专利名称：在生产过程中控制产品分配的装置和方法
发明的技术背景本发明通常涉及一种在生产过程中控制产品分配使其分配到生产装置以便提高成品的质量的装置和方法。尤其是，本发明涉及一种在生产过程中以如下方式控制例如用作炸土豆片的马铃薯切片等食物切片通过一油炸锅而分配的装置和方法，即其能通过调整对运送入油炸锅的切片在穿过油炸锅宽度时的分配来弥补从油炸锅中排出的切片的湿度含量的变化，以便减小切片在通过油炸锅时其湿度含量的变化。
已有技术的描述生产炸土豆片的传统商业方法包括，将马铃薯薄片连续送入一桶热油中，通过例如桨叶、输送机和类似物等合适装置使薄片通过热油并放置一段时间直至炸土豆片的湿度含量减少到约为其重量百分比的1.3％—1.4％时，从热油中取出。
这种方法的油炸锅通常包括一装有温度约为华氏365度热油的细长桶或槽。在该槽内安装有供油入口和返油出口以便为油炸马铃薯切片提供循环的热油。马铃薯切片是通过将去皮后的生马铃薯送入若干离心切片机刀头而被制成，该切片机刀头会将马铃薯切割成具有适合厚度的基本均匀的薄片。这些从切片机刀头排出的薄片随后会被送入若干斜槽，这些斜槽将薄片引导到一个输送带，由此它们将被送入油炸锅。
斜槽通常被定位成实现一个跨越油炸锅宽度的对生马铃薯切片的基本均匀的分配。然而，改变油炸锅的条件，例如油流动的变化、油温以及马铃薯切片的运动等，能导致对马铃薯切片的不均匀油煎，这样会使最终油炸薄片所具有的湿度含量相对变化较大。这种变化的湿度含量可能会导致顾客对所感觉到的食物新鲜度产生不满。
另外在生产过程中，必须在常规维护中定时性地关闭个别切割机以便更换切割机刀头。在已有技术的方法中，因为在取走和更换切割机刀头的同时需要停止整个生产线，所以这将会导致油炸生产的中断。这种方法典型地包括停止将去皮后的生马铃薯送入切片机、等待已送入的薄片被清除出生产线、停止生产线、取走和更换切割机刀头、开始将去皮后的生马铃薯送入切片机，以及重新开启生产线。
定期更换切割机刀头的需要提出了一个生产过程中的缺点，该缺点降低了效率并限制了产品的生产率。结果就需要改进技术，来进一步提高优质产品的一致性，并使设备维护所需的生产停滞最小化。
尤其是，本发明提供的装置能控制产品在整个生产线上的分布，其包括在生产线的预定位置处测量单个产品的物理特性参数的装置、将所测得的物理特性参数与一预定值进行比较的装置以及根据比较结果而改变产品在整个生产线上的分布的装置。
另一方面，本发明还提供了一种在油炸土豆片的商业生产线上控制马铃薯切片横穿油炸锅宽度时的分配的装置，其包括若干切片机刀头，每个切片机刀头均被供有一批马铃薯并将该马铃薯制成若干基本均匀的马铃薯切片，然后在其相应的出口处排出该马铃薯切片；若干斜槽，这些斜槽可操作地连接到将切片输送到一个输送机的若干出口，每个斜槽的末端在一个分配器内，以便将薄片放置到输送机的一个特定位置，其中至少一个分配器可控制地进行转动；一个油炸锅，用来接纳从输送机传送来准备油炸的薄片，并在其一个出口处排出由该薄片炸成的土豆片；若干靠近油炸锅出口的探测器，该探测器用来探测从油炸锅送出的油炸土豆片的湿度含量，该湿度含量随横穿油炸锅宽度的位置而变化，同时发出表示该湿度含量的信号；一个控制器，用来接收上述信号并将该信号与一组预先设定的值进行比较，以便确定在油炸土豆片中是否存在随横穿油炸锅宽度的位置而产生的湿度含量变化；以及一个检查表，包含着上述至少为一个的可控制转动分配器的若干位置调整值，该位置调整值是湿度含量变化状态的函数；上述控制器通过输入已定的湿度含量变化状态而从上述检查表的位置调整值中获取信息，并控制该至少一个可控制转动的分配器并使其旋转到一个位置，这样就会以减小马铃薯切片湿度含量变化的方式而改变马铃薯切片在输送机上的分配。
最佳实施例的详细说明本发明将相对生产炸土豆片的装置来进行描述以便于解释。但是应当清楚，对于本技术领域的普通技术人员而言，本发明适用于任何分配产品的生产线，只要该生产线中的均匀产品特征依生产过程中的分配参数而定。
在生产炸土豆片的商业方法中，一批去皮后的生马铃薯被送入若干离心切片机10a-10d，该切片机将马铃薯切割成具有大致一致厚度的基本均匀形状的薄片。这些切片机已知的有例如美国专利第4,945,794号专利，因此在此将不再对其操作进行描述。
生马铃薯薄片16会被若干斜槽12a-12d从上述切片机输送到一个清洗带18，生切片在此处将被清洗，然后被输送到油炸锅20，该油炸锅装有循环供应的热油。上述切片通过若干分配斜槽14a-14d被装载到清洗带18上。这些切片通过桨叶或类似机构(未示出)而传输通过油炸锅并停留一预定的时间，此后处理过的切片被一输送机22比如环形带从油炸锅中送出。这些切片随后通过若干湿度探测器头24a-24c，这些探测器头对按照在输送带上的位置而被划分成的左侧(24a)、中部(24b)、右侧(24c)上的切片的湿度水平进行探测。这种探测器头同样属于已有技术，可以由科技工业发展公司(Scientific Industrial Development Corporation)的名为MM55的产品获得。该探测器头24a-24c随后将测得的湿度水平转换为电信号并将该信号通过信号线26a-26c传递到一个可编程的逻辑控制器(PLC)28。根据接收到的湿度数据，该逻辑控制器(PLC)28将调整可旋转斜槽14b和14c的方位，以便重新分配生切片16通过输送带18，从而根据左侧、中部、右侧标记来补偿和校正从油炸锅中送出的切片的湿度水平变化，这种变化可以通过改变例如流过油炸锅的油量、油炸锅内的油温梯度、切片运动等条件以及其它现象而产生。
根据如图4所示的最佳操作方法，逻辑控制器(PLC)28在步骤S40收集湿度数据，在步骤S41将一预定时间内的左侧、中部、右侧数据进行平均。在步骤S42，将该平均数据值与预先设定的变化极限值进行比较，以便确定是否存在重要的湿度水平变化。例如，如图5和图6所示，在一可接受范围的湿度水平将被标记为代表“合格”的“O”；超过该范围的湿度水平将被标记为代表“高”的“H”；低于该范围的湿度水平将被标记为代表“低”的“L”。在步骤S43，比较结果被输入若干检查表(LUT)，例如图5中的50和图6中的60，以便确定是否需要调整旋转斜槽14b和/或14c。已经输入检查表(LUT)的调整通过实验在经过足够长时间的测量和观察后被推算出。应当知道在最佳实施例中，外部斜槽14a和14d是固定的，并被定位使得切片位于输送带18的外边缘以内，而内部斜槽14b和14c是可旋转的。图2为斜槽14b的一个侧视图。可看出，一个电动机141驱动一个滑轮或皮带142，该滑轮或皮带旋转带动一个连接在斜槽14b底部的柱状物143。
斜槽旋转是为了使从油炸锅排出的切片的湿度水平变化最小。内部斜槽旋转的可能弧度被设定在一个在输送带18中部放置切片的位置和一个将切片紧邻相应外部斜槽放置的位置之间。当斜槽处于其外部极限位置时或者处于可能会与其它受到控制的斜槽发生碰撞的区域内时，临近的探测器(未示出)将探测到。限位开关(也未示出)设置在电动机壳体内，以便探测何时电动机到达其旋转极限。每个可控制的斜槽的位置范围可被校准在0到100的范围内，其中50表示中心位置，0表示一个完全的逆时针方向(CCW)位置，而100表示一个完全的顺时针方向(CW)位置。根据湿度数据，一个斜槽可以旋转而进行一个大调整、一个小调整或不进行变化。与“大”和“小”相对应的旋转程度可以通过逐次逼近法而合适地设定出。图5和图6示出了基于所推算出的湿度水平数据的调整示例。例如，如图5所示，在油炸锅的右侧具有一“低”湿度值，而中部和左侧在合格的范围内，这时斜槽14c将逆时针运动一个“大”数量，同时斜槽14b将逆时针运动一个“小”数量。这个调整所产生的效果是重新分配穿过油炸锅的切片以便使更多的切片被送入油炸锅的右侧。这在图3A中被示出。
如图3B所示，当数据显示在油炸锅左侧和右侧的切片的湿度水平高，而同时在油炸锅中部的切片的湿度水平合格时，斜槽14c将顺时针运动一个“小”数量，同时斜槽14b将逆时针运动一个“小”数量。这个调整所产生的效果是减少送入油炸锅左侧和右侧的切片数量，以便使湿度水平降低到合格范围内。
所需的调整是通过逻辑控制器(PLC)28从检查表(LUT)中读出的，并被转化成激励信号，该激励信号通过信号线30b和30c被输入上述起动电动机141。
图7示出当需要关闭一个切片机，例如更换切片机刀头时对逻辑控制器(PLC)的操作。在步骤S70，逻辑控制器(PLC)持续监控一个切片机刀头是否已被关闭。当探测到已经关闭时，在步骤S71，现有的斜槽位置将被存储在一个存储器内。在步骤S72，可控制的斜槽依据已被关闭的切片机刀头而旋转到若干位置，这样就将保持穿过油炸锅的切片的均匀分配。
在步骤S73，逻辑控制器(PLC)持续监控该切片机刀头是否已被放回。一旦探测到切片机已经返回准备使用时，在步骤S74，已被存储的斜槽位置会从存储器中取出，从而将斜槽恢复到原始的位置。
根据本发明，系统也可以包括一个人工模式，其中斜槽的位置可以进行人工控制。该系统还可进一步设有一个“原始”位置，在该位置可控制的斜槽将被定位在启动线上。这些“原始”位置是一些预定的位置，代表着启动穿过油炸锅而实现最小湿度水平变化的最佳出发点。
另外，在上述入口处为切片机刀头设置若干向上翻转的门，这样当需要关闭切片机而进行刀头的更换时，可以停止向特定的切片机供应生马铃薯。
以上已经为对本发明技术方案进行完全详尽的公开而详细描述了本发明和实施例，但上述公开在任何方面并不会对本发明的范围进行限制作用。
权利要求
1.一种控制产品在整个生产线上的分布的装置，其包括在生产线的预定位置处测量单个产品的物理特性参数的装置将所测得的特性参数与一预定值进行比较的装置以及根据比较结果而改变产品在整个生产线上的分布的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述产品在整个输送机的宽度上被分配，上述装置进一步包括一个可旋转的分配器，该分配器将产品放置在上述输送机上的一个可调整的位置处。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，上述比较数值的装置还包括一个控制器，用于在上述比较结果表明该测得的参数与预定值不同时，向上述可旋转的分配器传递一个控制信号以改变上述位置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，上述预定值是一个范围，当上述测得的参数超出该范围时，该参数会被确定为与该预定值不同。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，上述控制器包括一个可编辑的逻辑控制器(PLC)。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，上述产品是用于生产油炸土豆片的马铃薯切片，上述物理特性参数是在该生产线上所形成的油炸土豆片的湿度含量。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述预定位置位于油炸锅的一个出口处，马铃薯切片通过该预定位置而被制成油炸土豆片，该装置还包括至少一个探测器，用来探测从油炸锅排出的油炸土豆片的湿度含量，并且向上述控制器发出表示该湿度含量的信号。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述马铃薯切片是由被引导进至少一个切片装置的马铃薯制成，该切片通过一个斜槽被传输到上述分配器，该斜槽可操作地连接到上述切片装置的一个出口。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，其设有若干切片装置和相关的斜槽，其中上述若干斜槽中的至少一个包括一个固定而不可控制的分配器，该分配器可将马铃薯切片放置在上述输送机一个固定位置上。
10.一种在油炸土豆片的商业生产线上控制马铃薯切片横穿油炸锅宽度时的分配的装置，其包括若干切片机刀头，每个切片机刀头均被供有一批马铃薯并将该马铃薯制成若干基本均匀的马铃薯切片，然后在其相应的出口处排出该马铃薯切片；若干斜槽，这些斜槽可操作地连接到上述出口以将马铃薯切片输送到一个输送机，每个斜槽的末端在一个分配器内，以便将薄片放置到输送机的一个特定位置，其中至少一个分配器可控制地进行转动；一个油炸锅，用来接纳从上述输送机传送来准备油炸的薄片，并在其一个出口处送出由该薄片炸成的土豆片；若干靠近油炸锅出口的探测器，用来探测从油炸锅送出的油炸土豆片的湿度含量，该湿度含量随横穿油炸锅宽度的位置而变化，同时发出表示该湿度含量的信号；一个控制器，用来接收上述信号并将该信号与一预先设定的值进行比较，以便确定在油炸土豆片中是否存在随横穿油炸锅宽度的位置而产生的湿度含量变化；以及一个检查表，包含着上述至少为一个可控制转动的分配器的若干位置调整值，该位置调整值是湿度含量变化状态的函数；上述控制器通过输入已定的湿度含量变化状态而从上述检查表的位置调整值中获取信息，并控制该至少一个可控制转动的分配器而使其旋转到一个位置，这样就会以减小油炸土豆片湿度含量变化的方式而改变马铃薯切片在输送机上的分配。
11.一种控制产品在整个生产线上的分布的方法，其包括如下步骤在生产线的预定位置处测量单个产品的物理特性参数将所测得的特性参数与一预定值进行比较以及根据比较结果而改变产品在整个生产线上的分布。
12.一种如权利要求11所述的方法，其特征在于，上述产品在整个输送机的宽度上被分配，上述生产线进一步包括一个可旋转的分配器，该分配器将产品放置在上述输送机上的一个可调整的位置处。
13.一种如权利要求12所述的方法，其特征在于，其还包括在上述比较结果表明该测得的参数与上述预定值不同时，向上述可旋转分配器传递一个控制信号以改变上述位置的步骤。
14.一种如权利要求13所述的方法，其特征在于上述预定值是一个范围，当上述测得的参数超出该范围时，该参数会被确定为与预定值不同。
15.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于上述产品是用于生产油炸土豆片的马铃薯切片，上述物理特性参数是在该生产线上所形成的油炸土豆片的湿度含量。
16.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，上述预定位置位于油炸锅的一个出口处，马铃薯切片通过该预定位置而被制成油炸土豆片，上述生产线还包括至少一个探测器，用来探测从油炸锅排出的油炸土豆片的湿度含量，并且向一个控制器发出表示该湿度含量的信号。
17.一种如权利要求16所述的方法，其特征在于，上述马铃薯切片是由被引导进至少一个切片装置的马铃薯制成，该切片通过一个斜槽被传输到上述分配器，该斜槽可操作地连接到上述切片装置的一个出口。
18.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，设有若干切片装置和相关的斜槽，其中上述若干斜槽中的至少一个包括一个固定而不可控制的分配器，该分配器可将马铃薯切片放置在上述输送机一个固定位置上。
全文摘要
一种控制产品在整个生产线上的分配的装置和方法,尤其是在油炸土豆片的商业生产过程中控制马铃薯切片横穿油炸锅宽度时的分配的装置和方法,其包括:用来探测从油炸锅排出的油炸土豆片的湿度含量的若干探测器,和一个用来确定是否存在需要校正的湿度含量变化状态的控制器。还设有若干可转动斜槽分配器,该分配器可由控制器根据检查表中的位置调整值进行控制,这些位置调整值与所测得的湿度含量变化相对应。这些斜槽分配器随后被调整,以便校正马铃薯切片横穿油炸锅宽度的分配,从而减少或消除从油炸锅中排除的油炸土豆片的湿度含量变化。
文档编号G05D21/00GK1331814SQ99814828
公开日2002年1月16日 申请日期1999年12月13日 优先权日1998年12月21日
发明者威廉·P·拉德 申请人:瑞科特公司