CN112779821A - 利用流体修整操作的模制纤维产品生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用流体修整操作的模制纤维产品生产线。一种模制纤维部件成型器，其包括第一成型模具，第一成型模具限定第一模具区域和至少一个流体入口。所述模制纤维部件成型器还包括壁，壁基本围绕所述第一模具区域。所述模制纤维部件成型器包括第一流体通道，第一流体通道邻接并且围绕所述壁，其中所述通道流体连接到所述至少一个流体入口并限定流体通道出口。

Description

利用流体修整操作的模制纤维产品生产线

技术领域

本申请要求于2019年11月11日提交的标题为“利用水修整操作的模制纤维产品生产线”的美国临时专利申请序列号62/933,593的优先权和权益，其公开内容通过引用合并于此。

背景技术

一次性塑料容器和包装材料引起的污染现已成为世界公认的问题。提议用可生物降解和可堆肥的材料代替一次性包装是减少塑料污染的一种方法。但是，要使新的环保友好的替代品获得成功，该替代品必须在成本和性能上都与要替代的现有塑料技术相竞争。

作为简要背景，自1930年代以来，模制纸浆(也称为模制纤维)已用于制造容器，盘和其他包装。纸浆可以由诸如旧新闻纸和瓦楞纸箱之类的回收材料制成，也可以直接由树木和其他植物纤维制成。如今，模塑纸浆包装已广泛用于电子产品、家庭用品、汽车部件和医疗产品。

模具是通过加工成品部件的镜像形状的金属工具制成的。在工具上钻孔，然后将网附接在工具的表面上。通过孔抽真空，同时网防止浆堵塞孔。为了制造模制纤维部件，将模具浸入纤维浆中并施加压力梯度，并通过模具中的孔抽水。来自浆的纤维被收集在网上，并且在将纤维层形成为期望的厚度之后，将具有模制纤维部件的模具从浆中移除。然后将模制纤维部件从模具上脱开，并且可以进行后续处理(例如，成型，加热，干燥，表面涂覆等)。

模制纤维包装产品可以是可生物降解和可堆肥的。然而，当前已知的纤维技术不太适合用于其中食品可能与包装接触的食品包装、特别是肉类和禽类容器，预制食品、产品、可微波处理的食品容器，以及饮料容器的盖和杯。

发明内容

在一方面，该技术涉及一种模制纤维部件成型器，其包括：第一成型模具，其限定第一模具区域和至少一个流体入口；壁，其基本围绕所述第一模具区域；以及第一流体通道，其邻接并且围绕所述壁，其中所述通道流体连接到所述至少一个流体入口并限定流体通道出口。在一个示例中，模制纤维部件成型器还包括：密封环，其至少部分覆盖所述流体通道出口，其中所述密封环与所述壁隔离开，从而至少部分限定所述密封环和所述壁之间的流体槽。在另一示例中，所述密封环固定到所述第一模具部件。在又一示例中，所述密封环可拆卸地固定到所述第一模具部件。在再一个示例中，所述流体通道限定最大通道宽度，并且所述流体槽限定小于所述最大通道宽度的最大槽宽度。

在上述方面的另一示例中，所述流体槽设置为将流体流引导到基本垂直于所述壁的最上部范围的方向上。在一个示例中，模制纤维部件成型器还包括：第二成型模具，所述第二成型模具限定配对模具区域，所述配对模具区域配置为与所述第一成型模具的第一模具区域配对。在另一示例中，所述第二成型模具包括外缘，所述外缘围绕所述配对模具区域，并且其中当所述第一模具区域和所述配对模具区域处于配对结构时，所述外缘配置为使从所述流体通道喷射的流体流偏转到远离所述模具区域和所述配对模具区域的方向上。在又一个示例中，所述外缘是弯曲的。在再一个示例中，所述至少一个流体入口包括多个流体入口。

在上述方面的另一个示例中，所述多个流体入口围绕所述第一成型模具的外部边缘分布。在一个示例中，所述多个流体入口各自与所述流体通道流体连接。

在另一方面，所述技术涉及一种用于制造模制纤维部件的方法，所述方法包括：将第一成型模具设置在料罐中，所述料罐包括多个纤维和液体，其中所述第一成型模具包括第一模具区域、至少一个流体入口和多个真空通道；致动连通地附接到所述多个真空通道的真空容器，以将所述多个纤维中的至少一些抽到所述成型模具上以形成部分成型的模制纤维部件；从所述料罐移除所述第一成型模具；用第二成型模具向所述部分成型的模制纤维部件施加压缩压力；基本上在施加所述压缩压力的同时将废料修整物从所述部分成型的模制纤维部件分离，以及在分离所述废料修整物之后，将所述部分成型的模制纤维部件转移到下游站。在一个示例中，将所述废料修整物分离包括从所述至少一个流体入口接收流体和从至少部分由所述第一成型模具限定的流体出口喷射所述流体。在另一示例中，分离所述肥料修整物包括从至少部分限定所述第二成型模具的流体出口喷射流体。在又一示例中，所述多个真空通道流体连接到所述第一模具区域，并且其中所述至少一个流体入口流体连接到流体出口，所述流体出口位于远离所述第一模具区域的所述第一成型模具上的位置。在再一个示例中，所述方法还包括引导所述喷射的流体远离所述第一模具区域。

在上述方面的另一个示例中，所述方法还包括抓取所述废料修整物和所述流体。在一个示例中，所述方法还包括在抓取所述废料修整物和所述流体之后，重新处理所述废料修整物和所述流体。在另一示例中，分离所述废料修整物包括向所述部分成型的模制纤维部件的边缘喷射流体。在又一示例中，所述流体以基本环形流的方式喷射。

在另一方面，所述技术涉及一种模制纤维部件生产线，其包括：(a)、成型站，其包括：料罐，其设置为接收包括多个纤维和液体的纤维浆；成型模具，其包括限定多个真空通道和至少一个流体修整通道的模具板；以及模具致动系统，其用于调节所述模具板相对于所述料罐的位置；(b)、部件转移系统，其包括：部件转移特征，其限定多个部件真空通道，以及传输机构，其用于将所述部件转移特征从与所述成型模具接合的第一位置移动到第二位置；(c)、按压站，其包括：芯模具；腔模具，其与所述芯模具匹配，以及按压致动系统，其用于调节所述芯模具相对于所述腔模具的位置，其中所述芯模具和所述腔模具中的至少一个限定多个真空通道和至少一个加热元件，并且其中在所述第二位置，所述部件转移特征与所述芯模具和所述腔模具中的至少一个接合，以及(d)、移除系统，其包括：移除特征，其限定多个部件真空通道和多个修整真空通道，以及传输机构，其用于将所述移除特征从与所述芯模具和所述腔模具中的至少一个接合的第三位置移动到第四位置。在一个示例中，所述模具板包括第一模具区域和至少一个流体入口，以及基本围绕所述第一模具区域的壁，其中所述流体通道邻接并且围绕所述壁，并且其中所述至少一个流体修整通道流体连接到所述至少一个流体入口并且限定流体通道出口。在另一个示例中，所述成型站还包括：紧固到所述模具板并且至少部分覆盖所述至少一个流体修整通道出口的密封环，其中所述密封环与所述壁间隔开，从而部分限定所述密封环和所述壁之间的流体槽。在又一示例中，所述密封环能够移除地固定到所述模具板。在再一示例中，所述至少一个流体修整通道限定最大通道宽度，并且所述流体槽限定小于所述最大通道宽度的最大槽宽度。

在上述方面的另一示例中，所述流体槽设置为将流体流引导到基本垂直于所述壁的最上部范围的方向上。在一个示例中，所述部件转移特征包括与所述成型模具匹配的部件转移模具。在另一示例中，所述部件转移系统传输机构包括机械臂。在又一示例中，所述部件转移系统传输机构包括放置在机架上的梭子。在再一示例中，所述机架在远离所述成型模具的第一方向和远离所述成型模具的相反的第二方向上延伸。

在上述方面的另一示例中，所述芯模具和所述腔模具两者限定所述多个真空通道。在一个示例中，所述至少一个加热元件包括多个加热元件，并且其中所述芯模具和所述腔模具两者包括所述多个加热元件中的至少一个。在另一示例中，所述移除特征包括移除模具。在又一示例中，述移除特征包括多个真空杯。在再一个示例中，所述移除系统传输机构包括机械臂。在又一示例中，所述移除系统传输机构包括放置在机架上的梭子。

在上述方面的另一示例中，所述移除系统是所述部件转移系统。在一个示例中，所述模制纤维部件生产线还包括打印站，并且其中，在处于所述第四位置时，所述移除特征与所述打印站接合。在一个示例中，所述打印站包括注册特征。在另一示例中，所述打印站包括至少一个打印设备。在又一示例中，所述至少一个打印设备包括屏幕打印机、激光打印机、喷墨打印机和移印机中的至少一个。在再一个示例中，所述模制纤维部件生产线，其还包括堆叠站。

在上述方面的另一示例中，所述部件转移系统和所述移除系统中的至少一个包括机械臂、梭子和传输机中的至少一个。

附图说明

下面参照附图讨论至少一个示例的各个方面，这些附图并非旨在按比例绘制。附图被包括以提供对各个方面和示例的说明和进一步的理解，附图被并入本说明书中，并构成本说明书的一部分，但是，其并不旨在作为特定示例的限制的定义。附图以及说明书的其余部分用于解释所描述和要求保护的方面和示例的原理及操作。为了清楚起见，并没有在每个图中对每个组件都进行了标记。

图1描绘了示例性模制纤维部件生产线的示意图。

图2描绘了图1的生产线的示例，其呈圆形布局配置。

图3示出了用于制造纤维浆的方法的示例。

图4是执行图3方法的浆生产线的示意图。

图5描绘了成型和修整站的示例。

图6描绘了具有流体抓取系统的成型和修整站的局部示意图。

图7描绘了成型和修整站的模具的一部分的放大截面图。

图8示出了处于配对接合中的按压机站的两个模具的局部示意图。

图9A和9B分别示出了上部成型和修整模具的透视图和局部放大透视图。

图10A和10B分别示出了上部成型和修整模具的透视图和局部截面图。

图11描绘了生产模制纤维部件的方法。

图12示出了可以在其中实现一个或更多个本示例的合适操作环境的一个示例。

图13是其中可以运行本申请所公开的各种系统和方法的网络的示例。

具体实施方式

在公开和描述用于生产模制纤维产品的生产线之前，应该理解的是，本公开的内容并不限于本申请所公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是扩展到相关技术领域的普通技术人员会认识到的其等价物。还应理解的是，本文采用的术语仅用于描述生产线及其组件的特定示例，而不是旨在对其进行限制。应当注意，除非上下文另有明确说明，否则在本说明书中使用的单数形式“一个”、“一种”、“该”等包括复数的指代物。因此，例如，就“一个操作”而言，其可以包括多个操作，就一个操作或动作的“生产”或“产品”而言，其不应被认为是所有的产品。

下述技术的各种示例涉及用于食品和饮料行业内外使用的基于纤维或基于纸的产品的制造。通过非限制性示例，本公开涉及自动化、有效、高速地生产基于纤维的容器。基于纤维的产品适用于取代其在各种应用中的塑料对应物，例如：冷冻，冷藏和非冷藏食品；医疗，制药和生物应用；可微波食品容器；饮料；可食用和不可食用的液体；在储存、运输和准备(例如烹饪)过程中释放水，油和/或水蒸气的物质；园艺应用，包括消耗品和景观/园艺植物、花卉、草药、灌木和树木；一次性或一次性使用的存储和分配装置(例如油漆盘、食物盘、刷柄、运输用保护盖)；农产品(包括人类和动物食品，如水果和蔬菜)；沙拉；预制食品；肉、家禽和鱼的包装；盖；杯；瓶子；农产品(包括人类和动物食品，如水果和蔬菜)；沙拉；预制食品；肉、家禽和鱼的包装；盖；杯；瓶子；用于加工和展示前述物品的引导件和分隔件；用于包装、储存和运输电子器件、镜子、美术品和其他易碎部件的边角件；管；工业、汽车、船舶、航空航天和军事组件，如垫圈、垫片、密封圈、缓冲垫等；以及相关的模具、丝网形式、配方、工艺、化学配方、工具、浆分配、化学监测、化学灌注，以及用于制造上述组件的相关系统、设备、方法和技术。

在中国专利申请号为201711129438.X(以下简称“‘438'申请”)中描述了一种现有的用于制造模制纤维部件或产品的生产线，其标题为“用于生产纸浆模制产品的柔性生产线”，在此通过引用全文纳入本文。‘438'申请一般性地描述了一种成型站，其包括一个成型器，该成型器通过将第一模具浸入纤维浆罐中，将纤维拉到模具上直到所需量的纤维被收集在筛网上，然后从浆中取出带有附着纤维层的模具，从而产生湿部件。在‘438'申请所描述的系统中，成型站还对湿部件进行成型操作，在该操作中，将附着有纤维层的第一模具从浆中取出后，将其压入第二模具中。该成型操作从湿部移除一些水，并且使湿部的与第一模具相反的表面轮廓化。在‘438'申请的生产线中，成型的纤维部件由成型站制成后，便在按压站中进行按压。按压站可以是并行操作的多个按压站。在438'申请的一个示例中，使用了四个按压站。在438'申请中的四个按压站中每一个都包括一个按压机。按压之后，将部件发送到堆叠站。成型站、按压站和堆叠站被布置成：围绕控制可伸展机械臂的居中机器人围成一圈。机械人和机械臂被配置为从成型站移除成型部件，并将它们转移到四个按压站中的任何一个。机械臂还被配置为从任何按压站移除按压过的部件，并将它们转移到不同按压站中的另一按压站或转移到堆叠站。尽管该申请描述了模制纤维部件生产线的许多基本组件和站，但不幸的是，它显示了许多低效率的地方。

图1描绘了示例性模制纤维部件生产线100的示意图。所描绘的生产线100具有多个站和系统，该系统用于在生产线100的各个站之间移动部分成型的和成型的部件。本文进一步描述了各种站和系统以及生产线100本身的特定配置。组合的成型和修整站102包括成型模具、浆罐和致动系统，该致动系统使成型模具相对于浆罐移动(该移动通常是通过将模具降低到浆罐中)。浆罐包括纤维浆，该纤维浆包括在液体中的木纤维。成型和修整模具本身包括许多连接到真空源的真空通道，这些真空通道被在成型过程中使用。成型和修整模具还包括在其中限定的多个流体通道，其被用于本文所述的流体修整过程。成型和修整模具可以具有用于制造多个相同的纤维部件的多个分立的模具，尽管也考虑了用于形成不同部件的成型和修整模具。在一个示例中，成型和修整模具可以包括模具主体或板，该模具主体或板包括特定产品所需的轮廓、特征等。模具主体的真空通道可以在模具主体内具有特意的路径或布局，或者可以作为模具制造过程的一部分被随机形成在其中。一些模具主体可以在其上包括筛或筛网，该筛或筛网形成了一个表面，纤维在成型过程中被拉到所述表面上。在使用中，致动系统将成型模具降低到浆罐中，并激活相关的真空源。这将浆液吸入真空通道，从而将纤维放置在成型模具的表面或筛网(如果存在)上。当将所需数量的纤维拉到表面或筛网上时，致动系统会从浆液中提起成型模具。在此过程中的这一点上，放置在成型模具上的纤维在此被称为部分模制纤维部件，因为它包括成品模制纤维部件的总体轮廓和特征，但不显示成品部件的性能特征。

然后部件成型模制纤维部件可以被部分地压缩并修整废料。这些操作可以部分由成型和修整站102与部件转移系统104结合执行。部件转移系统104包括部件转移特征，该部件转移特征可以是基本上对应于成型和修整模具或与成型和修整模具匹配匹配的部件转移模具。就这一点而言，部件转移模具还执行形成部分模制纤维部件的表面的功能，该表面被布置成相对于部分模制纤维部件的与成型模具接触的表面。在该部分成型操作期间，诸如本文所述的修整操作也可以由成型和修整站102执行。部件转移模具还可以包括或限定连接到真空源的多个真空通道(如上在成型模具的上下文中所述的)。在使用中，部件转移模具被定位成与部分成型模制纤维部件接触。该接触形成了部分成型模制纤维部件的相反表面。在致动真空源时，将部分成型模制纤维部件从成型模具中移出。部件转移系统104包括输送系统，其将部件移送模具从成型站102转移至下游站(在此情况下为按压站106)。在这方面，成型站102和按压站106可以形成部件转移系统104的运动范围的终端，在示例中，该终端可以分别被称为第一位置和第二位置。取决于成型站102和按压站106的循环时间，第二位置可以是中间等待站，在该中间等待站中，部件转移特征可被定位，以等待按压站106变为可用。

生产线100包括按压站106，其利用压缩压力和升高的温度的组合来将部分成型模制纤维部件基本上固化成模制纤维部件(其满足要使用的一般性能要求)。部件转移系统104可以将部分成型的纤维部件转移到按压站106(如箭头112所示)。分立的按压站106包括两个模具，其通常被称为芯模具和对应且匹配的空腔模具。不管使用什么术语，芯模具和空腔模具都形成了成型的纤维部件的两个相反的表面。为了将部分成型的纤维部件形成为成型的纤维部件，根据需要，这两个模具的结构通常与上述成型和修整模具以及转移模具相似。但是，由于修整操作是在成型和修整模具上执行的，所以在按压站106所使用的模具中不需要允许用于修整的配置。转移112可通过部件转移系统104的部件转移特征而发生，该特征基本上与芯模具或空腔模具匹配。真空通道可以在芯模具和空腔模具中的一个或两个中形成，并被连接到专用的真空源。可以激活在转移112期间用于与转移特征接合的模具的真空源，以便将部分模制纤维部件转移到按压机的适当模具上。加热元件可以被设置在芯模具和空腔模具中的一个或两个中。芯模具和空腔模具通过压力致动系统相对于彼此移动，该压力致动系统在示例中是液压机。由于压力致动系统减小了芯模具和空腔模具之间的分离距离(在其间具有部分成型的纤维部件)，增加的压缩压力有助于将该部分形成为模制纤维部件。增大的压缩压力从部分成型的纤维部件中挤压出额外的液体，可以通过连接到芯模具和空腔模具中的一个或两个中存在的真空通道的多个真空源之一将该液体从按压站中移除。此外，由加热元件产生的升高的温度有助于进一步形成和干燥部分成型的纤维部件，直到由其产生出与成型的纤维部件更一致的部件。

移除系统114例如沿着路径116从按压站106移除模制纤维部件。移除系统可以包括移除特征，该移除特征包括多个真空通道。移除特征中的多个真空通道可用于从按压站106移除部件。移除特征可以是移除模具的形式，该移除模具被配置为与芯模具和空腔模具中的任何一个匹配。在那种情况下，真空通道与移除模具的表面上的一个或更多个端口连通，使得真空压力可以将成型的纤维部件从芯模具或空腔模具中抽出。在另一个示例中，移除特征可以是连接至真空通道的多个真空杯。由真空源施加到通道的真空压力也可以将成型的纤维部件从芯模具或空腔模具中移除。移除系统114包括转移机构，该转移机构例如沿着路径120将移除特征从与按压站的特定模具接合的位置移动到下游站。在这种情况下，下游站可以是废料站118、打印站122、质量控制站124和堆叠站126中的一个或更多个，下面分别对其进行描述。然而，一般而言，下游站包括在特别识别站的下游的任何站，并且上游站包括在特别识别站的上游的任何站。

在进一步的下游处理之前，可以利用废料站118处理明显有缺陷或损坏的模制纤维产品。废料站118可以包括用于将损坏的模制纤维产品重新引入浆液系统的系统。在一个示例中，废料站可以是垃圾箱、溜槽或其他结构，受损产品可以被从移除系统114释放到其中。当移除系统114被相对于废料站118适当地定位时，真空源可以被关闭或终止，使得有缺陷的产品可以与移除特征脱离或以其他方式掉落。适当的定位可以对应于位于移除特征与废料站118之间的物理接合，或者可以经由接近、光学或其他传感器来检测移除特征相对于废料站118的位置。可以通过废料站118来维持部分真空压力，以使可接受的模制纤维部件不被释放到废料站118中，而是被运送到更下游的站。

在废料站118之后，通常认为模制纤维部件已经充分成型，可以使用。但是，可以利用其他下游站向每个模制纤维部件添加图形、徽标或其他视觉信息，检查最终部件的质量，或者堆叠或包装模制纤维部件以进行运送。因此，描绘了下游打印站122、质量控制站124和堆叠站126。这些可选的站将在下面进一步详细描述。

如图所示，整个生产线100可以是自动化的，并且由控制系统128控制。控制系统128可以被连接到每个站、甚至被连接到每个站的子组件以及转移和移除系统(以传送带、机器人和其他设备的形式，如本文中其他地方所述)，并控制每个站的操作。如下面进一步讨论的，控制系统128可以连续地监视生产线100上的操作和状况，并且调整操作以确保最终部件的适当功能和质量。

控制(该控制预期了所有操作参数)将改善成型的纤维部件的质量并增加生产线100的产量。为了获得这种控制，可以设想的是遍及整个生产线100的传感器网络。在示例中，在每个站和每个输送系统上提供各种传感器以监视生产线100的操作的任何相关参数。这种监视的一个例子是，在成型和修整站处从部分成型的纤维部件上检测所存在的待修整的多余纤维的传感器；另一个例子是按压站的加热模具的温度控制。来自这些传感器和其他传感器的信号可以被发送到控制系统128，并由其进行处理。作为另一个示例，可以基于各个站102、106中的传感器来动态地控制成型和修整站或按压站106。在示例中，修整操作可以由成型和修整站执行，直到与其相关联的传感器不再检测到需要移除的修整物的存在。在更复杂的示例中，可以操作按压站106，直到在成型的纤维部件中获得期望的状态。在一个示例中，按压站106中的模具之一可以设置有一个或更多个传感器，这些传感器直接或间接地监视成型的纤维部件的状态。例如，可以在模具的表面上设置温度传感器，以在其与模具接触的位置处监视成型部件的温度。类似地，可以在一处或更多处提供压力传感器、湿度传感器、光发射器/传感器对、电导率传感器、一个或更多个监视通过成型部件的电流的电极，或者可以被设置在模具上的一个或更多个位置处的任何其他这样的监视设备。基于传感器的输出，分配给按压成型部件的时间可以由控制系统128动态地控制。例如，在达到由温度传感器确定的期望温度(例如，预定温度阈值)时，可以终止按压操作。

这样的监视传感器不限于位于成型和修整站102或按压站106之中或之上，并且可以位于生产线100中的任何位置。在一示例中，可以经由一个或更多个流速传感器来监视与成型和修整站102相关联的白水流速。这允许在整个生产线100的各个站上随时间监控从部分成型的纤维部件中移除的白水的流速和量。这允许例如基于操作期间观察到的水的量和流速来控制按压站。当确定水流速或量已达到预定阈值时(例如，自操作开始以来流速下降了90％，或在按压操作中从部件上收集了10ml水后)，无论操作已进行了多长时间，都可以终止按压操作。

除了简单地控制按压站106或任何其他组件的运行时间以外，这种监视数据还可以用来做更多的事情。在一个示例中，按压站106可以基于收集的数据动态地增加或减少压力。以这种方式，可以设想，可以响应于从一个或更多个传感器获得的数据来控制任何受控的操作参数(例如，按压操作时间、按压压力、模具温度、浆温度、真空压力、浆流速、浆质量、混合罐温度、传送带速度或温度、干燥机温度、油墨流速或任何其他与时间、生产线部件的温度、压力或移动有关的操作设置)。

图1中的生产线100可以以连续模式运行。各种站和部件转移系统可以连续移动，并且在运动中形成、修整、按压、印刷和干燥生产线100上的部件。例如，在一个示例中，质量控制站可以是简单的直通站，如本文所述，在测试部件时，传送带通过该直通站。印刷站可以是一个或更多个可移除或固定的印刷头，当部件通过印刷头下方时，该印刷头该部件上印刷。

其他配置也是可能的。例如，可以设置一种半连续的配置，其中一个或更多个站在一段时间内从生产线100移走了零件，然后在后续站的操作完成后将其替换。在不同的半连续配置中，部件转移系统104可以以停止-启动模式操作，在该模式下，部件转移系统104按照规定的时间表移动预定的距离并停止。这样，每个零件都会随着时间在工作站之间移动。在一个示例中，部件传送系统104和移除系统114中的一个或更多个可以具有以模具形式(例如本文所述的芯模具)并入适当系统102、114中的部件转移特征。模具在其运动期间可以提供部件的可靠保持。然后，按压站可以具有外部模具，该外部模具在部件到达站时接收部件。

图1中的生产线100具有一些优势。它具有固有的可扩展性，这是因为可以同时操作多个并行的按压站106和废料站118，并为各个站提供部件传送系统104和移除系统114。在这样的并行配置中，每个并行部分可以被称为“子线”。在另一个示例中，每条并行子线可以专用于具有不同印刷要求、成品要求(因此具有不同的按压和/或干燥要求)的不同客户。此外，作为另一个示例，多个堆叠站126将允许以容易的自动化方式分别堆叠不同的客户部件。多条子线的并行配置为生产线100添加了弹性，这是因为，子线中的任何一个站都可能发生故障都不会使整个生产线100停下来。通过包括第二成型站102，可以提供进一步的弹性。在任何给定的时间，不同的子线可以退出运行而不会影响其他子线的操作。因此，专用于特定产品的子生产线在需要该产品之前可能不起作用，这意味着能够省去重新加工的时间。

图2示出了生产线200的另一示例。上面已经参照图1描述了许多组件及其特征，因此不再赘述。在该生产线200中，各个站以圆形配置围绕中央部件转移系统204布置。在此，部件传送系统204包括关节运动的机械臂205，该关节运动的机械臂具有通常对应于所描绘的圆C的最大运动旋转范围。部件转移系统204将位于机械臂205一端的转移特征207(在这种情况下为部件转移模具)从成型和修整站202移动到四个按压站206之一。在该示例中的移动通常将包括从按压站206的成型和修整站202移除转移特征207(例如，通过将机械臂205缩回，然后将机械臂205旋转，以使转移特征与进入区域(通常面向零件转移特征204的区域)对齐)，然后将机械臂205延伸以将转移特征207插入到按压站206中。在此移动过程中，部件转移系统204也移动放置在部件转移特征207上的部分成型的纤维部件。一旦成型的纤维部件被按压，部件转移系统204就以大致类似的运动模式的方式将这些部件(再次放置在转移特征207上)从按压站206移动到废料站208，在那里可以丢弃明显损坏或有缺陷的产品。然后，在本例中，如上文图1所述，部件转移系统204也作为移除系统。尽管仅示出了堆叠站226，但在废料站处沉积不合格产品之后，可接受的成型的纤维部件可以被转移到一个或更多个下游站。可能需要从废料站208到堆叠站226的转移系统。例如，堆叠系统226可以包括专用臂或其他特征，其从部件转移系统204移除成型的纤维部件，并将它们直接堆叠在堆叠站226处。这使得可接受的成型的纤维部件能够移动通过废料站208到达堆叠站226。这可以通过一个或更多个传送带、第二机械臂、伺服梭或坡道来执行。

图3示出了用于制造纤维浆的方法的示例。浆生产线300有时被称为“湿制备”或“原料制备”，其从原料产生纤维浆。典型的原料是木材或植物纤维，其通常以卷或片的形式提供；以及水。除了原料之外，来自上述废料站的故障、损坏或其他不可接受的产品也可能与原料一起被引入。在某些情况下，化学添加剂也可用于增强或改变最终纤维产品的特性(例如，抗油脂渗透性、吸水率、孔隙率、密度等)。在所示的示例中，进入的原始干纤维被传送到研磨机，并在研磨操作302中被切成预定尺寸。有时也称为碎浆机或水力碎浆机，该研磨机可以是任何常规的研磨机。纤维研磨在本领域中是已知的，并且可以使用现在已知或以后开发的任何常规系统或方法。在一个示例中，作为研磨操作302的一部分，将纤维与至少一些水混合，并且输出产物是包含研磨的纤维和水的混合物的液体流。这提高了研磨效率并减少了操作中产生的纤维粉尘。

在一个实施例中，研磨可以分多个阶段进行。例如，第一研磨器可以执行粗研磨，并且将粗研磨的纤维浆输送至第二细研磨器，该第二细研磨器产生最终研磨并输出研磨的纤维浆。在研磨之后，将研磨的纤维和水的混合物输送给第一混合罐，在所述第一混合罐中执行第一混合操作304。在第一混合操作304中，如果需要，添加额外的水。如果要制造的最终纤维部件需要特定的特征，则也可以在第一混合操作304中添加化学添加剂。作为第一混合操作304的一部分，可以周期性地或连续地监测浆的质量。相应的从检测装置获得的信息可以用来控制水、任何添加剂以及温度的添加。在一个实施例中，检测装置可以包括使用一个或多个传感器，例如温度传感器、水质传感器(例如比重计)、总溶解固体(TDS)传感器、pH计、密度计、溶解氧传感器、盐度计、电阻率计、电导率计等。许多水质传感器在本领域中是已知的，并且现在已知或以后发明的任何此类监测装置都可以用于监测其中的浆质量或浆生产方法300中的任何操作。

在第一混合操作304之后，可以执行可选的第二混合操作306。在该实施例中，第一混合操作304可以被认为是预混合或预备操作，其被控制为使浆达到浆质量的一定范围内。然后使用第二混合操作306将浆特性调节到更精细的质量范围。例如，在第一混合操作304中，可以将浆控制为期望的标称浆质量的+/-10％(例如，如果期望的浆是在纤维浆重量的10％，则固定混合罐被控制为将浆保持在纤维重量的9.0至11.0％之内。然后可以将第二混合操作306设计成将浆保持在+/-1％的标称范围内。)两个操作304、306的+/-10％和+/-1％范围仅仅是简单的示例，并且任何合适的范围都可以使用。例如，第一混合操作304可以将浆保持在标称的+/-0.5％、+/-1.0％、+/-1.5％、+/-2.0％、+/-2.5％、+/-3.0％、+/-3.5％、+/-4％、+/-4.5％、+/-5.0％、+/-7.5％、+/-10.0％、+/-15.0％、+/-20.0％，并且第二混合操作306可以将浆保持在标称附近的任何较小范围，例如+/-0.01％、+/-0.05％、+/-0.1％、+/-0.2％、+/-0.25％、+/-0.30％、+/-0.035％、+/-0.4％、+/-0.45％、+/-0.5％、+/-0.55％、+/-0.6％、+/-0.75％、+/-1.0％、+/-2.0％、+/-5.0％或更高。

在第二混合操作306的实施例中，将来自第一混合操作304的中间浆进行分析，并且使流通过中间混合器，在中间混合器中，水和化学添加剂(如果有的话)的添加被精细控制，以将浆质量实现在更好的范围内。中间混合器可以是混合罐或活塞流反应器或它们的组合。第二混合操作306可以是分批的，半分批或连续操作。第二混合操作306输出最终的纤维浆流，该最终的纤维浆流随后可以在存储操作308中存储在储存罐中，直到如上所述使用或直接传递到成型站以用于在成型操作310中形成成型部件。作为成型操作310的一部分，当浆穿过成型模具上的网眼时，从浆中回收水。再生水称为“白水”。通过在收集操作312中收集白水，可以在浆生产方法300中重新使用该白水。白水可以包括从上述和本文其他地方所述的组合成型和修整站获得的修整物，其通常具有水分含量，不会在白水中引起修整物不希望的结块，因此无需重新处理即允许将其重新引入。然而，在其他实施例中，修整物可以从白水中过滤或以其他方式从白水中去除(在过滤操作314处)，并且例如在研磨操作302中重新引入。然后，白水可以在研磨操作302、第一混合操作304和/或第二混合操作306中的任何一个中返回并用作给水。

在一个实施例中，对纤维浆生产方法300中使用的水进行预处理以去除任何不想要的有机或无机化合物。例如，在一个实施例中，可以将水过滤以减少盐或总溶解固体(TDS)的浓度。如果原水在用于浆生产方法300中之前必须经过预处理，则特别经济的是，由收集操作312形成的闭环并且将白水作为浆返回到浆中。在一个实施例中，将水和在纤维浆生产方法300中产生的各种中间和最终浆进行加热，以将它们维持在期望的温度。在另一实施例中，在将最终的纤维浆转移到成型站之前，将该纤维浆作为最后的操作(未示出)进行加热。例如，在一个实施例中，研磨的纤维浆、中间纤维浆和最终的纤维浆均保持在预定温度范围内。即，在整个生产过程中对水和浆的温度进行温度控制。温度范围可以是从90°F至200°F或从100°F至150°F。在一个实施例中，预定温度范围是选自90°F、95°F、100°F、105°F、110°F、115°F、120°F、125°F、130°F、135°F和140°F的标称温度的+/-5°F的温度范围。

图4是执行图3的方法的浆生产线400的示意图。在示意图中，第一研磨器402和第二研磨器404之后是第一混合罐406。上面描述了研磨器402、404。第一混合罐406可以是开放的或封闭的，用以暴露于大气或受大气控制。当在混合罐406中时，可以将浆搅拌。任何搅拌方法都可以使用，例如机械搅拌器(例如，叶片式搅拌器，桨叶式或旋转螺杆式)，用于去除并重新注入浆以循环罐中的内容物，或通过喷射气体(例如，加热或周围温度的空气、氮气、氩气或其他惰性气体)在罐中到达浆。罐406可以通过本领域中已知的任何合适的方式(例如，加热的夹套、内部加热元件、加热的气流、红外辐射等)进行温度控制。可以提供温度传感器以连续地监测罐406的温度。

将提供第二混合器408用以执行第二混合操作306。如上所述，第二混合器408不必是罐，并且可能是活塞流反应器(例如，具有用于水和化学添加剂的注入点的管段以及用于监测浆质量的传感器)。或者它可以是类似于第一混合罐406的第二混合罐408。在浆生产线400中提供了储存罐410，用于在将最终的纤维浆液转移到成型和修整站(在本文中其他地方示出)之前对其进行缓冲。如图所示，浆生产线400还包括从成型和修整站返回的白水。提供第二储存罐412用于缓冲白水，直到在浆生产线400的较早操作中需要水为止。来自成型和修整站的修整物可以在过滤器414处从白水中去除，并且可以分开地例如在第一研磨器402处重新被引入，然而修整物也可以引入第二研磨器404。替代地，可以引入修整物作为白水的成分。在一个实施例中，浆生产线400形成闭合回路，在初始启动之后需要很少或不需要补充水。

图4的示意图不包括通常用于此操作的标准管道的固定装置和器具，例如，每个组件之间的流速控制阀、安全阀、旁路阀、采样口、在组件之间需要移动浆的泵、用于将原始纤维输送到研磨器的输送机或类似的进料器、传感器等。读者将理解，这种固定装置和器具是预期的并且被认为是生产线400的一部分，但是为了清楚起见，在图4中未示出。例如，在一个实施例中，在生产线400中的每个组件之间都有一个泵。

浆生产线400可以被配置用于分批，半分批或连续操作。在连续操作中，一个或多个组件可以存储足够的纤维浆以充当流缓冲区，以允许切换出纤维源或进行周期性的(自动或手动)纤维研磨操作。例如，在一个实施例中，第一混合罐404的尺寸被确定为在纤维产品生产线400在完全操作下保持连续运转八个小时的足够体积的浆。以此方式，每隔几个小时就可以生成新一批的研磨纤维浆(自动或手动)并将其添加到第一混合罐406中。第二混合罐或混合器408可以显着地更小或简单地通过，以连续地将最终的纤维浆供给到成型站。在一个实施例中，除了重新加载原始纤维输入材料和维护活动之外，浆生产线400可以是完全自动化的并且可以由中央控制系统进行控制。在另一个示例中，甚至使用自主机器人来自动处理原始纤维输入，用以将原始纤维输入口移动并安装到进料系统上(例如，将新卷的原始纤维薄片插入到辊进料装置中或将成捆的纤维薄片材放置到进料斗中)。

图5描绘了成型和修整站500的示例图。具体地，如图5所示，成型和修整站500包括框架511，在该框架上设置有下部512和上部513。上部513包括梭子531(在这种情况下，对应于上述部件转移系统)，其具有致动机构533，该致动机构允许升高和降低的转移特征，在这种情况下为转移模具532。在图中看不到固定在梭子531上的专用真空源。圆柱形旋转轴523经由齿条安装架528在下部512和上部513之间可旋转地连接到框架511的中间。轴523具有小于360°的旋转角度，并且圆柱形旋转轴523将前后旋转。在圆柱形旋转轴523的两端是弯头526。旋转轴523的两端通过旋转轴座固定在框架上，齿轮527分别套在圆柱形旋转轴523的两端，并且框架511的中间部分的两侧设置与齿轮527平移地连接。两个相向对称的成型模具524a、524b附接至圆柱形旋转轴523。在此实施例中，两个模具524a、524b包括模具板530(仅在上部513上可见)，该模具板上形成有芯模具，并设有屏幕，纤维被拉到该屏幕上，当模具在下部成型腔521中或者浆罐时。在图5中，下模具524b在浆罐521中，称为成型位置，并且相对地定位的上模具524a面向梭子531向上并且在该梭子承载在转移模具(腔模具)532上。

两个芯模具524a、524b通过多个管道525a、525b刚性地连接到旋转轴523。管道525a连接到空心轴523内的导管，该空心轴连接到流体源(未示出)，用于本文所述的修整操作。管道525b连接到空心轴523内的导管，该空心轴连接到真空泵系统。管道525a、525b进一步连接到模具524a、524b中的穿孔，如下面更详细地描述的。真空泵系统产生压差，该压差将浆拉向模具524，从而导致纤维堆积在模具的屏幕表面上。如上所述，两个芯模具524a、524b是对称的。这允许它们通过旋转轴523而绕旋转轴523的轴线旋转，从而使模具在下部512和上部513之间快速移动。纤维浆池容纳在浆罐521中。如图5所示，当模具524位于该罐521中时，通过真空泵系统将浆抽吸通过模具524，纤维将沉积在模具524上，从而在模具524上产生部分成型的纤维部件(未示出)。在成型和修整站500的一个实施例中，在将适当量的纤维拉到模具524上用以达到期望的厚度之后，通过垂直升降机522形式的致动系统将浆罐521从模具524降低，释放模具524来移动到上部513的位置。然后能够将模具524和部分成型的纤维部件旋转到上部513的位置。上部513包括附接到致动机构533的转移模具532。激活机构533使转移模具532按压在面向上的下模具524a上。机构533可以包括一个或多个液压缸、伺服马达、气瓶或任何其他已知的升降装置。通过将模具524和模具532按压在一起，可以将水从部分成型的纤维部件中驱出，并经由轴523通过内模具524收集。基本上与此按压操作同时地，用于修整操作的加压流体可以通过管道525a输送到模具524，在按压操作期间可以从模具524挤出的修整物的多余材料。修整操作用于去除由于成型和按压而存在的部分模制的纤维产品的粗糙边缘。就上下文而言，当形成模制纤维产品时，所使用的显着按压力可导致模制纤维流动并从模具中排出。为了美观、性能、设计公差和其他目的，应该去除这种排出的纤维材料。修整操作与成型期间的按压操作基本同时进行，使用加压的水或其他流体(例如白水、压缩空气等)的射流来改善生产时间并减少浪费。

在完成成型和修整操作后，通过模具532中的渗入将吸力施加到部分成型的纤维部件上，并且模具532通过机构533收缩到梭子531上，用以移动到下游位置。这释放了模具524以使其旋转到下部512，用以重复整个成型过程。在一个实施例中，由转移模具532执行的成型和修整操作在选定的压力下的固定的时间段内进行操作，该固定的时间段等于在下部512将成型的部件拉到模具上所花费的时间。在下面将更详细描述替代实施例，基于来自在上部513的一个或多个位置处的传感器的监测数据来动态地控制按压时间。在成型和修整站500的替代实施例中，浆罐521还可在罐521中包括可移除的外部模具(未示出)。在该实施例中，在将来自浆的纤维拉到模具524上之后，该外部模具可以在处于浆罐521中时被按压在模具524上。这对部分成型的纤维部件提供了附加的按压操作，从而使离开成型器500的部件将经受两次按压操作，而不是如先前示例那样仅进行一次。无论如何，在通过转移模具532产生部分成型的纤维部件并将其从内模具524移除之后，梭子531将其转移到生产线中的另一站。在另一实施例中，转移模具532可以位于机械臂的末端，该机器臂的末端延伸到上部513中，并且当抽吸在部分成型的纤维部件上的转移模具532被激活时，将部件进行接收。这只是如何通过机械臂进行部件转移的一个实施例。许多这样的方法和系统在本领域中是已知的，并且任何合适的方法和机构都可以用在本文所述的成型站500、机械臂或生产线的任何其他组件中。

图6描绘了成型和修整站600，其具有第一成型模具604和配对接合的部件转移系统606。成型和修整站600包括第一成型模具604，在这种情况下为腔模具结构。如本文所用，术语“腔模具”是指具有基本设计为向内突出到模具板中以形成“腔”的特征的模具，纤维部件608和芯模具延伸到该“腔”中。部件转移系统606包括部件转移特征，在这种情况下，部件转移特征在形式上具有芯模具结构的部件转移模具。如本文所用，术语“芯模具”是指具有基本设计为远离模具板突出以形成“芯”的特征的模具，纤维部件608至少部分地包围该“芯”。成型模具604和部件转移模具606中的每一个限定至少一个(但通常是多个)真空通道613。真空通道613均连接到专用真空源615，其功能如上所述。在通过经由真空通道613施加真空将纤维拉至第一成型模具604上之后，将部件转移系统606与第一成型模具604配合接触。该配合接触向部分成型的模制部件施加轻微的压力，从中挤压液体，该液体可以被真空源615捕获。这样，部件转移特征606也可以被称为“第二成型模具”，尽管它还执行将部分成型的纤维部件转移到成型和修整站600下游的一个或多个站的功能。

在所描绘的实施例中，湿修整特征是与上部成型模具604集成在一起的流体喷射环602。上部成型模具604被成型为与例如部件转移系统606的下部成型模具配合，以便在它们之间形成成型的纤维部件608。流体喷射环602基本上围绕上部成型模具604的一部分，该部分形成成型的纤维部件608的外部范围。流体喷射环602可以是弯曲的管道或其他导管，其与上部成型模具604的材料分离地制造并且获得上述管道或导管。形成流体喷射环602的管道可以基本上凹进形成在上部成型模具604中的通道610内，该通道防止过量排出的纤维(在一些实施例中称为“毛边”)潜在地堵塞流体喷射环602中的流体出口，防止流体喷射环602被无意中损坏，并且使流体喷射环602升高到上部成型模具604的浸没水平之上(再次，用以防止流体出口堵塞)。通道610还可以用作从流体喷射环602排出的流体喷射612的引导件。在其他实施例中，出口本身可以引导和定向流体喷射612，但是应当理解，流体流动的方向可以以包括动态方向/定向/结构的任何适当方式来引导和/或控制。在实施例中，期望以线性或扇形结构的形式来释放流体喷射612，因为能够将其精确地引导道成型和修整站600的特定位置。用于执行修整操作的水、白水或其他流体或液体可以经由连接至流体源615的一个或多个通道613输送至流体喷射环602，该流体源可以是加压储液器、泵、压缩机或其他组件。

此外，可以将其他功能结合到成型和修整站600中，以控制流体喷射环612的输出。例如，流体喷射环612可以包括多个间隔开的喷嘴，每个喷嘴可以被独立地控制以便仅在需要或期望时才引导流体。例如，可以仅激活设置在邻近多余排出纤维的检测部分附近的喷嘴，从而减少所利用的流体喷射量。检测器D可以利用图像识别或其他技术来检测要去除的多余排出纤维。某些喷嘴只能被激活用于某些模具、产品或过程。流体喷射器612也可以固定的时间被操作，或者直到检测器D或传感器指示目标毛边已经被移出为止。另外，可以单独地控制流体压力、流体喷射的方向和/或喷射模式配置。在一个实施例中，较高的压力可以被引导在毛边处从“较厚”产品排出，“较厚”产品由都用于厚和薄产品的模具制成。

在示例中，流体喷雾612基本上垂直定向(如在图6所示的结构的情形下)，以限制流体渗入上部模具604和下部模具606之间的空间的可能性，这可能导致部分成形的纤维部件608的损坏。为了进一步减少这种可能性，可以将下部模具606的外部部分614设置成一定的角度，以帮助由此产生的流体喷雾612的脱落。在示例中，可以以与水平方向成约80°、约75°、70°、65°、60°、或约50°的角度来设置外部部分614。在其他示例中，外部部分614可大幅度弯曲，以使流体喷雾612顺利地远离模具606重新定向。

操作中，由于上部成型模具604和下部成型模具606被压紧在一起，一些纤维浆可以通过成型站600的外缘从成型站中逸出。因此，流体喷雾612从流体喷雾环602中喷射出来，以便从成型站600中除去溢出的浆。由于流体喷雾612的精确的排出模式，只有纤维浆的溢出部分被移除，而完整地留下部分成型的纤维部件608的干净边缘。流体喷雾612和作为湿修整操作的一部分去除的材料可能落入集水器616中，集水器616可以被布置在下部成型模具606的下方。材料的这种混合可以通过一个或多个工艺进行处理(通常在元件618中描述的，以及以上在图3和图4的情形下所述的)。在其他示例中，材料的混合物可以被简单地重新引入到浆罐620中，在成型工艺开始时将上部成型模具604引入到该浆罐中。因此，所示出的和所描述的流体修整操作还包括另外的优点，即可以从前者中除去湿润的(相对于下游压入操作后进行的压入操作而言)浆料。与在制造过程接近尾声时除去的干燥材料相比，湿润的材料更容易重新被加入到浆中。这减少或者甚至完全消除了在生产过程中在下游产生的废物。在另一个示例中，流体喷雾612可以被射出，以便对成型操作(例如，在上部成型模具604年和下部成型模具606之前被压在一起)之前的部分进行修整，但是在这样的示例中，可能很难保持形成部件608的干净的边缘。例如，流体喷雾612可以以20psi到约120psi之间的压力喷射。通常，可以采用从城市到典型商业设施的标准饮用水压力，无需进一步增压。可以采用的压力包括约20psi、约30psi、约40psi、约50psi、约60psi、约70psi、约80psi、约90psi、约100psi、约110psi和预计的约120psi。如果需要，可以使用进一步的增压，例如，通过附加的流体泵。在其他示例中，流体喷雾可以从设置在部件转移系统606上的出口喷出。

为了获得理想的边缘(例如，通过本文所述的精密流体修整系统和操作)，在成型模具的特定部分上拉伸更多的浆也可以是有利的。例如，在接近成型模具外边缘的地方拉出较大数量的浆可以是可取的。这可以有助于确保在成型操作进行时，浆均匀地扩散，从而避免成型模具沿其整个周长被本文中所述的成型和修整站所修整。图7所示为成型和修整站的上部成型模具700的放大剖面图。如本中文其他部分所述的，上部成型模具700包括由网格部704所覆盖的底层结构支撑件702。结构支撑件702和网格部704限定了所需的成型纤维产品的形式。结构支撑件702限定了分布在其中的一些真空导管706、708。在成型过程中，将上部成型模具700降低到浆罐中(未示出)，并将真空应用于各种管道，以便将浆拉到网格部704上。通过在网格部704下方设置放大的孔隙或或通道710，可以将更多的浆拉到网格部704的特定部分中。在所示出的示例中，空隙或通道可以具有约5毫米、约10毫米、约15毫米、或约20毫米的高度H。多个真空导管708可沿通道710的顶部分布，例如，距离中心约5毫米、约10毫米、约15毫米或约20毫米。

通过在初始成型阶段更精确地成型纤维产品的边缘(例如，利用上述的液体修整特征)，当部分成型的纤维部件在按压站上被挤压时，会存在较少的过量边缘材料。因此，按压站可以利用简化的技术来确保成品成型纤维部的精确的边缘。图8示出了按压站800的处于匹配接合的两个模具的部分示意图，并利用了这种边缘成型技术。按压站800包括下部模具802，在本例中为芯模具结构。上部模具804，其形式为具有空腔结构的部件转移模具。术语“芯模具”和“空腔模具”在上文中有描述。下部模具802和上部模具804之间设置有纤维部806。下部模具802和上部模具804分别限定至少一个(但通常是多个)真空通道808。真空通道808分别与专用真空源810相连，其功能如上所述。下部模具802和上部模具804各包括加热元件812。在专用按压站800的情况下，使用了元件802至812。

在800按压站运行期间，改进的温度控制有望提高成型的纤维部件的质量，并提高生产线的产量。在一个示例中，每个模具802、804都具有内部加热元件812。元件812可以是一个简单的内部通道，加热流体可以通过该通道流动。在替代的示例中，可以在每个模具802、804中安装电阻加热器。加热元件812是该技术领域中已知的，任何现在已知或之后出现的合适的加热技术都可以被使用。加热模具802、804的示例可以进一步具有一个或多个温度传感器T。温度传感器可以监测模具802、804中的温度，模具802、804表面的温度，纤维部件806的温度，或者在模具802、804之内、之上或附近的任何其他位置的温度。此外，为了对温度进行更精细的控制，模具802、804可以被分为多个部段或部分，可以对每个部段的温度独立地进行监控和控制。每个部段可以具有一个或多个温度传感器和一个或多个内部加热元件。通过对模具各部分的温度进行监测和控制，据信可以进一步改善模具的性能。

图9A和9B分别示出了上部成型模具900的透视图和部分放大的透视图。同时对图9A和9B进行描述，并且网格覆盖物没有被描述清楚。上部成型模具900(在图9A和9B中反向示出)由机加工的整体部件902形成。在相关部件中，整体部件902在其中形成模具区域904，在所示出的示例中，该模具区域在其外部范围由壁906限定。壁906也限定了在模具区域904中形成的模制纤维产品(未示出)的最上部的范围。部件902进一步限定了用于本文其他部分所述的流体修整操作的凹槽或通道908。通道908与一个或多个供应入口910流体连通，向其中注入流体以进行修整操作。在所示出的模具900中，使用有四个供应入口910，但是可以考虑其他结构。多个供应入口910能够是被期望的，以便将流体均匀分布在通道908内。通道908的宽度可以限定在修整操作期间从通道中喷射出的流体喷雾的尺寸。在示例中，通道908可以具有约1毫米、约2毫米、约3毫米、约4毫米、约5毫米、约6毫米、约7毫米、约8毫米、约9毫米、约10毫米的最大宽度(例如，从壁906延伸出的尺寸)。

图10A和10B分别示出了上部或第一成型模1000的透视图和部分放大的剖面图。对图10A和10B同时进行描述，并且通常用于成型模具的网状覆盖物没有被描述清楚。上部或第一成型模具1000(在图10A和10B中反向示出)是由机加工的整体部件1002形成的。在相关部件中，整体部件1002在其中形成模具区域1004，在所示出的示例中，该区域被壁1006包围，该壁还限定了在模具区域1004中形成的成型纤维产品1005的最上部的范围。部件1002进一步限定了在本文其他地方描述的流体修整操作中所使用的凹槽或通道1008(隐藏在图10A中)。通道1008与一个或多个供应接头1010a流体连通，向其中注入流体用于本文中其他地方所述的修整操作。在所示出的模具1000中，使用有连接到相同数量的供应入口的四个供应接头1010a，但是也可以考虑其他结构。为了将流体均匀分布在通道1008内，多个供应接头1010a和入口是被期望的。通道1008的宽度可以限定在修整操作期间从通道中喷出的流体喷雾的尺寸。在示例中，通道1008可以具有约1毫米、约2毫米、约3毫米、约4毫米、约5毫米、约6毫米、约7毫米、约8毫米、约9毫米、约10毫米的最大宽度(例如，从壁1006延伸出的尺寸)。因此，如果通道1008或流体出口槽1014基本上围绕模具区域，则从其中喷射出的流体可以以基本上呈环状流的形式存在。所示示例与图9A和9B中所示出的不同之处在于，其包括密封圈1012，该密封圈至少部分地对密封通道1008进行密封。在本示例中，密封圈1012是一个独立的、可更换的部件，其覆盖通道1008，并在密封圈1012和壁1006之间对流体出口槽1014进行限定。流体出口槽1014的最大宽度可以为约0.5mm、约0.75mm、约1mm、约1.25mm、约1.5mm或更大。因此，更宽的通道1008更容易被成型，被模制，或被机加工，而密封圈1012可以用于对流体喷雾的尺寸和性能进行微调。密封圈1012是可更换的，因此由流体流动和压力引起的磨损可以被快速地补救。密封圈1012可以由铝、钢或其他材料制成。此外，挡板可以布置在靠近接头1010a的位置处，以便将注入其中的流体导向更理想的方向，从而减少不期望的压降、湍流等。通常，流体可以沿基本上平行于壁1006的方向定向，或沿基本上正交于壁1006的最上部范围的方向定向。

图10B示出了与真空源(未示出)相连的若干真空通道1016。真空通道1016终止于模具区域1004内的开口(如由壁1006的外部范围所限定的)。通道1008和出口槽1014设置在模具区域1004的外部，从而确保从那里喷出的流体被定向在产品1005的延伸超出壁1006的部分上。

图11示出了制造成型的纤维部件的方法1100。该方法从操作1102开始，将第一成型模具设置到包含多个纤维和液体的浆罐中。第一成型模具可以是本文中示出的成形模具中的任意一种或者其变体，如对本领域技术人员而言，在阅读本公开时是显而易见的。通常，第一成型模具可以包括第一模具区域、至少一个流体入口和多个真空通道。典型地，在浆罐中同时设置有(例如下放有)多个第一成型模具，这使得能够同时形成多个纤维产品。在操作1104中，致动以通信方式耦接到多个真空通道的真空容器，以将所述多个纤维中的至少一部分拉到成型模具上，以形成部分成型的模制纤维部件。一旦将预定量(根据真空应用时间、在模具区域检测到的纤维厚度等)的纤维拉到第一模具区域上，将第一成型模具从浆罐中去除(操作1106)。然后，将包诸如括第二成型模具的特征的部件转移系统对准第一成型模具，并对部分成型的模制纤维部件施加压力(操作1108)。

方法1100继续进行操作1110，从部分成型的模制纤维部件分离修整物，例如，通过将流体喷射到部分成型的模制纤维部件的边缘。由于从部分模制纤维部件中分离出的修整物在成品中是不期望的，因此可能从部件上除去的修整物也可以称为废料修整物。在示例中，修整物分离基本上可以与压力施加同时进行。如本文其他地方所述，这种修整物分离可以通过基于流体的系统进行。可以从至少一个流体入口接收流体并将其从至少部分地由第一成形模具限定的流体出口喷出(操作1112)。在另一示例中，通过从至少部分地由第二成形模具限定的流体出口喷出流体，从而将修整件与部分成型的模制纤维产品分离(操作1114)。无论流体是从哪个成型模具喷出的，都可以将流体引导离开第一模具区域(操作1116)。在示例中，当喷射出的流体与模具的相反部分的有轮廓的或有角度的表面接触时，可能会发生这种情况。在示例中，由于各种真空端口和流体出口相对于第一成型模具的模具区域的位置和结构，操作1108和1110基本上可以同时进行。更具体地说，多个真空通道以流体方式连接到第一模具区域，其中，至少一个流体入口以流体方式连接到设置在第一成型模具上远离第一模具区域的位置上的流体出口。在修整过程中使用的流体，以及在这些过程中分离出来的修整物可以被获得(操作1118)，并且如果需要，可以进行再处理(操作1120)。例如，在图3和图4中示出了修整物和流体的再处理。一旦修整物与部分模制的纤维部件分离，则该部件可以被转移到下游站(操作1122)。

图12示出了适当的操作环境1200的示例，在该示例中可以实现本示例中的一个或多个。这仅仅是合适的操作环境的示例，并不旨在对其使用范围或功能提出任何限制。其他所熟知的计算系统、环境、和/或适合使用的配置包括(但不限于)个人电脑、服务器电脑、手持或笔记本电脑设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、诸如智能手机、网络电脑、小型机、大型机电脑、智能手机、平板电脑的可编程消费电子产品、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境等。在示例中，计算系统可以包括一个或多个产品制造管理系统，该产品制造管理系统可以是一个单独的单元，用于此处描述的生产线示例的所有工作站、系统和子系统。在其他示例中，计算系统可以是单个计算系统的网络(例如，用于每个工作站、系统和子系统的一个或多个独立计算系统)。

在其最基本的配置中，操作环境1200通常包括至少一个处理单元1202和存储器1204。根据精确的配置和计算设备的类型，存储器1204(存储这里所描述的用来制造模制纤维部件的指令)可能是易失性的(如RAM)、非易失性的(如ROM、闪存等)，或者两者的某种组合。这个最基本的配置在图12中用虚线1206示出。此外，环境1200还可以包括存储设备(可移除的1208和/或不可移除的1210)，包括但不限于磁盘、光盘或磁带。类似地，环境1200也可能具有诸如触摸屏、键盘、鼠标、笔、语音输入等的输入设备1214，和/或诸如显示器、音响、打印机等的输出设备1216。在环境中也可以包括诸如LANs、WANs、点对点、蓝牙、RF等的一个或多个通信连接(1212)。

操作环境1200通常包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是任何可被处理单元1202或其他利用该操作环境的设备所访问的可用介质。作为示例(但不限于)，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的易失性和非易失性、可拆卸和不可拆卸的介质。计算机存储介质包括能够被用来存储所需信息的RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其他光存储器、磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、固态存储器或任何其他介质。通信介质包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其他数据(例如，载波或其他传输机制)，并包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”是指具有其特征集中的一个或多个的信号，或者以对信号中的信息进行编码的方式改变的信号。作为示例(但不限于)，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如声学、RF、红外和其他无线介质的无线介质。以上任何一种的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

操作环境1200可以是在网络环境中运行的单个的计算机，它使用到一站或多站远程计算机的逻辑连接。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括许多或所有上述描述的元素以及其他未提及的元素。逻辑连接可以包括由可用通信介质支持的任何方法。这种联网环境在办公室、企业范围的计算机网络、企业内部网和Internet中很常见。

在一些示例中，这里所述的组件包括计算机系统1200可执行的可存储在计算机存储介质和其他有形介质上并在通信介质中传输的模块或指令。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据信息的易失性和非易失性、可移性和不可移性介质。以上任何一种的组合也应该包括在可读介质的范围内。在一些示例中，计算机系统1200是网络的一部分，其将数据存储在远程存储介质中，以供计算机系统1200使用。

图13是网络1300的示例，其中可以运行在此公开的各种系统和方法。在示例中，诸如客户端设备1302的便携式设备可以通过网络1308与诸如服务器1304和1306的一个或多个服务器进行通信。在示例中，客户端设备可以是笔记本电脑、平板电脑、个人电脑、智能手机、PDA、上网本或任何其他类型的计算设备，包括用于封装系统各种组件的单个控制器和图12中的计算设备。在示例中，服务器1304和1306可以是任何类型的计算设备，如图12中所示的计算设备。网络1308可以是能够促进客户端设备和一个或多个服务器1304和1306之间的通信的任何类型的网络。这种网络的示例包括但不限于LANs、WANs、蜂窝网络和/或Internet。

在示例中，这里公开的各种系统和方法可以由一个或多个服务器设备执行。例如，在示例中，可以使用诸如服务器1304的单个服务器来执行本文公开的系统和方法。便携式设备1302可以通过网络1308与服务器1304交互，发送来自被测试设备的测试结果，以进行分析或存储。在进一步的示例中，便携式设备1302还可以执行本文公开的功能，例如通过收集和分析测试数据。

在替选的示例中，本文公开的方法和系统可以使用分布式计算网络或云网络来执行。在这些示例中，本文公开的方法和系统可以由诸如服务器1304和1306的两站或多站服务器执行。尽管本文公开了特定的网络示例，但本领域的技术人员之一将领会到，可以使用其他类型的网络和/或网络配置来执行本文所公开的系统和方法。

采用本文所述的示例通过使用软件、硬件或软件和硬件的组合来实现和执行本文所公开的系统和方法。尽管在整个公开过程中，特定的装置被作为执行特定功能被列举出来，但本领域的技术人员之一将理解，提供这些装置是为了说明性目的，而其他装置可以在不偏离所公开范围的情况下用于执行此处公开的功能。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的所有表示成分、性质(例如分子量、反应条件等的)数量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非另有说明，下列说明书和所附权利要求书中所列的数值参数都是近似值，可能因所寻求获得的所需特性而有所不同。

尽管阐述该技术的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中阐述的数值被尽可能精确地报告。但是，任何数值固有地都包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差引起的。

显然，本文所述的系统和方法非常适合于实现所提及的目的和优点以及其中固有的目的和优点。本领域技术人员将认识到，可以以许多方式来实现本说明书中的方法和系统，并且因此不受上述示例性示例和示例的限制。就这一点而言，本文描述的不同示例的任何数量的特征可以被组合成一个单个示例，并且具有少于或大于本文描述的所有特征的替代示例是可能的。

针对本公开的目的已经描述了各种示例，但可以在本公开预期的范围内进行各种改变和修改。可以做出许多其他改变，这些改变对本领域技术人员来说是能够联想到的，并且不会偏离本发明的精神和范围。

Claims (43)

1.一种模制纤维部件成型器，其包括：

第一成型模具，其限定第一模具区域和至少一个流体入口；

壁，其基本围绕所述第一模具区域；以及

第一流体通道，其邻接并且围绕所述壁，其中所述通道流体连接到所述至少一个流体入口并限定流体通道出口。

2.根据权利要求1所述的模制纤维部件成型器，还包括：

密封环，其至少部分覆盖所述流体通道出口，其中所述密封环与所述壁隔离开，从而至少部分限定所述密封环和所述壁之间的流体槽。

3.根据权利要求2所述的模制纤维部件成型器，其中所述密封环固定到所述第一模具部件。

4.根据权利要求2所述的模制纤维部件成型器，其中所述密封环可拆卸地固定到所述第一模具部件。

5.根据权利要求2所述的模制纤维部件成型器，其中所述流体通道限定最大通道宽度，并且所述流体槽限定小于所述最大通道宽度的最大槽宽度。

6.根据权利要求2所述的模制纤维部件成型器，其中所述流体槽设置为将流体流引导到基本垂直于所述壁的最上部范围的方向上。

7.根据权利要求1所述的模制纤维部件成型器，其还包括第二成型模具，所述第二成型模具限定配对模具区域，所述配对模具区域配置为与所述第一成型模具的第一模具区域配对。

8.根据权利要求7所述的模制纤维部件成型器，其中所述第二成型模具包括外缘，所述外缘围绕所述配对模具区域，并且其中当所述第一模具区域和所述配对模具区域处于配对结构时，所述外缘配置为使从所述流体通道喷射的流体流偏转到远离所述模具区域和所述配对模具区域的方向上。

9.根据权利要求7所述的模制纤维部件成型器，其中所述外缘是弯曲的。

10.根据权利要求1所述的模制纤维部件成型器，其中所述至少一个流体入口包括多个流体入口。

11.根据权利要求10所述的模制纤维部件成型器，其中所述多个流体入口围绕所述第一成型模具的外部边缘分布。

12.根据权利要求10所述的模制纤维部件成型器，其中所述多个流体入口各自与所述流体通道流体连接。

13.一种用于制造模制纤维部件的方法，所述方法包括：

将第一成型模具设置在料罐中，所述料罐包括多个纤维和液体，其中所述第一成型模具包括第一模具区域、至少一个流体入口和多个真空通道；

致动连通地附接到所述多个真空通道的真空容器，以将所述多个纤维中的至少一些抽到所述成型模具上以形成部分成型的模制纤维部件；

从所述料罐移除所述第一成型模具；

用第二成型模具向所述部分成型的模制纤维部件施加压缩压力；

基本上在施加所述压缩压力的同时将废料修整物从所述部分成型的模制纤维部件分离，以及

在分离所述废料修整物之后，将所述部分成型的模制纤维部件转移到下游站。

14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述废料修整物分离包括从所述至少一个流体入口接收流体和从至少部分由所述第一成型模具限定的流体出口喷射所述流体。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个真空通道流体连接到所述第一模具区域，并且其中所述至少一个流体入口流体连接到流体出口，所述流体出口位于远离所述第一模具区域的所述第一成型模具上的位置。

16.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括引导所述喷射的流体远离所述第一模具区域。

17.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括抓取所述废料修整物和所述流体。

18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在抓取所述废料修整物和所述流体之后，重新处理所述废料修整物和所述流体。

19.根据权利要求13所述的方法，其中分离所述废料修整物包括向所述部分成型的模制纤维部件的边缘喷射流体。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述流体以基本环形流的方式喷射。

21.一种模制纤维部件生产线，其包括：

(a)、成型站，其包括：

料罐，其设置为接收包括多个纤维和液体的纤维浆；

成型模具，其包括限定多个真空通道和至少一个流体修整通道的模具板；以及

模具致动系统，其用于调节所述模具板相对于所述料罐的位置；

(b)、部件转移系统，其包括：

部件转移特征，其限定多个部件真空通道，以及

传输机构，其用于将所述部件转移特征从与所述成型模具接合的第一位置移动到第二位置；

(c)、按压站，其包括：

芯模具；

腔模具，其与所述芯模具匹配，以及

按压致动系统，其用于调节所述芯模具相对于所述腔模具的位置，其中所述芯模具和所述腔模具中的至少一个限定多个真空通道和至少一个加热元件，并且其中在所述第二位置，所述部件转移特征与所述芯模具和所述腔模具中的至少一个接合，以及

(d)、移除系统，其包括：

移除特征，其限定多个部件真空通道和多个修整真空通道，以及

传输机构，其用于将所述移除特征从与所述芯模具和所述腔模具中的至少一个接合的第三位置移动到第四位置。

22.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述模具板包括第一模具区域和至少一个流体入口，以及基本围绕所述第一模具区域的壁，其中所述流体通道邻接并且围绕所述壁，并且其中所述至少一个流体修整通道流体连接到所述至少一个流体入口并且限定流体通道出口。

23.根据权利要求21所述的模制纤维部件成型器，其中所述成型站还包括：

紧固到所述模具板并且至少部分覆盖所述至少一个流体修整通道出口的密封环，其中所述密封环与所述壁间隔开，从而部分限定所述密封环和所述壁之间的流体槽。

24.根据权利要求23所述的模制纤维部件成型器，其中所述密封环能够移除地固定到所述模具板。

25.根据权利要求23所述的模制纤维部件成型器，其中所述至少一个流体修整通道限定最大通道宽度，并且所述流体槽限定小于所述最大通道宽度的最大槽宽度。

26.根据权利要求23所述的模制纤维部件成型器，其中所述流体槽设置为将流体流引导到基本垂直于所述壁的最上部范围的方向上。

27.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述部件转移特征包括与所述成型模具匹配的部件转移模具。

28.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述部件转移系统传输机构包括机械臂。

29.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述部件转移系统传输机构包括放置在机架上的梭子。

30.根据权利要求29所述的模制纤维部件生产线，其中所述机架在远离所述成型模具的第一方向和远离所述成型模具的相反的第二方向上延伸。

31.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述芯模具和所述腔模具两者限定所述多个真空通道。

32.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述至少一个加热元件包括多个加热元件，并且其中所述芯模具和所述腔模具两者包括所述多个加热元件中的至少一个。

33.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述移除特征包括移除模具。

34.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述移除特征包括多个真空杯。

35.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述移除系统传输机构包括机械臂。

36.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述移除系统传输机构包括放置在机架上的梭子。

37.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述移除系统是所述部件转移系统。

38.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其还包括打印站，并且其中，在处于所述第四位置时，所述移除特征与所述打印站接合。

39.根据权利要求38所述的模制纤维部件生产线，其中所述打印站包括注册特征。

40.根据权利要求39所述的模制纤维部件生产线，其中所述打印站包括至少一个打印设备。

41.根据权利要求40所述的模制纤维部件生产线，其中所述至少一个打印设备包括屏幕打印机、激光打印机、喷墨打印机和移印机中的至少一个。

42.根据权利要求41所述的模制纤维部件生产线，其还包括堆叠站。

43.根据权利要求21所述的模制纤维部件生产线，其中所述部件转移系统和所述移除系统中的至少一个包括机械臂、梭子和传输机中的至少一个。

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