CN1003433B

CN1003433B - 沿原木表面剥皮的方法及剥皮机

Info

Publication number: CN1003433B
Application number: CN85103381.4A
Authority: CN
Inventors: 丁广德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-09
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1989-03-01
Also published as: CN85103381A

Abstract

一种沿弯形木复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的剥皮机，本发明属于木材的剥皮方法及一种木材加工机械。切剥树皮时，圆木只做纵向进给，带有切刀和剥刀的转动刀盘由电机通过三角带带动旋转来对圆木树皮进行切剥，安装有切剥刀的转动刀盘可沿纵横滑道随动到纵横方向的任何位置，刀盘中心跟踪剥木断面中心，二者在所剥皮的任何断面位置均近似重合，使刀刃形成沿各种复杂形状木的表面勒紧，旋转、挤压、切剥掉树皮。

Description

沿原木表面剥皮的方法及剥皮机

本发明属于一种沿弯形原木复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的一种木材加工机械，用于剥弯形木复杂形状表面树皮的剥皮机。

沿木材形状剥皮的方法，目前只有手工剥皮法及用浮动滚铣机进行浮动滚铣的方法。手工剥皮，就是工人手持剥刀而对原木进行剥皮。此法剥皮虽然木材的损失几乎没有，但是，工人的劳动强度大、生产效率低。同时还要占用较大的作业场地。浮动滚铣法，虽然可用于剥弯木复杂形状的树皮，但在铣削树皮过程中，把木质和树皮一起都滚铣下来，木材损失高达8～10%，同时效率虽然比人工剥皮高几倍，但也远远满足不了生产的需要。发明一种高效率沿复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的剥皮机已成为长期以来迫切需要解决的问题。

目前已有环型剥皮机，只能剥直原木。如美国专利4、122、877号所揭示的环型剥皮机，它由三部分装置组成;即进料装置、切剥装置和出料装置。进料装置和出料装置均是由一对进料驱动网状弧形对辊和一对卡木从动辊及其控制机构组成，进料驱动辊用以驱动原木向切剥装置进给，卡木从动辊用于原木的夹紧和防旋。切剥装置是由转动刀盘、轴承及轴承座组成，转动刀盘由电机通过三角带带动，通过带有切剥刀的随动刀盘的旋转来实现对原木的剥皮。机床由于转动刀盘为一定位定心刀盘，而木材在切剥树皮的过程中只有纵向进给，因此只能剥直原木，对于有弯的原木则凸出面连木质一起剥下来，凹入面则剥不到树皮，对于绝大部分原木来说，此机床不太实用。

每个造纸厂、木材厂、水懈厂及高温地带木材贮存等每天都需要剥大量的原木树皮，由于没有实用的机床而生产效率很低，迫切需要一种能沿弯形木形状剥皮的剥皮机，从而减轻工人的劳动强度，减少木材损失。

本发明的任务是：为满足生产的实际需要，提供一种沿弯形木复杂形状表面剥皮的方法和为实现这种剥皮方法的剥皮机。改进原有环形剥皮机只能剥直原木，而不能剥弯形原木的缺点，解决剥变化无规律复杂形状原木树皮的问题。从而实现高效率，低成本木材损失小地剥弯形木复杂形状表面树皮的目的。

本发明的构思是：针对弯形木的特点而提出解决问题的方法;由于弯形木的径向木段的各段面圆直径不等，圆周表面由不同心的多半径曲面组成，还有不规则的急剧凸起或凹入的疖包和伤坑，轴向有单弯和多弯的弯形，各弯的弯曲度比值和弯的波形也是各不相同，每根弯又有各自的特点。针对弯形木的各种复杂形态，要实现沿形状剥皮需以天然形态的剥皮工件本身做仿形靠模，由靠模与随动的转动刀盘运动相结合，形成刀盘中心跟踪剥木断面中心随动，二者的中心在所剥原木任何断面位置均近似重合，当不规则形状的原木与随动刀盘上的刀相接触时，各把刀各自产生不同的正负压力，此时随动装置便开始跟踪随动，直至随动刀盘中心与木材中心重合，根据木材直径和树皮木质结合力，切剥刀通过压力调节装置调节刀的角度和刀压后，使刀组的各刀受到较均衡的压力，实现沿各种复杂形状木的表面勒紧、旋转、挤压切剥掉树皮。

沿形状切剥是指剥皮刀组的全部刀刃，在剥弯形木树皮的全过程中总保持在被剥弯形木的形态表面受较均衡的弹性压力，从而勒紧弯形木进行工作，这样就必须有一个随动式环形转动刀盘，用刀盘中心跟踪弯形木断面中心随动，刀盘的随动是由刀盘随动力的作用而产生的，而随动力是剥木进给力和树皮切剥力相互作用分解出来的分力。剥皮时随动刀盘的转动刀组与做进给运动的剥皮弯形木相接触，当剥木从直木段进入弯木段时，由于弯木的凸位与刀接触，剥木进给力按着力的平行四边形法则，从剥木轴向的垂向分解出一个分力，这个分力就是刀盘随动的动力，因此，刀盘中心产生跟踪弯形木切剥的段面中心随动，由于采用有越疖机能的越障刀，剥皮刀组的全部刀刃才能保持沿剥皮弯形木的形状表面工作。

为实现上述剥皮方法而制造的弯形木剥皮机，是在已有的环形剥皮机的基础上进行了改进，变原来的定位定心刀盘为随动刀盘，使刀盘中心跟踪剥木断面中心，二者在所剥原木的任何断面位置均近似重合。

剥皮机，有用于驱动原木向切剥装置进给的进料装置，将原木退出切剥装置的出料装置和安装在机架内的由电机带动的通过轴承安装在刀盘座上的带有切刀和剥刀的随动刀盘所构成的切剥装置，切剥装置的刀盘座底部固定连接有滑车、滑车上的滚轮与山型导轨构成横向滑动付，使随动刀盘可横向运动，山型导轨的两端头各与一个能沿立导轨纵向运动的带有四个调整架的导套的下部相连。调整架上带有沿立导柱滚动的辊轮，使纵向导套沿立导柱可纵向运动，这样随动刀盘可纵向运动所需的位置，立导轨固定连接在机架的上横梁和下横梁之间，切剥装置上连接有钢索，钢索通过固定在横梁上的定滑轮与平衡板及重锤组成的平衡机构相连，用以抵消随动刀盘的自重，使随动刀盘跟踪剥木断面中心的运动能顺利进行，切剥装置与纵向滑道之间左右两边各有两根复位弹簧，切剥装置与机架上下横梁之间各有两根复位弹簧，用以一根原木切削完毕后随动装置复位。

为了能切剥不同径级木的树皮和使切剥刀具有越障机能，同时也用于调节剥不同材种树皮所需的不同的切剥力，在每把切剥刀与刀盘体之间装有切剥刀压力调整装置，所说的压力调整装置由图8可见：平衡圈和平衡圈上的挂簧轴及两端分别挂在挂簧轴、调压螺栓的调压弹簧还有在立板孔川过调整螺栓，底座连结在刀盘转体的刀压调整座及调整螺栓、螺母组成。刀压需加减时，转动刀压调整螺母，申长或缩短调整螺栓，带动调压弹簧转动平衡圈，拉申或缩短单刀缓冲弹簧，由于调压弹簧长度改变（负荷变动），从而可实现所需刀压。

为了将木材进给力由随动刀盘传递到机架上，在随动刀盘中心水平直径位置左右两侧固定连接有两个导柱，与固定在纵向滑动导套上的支座上的滚轮成线接触。

为了使切剥大量原木树皮的工作能连续进行，切削装置的刀盘转体入料口为一喇叭形空心转子，使原木树皮由送料装置到切削装置进给的过程中脱落的树皮能通过旋转而甩出，改进已有的剥皮机没有罩的直筒形，树皮不能自行甩出而需停机人工清除。在刀盘转体入料口设有一个喇叭形的空心转子。实现机器连续运行甩掉树皮。

该装置的工作原理是：以天然形态的剥皮工件本身做仿形靠模，由靠模与随动的转动刀盘运动相结合形成刀盘中心跟踪剥木断面中心随动，二者的中心在所剥原木任何断面位置均近似重合。

当不规则形状的木材与转动刀盘上的刀相接触时，各把刀各自产生不同的正负压力，要保持全部刀刃受较均衡的弹性压力，刀盘中心必须跟踪弯形木断面中心随动，刀盘的随动是由刀盘随动力的作用而产生的，而随动力是剥木进给力和树皮切剥力相互作用分解出来的分力，剥皮时随动刀盘的转动刀组与做进给运动的剥皮弯形木相接触，当剥木从直段进入弯木段时，由于弯木的凸位与刀接触，剥木进给力按着力的平行四边形法则从剥木轴向的垂向分解出一个分力，这个分力就是刀盘随动的驱动力。该驱动力的方向确随转动刀盘运动的方向，由于有该力的作用，刀盘的纵横方向均有滑道，因此随动刀盘能够实现沿纵横方向随动。

按照上述构思设计出来的改进了的剥皮机，由于切剥刀盘为一随动机构，可跟踪弯形木断面中心随动，所以可沿形状剥各种形状的原木树皮，同时进给装置设计成可变速进给，便可剥相当于树干树皮两倍或更厚的根皮，解决了目前世界上最先进的剥皮机由于定位定心刀盘而剥不了复杂形状弯形木的问题，从而提高了剥皮效率，使剩皮率可达到2%左右，降低了加工成本，同时也减少了木材损失，提高了木材利用率。

下面是实现本发明的一个实施例，如图所示：

图1为切剥刀跟踪弯形木沿形状切剥示意图，64为原木断面，20为刀组剥刀在中立位置，65为弯曲原木断面位置，21为刀组切刀跟踪弯木断面的位置，由图可见，刀组总是跟踪弯木断面中心随动。

图2为刀盘与木端头定心视图，图中68为刀盘在中立位置，69为随动后的刀盘的位置，67为刀盘中立位置的中心线，66为刀盘与木端的重合中心线，δ为刀盘与定心后木材重合的中心距。由图可见，刀盘中立位置的中心线与刀盘和木端头的重合中心线之间的距离是δ，这就是说刀盘中心需在纵向方向运动δ长的距离。

图3为原木自靠自剥皮示意图，74为进料辊，88为摆动向心推杆（也就是20、21件），1为随动刀盘，70为出料辊，71为原木由送料辊送入随动刀盘与原木定心后沿原木形状随动切剥的原木。

图4为切剥刀工作时侧面示意图，76为纵向切开线，75为螺旋切开线，21为工作切刀，20为工作剥刀，纵向切开线由进料卡木从动辊所切出，螺旋线由工作切刀切出，工作剥刀用以挤压剥掉经纵向切开和切刀切过的螺旋线后形成的小菱形状树皮。

图5为切剥刀工作状态正面示意图，图中：76为纵向切开线，75为螺旋切开线，21为工作切刀，20为工作剥刀。

图15为刀盘跟踪示意图，图中：3为定滑轮，6为纵向滑动付，77刀盘跟踪在左下方位置，78为刀盘中立位置，10为横向滑动付，5为重锤，79刀盘跟踪在右上方的位置，如图所示，原木由进料装置送入随动式转动刀盘，当原木进入直木段时，其原木园心与刀盘中立位置的中心重合，此时，随动刀盘不需随动，当由直木段进入弯木段时，由于原木只有纵向进给，没有横向移动和转动，随动刀盘上的各把刀的刀压为了相等，随动式的转动刀盘就必须随动到二者的圆心近似重合的位置。

图6为本发明结构正面视图;

图7为图6的随动刀盘1的去盖正面视图;

图8为图7的I处放大图;

图9为图7的A-A剖视图;

图10为图6的g向示图;

图11为图6的k向视图;

图12为图6的B-B剖视图;

图13为图6的C-C剖视图;

图14为图6的D-D剖视图;

由图6、图9可见，随动刀盘1的刀盘转体25通过螺栓32装在轴承内圈28上，轴承外圈35通过螺钉36连接在刀盘座26上，刀盘座26的底部通过螺钉27与滑车46上部连成一体，并通过螺钉53、42装在滑车前后四角处装有内调整架89、外调整架90及滑铁62辊轮（即轴承41、紧固套48）组成的随动刀盘机构，见图13。内调整架的结构、结构关系及作用是：内调整架89是由一个上部有装调节螺钉44孔，中部有装滑动体43的下端开口的U型槽和在U型槽下部装有定位螺钉头孔及在侧端有装紧定螺钉53两孔的框架45。框架是通过紧固螺钉53装在滑车46端板上的。在框架45中装着在上端有上调节螺钉44丝孔，中间有通过定位螺钉47的O型川孔，下端有内装轴承41的带紧固套48的U型开口槽，并在该槽两臂板各有一个川小轴54孔的滑动体43，还有调整螺钉44、定位螺钉47、紧定螺钉53、轴承41、紧固套48和小轴54组成的内调整架。需调节辊轮与山型导轨面向隙时，转动调节螺钉44可使滑动体43上或下移，因而使辊轮与装在纵向滑动付立导轨导套下部，用螺钉58连结的山型导轨11之间的间隙加大或缩小，从而达到调节滑车46与山型导轨11之间的平行与间隙的目地。当间隙调整到适度后，用定位螺钉47将滑动体43紧固在框架45后即可运用。外调整架如图14所示，由滑动体63、导体50、调整螺钉49、定位螺钉51串钉61、滑铁62等组成，转动调节螺钉49、可以使滑动体63上下移动从而带动滑铁62上下移动，达到调整滑铁62与山型导轨底面接触间隙的目的。由滑车46组装的内外调整架89、90上的滑铁62和辊轮与山型导轨11构成横向滑动付10用螺钉58连结在山型导轨两端头能沿立导轨9纵向运动的纵向导套7的下部见图12，纵向导套7的结构如图12所示，它是由导套7上下各焊上四个装有调整螺钉57和可进退辊轮56的调整架55构成。辊轮56可沿上装在横梁2，下装在机架8孔中的立导轨9滚动，二者构成纵向滑动付，通过辊轮沿立导轨的滚动来实现纵向运动，当需要调整辊轮56与立导柱9之间的间隙时，转动调节螺钉57便可达到改变滚动轮56与立导柱9之间的间隙的目的。当原木的凸位位于纵向位置时，随动刀盘需纵向随动，当原木的凸位位于其它位置时，则随动刀盘需在纵横方向均作相应的随动。横向随动的动作过程是：与随动刀盘成一体的滑车上部辊轮和底部滑铁在随动力的作用下沿山形导轨可左右滑动，滑动的方向取决于随动力的方向，这样便实现了横向跟踪随动，由于木材轴向不断进给，随动力消失，横向复位弹簧使随动刀盘回到原来的中立位置，纵向随动的产生与横向一样，当产生纵向随动后，与山形导轨左右两端成一体的两个导套7上下的四个调整架上的辊轮56沿与立导轨9滚动，滚动的方向取决于随动力的方向，随着木材的不断进给，随动力消失，纵向复位弹簧使随动刀盘回到中立位置，当弯形木在同一断面纵横两方向均有凸位时，纵横向均产生随动。

套筒7上通过螺钉87连接有带有接触辊轮12的支座59，接触辊轮与固定在切剥装置的随动刀盘座中心水平直径位置左右两侧的导柱22成线接触，用以承受木材进给方向的进给力，这样便将木材进给时作用在刀盘中心的力通过支座传递到导套上，防止由于进给力的作用使刀盘倾斜，而出现横向滑动付的抗力。导套7的上端固定连接有钢索40见图6、图10，钢索40一端通过固定在横梁2上面的定滑轮3另端通过挂钩52与平衡板4相连见图11，平衡板下面连接有重锤5见图6，这样便实现了切剥装置与平衡机构之间用钢索通过定滑轮相连。

在机架上横梁2与纵向滑动导套7的上部之间、在机架下横梁8与导套7的下部之间均由螺钉固定连接有纵向复位弹簧14，其作用在于切剥装置跟踪剥木断面中心随动后纵向复位，切剥装置的刀盘座与左右纵向滑动导套7之间连接有横向复位弹簧13，用以实现切剥装置跟踪剥木断面中心随动后横向复位。

随动刀盘的旋转是由电机73通过皮带轮24及三角带15来带动的，见图7，随动刀盘1包括刀盘转体25及其内的平衡圈19、剥刀20、切刀21、偏心板23、八根单刀缓冲弹簧17、四根调压弹簧18等，刀盘的横向水平中心两端固定连接有两个导柱22，由图9可见，每把单刀通过刀轴30安装在刀盘转体25上，刀轴的一端安装在偏心板23上，单刀缓冲弹簧17的一端通过调整丝套29及挂簧柱38与偏心板23相连，另一端固定在平衡圈19上的挂簧轴31的一端上，挂簧轴31的另一端通过调压弹簧18及调压螺栓82刀压调整座81、刀压调整螺母80与刀盘体25相连。刀盘带有刀盘盖37，其作用是将刀盘内部罩住，以防异物进入影响工作。U型柱38一端用于把住刀盘盖37，另一端通过螺钉32将轴承内圈28固定在刀盘转体25上。轴承外圈35通过螺钉36固定在刀盘座26上，并通过螺钉27将刀盘座26固定在滑车46上。

刀盘旋转时，内圈随刀盘体旋转，外圈固定在刀盘座上静止不动。由图8可见，单刀缓冲弹簧17的一端通过调整丝套及挂簧柱29、38与偏心板相连，另一端通过固定在平衡圈19上的挂簧轴31与平衡圈19相连，因此能够将每把单刀的压力传给平衡图19;在挂簧轴31的另一端通过调压螺栓82与调压螺母80，调压座81同刀盘体25相连，从而将由单刀缓冲弹簧17传给平衡圈19的压力传到刀盘转体25上，连接在调压弹簧18和刀盘体25之间的调节螺栓82及调节螺母80用以调节弹簧的压力。

当切剥刀的切剥力需要调解时，可由调压装置进行调解，其工作过程是：当切剥刀切剥大直径的树皮时，刀便产生角位移，使得由刀尖组成的圆的直径加大，反之，则缩小，此时，单刀缓冲弹簧受拉，对平衡圈产生拉力，平衡圈与刀盘体之间连接有四根调压弹簧，通过调压弹簧将拉力传给刀盘体，这样就保证了每把刀具有适宜的切剥力。

转动刀盘的工作过程是：首先切刀将原木树皮切出螺旋线，然后，剥刀开始旋转，挤压、切剥掉树皮。

该设备的原木送料装置到切剥装置的刀盘转体25的回转入料口处为一喇叭口形空心转子，如图9的轴向剖面图可见，喇叭形由三段直线段组成，每段直线段的斜度可根据需要而定，当然，喇叭口形也可由平滑的曲线面组成。

可调速的进给装置与切剥装置配合使用，当切剥薄利时用较高的进给速度，当切削较厚的树皮时，如落叶松树根部皮时，进给装置以较低的进给速度，使剥刀能够进行重复剥皮，可提高树皮的剥净率。

Claims

1、一种用剥皮机沿弯形木表面剥皮的方法，原木纵向进给，对原木树皮进行切剥的带有切刀和剥刀的随动刀盘由电机通过三角带带动旋转、勒紧、挤压、切剥树皮，其特征在于沿纵横滑道随动到纵横方向任何位置的随动刀盘中心跟踪剥木断面中心。

2、如权利要求1所述的剥皮方法，其特征在于：

a、当不规则形状的原木与随动刀盘上的刀相接触时，各把刀均产生不同的压力，随动刀盘在随动机构上的滑动付随动，直到随动刀盘中心与木材中心重合。

b、根据木材直径和树皮木质结合力，切剥刀通过压力调节装置调节刀的角度和压力后，开始挤压切剥树皮。

3、一种剥弯形木表面树皮的剥皮机，有用于驱动原木向切剥装置进给的进料装置和将原木退出切剥装置的出料装置，安装在机架内的由电机带动的通过轴承安装在刀盘座上的带有切刀和剥刀的随动刀盘所构成的切剥装置，本发明的特征在于切剥装置的刀盘座底部固定连接有滑车，构成滑车的内外调整架上的辊轮滑铁与位于其下面山型导轨构成横向滑动付，山型导轨的两端头连结在能沿立导轨纵向运动的左右纵向导套的下部，左右纵向导套上带有的辊轮可沿固定在机架上下横梁之间的左右立导轨滚动，二者构成纵向滑动付，切剥装置上连接有钢索，钢索通过固定在横梁上的定滑轮与平衡板及重锤组成的平衡机构相连，切剥装置与纵向滑道之间左右两边各有两根复位弹簧，切剥装置与机架上下横梁之间各有两根复位弹簧。

4、如权利要求3所述的剥皮机，其特征在于每把切剥刀与转动刀盘之间置有切剥刀压力调整装置，所说的压力调整装置包括一端挂在与每把单刀相连的偏心板上，另一端与平衡圈相连的八根单刀缓冲弹簧，一端与平衡圈相连、另一端装有调压机构的通过挂簧轴与刀盘体相连的四根调压弹簧。

5、如权利要求3、4所述的剥皮机，其特征在于所说的调压弹簧与平衡圈相连的一端、单刀缓冲弹簧与平衡圈相连的一端二者同挂在固定在平衡圈上的同一挂簧轴上。调压弹簧的一端上装有的调压机构为一调节螺栓。

6、如权利要求5所述的剥皮机，其特征在于所说的刀盘转体入料口带有一个喇叭口形空心转子。

7、如权利要求6所述的剥皮机，其特征在于所说切剥装置的轴承座中心水平直径位置左右两侧固定连接有两个导柱，与固定在纵向滑动导套上的支座上的滚轮成线接触。