CN101104288B - 控制和调节连续工作双带压机压制间隙的方法和连续工作双带压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在制造木屑板、纤维板或类似板材的过程中控制和调节一连续工作双带压机的压制间隙的方法，压制间隙通过两个连续循环运动的钢带所限定，钢带用滚动体毯滚动的支撑在加热板上，加热板用气缸活塞装置设置成可移动和可弯曲的。本发明的任务是创造这样一种方法和连续工作压机，能在加热板厚度超过100毫米，满压强情况下，将每米压制长度的压制间隙作最大的改变。压制宽度从较小到较大和反之的变化必须可在线实现，同时不会引起加热板的塑性变形。本发明的内容包括，为得到两个支撑点之间加热板的纵向弹性变形的最大可能弯曲曲线，此曲线与加热板弯曲线各支撑点上的切线关联。

Description

控制和调节连续工作双带压机压制间隙的方法和连续工作双带压机

技术领域

本发明涉及一种依据权利要求1前序部分制造木屑板，纤维板或类似的木材板和塑料板的方法及按权利要求8实施该方法的连续工作压机。 

背景技术

在作为本发明的出发点的如DE4017791A1中描述的公知连续工作压机中，上加热板高度可调，用来调整压制间隙，下加热板则借助于沿着和垂直于压机纵轴成排设置的多个气缸活塞装置或液压调整元件而可变形，压轴由多个单独横梁组成，各横梁相互间高度可调地弹性连接。此外，现有技术中包括一类用于控制作业流程的连续工作压机，它们能够追踪必要的流程，正如用于制造木屑板，MDF板(中密度纤维板)或OSB板(定向散布板)的现有流水压制工艺中所公开的。施加压制力于压制物料的作业流程和排气时间基本上通过加热板沿压制路径的纵向变形来实现。另外，依连续工作压机的系统而定，在加热路径横向的弧形变形是必要的，也就是说，至少两加热板之一必须在平面(特别是在压制路径出口区域的精压区，即低压区)和凸几何形状(特别是压制路径的进口区域，在高压区和中压区)之间是可变形的，以能随着压制物料板厚度、体积密度和含湿量按压制物料本身的最佳物理进程要求控制如横向拉伸和弯曲强度等最小压制因素，即要求必须能够沿压制路径在上下加热板之间纵向和横向调整不同的间隙距离。 

按照DE-PS3133817和DE-PS3914105中公开的连续工作压机，通过上加热板以二维的方式对压制物料施加弧度作用。纵向变形是通过沿着压制路径在每一个压制框架中的液压调整元件系列来完成的，以板坯(具有一反向加热系统)为基础的变形受到较高的自身刚性系统条件的限制。横向变形基本上通过在板坯中的反向加热来实现的，沿着压制路径，对反向加热温度等进行不同的调整，也就是说，在前面区域为了控制较大的凸变形，与加热板温度相比反向加热温度较低。 

在如DE2157746A1、DE2545366A1和DE7525935U1所描述的带下活塞系统的连续工作压机中，下加热板如前述上活塞系统那样受到二维变形。下加热板相对较薄因此可很柔韧。借助于许多液压下活塞，能够通过对每个压制框架的下活塞调整不同压力作用来产生凸横向变形。为得到压制物品沿压制路径的不同压缩率或排气状态，纵向变形通过改变离开位置实现。对变化的纵向或横向变形的控制能够用在线方法实现。不过在压制物料进入前不能防止空转，因为加热板仅仅受力吻合地平放支撑在液压柱塞下活塞毯(Teppich)上。还有缺点是，在实现上下加热板之间的压制物品的不同压制间隙时，只能通过或多或少压具有塑性的压制物料的反应回复力同时克服下加热板的弯曲和翘曲刚度来调整。 

DE4405342A1公开了一种能够控制压制力的连续工作压机，该压机能沿压制路径在上下压制加热板之间纵向和横向变化压制间隙距离，既可在压制物料进入前(启动作业)空载作业时，又可在在线方法进行生产荷载作业时，在几秒钟内由液压机械控制或调整。该解决方案在实际中得到证实。该解决方案的基本部分是上压制加热板与可由液压机械控制的上柔性压杆之间以及下压制加热板与下静止压制工作台之间的动力啮合悬挂或连接，在所述静止压制工作台上，横向于每个压制支架或压制框架结构的凸起弯曲变形中心设置一个或多个液压短冲程柱塞气缸。在该连续工作压机中，在压制路径L上的去负荷段b+c+d内的上加热板的纵向弯曲变形，特别是像在纤维板(MDF)制造那样必须有坡度大的变形梯度(减压角β₁和增压角β₂)时，靠机械调整机构在沿压制路径L的每个任意压制段上液压控制，但这些机械调整机构的制造成本巨大。 

DE19622197A1公开了一种连续工作压机上的压制力控制方法，该方法通过降低最大压制力增加每米压制长度上的压制间隙变化。在此，由最大至零之间单位压制力的降低使得压制加热板纵向变形的调整力相应增加，或由零至最大之间单位压制力的增加使得压制加热板纵向变形的调整力相应降低。通过使用该方法，可得到各加热板纵向变形梯度的扩大，大约为现有技术的两倍。此外在这里压强必须被降低，以建立更大的压制间隙变化。除了机械调整机构制造成本高外还存在这样的风险，即，加热板不再在弹性范围内变形，而是施加到加热板厚度上的加热板的纵向张应力和压应力的升高超过材料所决定的极限。此时除了力传递和热传导，加热板中的弯曲应力也起一个重要的作用。按 照不同的钢型号其应力的极限值也是变化的。如果应力提高到超过极限值，则可能产生塑性膨胀并且造成加热板不可逆的损坏。在连续工作双带压机中更换加热板不但需要高人工工时，而且高效压机的停工损失也是巨大的。 

从经验中得知，在温度约为270℃的时候，加热板的纵向应力极限值为120牛顿/平方毫米至200牛顿/平方毫米。在板材制造中需要的最大压强视连续工作压机的压力区而定可为2牛顿/平方毫米至6牛顿/平方毫米。在实施压制间隙大小的改变时，满压强条件下加热板的垂直方向弯曲或允许的变形是受加热板中片侧(支撑)上的最大张应力/压应力和压制物料侧侧的张应力/压应力限制在纵向方向上的。 

在制造MDF板时要求后面区域加热板要有最大的变形，因此要求压制间隙最大的改变。在制造厚的木屑板和OSB板(定向散布板)时，在前压制部分高压力区压制间隙必须有大的改变。 

存在这样的风险，即，在制造较高密度较厚板材时，在连续工作压机的入口区，首次压实后，太高的单位反作用力由压制材料作用于加热板，于是在垂直方向产生压应力。通常发生此类事故时连续工作压机启动紧急断电程序且压制机切断压力负荷。在生产厚的板材时，即厚度超过40至120毫米，压制物料垫中心加热需要很长时间，因此，在压制全长至一半时有一部分压制物料垫必须压实。同时压制间隙变化在满压强下必须有可能达到5毫米/米压制长度。在加热板厚度大于120毫米，通常达到150毫米时，用常规控制和调整装置不可能实现这样的压制间隙变化。 

发明内容

本发明的任务是创造一种方法和连续工作压机，能在加热板厚度超过100毫米，满压强条件下，实现大的每米压制长度压制间隙变化。压制间隙宽度从小到大以及相反从大到小的改变必须可能在线实现，同时不会引起加热板的塑性变形。 

在方法方面，完成该任务的方案存在于权利要求1的特征部分。对于实施该方法的连续工作压力机来说，完成该任务的方案提供于权利要求7中。 

本发明的主要内容是用所谓渐进变形计算改变压制间隙，以使其与现有技术相比能多倍增加。例如130毫米厚的加热板在5牛顿/平方毫米压强下最大的可 能长度变形可达约每米2毫米。通过使用该方法，在4米压制长度后，每米压制长度的压制间隙改变可在渐进变形中达到7毫米。因此每米压制长度的压制间隙变化能够得到显著提高，而加热板不会承受过高的应力。这使得使用厚的从而非柔性的加热板以及在长度方向提高压制框架的垂直片距离成为可能。其结果是在高压制压强下，加热板在有相应压制间隙增加的垂直片之间不会出现不希望的挠曲。 

通过渐进变形，在垂直片下的加热板中产生压应力并且在滚动轴或钢带侧上产生纵向(生产方向)张应力。根据加热板是位于垂直片下还是两个垂直片之间，来改变长度方向拉应力的大小。最大拉应力出现在垂直片下。但是在长度方向的拉应力变化借助于渐进变形被维持在相对小的程度，这样应力始终位于允许的极限值之下。同时最大可能的弯曲和每米压制长度上压制间隙的大的改变就成为可能。其结果是尽管加热板与垂直片的弹性连接和渐进的加热板变形，仍然能使得设备安全工作。 

附图说明

从从属权利要求和下面结合附图的说明中可以得出本发明的其它方案和实施例。 

图1实施按本发明方法的一个连续工作压机的完整侧视图 

图2图1中连续工作压机的截面示意图 

图3图1中侧视图的局部剖面 

图4连续工作压机的压制间隙渐进变化的图表 

图5a图和b图分别展示在平面和渐进应用时加热板中的纵向应力 

图6一个具有各两个固定连接且不能活动的支撑的加热板弯曲变形图例 

图7一个具有各两个固定连接面但能在支座中活动的支撑的加热板弯曲变形图例 

图8示出加热板与垂直片弹性连接的侧视图。 

具体实施方式

实施本发明方法的连续工作机1如图所示，其主要部件是压机工作台9和用于调整压制间隙的垂直移动的压杆8，以及与其形状吻合地连接的拉杆式连接 板14。在压机工作台9和压杆8的端面上安排了转向鼓轮4和5以及驱动鼓轮6和7，用于上和下钢带2和3的连续循环运转。垂直片18和19的凸出附件或伸出部分用作压杆8的上升和下降的支撑，同时主气缸活塞装置10设置在拉杆式连接板14的开口21中。拉杆式连接板14又和压机工作台9的下垂直片19受力学吻合地连接。 

从图1中还可看出转向鼓轮4和5如何在连续工作压机1的入口处在生产方向17上形成入口间隙。在这里不再详细说明导向压机工作台9和压杆8周围的钢带2和3的滚轴如何支撑加热板12和13。这些已公开在参考文献和上述已有技术中。环绕的滚动轴，例如用作滚动支撑，设置在加热板12和13以及钢带2和3间并随之滚动，并通常由设置于外部的随动连接板链(未示出)引导。压制物料或铺开的压制物料垫被由驱动鼓轮6和7驱动的钢带2和3拉着穿过压制间隙22并被压制成板。液压多筒式气缸11作为带短程活塞的短程气缸设置在加热板13的下面并支撑在下垂直片19的支撑片上。通常由压杆8的两个垂直片18及压机工作台9的相应垂直片19构成的双垂直片结构与连接的拉杆式连接板14共同组成一个压制框架23。压制框架23用滚动轮段20可活动地支撑在基座或一框架上。在运行时，主气缸活塞装置10产生为调整设定的压制间隙22的所必需的压制力，在此过程中靠压力和经加热板12和13产生的热将压制物料压制加工成板材。上加热板12同时还经一加热板悬挂装置与压杆8的上垂直片18相铰接。加热板悬挂装置由气缸活塞单元26组成，其通过拉杆16相对垂直片18牵引加热板12。该弹性加热板悬挂装置还能使用带盘状弹簧或板状弹簧的牵引绳。通过加热板悬挂装置能够提供的力量必须足够大，以使得渐进的弯曲成为可能。加热板12对垂直片18的弹性连接还能提高连续工作压机1的运行安全，因为在垂直片18/19或在压制框架23上的行程传感器出现故障时，自动控制机可调整该区域为中断状态。然后反向驱动气缸15推压垂直片18/19或压制框架23使其相互分开很大。这仍会引起垂直片18/19与加热板12/13松开。因为加热板12/13的允许支撑宽度突然被超过，这就会在连续工作压机1的这个区域内的加热板12/13产生失控的弯曲，以至在那里发生塑性变形或造成有关机器零件的损坏。 

在垂直片18和19的外侧伸出部分设置反向驱动气缸15用于压制间隙22的调整。垂直片18通过反向驱动气缸15，跟主气缸活塞装置10作用方向相反 地移动，这就使压制间隙22变宽。同时上加热板12经加热板悬挂装置也向上移动。为了能检测到加热板12的弯曲和/或压制间隙22的变化，以及能利用控制技术继续处理，在每个相对应或相对位置的垂直片18/19之间设置测距系统。加热板12变形的测量值用诊断程序监测以及根据两个支撑点之间加热板12的纵向变形与最大可能的弯曲线比较。为了由多个垂直片18得到加热板12的渐进变形，最接近的弯曲线采用加热板12的每个支撑点上的切线。 

为了清楚地说明该方法，在图4中加热板12在每一垂直片18处的渐进变形用直角坐标系中的一条变形线25表示。纵坐标用毫米表示出压制间隙的开口，横坐标表示出在生产方向17带进料绕行系统(G0至G2)的压制路径区域。压制物料垫与上钢带的接触通常在此系统中的G0和G1之间完成的。在一个进料绕行系统中，以已知的方法用链带连接一个或多个入口加热板(图上未标出)以及压制物料在与钢带首先接触后靠楔形压缩输入连续工作压机1内。按照本方式，进料绕行系统在一个活节(Gelenk)(G2)处转送至一个加热板12，其经过多个垂直板18(18/0 18/1...18/n)向前渐进地弯曲。为了说明加热板12的渐进弯曲，图中描绘了在G2至18/3区域内的曲线25。在加热板12上的垂直片18的支撑点18/0 18/1 18/2上分别作出切线24，用于计算加热板12的最大可能弯曲线。在上述的简化图表中，从支撑点18/3处起，加热板12由连续工作压机1调整好的产品最终厚度(纵坐标＝0)向上弯曲，以增大压制间隙22向压制入口方向的弯曲程度。弯曲值⊿x(与⊿y＝支撑距离值有关)可用工程力学原理和材料力学来计算，使得加热板12不会导致塑性变形和疲劳强度也保持在必要的范围内。⊿x主要受垂直片18下面的加热板12的长度方向压应力限制。加热板12在点G2与进料绕行系统用活节连接，避免了加热板12在点G2处通常发生的反向弯曲。一个具有高柔性的较薄的加热板能进行较大的弹性弯曲，当然可代替进料绕行系统得到应用。这可用以下方式来实现，即在入口区域不需要高的压力，因为压制物料垫通常由松散的压制物料组成，在入口区域所存在的空气或气体混合物被从压制物料中压出。 

为了使加热板12的渐进纵向变形不发生塑性变形和损坏，在当前生产设备中，位于垂直片18的两个支撑点之间的加热片12在每长度单位内的当前纵向变形用适当的测量接收器求得并不断地与预给的压制间隙外形(Pressspaltprofil)相比较，以便能对每长度单位内纵向变形可能产生的偏差进行调整。这样也对 生产限值进行监测，以便能在紧急状况下迅速干预。控制回路的必要给定参数由待压制物料，所用生产过程，产品制造最终厚度及其他参数给出。接收加热板12变形的距离测量系统可作为距离接收器设置在加热板边缘、反向驱动气缸15的一侧和/或主气缸活塞装置10上。主气缸活塞装置10存有一密封间隙，使得加热板12的渐进弯曲成为可能。因此保证加热板12渐进弯曲产生位移时，主气缸活塞装置10中不出现应力，且可顺利地进行渐进弯曲。在极限弯曲时，主气缸活塞装置10可附加地沿纵向旋转而支撑。而垂直片18能在极限内活动，从而平衡了加热板12的弯曲以及与其连接的支撑点的移动。 

图5a所示为在普通工作状态下无弯曲时的加热板12和13的表面侧通常的纵向应力关系。这里在中性纤维28两边用D表示压应力和用Z表示拉应力。在两个支撑点之间通过垂直片18或19的由可滚动的滚动轴29的附加矢量27产生载荷变化。如图5b所示，在上加热板12弯曲时，上加热板12中纵向应力关系发生变化，这样，在垂直片18侧仅全包括纵向压应力，而在滚动轴29侧仅存在压应力。 

在未按真实比例的图6中，示例地示出一个具有相应两个固定连接但不能活动的压制框架23的加热板12的弯曲变形的示图。由此，相应两个垂直片18用一个不能活动的主气缸活塞装置10加载，在压机打开时加热板12出现阶梯式变形。这类变形不仅使钢带和滚动轴的导向成为问题，而且极大地影响了加热板12的疲劳强度。特别在两个压制框架23之间的阶梯坡度转折点，产生有关的交替弯曲应力，极大影响加热板12的疲劳强度。疲劳断裂危险也显著提高了，最后可滚动的滚动体或滚动轴加重加热板12的载荷，在加热板上产生纵向传播的线性压力，这就在加热板12中带来震动压力荷载，它与交替的拉应力和压应力(参看图5)叠加。在同样未按真实比例的图7中，示例地示出一个具有相应两个固定连接但在支座(主气缸活塞装置10)中可活动的支架的加热板12的弯曲变形的示图。加热板12没有产生阶梯式弯曲。因此交替的拉应力和压应力纵向最小化或交替荷载完全消失，在加热板12中性纤维28的垂直片一侧产生纯粹的振动压力荷载。相应地，在加热板12中性纤维28的滚动轴一侧调整为纯粹的纵向拉应力。 

图8示出加热板12弹性悬挂在拉杆16和气缸活塞单元上。而且拉杆16可转动地与焊接在接热板12上的轴承31连接。还可用盘形弹簧或板形弹簧代替 气缸活塞单元以将加热板12弹性连接在垂直片18上。当然该任务也还可由其它的机械零件来完成。为了将加热板12与垂直片18热隔离，加入一个滑动轴承30，该滑动轴承在加热板12受热造成变形或弯曲时，可使垂直片18相对于加热板12稍微移动。垂直片18/19通常在高压范围内设置为间距400毫米。在连续工作压机1的低压范围内，通常大约为压制区域末端，垂直片18/19的间距为800mm及以上。在后种情况下，垂直片18/19各自被单独的主气缸活塞装置控制，而不是由两个或多个垂直片18/19组成压制框架23，当然是有意义的。在木材板工业的最新发展中，非常需要板材最终厚度为8毫米至0.5毫米的薄板生产。薄板生产的特点为极高的生产速度，因为板材不必过热地从连续工作压机输出而应调整加热量。在这类压机中为压制过程配备渐进可控加热板是有意义的，这就可能使得压制物料或制成的薄板已经提前与热钢带脱开以减少加热量。同时这类压机当然也能用于生产厚板，在这里压制过程的渐进开口不起作用，因为在厚板的生产过程中板条应得到尽可能多的热量。在中密度纤维板制造中，压机后部低压力区的加热板渐进变形是重要的，以使压制物料垫在此处释放和蒸发可变物质，在这里可按需要各设置一个活节。该活节也可这样实现，即此活节可被锁定，而能被用作向其它加热板的刚性过渡。在此实施形式中，在连续工作压机的生产长度或压制长度上得到了大量可控的压制压力型材。 

标号清单：DP 1320 

1  连续工作压机              17  生产方向 

2  上钢带                    18  垂直片(8) 

3  下钢带                    19  垂直片(9) 

4  转向鼓轮                  20  滚动轮段 

5  转向鼓轮                  21  开口 

6  驱动鼓轮                  22  压制间隙 

7  驱动鼓轮                  23  压制框架 

8  压杆                      24  切线 

9  压机工作台                25  变形线(12/13) 

10 主气缸活塞装置            26  气缸活塞单元 

11 多筒式气缸                27  滚动轴的力矢量 

12 加热板(8)                 28  中性纤维 

13 加热板(9)                 29  滚动轴 

14 拉杆式连接板              30  滑动轴承 

15 反向驱动气缸              31  轴承 

16 加热板悬挂装置 

Claims (17)

1.一种在由压制间隙中输入压制物料垫开始制造木屑板、纤维板的过程中控制和调节连续工作双带压机的压制间隙的方法，其中连续工作双带压机在压制路径上用压力和热量硬化压制间隙内的压制物料垫，压制间隙通过两个连续循环运动的钢带所限定，钢带用滚动体毯滚动地支撑在加热板上，加热板用气缸活塞装置设置成可移动和可弯曲的，其特征在于，为得到两个支撑点之间加热板的纵向弹性变形的最大可能弯曲曲线，使此曲线贴近于加热板各支撑点上的切线。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述压机包括压机工作台和用于调整压制间隙的垂直移动的压杆，所述压杆的两个垂直片及所述压机工作台的相应垂直片构成双垂直片结构，该双垂直片结构与形状吻合地连接于所述压杆的拉杆式连接板共同组成一个压制框架，在当前生产过程中，压制框架两支撑点之间每长度单位加热板纵向变形的实际值由合适的测量接收器测得并不断地与给定的压制间隙外形相比较，在必要时对每长度单位纵向变形进行调节。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，加热板的变形用位于加热板边缘、反向驱动气缸侧面和主气缸活塞装置中至少一个上的距离接收器测得，其中，所述反向驱动气缸设置在用于调整压制间隙的垂直移动压杆的两个垂直片的外侧伸出部分，所述主气缸活塞装置设置在形状吻合地连接于所述压杆的拉杆式连接板的开口中。

4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述压机包括压机工作台和用于调整压制间隙的垂直移动的压杆，所述压杆的两个垂直片及所述压机工作台的相应垂直片构成双垂直片结构，该双垂直片结构与形状吻合地连接于所述压杆的拉杆式连接板共同组成一个压制框架，并在每一个压制框架的中部设置距离接收器。

5.如权利要求4的方法，其特征在于，距离接收器的测量值在控制电路中进行换算，以求得压制框架垂直片的两个支撑线上有关加热板的切线和弯曲线。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，在生产方向位于进料几何形状和加热板之间的过渡用活节过渡来实现。

7.如权利要求1的方法，其特征在于，在渐进变形的加热板向标准安装的加热板的过渡用活节来实现。

8.用于由压制间隙中输入压制物料垫开始的制造木屑板，纤维板的连续工作双带压机，此连续工作双带压机经压制路径用压力和热量硬化压制物料垫，压制间隙通过两个连续循环运动的钢带所限定，钢带用滚动体毯滚动地支撑在加热板上，加热板用气缸活塞装置设置成可移动和可弯曲的，其特征在于，所述压机包括压杆和压机工作台，设置在形状吻合地连接于所述压杆(8)的拉杆式连接板(14)的开口(21)中的主气缸活塞装置(10)在活塞和气缸之间有密封间隙和/或在生产方向(17)可转动地被支撑，以及为所述压杆(8)的每个相应垂直片(18/19)或每个压制框架(23)设置距离接收器，其中，所述压杆的两个垂直片及所述压机工作台的相应垂直片构成双垂直片结构，该双垂直片结构与所述拉杆式连接板(14)共同组成所述压制框架(23)。

9.如权利要求8的连续工作压机，其特征在于，为加热板(12/13)在垂直片(18/19)上的弹性连接设置了板弹簧。

10.如权利要求8的连续工作机，其特征在于，为加热板(12/13)在垂直片(18/19)上的弹性连接设置了气缸活塞单元(26)。

11.如权利要求8的连续工作机，其特征在于，为加热板(12/13)在垂直片(18/19)上的弹性连接设置了带盘形弹簧的拉绳。

12.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，距离接收器仅设置在两个垂直片(18/19)之间的中点处。

13.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，距离接收器设置在加热板边缘、反向驱动气缸(15)侧面和主气缸活塞装置(10)中的至少一个上，其中，所述反向驱动气缸设置在所述压杆的所述垂直片的外侧伸出部分。

14.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，加热板(12)的厚度超过100毫米。

15.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，进料几何形状用活节与加热板(12/13)连接。

16.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，为使渐进弯曲的加热板(12/13)与前面或后面的加热板连接，设置活节。

17.如权利要求8至11之一的连续工作压机，其特征在于，为使渐进弯曲的加热板区域与非弯曲的加热板区域之间连接，设置活节。

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