CN108705641A - 装配式木结构预制构件柔性加工生产线及柔性加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式木结构预制构件柔性加工生产线及柔性加工方法，其基于同一套设备实现了对不同类型预制构件的批量生产制造。柔性加工生产线包括上料机，上料机的输出口与表面质量检测分级机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量合格品输出口依次经由机械应力分级机、涂胶机与旋转进料机的输入口连接，旋转进料机的输出口经由互相并列设置的若干组合压机与下料机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量不合格修补品输出口依次经由优选锯机、梳齿榫开榫机、指接机、定长锯机与上料机的输入口连接，表面质量检测分级机、机械应力分级机均设有废品输出口，各机器受工业计算机控制系统控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配式木结构预制构件柔性加工生产线及基于该柔性加工生产线实现的柔性加工方法，属于木材加工技术领域。
背景技术
装配式木结构是一种通过梁、柱、预制墙体、预制楼盖、预制屋盖等预制构件在工厂制作、工地现场装配而成的建筑形式，装配式木结构建筑所用预制构件的核心单元材料之一是一定规格的锯材。通常，锯材按照装配式木结构建筑的设计需求加工成沿木材纤维方向相互平行，在厚度方向层积胶合而成的胶合木，以及相邻层按木材纹理相互垂直排列胶合而成的正交层积木(CLT)等类型的预制构件，这些预制构件经工厂化加工可直接运输至现场进行快速安装，大大缩短了建筑的安装周期。
目前在木结构企业实际生产中，胶合木和正交层积木等预制构件按照各自生产工艺要求分别单独加工，这导致了如下缺陷：两种生产工艺所需设备不同，这不仅造成设备过多，设备所占场地面积过大，而且大幅增加了生产成本，无法很好地满足如今装配式木结构建筑多样化和定制化的发展要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配式木结构预制构件柔性加工生产线及柔性加工方法，其基于同一套设备实现了对不同类型预制构件的批量生产制造。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：它包括上料机，上料机的输出口与表面质量检测分级机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量合格品输出口依次经由机械应力分级机、涂胶机与旋转进料机的输入口连接，旋转进料机的输出口经由互相并列设置的若干组合压机与下料机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量不合格修补品输出口依次经由优选锯机、梳齿榫开榫机、指接机、定长锯机与上料机的输入口连接，表面质量检测分级机、机械应力分级机均设有废品输出口，上料机、表面质量检测分级机、机械应力分级机、涂胶机、旋转进料机、组合压机、下料机、优选锯机、梳齿榫开榫机、指接机、定长锯机受工业计算机控制系统的控制。
一种所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线实现的柔性加工方法，其特征在于，它包括步骤：
1)所述上料机将锯材输送至所述表面质量检测分级机；
2)所述表面质量检测分级机对锯材进行长度、宽度和厚度的几何尺寸测量，以及对锯材的表面缺陷进行识别和分析，然后对锯材是否合格以及是否可修补进行判断：若锯材为合格锯材，则通过质量等级喷码器向锯材上喷涂质量等级标志，然后从所述质量合格品输出口输送至所述机械应力分级机，继续3)；若锯材为不合格锯材且无法修补，则从废品输出口输出；若锯材为不合格锯材但可修补，则通过自动划线器标识出表面缺陷位置以及锯切位置，然后从所述质量不合格修补品输出口输送至所述优选锯机，转至8)；
3)所述机械应力分级机对锯材的弹性模量进行检测，然后对锯材的弹性模量是否满足要求进行判断：若满足要求，则通过机械应力等级喷码器向锯材上喷涂机械应力等级标志，然后输出至所述涂胶机；若不满足要求，则从废品输出口输出；
4)所述涂胶机对锯材的两面进行涂胶，然后输出至所述旋转进料机；
5)根据各所述组合压机加工的预制构件要求的质量等级和机械应力等级，所述旋转进料机通过等级码识别器对锯材上标识的质量等级和机械应力等级进行识别，来将各锯材输送至相应的所述组合压机上；
6)各所述组合压机对送至其上的若干锯材进行层叠粘结组合而制作出装配式木结构所需的预制构件，然后通过成品等级标志喷码器向预制构件上喷涂成品等级标志，然后输出至所述下料机；
7)所述下料机将预制构件输出，转至12)；
8)所述优选锯机通过划线识别器对锯材上标识出表面缺陷位置的划线和锯切位置的划线进行识别，然后基于识别出的表面缺陷位置和锯切位置对锯材进行自动锯切，然后输出至所述梳齿榫开榫机；
9)所述梳齿榫开榫机对锯材两端进行齿榫加工，然后输出至所述指接机；
10)所述指接机将若干锯材进行指接接长加工，然后输出至所述定长锯机；
11)所述定长锯机根据锯材的设定长度、宽度和厚度进行截断锯切而得到几何尺寸合格且没有表面缺陷的锯材，然后输出至所述上料机，转至1)；
12)加工结束。
本发明的优点是：
本发明基于同一套设备可实现对不同类型预制构件(如胶合木和正交层积木等)的批量生产制造，设备利用率高，自动化水平高，生产成本低，产品质量有保障。进一步来说，本发明采用柔性加工结构设计，锯材可被充分利用，损耗小，做到了适材适用，节约了木材原料。
附图说明
图1是本发明装配式木结构预制构件柔性加工生产线的组成示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明装配式木结构预制构件柔性加工生产线包括上料机11，上料机11的输出口与表面质量检测分级机12的输入口连接，表面质量检测分级机12的质量合格品输出口依次经由机械应力分级机13、涂胶机14与旋转进料机15的输入口连接，旋转进料机15的输出口经由互相并列设置的若干组合压机与下料机18的输入口连接，表面质量检测分级机12的质量不合格修补品输出口依次经由优选锯机21、梳齿榫开榫机22、指接机23、定长锯机24与上料机11的输入口连接，表面质量检测分级机12、机械应力分级机13均设有废品输出口，废品输出口可与废品回收装置(图中未示出)的输入口连接，上料机11、表面质量检测分级机12、机械应力分级机13、涂胶机14、旋转进料机15、组合压机、下料机18、优选锯机21、梳齿榫开榫机22、指接机23、定长锯机24受工业计算机控制系统(图中未示出)的控制，即上料机11、表面质量检测分级机12、机械应力分级机13、涂胶机14、旋转进料机15、组合压机、下料机18、优选锯机21、梳齿榫开榫机22、指接机23、定长锯机24的控制端口分别与工业计算机控制系统的相应信号端口连接。
在本发明中，上料机11、表面质量检测分级机12、机械应力分级机13、涂胶机14、旋转进料机15、组合压机、下料机18、优选锯机21、梳齿榫开榫机22、指接机23、定长锯机24可采用本领域的熟知机器，故其具体构成不在这里详述。
在实际设计中，较佳地，表面质量检测分级机12上安装有对锯材上的表面缺陷通过划线来标识出表面缺陷位置，以及根据合格锯材具有的长、宽、高尺寸而划线标识出锯切位置的自动划线器，标识表面缺陷位置的划线长度小于锯切位置的划线长度。另外，表面质量检测分级机12的质量合格品输出口安装有喷涂质量等级标志的质量等级喷码器。
在实际设计中，机械应力分级机13的输出口安装有喷涂机械应力等级标志的机械应力等级喷码器。
在实际设计中，较佳地，旋转进料机15上安装有基于机器视觉实现的等级码识别器，且旋转进料机15设置有若干输出口，每个输出口与相应的一个组合压机相连接，其中：旋转进料机15通过其上设置的旋转机构将具有相应质量等级和机械应力等级的锯材输送至对应的组合压机上。
如图1，图中示出了设置两个组合压机的情形，当然不受局限。具体来说，组合压机包括第一组合压机16、第二组合压机17，其中：
第一组合压机16为将若干锯材层叠组合加工成用做受弯、压弯或拉弯装配式木结构所需的预制构件(或称集成材)的组合压机；
第二组合压机17为将若干锯材层叠组合加工成建筑材料(CLT)的组合压机。
较佳地，第一和第二组合压机16、17的输出口安装有成品等级标志喷码器，这样可以对经过组坯的集成材，即预制构件依据木材品质进行成品等级标志的喷涂，便于后期的分类。
在实际设计中，优选锯机21上安装有对标识表面缺陷位置的划线和锯切位置的划线进行识别的划线识别器，以使优选锯机21根据表面缺陷位置和锯切位置对锯材进行合理地自动锯切。
如图1，下料机18的输出口还经由砂光机19与包装机20的输入口连接，砂光机19、包装机20(熟知机器)同样受工业计算机控制系统控制。
在本发明中，首尾连接的两个机器之间通过传送装置连接，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11、表面质量检测分级机12、机械应力分级机13、涂胶机14、旋转进料机15、组合压机、下料机18、优选锯机21、梳齿榫开榫机22、指接机23、定长锯机24、砂光机19、包装机20相通讯。
基于上述本发明装配式木结构预制构件柔性加工生产线，本发明还提出了一种装配式木结构预制构件柔性加工方法，包括如下步骤：
1)上料机11将放入其内的锯材输送至表面质量检测分级机12；
2)表面质量检测分级机12对锯材进行长度、宽度和厚度的几何尺寸测量，以及对锯材的表面缺陷进行识别和分析，测量结果和分析结果上传至工业计算机控制系统，然后对锯材是否合格以及是否可修补进行判断：若锯材为合格锯材，则通过质量等级喷码器向锯材上喷涂质量等级标志(根据实际需求可设计若干质量等级)，然后从表面质量检测分级机12的质量合格品输出口输送至机械应力分级机13，继续3)；若锯材为不合格锯材且无法修补，则从表面质量检测分级机12的废品输出口输出；若锯材为不合格锯材但可修补，则通过自动划线器标识出表面缺陷位置以及锯切位置，表面缺陷位置划线的长度小于锯切位置划线的长度，然后从表面质量检测分级机12的质量不合格修补品输出口输送至优选锯机21，转至8)；
3)机械应力分级机13对锯材的弹性模量进行检测，检测结果上传至工业计算机控制系统，然后对锯材的弹性模量是否满足要求进行判断：若满足要求，则通过机械应力等级喷码器向锯材上喷涂机械应力等级标志(根据实际弹性模量要求可设计若干机械应力等级)，然后输出至涂胶机14；若不满足要求，即锯材的弹性模量不处于设定范围内，则从机械应力分级机13的废品输出口输出；
4)涂胶机14对锯材的两面进行涂胶，然后输出至旋转进料机15；
5)根据各组合压机加工的预制构件要求的质量等级和机械应力等级，旋转进料机15通过其上设置的等级码识别器对锯材上标识的质量等级和机械应力等级进行识别，来将各锯材通过旋转进料机15上设置的旋转机构输送至相应的组合压机上；
6)各组合压机对送至其上的若干锯材进行层叠粘结组合而制作出装配式木结构所需的预制构件，然后通过成品等级标志喷码器向预制构件上喷涂成品等级标志，然后输出至下料机18；
7)下料机18将预制构件输出，转至12)；
8)优选锯机21通过划线识别器对锯材上标识出表面缺陷位置的划线和锯切位置的划线进行识别，然后基于识别出的表面缺陷位置和锯切位置对锯材进行合理地自动锯切，然后输出至梳齿榫开榫机22；
9)梳齿榫开榫机22对锯材两端进行齿榫加工，然后输出至指接机23；
10)指接机23将若干锯材进行指接接长加工，然后输出至定长锯机24；
11)定长锯机24根据锯材的设定长度、宽度和厚度进行截断锯切而得到几何尺寸合格且可被认为是没有表面缺陷的锯材，然后输出至上料机11，转至1)；
12)加工结束，胶合木或正交层积木等类型的预制构件制作完成。
如图1，在实际实施时，步骤7)后还包括步骤，或者说步骤12)后还包括步骤：砂光机19对下料机18输出的预制构件进行磨光加工，以使预制构件的表面光滑、平整以及厚度均匀一致，然后输出至包装机20；包装机20对砂光机19输出的预制构件成品进行包装，以待堆垛入库。
本发明的优点是：
本发明基于同一套设备可实现对不同类型预制构件(如胶合木和正交层积木等)的批量生产制造，设备利用率高，自动化水平高，生产成本低，产品质量有保障。进一步来说，本发明采用柔性加工结构设计，锯材可被充分利用，损耗小，做到了适材适用，节约了木材原料。
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。
Claims (10)
1.一种装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：它包括上料机，上料机的输出口与表面质量检测分级机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量合格品输出口依次经由机械应力分级机、涂胶机与旋转进料机的输入口连接，旋转进料机的输出口经由互相并列设置的若干组合压机与下料机的输入口连接，表面质量检测分级机的质量不合格修补品输出口依次经由优选锯机、梳齿榫开榫机、指接机、定长锯机与上料机的输入口连接，表面质量检测分级机、机械应力分级机均设有废品输出口，上料机、表面质量检测分级机、机械应力分级机、涂胶机、旋转进料机、组合压机、下料机、优选锯机、梳齿榫开榫机、指接机、定长锯机受工业计算机控制系统的控制。
2.如权利要求1所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述表面质量检测分级机上安装有对锯材上的表面缺陷通过划线来标识出表面缺陷位置，以及根据合格锯材具有的长、宽、高尺寸而划线标识出锯切位置的自动划线器；
所述表面质量检测分级机的质量合格品输出口安装有喷涂质量等级标志的质量等级喷码器。
3.如权利要求1所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述机械应力分级机的输出口安装有喷涂机械应力等级标志的机械应力等级喷码器。
4.如权利要求1所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述旋转进料机上安装有等级码识别器，且所述旋转进料机设置有若干输出口，每个输出口与相应的一个所述组合压机相连接，其中：所述旋转进料机通过其上设置的旋转机构将具有相应质量等级和机械应力等级的锯材输送至对应的所述组合压机上。
5.如权利要求1所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述组合压机包括第一组合压机、第二组合压机，其中：
第一组合压机为将若干锯材层叠组合加工成用做受弯、压弯或拉弯装配式木结构所需的预制构件的组合压机；
第二组合压机为将若干锯材层叠组合加工成建筑材料的组合压机。
6.如权利要求5所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述第一和第二组合压机的输出口安装有成品等级标志喷码器。
7.如权利要求1所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述优选锯机上安装有对标识表面缺陷位置的划线和锯切位置的划线进行识别的划线识别器，以使所述优选锯机根据表面缺陷位置和锯切位置对锯材进行自动锯切。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线，其特征在于：
所述下料机的输出口经由砂光机与包装机的输入口连接，砂光机、包装机受所述工业计算机控制系统的控制。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的装配式木结构预制构件柔性加工生产线实现的柔性加工方法，其特征在于，它包括步骤：
1)所述上料机将锯材输送至所述表面质量检测分级机；
2)所述表面质量检测分级机对锯材进行长度、宽度和厚度的几何尺寸测量，以及对锯材的表面缺陷进行识别和分析，然后对锯材是否合格以及是否可修补进行判断：若锯材为合格锯材，则通过质量等级喷码器向锯材上喷涂质量等级标志，然后从所述质量合格品输出口输送至所述机械应力分级机，继续3)；若锯材为不合格锯材且无法修补，则从废品输出口输出；若锯材为不合格锯材但可修补，则通过自动划线器标识出表面缺陷位置以及锯切位置，然后从所述质量不合格修补品输出口输送至所述优选锯机，转至8)；
3)所述机械应力分级机对锯材的弹性模量进行检测，然后对锯材的弹性模量是否满足要求进行判断：若满足要求，则通过机械应力等级喷码器向锯材上喷涂机械应力等级标志，然后输出至所述涂胶机；若不满足要求，则从废品输出口输出；
4)所述涂胶机对锯材的两面进行涂胶，然后输出至所述旋转进料机；
5)根据各所述组合压机加工的预制构件要求的质量等级和机械应力等级，所述旋转进料机通过等级码识别器对锯材上标识的质量等级和机械应力等级进行识别，来将各锯材输送至相应的所述组合压机上；
6)各所述组合压机对送至其上的若干锯材进行层叠粘结组合而制作出装配式木结构所需的预制构件，然后通过成品等级标志喷码器向预制构件上喷涂成品等级标志，然后输出至所述下料机；
7)所述下料机将预制构件输出，转至12)；
8)所述优选锯机通过划线识别器对锯材上标识出表面缺陷位置的划线和锯切位置的划线进行识别，然后基于识别出的表面缺陷位置和锯切位置对锯材进行自动锯切，然后输出至所述梳齿榫开榫机；
9)所述梳齿榫开榫机对锯材两端进行齿榫加工，然后输出至所述指接机；
10)所述指接机将若干锯材进行指接接长加工，然后输出至所述定长锯机；
11)所述定长锯机根据锯材的设定长度、宽度和厚度进行截断锯切而得到几何尺寸合格且没有表面缺陷的锯材，然后输出至所述上料机，转至1)；
12)加工结束。
10.如权利要求9所述的装配式木结构预制构件柔性加工方法，其特征在于：
所述步骤7)后还包括步骤：
砂光机对所述下料机输出的预制构件进行磨光加工，以使预制构件的表面光滑、平整以及厚度均匀一致，然后输出至包装机；
包装机对砂光机输出的预制构件成品进行包装，以待堆垛入库。
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