本發(fā)明屬于紙模生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種免切邊的植物纖維濕壓制杯成型系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的植物纖維紙漿模塑“濕壓”成型制造工藝中，無法避免會(huì)出現(xiàn)制品的大小邊現(xiàn)象，要解決大小邊問題，需要對制品進(jìn)行手工或自動(dòng)切邊，以保證制品的邊緣大小一致、堆疊整齊的效果。

2、所謂免切邊，就是不經(jīng)過機(jī)械切邊工序而達(dá)到與切邊同樣效果的工藝，由此工藝出現(xiàn)了一些免切邊的紙漿模塑制品。目前的免切邊技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：

3、（一）免切邊制品無法做到比較整齊的邊緣效果：任何采用整體加熱板的模具都會(huì)出現(xiàn)制品的大小邊現(xiàn)象，是因模具的熱脹冷縮，制品的尺寸和中心距熱脹而變大所致；

4、（二）免切邊制品模具昂貴：為了獲得比較整齊的免切邊效果，模具要求單一、獨(dú)立配套分體式加熱板，制作復(fù)雜且成本較高，幾乎是整體模具費(fèi)用的2倍，且維護(hù)和更換麻煩；

5、（三）分體式模具、加熱板的使用會(huì)導(dǎo)致制品排布數(shù)量減少和產(chǎn)量降低；

6、（四）用水真空量及用電量能耗高，運(yùn)輸成本高：

7、①用水真空量：為了達(dá)到免切邊效果，一些工藝要求把吸濾成型時(shí)的紙漿濃度降低，因?yàn)槿绻垵{濃度較高，免切邊效果就差，毛邊嚴(yán)重。一旦濃度降低，同樣生產(chǎn)1t制品，真空吸濾成型時(shí)的排水量就要增加較多，幾乎達(dá)到2倍以上，也就是說生產(chǎn)免切邊制品要消耗的用水真空量比切邊制品大得多；

8、②用電量能耗高：免切邊工藝為了達(dá)到減少毛邊的效果，在熱壓合模時(shí)，要經(jīng)過較長時(shí)間的虛壓過程，否則就出現(xiàn)“炸邊”現(xiàn)象或較多毛邊。所謂“虛壓”就是熱壓合模時(shí)，上下熱壓模具在合攏時(shí)先不壓緊，對模具內(nèi)的“濕坯”進(jìn)行一定時(shí)間的烘烤，等“濕坯”被烘烤到一定干度后，再施加合模力進(jìn)行熱壓定型。這一虛壓烘烤過程浪費(fèi)了很多熱量。

9、③運(yùn)輸成本高：免切邊工藝的另一不良后果就是制品的密實(shí)度低。比如同樣300個(gè)10寸圓盤制品疊在一起，免切邊制品比正常的制品要高出30～50?cm，大大增加了包裝、運(yùn)輸成本。

10、由于以上技術(shù)的缺陷，植物纖維紙漿模塑免切邊工藝只在極少數(shù)對產(chǎn)品邊緣要求不高的領(lǐng)域應(yīng)用；而目前紙漿模塑全球用量最大的是一次性快消品，據(jù)了解目前一次性快消品紙漿模塑制品生產(chǎn)中，由于目前免切邊技術(shù)缺陷及成本問題，該工藝并沒有得到廣泛推廣應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有免切邊制品的生產(chǎn)成本高出切邊制品20%左右。因此，當(dāng)前市面上亟需一種設(shè)備更精簡、制作更簡單、生產(chǎn)成本更少、制品邊緣整齊、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和節(jié)省能耗的免切邊的植物纖維濕壓制杯成型系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種工藝簡練、制品邊緣整齊、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省能耗和成本的免切邊的植物纖維濕壓制杯成型系統(tǒng)及方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種免切邊的植物纖維濕壓制杯成型系統(tǒng)，包括機(jī)器人成型系統(tǒng)、精密壓機(jī)、烘干卷邊一體機(jī)、成型漿池和plc控制系統(tǒng)；

4、所述機(jī)器人成型系統(tǒng)包括多軸機(jī)械臂、相互匹配的成型模具和冷壓模具；所述冷壓模具上設(shè)有若干個(gè)凸起的模芯，所述成型模具內(nèi)設(shè)有若干個(gè)模腔，所述模芯和模腔的數(shù)量相同且可一一對應(yīng)相互嵌合；所述多軸機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接所述成型模具的背面，使得成型模具能夠進(jìn)行多方向轉(zhuǎn)動(dòng)并且移動(dòng)至精密壓機(jī)和冷壓模具處；所述成型模具通過真空管道和壓空管道分別連接真空系統(tǒng)和壓空系統(tǒng)，通過所述真空系統(tǒng)和真空管道將植物纖維均勻吸附在成型模具的模腔內(nèi)，通過所述壓空系統(tǒng)和壓空管道將成型模具的模腔內(nèi)植物纖維擠壓于模芯上形成杯胚；

5、所述成型漿池的一側(cè)上方設(shè)置所述冷壓模具，另一側(cè)設(shè)置所述精密壓機(jī)，所述多軸機(jī)械臂通過支撐框架布置于所述成型漿池和精密壓機(jī)之間位置的上方，所述成型漿池為開口朝上的池體且用于盛放含有植物纖維的漿液；通過所述多軸機(jī)械臂將成型模具置于成型漿池中；

6、所述精密壓機(jī)包括上壓板、下壓板，所述上壓板的頂部設(shè)有上壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述下壓板的底部設(shè)有下壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述下壓板的底部設(shè)有上模具，所述下壓板的頂部設(shè)有下模具，所述上模具和下模具分別與所述杯胚相匹配；通過上壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和下壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得上壓板和下壓板作相向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得上模具和下模具合模，通過上模具和下模具的合模對所述杯胚進(jìn)行擠壓脫水和整形；

7、所述烘干卷邊一體機(jī)設(shè)置在精密壓機(jī)的一側(cè)，所述烘干卷邊一體機(jī)和精密壓機(jī)之間位置的上方通過支撐框架設(shè)有轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手，所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的上方設(shè)有水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)有移動(dòng)座，所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的中部垂直設(shè)有連接桿，所述連接桿穿過所述移動(dòng)座并且與所述移動(dòng)座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；通過所述水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)座并且?guī)?dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手水平移動(dòng)；所述移動(dòng)座上設(shè)有電機(jī)a，所述電機(jī)a通過履帶帶動(dòng)連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的一端下部設(shè)有若干個(gè)真空吸盤；

8、所述烘干卷邊一體機(jī)包括上模壓板和下模壓板，所述上模壓板設(shè)在所述下模壓板的正上方，并且所述上模壓板上設(shè)有加熱模腔，所述下模壓板的底部設(shè)有下模頂升機(jī)構(gòu)，所述下模頂升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)下模壓板向上模壓板移動(dòng)，從而使得下模壓板和上模壓板合模對杯胚進(jìn)行卷邊；所述下模壓板上設(shè)有加熱模芯，所述加熱模腔和加熱模芯用于為杯胚進(jìn)行加熱；

9、所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的一側(cè)的下方設(shè)有出料傳送帶，所述出料傳送帶用于將轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手運(yùn)送的紙杯成品送至下一工序；

10、所述plc控制系統(tǒng)用于控制機(jī)器人成型系統(tǒng)、精密壓機(jī)和烘干卷邊一體機(jī)工作。

11、上述的一種免切邊的植物纖維濕壓制杯成型系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：

12、s1、濕胚成型：在成型漿池中加入含有植物纖維的漿料，接著控制多軸機(jī)械臂將成型模具置于成型漿池內(nèi)，然后啟動(dòng)真空系統(tǒng)和真空管道進(jìn)行吸漿，將漿料吸入成型模具的模腔內(nèi)，當(dāng)克重達(dá)標(biāo)即達(dá)到所需產(chǎn)品要求厚度后，停止吸漿，此時(shí)含有植物纖維的漿料在真空的作用下均勻吸附在成型模具的模腔內(nèi)；

13、s2、濕胚含水率控制：通過控制多軸機(jī)械臂將成型模具從成型漿池中取出，接著將其移至冷壓模具處，然后使得成型模具的模腔與冷壓模具的模芯相嵌合，接著停止真空系統(tǒng)和真空管道，再啟動(dòng)壓空系統(tǒng)和壓空管道，在氣體擠壓及外力作用下將模腔內(nèi)吸附的植物纖維漿料擠壓于冷壓模具的模芯上形成杯胚，并且擠壓出的漿水進(jìn)行回收；

14、s3、脫水整形：停止壓空系統(tǒng)和壓空管道，再啟動(dòng)真空系統(tǒng)和真空管道吸附杯胚于成型模具的模腔內(nèi)，接著控制多軸機(jī)械臂將成型模具移至精密壓機(jī)的下模具上，停止壓空系統(tǒng)和壓空管道，使得成型模具中的杯胚置于精密壓機(jī)的下模具上，然后控制多軸機(jī)械臂將成型模具移出精密壓機(jī)，并重新進(jìn)行步驟s1～s2；

15、當(dāng)多軸機(jī)械臂和成型模具移出精密壓機(jī)后，壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和下壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得上壓板和下壓板作相向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得上模具和下模具合模，通過上模具和下模具的合模對所述杯胚進(jìn)行擠壓脫水和整形，然后進(jìn)行脫模，使得上模具和下模具分開，接著通過水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手水平移動(dòng)，并且使得轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的一端伸入精密壓機(jī)的下壓板上方，并且啟動(dòng)真空吸盤吸附脫模后的杯胚，接著將轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手水平移出精密壓機(jī)，并且通過電機(jī)a驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180度，將吸附有杯胚的一端移至烘干卷邊一體機(jī)的一側(cè)，然后水平移動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手，使得吸附有杯胚的一端伸入烘干卷邊一體機(jī)的下模壓板的上方；

16、s4、產(chǎn)品卷邊：當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手將吸附有杯胚的一端伸入烘干卷邊一體機(jī)的下模壓板的上方后，停止真空吸盤并且將杯胚置于下模壓板上，然后水平移出轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手，接著控制下模頂升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下模壓板向上模壓板移動(dòng)，使得下模壓板和上模壓板合模對杯胚進(jìn)行卷邊，同時(shí)加熱模腔和加熱模芯對杯胚進(jìn)行加熱；

17、當(dāng)卷邊和熱處理完成后，控制下模頂升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下模壓板遠(yuǎn)離上模壓板進(jìn)行分模得到紙杯成品，接著水平移動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手至下模壓板上方，然后通過真空吸盤吸附成品，再水平移出轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手，接著通過電機(jī)a驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90度，使得吸附有成品的真空吸盤位于一側(cè)出料傳送帶的上方，停止真空吸盤并且將成品置于出料傳送帶上，由出料傳送帶將紙杯成品送至下一工序。

18、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述多軸機(jī)械臂的末端設(shè)有重量傳感器或流量控制器。通過重量傳感器或流量控制器監(jiān)測多軸機(jī)械臂上成型模具的重量變化，進(jìn)而監(jiān)控杯胚原料植物纖維的吸取量，從而判斷分析原料量是否滿足工藝需求。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述上壓板和下壓板的四角處分別設(shè)有一根導(dǎo)向柱a，所述上壓板和下壓板可沿導(dǎo)向柱a上下滑動(dòng)。通過導(dǎo)向柱a可以使得上壓板和下壓板精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，使得上模具和下模具實(shí)現(xiàn)無縫對接。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行布置的2條軌道，所述移動(dòng)座位于2條軌道上且可相對2條軌道滑動(dòng)，其中1條軌道的一端設(shè)有電機(jī)b，所述電機(jī)b和移動(dòng)座之間連接有鏈條，所述電機(jī)b通過驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)移動(dòng)座移動(dòng)。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述下模頂升機(jī)構(gòu)包括基座，所述基座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸，所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸的移動(dòng)端與所述下模壓板連接，所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸用于帶動(dòng)下模壓板上下移動(dòng)，所述下模壓板的底部四角處設(shè)有導(dǎo)向柱b，所述導(dǎo)向柱b穿過基座并且可相對基座上下移動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸采用的是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠螺桿結(jié)構(gòu)。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述上壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和下壓板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為相同的直線驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述直線驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括固定座、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)塊，所述固定座的兩端分別安裝一組驅(qū)動(dòng)桿組，2組驅(qū)動(dòng)桿組之間布置伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)塊，所述固定座的中部安裝伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出端連接有偏心輪，所述驅(qū)動(dòng)塊的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有驅(qū)動(dòng)桿，所述驅(qū)動(dòng)桿與偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述驅(qū)動(dòng)塊的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)導(dǎo)向柱c，所述導(dǎo)向柱c與所述固定座連接，所述驅(qū)動(dòng)塊套設(shè)在導(dǎo)向柱c上；所述驅(qū)動(dòng)桿組包括上連桿、下連桿和傳動(dòng)桿，所述上連桿的一端與所述固定座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與所述下連桿和傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述傳動(dòng)桿與所述驅(qū)動(dòng)塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述下連桿與所述上壓板或者下壓板轉(zhuǎn)動(dòng)連接。使用時(shí)，通過伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪，使得驅(qū)動(dòng)桿向下推動(dòng)驅(qū)動(dòng)塊，驅(qū)動(dòng)塊向下運(yùn)動(dòng)并且向外推動(dòng)兩側(cè)的傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿再向外推動(dòng)上連桿和下連桿，使得上連桿和下連桿由傾斜轉(zhuǎn)至同一直線，進(jìn)而推動(dòng)下連桿以及所連接的上壓板或者下壓板移動(dòng)。

23、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述成型漿池為不銹鋼材質(zhì)。

24、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述加熱模腔和加熱模芯的內(nèi)部分別安裝有電磁加熱器。所述電磁加熱可以實(shí)現(xiàn)快速升溫，有利于紙模快速干燥和成型。

25、相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

26、1、本發(fā)明裝置整體一體化程度高，機(jī)構(gòu)精煉，模具制作簡單；

27、2、本發(fā)明所生產(chǎn)的制品邊緣整齊一致，不會(huì)出現(xiàn)大小邊現(xiàn)象；

28、3、本發(fā)明所生產(chǎn)的制品產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品強(qiáng)度有所增強(qiáng)；

29、4、本發(fā)明的使用過程種不需要改變配漿濃度，也無需虛壓過程，更節(jié)省能耗。