的寬度D比內側桁條(174)之間的間距略小一些，這樣就許可梯型框架(168)沿橫向按需要移動，以便精確地調整機器人(112)的最終位置。也可以在內側桁條(174)和L形側梁(186)之間插入填隙片(見圖中標號205)，以便將機器人找平或作微小的高度調整。
圖10至圖11是懸臂工具尾端(134)的正視圖及側視圖。懸臂工具(134)由市售的機器人懸臂工具(型號ParaGrip100)組成，是密執安州華倫的阿博坦赫系統(Arbotechsystems)公司的產品，該產品改進成可樞接的，后面還要談到。懸臂工具(134)安裝在機器人的手腕(166)的端部，它包括一個樞接于一個工具本體(208)的樞接框架(206)，一個構成所述懸臂工具(134)的傾斜機構的一部分的工作氣缸(210)，一對夾爪(212)，一個機器人安裝臺(214)，以及夾鉗(216)，所述夾鉗安裝在樞接框架(206)上，使得夾鉗(216)可以圍繞樞接點(218)而旋轉。如果氣缸(210)伸長，就會使工具本體(208)向下傾斜，如圖11所示那樣。樞接活動方式，有利于把一個油炸筐從一個油炸箱(146)內提起取出。另外，氣缸(210)伸長，可使油炸筐傾斜，以便排出其中的食油。夾鉗(216)用來操作夾爪(212)。夾鉗(216)設有偏置彈簧(圖中未畫出)，當氣動汽缸(219)動作，驅動套筒(217)向下移動時，夾鉗(216)就被關閉。當氣缸(219)縮回，套筒(217)上移時，由于偏置彈簧的作用，夾鉗(216)就打開。套筒(217)和氣缸(219)也是安裝在樞接框架(206)上的。
如圖12和13所示，夾爪(212)包括一個爪體(221)和一個爪尖(223)。夾爪(212)可從用任何合適的方式固定在夾鉗(216)上，例如，可以采用帶螺紋的緊固件(220)，所述緊固件插入夾爪(212)的爪體(221)上開設的孔(222)以及在夾鉗(216)上相應部位開設的孔(224)中。爪體(221)包括一條槽溝(228)，用來配合夾鉗(216)上的肋條(230)，提供夾鉗(216)和夾爪(212)之間的配合關系。
見圖12至圖15，夾爪(212)的每一個爪尖(223)包括一條沿夾爪橫向開設的槽縫(232)，所述槽縫和具有一個配接凸臺(236)(下面還要配合圖14及15敘述到)的夾塊(234)咬合。
夾爪(212)應當用合適的材料制成，例如采用表面硬化處理的1018號鋼材。上述槽縫(232)的長度宜取為約2.00英寸(50.8毫米)，深度宜取為約0.25英寸(6.35毫米)。
夾爪(212)的內側在上述槽縫處宜包括一個傾斜面(240)，以便使夾塊(234)的配接凸臺(236)順利地插入槽縫(232)內。
圖14及圖15所示為按照本發明的夾塊(234)的示意圖。機器人(112)抓住了一個油炸筐或者其它東西，然后以下述方式將它移動或定位。機器人(112)的夾爪(212)被放在這樣一個位置，使得槽縫(232)和夾塊(234)上的配接凸臺(236)對齊，如圖10所示那樣。而夾塊(234)則是與將被機器人(112)移動的油炸筐或其它東西緊固在一起的。當夾爪(212)擺正位置(如圖10所示)之后，懸臂工具(134)的末端的夾鉗(216)就關閉，使得夾爪(212)和夾塊(234)咬合，如圖10中點劃線(242)所示。夾爪(212)用足夠大的力夾緊夾塊(234)，以便機器人(112)可以把與夾塊(234)固定在一起的器皿提起、移動或者改變其位置。
圖14顯示一件器皿(本例中為一個油炸筐(280))怎樣和夾塊(234)固定在一起。圖中僅畫出油炸筐(280)的把柄部分，該把柄由四根平行的桿(282)所組成，所述平行桿插入在夾塊(234)上相應開設的四個孔(284)中并固定住。油炸筐(280)的桿(282)可以用壓配合的方式固定在安裝孔(284)內，也可以采用其它任何合適的安裝技術，比如焊接、釬焊、或者錫焊等。
夾塊(234)可以包括有一對垂直延伸的定位孔(286)，用來確定油炸筐(280)和油炸室(110)中的其它設備(諸如傳送站(122)，傾卸站(126)以及油炸箱(146))的相互位置關系，亦即將定位孔(286)對準相同間隔的定位銷，把夾塊放下即可。這在后面還要談到。定位孔(286)宜具有擴大的入口部(288)，以便于讓相應的定位銷插入。
夾塊(234)的配接凸臺(236)最好具有一個斜角(290)，所述斜角起到引導配接凸臺(236)迅速插入夾爪上的槽縫(232)內的作用。
散裝生品分配區散裝生品分配站(114)指的是一些特別的配制設備，不過這里要說明，任何能夠分配所需種類的食品并置入由機器人(112)所握住的容器內的分配設備，均適用于本發明。
散裝生品分配區(114)包括一個法式油炸土豆絲分配器(136)，一個雞肉煎餅分配器(138)，一個作為可裝可不裝的附件的餡餅筐放置臺(140)(臺上有一個油炸筐(350))，一個魚片分配器(142)以及一個雞塊分配器(144)。圖3是構成油炸室(110)的一部分的散裝生品分配區(114)的一個前視圖。
圖16和圖17所示為法式油炸土豆絲分配器(136)。法式油炸土豆絲分配器(136)是從頂部加料，底部分配的。正如圖17中更詳細地圖解那樣，法式油炸土豆絲分配器(136)包括一個分隔成許多小室的傳送帶(292)，所述傳送帶包括一根連續的輸送帶(294)，以及許多沿所述輸送帶法線方向延伸的隔板(296)。兩塊隔板(296)之間相隔固定距離，因而由隔板(296)所確定的每一個小室(298)都具有相等的容積，該容積正好是在一個典型的油炸筐內制作一批法式油炸土豆絲所采用的相應生料所占容積。
法式油炸土豆絲分配器(136)還包括一個加料斜槽口(300)，一個上蓋(302)，一個下蓋(304)，上側板(306)，下側板(308)，以及滾軸(310)。滾軸(310)是由傳送帶驅動器(圖中未畫出)用本行業人員所熟知的任意方式驅動的。
由于連續輸送帶(294)是按箭頭(312)所指的順時針方向旋轉的，因此每一個小室(298)均能被充滿土豆絲。這樣，法式油炸土豆絲分配器(136)可以在位于輸送帶(294)的頂部及底部的多個小室(298)內貯放許多批供油炸用的土豆絲。對于圖16及圖17所示實施例來說，大約可貯放28批土豆絲，空間利用率很高。
上蓋(302)，下蓋(304)以及隔板(296)的尺寸及形狀，配合滾軸(310)設計成十分合適，使得裝配后僅在隔板(296)的自由端與上蓋(302)或下蓋(304)相鄰部分之間留有少許空隙，因此法式油炸用的生土豆絲置于小室(298)內，不會夾在隔板(296)和上蓋(302)或下蓋(304)之間而被擠碎。
生的土豆絲(314)從下蓋(304)一端的分配槽(316)分配出來。機器人(112)夾住一個油炸筐并將它置于分配槽(316)的下方，連續輸送舉(294)向前移動到正好有一格(或其中的一部分)土豆絲通過分配槽(316)被放入油炸筐內。此后連續輸送帶(294)停頓下來，一直等到下一次再要分配另一批生土豆絲(314)時再動作。
生土豆絲可以通過裝料斜槽(300)被裝入土豆絲分配器(136)。生土豆絲(314)可以是在冷凍的狀態下裝入的，土豆絲分配器(136)外面可以有保溫層(未在圖中示出)，它也可以用一個適當的冷卻裝置(未示出)來冷卻。
圖18是一個自動雞塊分配器(144)的透視圖。雞塊分配器(144)的構造同前述土豆絲分配器(136)相似，所不同的是雞塊分配器(144)比土豆分配器要小些。但是，根據要分配的食品類型，分配器(144)可以大于或同分配器(136)一樣大小。因此，雞塊分配器(144)有一根分格的傳送帶，一個連續的輸送帶(圖中未示出)、隔板(322)、小室(324)、加料斜槽(326)、上蓋(328)、下蓋(330)、上側板(332)、下側板(334)、滾筒(未示出)、卸料槽(337)和一個驅動連續輸送帶的驅動機構(圖中未畫出)。
典型的做法是，雞塊只包括可食用的肉，通常不包括雞骨。但是，在這里提到的“雞塊”，它不但包括一口就能吃進去的小塊，也可以是其他形狀和尺寸的，甚至可以是任何其他帶骨的雞塊。本發明的雞塊分配器及其有關的裝置也可用于其他肉類食品，或其他可食用的物料，不管是肉，是蔬菜，或其他。
圖18示出的是一個裝在支架(338)上的雞塊分配器(144)的側面。圖中還示了裝在雞塊分配器(144)下面位于卸料槽(337)一側的一個雞塊分配裝置(340)。
雞塊分配裝置(340)包括一個支架(344)，上面裝有多個下伸的指狀物(346)。這些下伸的指狀物(346)的功能是將雞塊(348)在油炸筐(350)內分布均勻，如圖18中所示。油炸筐(350)內有幾條縱向延伸的隔條(352)，它們可以使雞塊易于炸熟。在油炸室(110)內使用的油炸筐可以根據要做的食品具有不同形狀和隔條。關于此類油炸筐和隔條的更詳細的說明，以及利用這類油炸筐來烹制食品，可參閱美國專利申請號121988和121989，兩項申請都是在1987年11月18日提交的，名稱分別為“油炸食物制品的裝置”和“油炸食物制品的方法”。其他型式的油炸筐對于本行業的人員也是已知的，它們也可以在油炸室(110)內使用。
下伸的指狀物(346)是用來在隔條(352)之間分配雞塊(348)的。在操作時，機器人(112)將油炸筐(350)持住在卸料槽(337)的正下方，小室內的雞塊被放入油炸筐(350)，如同上述土豆絲分配器(136)的操作方式一樣。機器人(112)然后將油炸筐(350)按圖19中箭頭(354)所示的方向縱向移動，使指狀物(346)將都積起來高出油炸筐(350)上緣(356)的雞塊(348)撥平。
指狀物(346)最好是用相對來說是撓性的材料做成，例如彈簧鋼片，而且最好其中間一個比外面的兩個稍短。熟息本行業的人都知道，指狀物的個數多一點或少一點都是可用的。
圖20至21A-C中示出了自動化的魚片分配器(142)的各個視圖。魚片分配器(142)的作用是將魚片分到一個油炸筐內供烹制或供加熱。一般來說，分配的魚片是冷凍和生的。
魚片分配器(142)包括一個料斗(358)，它裝在一個底座(360)上，還有一些其他的裝置，主要是一個出料機構(362)和分配槽(364)。
料斗(358)是垂直布置的，它的尺寸做成正好可裝魚片或其他餅狀的食品P。這些餅狀食品P疊置在料斗(358)里，片與片之間是平行的。它們在料斗(358)中形成垂直的一疊。
向料斗(358)裝料或卸料可以用各種方式。圖20和21示出了其中的一種方式;料斗上有一個可拆下的門(366)。在關閉狀態下該門(366)構成料斗(358)的一個壁，它是掛到銷釘(368)上去的。門(366)也可以通過鉸鏈或其他本行業的人熟知的方式裝到料斗(358)上。
在圖21中可以更清楚地看到料斗(358)下方有一個排出口(370)，它可放出位于最底層的餅狀食物P。需要時排出口(370)的尺寸也可以做成從分配器(142)一次放出多于一塊的魚片或其他食品。
出料機構(362)裝在底座(360)上，由一個罩子(372)罩住。出料機構(362)是一個氣力操作的雙向動作的氣缸(374)，它的活塞的伸出或縮入的動作傳遞到一根推桿(376)上。
圖21詳細地示出了出料機構(362)的結構。如前所述，出料機構(362)是將一疊片狀食物中的最下面的一片P′從料斗(358)底部的排出口(370)推出。出料機構(362)有一根推桿(376)，它在伸出和縮入兩個位置之間往復運動，該往復運動是在底座(360)上滑動的。當推桿(376)處于它的縮入位置時，它位于最下面的一塊食品P′的后面，可以將一片P′從疊置的食物底層由排出口(370)推出去。當它處于伸出的位置時，如圖21B所示，推桿(376)已將食物P′完全從排出口(370)推出。推桿可以做成實心的或空心的，它可以用杜邦(E.I.DuPontdeNemours)公司的一種牌號為德爾林(Delrin)的乙縮醛熱塑性樹脂做成。只要推桿(376)能夠具有推出餅狀食物的功能，它可以具有任意的形狀。
推桿(376)通過一個滑塊(386)裝在導桿(378)上。導桿(378)可以是一根圓柱形的棍子，它位于推桿(376)的上面，由裝在座架(382)上前支承(380)和裝在底座(360)的后支承(384)支承在它的位置上。滑塊(386)以可滑動的方式套裝在導桿(378)上。第一過渡板(388)與滑塊(386)相連，第二過渡板(390)則與推桿(376)直接聯接，第一過渡板(388)上有一個舌塊(389)，它伸到第二過渡板(390)上的一個凹槽(391)內，并由連接插銷(392)固定在該位置上，從而把第一過渡板(388)和第二過渡板(390)聯結起來。滑塊(386)與雙向作用的氣缸(374)聯結，該氣缸(374)可以選擇性地作兩個方向的動作，是用來使推桿(376)在其伸出和縮進位置間往復運動的。滑塊(386)可在導桿(378)上滑動，它與上面的一塊過渡板(394)聯結，該過渡板(394)又通過其上面的托座(396)和托架(398)同氣缸(374)的活塞桿(395)相連。氣缸(374)通過氣缸支承(400)裝在座架(382)上。活塞桿(395)的動作傳遞給滑塊(386)，后者又轉而將動作通過過渡板(388)和(390)傳遞給推桿(376)。至于導致推桿(376)的有選擇的動作的其他安排則在本行業中都是已知的。
在圖21中還示出了一個可拆卸的襯套(402)，它被置于料斗(358)四壁與餅狀食物P之間。襯套(402)可以用任意的方式連續到料斗(358)的壁上，例如由不銹鋼的扣鉤固著到壁上。使用襯套有多方面的好處。例如，襯套(403)可以卸下來清洗。由于處理的是食物，所以定期清洗是必需的。此外，襯套(402)最好是由一種導熱率比料斗(358)低的材料做成。例如料斗(358)可以是用不銹鋼或類似的材料做的，而襯套(402)則可用塑料或高分子聚合物做成，諸如聚碳酸酯的制品(Lexan)。襯套(402)的低導熱率使得它起到保溫層的作用，將餅狀食物P同大氣條件隔離開來。這樣食物P的解凍可以由于使用了襯套(402)而延遲。
分配器(142)的幾個部件可做成可拆卸的，便于保潔。例如，料斗(358)、分配槽(364)、座架(382)都可以被卸開，使得在使用時與食物P接觸的部位都可以被洗干凈。
圖20示出分配器的一個停留的位置。推桿(376)處于它推出的位置。圖中還可看出該推桿還稍稍突出于排出口(370)一段距離，餅狀食物P此時是堆在推桿(376)的上面。在這樣的停留位置，周圍的空氣同食物P的接觸面最小。
圖21A至21C示出了最下一片食物P′被推出的過程。在圖21A中，推桿(376)處于縮回的位置，因而是處于可以把最下面的一片食物P′推出料斗(358)的排出口(370)的位置。當推桿(376)往前推時，它占據了在此以前由最下面一片食物P′所占據的同一位置，因此產生任何干擾，例如弄碎或移動次底層的食物P″的可能性是最小的。氣缸(374)然后將推桿(376)推到它的縮回的位置，此時整個推桿(376)都移出了料斗(358)的范圍。這樣整疊餅狀食物P就垂直地下移，直至剛才由推桿(376)占據的在料斗(358)內的位置由最下面的一片食物P所占據。
在圖21B內，推桿(376)已被氣缸(374)推到它伸出的位置。最下面的一片食物P′已經從料斗(358)被推落到分配槽(364)內。
圖21C中示出了分配槽(364)可以將食物P′導入預定的位置，例如導入油炸筐(406)內。分配槽(364)的上部較寬，漸次縮小到它的底部(404)。當餅狀食物P′落入分配槽(364)時，它沿著分配槽(364)的向下傾斜的側壁滑下。在底部(404)處，分配槽的寬度僅能容許餅狀食物P′在垂直的狀態下通過。因此餅狀食物P′在離開分配槽(364)時已基本上是垂直的，并且在裝入油炸筐B(406)時保持著它的直立的狀態。
分配槽(358)的周圍可以布置冷凍管及/或保溫層(圖中未示出)以防止解凍或延遲解凍。
保溫的結構應最好能以合理的速度延遲解凍，使冷凍的食品在廚房的環境下至少能被保持2個小時。這樣儲存時間就可以延長，從而可以減少頻繁地加料。
自動化的雞肉煎餅分配器(138)在結構上與魚片分配器(142)是相似的，其不同處是它的尺寸可以按照需要分配的雞肉煎餅的尺寸來選擇。此外，魚片分配器(142)和雞肉煎餅分配器(138)可以并排放置，這樣它們就可以利用公用的保溫及/或冷凍設施。
關于魚片分配器(142)的全部細節，可參閱與本申請同時提出的美國專利申請號176，492名稱為“餅狀食品分配方法和裝置”，發明人為羅伯特.L.卡蘭德(RobertL.Cahlander)，戴維.W.卡羅爾(DavidW.Carroll)，阿爾.霍林斯沃思(ALHollingsworth)和約翰.O.賴納特森(JohnO.Reinertsen)。這里引用了該申請的說明書內容。
如圖3所示，在每一個分配器(136)、(138)、(142)和(144)的下面都有一個裝料區，在圖中分別以(137)、(143)、(139)和(145)標明。這些裝料區(137)、(143)、(139)和(145)中的每一個的尺寸都設計成可讓機器人(112)推入一個油炸筐來接住從分配器(136)、(138)、(142)或(144)分配下來的食物。
對于魚片或雞肉煎餅的烹制，最好在結構上采取一些措施來使得裝有這類食品的油炸筐(408)放入油炸箱(146)以后，這些食品被限制住而不會浮起來。有一種防止浮起的結構示于圖22A和22B，它包括一個裝在油炸筐(408)上的環形結構(410)。此環形結構可以用粗金屬線彎成，它具有一個鉸鏈(411)，這樣環形結構就可以活動并具有開啟和關閉兩種狀態。當它處于關閉狀態時，如在圖22A和22B所示者，環形結構(410)的長形環體延伸于油炸筐的全長范圍內，它防止魚片F(在圖中未示出)在放入油炸箱(146)時浮起來。在圖22a中用虛線表示了環形結構(410)的開啟狀態。當油炸筐(408)被放下到油炸箱(146)內時，因為油炸箱(146)的邊壁接觸到環形結構(410)并將其圍繞著鉸鏈轉動，直至它落下來達到完全關閉的位置。環形結構(410)的重量足以防止油炸筐(408)內的食物浮起到不希望的程度。
當油炸筐(408)從油炸箱(146)內提出時，環形結構(410)還是關閉著的。機器人(112)在放入油炸筐(408)時由于圖1中的指狀物(413)中的一個與環形結構(410)之間的相對作用而使環形結構(410)開啟。要開啟環形結構(410)，機器人(112)將關閉著的環形結構(410)放置在指狀物(413)中的一個的某一相對位置上，使得指狀物(413)伸進環形結構(410)上的一個掣子(409)的V形缺口(409′)中。這樣，當機器人將油炸筐(408)相對于指狀物(413)往下放時，環形結構(410)就開啟了。
油炸箱及其有關設施圖4與4A示出了與油炸室(110)配合使用的油炸箱(146)。對于熟悉本行業的人來說，也可以用其他形式的油炸箱來代替示出的油炸箱(146)。每一個油炸箱(146)包括一個烹制槽(414)，它盛有將放在其內的食品煮熟的液體，它還有一個加熱器用于加熱烹制槽中的液體，諸如電爐或煤氣加熱器(圖中未示出);另外還有一對定位銷釘(416)供油炸箱(146)定位之用。油炸箱(146)通常也包括一個溫度控制裝置(418)，它可以是手調的或自控的，并且可由計算機操作控制站(128)來進行監視及/或控制。每個油炸箱裝在一個合適的柜子(420)內，該柜子(420)可以裝有輪子(未在圖中示出)以使柜子(420)能方便地移動。
烹制槽(414)可以用一塊隔板(圖中未示出)隔開，隔板將烹制槽(414)內的烹制液體分隔開來，這樣油炸箱(146)就可以用來烹制兩種不同的食物而不會使烹制液串味。
定位銷釘(416)向上伸出，它的尺寸和相隔的位置使它可以同夾塊(234)上的定位孔(286)相互配合。
圖4B中示出了另外一種定位銷釘(422)，該銷釘有一個錐形的端部(423)以使銷釘(422)能方便地套入夾塊(234)上的定位孔(286)。只要當夾塊(234)已經套在定位銷釘(416)或(422)上，由于銷釘與定位孔(286)之間的配合關系，夾塊(234)基本上被防止作任何移動，除非是向上作垂直位移，例如，當機器人(112)將油炸筐連同夾塊(234)從油炸箱(146)和定位銷上提起時。定位銷(416)也用于傳送站(126)和傾卸機，這在后面還將敘述。
定位銷(416)和(422)可以根據需要采用其他形狀和尺寸，只要能夠具有定位和保持定位位置的功能即可。例如，定位銷(416)或(422)可以是矩形斷面或橢圓形斷面的而不一定是圓形的，此外，也可以僅用一個定位銷釘，雖然這樣一種布置方式對于定位不是很有效。定位銷(416)也可以裝在夾塊(234)上而定位孔(286)則開在油炸箱(146)上。
與油炸箱(146)有關的其他設備，包括一個烹制液添加系統(424)，一個撇除浮渣的系統(426)，以及一個接滴盤系統(428)。
如圖31至33A所示，烹制液添加系統(424)包括一個超聲波探測器(430)，一個烹制液添加罐(432)以及一個與每個油炸箱(146)相連的操作機構(434)。
超聲波探測器(430)裝在機器人手腕(166)上，它檢測著每個油炸箱(146)內的由計算機操作控制站(128)監控的油位。當檢測到某一油炸箱有低油位時，計算機站(128)指令機器人(112)利用不做其他作業的空隙去把該油炸箱內的油位恢復到要求的高度，該高度也是由探測器(430)檢測的。也可以不用超聲波探測器(430)而用其他型式的探測器，例如光學探測器可用紅外線探測器。
要向某一個油炸箱(146)添加烹制液，機器人(112)提起位于它的工作范圍內的烹制液添加罐(432)。該添加罐(432)有一個盛烹制液的容器(436)，容器(436)的頂部有一個夾塊(234)，一個排放口(438)以及一個供開閉排放口(438)的閥門(440)。在本實施例中用的是一個球閥。
向某一油炸箱(146)內添加烹制液時，機器人(112)將添加罐(432)在操作機構(434)的上面向其對準，在本實施例中該操作機構(434)是一根向上伸出的圓桿。然后將添加罐(432)向下放到使操作桿(433)將球閥(440)頂開，烹制液就流入油炸箱(146)，如圖33A所示。當加到需要的高度時，機器人(112)將添加罐(432)提起，使操作桿(434)脫離接觸，則球閥(440)關閉。機器人(112)將添加罐(432)放回到它的存放處所，或者將它移到另外一個油炸箱(146)去為它添加烹制液。
撇除浮渣系統(426)示于圖28至30。它包括一個撇渣器(442)，一塊撇渣器托板(444)，一個括子(446)，和一個盛渣容器(448)。
撇渣器(442)有一個柄(450)，柄的一端固定在夾塊(234)內，另一端裝有一個撇渣頭(452)。撇渣器柄(450)可以用金屬桿做成，其撇渣頭(452)則可用孔徑較小的金屬絲網做成，這樣被撇渣頭(452)收聚的渣屑不易漏出。撇渣頭(452)可以做成槽形。
在不用時，撇渣器(442)放置在托板(444)上。該托板(444)有一塊底板(454)，其上裝有一對定位銷釘(416)。當需為某一個油炸箱(146)撇渣時，機器人(112)夾住撇渣器(442)的夾塊(234)并將其提起。機器人(112)然后將撇渣器(442)按要求移動到位，將撇渣頭(452)放到油炸箱(146)內的烹制液的液面處或液面下，然后將撇渣器(442)拉向油炸箱(146)的前部，撇渣頭(452)做成略帶V字形，當將撇渣頭(452)從油炸箱(146)中提出時，殘渣會流向撇渣頭(452)的中部。
將一個油炸箱(146)內的浮渣撇除后，機器人(112)將撇渣器(442)送到括子(446)和盛渣容器(448)處，在該處撇渣頭(452)被置于括子(446)的下面并與之接觸。機器人(112)然后將撇渣器(442)沿著括子(446)的底部曳過，使撇渣頭(452)收集的殘渣和其他物質都被括入盛渣容器(448)內。
在圖35內示有接滴盤系統(428)，它包括一些可以移開的接滴盤(456)放置在油炸箱(146)、傳送站(122)、傳送滑軌(124)和傾卸機(126)之間，這些都位于機器人(112)帶著油炸筐的移動路徑的下方。圖35中還可見到裝在油炸箱(146)上的定位銷釘(416)。
括筐器(458)用來將從油炸箱(146)移開的油炸筐底部括清，以減少從油炸筐底部滴下的烹制液。括筐器(458)可以用一種合適的撓性材料做成，諸如氯丁橡膠。
油炸室(110)內的油炸筐在不用時可以存放在油炸箱上。最好每一個油炸筐都有它在某一個油炸箱上的規定的位置。不用的油炸筐也可存放于架子上或柜子內。
熟品貯存、分配和展示區及其有關設備圖5中示有根據本發明的一個最佳實施方案的熟品貯存、分配和展示區(120)的正視圖，它包括一個法式油炸土豆絲袋裝站(148)，一個雞塊柜(150)和一個傳送滑軌(124)。該區(120)接受機器人(112)在傾卸機(126)卸下的熟品。
法式油炸土豆絲袋裝站(148)包括一個盛油炸土豆絲F的儲存箱(460)和一塊將從傾卸機(126)來的油炸土豆絲導入儲存箱(460)的滑板(462)。油炸土豆絲袋裝站(148)也可以包括一塊擋板(464)以擋住從傾卸機(126)送往土豆絲滑板(462)的土豆絲的跳出，一個儲存柜(466)和其他各種儲存區(468)以供儲存裝油炸土豆絲的袋子，用具及其他需要存放的物件。油炸土豆絲袋裝站(148)還可包括一個加熱裝置(圖中未示出)，供加熱油炸土豆絲之用。
熟品貯存、分配和展示區(120)的傳送滑軌(124)示于圖38A，圖中示出一個盛有餡餅的油炸筐(350)正好就位于其上。傳送導軌(124)可以傳送從油炸室(110)的烹制和分配區來的各種食品成品，令其在該處冷卻、包裝或供給顧客，例如各種尺寸的餡餅及/或兩面黃炸土豆餅等。在圖38中將傳送導軌的結構展示得更清楚，它包括一塊傳送板(470)、滑軌(472)、油炸筐止動器(474)和擱置油炸筐的凸片(476)。
傳送板(470)以可滑動的方式裝在滑軌(472)上，以便可以沿著滑軌(472)作直線移動。傳送板(470)可以用任何合適的機構帶動，例如用一個氣動氣缸(未在圖中示出)。運行時，一批剛烹制好的食品，例如一個油炸筐盛著大小不一的餡餅或兩面黃炸土豆餅由機器人(112)傳送過來放在傳送板(470)上的凸片(476)上，一頭抵住油炸筐止動器(474)，以使在傳送板向前滑動時油炸筐不致移動。烹制好的食品可以先留在后面的位置上冷卻，然后傳送滑軌(124)的傳送板(470)按箭頭F所示的方向前移，達到圖38A中虛線所示在熟品儲存、分配和展示區(120)內的位置，在該處油炸筐和其中的食品都是方便地可以及到的，可以將油炸筐(350)里的食物進行包裝。另外，也可以把未烹制的餡餅或兩面黃土豆餅在此處裝入油炸筐供機器人(112)從傳送板(470)上轉移到某一個油炸箱(146)內。
在圖23A到23G中示出的是雞塊柜(150)供儲存、分配和展示。雞塊柜(150)包括一塊底板(478)和側板(480)，側板(480)從傾斜的底板(478)向上延伸，而底板(478)則與框架(482)連接并被保持著傾斜的狀態。雞塊柜在其傾斜的頂端兩塊側板(480)間開有口子(484)以供接受放入的食品(作為例子，后而稱該食品為雞塊N)。雞塊柜(150)有一塊折向板(486)，用以輔助將雞塊N裝入雞塊柜(150)。在雞塊柜(150)對著口子(484)的另一端，有一塊端板(490)，它一般是向上延伸的，其作用是防止放入雞塊柜(150)的雞塊N在到達底板(478)的底端時從雞塊柜中滾出。
從圖23C至23G可以見到，在雞塊柜(150)的兩端之間有好幾塊可以有選擇地開啟的隔板(492)。每一塊隔板(492)在側板(480)之間并橫貫底板(478)形成一個可移開的欄板，當它關閉時，它的背面可以存儲一些雞塊N。但當隔板(492)位于開啟位置時，雞塊可以不受阻攔地沿著傾斜的底板滑下。有多種方法可以將隔板(492)安裝得可在啟閉兩個位置之間變動。在推薦的實施例中，每一塊隔板(492)是裝在一根穿過兩邊側板(480)的可轉動的軸(494)上的。
隔板(492)可以用多種方法來動作。在推薦的實施例中，用一個氣動的氣缸(496)來在啟閉位置之間移動隔板(492)的，每根軸(494)可通過任何合適的方式同一個氣缸(496)連接，例如通過一根連桿(498)。每個氣缸(496)都可以單獨動作，或者用手操縱，或者通過計算機站(128)。
從圖23C至23F中可見，當氣缸(496)動作時，隔板(492)可以在基本上垂直于底板(478)的關閉位置和基本上平行于底板(478)的開啟位置之間擺動。但本發明也不是非要隔板(492)在其關閉時基本上垂直于底板(478)或在其開啟時基本上平行于底板(478)才起作用。隔板(492)在其關閉及/或開啟位置時可以與底板(478)成一個角度，只要在其關閉位置下雞塊不能移動，而在其開啟位置下可以不受阻地移動就可以了。
隔板(492)橫貫于底板(478)之上和兩側板(480)之間，因此當隔板(492)是處于關閉位置時，雞塊N可以裝載到隔板(492)的后面并被其保持在那里。下隔板、中隔板和上隔板之間的空間以及端板(490)和口子(484)之間形成底室、中室和上室，其標記號分別為(500、502、502′以及504)。最底層的小室(500)是由側板(480)、端板(490)和下隔板(492)形成的。中室(502、502′)是由側板(480)、中隔板和上隔板(492)形成的。上室(504)是由側板(480)和上隔板(492)形成的。每個這樣的小室足以容納至少一個批量的雞塊N。
如在圖23F所示，每個小室的容積最好能大于一個批量雞塊所需者，這樣當一個批量的雞塊放入以后，它聚集于小室的下端，上端的隔板(492)還有足夠的空間可以在關閉和開啟的位置之間擺動。
柜子(150)上部可以裝有蓋子。例如，蓋子(506)可以套在側板(480)的頂端。蓋子(506)可以防塵，這樣塵埃和其他雜物就不能進入柜子(150)，圖23A和23B還示出構成蓋子(506)的一部分的一個檢查門(508)，它可以開啟和關閉。該檢查門(508)是供檢查最下面一個小室(500)的，它可以用鉸鏈(510)同蓋子(506)的其他部分聯接，也可以用其他方式聯接，只要能使檢查門(508)啟閉即可。檢查門(508)上裝有把手(512)以便啟閉。這樣雞塊N就可以從小室(500)取出，裝入容器C。在端板(490)的前面可以裝設一塊臺板(514)，作為雞塊N裝入容器C的集散地。蓋子(506)和檢查門(508)可以各有一個窗(488、489)，以便觀察柜內的食品。
底板(478)上開有很多小孔(516)。這些小孔(516)是讓多余的油、食物碎屑或其他小顆料和液體可以落下。在底板(478)下面放有一個盤子(圖中未示出)來收集從小孔(516)滴下的余油或落下的其他食物碎屑。
在柜子內通過啟閉隔板(492)來儲存和分配雞塊的程序大致示于圖23C至23F。隔板(492)分為下隔板、中隔板和上隔板，下隔板(492)是斜底板上的最下面的那塊隔板，上隔板(492)則是斜底板上最高的那塊隔板(492)。如圖23C中所示，上隔板(492)處于其關閉位置。雞塊N裝入口子(484)以后被儲存在上隔板(492)后面的小室(504)內。雖然圖中把下隔板和中隔板(492)都畫成關閉的位置，但這并非為在上隔板(492)后面儲存雞塊N所必需。
在圖23D中，所有的隔板(492)都在開啟位置。這樣，在圖23C中被儲存于上隔板(492)后面的雞塊就落到斜底板最下端的小室(500)內。在圖23E中，三塊隔板(492)又都恢復了關閉狀態，另一批雞塊N已從口子(484)放到上隔板(492)的后面。此時中隔板和上隔板可以開啟，第二批雞塊N就滾下斜底板被儲存于下隔板的后面。
將雞塊從口子(484)裝入，然后啟閉中、上隔板(492)的操作程序可以繼續下去，使中隔板后面也儲有另一批雞塊N，如圖23F所示。圖23F中的上隔板(492)然后被置于關閉的位置，另一批雞塊N就可置于上隔板(492)的后面。這樣，最多可以有四批雞塊N儲存在柜子(150)內。雖然圖中畫了三塊隔板(492)，但可以裝設任意數量的隔板(492)。
如在圖23B中示出的，小室(500)可以開啟，并可將雞塊N從其中取出。小室(500)出空以后，下隔板(492)可以放到開啟位置。儲存在下隔板和中隔板(492)之間小室(502)內的雞塊會沿著斜底板(478)滾入小室(500)。如上面說明的，只要啟閉隔板(492)，則一批一批雞塊N都可以類似的放入小室(500)。
或者，當一批雞塊N已從小室(500)取出，并將第二批雞塊N放入后，儲存于柜子(150)內的其他批量的雞塊也可以放到與底下小室相鄰的小室內，另批雞塊N就可通過口子(484)放入剛出空的小室內。
這樣一種程序可以保證先煮好的雞塊先賣出去，后煮好的雞塊不會超越前一批。也就是說，柜子(150)可以自動地保持先煮先賣的程序。
如果將要出賣的這批雞塊，或者另一批還儲存于柜內的雞塊已經存放了較長時間而已不適宜于出賣了，它們可以被抽掉。要抽掉這些雞塊是很方便的，因為在柜子(150)最下面的一批可以很方便地被取出，而儲存于柜內尚可出賣的食品則可放入小室(500)供取用。此外，如預計到會有大量需求出現，可將多批食品事先儲存于相對小的空間內以滿足要求。
對于與油炸室(110)配合使用的儲存柜的詳細敘述，可見美國專利申請號176，489，名為“儲存柜和食品儲存、分配和展示方法”發明人為羅伯特.L.卡蘭德，戴維.W.卡羅爾，阿爾.霍林斯沃思，與本專利申請同時提出，此處附志以供參考。
應當理解的是上面說明的熟品儲存、分配和展示區(120)是一個推薦實施例，其他從機器人(112)接受烹制好的食品，將其儲存以供分配給顧客的布置和柜子也可以與本發明配合使用。
熟品傾卸機構圖24和25中示出了根據本發明的熟食傾卸機(126)的一些細節。食物傾卸機(126)中主要包括一根水平裝設的軸(520)。油炸筐(280)在傾卸機(126)上的放置方式可以各式各樣的，在圖中示出的是油炸筐(280)與軸(520)處于暫時聯結的狀態，油炸筐(280)是朝上的，而軸(520)則是處于裝載的位置。然后油炸筐(280)隨著軸(520)轉過同一個角度，當到達傾卸位置時，筐內的食品就被倒出。當軸(520)位于它的裝載位置時，油炸筐(280)被放到一個預先確定的方位并被支承在該處，如圖24中所示者。圖24和圖25中示有一個供油炸筐定位的結構，它由第一夾具(522)和第二夾具(524)組成。第一夾具(522)和第二夾具(524)之間的相對放置位置并不嚴格規定，它們兩者的位置可以互換。第一夾具(522)和第二夾具(524)是用來支承油炸筐(280)的相對的兩端的。第一夾具包括一個支撐(526)和第一夾臂(528)。油炸筐(280)上的一個掛鉤(530)擱在支撐(526)上。第一夾臂(528)鉸接在樞軸(532)上，它可以從圖24所示的開啟位置在槽(534)內移動到第二個，即關閉的位置。第一夾臂(528)可由氣力推動的氣缸(536)將其移至第二位置，使銷釘(538)壓住掛鉤(530)，將油炸筐固定在支撐(526)上。
在圖24和圖25中的第二夾具(524)是用來支承油炸筐(280)的另一端的，最好是支承油炸筐的柄(540)。第二夾具包括可以套入柄(540)上的夾塊(234)內的定位孔(542)中的定位銷釘(416)。定位銷釘(416)使得機器人(112)將油炸筐(280)放到傾卸機(126)時每次都能準確地定位，并把油炸筐(280)的方向擺正，以使第一和第二夾具能夠正確地將油炸筐(280)固定在傾卸機(126)上。
第二夾具還包括一個第二夾臂(544)，它以可擺動的方式裝在支架(546)內，用銷釘(546′)栓住。第二夾臂(544)可以在一個第一，即開啟位置(如圖24中所示)和第二，即關閉位置之間擺動，如箭頭(547)所示。第二夾臂可由氣缸(548)推到關閉位置，氣缸(548)經由夾叉(548′)和夾叉銷釘(548″)與第二夾臂聯結。在其第二位置時，夾臂(544)上的一個凸體壓住油炸筐的柄(540)上的夾塊(234)，因而將油炸筐(280)固定住。如在圖24中所示，定位銷釘(416)的長度比夾塊(234)的厚度稍長。或者，定位銷釘(416)的長度也可以與夾塊(234)的厚度相仿或比其短些。因此，根據定位銷釘(416)的不同長度，第二夾臂(544)也可能直接壓在夾塊(234)上，也可能壓在定位銷釘(416)上，以使油炸筐(280)固定住。
第一夾具(522)和第二夾具(524)可以通過各種支撐件同軸(520)相連。第一長支撐(549)可以由夾具(550)固定到軸(520)上。第二長支撐(551)與第一長支撐(549)牢固地聯結，第二長支撐可以與軸(520)平行。第一夾具(522)和第二夾具(524)都與長支撐(551)聯結。
傾卸機(126)還可包括一對滑板(552)，它裝在軸(520)和油炸筐(280)的頂部之間，如圖24中所示者。當油炸筐(280)翻轉時，倒出來的食品N可以順著其旁邊的滑板(552)滑下。
傾卸機(126)的翻轉動作示于圖26A裝滿了食品的油炸筐(在圖示的例子中的是油炸土豆絲F)在轉軸(520)處于裝載位置時放到第一夾具(522)和第二夾具(524)上(如圖24所示)。軸(520)然后被轉過一個預先規定的角度達到其傾倒的位置。在圖26A中，從圖24的起始位置算起轉動的角度略大于90°。按照圖24中的箭頭(554和556)的方向轉動后，油炸土豆絲F由于其本身重力的作用，從油炸筐(280)中落出，掉到滑板(462)上。
軸(520)可以用多種方法來轉動，最好是用一個雙向動作的氣缸(553)來推動，如在圖25中所示。氣缸(553)通過杠桿臂(553′)同軸(520)和支撐(551)聯結(圖24中未畫全)。氣缸(553)可以是氣動的，也可以液動。如在圖24和圖25所示，傾卸機(126)裝有兩個第一夾具(522)和一個第二夾具(524)，這樣，油炸筐就可以在兩個方位中的一個方位上被倒空。兩個第一夾具(522)可以裝在第二夾具(524)的相對的方向，每個都與第二夾具(524)相隔相等的距離。這樣的布置方式下，一個油炸筐(280)可以放在其中一個第一夾具(522)和第二夾具(524)之間傾倒其所裝的食品，而另外一個油炸筐(280)則放在另外一個第一夾具(522)和第二夾具(524)之間。這一這實施例使得裝有不同食品的油炸筐(280)可以用同一臺傾卸機傾倒到不同的地點去。或者，也可以在軸(520)上裝設一對以上第一夾具(522)和第二夾具(524)。
有關傾卸機(126)的更詳細的說明，還可參閱美國專利申請號176，490與本專利申請同時申請的名為“倒空筐子的裝置，定位裝置及方法”的申請，發明人為羅伯特.L.卡蘭德，戴維.W.卡羅爾，約翰.O.賴納特森，此處引用了該說明的內容。
傳送站油炸室(110)可以加工和烹制的一些食物可能會要求進一步加工及/或在其他處所配成夾肉面包。因此提供一套裝置來將一個裝有食品的油炸筐傳送到運離油炸室的地方將是有利的。為此，提供了傳送站(122)。
圖36和37示出了該傳送站(122)的幾個視圖。從圖36可見，機器人(112)將一個油炸筐(556)放到傳送站(122)上供運往他處。圖中示出的是一個裝滿了烹制好的魚片F的油炸筐(568)。油炸筐(556)與油炸筐(280)相似，其差別在于油炸筐(566)的柄(568)是由兩根金屬桿構成的，油炸筐(566)的夾塊(570)只有兩個相應的供插入柄(568)的孔，而不象夾塊(234)的四個孔。
當油炸筐(566)已被機器人(112)放到在圖36中用虛線表示的位置上的傳送站上以后，傳送站支承油炸筐(566)的那部分裝置轉動到滑軌上并被傳送出油炸室(110)供在另一地點進行進一步加工。
傳送站(122)的各個部件可見圖37的分解圖。傳送站(122)包括一個油炸筐支承平臺(572)供放置油炸筐(566)之用。在平臺(572)上裝有一個筐柄支座(574)，其上有一對定位銷釘(416)。夾塊(570)放在支座(574)上，定位孔與定位銷釘(416)互相配對，這樣油炸筐(566)就與平臺(572)固定住了，如圖36中所示。平臺(572)以可轉動的方式支承在軸(576)上。旋轉動作是由氣缸(578)通過操作臂(580)和連接器(582)來推動的。操作臂(580)與轉軸(584)相聯接，轉軸(584)又同平臺(572)牢固地聯結在一起。因此氣缸(578)推動操作臂(580)，使套筒(586)圍繞軸(576)轉動，平臺(572)也作相應的轉動。防塵蓋(588)和側板(590)可裝在操作臂(580)、氣動缸(578)和其他部件的外面，防塵蓋(588)上裝有一個開有缺口的止動塊(592)以限制平臺(572)的轉動范圍。
平臺(572)，轉動機構及其有關的部件，包括蓋子(588)和側板(590)都裝在導軌(594)上以作直線移動。導軌(594)與框架(596)牢固聯結。平臺(572)及其相關的設備通過車架端板(598)支承在導軌(594)上。端板(598)上各開有兩個孔(600)使它可以在導軌上移動。
傳送站(122)在導軌(594)上的直線動作可以由任何合適的驅動裝置來推動，例如用一對單向的氣動缸(602)和(604)，它們也可裝在蓋子(588)上。
典型的傳送站(122)操作程序是從機器人(112)以一個向下的動作將油炸筐(566)放下開始，如箭頭(606)所示，使夾塊(570)的定位孔同定位銷釘(416)套住。然后平臺(572)以順時針的方向轉動到平臺(572)與有缺口的止動塊(592)接觸為止，如箭頭(608)所示。然后，或者同時，氣缸(602、604)中的一個動作，將車架端板(598)和平臺(572)沿導軌(594)按照箭頭(610)所示的方向移出油炸室(110)。當魚片F已被取走，油炸筐(566)就可送回油炸室(110)供再次被機器人(112)取起使用。油炸筐返回的程序是平臺(572)先作直線移動，按箭頭(612)所示的方向回到油炸室(110)，然后平臺(572)按箭頭(614)的方向轉動到位，最后，機器人(112)將空的油炸筐提起，用于其他食品。
計算機操作控制站計算機操作控制站(128)可以設計成對油炸室(110)進行完全的控制。最好是，如圖27所示，該計算機操作控制站(128)包括一臺主計算機(616)，一套檢測系統包括各種后面將要提到的傳感器和控制器，一臺控制機器人(112)的控制機(620)，一臺可編程序邏輯控制機(PLC)(622)，以及一臺操作員輸入終端(623)，它包括一個全功能的鍵盤和一個陰極線管顯示器。可編程序邏輯控制機(622)可以用通用電氣公司系列-1可編程序控制機(GESeriesOnePC)。它使用微處理機的設計和集成電路以代替接線、繼電器、按鈕、限位開關等。它的程序編好后來執行控制機器和操作程序，把具體的功能，諸如控制邏輯、程序操作、計時、計數、和對操作進行運算。該系列-1計算機可以頂替4-100個繼電器，最多達64個計時器的任何組合，計數器和程序裝置。它還可以擴大從8個到112個輸入/輸出點，并具有最多1700個字的儲存量。該系列-1計算機的輸出供用機器人進行食品加工中控制食品的縮環分配并監視成品分配數量。
圖27是油炸室(110)的工藝控制回路的示意圖。
油炸室內安裝著各個傳感和控制部件間的電氣接線。輸入/輸出電纜(624、626、628和630)從可編程序控制機(622)分別連接到分配器(136、138、142和144)，以便操作這些設備。一根通信電纜(634)從可編程序控制機(622)連接到機器人控制機(620)。控制機(620)也通過通信電纜(636)同計算機(616)連接。可編程序控制機(620)和計算機(616)經由一條鏈路(638)連接。
輸入/輸出電纜(640、642、644和646)分別從可編程序控制機(622)連接到傾卸機(126)、傳送滑軌(124)、柜子(150)和傳送站(122)。輸入/輸出電纜(648和650)也連接油炸箱(146A-F)和可編程序控制機(622)。控制電纜(652)將機器人控制機(620)同機器人(112)連接起來。
銷售點的收錢登記機(654)將顧客點菜信息傳遞給計算機(616)，后者將信息儲存起來并與正在加工中的食品量以及計算機中儲存的當日計劃進行比較。
傳感和控制系統包括合適的傳感元件和控制裝置，以便對油炸室(110)內的各種設備進行操作。各種與設備有關的控制器和傳感器都用各該設備號加上一撇來表示。例如法式油炸土豆絲分配器(136)的傳感器和控制器就用(136′)來表示。這些傳感器和控制器檢側有關設備的位置并/或對其操作，以便同機器人的動作協調起來。
在圖27中，分配器(136、138、142和144)的傳感器和控制器(136′、138′、142′和144′)可以是明尼蘇達州明尼阿波里斯市的班納工程公司(BannerEngineeringCorp.)生產的紅外線光纖傳感器。這些傳感器的安裝方式最好是將其套筒的端部裝得同分配器的內壁齊平。每個傳感器136′和144′包含三個獨立的傳感器(136′a、136′b、136′c和144′a、144′b、以及144′c)，如在圖16和圖18中所示者。隔板位置傳感器(136′a和144′a)裝在分配器的裝有排出口的一端，各自位于加料斜槽和分配槽(300、326)和(316、317)之間。傳感器(136′a和144′a)使得隔板(296和322)同加料槽(300和326)的口子對準以保證分配器的每一個小室都正常地裝滿和放出。
食品裝滿程度傳感器(136′b和144′b)使分配器(136和144)的任何小室(298、324)內都是裝滿而設有空格，它們正好裝在加料斜槽的前面，位于加料斜槽(300、326)“下游”的第一個小室(298、324)位置的中心。在準備加料時，將傳送帶(292，318)往后轉動，直至傳感器檢測到食品了。這意味著最后一個空的小室正好對著裝料斜槽，這樣裝料后傳送帶(292、318)上沒有空格。
食品短缺傳感器(136′c和144′c)裝在其各自的分配器的下半部，并位于分配槽上游一段距離處。當信號消失時，就只剩規定的幾個小室(298、324)中有食品了。例如，傳感器可以裝設在這樣的位置，當食品短缺的信號出現時，法式油炸土豆絲的分配器內還有四個小室有食品;而雞塊分配器內還有兩個小室有食品。
傳感器(138′和142′)都是食品短缺傳感器，而且是分配器(138和142)上裝的唯一的傳感器，如在圖20和圖27中所示者。傳感器(138′和142′)各自裝在加料槽的前面的規定高處，當出現食品短缺信號時，只有在裝傳感器那一點以下還有魚片或雞肉煎餅。
傳感器(112′)是一個“有筐”傳感器，裝在懸臂工具尾端(134)上。傳感器(112′)是否有筐被夾爪(212)夾住。如未檢測到筐，而當時應該有筐被夾爪(212)夾住，它就送出一個信號給計算機(616)和終端裝置(623)，以便操作人員進行檢查。
油炸筐傳感器(146′A-F)用來監督油炸箱(146)內的每個油炸筐的位置。因此油炸室(110)共有12個分開的油炸筐位置傳感器。這些傳感器確定某一個油炸筐是否在油炸箱(146)內。如果有一個應該在那里的油炸筐不在，傳感器就送出一個信號給計算機(616)和終端裝置(623)。
傳感器(146′)包括兩個傳感器，其中一個確定該處有一個油炸筐并已在傾卸機(126)上固定住了，第二個傳感器則肯定在傾卸機(126)上的筐子確已倒空。
傳感器(124′)確定是否有油炸筐裝著食品在傳送滑軌(124)上。如果有烹制好的食品，傳感器(124′)就會使系統發出聲光信號，指出已有食物等待著包裝。在傳送滑軌(124)上還可再裝一個傳感器，它會發出信號指出機器人(112)可以從該處提起或放下一個筐子。
傳感器(146′(A-F))檢查在每個油炸箱(146)內的烹制液的溫度。計算機(616)會根據測得的溫度自動調整烹制的時間。假若烹制液的溫度不在允許的范圍內，該油炸箱就停止使用，并送出一個相應的信號給計算機(616)和終端裝置(623)。
傳感器(112′、146′(A-F)、126′)以及傾卸機(126)的其他傳感器，還有傳送滑軌(124)的傳感器，都可以是感應式的接近發送器。傳感器(146′(A-F))可以是一個熱敏半導體或其他溫度測量裝置。
溫度傳感器也可以用來測量食品分配器(136、138、142、144)內的溫度，并用來操縱冷凍系統或用來指出里面的食品必須分配出去了。
操作控制計算機(616)、機器人控制機(620)和油炸室(110)內的設備和控制器都配有相應的軟件。控制機器人(112)的計算機程序包括一套動作控制的常規程序。所有計劃、實時運算、計時、需求量、嵌套計劃、烹制時間調整、批量大小、歷史記錄的收集、生產量預報以及其他要作出決定的運算都由計算機(616)承擔，它可以是一臺IBMPCAT計算機或具有相似功能的其他牌號的計算機。卡雷爾機器人控制機(620)和單元控制可以用美國信息交換標準的指令在一條系列化的RS-232非同期信息通道的傳遞來實施。
根據控制和操作油炸室(110)的推薦的軟件方案，提供給計算機(616)的軟件和資料將油炸室(110)生產的所有成品的需求量同銷售率(每小時的錢數或其他方便的計算的單位)聯系起來。每一種產品的數量取決于該產品在以每小時多少錢計算的油炸室(110)的銷售率中所占的百分數。這一數據可以是歷史數據，匯集起來供油炸室(110)所屬的那家店使用。歷史數據可以有幾種方法來統計，例如，以天為單位進行統計，或以周日/周末為單位進行統計，或者以其他方式為基礎，最好是數據中也包括在店鋪開門的時間內以小時計的銷售率。
軟件流程及其構成可以參照著圖41來進行說明，該圖是軟件流程及操作的方框圖。
圖41是一幅示意的方框圖，表示油炸室(110)的計算機控制系統的各個方面。圖中的“主菜單”是一些供經營這家店鋪選擇的單子，它可以包括(1)啟動油炸室(110);(2)總結、更改或修正油炸室(110)的運行參數;(3)改變擬訂每天計劃所用的基本數據，例如產品價格和產品品種的搭配;(4)登錄使今天有異于常日的那些細節，諸如會影響對本店的供應的需求的社會活動等。
“工作日開始”根據當日計劃開始其執行的程序以及要機器人執行的常規啟動內容。短期計劃也同時擬訂出來，從銷售點的收錢記錄機來的數據同短期計劃和日計劃進行對比的工作也開始了，一直到要結束營業時才將控制功能移給“工作日結束”的程序，它就按照常規把油炸室(110)停下。
“儲存檔案”是一套未來幾天或更多幾天(例如七天)的檔案材料，它是在每天結束時由“預報程序”進行修正的。這些檔案可以提供給該店的經理進行檢查和修改。
“預報程序”檢查過去幾天或更多天數的數據，以及當天發生的情況，然后根據逐周的信息以及任何推銷努力，或特別廣告，或由于季節的影響使顧客的需求有所變化等原因形成的某種趨勢，對未來幾日的檔案進行調整。經理可以調整那項將要作為提高銷售量的食品在整個食品搭配中的比例。
“銷售點”是一臺電氣記錄議，它將顧客點菜情況以及銷售量及銷售出去的食品間的比值等信息都收集起來。它也提供實時基礎上的信息供與日計劃或短期計劃對比。“銷售跟蹤”是儲存起來的銷售點的信息。
“短期計劃”是詳細的按照時間按排對機器人要發出的指令，告訴它做什么和何時去做。這個計劃是自動制訂的，它可以防止對機器人發出任何重疊的或互相沖突的要求。這個計劃可以隨時中斷并很快進行修改和解決需求。
“傳感器”監視各種參數，如前已說明者。
“實時控制”跟蹤著“銷售點”，向機器人的單元控制器發出指令，跟蹤各傳感器，取得從單元控制器來的反饋信息，通過終端裝置(623)對操作者的指令作出反應，并跟蹤短期計劃的執行。
在油炸室(110)的運行中，計算機所儲存的數據加上各種軟件一起發揮作用根據計劃中規定的在當天該時間應該生產的量，而該計劃的產量則是根據計算機中儲存的歷史資料推算出來的。從開店到關店有一個整日操作計劃，該計劃是根據歷史銷售資料擬訂的，這些資料在該系統中被利用來制訂出更詳細的按更短時間考慮的計劃，它可以是一個小時或更短時間，例如十五分鐘的周期，來按照預期的銷售率生產。銷售率是根據該日的日計劃自動制訂的，但可由操作人員增加或減少，或者全日作調整，或者僅調整某段時間，例如，午餐時間，表2是一個典型的日銷售計劃，它是按小時制訂的。
表2典型的按小時計算的每日銷售計劃時間間隔銷售率(產值(美元)/小時)10∶00-11∶00AM35011∶00-12∶00AM65012∶00-1∶00PM11001∶00-2∶00PM7502∶00-3∶00PM5003∶00-4∶00PM5754∶00-5∶00PM7505∶00-6∶00PM9006∶00-7∶00PM8007∶00-8∶00PM7008∶00-9∶00PM6009∶00-10∶00PM500一個假設的由油炸室(110)烹制的按銷售額百分比計算的食品搭配列于表3中。
表3假設的食品搭配產品油炸室銷售額的搭配(%)法式油炸土豆絲40%雞塊30%魚片15%雞肉煎餅15%
總計100%每小時或其它時間間隔中，需要的各種食品數量系由計算機系統(128)來決定。例如，把每小時的銷售額乘以各種食品的百分數再除以單位成品的費用。根據這一信息，系統(128)可以作出一個短期計劃。例如，短期計劃將要求加工出一定批量的食品以滿足預計的銷售額。系統(128)也將規劃出油炸室的各種運行程序，包括為加工所需批量食品需要機器人運轉的時間。
每小時的銷售額可能而且最好進一步劃分為一定的期間以便更準確地追隨實際的銷售率。例如，從10∶00AM到1∶00PM的期間可以根據本店的歷史數據進一步劃分為一刻鐘的間隔，如表4所示表4典型的按1/4小時計算的短期計劃時期銷售率(產值(美元)/小時)10∶00-15∶00AM5010∶15-10∶30AM7510∶30-10∶45AM10010∶45-11∶00AM12511∶00-11∶15AM12511∶15-11∶30AM15011∶30-11∶45AM17511∶45-12∶00AM20012∶00-12∶15PM25012∶15-12∶30PM30012∶30-12∶45PM30012∶45-1∶00PM250在實際的時間基礎上，由銷售點所得到的信息，現金記錄為(654)，當此資料與短期計劃出入很大時，不論這種差別是在食品搭配還是銷售率方面，都會對短期計劃造成一定的干擾，為了滿足需求，就要改變油炸室(110)的食品優先順序。典型的是，一個足夠的差別將導致現行操作圖表中一定百分比的變化，例如，每一刻鐘產生20%的差異。為了完善計劃，這種干擾保留在圖表中，而且生產的優先順序應當盡快地納入短期計劃中去。當一個干擾發生的時候，本系統可以自動轉向生產與每日計劃一致的生產率和食品搭配。
油炸室(110)的控制系統確定所要求的時間段是否可用或者被保留，(也就是不可用)，如圖34所示，來規劃機器人的時間。如果一個特定的時間不可用了，那么下一個可用的時間就會被安排，并予以保留。
在油炸室(110)中烹制一批食品所要求的時間段包括時間段A和時間段B。時間段A或“放入”時間，包括機器人(112)為了取一個空油炸筐所需的時間(油炸筐在油炸箱(146)中各有其特定的位置，在油炸室(110)中空的未用的油炸筐仍繼續留在油炸箱的位置上)，分配食品進分配站(114)的筐子中的時間，以及發送和存放帶有食品的油炸筐在油炸箱(146)的烹制位置的時間。時間段B在時間上是與時間段A分開的，它是由時間段A所開始的一批食品的烹制時間。時間段B或“取出”時間，包括機器人(112)從油炸箱(146)移動油炸筐到傾卸機(126)或傳送站(122)所需的時間，傾倒筐子所需的時間以及檢回空筐子并將其送還油炸箱中原位置所需的時間。
給機器人(112)所下的指令可包括三個部分(1)“周期”;(2)油炸箱號;(3)份數(只有一定的食品需要，如魚片，雞肉煎餅等)。不同的周期在表5中給出。
表5-機器人指令周期周期說明放入(1)機器人(112)從油炸箱(146)中的一個提起一個空的油炸筐放到指定的地點;
(2)油炸筐被機器人(112)轉交給分配區(120);
(3)分配器被啟動來向油炸筐充填食品，達到所需的數量;
(4)油炸筐被轉回槽中并置入烹制液。
取出(1)機器人(112)從烹制液提起油炸筐并將其瀝干;
(2)油炸筐被轉到傾卸機(126)或傳送站(122);
(3)傾卸機(126)或傳送站(122)被啟動;
(4)空油炸筐被機器人(112)轉到油炸箱(146)之一的指定位置上。
取用像魚片或雞肉煎餅這樣的食品通常通過傳送站(122)被轉出油炸室以便進一步加工和/或配制。
本周期回收的空油炸筐用下述方法將它們放回油炸室(110)(1)通過傳送站(122)將空油炸筐轉回油炸室(110);
(2)機器人(112)由傳送站(122)提起油炸筐;
(3)油炸筐然后被轉回它被指定的油炸箱(146)。計算機(616)對那些筐子離開了油炸室(110)以及它們再進入油炸室進行跟蹤。
撇渣(1)機器人(112)拾起撇渣器(442)并將其移置到油炸箱(146)之一;
(2)機器人(112)降低撇渣器(442)使之進入油炸箱(146)并使其由后向前移動;
(3)機器人(112)提起撇渣器(442)并使之瀝干液體，然后，將其轉至盛渣容器(448)，并在括子(446)上括凈;
(4)機器人(112)將撇渣器(442)移置到它的放置托板(444)。
灌液(1)機器人提起添加罐(432)并將其轉給一個需要添液的油炸箱(146);
(2)機器人(112)將添加罐(432)放低到操作機構(434)上;
(3)在足夠的液體已被注入油炸箱(146)后，機器人(112)從操作機構(434)提起添加罐(432)，并將添加罐(432)轉給它的放置支架。
結束本周期僅發生在一日結束的時侯，它起動一個關閉程序，該程序包括關閉設備并放空分配器。
每一油炸箱(146(A-F))被安排生產一種特定的食品并有一油炸筐專門為其所用，因為油炸室(110)有六個油炸箱(146(A-F))。每個油炸箱(146)具有放兩個油炸筐的空間。這樣，油炸箱內共有12個位置。油炸箱內的位置可以編上號并分派給一種特定的食品使用，如圖27所示1-A土豆絲油炸箱1號2-A土豆絲油炸箱2號3-B土豆絲油炸箱3號4-B土豆絲油炸箱4號5-C土豆絲油炸箱5號6-C土豆絲油炸箱6號7-D雞塊油炸箱1號8-D雞塊油炸箱2號9-E不同大小的餡餅油炸箱10-E魚片油炸箱1號11-F魚片油炸箱2號12-F雞肉煎餅油炸箱只有魚片和雞肉煎餅需要在計劃中考慮份數，它是一個整數，在1和12之間。機器人的程序中只是在執行“放下”周期時使用這些數字。
每次機器人(112)在完成一個周期后，就發回一個“完成”信息給計算機(616)，表明機器人(112)已作好接受下一個指令的準備。
典型的油炸室操作內容下面將結合油炸室(110)的裝備和計算機操作控制站(128)的使用，舉幾個例子說明油炸室(110)的操作內容。
起動要起動油炸室(110)，各臺設備的起動按鈕應該都已按好，生品分配區(114)都裝好食品，油炸箱(146)應已到達運行溫度。
法式油炸土豆絲、雞塊、雞肉煎餅、魚片、兩面黃土豆餅、餡餅、以及其他食品的生產法式油炸土豆絲的生產機器人控制機(620)從計算機(616)得到一個烹制法式油炸土豆絲的命令，該命令可以是本來已作為短期計劃的一個組成內容被計劃好的，也可以是中斷了其他內容臨時插入的。在任何一種情況，相應的時間段A和B應該都是已經落實了，因此油炸土豆絲的操作可以從時間t開始。在時間段A開始時(時間t)，機器人(112)選擇并從油炸箱(146)夾住一個空油炸筐(280)，然后將該空油炸筐(280)送到土豆絲分配器(136)的下面。機器人然后向分配器(136)發出信號要其開始向油炸筐(280)裝入土豆絲。當油炸筐(280)裝滿土豆絲時，土豆絲分配器(136)發出一個“筐已裝滿”的信號給機器人控制機(620)。
機器人(112)將裝滿的油炸筐(280)從分配器(136)下面移出，將其送到相應的油炸箱(146)內。當油炸筐(280)在油炸箱(146)內已擱置好了以后，機器人控制機向計算機(616)發出信號，表明烹制已經開始，時間段A已經結束，機器人(112)已可自由地接受其他任務。
過了炸熟土豆絲所需的那段時間以后，計算機(616)向機器人控制機發出“油炸完成”的信號，讓機器人(112)去從油炸箱(146)中取出油炸筐(280)，這也是原先已預留好的時間段B的開始。機器人(112)夾住油炸筐(280)并將其從油炸箱(146)提出，并在油炸箱(146)上方稍稍停留，例如停留五秒鐘，使多余的烹制液從土豆絲上瀝干。此后，機器人(112)將油炸筐(280)送到并放置在傾卸機(126)上傾倒土豆絲的位置。然后傾卸機被計算機(616)開動起來，炸好的土豆絲被倒出或被轉移到油炸土豆絲袋裝站(148)。傾斜機然后回復到其裝載位置，機器人(112)夾住空的油炸筐(280)并將其退回到在某一個油炸箱(146)上的指定位置，以此結束機器人在這段時間內的計劃任務，也結束了時間段B。
雞塊生產雞塊生產的程序與土豆絲類似，不同之處在于油炸筐(280)是送到傾卸機(126)上專供傾倒雞塊的部位。
魚片和雞肉煎餅的生產魚片和雞肉煎餅的生產程序與已說明的油炸土豆絲類似，但有幾處不同。通常要使用專為魚片或雞肉煎餅設計的油炸筐。熟品從其特定的油炸箱(146)被機器人(112)取出以后，就被送到傳送站(122)轉送到油炸室(110)外邊。空的筐子則由傳送站(122)回收入油炸室(110)。根據油炸筐出空并被送回傳送站(122)所需時間的長短，這部分操作可以被包括，也可以不被包括在生產魚片和雞肉煎餅的時間段B的范圍之內兩面黃土豆餅，餡餅及其他食品的生產其他批量較小的食品也可以生產，雖然并沒有專為裝載這類生品到油炸筐內而設計的分配器。例如，大小不等的餡餅和土豆餅可以在油炸室(110)內烹制，用人工將這類生品裝入一個餡餅油炸筐或土豆餅油炸筐。裝滿了的油炸筐然后被放置在餡餅提取區(140)的規定位置，以便機器人(112)將其提起。在某一個油炸箱(146)內將其炸熟以后，機器人(112)將它從油炸箱(146)提出并送到傳送滑軌(124)上冷卻一下，然后進行包裝并送往顧客處，如前已說明者。
結合本發明，適用于自動或手動分配其他品種食品到容器內進行烹制的其他分配裝置也可使用。
在圖39中有另一種根據本發明的油炸室(750)的實施例。油炸室(750)包括大部分與油炸室(110)使用的相同的設備，在圖中使用了相同的編號。在油炸室(750)內，有四個油炸箱(146)放置在一起。傳送滑軌(124)同時也用作機器人(112)提取餡餅的位置，因此它取代了在油炸室(110)中的餡餅筐提取點(140)的位置。
油炸室(750)的布置比起油炸室(110)來，更緊湊一些，它只占據大約8英尺×8英尺(2448毫米×2448毫米)見方的一塊地面。
圖40A示出了一個典型的擴建的駛進駛出汽車售貨部(752)，它有第一個窗口(754)供點菜之用，而第二個窗口(756)則是供交貨用。圖40B則示出售貨部(752)與油炸室(750)配合布置的狀況。
在本說明書內對本發明結合了一些推薦的實施例作了說明，應該理解，本發明可以作很多改變、修正和重新布置，但仍然屬于權利要求書中規定的本發明的范疇之內。
權利要求
1.一種用于烹制食品的機器人化的食品制備系統，其特征在于，這個系統包括(a)一臺機器人能夠在一定的區域內進行工作，這也決定了整個工作區域的范圍；(b)一個散裝生品分配區包括至少一個食品分配器用于分配生品進入位于所說的工作區域內的可移動的容器中；(c)至少一個烹制區位于所說的工作區域內用于烹制食品；(d)儲放裝置緊鄰于所說的工作區域，用于接收和儲存熟品；(e)傾卸裝置用于將所說的烹制裝置做好的熟品傾卸進儲存裝置中去，這是由所說的機器人通過所說的容器裝置傳送來的；(f)一個用于所說的機器人的懸臂工具尾端，所說的機器人能夠結合所說的懸臂工具尾端進行有選擇地接合，脫開或在所說的工作區域內轉移所說的容器裝置到所需的地點上去，用來將所說的裝在容器裝置中的多個食品放進相應的所說的烹制裝置的烹制位置上去，所說的所需地點包括一個為了將食品放入所說的容器裝置中去的生品分配位置，一個為了烹制食品在所說的烹制區的烹制位置，以及一個卸料地點，從這里熟品從所說的容器裝置中卸走。
2.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的烹制區包括至少一個油炸箱用來在烹制液中烹制食品。
3.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的烹制區包括第一個和第二個油炸箱。
4.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括所說的容器裝置。
5.根據權利要求4的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的容器裝置包括至少一個油炸筐。
6.根據權利要求5的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的容器裝置可以包括許多油炸筐。
7.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的第一個食品分配器是法式油炸土豆絲分配器，這個所說的系統和包括第二個食品分配器，這是一種雞塊分配器。
8.根據權利要求7的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括第三個食品分配器，用來分配魚片。
9.根據權利要求8的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括第四個食品分配器，用來分配雞肉煎餅。
10.根據權利要求9的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括至少一個單獨的油炸箱，用于每一種所說的食品類型。
11.根據權利要求7的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括單獨的儲存裝置用于烹制好的法式油炸土豆絲和雞塊。
12.根據權利要求8的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括儲存裝置，用于儲存烹制好的魚片。
13.根據權利要求9的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括儲存裝置，用于儲存烹制好的雞肉煎餅。
14.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的食品分配區能夠分配從一組法式油炸土豆絲、雞塊、魚片、雞肉煎餅中挑選出來的至少一種生品。
15.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，至少有一個單獨的容器提供給每一種類型的生品。
16.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，每一種所說的食品分配器能夠分配一個予先規定好的數量的食品進入所說的容器中。
17.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，所說的機器人是安裝在天花板上的。
18.根據權利要求1的機器人化的食品制備系統，其特征是，還包括計算機操作和控制裝置，用于控制和指引所說的機器人與所說的容器相接合并運送這個容器依次往返于食品分配區和往返于所說的烹制裝置，其頻繁程度取決于予想的顧客定單數量。
19.根據權利要求18的食品制備系統的計算機系統，其特征是，所說的予想的顧客單數量是以在所說的計算機操作和控制裝置中儲存的數據為基礎的。
20.根據權利要求19的食品制備系統的計算機系統，其特征是，至少一部份作為基礎的所說的儲存數據是從這天顧客的實時定單上收集來的。
21.根據權利要求19的食品制備系統的計算機系統，其特征是，至少一部所說的數據是取自歷史數據。
22.根據權利要求19的食品制備系統的計算機系統，其特征是，所說的儲存數據包含了在小時基礎上的顧客定單的食品種類的予想數量。
23.根據權利要求18的食品制備系統的計算機系統，其特征是，所說的計算機操作和控制裝置包括解決沖突的方法，用于確定一個設想的系統操作是否會同任何現行的或將來的系統操作發生沖突，該所說的現行的或將來的系統操作程序是已經由分配食品的工序所起動的。
24.根據權利要求23的食品制備系統的計算機系統，其特征是，所說的計算機操作和控制裝置包括一種方法，用于決定何時可以起動并完成一個設想的系統操作，以避免同已經由分配食品的工序所起動的任何現行的或將來的系統操作發生相互沖突。
25.根據權利要求2的食品制備系統，其特征是，還包括撇渣裝置，能被所說的機器人操作，用于撇去所說的油炸箱中液面上的雜質。
26.根據權利要求2的食品制備系統，其特征是，還包括液面探測裝置，能被所說的機器人操作，用于測定所說的油炸箱中烹制液面高度。
27.根據權利要求26的食品制備系統，其特征是，所說的測量裝置包括一個超聲波液面高度探測器。
28.根據權利要求2的食品制備系統，其特征是，還包括灌裝裝置，能被所說的機器人操作，用于往油炸箱中加添烹制液。
29.根據權利要求28的食品制備系統，其特征是，所說的灌裝裝置包括一個能被所說的機器人移動的烹制液儲存罐。
30.根據權利要求1的食品制備系統，其特征是，還包括定位裝置用來讓所說的機器人當它與所說的容器裝置相接合時，將其定位到相應于所說的烹制裝置的烹制位置，以及定位到相應于所說的傾卸裝置的傾卸位置，并且當所說的機器人與所說的容器裝置脫開時，將其保存在所說的所需的位置上。
31.根據權利要求30的食品制備系統，其特征是，所說的定位裝置包括，為了和所說的容器裝置相聯接，至少要有一個向上突出的定位銷釘和一個與之相互配合的孔，所說的定位銷釘或孔，其中之一裝在每一個所說的烹制裝置上和傾卸裝置上，而另一個所說的定位銷釘或孔則裝所說的容器裝置上。
32.根據權利要求31的食品制備系統，其特征是，所說的定位裝置包括一對間隔開的所說的定位銷釘或一對同樣間隔開的與之相互配合的孔，其中之一裝在每一個烹制和傾卸位置，而另一個所說的一對定位銷釘或一對孔則裝在所說的容器裝置上。
33.根據權利要求32的食品制備系統，其特征是，裝在相應的所說的烹制和傾卸位置上的是定位銷，裝在相應的所說的容器裝置上的是孔。
34.一種食品制備系統的全自動的機器人化的用于加工散裝法式油炸土豆絲、雞塊、魚片和雞肉煎餅生品的油炸室，其特征在于，這個系統包括(a)一個具有許多食品分配器的分配區，包括一個法式油炸土豆絲分配器，一個雞塊分配器，一個魚片分配器和一個雞肉煎餅分配器，每個分配器能夠分配一定數量的食品進入一個容器裝置;(b)一個包括至少一個油炸箱的烹制區(c)一臺能夠在一定的區域內進行工作的機器人，這也決定了整個工作區域的范圍;(d)一臺所說的機器人的懸臂工具尾端，所說的機器人能夠結合所說的懸臂工具尾端進行有選擇地接合或脫開，當接合時，可以在所說的工作區域內轉移所說的容器裝置到所需的區域中去，這種容器裝置是用來從所說的分配區裝載一定數量的食品的;(e)所說的分配區和所說的烹制區位于相應的工作區域內以便所說的機器人能夠將所說的容器裝置放進相應的任何一個所說的許多食品分配器的接收位置上去，以及放進相應的所說的油炸箱的烹制位置上;(f)定位裝置用于讓所說的機器人將所說的容器裝置定位和用于將所說的容器裝置留在所說的油炸箱中所需的烹制位置上。
35.根據權利要求34的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位裝置包括至少一個向上突出的定位銷釘和一個與其相配的接合孔，所說的孔或銷釘，其中之一與所說的容器裝置組合在一起，而另一個與油炸箱組合在一起，以便當所說的銷釘插進所說的孔中時，所說的容器裝置被定位和留在相應的所說的油炸箱的烹制位置上。
36.根據權利要求35的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位裝置包括一對間隔開的所說的定位銷釘以及一對同樣間隔開的與之互相配合的孔。
37.根據權利要求36的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位銷釘是與所說的油炸箱組合在一起，而所說的與之相配合的孔是與所說的容器裝置組合在一起的。
38.根據權利要求37的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的孔位于緊固在所說的容器裝置上的夾塊上，所說的夾塊是被所說的機器人的懸臂工具尾端接合住以便移動在所說的工作區域內的所說的容器裝置到所需地方去。
39.一種食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征在于，這個系統包括(a)一個計算機控制的機器人能夠有選擇地進行接合、轉運、和放開一個在工作區域內的裝有一定數量食品的容器;(b)一個計算機控制的食品分配區，包括至少一個食品分配器用于分配生品到所說的工作區域內的所說的食品容器中;(c)至少有一個計算機控制的在所說工作區域內的烹制區;(d)計算機控制裝置，用于控制和指引所說的機器人與所說的容器相接合并運送這個容器依次往返于所說的食品分配器和往返于所說的烹制裝置，其頻繁程度取決于顧客定單的頻繁程度，還用于監視、控制和操作所說的食品分配區和所說的烹制區。
40.根據權利要求39的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的系統包括許多食品分配器用于分配不同種類的生品。
41.根據權利要求40的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的系統包括許多所說的食品容器，其數量等于或大于食品分配的數量。
42.根據權利要求41的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的烹制區包括許多油炸箱。
43.根據權利要求39的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的計算機控制裝置包括記憶裝置，儲存著每日計劃，這個計劃中的變化著的食品生產速率是時間和食品類型的函數。
44.根據權利要求43的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的計算機控制裝置包括用于監視和收集以實時銷售的熟品種類和數量為依據的銷售數據，以及用于調整所說的每日計劃的裝置。
45.根據權利要求44的食品制備系統的全自動機器人化系統，其特征是，所說的計算機控制裝置還包括一個短期的機器人和各項設備的任務的計劃。
46.一種食品準備系統的全自動機器人化的油炸室用于加工散裝的生的法式油炸土豆絲、雞塊、魚片和雞肉煎餅，其特征在于，這個系統包括(a)一個計算機控制的分配區具有許多食品分配器，包括一個法式油炸土豆絲分配器、一個雞塊分配器、一個魚片分配器和一個雞肉煎餅分配器，每個分配器能夠分配食品進入用于裝載一定數量的食品的容器裝置;(b)一個計算機控制的烹制區包括至少一個油炸箱;(c)一個計算機控制的機器人，具有至少一個懸臂能夠在一個區域內隨處移動，這也決定于機器人的工作區域;(d)一個用于所說的機器人的懸臂工具尾端，所說的機器人能夠結合所說的懸臂工具尾端進行有選擇地接合或脫開，當接合所說的容器裝置時，可以在所說的工作區域內轉移所說的容器裝置到所需的位置上去，這種容器裝置是用來從所說的分配區裝載一定數量的食品的;(e)所說的分配區和所說的烹制區位于相應的所說的工作區域內，以便所說的機器人能夠將所說的容器裝置放進任何一個相應的所說的許多食品分配器的接收位置上去，以及放進相應的所說的油炸箱的烹制位置上去;(f)定位裝置，用于讓所說的機器人將所說的容器裝置定位和用于將所說的容器裝置留在所說的油炸箱中的所需的烹制位置上。
47.根據權利要求46的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位裝置包括至少一個向上突出的定位銷釘和一與之互相配合的孔，所說的孔或銷釘，其中之一與所說的油炸箱組合在一起，而另一個則與所說的容器裝置組合在一起，以便當所說的銷釘被插入所說的孔中時所說的容器裝置被定位和留在相應于所說的油炸箱的烹制位置上。
48.根據權利要求47的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位裝置包括一對間隔開的所說的定位銷釘和一對同樣間隔開的與之互相配合的孔。
49.根據權利要求48的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的定位銷釘是與所說的油炸箱組合在一起，而所說的與之相配合的孔是與所說的容器裝置組合在一起。
50.根據權利要求49的食品制備系統的油炸室，其特征是，所說的孔位于緊固在所說的容器裝置上的夾塊上，所說的夾塊是被所說的懸臂工具尾端接合住以便移動在所說的工作區域內的所說的容器裝置到所需地方去。
51.一種烹制食品的自動化方法，包括利用權利要求1中的系統來烹制所說的食品。
52.一種烹制食品的自動化方法，包括利用權利要求34中的系統來烹制所說的食品。
53.一種烹制食品的自動化方法，包括利用權利要求39中的系統來烹制所說的食品。
54.一種食品制備系統的程序系統，其特征在于，這個系統用于操作一個自動的機器人化的系統用于同時由機器人操作進行準備和烹制許多種類的食品批量來完成需要時間段[A]的第一個循環，該第一個循環包括取得和轉運一批生品到烹制區去，在這批食品烹制一段時間[C]后，然后完成需要時間段[B]來完成的第二個循環。該第二個循環包括從烹制區取出已烹制好的即批食品，把它運送到一個予定的地點。所說程序系統包括(a)記憶儲存裝置用于儲存時間段[A]和[B];(b)計算機處理和程序裝置用于;(ⅰ)如果這時別的食品批量已經在加工了;則確定計劃中的時間段;(ⅱ)尋找大于或等于時間段[A]的第一個可落實的時間段;(ⅲ)在時間段[A]已經落實了以后，確定是否有一個還未列入計劃的可以在時間C開始的大于或等于時間段[B]的時間段，如果所說的未列入計劃的時間段在所說的記憶儲存裝置中是可以落實的，則將時間段[B]安排進所說的時間段中;(ⅳ)如果沒有這樣一個未列入計劃的時間段是落實的，所說的處理裝置將把下一個可以落實的時間段設置為時間段[A]，如果需要，并重復步驟(ⅲ)和(ⅳ)直到所說的未列入計劃的時間段被落實和編進到作業計劃中去。
全文摘要
一種全盤自動化的用于烹制食品的機器人系統和方法。這種系統和方法對于快餐館特別有用。在一個實施例中，在全盤自動化的基礎上，可烹制法式油炸土豆絲、雞塊、魚片和雞肉煎餅。這種系統包括一個機器人，散裝的未經烹制的食品分配區，烹制區和烹制好的食品儲存區。這種系統可用一個計算機操作和控制站來控制和指引機器人從分配區獲得散裝的食品，把它放到烹制區的烹制位置上，烹制完后，將食品移送到儲存區，其速率能夠滿足預見的顧客定單。
文檔編號G07F9/10GK1036504SQ8910178
公開日1989年10月25日 申請日期1989年4月1日 優先權日1988年4月1日
發明者羅伯特·L·卡蘭德, 戴維·W·卡羅爾, 羅伯·A·漢森, 阿爾·霍林斯沃思, 約翰·O·賴納特森 申請人:飯館技術股份有限公司