转毂型纸塑产品生产制程及设备的制作方法

1.本发明为一种转毂型纸塑产品生产制程及设备，尤指一种利用整体设备的空间自由配置从而连贯接续成型的加工流程，可大幅减少配置上占用空间、提升产品质量及大幅提升生产率的转毂型纸塑产品生产制程及设备。


背景技术：

2.按，目前已有发展以纸浆纤维材质及或含括植物纤维材质混合打浆为浆质材料，藉由吸浆模吸浆附着浆料，再经过热压定型技术制造而成的产品，为与「塑料产品」区分，一般称之为「纸塑产品」为多，或亦有称之为「模塑产品」或「纸浆模塑产品」者，今在本说明书中皆称之为「纸塑产品」。纸塑产品有容易回收再制造再利用的优势，符合环保再利用及节能减碳的潮流，因此快速受到工商业界及普罗大众所接受并乐于采用，纸塑产品经常可见的例如：碗、盘、杯盖、包装材、避震材、垫材等产品都渐有采用，甚至各种产品都有尝试以纸塑产品型态制造。纸塑产品的制造方法及工艺技巧近年来屡有改进及变化，但使用纤维材质为起始材料是其基本原则。
3.关于制造纸塑产品的干压制程经过，概略区分必须经过「吸浆塑型」、「烘干降湿」及「热压定型」三道作业，其中，「吸浆塑型」简单来讲，是由一吸浆模下降浸入一充满浆料的浆箱内，再由一抽吸装置经由该吸浆模对浆箱内的浆料进行真空吸引，使该吸浆模的模面上型成一"胚料层"，当该吸浆模吸附该胚料层上升离开浆箱时，因持续抽吸作用使该胚料层逐渐降湿，接着该吸浆模连同胚料层移位去与一冷压模合模挤压该胚料层，使该浆料层降低湿度并同时塑型成为一初胚品，然后被移出，完成「吸浆塑型」作业。因为此时初胚品尚处于相对中高湿度状态，因此被移出的初胚品随即送经一烘干区进行烘干作业，一般采热风烘干方式，使初胚品得以快速降湿，待含水率降至相对低湿度状态时，即移出该烘干区，完成「烘干降湿」作业。移出烘干区的初胚品随即送进一"热压定型机构"内，以对相对低湿状态的初胚品进行热压定型作业，使完全干燥并定型成为纸塑产品的成品。当然，经过热压定型作业产生的纸塑产品的成品尚须经过切边(去除溢料)、检查(检查质量是否合格)及包装(以利出品)诸项作业，惟此等后续作业不必多加赘述。
4.纸塑产品的生产制程有多种，其中一种转毂型生产制程渐受重视，其主要是由多个吸浆模位置共同组成一可转动的转毂成型机，藉由动力驱动该转毂成型机做圆周转动，使多个吸浆模分时进行吸浆作业及挤压作业，使成为初胚品，然后再将初胚品转移出去进行后续「烘干降湿」及「热压定型」的作业，如此经由该转毂成型机分度分时的持续间歇转动，可以让纸塑产品制程持续进行。
5.习知传统产线如图1所示的转毂型纸塑产品生产制程及设备，由一转毂成型机10持续进行「吸浆塑型」作业，持续完成初胚品，然后由站立于该转毂成型机10前方的人力，将初胚品移入一热风烘干机11内部，进行烘干降湿作业，因为利用热风对初胚品进行烘干降湿的作业，过程需要相对应的时间，且后方的初胚品持续进入，因此采输送机运送方式让初胚品在该热风烘干机11内部缓速移动，也因此需要长条形大空间来设置该热风烘干机11，
而目前使用转毂成型机1的生产都必须配合热风烘干机11；完成烘干降湿作业后的初胚品，再由站立于该热风烘干机11出口端的人力移到一分流输送机12，因为需要分流处理后续作业，故自该热风烘干机11通出后的初胚品被分别移入二道弯弧型的分流输送机12，以利后续进入不同流线处理；经过该分流输送机12分流后，初胚品随即被移入一异常整理输送机13上进行异常整理，使初胚品符合规范；接着就使该初胚品进入一热压定型机构14的区域，将初胚品经过热压定型作业成为纸塑产品的成品；最后将纸塑产品的成品移到一堆栈机15上，经过适当数量堆栈后，再转移到一产品包装区进行纸塑产品的包装。
6.本发明人专业从事各种纸塑产品的制造设备、制造过程及成品开发的研发及制造工作，经由长时间接触模纸产品各种设备的经验，体认到上述习知转毂型纸塑产品生产制程及设备在使用上，实际存在着以下缺失：首先，习知转毂型纸塑产品生产制程必需搭配热风烘干机2才能降低含水率，其所组成的整体占用空间大，尤其该热风烘干机2占据长条形很大空间，因此厂房空间凡设置习知转毂型生产设备后，其余空间即难以再利用，造成厂房空间利用率低的缺失；再者，纸塑产品生产过程中若用热风烘干机11来烘干初胚品，其时间过于冗长，甚至必需减缓吸浆时间或延长初胚品烘干时间，大大减少生产效率并增加制造成本；传统转毂机为干压制程，其生产的产品多为较粗糙或不需要光滑质量的纸塑产品，在生产项目中受限；最后，习知转毂型纸塑产品生产制程及设备人力需求大，能源耗费高，智能化层次低，凡此皆相对提高生产制造成本。


技术实现要素：

7.缘是，本发明的主要目的即在提供利用移载机构与其他单元整体空间可任意配置成各种连续移载的制程，并利用转毂成型单元做为湿压制程工艺，可以生产高质量及表面光滑的纸塑产品，并可大幅减少配置上占用空间及提升空间利用率的转毂型纸塑产品生产制程及设备。
8.本发明另一主要目的则在提供一种可提升制程智慧化，并降低能源消耗、人力需求与减少机器成本，以提升生产效益、降低生产成本的转毂型纸塑产品生产制程及设备。
9.为达成上述目的，本发明要求一种转毂型纸塑产品生产设备，包括：一转毂成型单元，为整体设备的起始端，可接续产生出初胚品；一整列单元为可循环往复移动空间的载体，以供多个仿形治具板于其间往复移动；一左成型区单元与一右成型区单元分别设置于整列单元的两侧，其内设有多个热压定型机构与一切边机构的加工区域，供初胚品完成热压定型与切边用；二出料单元，承接于切边机构之后，分别设有取料机构以筛检良品与不良品，再分别被输送机输送至成品区与不良品区；二移载机构分别置于整列机构的两侧，并于前端设有一传送模具以供移载初胚品，利用传送模具将初胚品送至左成型区单元与右成型区单元的热压机构，该二移载机构的传送模具原点在整列单元可承接仿形治具板位置的上方，并且该二移载机构可为多轴机器人结构或多轴滑台结构；传送模具为一设有连结端的板状模具本体，连结端与移载机构相连接，模具本体下方为与仿形治具板相反槽向与形状的吸胚模，而模具本体上方设有数量和位置与吸胚模相对的真空吸盘，吸胚模与真空吸盘用来承载或吸取初胚品；二出料单元分别设于左成型区单元与右成型区单元内的切边机构一侧边，该出料单元设有取料机构、输送机、不良品区与成品区，成品区和不良品区与取料机构之间分别设有输出机相连结，供筛检后分别送至不良品区与成品区。
10.一种转毂型纸塑产品生产制程,包含有下列步骤：(1)该转毂成型单元经由动力带动而呈连续循环圆周转动，可同时吸浆与挤压接续产生出初胚品；(2)挤压完成的初胚品落入整列单元上的仿形治具板上，令仿形治具板承载初胚品顺着整列单元承载前进至移载机构可以移载取料的位置；(3)第一、第二移载机构的传送模具将仿形治具板上的初胚品移载，并分别同时向左右移载至左成型区单元与右成型区单元；(4)第一、第二移载机构的传送模具同时将初胚品移载至左成型区单元与右成型区单元内的第一热压机构或第二热压机构后再回到整列单元的原点上等待；(5)当前述初胚品被移载的同时，转毂成型单元持续吸浆与挤压，在初胚品完成时移载至递补的仿形治具板，并顺沿整列单元向前进；(6) 当第一热压机构已在加工时，第一、第二移载机构的传送模具会同时将下一个初胚品移至左、右成型区单元内的第二热压机构；(7)当第一、第二移载机构完成移载初胚品至第二热压机构后会将传送模具移动至第一热压机构，将第一热压机构内已完成热压成型的半成品移载至切边机构后再回到原点；(8)回到原点的传送模具再将整列单元的仿形治具板上的初胚品再次移载至第一热压机构，之后第一、第二移载机构再将传送模具退回原点；(9)切边机构完成切边动作后接续出料单元利用取料机构将产品取出并筛检，若为不合格产品则利用不良品输送机送至不良品区，而合格的产品则利用出料输送机送至成品区；(10)当初胚品被传送模具移载至左成型区单元与右成型区单元后，回到原点的传送模会依照当前初胚品的加工位置来判断往下一个工位去，即初胚品所经路径为：吸浆-挤压-整列单元移载-第一、第二移载机构的传送-左、右成型区单元内的成型机构、切边机构、出料单元。
11.利用第一、第二移载机构承载传送模具将初胚品由整列单元移至左成型区单元和成型区单元，当第一热压机构有初胚品在热压成型时，移载机构会将传送模具移至第二热压机构后再回到原点；若第一、第二热压机构都有初胚品在加工时，第一、第二移载机构会将先完成热压成型的产品利用传送模具移至切边机构后再回到原点承载下一个初胚品。
12.本发明主要特点在生产需求或场地限制情况下，可增加或减少左、右成型区单元内的加工设备或数量，任意改变第一、第二移载机构与左、右成型区单元的位置，利用移载机构的多角度万向移动动作来移载初胚品，可以增设移载机构以配合所需工序，以达到更加快速生产的高效率为其目的。
13.采用上述技术方案，本发明利用持续生产的初胚品经移载从而达成不间断且减少生产时间并可大幅减少空间占有率的纸塑产品生产流程。
附图说明
14.图1为习知转毂型纸塑产品生产制程及设备的使用示意图；图2为本发明实施例转毂型纸塑产品生产制程及设备的使用示意图；图3为本发明的传送模具外形示意图；图4为本发明实施例转毂型纸塑产品生产制程及设备的一种排列示意图；图5为本发明实施例转毂型纸塑产品生产制程及设备的一种排列示意图；图6为本发明实施例转毂型纸塑产品生产制程及设备的一种排列示意图；
图7为本发明实施例转毂型纸塑产品生产制程及设备的一种排列示意图。
15.附图标号说明：10转毂成型机；11热风烘干机；12分流输送机；13异常整理输送机；14热压定型机构；15堆栈机；2.转毂成型单元；21整列单元；211仿形治具板；22左成型区单元；221第一热压机构；222第二热压机构；223切边机构；23右成型区单元；231第一热压机构；232第二热压机构；233切边机构；24第一移载机构；241传送模具；2411模具本体；2412连结端；2413吸胚模；2414真空吸盘；25第二移载机构；26出料单元；261取料机构；262不良品输送机；263不良品区；264出料输送机；265成品区。
具体实施方式
16.请参考图2所示，本发明提供一种转毂型纸塑产品生产制程及设备，亦即要求上区分有「转毂型纸塑产品生产制程」及「转毂型纸塑产品生产设备」二部份。
17.本发明的生产设备包括有一转毂成型单元2、一整列单元21、左成型区单元22、右成型区单元23、一第一移载机构24、一第二移载机构25、二出料单元26；其中该转毂成型单元2为本发明转毂型纸塑产品生产制程的起始端，主要为吸浆与挤压以产出初胚品，转毂成型单元2可设计成内含有多数个成型模，唯转毂成型单元2属已知技术，于此不对其内部机构予以赘述，以此合先陈明；该整列单元21连接上述转毂成型单元2并呈纵向放置，该整列单元21为上下两层可循环承载仿形治具板211的结构，由靠近转毂机的端面承接初胚品，另一端则为回收仿形治具板211再循环回到起始端，使仿形治具板211在整列机构经上下循环移动；一左成型区单元22，是由多个热压机构与一切边机构组成一加工区域，且该多个热压机构与切边机构彼此没有任何连结或关联，可以任意移到所需位置并排列于整列单元21的一侧，供初胚品热压定型与切边用；一右成型区单元23，且该多个热压机构与切边机构彼此没有任何连结或关联，可以任意移到所需位置并排列于整列单元21的一侧，供初胚品热压定型与切边用；第一移转机构24及第二移转机构25分别装设于整列单元21与左、右成型区单元22、23之间的适当位置，恰可为第一、第二移转机构24、25可以移载的尺寸范围内，该第一、第二移载机构24、25可为多轴机器人结构或多轴滑台结构；数传送模具241为一端设有连结端的板状模具本体2411，连结端2412与移载机构24、25相连接，模具本体2411下方为与仿形治具板211相反槽向与形状的吸胚模2413，而模具本体2411上方设有数量和位置与吸胚模相对的真空吸盘2414，吸胚模2413与真空吸盘2414用来承载或吸取初胚品；二出料单元26，由取料机构261、不良品输送机262、不良品区263、出料输送机264与成品区265所组成，并利用取料机构261分别设于左、右成型区单元22、23的切边机构一侧并连结。
18.运用如上所述的转毂型纸塑产品生产设备，本发明的制程进行如下步骤：(1)该转毂成型单元2经由动力带动而呈连续循环圆周转动，可同时吸浆与挤压接续产生出初胚品；(2)挤压完成的初胚品落入整列单元21上的仿形治具板211上，令仿形治具板211承载初胚品顺着整列单元21前进至第一、第二移载机构24、25可以移载取料的原点位置；(3)第一、第二移载机构24、25的传送模具241将仿形治具板211上的初胚品移载，并同时分别向左右移载至左成型区单元22与右成型区单元23；(4)第一、第二移载机构24、25的传送模具241同时将初胚品移载至左成型区单元22与
右成型区单元23内的第一热压机构221、231或第二热压机构222、232后再回到整列单元的原点上等待；(5)当前述初胚品被移载的同时，转毂成型单元2持续吸浆与挤压，在初胚品完成时移载至递补的仿形治具板211，并顺沿整列单元21向前进；(6) 当第一热压机构221、231已在加工时，第一、第二移载机构24、25的传送模具241会同时将下一个初胚品移至左、右成型区单元22、23内的第二热压机构222、232；(7)当第一、第二移载机构24、25完成移载初胚品至第二热压机构222、232后会将传送模具241移动至第一热压机构221、231，将第一热压机构221、231内已完成热压成型的半成品移载至切边机构223、233后再回到原点；(8)回到原点的传送模具241再将整列单元21的仿形治具板211上的初胚品再次移载至第一热压机构221、231，之后第一、第二移载机构24、25再将传送模具241退回原点；(9)切边机构223、233完成切边动作后接续出料单元26利用取料机构261将产品取出并筛检，若为不合格产品则利用不良品输送机262送至不良品区263，而合格的产品则利用出料输送机264送至成品区265；(10)当初胚品被传送模具241移载至左成型区单元22与右成型区单元23后，回到原点的传送模具241会依照当前初胚品的加工位置来判断往下一个工位去；即初胚品所经路径为：吸浆-挤压-整列单元移载-第一、第二移载机构24、25的传送-左、右成型区单元22、23内的热压机构221、222、231、232、切边机构223、233、出料单元26。
19.请参照图4及图5所示，当欲生产的纸塑产品吸浆时间不同时，可以增加或减少成型区单元，也能任意排列第一、第二移载机构24、25与左、右成型区单元的相关位置；如图3所示，当转毂机的吸浆速度较快时，可以延长整列单元21，并在离转毂成型单元2较远处增设左、右成型区单元22”、23”，并令其切边机构223、233与原有的出料单元26相连接，利用第一、第二移载机构24、25可为多轴机器人结构或多轴滑台结构的多角度万向位移特性来移载初胚品，可达到更为快速生产纸塑产品的制程。
20.请参照图6所示，当转毂成型单元2为较小尺寸设备或产品的尺寸较小时，可以令第一、第二移载机构24、25为不同步且间歇移载仿形治具板211的初胚品，可以配合生产所需及场地限制来规划不同的排列组合；而此方法也能应用在较大尺寸的转毂成型单元2或较大尺寸的产品使用，只是依照生产所需将第一、第二移载机构24、25设为同步或不同步动作。
21.请参照图7所示，也可利用第一、第二移载机构24、25利用传送模具241直接移载转毂成型单元2所成型的初胚品，而不需要利用整列单元21来承载分配初胚品，并且可根据实际生产所需及转毂成型单元2尺寸或模具尺寸来分配第一、第二移载机构24、25是否同步动作或是分段间歇动作。
22.综上所述，本发明提供一种转毂型纸塑产品生产制程及设备，该转毂成型单元2利用连续循环圆周转动而能连续吸浆并同时于另一工位挤压成型，达到快速成形初胚品目的，利用整列单元21仿形治具板213呈纵向往复移动，同时利用第一、第二移载机构24、25来移载转毂成型单元2的初胚品与横向移载至左、右成型区单元22、23内，利用第一、第二移载机构24、25的快速及万向移动功能达到移载初胚品至左、右成型区单元22、23的第一、第二热压机构221、231或切边机构223、233，可以轻易的移载初胚品到加工工位；本发明的左、右
成型区单元22、23可依据实际需求任意增加不同加工设备或增加数量及排列数，只需配合增加相对应的移载机构（如24、25）即可轻易增加生产效率与空间利用率；本发明的整体排列为紧凑且利用移载装置的快速多角度万向位移结构来实现初胚品的移载加工，大幅减少整体设备生产占用空间比，大幅减少占用空间且更增加空间使用率的目的。