发明内容
本发明的目的在于提供一种木结构集成材柔性加工生产线及基于该生产线实现的柔性加工方法,该生产线及方法采用柔性加工对不同类型的集成材毛坯料实现了集成材的自动化批量生产。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种木结构集成材柔性加工生产线,其特征在于:它包括在加工生产中按所需顺序依次排列并首尾相连的上料机、定位测量机、除胶机、刨床、截断锯机、钻铣机、检测机和下料机,其中:刨床包括并列设置的木工刨床和曲面刨床;定位测量机、除胶机、木工刨床、曲面刨床、截断锯机、钻铣机、检测机的半成品附输送口分别与储运装置上的相应输入输出口连接;定位测量机、除胶机、木工刨床、曲面刨床、截断锯机、钻铣机、检测机的废料输出口分别与废料回收装置上的相应输入口连接;上料机、定位测量机、除胶机、木工刨床、曲面刨床、截断锯机、钻铣机、检测机、下料机、储运装置和废料回收装置受工业计算机控制系统的控制与协调。
一种基于所述的木结构集成材柔性加工生产线实现的木结构集成材柔性加工方法,其特征在于,它包括步骤:
1)所述上料机将集成材毛坯料输送入所述定位测量机,所述定位测量机对集成材毛坯料定位后进行宽度、长度和厚度的几何尺寸测量,以及表面粗糙度偏差、表面胶缝、表面胶斑的检测,并将测量结果和检测结果上传至所述工业计算机控制系统,其中:宽度、长度和厚度都符合加工设定尺寸的集成材毛坯料直接输送至所述除胶机;宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸,但可加工使用的集成材毛坯料由所述定位测量机标记后输送至所述储运装置上,同时所述定位测量机将标记信息上传至所述工业计算机控制系统,由所述工业计算机控制系统进行统计归类,以待其它加工时使用;宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸,且无法加工使用的集成材毛坯料输送到所述废料回收装置;
2)所述除胶机基于所述工业计算机控制系统传送来的测量结果和检测结果自动调整除胶加工参数,然后对送入的集成材毛坯料的表面胶缝、胶斑进行清除,而后输送至所述木工刨床或所述曲面刨床,其中:当集成材毛坯料为受弯、压弯或拉弯集成材时,所述除胶机将除胶后的受弯、压弯或拉弯集成材送入所述木工刨床;当集成材毛坯料为弯曲集成材时,所述除胶机将除胶后的弯曲集成材送入所述曲面刨床;
3)所述木工刨床或所述曲面刨床基于所述工业计算机控制系统传送来的测量结果和检测结果自动调整切削刀具的加工参数,然后对送入的集成材半成品的表面进行刨光,而后输送至所述截断锯机;
4)所述截断锯机基于所述工业计算机控制系统传送来的测量结果自动调整锯切加工参数,然后对送入的集成材半成品沿其长度方向进行定长、定角度地锯切,并对锯切后的集成材半成品两侧面和顶面喷印钻孔、铣切标记,而后输送至所述钻铣机;
5)所述钻铣机基于所述工业计算机控制系统传送来的测量结果自动调整钻铣加工参数,然后基于对钻孔、铣切标记的识别,对送入的集成材半成品进行钻孔、铣切开槽以及铣型,而后输送至所述检测机;
6)所述检测机对送入的集成材半成品进行表面质量检测,识别节疤、加工缺陷,其中:符合表面质量要求的集成材半成品作为成品直接输送至所述下料机而输出入库;不符合表面质量要求但可修补的集成材半成品输送到所述储运装置上,由工人进行局部修补后输出入库;不符合表面质量要求且无法修补的集成材半成品输送到所述废料回收装置。
本发明的优点是:
本发明在可满足集成材尺寸规格和连接形式多样化的加工需求的基础上,基于柔性加工生产线的设计,可对不同类型的集成材毛坯料实现集成材自动化批量生产制造,极大缩减了为各机器备料的辅助时间,提高了各机床的利用率,极大降低了生产成本,提高了自动化水平,产品质量有保障。
进一步来说,本发明加工生产线为柔性结构设计,加工中无法使用的集成材毛坯料可留作其它加工时使用,做到了适材适用,集成材毛坯料的最大化利用,提高了集成材的利用率,节约了木材原料。
具体实施方式
如图1所示,本发明木结构集成材柔性加工生产线包括在加工生产中按所需顺序依次排列并首尾相连的上料机10、定位测量机20、除胶机30、刨床、截断锯机50、钻铣机60、检测机70和下料机80,其中:刨床包括并列设置的木工刨床41和曲面刨床42,即根据加工生产需要,上料机10依次通过定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、截断锯机50、钻铣机60、检测机70与下料机80连接,或者上料机10依次通过定位测量机20、除胶机30、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70与下料机80连接;定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70的半成品附输送口分别与储运装置90上的相应输入输出口连接;定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70的废料输出口分别与废料回收装置100上的相应输入口连接;上料机10、定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70、下料机80、储运装置90和废料回收装置100受工业计算机控制系统(图中未示出)的控制与协调,即上料机10、定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70、下料机80、储运装置90和废料回收装置100的控制端口分别与工业计算机控制系统上的相应控制端口连接。
在实际设计中,上料机10与定位测量机20之间、定位测量机20与除胶机30之间、除胶机30与木工刨床41之间、除胶机30与曲面刨床42之间、木工刨床41与截断锯机50之间、曲面刨床42与截断锯机50之间、截断锯机50与钻铣机60之间、钻铣机60与检测机70之间、检测机70与下料机80之间通过传送装置连接,而定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70与储运装置90之间通过传送装置连接,同样地,定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70与废料回收装置100之间通过传送装置连接。
在本发明中,传送装置为熟知装置,其可包括传送辊轮、传送链条,其构成可各种各样,不受局限。
在本发明中,工业计算机控制系统可包括工控计算机、可编程控制器,工控计算机通过可编程控制器分别与上料机10、定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70、下料机80、储运装置90、废料回收装置100相通讯。
在本发明中,上料机10、定位测量机20、除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60、检测机70、下料机80、储运装置90、废料回收装置100可采用本领域的熟知机器,它们可设计有控制自身设备运行的控制器(如下述截断锯控制器、钻铣控制器),其具体构成不在这里详述。
较佳地,在本发明中,定位测量机20可特别设计成如下结构:
定位测量机20包括传送集成材毛坯料200的传输机和测量集成材毛坯料几何尺寸的测量机(熟知设备),传输机两侧沿传输机长度方向设有导向板,位于传输机两侧的导向滚轮的伸缩动作由驱动气缸或驱动液压缸控制,导向滚轮和导向板用于对集成材毛坯料的传输方位进行调整和定位,以便于测量机实施几何尺寸的测量。
较佳地,在本发明中,除胶机30可特别设计成如下结构:
除胶机30包括传送集成材半成品的传输机,传输机一侧安装有直立设置的除胶刀片,位于传输机两侧的导向滚轮的伸缩动作由驱动气缸或驱动液压缸控制,导向滚轮用于对集成材半成品的传输方位进行调整和定位,以使集成材半成品运动到除胶刀片的部位的传送方向始终与除胶刀片的竖直方向相垂直,实现胶缝、胶斑的快速彻底的清除。
较佳地,在本发明中,截断锯机50可特别设计成如下结构:
截断锯机50包括对集成材半成品进行锯切加工的锯切机(熟知设备)、传送集成材半成品的传输机,沿传输机的传送方向相分离地设置有两个龙门式框架,每个龙门式框架的两侧立柱上均安装有对集成材半成品两侧面喷印钻孔、铣切标记的标记喷印器,每个龙门式框架的顶横梁上均安装有对集成材半成品顶面喷印钻孔、铣切标记的标记喷印器,锯切机、传输机、标记喷印器受截断锯控制器控制。
较佳地,在本发明中,钻铣机60可特别设计成如下结构:
如图2,钻铣机60包括传送集成材半成品的传输机61,沿传输机61的传送方向相分离地设置有两个龙门式框架66,龙门式框架66呈U状,每个龙门式框架66的两侧立柱上均安装有对集成材半成品两侧面钻孔、铣切标记进行识别的图像识别器(图中未示出)、以及在水平方向上动作的、对集成材半成品400的两侧面分别进行钻孔、铣切的水平钻具63、水平铣具62,每个龙门式框架66的顶横梁上均安装有对集成材半成品顶面钻孔、铣切标记进行识别的图像识别器(图中未示出)、以及在竖直方向上动作的、对集成材半成品400的顶面分别进行钻孔、铣切的垂直钻具65、垂直铣具64,传输机61、图像识别器、水平钻具63、水平铣具62、垂直钻具65、垂直铣具64受钻铣控制器(图中未示出)控制,另外,位于传输机61两侧的导向滚轮的伸缩动作由驱动气缸或驱动液压缸控制,导向滚轮用于对集成材半成品的传输方位进行调整和定位,以使集成材半成品分别运动到上述各钻具、上述各铣具的部位的传送方向始终与钻具、铣具的动作方向相垂直,以便钻孔、铣切开槽以及铣型作业可以快速、准确无误的实施。
对于集成材的底部加工,在实际设计中,传输机61对应各龙门式框架66的位置设有敞口,敞口内设有在竖直方向上动作的、对集成材半成品400的底面分别进行钻孔、铣切的垂直钻具、垂直铣具,此垂直钻具、垂直铣具同样受钻铣控制器控制。
在实际加工过程中,传输机61在钻铣控制器的控制下启动或停止对集成材半成品的传送,当集成材半成品运送至加工工位停止时,水平钻具63、水平铣具62、垂直钻具65、垂直铣具64在钻铣控制器的控制下,通过电动或气动方式对集成材半成品400进行钻铣加工。
在本发明中,水平钻具63、水平铣具62以及垂直钻具65、垂直铣具64的数量可根据实际加工需求而设计,水平钻具63、水平铣具62以及垂直钻具65、垂直铣具64为本领域的熟知加工工具,故它们的构成不在这里详述。
在本发明中,上述各设备中的传输机可包括由传送辊轮、传送链条构成的主要传送机构,其构成可各种各样,不受局限。
基于上述本发明木结构集成材柔性加工生产线,本发明还提出了一种木结构集成材柔性加工方法,它包括步骤:
1)上料机10将集成材毛坯料200输送入定位测量机20,定位测量机20对集成材毛坯料200定位后进行集成材毛坯料宽度、长度和厚度的几何尺寸测量,以及表面粗糙度偏差、表面胶缝、表面胶斑的检测,并将测量结果和检测结果上传至工业计算机控制系统,其中:宽度、长度和厚度都符合加工设定尺寸的集成材毛坯料200(即集成材毛坯料200的宽度、长度和厚度分别处于设定宽度范围、设定长度范围以及设定厚度范围内)直接输送至除胶机30;宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸,但可加工使用的集成材毛坯料200由定位测量机20标记后输送至储运装置90上,待工人取走,同时定位测量机20将标记信息上传至工业计算机控制系统,由工业计算机控制系统进行统计归类,以待其它加工时使用,这样做到了适材适用,提高了集成材毛坯料的利用率;宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸,且无法加工使用的集成材毛坯料200输送到废料回收装置100,以待运输至垃圾厂回收再利用;
2)除胶机30基于工业计算机控制系统传送来的测量结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的宽度、长度和厚度信息)和检测结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的表面胶缝、表面胶斑位置信息)自动调整除胶加工参数(即针对集成材毛坯料横截面的除胶范围、除胶深度、除胶位置定位等),然后对送入的集成材毛坯料200的表面胶缝、胶斑进行清除来保证输出的集成材半成品除两个端面之外的四个表面(即两个侧面和顶面、底面)变得平整,而后输送至木工刨床41或曲面刨床42,其中:当集成材毛坯料为受弯、压弯或拉弯集成材时,除胶机30将除胶后的受弯、压弯或拉弯集成材送入木工刨床41;当集成材毛坯料为弯曲集成材时,除胶机30将除胶后的弯曲集成材送入曲面刨床42;
3)木工刨床41或曲面刨床42基于工业计算机控制系统传送来的测量结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的宽度、长度和厚度信息)和检测结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的表面粗糙度偏差)自动调整切削刀具的加工参数(即针对集成材半成品横截面的切削范围、切削深度等),然后对送入的集成材半成品400的表面进行刨光,而后输送至截断锯机50;
4)截断锯机50基于工业计算机控制系统传送来的测量结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的长度和厚度信息)自动调整锯切加工参数(即针对集成材半成品的锯切长度、锯切深度等),然后对送入的集成材半成品400沿其长度方向(即集成材半成品的长度方向)进行定长、定角度地锯切,并对锯切后的集成材半成品两侧面和顶面喷印钻孔、铣切标记,而后输送至钻铣机60;
5)钻铣机60基于工业计算机控制系统传送来的测量结果(即送入除胶机30的集成材毛坯料200的宽度、长度和厚度信息)自动调整钻铣加工参数(即针对集成材半成品的钻孔深度、开槽尺寸、铣型定位等),然后基于对钻孔、铣切标记的识别,对送入的集成材半成品400进行钻孔、铣切开槽以及铣型(端面或侧面的铣型),而后输送至检测机70;
6)检测机70对送入的集成材半成品400(除两个端面之外的四个面,即两个侧面和顶面、底面)进行表面质量检测,识别节疤、加工缺陷,其中:符合表面质量要求的集成材半成品400作为集成材成品300直接输送至下料机80而输出入库;不符合表面质量要求但可修补的集成材半成品400输送到储运装置90上,由工人进行局部修补后输出入库;不符合表面质量要求且无法修补的集成材半成品400输送到废料回收装置100,以待运输至垃圾厂回收再利用。
在本发明中,加工缺陷包括切削不平整、切削深度不够、锯切不平整、钻孔偏斜、钻孔深度不够、铣切不平整,当然加工缺陷可根据实际加工要求而灵活设计,不受局限。
在步骤1)中:
当集成材毛坯料为受弯、压弯或拉弯集成材时,定位测量机20中的传输机通过其两侧的导向滚轮调整集成材毛坯料的传输方位,使集成材毛坯料侧边最终紧靠导向板传输,以便于对集成材毛坯料实施几何尺寸的测量;
当集成材毛坯料为弯曲集成材时,定位测量机20中的传输机通过其两侧的导向滚轮调整集成材毛坯料的传输方位,使集成材毛坯料曲线弧度最大的位置与导向板相切传输,以便于对集成材毛坯料实施几何尺寸的测量。
参考图3来理解,受弯、压弯或拉弯集成材通过导向滚轮调整后,其一侧边紧靠导向板进行直线传输。
参考图4来理解,弯曲集成材通过导向滚轮调整后,其曲线弧度最大的点与导向板相切进行传输。
在步骤2)中:
当集成材毛坯料为受弯、压弯或拉弯集成材时,除胶机30直接对送入的集成材半成品表面进行除胶作业;
当集成材毛坯料为弯曲集成材时,除胶机30中的传输机通过其两侧的导向滚轮调整集成材半成品的传输方位,使集成材半成品运动到除胶刀片的部位的传送方向(或说前进方向)始终与直立的除胶刀片的竖直方向相垂直,以便于集成材半成品表面上的胶缝、胶斑可被除胶刀片快速清除干净。
参考图5来理解除胶机30,对弯曲集成材除胶时,通过导向滚轮调整集成材半成品的传输方位,使集成材半成品围绕自身圆心旋转前进,这样旋转进料的设计方便了除胶刀片进行除胶作业。另外,集成材半成品的弯曲内侧面可受一个力来帮助改变集成材半成品的方位。
在步骤3)中:
对于表面粗糙度偏差小于等于预设值的集成材半成品400,木工刨床41、曲面刨床42将其切削刀具调整成小进刀量来对集成材半成品400进行切削,这样使得刨光后的集成材半成品既满足加工要求,又减少了木材的损耗;对于表面粗糙度偏差超过预设值的集成材半成品400,木工刨床41、曲面刨床42将其切削刀具调整成大进刀量来对集成材半成品400进行切削,这样使得刨光后的集成材半成品可以达到加工要求。
在实际实施中,上述提到的大进刀量大于小进刀量,小进刀量的含义是指仅经过一次切削,便可令较浅的粗糙不平的表面变得平整,换句话说,小进刀量的切削深度较浅,而大进刀量则表示其切削深度大于小进刀量的切削深度。在本领域中,技术人员可根据实际刨光要求来设定大、小进刀量的数值,此为本领域的熟知技术。
在步骤5)中,钻铣机60对集成材半成品两个端面、两个侧面和顶面、底面同时进行钻孔、铣切开槽以及端面或侧面的铣型作业。
在步骤5)中:
当集成材毛坯料为受弯、压弯或拉弯集成材时,钻铣机60直接对送入的集成材半成品表面进行钻孔、铣切开槽以及铣型作业;
当集成材毛坯料为弯曲集成材时,钻铣机60中的传输机通过其两侧的导向滚轮调整集成材半成品的传输方位,使集成材半成品运动到钻具、铣具的部位的传送方向始终与钻具、铣具的动作方向相垂直,以便钻孔、铣切开槽以及铣型作业可快速、准确无误的实施。
在实际实施中,除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60产生的废物(如胶屑、木屑等)输出至废料回收装置100,以待运输至垃圾厂回收再利用。
另外,在本发明中,工业计算机控制系统可根据加工要求等对各机器之间进行协调与调度,不同状况的集成材半成品400可恰当地通过储运装置90中途被直接输送入除胶机30、木工刨床41、曲面刨床42、截断锯机50、钻铣机60或检测机70上,与送入上料机10的集成材毛坯料200一起参与本次加工作业,从而提高集成材的柔性加工性能,缩短加工节拍。
在本发明中,集成材毛坯料200通常为胶合在一起的若干层板,其具有一定的宽度、长度并具有一定的厚度,通过本发明制作出来的集成材成品300可直接用作装配式木结构建筑所需的待装配的预制构件。介于上料机10输出与下料机80输入之间的称为集成材半成品400。
通常在本领域中,集成材主要分为两种,一种是受弯、压弯或拉弯集成材,外观呈直状,另一种是弯曲集成材,外观呈弧形。
本发明的优点是:
本发明采用柔性加工对不同类型的集成材毛坯料实现了集成材的自动化批量生产。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理,对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均属于本发明保护范围之内。