双面烹调设备即合瓣式烹调设备能够在两侧同时烹调各种食
品，如牛肉馅饼、香肠馅饼、鸡或其它食物。合瓣式烹调系统通
常用在快餐业中，因为它们可以减少类似冷冻牛肉馅饼等食品的
整个烹调时间，以及减少操纵者烹调食品所需的工作量。
合瓣式烹调系统通常包含一个上烹调盘或台板和一个下烹调
盘或台板。上烹调台板连接着一个台板支撑臂，其用于摆动运动
于一个覆盖着下烹调台板的下烹调位置与一个从下烹调台板向上
倾斜的升起位置之间。上烹调台板可以手工或自动在下烹调位置
和升起位置之间移动。
当上烹调台板位于下烹调位置时，其覆盖在下烹调台板上并
与下烹调台板分隔着一个间隙。该间隙通常被设置为一个与所烹
调食物厚度有关的距离。例如，牛肉馅饼要预制成多种不同的标
准尺寸(四分之一磅的牛肉馅饼的厚度大于常规馅饼)。该间隙可
以手动、气动或电动调节，以使食物在上烹调台板和下烹调台板
之间被适宜地烹调。在这种系统中，操作者可以通过一个有关烹
调食物制品的界面而选择间隙尺寸并自动选择烹调时间。间隙尺
寸可以通过一个数值或通过一个烹调食物制品标识而选择。
如果操作者没有正确地选择间隙尺寸(并因此未正确选择烹
调时间)，则传统的双面烹调系统容易使食物浪费和烹调不适当。
传统的系统中可以带有一个包含二十或更多种选择的菜单，其中
包括对早餐、午餐和晚餐的选择。如果操作者选择了错误的制品，
则食物制品不能被适宜地烹调出来。例如，如果操作者要加工四
个1.6盎司的牛肉馅饼，但却错误地选择了一个1.6盎司牛肉馅饼
所需的间隙，则牛肉馅饼将会烘烤过渡而必须丢掉。因此，传统
的系统易于出现操作者选择错误。
此外，传统的双面烹调系统不能调节以适应于食物的不同厚
度，这是因为对于一种食物只有一种选择。例如，4盎司的牛肉
馅饼的厚度可以变化+/-0.15英寸。每一批馅饼的尺寸变化基本
一致(例如，一个烤箱中烘烤出来的馅饼之间的厚度变化不大)。
然而，从一烤箱到另一烤箱，或从一批到另一批，食物制品的厚
度可能有很大变化(4盎司的馅饼可以变化0.030英寸以上)。因
此，不能对食物的变化进行最佳烹调操作。
此外，在烹调操作过程中必须对间隙进行调节，以适应于牛
肉馅饼在烘烤中的尺寸减小现象。牛肉馅饼通常要冷冻以储存或
运输。当初始放置在下台板中时，冷冻的馅饼相对坚硬，而如果
上台板只停靠在最厚的一个或几个馅饼上，则即使一组被烘烤的
馅饼中只有很小的厚度差异，也会使上台板与某些较薄的馅饼之
间的热传递能力受损。热传递能力差将导致各馅饼之间的烘烤不
一致。此外，馅饼在解冻和烘烤时通常要软化和收缩或减小厚度。
在烘烤过程中，间隙必须适应于这种厚度变化。此外，间隙必须
这样设置，从而使得牛肉馅饼被保护而不受上台板重量的负作用。
如果上台板的重量不受限制或不被控制，则上台板将过度压缩或
挤压牛肉馅饼，从而对烘烤出的馅饼的外观产生负面影响。
因此，合瓣式烹调系统在调节上台板与下台板之间的间隙方
面存在一些特殊的问题。这些问题包括：适应于一组被烘烤的馅
饼中的各个馅饼的初始厚度差异、适应于烘烤过程中的馅饼厚度
减小、防止过度挤压馅饼、防止操作者错误选择间隙和烹调时间
以及适应于具有不同标准厚度的不同组馅饼。
迄今为止的合瓣式烹调系统要利用重力以迫使上台板停靠在
位于下台板中的一组馅饼上。还装有台板止动件，以控制烹调过
程中上台板与下台板之间的最小间隙(最小可接受间隔或间隙)，
从而防止过度挤压所烘烤的馅饼。台板止动件通常必须手工操作，
以调节上台板与下台板之间的间隙。采用手工止动销的缺点是止
动销使得上台板难以清洗。此外，邻近或位于烹调区域中的止动
销容易粘上油脂和其它碎渣，它们可能被烘烤而凝结在止动销上，
从而会阻碍止动销的调节。此外，手工调节间隙可能导致操作者
出现错误，特别是需要在一个单一的台板上调节多个把手时。
在另一种现有的系统中，通过调节一个连接着台板支撑臂的
凸轮而自动设置间隙。然而，凸轮和机械连杆连接装置暴露在油
脂和其它碎渣下，从而会阻碍间隙的调节。而且，凸轮不能提供
所需的松动作用以适应于各馅饼之间的厚度差异。因此需要装有
弹簧加载的止动销，它们类似于前面所述的止动销，以提供所需
的松动作用。
因此，需要一种双面烹调系统，其包含一个带有自动间隙调
节机构。此外，需要一种双面烹调系统，其能够自动确定所烘烤
制品所需的间隙尺寸。此外，还需要一种控制系统，其能够根据
一个确定的间隙尺寸而自动设置烹调时间。
请参考图1、2和3，一个双面烹调系统或合瓣式烘烤设备10
包含一个刚性支撑结构11，其具有一个前部11A和一个后部11B。
结构11支撑着一个由诸如钢板等导热材料制成的下烹调台板15。
台板15由铸铝、耐腐蚀钢、铸铁、不锈钢、低碳钢、一种陶瓷材
料、一种金属材料或其它强导热性介质制成。台板15优选厚度为
3/4英寸，宽度38英寸，纵深为24英寸。虽然图中所示的台板15
具有矩形形状，但台板15也可以有其它形状和尺寸。
请参考图1，两个可移动上烹调台板组件25和25’彼此并排
布置，它们每个的宽度略小于下烹调台板15的宽度的一半。上烹
调台板组件25和25’的结构相同并以相同的代号表示相同的部
分。或者，也可以使用一个单一的上烹调台板(未示出)，此外，
台板组件25和25’可以有其它形状和尺寸。
每个上烹调台板组件25和25’分别包含一个上烹调台板26，
其由导热性材料，如铸铝板、耐腐蚀钢、铸铁、不锈钢、低碳钢、
一种陶瓷材料、一种金属材料或其它强导热性介质制成。每个上
烹调台板26分别包含一个位于底侧的平整光滑烹调表面即底部烹
调表面28，其与加热元件(未示出)和被烹调食品相连。台板26
可以由与台板15相同的材料制成。有关上烹调台板26和下烹调
台板15的材料、形状和尺寸不以限制的方式给出。可以使用任何
适宜类型的加热表面。
每个台板组件25和25’分别安装在刚性台板支撑臂31上(图
2)，以绕着一个轴线在一个下烹调位置(图1中的组件25’)和
一个上烹调位置(图1中的组件25)之间作摆动运动。支撑臂31
连接着结构11(图1)。或者，也可以采用多支撑臂。例如，可以
采用回转、旋转、自动调节系统或其它装置，以带动上烹调台板
组件25和25’上升和下降而到达上下烹调位置。
请参考图2，台板组件25通过一个台板支撑臂31以可枢转
的方式安装在结构11上。台板组件25包含一个上烹调台板26、
一个支撑结构40和弹簧机构42。支撑结构40包含一个手柄或止
动支座44、一个带传动系统或机构46、一个步进电机48和一个
基架50。支撑结构40的基架50用于保持传动机构46、步进电机
48和支座44之间的位置。传动机构46与电机48相连并与基架50
柔性相连。
支座44优选带有一个端部52，其在组件25处于下烹调位置
时会顶靠在下烹调台板15(或基架56)的一个顶部烹调表面上。
支座44提供了一个机械式止动件，用以在组件25处于下烹调位
置时确定上烹调台板26与下烹调台板15(或基架56)之间的间
隙。支座44的端部52伸展超出台板26的表面28，超出距离由
电机48的位置确定，该距离是特定设置下的最小可接受距离。
每个带传动系统46中分别包含一条带60、一条带62、一个
凸轮64、一个旋转轴承66和一个旋转轴承68。轴承66和68连
接在基架50上。带62具有一个端部70，其固定在一个台板支撑
72上，该台板支撑72则固定在台板26上。同样，带60也具有
一个端部74，其也是固定在台板支撑72上，台板支撑72则固定
在台板26上。这样，机构46中的带60和62通过凸轮64和电机
48连接到支撑结构40上，并被台板支撑72连接到台板26上。
此外，台板支撑72通过弹簧机构42连接到支撑结构40上。弹簧
机构42优选将支撑结构40从台板支撑72向外推。
传动机构46带动支座44相对于台板支撑72移动，以确定上
烹调台板26与下烹调台板15之间的间隙。传动机构46通过将凸
轮64旋转到预定位置而调节与间隙相关的距离。从组件25上的
与支座44相连的一端看，当凸轮64逆时针转动时，带60和62
将台板支撑72向着接近结构40的方向拉动，从而扩宽支座44的
端部52与台板26之间的间隙(例如，扩宽台板26与台板15之
间的间隙)。当电机48顺时针旋转凸轮64时，带60和62将带动
台板支撑72进一步与结构40分开，从而缩减台板26与台板15
之间的间隙。重力和弹簧机构42将确保台板支撑72与支撑结构
40完全分开到由凸轮64位置所确定的距离。凸轮64优选为带有
两个平板侧面的大致圆形形状，以更精确地定位支座44。
带60和62优选不需要润滑并且是耐用的不可拉伸钢带。或
者，带60和62可以是凯芙拉纤维、链结、缆线、链条或其它带
结构。带60和62优选具有自松动能力(略微弯曲)，以使间隙可
以根据食物，如牛肉馅饼的厚度微小差异而自动调节。在这个实
施例中，带60和62基本上垂直于管子92安置。此外，松动使得
间隙能够适应于牛肉馅饼在烘烤时的尺寸变化。因此，机构46不
需要弹簧加载的止动件为烹调操作提供所需的松动能力。
传动机构46和电机48优选安置在上烹调台板25中，因而不
需要从结构11至上烹调台板25的机械式连接。优选的结构是，
只需要利用电缆为使用者提供在一个界面80(图1)以设置适宜
的间隙。步进电机48优选由微处理器控制并为凸轮64提供精确
的定位。来自界面80的电缆优选从结构40的管子90(图2)中
穿过。
传动机构46优选连接在四个邻近于台板26角部的点上。电
机48安置在两组带之间并且带有两个凸轮以连接每组带。
操作者可以利用优选为一个按钮盘的界面80，即通过按下按
钮而选择设备10的间隙设置。例如，使用者可以选择用于厚牛肉
馅饼、薄牛肉馅饼或其它食物的间隙设置。此外，优选提供复位
或恢复原位设置，即台板26与15分开到最大间隙距离。优选的
结构是，每次组件25和25’被带到烹调位置或间隙距离通过界
面80而被改变后，系统10均将台板26与15分开到最大间隙距
离(原位)。在到达原位之后，台板26和15再根据界面80上所
作的选择而彼此接近。通过这种方式，电机48和系统10在从一
个选定位置到达另一个选定位置之前首先要恢复到原位，因而可
以确保不重复前次位置误差。优选的结构是，在电源损耗时，电
机48能自动恢复到原位，从而防止在出现故障时将组件25和25’
锁紧在一个低间隙设置状态。
在本发明的一个替换性实施例中，合瓣式烘烤设备10具有这
样的结构，即能够自动探测食物的间隙设置并根据该间隙设置而
设置一个适宜的烹调时间。在下面通过图1-5所作解释的本发明
的一个优选实施例中，操作者可以利用界面80选择一个早餐、午
餐或晚餐设置。利用早餐、午餐或晚餐设置可以使系统10自动探
测食物厚度并根据所探测到的厚度识别食物。通过这种方式，不
会将早餐食品误认为是厚度相同的午餐食品。
在选择了早餐、午餐或晚餐之后，操作者将食品放置在下烹
调台板15上并将台板26罩盖在台板15上。台板26经过最大间
隙距离即原位并继续关闭，直至系统10判断出组件25与食物接
触。根据这个判断结果，系统10将计算间隙距离。系统10根据
间隙距离确定烹调时间。通过这种方式，系统10可以对食物厚度
变化作出烹调时间补偿。此外，由于厚度是自动测量的，因此可
以消除在间隙距离和烹调时间的设置中的误差。或者，系统10也
可以通过一个传感器而直接探测间隙距离并根据探测到的间隙距
离设置烹调时间。
请参考图3，图中显示了台板组件25(图2)的一个替换性
实施例，即台板组件125，其通过一个台板支撑臂131而以可枢
转的方式安装在结构11(图1)上。台板组件125包含一个上烹
调台板126和一个支撑结构140。支撑结构140包含一个手柄或
止动支座144、一个带传动系统或机构146和一个步进电机148。
支座144和电机148固定在基座150上。传动机构146与电机148
相连并与基架50柔性相连。
支座144优选带有一个端部152，其在组件125处于下烹调
位置时会顶靠在下烹调台板15(图1)的一个顶部烹调表面上。
支座144提供了一个机械式止动件，用以在组件125处于下烹调
位置时确定上烹调台板126与下烹调台板15之间的间隙。支座144
的端部152伸展超出台板126的表面128，超出距离由电机148
的位置确定，该距离是特定设置下的最小可接受距离。
每个带传动系统146中分别包含一条带160、一条带162、一
个凸轮164和一个旋转轴承166。轴承166连接在基架150上。
带162具有一个端部170，其通过连接件173固定在台板支撑172
上，台板支撑172则固定在台板126上。同样，带160也具有一
个端部174，其也是通过连接件173固定在台板支撑172上，台
板支撑172则固定在台板126上。这样，机构146中的带160和
162通过凸轮164和电机148连接到支撑结构140上，并被台板
支撑172连接到台板126上。此外，台板支撑172通过弹簧机构
142连接到支撑结构140上。弹簧机构142优选将支撑结构140
从台板支撑172向外推。连接件173上也可以装有弹簧机构142。
或者，也可以利用其它装置将支撑结构140从支撑172向外推。
传动机构146带动支座144相对于台板支撑172移动，以确
定上烹调台板126与下烹调台板15之间的间隙。传动机构146通
过将凸轮164旋转到预定位置而调节与间隙相关的距离。从组件
125的右侧看，当凸轮164顺时针转动时，带160和162将台板
支撑172向着接近结构140的方向拉动，从而扩宽支座144的端
部152与台板126之间的间隙(例如，扩宽台板126与台板15之
间的间隙)。当电机148逆时针旋转凸轮164时，带160和162将
带动台板支撑172进一步与结构140分开，从而缩减台板126与
台板15之间的间隙。重力和弹簧机构142将确保台板支撑172与
支撑结构140完全分开到由凸轮164位置所确定的距离。凸轮164
优选为带有两个平板侧面的大致圆形形状，以更精确地定位支座
144。
带160和162优选不需要润滑并且是耐用的不可拉伸钢带。
或者，带160和162可以是凯芙拉纤维、链结、缆线、链条或其
它带结构。带160和162优选具有自松动能力(略微弯曲)，以使
间隙可以根据食物，如牛肉馅饼的厚度微小差异而自动调节。在
这个实施例中，带160和162基本上垂直于管子192安置。此外，
松动使得间隙能够适应于牛肉馅饼在烘烤时的尺寸变化。因此，
机构146不需要弹簧加载的止动件为烹调操作提供所需的松动能
力。
传动机构146和电机148优选安置在上烹调台板125中，因
而不需要从结构11至上烹调台板125的机械式连接。优选的结构
是，只需要利用电缆为使用者提供在一个界面80(图1)上以设
置适宜的间隙。步进电机148优选由微处理器控制并为凸轮164
提供精确的定位。来自界面80的电缆优选从结构140的管子190
中穿过。
传动机构146优选连接在四个邻近于台板126角部的点上。
电机148安置在两组带之间并且带有两个凸轮以连接每组带。
操作者可以利用优选为一个按钮盘的界面80，即通过按下按
钮而选择设备10的间隙设置。例如，使用者可以选择用于厚牛肉
馅饼、薄牛肉馅饼或其它食物的间隙设置。此外，优选提供复位
或恢复原位设置，即台板126与15分开到最大间隙距离。优选的
结构是，每次组件125和125’被带到烹调位置或间隙距离通过
界面80而被改变后，系统10均将台板126与15分开到最大间隙
距离(原位)。在到达原位之后，台板126和15再根据界面80上
所作的选择而彼此接近。通过这种方式，电机148和系统10在从
一个选定位置到达另一个选定位置之前首先要恢复到原位，因而
可以确保不重复前次位置误差。优选的结构是，在电源损耗时，
电机148能自动恢复到原位，从而防止在出现故障时将组件125
和125’锁紧在一个低间隙设置状态。
请参考图4，系统10的一个控制系统200包含一个界面80、
一个动力装置202、一个控制电路206、一个力传感器210、一个
原位开关212和一个查询表214。控制电路206可以是一个微控
制器或微处理器，其通过运行软件而实现后面所述的功能。或者，
控制电路206可以是一个ASIC、PLD或其它硬件电路。下面将通
过图3中所示组件125对控制系统200进行描述。然而，控制系
统200也可以用于图2所示组件25。
界面80类似于前面通过图1-3所讨论的界面80。界面80
用于提供对早餐、午餐或晚餐的设置，其中间隙尺寸、温度选择
和时间选择均不同。或者界面80也可以只用于选择开闭操作，而
菜单选择可以完全自动进行。动力装置202优选为电子步进电机，
例如电机48。或者，装置202也可以是能够带动台板26相对于
台板15运动的气动装置或其它装置。动力装置202的操作以及台
板26位置由控制电路206控制。
原位开关212优选相对于动力装置202或台板组件25布置，
用以确定何时台板组件25到达原位(最大间隙距离)。原位开关
212优选为相对于动力装置202、传动机构46、支撑臂31或组件
25布置的微型开关，以确定何时台板组件25处于原位。
查询表214优选为一个存储器或其它存储装置，其用于在控
制电路206确定的间隙尺寸与有关食物的烹调时间之间建立起对
应关系。查询表214中存储的数据可以通过实验或数学原理产生。
查询表214优选为一个微处理器或一个电可擦可编程只读存储器
(EPROM)的一部分。查询表214中还可以包含食物的温度数据。
力传感器210可以是任何类型的传感器，用以使电路206确
定间隙距离。例如，传感器210可以通过触觉、光学、电气或机
械方式而直接确定间隙位置。优选的结构是，传感器210包含多
个力或位置传感器，例如伊利诺州芝加哥的Force Imaging
Technologies制造的UniforceTM传感器。
控制电路206优选通过来自用于探测台板组件25负载的传感
器210的读数确定间隙尺寸。当台板组件25接触到台板15上的
食物时，组件25上的负载急剧降低，这是因为食物将抵抗台板组
件25的重力。当食物与组件25之间的接触被探测到时(相应于
一个接触信号)，控制电路206将通过动力装置202阻止组件25
的下降。
控制电路206还确定动力装置202和组件25的位置，以确定
动力装置202停止时的间隙尺寸。在一个优选实施例中，动力装
置202是一个步进电机，而在到达原位且原位开关212向控制电
路206提供了一个信号之后，控制电路206将确定动力装置202
完成了多少步操作。
在一个实施例中，动力装置202在每一步中将组件25降低
0.0005英寸。通过计算从原位开始至动力装置202停止所经过的
步数，控制电路206可以精确地将间隙尺寸确定在0.0005英寸精
度之内。动力装置202优选以每秒种300步即每秒种0.15英寸的
速率下降。优选的结构是，原位具有0.0625英寸的间隙尺寸。
一旦间隙尺寸被确定，控制电路206将利用查询表214确定
设备10的烹调时间。控制电路206还可以根据间隙尺寸选择烹调
时间。
请参考图2和3，力传感器210可以位于下列位置中的一个
或多个处，以测量组件25和组件125上的负载。例如，力传感器
210可以位于带160或162上、带160和162与凸轮164和166
之间、支撑臂13 上、连接件173上、支座144的端部152上或
任何可以确定负载的位置上。或者，力传感器210可以是装于带
160和162上的应变片，也可以与链结装置、气压和传动装置相
连，还可以装于弹性松动装置或其它任何与台板25相连的区域
上。用于测量负载并最终确定间隙尺寸的传感器的位置和类型不
以限制的方式显示和给出。
请参考图5，在组件125的每个角部分别装有一个传感器222
和一个传感器224，它们作为传感器210。传感器222装于带162
与轴承164之间，而传感器224装于带160与轴承164或带160
与轴承166之间。在组件125的四个角部均安装传感器222和224
可以使控制电路206监视组件125是否均匀关闭。此外，利用所
有四个角部的传感器可以更精确地确定食物与组件125之间的接
触。
请参考图4和5，传感器222和224优选为电子传感器，用
以测量与组件25有关的力。传感器222和224中使用了聚酯聚合
薄膜，其包含一个力探测区，其在施加了压缩力后会使减小阻力。
通常，台板15上的力从大约40-42磅减小到与食物(例如馅饼)
接触时的几乎0磅。在采用了诸如带传动机构146的系统中，当
食物被组件25或125接触时，可以探测到每条带上大约10磅的
力变化。
可以理解，虽然上面通过详细图示、专门例子和特定元件值
而对本发明的示范性优选实施例进行了描述，但这只是出于解释
的目的。本发明的设备并不局限于所公开的精确细节和条件。此
外，虽然显示了一种特定型式的合瓣式烹调设备，但其它带上下
台板的烹调设备也可以使用本发明的调节机构和间隙探测机构。
此外，可以利用任何类型的传感器测定间隙尺寸，因此，在不脱
离下面的权利要求中确定的本发明的精神的前提下，可以对公开
的细节进行改变。