CN107599288B - 自动海绵真空发泡机及使用该发泡机的海绵发泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动海绵真空发泡机及使用该发泡机的海绵发泡方法，包括真空室及发泡模箱，所述发泡模箱至少由活动侧板及升降底板组成，真空室至少一侧设有活动密封门，活动密封门设有模箱支架，其中两侧相对的活动侧板以及升降底板安装在模箱支架上，其余活动侧板通过水平平移机构安装在真空室的相应壁面上，活动密封门通过滑轨滑动安装在真空室内。通过升降底板配合海绵发泡生长进行调节高度，保证海绵密度均匀及发泡出平顶的海绵；同时通过真空室形成真空环境，使海绵发泡时减少与空气接触，防止形成气泡并减少材料消耗；并通过水平平移机构及滑轨实现发泡模箱在受控状态下的闭合和打开，以满足自动化的海绵发泡生产，大大的提高生产效率。

Description

自动海绵真空发泡机及使用该发泡机的海绵发泡方法

技术领域

本发明涉及一种海绵发泡技术领域，尤其涉及一种自动海绵真空发泡机及海绵发泡方法。

背景技术

发泡海绵广泛的应用在生活的各个领域，因此海绵的需求量非常大。海绵加工厂大多采用箱式发泡法制作，在海绵发泡前需要将四周的侧板合上形成发泡模箱，然后将各种原料等在高速搅拌下，迅速倒入到发泡模箱中，待海绵在发泡模箱内发泡完成后，需要将发泡模箱的侧板拆卸打开，然后取出发泡好的海绵，从而完成海绵生产。

但是上述方法仍存在以下缺点：由于发泡模箱具有一定高度，海绵原料在落下到发泡模箱的底部过程中会夹杂空气形成气泡，同时海绵在发泡过程中会堆积在底部并且大部分往下生长，导致海绵成型后密度不均匀；同时由于发泡成型密度不均匀等问题，海绵成型后上端面会呈现出中间高四周低的状态，因此人们都需要将海绵上端不平整的部分切割掉，导致材料大量浪费。而且目前对于发泡模箱的闭合和打开操作以及海绵成型后取料都是由人工完成，并且拆卸安装麻烦，导致非常不方便，大大降低生产效率及影响产品质量，且使用不安全。

发明内容

本发明提供了一种自动海绵真空发泡机，能够保证海绵密度均匀及减少材料消耗，同时实现发泡模箱的侧板自动闭合和打开以及，便于完成自动化的海绵发泡生产，大大提高了生产效率及产品质量。

自动海绵真空发泡机，包括真空室及发泡模箱，其特征在于：所述发泡模箱至少由活动侧板及升降底板组成，所述真空室至少一侧设有活动密封门，活动密封门设有模箱支架，其中两侧相对的活动侧板以及升降底板安装在模箱支架上，其余活动侧板通过水平平移机构安装在真空室的相应壁面上，所述活动密封门通过滑轨滑动安装在真空室内。

其中，所述模箱支架包括侧板安装支架及底板安装支架，所述活动密封门安装在外侧的侧板安装支架上，外侧的活动侧板通过水平平移机构安装在活动密封门上，另一活动侧板安装在内侧的侧板安装支架上，升降底板通过折叠升降架安装在底板安装支架上并且可控的上下升降。

其中，所述升降架与驱动装置相连，驱动装置包括伺服电机、传动组件及设置在伺服电机两侧的链轮和张紧链轮，张紧链轮设置在伺服电机与链轮之间，伺服电机通过链条分别与两侧的链轮驱动连接并且带动传动组件，传动组件与折叠升降架相连。

其中，所述底板安装支架包括安装在活动密封门内测面的横梁，横梁上分别对应活动侧板设有导轨I，横梁底部通过设有导轨II与真空室滑动连接。

其中，所述升降底板还设有传输带，所述传输带两端分别设有主动传输辊和从动传输辊，所述主动传输辊设有从动链轮，升降底板底部设有过渡齿轮支架，过渡齿轮支架设有从动齿轮和主动链轮，主动链轮和从动齿轮同轴连接，主动链轮通过传输链条与从动链轮相连，从动齿轮与传输电机相连。

其中，所述传输电机安装在底板安装支架上，传输电机的输出轴安装有主动齿轮，升降底板通过折叠升降架降至底部时，从动齿轮与主动齿轮啮合并且驱动转动。

其中，所述滑轨包括导轨III及直齿条，所述活动密封门底部设有与直齿条啮合的滚动齿轮，滚动齿轮同轴设有驱动链轮，驱动链轮通过链条与电机驱动连接，驱动链轮带动滚动齿轮同步转动。

其中，所述真空室还设有用于抽真空的负压装置，所述负压装置与真空室连接之间还设有过滤器，过滤器的进气管道与真空室连接，过滤器的出气管道与负压装置连接，过滤器中设有中空柱状的滤芯，滤芯的内孔及外壁分别与进气管道及出气管道连通。

其中，所述过滤通过隔板分隔为进气腔及出气缓冲腔，所述滤芯安装在进气腔中，进气管道与进气腔连通，滤芯与出气管道连通的一侧与出气缓冲腔贯通，出气管道与出气缓冲腔连通。

使用自动海绵真空发泡机的海绵发泡方法，包括以下加工步骤：

a. 活动密封门关闭，真空室内抽出空气形成真空状态，并且使真空室保持在0.03~0.07Mpa的真空度，同时四侧的活动侧板各自被水平平移机构顶出，并靠近贴合在升降底板旁形成发泡模箱；

b. 海绵原料被搅拌后，升降底板升至相应位置停下，搅拌后的海绵原料投放到升降底板中；

c. 升降底板载着海绵原料降至预计海绵生长高度70%位置，然后保持跟海绵生长速度一样的速度往下降，直至海绵完成生产时停止；

d. 海绵发泡成型后，真空室内进入空气解除真空状态，四侧的活动侧板各自被水平平移机构复位离开海绵，活动密封门打开并且带动载着海绵的升降底板移出至不被活动侧板遮挡位置后，升降底板上的传输带自动把海绵送出。

本发明的有益效果：通过升降底板配合海绵发泡生长进行相对应调节高度，从而保证海绵密度均匀及能够发泡出平顶的海绵；同时通过设有真空室形成真空环境，使海绵发泡时能够减少与空气接触，防止夹杂空气形成气泡并能够减少材料消耗，降低生产成本；并通过水平平移机构及滑轨实现发泡模箱在受控状态下的闭合和打开，不需要人工进行操作即可完成，以满足自动化的海绵发泡生产，大大的提高生产效率和保证生产质量，同时保障生产的安全。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为本发明的立体图；

图2为图1中拆除部分部件的立体图；

图3为图2的另一视角的立体图；

图4为图2中A处的局部放大图；

图5为图2中B处的局部放大图；

图6为图2中C处的局部放大图；

图7为本发明的升降底板及其相关组件的立体图；

图8为图7的另一视角的立体图；

图9为本发明的过滤器及其相关组件的框架示意图；

图10为本发明的过滤器的结构示意图。

图中，1.真空室，2.活动侧板，3.升降底板，4.活动密封门，5.水平平移机构，6.侧板安装支架，7.底板安装支架，8.折叠升降架，9.伺服电机，10.传动组件，11.链轮，12.张紧链轮，13.横梁，14.导轨I，15.导轨II，16.传输带，17.传输电机，18.导轨III，19.直齿条，20.滚动齿轮，21.驱动链轮，22.过滤器，23.滤芯，24.内孔，25.隔板，26.进气腔，27.出气缓冲腔，28.真空罐，29.真空泵，30.水过滤器，31.控制阀门，32.从动链轮，33.过渡齿轮支架，34.从动齿轮，35.主动链轮，36.主动齿轮，37.扩宽板，38.推动装置，39.滑块组件。

具体实施方式

如图1至图3所示，自动海绵真空发泡机，包括真空室1及发泡模箱，所述发泡模箱至少由活动侧板2及升降底板3组成，所述真空室1至少一侧设有活动密封门4，活动密封门4设有模箱支架，其中两侧相对的活动侧板2以及升降底板3安装在模箱支架上，其余活动侧板2通过水平平移机构5安装在真空室1的相应壁面上，所述活动密封门4通过滑轨滑动安装在真空室1内。通过真空室1及升降底板3相互配合海绵发泡生长，从而保证海绵密度均匀及能够生产出平顶海绵，减少材料消耗，降低生产成本；同时通过水平平移机构5及滑轨实现活动密封门4和活动侧板2在受控状态下的闭合和打开，不需要人工进行操作即可完成，以满足自动化的海绵发泡生产，大大的提高生产效率和保证生产质量，同时保障生产的安全。

关于本发明的海绵发泡生长的原理为：向上作用力F（原料跟水反应产生的热力）大于向下作用力G（海绵原料质量）加空气压力P，即F>G+P时，海绵才能成功发泡生长，否则无法发泡生长起来。目前在传统正常海绵发泡过程中空气压力P为1个大气压即正常标准大气压0.1Mpa，而本发明中发泡海绵过程中优选地通过负压装置使真空室1达到0.03~0.07Mpa真空度的真空环境，即大约半个大气压，具体真空度是根据生产不同海绵而变化调节，在本发明的真空环境下进行海绵发泡能够通过使用更少的原料就能让海绵发泡生长起来，而经测算后，比传统正常标准大气压的情况下节省30%海绵原料用量，从而通过真空度来准确控制原料量，实现达到节省原料的效果，而目前海绵原料例如TDI（甲苯二异氰酸酯）的价格是在40000元/吨，因此是能够大量减少材料消耗，降低生产成本，并且减少原料产生的有害气体，降低对环境的污染；同时由于在抽真空的状态下，海绵发泡过程中减少了与空气的接触，从而杜绝了海绵中夹杂空气形成气泡的情况发生，大大保证了海绵的质量。

上述水平平移机构5包括推动装置38及滑块组件39，所述活动侧板2安装在滑块组件39上并与推动装置38相连。推动组件38一般采用气缸或电机实现，滑块组件39能够保证活动侧板2的移动动向不会跑偏，参照图6。

其中，为了能够方便搅拌海绵原料以及投料，所述真空室1上方还连接设有用于搅拌海绵原料的搅拌机构，所述搅拌机构还设有储料系统、定量供料系统，从而对所有海绵原料进行实现数字化控制，适用于各种海绵的生产使用。

如图1所示，为了便于安装及进一步使海绵能够方便从真空室1中取出，所述模箱支架包括侧板安装支架6及底板安装支架7，所述活动密封门4安装在外侧的侧板安装支架6上，外侧的活动侧板2通过水平平移机构5安装在活动密封门4上，另一活动侧板2安装在内侧的侧板安装支架6上，升降底板3通过折叠升降架8安装在底板安装支架7上并且可控的上下升降。首先通过将活动密封门4打开并且带动活动侧板2以及载着海绵的升降底板3移动到相应的位置，然后活动侧板2通过水平平移机构5移动复位离开海绵，从而以便于将海绵取出，操作更加简便。

如图7与图8所示，为了使海绵能够发泡均匀生产出平顶海绵，所述升降架与驱动装置相连，驱动装置包括伺服电机9、传动组件10及设置在伺服电机9两侧的链轮11和张紧链轮12，张紧链轮12设置在伺服电机9与链轮11之间，伺服电机9通过链条分别与两侧的链轮11驱动连接并且带动传动组件10，传动组件10与折叠升降架8相连，因此通过升降折叠架使升降底板能够可控地配合海绵的生长速度往下降，使海绵能够充分发泡并且发泡得更加均匀，生产出平顶的海绵，减少很多后续不必要的工序，大大保证了海绵的质量。

如图4与图5所示，为了驱动滑轨带动活动密封门4进行关闭及打开，所述滑轨包括导轨III18及直齿条19，所述活动密封门4底部设有与直齿条19啮合的滚动齿轮20，滚动齿轮20同轴设有驱动链轮21，驱动链轮21通过链条与电机驱动连接，驱动链轮21带动滚动齿轮20同步转动。这样能够有效的控制活动密封门4的滑动方向，防止跑偏并提高滑动的灵活度。

同时活动密封门4打开后，为了进一步方便取出海绵提高自动化生产效率，所述升降底板3还设有传输带16，所述传输带16两端分别设有主动传输辊和从动传输辊，所述主动传输辊设有从动链轮32，升降底板3底部设有过渡齿轮支架33，过渡齿轮支架33设有从动齿轮34和主动链轮35，主动链轮35和从动齿轮34同轴连接，主动链轮35通过传输链条与从动链轮32相连，从动齿轮34与传输电机17相连。从而通过传输电机17驱动传输带16将发泡成型后的海绵从升降底板3处自动移送出料，更加方便快捷并且不需要人工进行手动操作，提高了生产效率。

其中，为了进一步减轻折叠升降架8的重量负担以及防止传输带16在海绵未完全成型时被驱动工作，所述传输电机17安装在底板安装支架7上，传输电机17的输出轴安装有主动齿轮36，升降底板3通过折叠升降架8降至底部时，从动齿轮34与主动齿轮36啮合并且驱动转动，因此将传输电机17设置在底板安装支架7上从而减轻折叠升降架8的重量负担，从而减少伺服电机9的工作负荷，降低对伺服电机9的使用需求；当升降底板3配合海绵生长完成发泡成型后并且下降到底部时，从动齿轮34与主动齿轮36啮合转动，传输电机17才能够启动工作并且带动传输带16送出海绵。

另外，为了使升降底板3能够适应制作不同尺寸的海绵，所述升降底板3还设有扩宽板37，所述扩宽板37可拆卸地设置在升降底板3的两侧，以增加或减少升降底板3的整体尺寸，从而适应生产不同尺寸的海绵，更加适合生产的进一步发展。

如图1与图2所示，为了进一步使升降底板3及活动侧板2能够活动移动，从而方便取出海绵，所述底板安装支架7包括安装在活动密封门4内测面的横梁13，横梁13上分别对应活动侧板2设有导轨I14，横梁13底部通过设有导轨II15与真空室1滑动连接。

参照图9与图10，由于海绵发泡过程中容易产生挥发性的有害气体，会对身体造成严重影响，还有可能导致职业病。而且生产过程中还会产生的悬浮在空气中的微小团体颗粒成为粉尘，当皮肤沾满粉尘时，可引起皮炎等不良症状，因此所述真空室1还设有用于抽真空的负压装置，所述负压装置与真空室1连接之间还设有过滤器22，过滤器22的进气管道与真空室1连接，过滤器22的出气管道与负压装置连接，过滤器22中设有中空柱状的滤芯23，滤芯23的内孔24及外壁分别与进气管道及出气管道连通，从而在海绵发泡过程中所产生的废气及粉尘在负压装置的作用下被抽出真空室1，并进入到过滤器22中废气及粉尘进行吸附，使得过滤后的气体达到排放标准，从而减少对人体和环境造成的影响和危害。

其中，为了防止粉尘过度集中在其中一个滤芯23中，导致吸附饱和影响过滤效果，所述过滤通过隔板25分隔为进气腔26及出气缓冲腔27，所述滤芯23安装在进气腔26中，进气管道与进气腔26连通，滤芯23与出气管道连通的一侧与出气缓冲腔27贯通，出气管道与出气缓冲腔27连通，从而通过进气腔26使的进入其中的气体的气流更加平缓及均匀，从而防止粉尘过度堆积。同样出气缓冲腔液27有利于每个滤芯23出气时的气流更加平缓和均匀。

其中，本发明优选方案，滤芯23的顶部与过滤器22的顶面相抵，滤芯23的外壁暴露在进气腔26中，所述隔板25设有多个通孔，滤芯遮蔽通孔且内孔24与通孔连通，该优选方案的优点是，滤芯23的外壁与进气腔26之间存在较大的空间，如果海绵发泡过程中产生的粉尘较多，那么这些粉尘可以存储在这个空间中而不至于堵塞滤芯23，而且滤芯23的外壁的接触面较内孔24大，能够增加过滤的效率。

如图9所示，为了进一步对过滤器22排放的气体进一步过滤，如除味等，所述负压装置包括真空罐28以及与真空罐28相连的真空泵29，真空泵29的出口处连接水过滤器30，真空泵29出口处排放的气体还要经过水箱等进行水过滤，对可溶解于水的一些颗粒或气体进行吸收，当然还可以根据实际使用的需要向水过滤器30的水体中加入适当的溶剂以针对某些气体提高吸收效果。

其中，为了便于对真空室1内海绵发泡时的真空度进行控制，所述进气管道安装有控制阀门31。

Claims (10)

1.自动海绵真空发泡机，包括真空室（1）及发泡模箱，其特征在于：所述发泡模箱至少由活动侧板（2）及升降底板（3）组成，所述真空室（1）至少一侧设有活动密封门（4），活动密封门（4）设有模箱支架，其中两侧相对的活动侧板（2）以及升降底板（3）安装在模箱支架上，外侧的活动侧板（2）通过水平平移机构（5）安装在活动密封门（4）上，另一活动侧板（2）安装在内侧的侧板安装支架（6）上，其余活动侧板（2）通过水平平移机构（5）安装在真空室（1）的相应壁面上，所述活动密封门（4）通过滑轨滑动安装在真空室（1）内，所述升降底板（3）还设有扩宽板（37），所述扩宽板（37）可拆卸地设置在升降底板（3）的两侧，四侧的活动侧板（2）各自被水平平移机构（5）顶出，并靠近贴合在升降底板（3）旁形成发泡模箱。

2.根据权利要求1所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述模箱支架包括侧板安装支架（6）及底板安装支架（7），所述活动密封门（4）安装在外侧的侧板安装支架（6）上，外侧的活动侧板（2）通过水平平移机构（5）安装在活动密封门（4）上，另一活动侧板（2）安装在内侧的侧板安装支架（6）上，升降底板（3）通过折叠升降架（8）安装在底板安装支架（7）上并且可控的上下升降。

3.根据权利要求2所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述升降架（8）与驱动装置相连，驱动装置包括伺服电机（9）、传动组件（10）及设置在伺服电机（9）两侧的链轮（11）和张紧链轮（12），张紧链轮（12）设置在伺服电机（9）与链轮（11）之间，伺服电机（9）通过链条分别与两侧的链轮（11）驱动连接并且带动传动组件（10），传动组件（10）与折叠升降架（8）相连。

4.根据权利要求2所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述底板安装支架（7）包括安装在活动密封门（4）内测面的横梁（13），横梁（13）上分别对应活动侧板（2）设有导轨I（14），横梁（13）底部通过设有导轨II（15）与真空室（1）滑动连接。

5.根据权利要求2所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述升降底板（3）还设有传输带（16），所述传输带（16）两端分别设有主动传输辊和从动传输辊，所述主动传输辊设有从动链轮（32），升降底板（3）底部设有过渡齿轮支架（33），过渡齿轮支架（33）设有从动齿轮（34）和主动链轮（35），主动链轮（35）和从动齿轮（34）同轴连接，主动链轮（35）通过传输链条与从动链轮（32）相连，从动齿轮（34）与传输电机（17）相连。

6.根据权利要求5所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述传输电机（17）安装在底板安装支架（7）上，传输电机（17）的输出轴安装有主动齿轮（36），升降底板（3）通过折叠升降架（8）降至底部时，从动齿轮（34）与主动齿轮（36）啮合并且驱动转动。

7.根据权利要求1所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述滑轨包括导轨III（18）及直齿条（19），所述活动密封门（4）底部设有与直齿条（19）啮合的滚动齿轮（20），滚动齿轮（20）同轴设有驱动链轮（21），驱动链轮（21）通过链条与电机驱动连接，驱动链轮（21）带动滚动齿轮（20）同步转动。

8.根据权利要求1所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述真空室（1）还设有用于抽真空的负压装置，所述负压装置与真空室（1）连接之间还设有过滤器（22），过滤器（22）的进气管道与真空室（1）连接，过滤器（22）的出气管道与负压装置连接，过滤器（22）中设有中空柱状的滤芯（23），滤芯（23）的内孔（24）及外壁分别与进气管道及出气管道连通。

9.根据权利要求8所述自动海绵真空发泡机，其特征在于：所述过滤器（22）通过隔板（25）分隔为进气腔（26）及出气缓冲腔（27），所述滤芯（23）安装在进气腔（26）中，进气管道与进气腔（26）连通，滤芯（23）与出气管道连通的一侧与出气缓冲腔（27）贯通，出气管道与出气缓冲腔（27）连通。

10.使用权利要求5所述自动海绵真空发泡机的海绵发泡方法，其特征在于包括以下加工步骤：

a．活动密封门（4）关闭，真空室（1）内抽出空气形成真空状态，并且使真空室（1）保持在0.03~0.07Mpa的真空度，同时四侧的活动侧板（2）各自被水平平移机构（5）顶出，并靠近贴合在升降底板（3）旁形成发泡模箱；

b．海绵原料被搅拌后，升降底板（3）升至相应位置停下，搅拌后的海绵原料投放到升降底板（3）中；

c．升降底板（3）载着海绵原料降至预计海绵生长高度70%位置，然后保持跟海绵生长速度一样的速度往下降，直至海绵完成生产时停止；

d．海绵发泡成型后，真空室（1）内进入空气解除真空状态，四侧的活动侧板（2）各自被水平平移机构（5）复位离开海绵，活动密封门（4）打开并且带动载着海绵的升降底板（3）移出至不被活动侧板（2）遮挡位置后，升降底板（3）上的传输带（16）自动把海绵送出。

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