CN1007047B - 无主轴旋板机 - Google Patents

Abstract

一种旋板机具有一个固定滚子，一个可滑动定位压力滚子和一个可滑动定位跟随滚子。一个跟随滚子定位装置用于响应跟随滚子位置控制信号对跟随滚子相对于固定滚子和压力滚子进行选择定位。三个滚子都对着位于该滚子之间的坯料转动，由此带动坯料相对于一个切刀转动，以便该切刀由坯料切剥下薄板来。压力滚子和跟随滚子分别在不同平面内滑动定位，由此在切剥薄板过程中提供精确控制。

Description

本申请是关于一种无主轴或无中心旋板机，用于由原木料或“坯料”上切剥下薄板（在本专业技术领域，被切剥的原木料称为“坯料”），不需要将坯料进行驱动和支撑其两端。更准确地说，本申请是关于一种无主轴旋板机，在其上，坯料在三个滚子之间进行转动，至少其中一个滚子可以进行独立地定位，由此，以提供切剥加工过程的精密控制。

现有技术已经由1982年6月22日公告的作为一项发明授予查理士丁，斯克末特（Charles.J.Schmidt）的美国专利4，335，764号其标题名称为“薄板切剥设备”的专利中进行了示范说明。斯克末特（Schmidt）提供了一种无主轴或无中心旋板机，该机床带有一个固定滚子和两个可动滚子。一个待切剥的坯料放置在滚子之间，这些滚子都可以被驱动对着坯料进行转动，由此来带动坯料转动。当坯料转动时，两个可动的滚子朝着固定的滚子移动，这样推动坯料进入一个安装在靠近固定滚子的切刀，该切刀就将转动的坯料切剥成薄板。

在斯克末特（Schmidt）的设备中，在任何情况下，两个可动滚子与固定滚子的距离是相等。这是通过一个定时（timing）机构，如一对齿轮的帮助下得到的，该对齿轮与两个可动的滚子相互间以机械耦合并防止其中一个滚子的运动与另一个滚子的运动不相等。这种对可动滚子的机械耦合形成一个相当大的实际缺陷，由于它不可能做到移动一个可动滚子而不使另一个可动滚子产生相等的运动，因此在切剥坯料的过程中它不能得到在坯料和切刀之间的几何关系的准确控制。这种精确的控制有 根据要进行要切剥的木料的类型和状态，例如有可能需要在坯料和切刀之间的几何关系要进行连续地变化，这是当坯料的切剥过程达到最佳效果所需要的。

斯克末特（Schmidt）设备的另一个缺点是，可动的滚子都是安装在支承梁上，当坯料进行切剥时，该支承梁必须能够较快地沿着一个曲线轨道摆动。该支承梁具有一个高的转动惯量。这样，要驱动这些梁运动，就需要高的功率输入。但是，遇到了控制问题，由于当这些梁沿着它们的工作圆弧轨道摆动时，摆动的梁进行调谐振荡的敏感性问题。

斯克末特（Schmidt）设备还有另外一个缺点是两个可动滚子是在相同的速度下转动（忽略了较小的速度变化，这种速度变化是当齿轮驱动系统用以起动被驱动转动的滚子沿着其曲线轨道摆动时引入的）。虽然斯克未特（Schmidt）设置有固定滚子与可动滚子相比有一个约1%的速度差值，但是它没有提供其它两个滚子每一个转动滚子进行独立地改变转动速度。滚子速度的改变是有好处的，因为它可以使滚子准确地跟随着转动坯料的表面，而不发生在坯料表面上“打滑”和浪费功率或与切剥加工过程干扰。因为坯料被切剥成螺旋形，这些滚子必须每转一转稍微有一些速度差值，这种速度差值会在切剥过程中连续地改变速度。每个滚子的速度的可变控制，是本发明的一个特征，它也是对被切剥过的坯料芯子当完成切剥加工之后就由机床上弹射出来，并将一个新的坯料装入机床上有好处的。

本发明的目的是通过可动滚子的安装克服上述各个缺陷，使至少可动滚子中的一个可以响应由计算机产生的一个控制信号，进行相对于另外两个滚子有选择地定位，由此以便进行坯料和切刀之间的几何关系的控制。

本发明提供一种旋板机，它包括一个固定滚子，一个可滑动定位的压力滚子和一个可滑动定位的跟随滚子。一个跟随滚子定位装置用于响 应一个跟随滚子位置控制信号进行跟随滚子相对于固定滚子和压力滚子的选择定位。这些滚子都是对着一个位于这些滚子之间的坯料进行转动，由此带动坯料相对于一个切刀转动，该切刀是用于从坯料上切剥离薄板的。该压力滚子是在一个第一平面内可滑动定位的，而跟随滚子是在一个第二平面内可滑动定位进入一个选择的位置上，由此，促进坯料和切刀之间的角度的精确，连续地控制。

一个压力滚子位置检测装置用以检测压力滚子的位置并产生一个代表压力滚子位置的输出信号。一个跟随滚子位置检测装置用以检测跟随滚子位置并产生一个代表跟随滚子位置的输出信号。一个信号处理装置接受该两个输出信号并产生该跟随滚子位置控制信号作为输出信号的一个函数。

一个固定滚子驱动装置，可驱动该固定滚子转动，一个压力滚子驱动装置可驱动压力滚子转动，和一个跟随滚子驱动装置可驱动跟随滚子转动。因此，固定滚子可以在一个第一速度下转动，而压力滚子可以在一个第二速度下转动，和跟随滚子是在一个第三速度下转动。

一个切刀调整角度装置最好是能响应一个切刀角度控制信号，将切刀的位置控制在一个相对于转动的坯料处于有选择地变化的角度上。一个切刀定位装置用于响应切刀位置的控制信号，使切刀以可控制的前进切入转动的坯料是有利的。信号处理装置产生切刀位置控制信号和切刀角度控制信号作为压力滚子位置输出信号的函数。

该信号处理装置也可以接受一个或更多的用户提供的参数代表旋板机所要求的加工条件，然后改变跟随滚子位置控制信号，切刀位置控制信号，和/或者切刀角度控制信号，以便对这些信号作为响应信号，以导致旋板机接受所要求的加工条件。

图1是一个按照最佳实施例的无主轴旋板机的结构示意图。在图1中，机床的各部分用虚线示出。

图2是显示图1所示的机床的侧面剖示图。

图3是显示如图1所示的机床的正视图。在图3中机床的中央部分已被去掉，是为了显示机床的两个相对着的端部。

图4是显示最佳实施例控制系统的简化示意图。

附图中所显示的无主轴旋板机，总图标号为10，它包括一对处于相对位置的机架元件12，14它们分别安装在支承座16，18上。由轴承22支持着可以进行转动的固定滚子20固定在机架元件12，14之间的一定位置上，一个“固定滚子驱动装置”，即液压马达24驱动固定滚子20，使用对着坯料26（图2）的上表面转动。跟随滚子28是由位于跟随滚子支承梁27的一端的轴承23支持着并可以转动。跟随滚子支承梁27的两相对的端部都是可滑动地安装在通道元件32a，32b内，该通道元件分别刚性地固定于两相对的机架元件12，14的内表面上，这样以便使跟随滚子支承梁27在通道元件32a，32b内的滑动运动造成跟随滚子28在由通道元件32a，32b所限定的方向上的第一平面内来回滑动。一对液压驱动油缸36a，36b在旋板机10的机架之间联接着，而且跟随滚子支承梁27的两端可在响应一个跟随滚子位置控制信号后（这种信号的产生下面将进行说明）进行可控制地起动伸出或缩回。跟随滚子支承梁27，两对面的通道元件32a，32b和液压油缸36a，36b一起构成一个“跟随滚子定位装置”用于将跟随滚子28相对于固定滚子20，通过油缸36a，36b的伸出和缩回的可控制的起动，进行有选择地定位，这样滑动跟随滚子支承梁27和与它一起的跟随滚子28在上述第一平面内进入选择的位置上。

压力滚子30是以同样的方式支持在位于压力滚子支承梁29的轴承25上可以进行转动。压力滚子支承梁29的两对面端部都是可滑动地安装在通道元件34a，34b内，该通道元件分别以刚性地固定于两个对面的机架元件12，14的内表面上，这样以便使压力滚子支承梁29在通道元件34a， 34b内的滑动运动造成压力滚子30在由通道元件34a，34b所限定的方向上，在一个第二平面内来回滑动。一对液压驱动油缸38a，38b联接在旋板机10的机架和压力滚子支承梁29的两端部之间可以响应一个合适的控制信号被控制的起动进行伸出或缩回。压力滚子支承梁29，两相对的通道元件34a，34b，和液压油缸38a，38b一起构成一个“压力滚子定位装置”用于对压力滚子30通过油缸38a，38b伸出或缩回的起动进行相对于固定滚子20的可选择的定位，并以此滑动压力滚子支承梁29和与它一起的压力滚子30在上述一个第二平面内滑动。本发明的一个重要特征是，这种设计布局可以使跟随滚子28定位于上述第一平面内的任何要求的位置上，它与压力滚子30的位置无关。

一个“跟随滚子驱动装置”;即液压马达40的设置是用于可驱动跟随滚子28对着坯料26的表面进行转动。一个“压力滚子驱动装置”即液压马达42的设置是用于可驱动压力滚子30对着坯料26的表面进行转动。采用单独的液压线路来驱动每个液压马达24，40和42。因此，固定滚子20可以被驱动以第一速度进行转动，跟随滚子28被驱动在一个第二速度进行转动。而压力滚子30被驱动在一个第三速度进行转动。这样的可变速度的控制是有好处的，因为坯料的转动速度沿着其圆周上的不同位置上发生变化，因为坯料切剥是形成螺旋形的而不是一个真正的圆形。这样，为了防止滚子相对于坯料“打滑”，即当坯料的转动速度相对于任何滚子的转动速度发生变化时所出现的现象，每个滚子最好是能够寻找它自己相对于驱动的坯料的平衡转动速度。

切刀44设置在紧埃着固定滚子20用于从坯料上切剥下薄板，当油缸36a，36b，38a和38b都被可控制的起动以推动转动的压力和跟随滚子28，30;并与坯料26一起朝着固定滚子20和切刀44前进。切刀44是固定在切刀支承梁43的一端上，该梁的两个相对的端部都是滑动地安装在一对通道元件上，只有其中的一端其标号为45a的可以在附图中看到。切刀支承梁通道元件依次刚性固定在一个切刀溜板41上。切刀溜板41是可摆动 地安装在两相对的机架元件12，14的内表面之间。切刀支承梁43在通道元件中的滑动运动，使切刀44相对于坯料26伸出或缩回。这是通过液压油缸46a，46b来实现的，该液压油缸都是联接在切刀溜板41和切刀支承梁43之间，这样以便响应一个切刀支承梁43连同切刀44在通道元件内的伸出或缩回的切刀位置控制信号来有控制的起动油缸46a，46b。切刀支承梁43，与通道元件和液压油缸46a，46b相组合构成一个“切刀定位装置”用于响应切刀的位置控制信号以便控制切刀44前进切入坯料。

坯料26的曲率半径随着坯料26被连续地剥皮将逐渐变小。因此，假如切刀44保持在固定的位置上，如同一般在现有技术中那样，则切刀44和坯料26之间的角度随着坯料的剥皮就会连续地改变。切刀44和坯料26之间的角度最好是控制在保持一个选择的“切刀摩擦”的恒定值（即切刀44的刃口表面的那部分，该部分是与由坯料26上剥离下的薄板相接触），是为了保证由坯料上切剥下来的薄板具有均匀的厚度。在最佳实施例中，一个“切刀角度调整装置”;即联接在旋板机10的支承基座和切刀溜板41之间的液压油缸48的设置是用于响应一个切刀角度控制信号进行切刀44在一个选择的相对于转动的坯料的变化的角度上进行定位控制。更准确地说，油缸48的可控制的起动造成切刀溜板41在图2所示的实线和虚线显示的位置之间进行摆动，这样促进切刀44和坯料26之间的角度的控制，以保证由坯料上切剥下来的薄板具有均匀的厚度。当不带有可比较的切刀角度调整装置时，薄板的厚度可能是变化的，而且在切剥过程中当切刀和坯料之间的角度变化时有可能使薄板变成表面粗糙的。

一个“第一滚子位置检测装置”;即线性编码器50a和50b，分别设置在油缸36a和36b上，以检测每个油缸的位置，并检测跟随滚子28的位置，产生一个表示跟随滚子位置的跟随滚子位置输出信号。一个“第二滚子位置检测装置”，即线性编码器52a和52b，分别设置在油缸38a和38b上，以检测每个油缸的位置，以及压力滚子30的位置，并产生一 个表示压力滚子位置的压力滚子位置输出信号。这两个位置输出信号都是通过“信号处理装置”接受的;即微型计算机54，该计算机通过作为两个输出信号的函数的伺服驱动器55产生上述跟随滚子位置控制信号。由此保持坯料26和滚子28，30;为了以最佳状态由坯料上将薄板切剥下来的最佳方向。油缸46a，46b，48a和48b都是同样地设置有线性编码器（未显示），该编码器产生的输出信号通过微型计算机54接受，该输出信号分别代表切刀44相对于坯料26的位置和角度，由此促进切刀位置和切刀角度经过上述产生的控制信号进行连续变化的控制。

许多个用户提供的参数代表一个或更多的旋板机10所要求的加工条件，诸如切刀44相对于坯料26的角度，可以通过控制面板57输入到微型计算机54，以便造成微型计算机54来更改跟随滚子位置控制信号，切刀位置控制信号和/或者切刀角度控制信号并导致旋板机10接受的要求的加工条件。

在加工过程中，微型计算机54产生适当的控制信号以缩回油缸36a，36b，38a，38b，46a和46b;这样由固定滚子20处滑动地撤回跟随和压力滚子28，30和切刀44。当三个滚子都在相互间距离足够远时，一个新的坯料就被以周知的方式装在转动着的压力和跟随滚子上表面的确定的位置上，这样以便使坯料可转动地支持在压力和跟随滚子上。然后微型计算机54产生适当的控制信号以伸出油缸38a和38b，这样将压力滚子30和坯料26朝着固定滚子20推动滑动前进。当压力滚子30前进时，微型计算机54通过编码器50a，50b，52a和52b产生的压力和跟随滚子的位置输出信号连续地监控其位置，以及监控跟随滚子28的位置，并产生适当的跟随滚子位置控制信号，以造成跟随滚子28在压力滚子朝着固定滚子20前进时跟踪压力滚子30的位置。这就是，由压力滚子30至固定滚子20在一边上的距离，和由跟随滚子28至固定滚子20在另边上的距离的一个经选择的差值就被保持着。在某些情况下，压力滚子30可以引导跟随滚子28， 即在由压力滚子30至固定滚子20的距离保持比由跟随滚子28至固定滚子20的距离小;而在另外的情况下，跟随滚子28可以引导压力滚子30，即在由跟随滚子28至固定滚子20的距离保持要比由压力滚子30至固定滚子20的距离小。当坯料26接触固定滚子20时，三个滚子驱动坯料对着切刀44转动，该切刀以坯料上切剥薄板下来。当切剥进行中，微型计算机54产生适当的控制信号以便使压力滚子30和坯料26继续朝着固定滚子20滑动前进。与此同时，微型计算机54连续地监控油缸36a，36b，38a和38b的位置，以及压力和跟随滚子的位置，并连续地改变跟随滚子位置控制信号以保证跟随滚子28继续如上面所述对压力滚子的跟踪。微型计算机54同样地连续地监控油缸46a，46b和48的位置，并由此跟踪切刀的角度和位置，并改变切刀的位置和角度控制信号作为压力滚子位置输出信号的函数，以保持具有均匀厚度的螺旋形切剥层。当切剥加工完成时（加工完成是经过压力滚子位置输出信号进行检查的，该信号表明压力滚子30相对于固定滚子20的位置;并通过这种显示来表示在坯料上还剩余的材料多少），跟随和压力滚子28，30和切刀44都再次退出。当跟随和压力滚子28，30退回至固定滚子20下面时，快速转动着的坯料芯子跟随着最下部的滚子;即跟随滚子28。然后微型计算机54导致跟随滚子驱动电机40的速度突然改变，这样帮助坯料芯子由旋板机10上弹射出来。然后每个滚子的速度可以进一步有选择地改变以帮助把新的坯料装在旋板机10上，例如当新的坯料首先接触转动的滚子时通过抵消滚子转动的力，该转动的力有可能趋于将新的（不转动的）坯料反冲出机床的外面，并导致滚子的转动的力，该力趋于推动新的坯料进入各转动滚子之间的规定的位置上以便使切剥加工可以迅速地进行。

对于那些熟悉本专业技术的人员应当懂得前面所描述的设备可能既如同一个旋板机的结构（即在此之前所描述的结构）或者又如同一个“圆柱化机床”用于原木料的表皮“圆柱化”以便产生一个用于在旋板机 上进行切剥的合用的坯料。因为一个无主轴旋板机是通过对着坯料转动驱动机床的滚子来转动坯料的，该坯料必须在旋板机上进行切剥之前要把表面上的不规则部位彻底地去除掉，否则这些滚子就不能正确地驱动啮合坯料。一个圆柱化设备是这样用来将原木料进行合理地均匀的圆柱化，以便使其适合于在无主轴旋板机上进行切剥。最佳实施例所表示的设备可以设计成为一个圆柱化的结构，仅仅通过增加直径并减小滚子20，28和30的滚动表面面积，以便使它们可以更容易地带动任何不规则的原木料表面转动。当设备被设计成一个如同一个圆柱化机床时，用于微型计算机54的运行编程用的控制算法系统不需要切剥螺旋形薄板的控制功能，而是只需要通过滚子20，28和30转动驱动原木料一个较短时间的控制功能，以便使切刀将任何不规则表面剥离掉，以便将“圆柱化的”木料用于随后的本说明中所显示的设备，该设备是为切剥薄板设计的。

对于熟悉本专业技术的人员应当是显而易见的，根据在前面已经公开的内容，不违背本发明的精神和范围的情况下，在实践方面可以进行许多种替换型和更改型。因此，本发明的范围是根据下面权利要求所限定的实质解释的。

Claims (11)

1、一种从一块木料中切剥薄板的旋板机，包括：一个固定滚子，一个压力滚子，一个跟随滚子，检测装置用于检测上述固定滚子的位置和产生一个固定滚子位置信号，检测装置检测上述压力滚子的位置并产生一个压力滚子位置信号，用于可滑动地定位上述压力滚子的装置，可滑动地定位上述跟随滚子的装置，和一切刀；其特征在于：信号处理装置用于接收上述固定滚子和压力滚子位置信号并产生一个跟随滚子位置信号，作为固定滚子和压力滚子位置信号的一个可变函数，跟随滚子定位装置作为固定滚子或压力滚子位置的一个可变函数，并且响应上述跟随滚子位置信号可选择地改变跟随滚子相对于固定滚子和压力滚子的相对位置，通过上述滚子对着一个定位于各滚子之间的坯料的转动，以带动坯料相对于切刀进行转动，由此从坯料上切剥薄板。

2、如权利要求1所述的一种旋板机，其特征在于所述压力滚子是在第一平面内进行滑动定位的，其中所述跟随滚子是滑动定位于一个第二平面内的一个选择的位置上。

3、如权利要求1所述的一种旋板机，其特征在于切刀装在一个切刀定位装置上，切刀定位装置响应一个切刀位置控制信号可控制地使切刀切入转动的坯料。

4、如权利要求1所述的一种旋板机，其特征在于进一步包括切刀调整角度装置用于响应一个切刀的角度控制信号可控制的定位切刀使其相对于转动的坯料在一个选择的变化的角度上。

5、如权利要求2所述的一种旋板机，其特征在于进一步包括切刀调整角度装置用于响应一个切刀的角度控制信号可控制地定位切刀使其相对于转动的坯料处于可选择的变化的角度上。

6、如权利要求1所述的一种旋板机，其特征在于进一步包括：

（a）固定滚子驱动装置用于驱动所述固定滚子转动;

（b）压力滚驱动装置用于驱动所述压力滚子转动;

（c）跟随滚子驱动装置用于驱动所述跟随滚子转动;

以此使上述固定滚子可以在一个第一速度转动，上述压力滚子可以在一个第二速度转动，而上述跟随滚子可以在一个第三速度转动。

7、如权利要求2所述的一种旋板机，其特征在于进一步包括：

（a）固定滚子驱动装置用于驱动所述固定滚子转动;

（b）压力滚子驱动装置用于驱动所述压力滚子转动;

（c）跟随滚子驱动装置用于驱动所述跟随滚子转动;

以此使上述固定滚子可以在一个第一速度转动，上述压力滚子可以在一个第二速度转动，而上述跟随滚子可以在一个第三速度转动。

8、如权利要求3所述的一种旋板机，其特征在于切刀定位装置用于响应一个切刀的位置控制信号使切刀切入转动的坯料以可控制的前进，而其中所述信号处理装置是进一步用于产生切刀位置控制信号作为所述压力滚子位置输出信号的一个函数。

9、如权利要求4所述的一种旋板机，其特征在于切刀调整角度装置用于响应一个切刀角度控制信号可控制的定位所述切刀相对于转动的坯料处于一个选择地变化的角度上，其中所述信号处理装置是进一步用于产生切刀角度控制信号作为所述压力滚子位置输出信号的一个函数。

10、如权利要求8所述的一种旋板机，其特征在于所述信号处理装置是进一步用于接受一个或更多的用户供应参数作为表示该旋板机要求的加工条件，并用于改变所述跟随滚子位置控制信号，所述切刀位置控制信号，或所述切刀角度控制信号作为响应信号，以导致该旋板机接受所要求的加工条件。

11、如权利要求9所述的一种旋板机，其特征在于所述信号处理装置是进一步用于接受一个或更多的用户提供参数作为代表该旋板机所要求的加工条件，并用于改变所述跟随滚子位置控制信号，所述切刀位置控制信号，或所述切刀角度控制信号作为响应信号，以导致该旋板机接受所要求的加工条件。

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