CN1100181C - 纸质餐具自动化生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明为纸质餐具自动化生产设备，克服了工业上不能形成自动化生产的状态，结合已有的碎浆机、磨浆机、混浆机，提出了二种四工位多次吸塑多次预烘干成型机，即回转式模塑成型机和平移式模塑成型机，二种真空吸塑模具，一种模压模具，和三种调速烘干箱，这些设备可根据生产情况组合成不同的自动化生产线，并采用PLC进行程序控制达到自动化生产的目的，生产中减少了废品，具有高质量高成品率的优点。

Description

纸质餐具自动化生产设备

                      技术领域

本发明涉及纸制品的生产设备，尤其是纸质餐具的生产设备。

                      技术背景

为了消除塑料制品的“白色污染”对环境的破坏，从上世纪九十年代就开始对纸餐具生产的研究。最早采用纸板压制成型的方法，由于纸纤维可塑性很小，只适于压制型腔浅的纸盘、纸碟等餐具，压制型腔深的纸碗、纸饭盒，因为强度低，承载能力小而不能用纸板直接压制。纸质餐具还有卫生的要求，必须满足无毒、无害、无菌的要求。另外纸质餐具都是一次性使用，所以用量很大，要求制造设备必须具备高效率、高成品率、高质量的大规模自动化生产的能力。我们检索了有关的专利文献，最具相关性的有以下几篇：CN2202460Y，1990年7月15日公开；CN1072077A，1993年5月19日公开；CN2058919U，1990年7月4日公开；CN2190130Y，1995年2月22日公开；CN1058929A，1992年2月26日公开。都没有发现有关纸质餐具的自动化生产设备。本公司(北京市畅达贸易发展公司)于1995年7月17日申请了“热压与真空模注纸质餐具及其成型方法”的发明专利申请，申请号为95108039.3，发明人为戴华忠、杜源。该申请公开了两种纸质餐具成型设备，即多模排列回转式模注机和单模多机排列模注机，这两种设备解决了纸质餐具的成型问题。经过二年多的生产实践，我们又进行了多方面的重大技术创新，克服了在先申请的不足。

首先完善了从纸质原料到餐具成型，模具预烘干，到烘干箱中自由烘干的自动化生产设备，其次克服了单工位，一次真空吸塑成型的多模排列回转式模注机和单模多机排列模注机存在的餐具坯含水量大，烘干时易变形、易挤坏，废品率高的问题。

                     发明内容

本发明的目的是提供一种纸质餐具质量高，成品率高，生产效率高的自动化生产设备。

技术方案如下：纸质餐具自动化生产设备具有碎浆机(2)、磨浆机(3)、混浆机(4)，还具有定浓度定容量注入纸浆的真空吸塑模具，四工位多次吸塑多次预烘干成型机和调速烘干箱。

真空吸塑模具有上模(24)和下模(23)，上模为凸模，型腔内具有气室，下模为凹模，在模底开有多个小孔，小孔上复盖有50-80目的不锈钢网或铜网，模底下面具有真空腔，在下模底座上有真空接口。

在真空吸塑模具下模的真空腔内装有电加热器(44)和温度传感器(43)。

四工位多次吸塑多次预烘干成型机，机架上装有三套模具，第一工位为模塑成型，采用定浓度定容量进料器给予模具进浆，模塑成型后工件由上模吸附转入第二工位，再真空吸塑模压，并预热烘干，然后再由上模吸附将工件转入第三工位，再次真空吸塑模压，预热烘干，对工件整形切边，然后再由上模吸附将工件转入第四工位，第四工位是一个大槽口，将工件释放到下面的传送带上，进入烘干箱，四个工位同时由主汽缸带动上模上、下移动，并有负压和正压的气压转换器完成工件吸附及释放动作。

回转式模塑成型机(图3)属于四工位成型机中的一种，每个下模具相隔90°分布在机架上，4个上模安装在十字形滑架上，在机架上具有能上、下移动和转动的主轴，保证上、下模精确定位的定位柱(26)，还具有一个回转汽缸(30)，通过棘爪棘轮机构(31)推动滑架每次回转90°，保证工件从一个工位进入下一个工位。

平移式模塑成型机(图4)是另一种四工位成型机，下模(23)固定在下工作台上，分多列排列，每列有四个工位，上模(24)固定在上工作台下，上、下模位置对应，在固定架上部具有前后方向安装的直线导轨(33)，汽缸推动上模工作台带着上模在导轨上前后移动，将工件从一个工位移到后一工位上，在固定架上部还有一个推动上模作上、下运动的汽缸(32)。

调速烘干箱具有调速电机、由调速电机带动链传动的工作台。

多层传送带自动转换热风式烘干箱(图6a)是调速烘干箱的一种，具有上、下层工作台，下层工作台处于上层工作台的下方，在上层工作台的末端具有工件的光电控制机构，在光电控制机构(50)旁边具有工件校直机构(52)和机械手(51)在箱内具有热风系统。

自控温度电加热烘干箱(图6b)是另一种调节器速烘干箱，在箱内具有电加热器(55)和可控电加热器(57)组成的加热系统，并具有温度传感器(58)和温度给定器，箱顶装有鼓风机(59)和冷凝器(56)。

无级调速链传动烘干箱(图6c)是又一种调速烘干箱，在链条传动带上装有多条窄工作台，并沿导轨移动，箱内具有热风系统。

本发明具有以下优点：

(1)采用了多次吸塑多次预热烘干成型机，多次吸塑，减少了工件的水分，每吸塑一次就预热烘干一次，使餐具坯含水少，易烘干，烘干时变形小，而且胚件强度高，传送工位时不易损坏。

(2)采用多工位多列成型机可同时压注不同种类的餐具，提高了生产效率。

(3)采用了调速烘干箱，可根据工件的含水分程度调整烘干箱传动带速度，使工件能充分烘干又节省时间、节省能源。多层传送带烘干箱还能先后进行自由烘干和模压烘干适合大型浅腔餐具的烘干。

总之本发明纸质餐具自动化生产设备，不仅实现了操作自动化，同时保证了产品的高质量，高成品率，高生产效率，适合各种餐具的大规模生产。

                   附图说明

图1为本发明纸质餐具自动化生产设备布置的主视图

图2为本发明纸质餐具自动化生产设备布置的俯视图

图3为回转式模塑成型机结构示意图

图4为平移式模塑成型机结构示意图

图5a为不加热真空吸塑模具示意图

   b为加热预烘干真空吸塑模具示意图

  c为模压烘干模具示意图

图6为调速烘干箱

  a为多层传送带自动转换热风式烘干箱结构示意图

  b为自控温度电加热烘干箱结构示意图

  c为无级调速链传动烘干箱结构示意图

                  具体实施方式

图1和图2显示了纸质餐具各种自动化生产设备在生产流程中的布置，纸浆板由提升机(1)进入碎浆机(2)，此时加入防水防油添加剂，然后纸浆进入磨浆机(3)，并流入粗浆槽(4)中，再加水调整浓度存储在细浆槽(5)中，由高位罐(6)进入吸浆槽(7)中，然后注入成型机(8)中进行成型，经过四个工位成型好的工件(10)转移到烘干箱(13)的链传送带(11)上，进行自由预烘干，再由光电转换机械手(12)将工件放入烘干模具中进行模压烘干，烘干箱上的冷凝器吸收热风中的水蒸汽，减少烘干箱内的湿度，烘干箱热风由热风进口管道(15)进入烘干箱，从出口管道(14)、(16)回到热风炉中，吸水槽的白水泵入白水槽(17)再回用。

图3是回转式模塑成型机的结构示意图，共有四个工位，在工作台(27)上，第1、2、3工位上安装凹模(23)，第4工位是比工件大的槽口，下面是传送带，四个上模安装在十字形的滑架(25)上，当自动进料机构把一定浓度一定容量的纸浆送入第1工位下模时，进行真空吸塑，然后主汽缸(32)带动滑架使第1、2、3工位上、下模具压合，第4工位释放工件在传送带上。主汽缸使上模向上移动，此时回转汽缸(30)，通过棘爪棘轮机构(31)推动滑架回转90°，此时第1工位的上模把工件带到第2工位再进行第二次吸塑压塑和预烘干，再进入到第3工位进行第三次吸塑压塑第二次预烘干和工件整形切边，然后转入第4工位把工件释放在传送带上。定位柱(26)保证上、下模精确定位，主轴(28)即能上下移动，也能转动，气压转换器(29)使上模在第1、2、3工位时吸附工件转移，在第4工位时通上正压空气，释放工件。这种成型机经过三次真空吸塑和压塑，两次模压预烘干，然后再在烘干箱中自由烘干，工件表面质量好，烘干变形小，由于不采用捞浆和吸浆方式，纸浆浓度均匀，从而工件壁厚均匀。通常采用两套成型机和一套烘干箱，同时生产两种产品。

图4是平移式压塑成型机，固定推架(34)中部有工作台(36)，下部有浆槽(37)，下模(23)固定在下工作台上，共有多列，每列有四个工位，上模24固定在下工作台(35)下边，上模位置与下模位置通过定位柱(26)对准，在固定架上部装有能前后方向移动的直线导轨(33)，汽缸(32)推动上模工作台带着上模在导轨上作前后移动，第1工位的下模注浆后真空吸塑，再与上模压合，在固定架上还有一个推动上模上、下运动的汽缸。与回转式模塑成型机一样，在第1、2、3工位三次真空吸塑和压塑，两次模压预热烘干，一次整形切边，在第4工位把工件释放在传送带上。这种成型机结构较简单，适于较大餐具的成型，因为具有多列工位能同时成型多种产品。

与成型机、烘干箱配套使用的模具有三种，显示于图5中。

图5(a)为真空吸塑成型模具，下模(23)为凹模，在模底开有多个小孔，在小孔上复盖有不锈钢网(41)、网孔为70目，模底与模座(42)之间为真空腔，在模底座上有真空接口(26)，上模(24)为凸模，在型腔内有气室(39)，上模安装在固定架(38)上，下模座用铸铝制造，上、下模型腔用铜或铝制造。该模具用于成型机的第一工位。

图5(b)为真空吸塑自控加热预烘干模具，基本结构与图5(a)相同，在下模真空腔内装有电加热器(44)和温度传感器(43)，该模具用于成型机的第二、三工位。

图5(c)为模压烘干模具，一般安装在烘干机的传送带上，用于模压烘干，上、下模由铰链(46)连接，上模具有与烘干箱开合模机构配合的凸台(45)，以便开模时装卸工件，合模时烘干工件。

与成型机配合使用的调速烘干箱有三种，显示于图6中。

图6(a)为多层传送带自动转换热风式烘干箱，具有上、下层工作台(47)，下层工作台处于上层工作台的下方，在上层工作台的末端具有工件的光电控制机构(50)，在光电控制机构旁边装有工件校直机构(52)和机械手(51)。调速电机48经减速后皮带传动，带动链轮，链条(49)安装在上、下工作台上，上层工作台用于自由烘干工件，下层工作台有多个模压烘干模具用于模压烘干。当工件自由烘干后，经光电控制机构及校直机构调整位置后，再由机械手向外侧平移，把工件放入下层烘干模具内，在模具凸台的作用下使模具闭合烘干，烘干箱具有热风进口管道(15)，采用热风烘干。

图6(b)为自控温度电加热烘干箱，采用调速电机(48)及鼓轮(61)传动链(60)，也可用传动铁网，箱内装有电加热器(53)和可控电热器(57)，组成的加热装置进行加热，由温度传感器(58)和温度给定器控制加热温度，箱顶装有鼓风机(59)和冷凝器(56)，保证热风循环和将水蒸汽冷凝。

图6(c)为无级调速链传动烘干箱，具有多个窄工作台，调速电机(48)带动链轮(62)传动，在链轮上装有链轮拉紧机构(63)，链条安装在各个工作台上，工作台沿导轨移动，具有烘干多种产品的特点。箱体是模块式结构，箱壁为两层簿钢板中间夹有石棉层，具有热风进口管道(15)采用热风烘干。

以上所述二种成型机、三种烘干箱和三种模具，可根据工件的类型和数量进行组合使用。如纸质饭盒质量要求高数量大可选用回转式模塑成型机，配用真空吸塑模具和预烘干加热模具，再进入烘干箱自由烘干。如生产盘、碟、蛋托等产品，面积大、深度浅，可采用平移式模塑成型机，真空吸塑模具和热风式链传动烘干箱，先自由烘干再模压烘干。无论哪种成型机、模具及烘干箱组成的生产线都采用PLC可编程序控制器进行程序控制，并用接近开关进行安全互锁。

Claims (9)

1.纸质餐具自动化生产设备，具有粉碎纸板的碎浆机，把浆料磨细的磨浆机，调节纸浆浓度的混浆机，其特征为浓度调整好的纸浆注入四工位多次吸塑多次预烘干成型机，成型机上装有注入定浓度定容量纸浆的真空吸塑模具，在成型机后面装有调速烘干箱。

2.根据权利要求1所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为真空吸塑模具有上模和下模，上模为凸模，在型腔内有气室，下模为凹模，在模底开有多个小孔，在小孔上复盖有50-80目的不锈钢网或铜网，模底下面的空腔为真空腔，在下模底座上有真空接口。

3.根据权要求2所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为在真空吸塑模具下模的真空腔内装有电加热器和温度传感器。

4.根据权利要求1所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为四工位多次吸塑多次预烘干成型机的第一工位是模塑成型，装有不带加热器的真空吸塑模具，模塑成型后工件由上模吸附转入第二工位，第二工位装有带加热器的真空吸塑模具，在第二工位真空吸塑，模压并预热烘干，然后再转入第三工位，第三工位也装有带加热器的真空吸塑模具，在第三工位再真空吸塑、模压、预热烘干，对工件整形切边，然后再将工件转入第四工位，第四工位是一个槽口，将工件释放到槽口下面的传送带上进入烘干箱，四个工位同时由主汽缸带动上模上、下移动，并由气压转换器进行正压和负压的更换完成工件吸附和释放动作。

5.根据权利要求4所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为回转式模塑成型机是四工位多次吸塑多次预烘干成型机的一种，每个下模具相隔90°安装在机架工作台上，四个上模具安装在机架上部的十字形滑架上，在机架上具有能上、下移动和转动的主轴，主轴与十字滑架相连，有保证上、下模精确定位的定位柱，还具有回转汽缸，通过棘爪棘轮机构推动机架上部的滑架回转，每次回转90°，使工件从一个工位进入到另一个工位。

6.根据权利要求4所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为平移式模塑成型机是四工位多次吸塑多次烘干成型机的另一种机型，下模固定在下工作台上，共有多列下模，每列为四个工位，上模固定在上工作台下，上模位置与下模相对应，在机架上部具有前后方向安装的直线导轨，汽缸推动上模工作台带着上模在导轨上作前后移动，将工件从前一工位移到后一工位，在机架上部还有一个推动上模作上、下运动的汽缸。

7.根据权利要求1所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为多层传送带自动转换热风式烘干箱是调速烘干箱的一种型式，调速烘干箱具有调速电机，由调速电机带动链传动的工作台，具有上、下层工作台，下层工作台处于上层工作台的下方，在上层工作台的末端具有光电控制机构，在光电控制机构旁边装有工件校直机构和机械手，在箱内具有自动转换热风系统。

8.根据权利要求1所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为自控温度电加热烘干箱为调速烘干箱的另一种机型，在箱内具有电加热器和可控电加热器组成的加热系统，并具有温度传感器和温度给定器，箱顶装有鼓风机和冷凝器。

9.根据权利要求1所述的纸质餐具自动化生产设备，其特征为无级调速链传动烘干箱是调速烘干箱的又一种机型，在链条传动带上装有多条窄工作台，并沿导轨移动，箱内具有热风加热系统。

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