CN111098375B - 数控无卡轴旋切装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控无卡轴旋切装置，包括机座、旋刀装置、单辊装置、板压尺装置、固定架、刀架体回转套、斜面轨道、单辊进给传动装置、双辊装置和PLC变频控制系统，其特征在于板压尺装置还包括压尺架回转扇形蜗轮、蜗杆伺服驱动装置，压尺回转轴上固定设有压尺架回转扇形蜗轮，压尺架回转扇形蜗轮经蜗杆伺服驱动装置驱动，蜗杆伺服驱动装置经PLC变频控制系统控制，通过PLC变频控制系统程序控制蜗杆伺服驱动装置驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，在不停机的状态下即时在PLC变频控制系统的操作屏上调整板压尺与旋刀刀刃的刀门间隙参数值，来自动调整旋切的刀门间隙，显著提高了单板的旋切质量和工作效率。

Description

数控无卡轴旋切装置

技术领域

本发明涉及木工机械领域，具体的说是一种数控无卡轴旋切装置。

背景技术

众所周知，近年来由于森林匮乏，用于胶合板生产的原木径级较小，加上许多种植木也用于胶合板生产，这样胶合板生产的原材料较以前的生产原木径级逐渐变小，采用传统工艺用单卡轴或双卡轴生产单板，相对的生产成本和生产效率较低，不适应当前的生产需求，基于以上原因开发设计了数控无卡轴旋切机，传统的无卡轴旋切机通过三个传动辊挤紧圆木旋转进行旋切，这种结构的实质性不足是：

一、由于以前的无卡轴旋切机在刀刃上方的压尺架前端设有压尺辊，压尺辊直径根据木材切削原理理论上越小越好，但由于压尺辊强度及轴承尺寸的限制，压尺辊直径一般都大于80mm，这样单辊与圆木外圆相接触，又要与刀背留有一定的出板间隙，这种结构的单辊中心线都高出刀刃15mm左右，这样单辊与圆木的接触挤压区都高出刀刃太高，对旋切的单板没产生真正意义上的挤压，旋切出的单板质量很差。

二、圆木在旋切过程中直径逐渐变小，曲率半径逐渐变小，单辊与圆木的接触区随直径变小，接触点逐渐变高，这样旋切的单板质量较差，表面光洁度低，厚度大的单板容易产生单板背面背裂，并且，旋切不同树种的木质的硬软不同，生产出的单板厚度误差也较大，因此，到目前为止，市面上的无卡轴旋切的单板很大一部分达不到生产高档胶合板的质量要求，尤其在旋切到小径时单板质量更差。

三、圆木在旋切时，由于传动辊驱动电机以恒定的出板速度旋切，当木芯很小时，进给速度很快，冲击力较大，严重影响了单双辊的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本申请人于2017年7月6日向中国专利局申请了专利申请号为：2017105482254，专利名称为: 数控无卡轴旋切机发明专利，其包括机座、旋刀装置、单辊装置、双辊装置、PLC变频控制系统和板厚调节装置，这种结构在工作时，首先根据旋切的单板厚度，预设板压尺的两个刀门间隙，调整压尺架的高度：旋转支撑部件中的调高螺杆，使压尺架绕压尺回转轴旋转，进而调整了调整板压尺与旋刀刀刃在垂直面内的相对高度，然后用锁紧螺母锁紧，再通过压尺开合油缸驱动压尺开合转架旋转，带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刀刃在水平面和垂直面的相对位置，这样不论圆木直径变化多大，板压尺和旋刀始终对圆木旋切的单板形成真正意义上的挤压旋切，使单板的两端面的光洁度都得到了显著提高，降低了单板背面产生背裂的不足；

再调整压尺架上的压尺直线度螺杆，通过压尺直线度螺杆对板压尺进行调整，使板压尺的刃口始终和旋刀刀刃相平行，提高了单板的旋切质量；

再根据圆木里外硬度不同，预设板压尺刃口相对于旋刀刀刃的两个刀门间隙，即调整压尺架后部的板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆Ⅱ， 调整时，先启动 PLC变频控制系统，驱动压尺开合油缸带动压尺开合转架旋转，压尺开合转架经压尺开合转轴带动压尺架旋转，使板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆Ⅱ离开与板厚预设气缸连接的定位板，即可以人工旋转板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆Ⅱ来预设两个刀门间隙，调好后用锁紧螺母锁紧；板厚预设气缸带动板厚预设定位板到达板厚预设调节杆Ⅰ或板厚预设调节杆Ⅱ处，再次启动压尺开合油缸，使压尺架复位，这样可以根据原木由外到内的质地不同，自动调整旋切厚度，大大提高了单板的旋切质量。

开始旋切前，在PLC变频控制系统的操作屏上，设置好ABCDE五段区间速度，同时设置好相对应的木段直径，变频速度设好后，再根据木段情况设置好最小木芯直径，同时设置好双辊装置自动返程的距离，上述程序设置好后，开始上木，选择要旋切的单板厚度，上木后，按下操作屏上上的旋切启动键，PLC变频控制系统指令双辊驱动电机、单辊驱动电机动作，带动单传动辊和双传动辊旋转， 同时PLC变频控制系统控制单传动辊进给伺服电机动作，驱动单传动辊进给传动蜗杆蜗轮副旋转，传动大杠及联轴器将两端的传动连接，并带动单传动辊两端的进给丝杠旋转，通过进给丝杠传来的运动使单辊工作台沿着两端直线导轨位移，实现单辊工作台的进给运动，由于单辊工作台位移是通过伺服电机驱动进给传动链实现的，保证进给位移准确。

由于所述双辊齿轮进给箱经齿轮进给箱内相啮合的齿轮副和螺旋锥齿轮副与双辊进给丝杠相连接，经双辊进给丝杠传来的运动使双辊工作台沿两端的直线导轨位移，伺服控制系统使双传动辊与单传动辊同步进给并带动圆木旋转，在旋切过程中，通过旋刀旋切和板压尺的挤压旋切成单板。

在旋切圆木刚进刀时，旋切速度保持在低速，圆木完全吃刀后，切削速度逐渐提升，在旋切的过程中， PLC变频控制系统自动控制单辊进给传动装置和双辊进给传动装置运行，单辊进给传动装置经伺服电机驱动蜗杆蜗轮转动，带动单传动辊两端的进给丝杠旋转，通过进给丝杠传来的运动使单辊工作台沿着两端直线导轨位移，实现单辊进给运动；双辊进给传动装置经伺服电机驱动齿轮箱内齿轮转动，带动螺旋锥齿轮转动，螺旋锥齿轮转动使双辊进给丝杠转动，实现双辊工作台进给运动，同时进给齿轮带动调后角锥齿轮转动，调后角齿轮箱带动调后角偏心凸轮转动，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆带动刀架体回转来改变旋刀后角变化，使整个旋刀的后角变化随木段直径的变化自动改变，解决了圆木直径大时后角不变，接触面大，机床震动及切削阻力大的缺陷，同时，还能随木段的逐渐缩小，后角也随着逐渐变小，增大旋刀后面与木段的接触面积，显著提高了单板的表面光洁度；

当木段旋切到设定的直径时，切削速度逐渐下降，PLC变频控制系统自动调整圆木旋切厚度，即指令压尺开合油缸带动压尺回转轴旋转，板厚预设气缸带动板厚预设定位板左右移动，使板厚预设定位板与所述板厚预设调节杆Ⅱ相抵触，开合油缸复位，进行旋切，这样不论圆木直径变化多大，板压尺和旋刀始终对圆木旋切的单板的两端面形成真正意义上的挤压旋切，并且还实现了变速旋切，达到了旋切平缓，机床冲击力小，大大提高了机床零部件的使用寿命和单板的旋切质量。

当圆木旋切到最小直径时， 即机床移动停止工进，同时开始返程启动，在返程过程中， PLC变频控制系统指令打木芯气缸动作，将小直径的木芯打掉，当机床到达设置的返程位置时停止，即完成了一个工作循环，再二次上木进行一个工作循环。

这种结构的刀门间隙调整过程如下：由于一根圆木里外硬度不同，且其硬度是随每年生长的环境的变化而变化。在工作时，先手动调整板压尺和旋刀的两个刀门间隙，即调整压尺架后部的板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆Ⅱ， 调整时，先启动 PLC变频控制系统，驱动压尺开合油缸带动压尺开合转架旋转，压尺开合转架经压尺开合转轴带动压尺架旋转，使板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆离开与板厚预设气缸连接的定位板，人工旋转板厚预设调节杆Ⅰ和板厚预设调节杆Ⅱ来预设两个刀门间隙，调好后用锁紧螺母锁紧；板厚预设气缸带动板厚预设定位板到达板厚预设调节杆Ⅰ或板厚预设调节杆Ⅱ处，再次启动压尺开合油缸，使压尺架复位； 这种结构在使用过程中的实质性不足是：一是需要停机手动调整板压尺和旋刀的两个刀门间隙，导致操作繁琐，工作效率低；二是在控制时，PLC变频控制系统只能控制压尺开合油缸在手动设定的两个刀门间隙值之间转换，即：“在初次旋切原木时，压尺开合油缸24带动压尺回转轴20旋转，板厚预设气缸32带动板厚预设定位板31左右移动，使板厚预设定位板31与所述板厚预设调节杆Ⅰ34相抵触，当圆木直径变小时，PLC变频控制系统5再次调整圆木旋切厚度，压尺开合油缸24带动压尺回转轴20旋转，板厚预设气缸32带动板厚预设定位板31左右移动，使板厚预设定位板31与所述板厚预设调节杆Ⅱ35相抵触进行旋切”。由于圆木的里外软硬度有变化而使得单板旋切质量低、而需要设置其它板厚的刀门间隙时，则只能停机设置，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、自动化程度高、工作效率高、旋切精度高、单板成品率高、设备使用寿命长的数控无卡轴旋切装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数控无卡轴旋切装置，包括机座、旋刀装置、单辊装置、板压尺装置、固定架、刀架体回转套、斜面轨道、单辊进给传动装置、双辊装置和PLC变频控制系统，其特征在于所述板压尺装置包括压尺架、压尺回转轴、板压尺、压尺固定板、压尺紧固螺钉、压尺回转偏心套、支撑部件、压尺架回转扇形蜗轮、蜗杆伺服驱动装置，所述压尺架前端设有板压尺和压尺固定板，所述板压尺经压尺固定板和压尺紧固螺钉固定在压尺架上，所述压尺架后部固定设有蜗杆伺服驱动装置，后部两端分别设有压尺回转偏心套，前部两端分别与支撑部件固定连接，所述压尺回转轴上固定设有压尺架回转扇形蜗轮，所述压尺回转轴穿过压尺架后、其两端经压尺回转偏心套和固定架内的铜套滑动连接，所述压尺架回转扇形蜗轮经蜗杆伺服驱动装置驱动，所述蜗杆伺服驱动装置经PLC变频控制系统控制，所述支撑部件下端与压尺滑道滑动连接，通过PLC变频控制系统程序控制蜗杆伺服驱动装置驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刀刃在水平面和垂直面的相对位置，保证压尺前后移动，使得压尺总是沿着支撑部件的斜面轨道实现直线位移，这样根据圆木的实际情况，在不停机的状态下即时在PLC变频控制系统的操作屏上调整板压尺与旋刀刀刃的刀门间隙参数值，使得PLC变频控制系统程序和蜗杆伺服驱动装置的机械结构结合来自动调整旋切的刀门间隙，显著提高了单板的旋切质量和工作效率；

本发明所述旋刀装置包括刀架体、装刀盒、旋刀、压刀板、压刀缸、调后角齿轮箱、调后角传动杠、调后角偏心凸轮、调后角拉杆和刀架体回转套、调后角伺服电机，所述旋刀装置前部两端分别经刀架体与刀架体回转套相连接，后部两端分别经调后角传动杠、调后角偏心凸轮、调后角拉杆相连接，所述刀架体前端顶部设有装刀盒，所述装刀盒内设有旋刀，装刀盒经支撑在刀架体上的压刀板压紧，所述压刀板通过支套和螺杆支撑在刀架体上，下部与固定在刀架体上的压刀缸相抵触，通过压刀缸使压刀板压紧装刀盒，所述压刀缸经液压控制系统与PLC变频控制系统相连接，以利于通过PLC变频控制系统控制压刀缸动作，实现压刀板对装刀盒的压紧或松开，所述调后角偏心凸轮套在调后角传动杠上，所述调后角偏心凸轮外部连接调后角拉杆，通过调后角拉杆与刀架体上支承孔相铰接，所述刀架体两端支轴支承在刀架体回转套上，刀架体回转套镶装在固定架上，所述调后角传动杠两端分别与调后角齿轮箱相连接，所述调后角齿轮箱与调后角伺服电机直联并固定于机座上，所述调后角伺服电机经PLC变频控制系统控制，以利于通过PLC变频控制系统指令调后角伺服电机驱动调后角齿轮箱带动调后角偏心凸轮转动，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆带动刀架体回转来改变旋刀后角，使整个旋刀后角变化随木段直径的变化自动改变，解决了圆木直径大时后角不变，接触面大，机床震动及切削阻力大的缺陷，同时，还能随木段的逐渐缩小，后角也随着逐渐变小，增大旋刀后面与木段的接触面积，显著提高了单板的表面光洁度；

本发明所述双辊装置包括双辊工作台、双辊装置、双传动辊、双辊传动电机、同步带轮和编码器，所述双辊装置包括双辊工作台进给伺服电机、动力传动轴、双辊进给丝杠、双辊齿轮传动箱和齿轮进给箱，所述双辊工作台上设有双传动辊及双辊传动电机，所述双传动辊经双辊传动电机驱动，所述双辊传动电机经PLC变频控制系统控制，所述动力传动轴两端分别经联轴器与双辊齿轮传动箱相连接，所述双辊齿轮传动箱的传动齿轮经双辊工作台进给伺服电机驱动，所述双辊齿轮传动箱装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给齿轮进给箱内相啮合的螺旋锥齿轮，再将运动传递给双辊进给丝杠， 所述双辊齿轮传动箱的中间输出轴上设有同步带轮，所述同步带轮上固定有编码器，所述编码器与PLC变频控制系统相连接，以利于在旋切过程中通过编码器计算双辊工作台的位移转换成电信号上传在PLC变频控制系统，PLC变频控制系统通过程序反馈至后角伺服电机，调后角伺服电机与双辊工作台进给伺服电机通过程序中的电子齿轮相挂，调后角伺服电机将运动传递给偏心凸轮，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆带动刀架体回转来改变旋切过程中的旋刀后角，整个后角变化随木段直径变化自动改变，达到旋切不同树种不同板厚不同径级所对应的理想切削参数，调整方便快捷、提高生产效率及单板质量的优点。

本发明所述蜗杆伺服驱动装置包括蜗杆箱、蜗杆减速机、压尺调节伺服电机、齿轮、中间介轮、涨套和蜗杆，所述蜗杆箱内平行设有两个蜗杆，所述蜗杆经轴承与蜗杆箱固定连接，两个蜗杆分别与压尺架回转扇形涡轮相啮合，其中一个蜗杆一端轴伸经涨套与一个齿轮固定连接，另一蜗杆一端轴伸与蜗杆减速机相连接驱动，另一端与另一个齿轮固定连接，两个齿轮分别经中间介轮相啮合连接，所述中间介轮经轴承固定在支轴上，所述支轴固定在蜗杆箱上，所述蜗杆减速机与压尺调节伺服电机相连接，所述压尺调节伺服电机经PLC变频控制系统相连接，通过调整双蜗杆和双压尺架回转扇形涡轮的啮合间隙，能有效降低刀门间隙传动链的误差，提高了刀门间隙重复定位精度。

本发明的控制方法： 开始旋切前，在PLC变频控制系统的操作屏上，设置好ABCDE五段区间速度，同时设置好相对应的木段直径，变频速度设好后，再根据木材情况设置好最终木芯直径，同时设置好双辊装置自动返程的距离以及根据旋切的圆木设置单板的两个厚度值、两个刀门间隙值和旋切后角数值，上述程序参数设置好后，开始上木，上木后，按下操作屏上的旋切启动键，PLC变频控制系统指令双辊驱动电机、单辊驱动电机、压尺调节伺服电机、调后角伺服电机、双辊工作台进给伺服电机、单传动辊进给伺服电机动作，压尺调节伺服电机和蜗杆减速机驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力；

单辊驱动电机驱动单传动辊旋转、双辊驱动电机驱动双传动辊旋转， 同时PLC变频控制系统控制单传动辊进给伺服电机动作，驱动单传动辊进给传动蜗轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，进而带动单辊工作台沿着斜面轨道移动；由于单辊工作台位移是通过两端的斜面轨道直线滑动和单传动辊进给丝杠旋转进给，保证了单辊工作台左右进给同步。

由于所述双辊齿轮传动箱经双辊工作台进给伺服电机驱动，所述双辊齿轮传动箱装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给进给箱内相啮合的螺旋锥齿轮，再将运动传递给双辊进给丝杠，实现双辊工作台位移；单双辊工作台的同步进给位移及单双辊旋转产生的圆周力驱动木段旋转，通过旋刀的旋切和板压尺的挤压，实现对木段的旋切。

在旋切圆木刚进刀时，旋切速度保持在低速，圆木完全吃刀后，切削速度逐渐提升，在旋切的过程中， PLC变频控制系统自动控制单辊进给传动装置和双辊装置运行，单辊进给传动装置经单传动辊进给伺服电机驱动单传动辊进给传动蜗轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转，并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，实现单辊工作台的位移； 双辊进给装置经双辊工作台进给伺服电机驱动齿轮副及螺旋锥齿轮副转动，将运动传递辊进给丝杠，实现双辊工作台位移，双辊齿轮传动箱的中间输出轴将运动传递给编码器，编码器采集双辊工作台的位移信号并转换成电信号上传至PLC变频控制系统，PLC变频控制系统程序指令调后角伺服电机动作，使得调后角伺服电机与双辊工作台进给伺服电机形成电子齿轮相挂，调后角伺服电机将运动传递给偏心凸轮，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆带动刀架体回转来改变旋切过程中的旋刀后角，整个后角变化随木段直径变化自动改变。

在旋切过程中，压尺调节伺服电机和蜗杆减速机驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力

当遇到木段质量不高时，在操作屏上修改板厚，设备在未停机状态下自动切换至修改后的板厚参数上并继续旋切，本发明能时时根据不同木芯质量，设定不同的后角参数，同时，还能根据需要通过PLC变频控制系统中的程序实时改变后角，达到合理的旋刀切削参数，并使得后角参数值在操作屏上实时显示，显著提高了工作效率、单板的旋切质量。

当圆木旋切到程序设定的最终木芯直径时， 即机床移动停止工进，同时开始返程启动，到达打木芯返程设定值时， PLC变频控制系统指令打木芯气缸动作，将小直径的木芯打掉，当机床到达后限位时停止，即完成了一个工作循环，再二次上木进行一个工作循环。

本发明由于采用上述结构，整个旋切过程中，PLC变频控制系统将单双辊驱动、数控双辊进给、数控单辊进给、数控压尺及数控后角调控传动集合，实现了数控无卡轴旋切机四轴智能驱动，提高了单板厚度精度和表面质量，降低了单板背裂现象，提高生产效率及单板质量，具有结构新颖、自动化程度高、工作效率高、旋切平缓、旋切精度高、单板成品率高等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是板压尺装置与刀架体的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图5中A-A的剖视图。

图7是图5中B-B的剖视图。

图8是单辊装置的结构示意图。

图9是图8的左视图。

图10是图8中C-C的剖视图。

图11是图8中D-D的剖视图。

图12是本发明中机座、单辊进给传动装置和双辊装置的进给传动结构示意图。

图13是图12的左视图。

图14是图13的仰视图。

图15是图14中E-E的展开图。

图16是图14中F-F的展开图。

附图标记：机座1、旋刀装置2、单辊装置3、双辊装置4、PLC变频控制系统5、板压尺装置6、固定架7、压尺滑道11、动力传动轴13、单辊支架16、斜面轨道17、单传动辊进给丝杠18、压尺架19、压尺回转轴20、板压尺21、压尺固定板22、压尺紧固螺钉23、压尺回转偏心套26、支撑部件27、直线度螺杆36、单传动辊37、单传动辊齿轮传动箱38、单辊驱动电机39、单辊工作台40、单传动辊进给伺服电机41、单传动辊进给传动箱42、单传动辊进给传动涡轮蜗杆43、单传动辊进给传动杠44、双辊工作台45、双传动辊47、双辊工作台进给伺服电机49、双辊进给丝杠51、传动箱52、齿轮进给箱53、进给齿轮54、螺旋锥齿轮55、刀架体56、装刀盒57、旋刀58、压刀板59、压刀缸60、调后角传动杠62、调后角偏心凸轮63、调后角拉杆64、刀架体回转套65、打木芯气缸66、单辊进给传动装置67、调后角伺服电机68、压尺架回转扇形涡轮69、蜗杆伺服驱动装置70、同步带轮71、蜗杆箱72、蜗杆减速机73、压尺调节伺服电机74、中间介轮76、涨套77、蜗杆78、齿轮79、编码器80、调后角齿轮箱81。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如附图所示，一种数控无卡轴旋切装置，包括机座1、旋刀装置2、单辊装置3、双辊装置4和PLC变频控制系统5，所述双辊装置4经滑块与机座1上设有的直线导轨滚动连接，所述旋刀装置2和单辊装置3间设有板压尺装置6，所述旋刀装置2两端的机座1上端设有固定架7，所述固定架7上设有刀架体回转套、斜面轨道和单辊进给传动装置，所述固定架7内侧设有压尺滑道11，所述双辊装置两端分别经双辊进给丝杠51与机座上设有的双辊装置4相连接，所述单辊装置3两端分别经单辊支架16与斜面轨道17滑动连接，所述单辊支架16经单传动辊进给丝杠18与单辊进给传动装置相连接，所述双辊装置4和单辊进给传动装置分别经PLC变频控制系统5控制，其特征在于所述板压尺装置6包括压尺架19、压尺回转轴20、板压尺21、压尺固定板22、压尺紧固螺钉23、压尺回转偏心套26、支撑部件27、压尺架回转扇形蜗轮69、蜗杆伺服驱动装置70，所述压尺架19前端设有板压尺21和压尺固定板22，所述板压尺21经压尺固定板22和压尺紧固螺钉23固定在压尺架19上，所述压尺架19后部固定设有蜗杆伺服驱动装置70，后部两端分别设有压尺回转偏心套26，前部两端分别与支撑部件27固定连接，所述压尺回转轴上固定设有压尺架回转扇形蜗轮69，所述压尺回转轴20穿过压尺架后、其两端经压尺回转偏心套26和固定架7内的铜套滑动连接，所述压尺架回转扇形蜗轮69经蜗杆伺服驱动装置70驱动，所述蜗杆伺服驱动装置70经PLC变频控制系统控制，所述支撑部件27下端与压尺滑道11滑动连接，通过PLC变频控制系统程序控制蜗杆伺服驱动装置70驱动压尺架回转扇形蜗轮69旋转，带动压尺回转轴20旋转，压尺回转轴20在压尺回转偏心套26的偏心作用下，带动压尺架19沿着压尺滑道11前后位移，进而调整板压尺21刃口与旋刀刀刃在水平面和垂直面的相对位置，保证压尺前后移动，使得压尺总是沿着支撑部件27的斜面轨道实现直线位移，这样根据圆木的实际情况，在不停机的状态下即时在PLC变频控制系统的操作屏上调整板压尺与旋刀刀刃的刀门间隙参数值，使得PLC变频控制系统程序和蜗杆伺服驱动装置的机械结构结合来自动调整旋切的刀门间隙，显著提高了单板的旋切质量和工作效率。

本发明所述旋刀装置2包括刀架体56、装刀盒57、旋刀58、压刀板59、压刀缸60、调后角齿轮箱81、调后角传动杠62、调后角偏心凸轮63、调后角拉杆64和刀架体回转套65、调后角伺服电机68，所述旋刀装置2前部两端分别经刀架体与刀架体回转套65相连接，后部两端分别经调后角传动杠62、调后角偏心凸轮63、调后角拉杆64相连接，所述刀架体56前端顶部设有装刀盒57，所述装刀盒57内设有旋刀58，装刀盒57经支撑在刀架体56上的压刀板59压紧，所述压刀板59通过支套和螺杆支撑在刀架体56上，下部与固定在刀架体56上的压刀缸60相抵触，通过压刀缸60使压刀板59压紧装刀盒57，所述压刀缸60经液压控制系统与PLC变频控制系统相连接，以利于通过PLC变频控制系统控制压刀缸60动作，实现压刀板59对装刀盒57的压紧或松开，所述调后角偏心凸轮63套在调后角传动杠62上，所述调后角偏心凸轮63外部连接调后角拉杆64，通过调后角拉杆64与刀架体56上支承孔相铰接，所述刀架体56两端支轴支承在刀架体回转套65上，刀架体回转套65镶装在固定架7上，所述调后角传动杠62两端分别与调后角齿轮箱81相连接，所述调后角齿轮箱81与调后角伺服电机68直联并固定于机座1上，所述调后角伺服电机68经PLC变频控制系统控制，以利于通过PLC变频控制系统指令调后角伺服电机68驱动调后角齿轮箱81带动调后角偏心凸轮转动，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆64带动刀架体回转来改变旋刀后角，使整个旋刀后角变化随木段直径的变化自动改变，解决了圆木直径大时后角不变，接触面大，机床震动及切削阻力大的缺陷，同时，还能随木段的逐渐缩小，后角也随着逐渐变小，增大旋刀后面与木段的接触面积，显著提高了单板的表面光洁度；

本发明所述双辊装置包括双辊工作台45、双辊装置4、双传动辊47、双辊传动电机、同步带轮71和编码器80，所述双辊装置4包括双辊工作台进给伺服电机49、动力传动轴13、双辊进给丝杠51、双辊齿轮传动箱52和齿轮进给箱53，所述双辊工作台45上设有双传动辊47及双辊传动电机，所述双传动辊47经双辊传动电机驱动，所述双辊传动电机经PLC变频控制系统5控制，所述动力传动轴13两端分别经联轴器与双辊齿轮传动箱52相连接，所述双辊齿轮传动箱52的传动齿轮经双辊工作台进给伺服电机49驱动，所述双辊齿轮传动箱52装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给齿轮进给箱53内相啮合的螺旋锥齿轮55，再将运动传递给双辊进给丝杠51， 所述双辊齿轮传动箱52的中间输出轴上设有同步带轮71，所述同步带轮71上固定有编码器80，所述编码器80与PLC变频控制系统相连接，以利于在旋切过程中通过编码器80计算双辊工作台的位移转换成电信号上传在PLC变频控制系统，PLC变频控制系统通过程序反馈至后角伺服电机，调后角伺服电机68与双辊工作台进给伺服电机49通过程序中的电子齿轮相挂，调后角伺服电机68将运动传递给偏心凸轮，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆64带动刀架体回转来改变旋切过程中的旋刀后角，整个后角变化随木段直径变化自动改变，达到旋切不同树种不同板厚不同径级所对应的理想切削参数，调整方便快捷、提高生产效率及单板质量的优点。

本发明所述蜗杆伺服驱动装置70包括蜗杆箱72、蜗杆减速机73、压尺调节伺服电机74、齿轮79、中间介轮76、涨套77和蜗杆78，所述蜗杆箱内平行设有两个蜗杆78，所述蜗杆经轴承与蜗杆箱固定连接，两个蜗杆分别与压尺架回转扇形涡轮69相啮合，其中一个蜗杆一端轴伸经涨套77与一个齿轮79固定连接，另一蜗杆一端轴伸与蜗杆减速机73相连接驱动，另一端与另一个齿轮79固定连接，两个齿轮79分别经中间介轮76相啮合连接，所述中间介轮76经轴承固定在支轴上，所述支轴固定在蜗杆箱72上，所述蜗杆减速机73与压尺调节伺服电机74相连接，所述压尺调节伺服电机74经PLC变频控制系统相连接，通过调整双蜗杆78和双压尺架回转扇形涡轮69的啮合间隙，能有效降低刀门间隙传动链的误差，提高了刀门间隙重复定位精度。

本发明所述支撑部件27的结构与现有技术相同，此不赘述。

本发明所述板压尺21的背切削面与水平面形成一个夹角，背切削面与表切削面之间夹角称为压尺切削角，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力。

本发明所述单辊装置包括单传动辊37、单传动辊齿轮传动箱38、单辊驱动电机39、单辊进给传动装置67、单辊工作台40和单辊支架16，所述单辊进给传动装置包括单传动辊进给伺服电机41、单传动辊进给传动箱42、单传动辊进给传动涡轮蜗杆43、单传动辊进给传动杠44、单传动辊进给丝杠18，所述单传动辊37经轴承、轴承支座固定在单辊工作台40上，单传动辊37经单辊驱动电机39将运动传递给齿轮传动箱38及单传动辊37，实现单传动辊37运动准确、传动平稳、旋转波动小的作用，所述单传动辊齿轮传动箱经单传动辊旋转电机39驱动，所述单传动辊齿轮传动箱和单传动辊旋转电机39均固定在单辊工作台40上，所述单辊工作台40两端分别与单辊支架16固定连接，所述单传动辊进给传动杠44经单传动辊进给传动箱42内的单传动辊进给传动蜗轮蜗杆43与单传动辊进给丝杠18相连接，所述单传动辊进给丝杠18经单传动辊进给伺服电机41驱动，所述单传动辊进给伺服电机41经PLC变频控制系统5控制，以使PLC变频控制系统控制单传动辊进给伺服电机41动作，驱动单传动辊进给传动蜗轮蜗杆43和单传动辊进给传动箱42旋转并带动单传动辊37两端的单传动辊进给丝杠18旋转，进而带动单辊工作台40沿着斜面轨道17位移，同时，PLC变频控制系统5控制单传动辊齿轮传动箱带动单传动辊旋转，单传动辊旋转产生的圆周力驱动圆木旋转，由于单辊工作台40的位移是通过单传动辊进给伺服电机41驱动传动链使单传动辊进给丝杠18旋转及两端的单辊支架16沿着斜面轨道17直线滑动实现的，保证了单传动辊37左右进给同步，重复定位精度高。

本发明可在所述板压尺21后端设有直线度调节装置，所述直线度调节装置采用直线度螺杆36，所述压尺架19上沿板压尺21直线方向线性阵列设有螺纹穿孔，所述直线度螺杆36与螺纹穿孔连接后，端部与板压尺21后端相连接，通过直线度螺杆36的旋转对板压尺21进行顶拉调节，调整压尺刃口相对于旋刀刀刃在水平面和垂直面的平行度误差，以达到通过直线度螺杆调节板压尺的直线度和板压尺相对于旋刀的起始相对位置，保证刀门间隙值的均匀一致性，提高了单板的旋切质量。

本发明所述双辊驱动电机和单辊驱动电机39分别采用变频电机，以利于在旋切刚进刀时，速度保持在低速，完全吃刀后切削速度逐渐提升，当木段直径减小到设定的直径时，切削速度逐渐下降，实现了变速旋切，达到了旋切平缓，机床冲击力小，大大提高了机床零部件的使用寿命和旋切质量。

本发明在所述的单辊工作台40上设有打木芯气缸66，所述打木芯气缸66经PLC变频控制系统5控制，旋切到设定最终木芯值时，双辊工作台开始返程，到达返程设定值时，PLC变频控制系统即指令打木芯气缸动作冲击木芯，将木芯打掉。

本发明在工作时，首先根据旋切的单板厚度，调整压尺架的高度：旋转支撑部件中的调高螺杆，使压尺架沿着调高螺杆上升或下降，进而调整了调整板压尺刃口与旋刀刀刃在水平面和垂直面内的相对高度，然后用锁紧螺母锁紧，再调整压尺架上的直线度螺杆，直线度螺杆顶拉板压尺，以使板压尺的直线度始终和旋刀的直线度相平行，提高了单板的旋切质量；

开始旋切前，在PLC变频控制系统的操作屏上，设置好ABCDE五段区间速度，同时设置好相对应的木段直径，变频速度设好后，再根据木材情况设置好最终木芯直径，同时设置好双辊装置自动返程的距离以及根据旋切的圆木设置单板的两个厚度值、两个刀门间隙值和旋切后角数值，上述程序参数设置好后，开始上木，上木后，按下操作屏上的旋切启动键，PLC变频控制系统指令双辊驱动电机、单辊驱动电机、压尺调节伺服电机74、调后角伺服电机68、双辊工作台进给伺服电机、单传动辊进给伺服电机动作，压尺调节伺服电机74和蜗杆减速机73驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力；

单辊驱动电机驱动单传动辊旋转、双辊驱动电机驱动双传动辊旋转， 同时PLC变频控制系统控制单传动辊进给伺服电机动作，驱动单传动辊进给传动蜗轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，进而带动单辊工作台沿着斜面轨道移动；由于单辊工作台位移是通过两端的斜面轨道直线滑动和单传动辊进给丝杠旋转进给，保证了单辊工作台左右进给同步。

由于所述双辊齿轮传动箱52经双辊工作台进给伺服电机49驱动，所述双辊齿轮传动箱52装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给进给箱53内相啮合的螺旋锥齿轮55，再将运动传递给双辊进给丝杠51，实现双辊工作台位移；单双辊工作台的同步进给位移及单双辊旋转产生的圆周力驱动木段旋转，通过旋刀的旋切和板压尺的挤压，实现对木段的旋切。

在旋切圆木刚进刀时，旋切速度保持在低速，圆木完全吃刀后，切削速度逐渐提升，在旋切的过程中， PLC变频控制系统自动控制单辊进给传动装置和双辊装置运行，单辊进给传动装置经单传动辊进给伺服电机驱动单传动辊进给传动蜗轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转，并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，实现单辊工作台的位移； 双辊进给装置经双辊工作台进给伺服电机驱动齿轮副及螺旋锥齿轮副转动，将运动传递辊进给丝杠，实现双辊工作台位移，双辊齿轮传动箱52的中间输出轴将运动传递给编码器80，编码器80采集双辊工作台的位移信号并转换成电信号上传至PLC变频控制系统，PLC变频控制系统程序指令调后角伺服电机68动作，使得调后角伺服电机68与双辊工作台进给伺服电机形成电子齿轮相挂，调后角伺服电机68将运动传递给偏心凸轮，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆64带动刀架体回转来改变旋切过程中的旋刀后角，整个后角变化随木段直径变化自动改变。

在旋切过程中，压尺调节伺服电机74和蜗杆减速机73驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力

当木段质量不高时，可在操作屏上修改板厚，设备在未停机状态下自动切换至修改后的板厚参数上并继续旋切，本发明能时时根据不同木芯质量，设定不同的后角参数，同时，还能根据需要通过PLC变频控制系统中的程序实时改变后角，达到合理的旋刀切削参数，并使得后角参数值在操作屏上实时显示，显著提高了工作效率、单板的旋切质量。

当圆木旋切到程序设定的最终木芯直径时， 即机床移动停止工进，同时开始返程启动，到达打木芯返程设定值时， PLC变频控制系统指令打木芯气缸动作，将小直径的木芯打掉，当机床到达后限位时停止，即完成了一个工作循环，再二次上木进行一个工作循环。

本发明由于采用上述结构，整个旋切过程中，PLC变频控制系统将单双辊驱动、数控双辊进给、数控单辊进给、数控压尺及数控后角调控传动集合，实现了数控无卡轴旋切机四轴智能驱动，提高了单板厚度精度和表面质量，降低了单板背裂现象，提高生产效率及单板质量，具有结构新颖、自动化程度高、工作效率高、旋切平缓、旋切精度高、单板成品率高等优点。

Claims (1)

1.一种数控无卡轴旋切装置，包括机座、旋刀装置、单辊装置、板压尺装置、固定架、刀架体回转套、斜面轨道、双辊装置和PLC变频控制系统，其特征在于所述板压尺装置包括压尺架、压尺回转轴、板压尺、压尺固定板、压尺紧固螺钉、压尺回转偏心套、支撑部件、压尺架回转扇形蜗轮、蜗杆伺服驱动装置，所述压尺架前端设有板压尺和压尺固定板，所述板压尺经压尺固定板和压尺紧固螺钉固定在压尺架上，所述压尺架后部固定设有蜗杆伺服驱动装置，后部两端分别设有压尺回转偏心套，前部两端分别与支撑部件固定连接，所述压尺回转轴上固定设有压尺架回转扇形蜗轮，所述压尺回转轴穿过压尺架后、其两端经压尺回转偏心套和固定架内的铜套滑动连接，所述压尺架回转扇形蜗轮经蜗杆伺服驱动装置驱动，所述蜗杆伺服驱动装置经PLC变频控制系统控制，所述支撑部件下端与压尺滑道滑动连接，所述旋刀装置包括刀架体、装刀盒、旋刀、压刀板、压刀缸、调后角齿轮箱、调后角传动杠、调后角偏心凸轮、调后角拉杆和刀架体回转套、调后角伺服电机，所述旋刀装置前部两端分别经刀架体与刀架体回转套相连接，后部两端分别经调后角传动杠、调后角偏心凸轮、调后角拉杆相连接，所述刀架体前端顶部设有装刀盒，所述装刀盒内设有旋刀，装刀盒经支撑在刀架体上的压刀板压紧，所述压刀板通过支套和螺杆支撑在刀架体上，下部与固定在刀架体上的压刀缸相抵触，所述压刀缸经液压控制系统与PLC变频控制系统相连接，所述调后角偏心凸轮套在调后角传动杠上，所述调后角偏心凸轮外部连接调后角拉杆，所述刀架体两端支轴支承在刀架体回转套上，刀架体回转套镶装在固定架上，所述调后角传动杠两端分别与调后角齿轮箱相连接，所述调后角齿轮箱与调后角伺服电机直联并固定于机座上，所述调后角伺服电机经PLC变频控制系统控制；所述双辊装置包括双辊工作台、双传动辊、双辊传动电机、同步带轮、编码器、双辊工作台进给伺服电机、动力传动轴、双辊进给丝杠、双辊齿轮传动箱和齿轮进给箱，所述双辊工作台上设有双传动辊及双辊传动电机，所述双传动辊经双辊传动电机驱动，所述双辊传动电机经PLC变频控制系统控制，所述动力传动轴两端分别经联轴器与双辊齿轮传动箱相连接，所述双辊齿轮传动箱的传动齿轮经双辊工作台进给伺服电机驱动，所述双辊齿轮传动箱装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给齿轮进给箱内相啮合的螺旋锥齿轮，再将运动传递给双辊进给丝杠，所述双辊齿轮传动箱的中间输出轴上设有同步带轮，所述同步带轮上固定有编码器，所述编码器与PLC变频控制系统相连接，所述蜗杆伺服驱动装置包括蜗杆箱、蜗杆减速机、压尺调节伺服电机、齿轮、中间介轮、涨套和蜗杆，所述蜗杆箱内平行设有两个蜗杆，所述蜗杆经轴承与蜗杆箱固定连接，两个蜗杆分别与压尺架回转扇形蜗轮相啮合，其中一个蜗杆一端轴伸经涨套与一个齿轮固定连接，另一蜗杆一端轴伸与蜗杆减速机相连接驱动，另一端与另一个齿轮固定连接，两个齿轮分别经中间介轮相啮合连接，所述中间介轮经轴承固定在支轴上，所述支轴固定在蜗杆箱上，所述蜗杆减速机与压尺调节伺服电机相连接，所述压尺调节伺服电机经PLC变频控制系统相连接，所述单辊装置包括单传动辊、单传动辊齿轮传动箱、单辊驱动电机、单辊进给传动装置、单辊工作台、单辊支架、所述单辊进给传动装置包括单传动辊进给伺服电机、单传动辊进给传动箱、单传动辊进给传动涡轮蜗杆、单传动辊进给传动杠、单传动辊进给丝杠，所述数控无卡轴旋切装置的控制方法为：开始旋切前，在PLC变频控制系统的操作屏上，设置好ABCDE五段区间速度，同时设置好相对应的木段直径，变频速度设好后，再根据木材情况设置好最终木芯直径，同时设置好双辊装置自动返程的距离以及根据旋切的圆木设置单板的两个厚度值、两个刀门间隙值和旋切后角数值，上述程序参数设置好后，开始上木，上木后，按下操作屏上的旋切启动键，PLC变频控制系统指令双辊驱动电机、单辊驱动电机、压尺调节伺服电机、调后角伺服电机、双辊工作台进给伺服电机、单传动辊进给伺服电机动作，压尺调节伺服电机和蜗杆减速机驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力；单辊驱动电机驱动单传动辊旋转、双辊传动电机驱动双传动辊旋转，同时PLC变频控制系统控制单传动辊进给伺服电机动作，驱动单传动辊进给传动涡轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，进而带动单辊工作台沿着斜面轨道移动；由于所述双辊齿轮传动箱经双辊工作台进给伺服电机驱动，所述双辊齿轮传动箱装有传动齿轮，传动齿轮将运动传递给齿轮进给箱内相啮合的螺旋锥齿轮，再将运动传递给双辊进给丝杠，实现双辊工作台位移；单、双辊工作台的同步进给位移及单双辊旋转产生的圆周力驱动木段旋转，通过旋刀的旋切和板压尺的挤压，实现对木段的旋切；在旋切圆木刚进刀时，旋切速度保持在低速，圆木完全吃刀后，切削速度逐渐提升，在旋切的过程中， PLC变频控制系统自动控制单辊进给传动装置和双辊装置运行，单辊进给传动装置经单传动辊进给伺服电机驱动单传动辊进给传动涡轮蜗杆和单传动辊进给传动杠旋转，并带动单传动辊两端的单传动辊进给丝杠旋转，实现单辊工作台的位移；双辊进给装置经双辊工作台进给伺服电机驱动齿轮副及螺旋锥齿轮副转动，将运动传递双辊进给丝杠，实现双辊工作台位移，双辊齿轮传动箱的中间输出轴将运动传递给编码器，编码器采集双辊工作台的位移信号并转换成电信号上传至PLC变频控制系统，PLC变频控制系统程序指令调后角伺服电机动作，使得调后角伺服电机与双辊工作台进给伺服电机形成电子齿轮相挂，调后角伺服电机将运动传递给偏心凸轮，通过偏心凸轮升程使调后角拉杆带动刀架体回转来改变旋切过程中的旋刀后角，整个后角变化随木段直径变化自动改变；在旋切过程中，压尺调节伺服电机和蜗杆减速机驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动压尺架回转扇形蜗轮旋转，压尺架回转扇形蜗轮带动压尺回转轴旋转，压尺回转轴在压尺回转偏心套的偏心作用下，带动压尺架经支撑部件沿着压尺滑道前后位移，进而调整板压尺刃口与旋刀刃在水平面和垂直面的相对位置，使压尺刃部在旋切过程中对木段保持均衡的压榨力；当遇到木段质量不高时，在操作屏上修改板厚，设备在未停机状态下自动切换至修改后的板厚参数上并继续旋切，根据不同木芯质量，在不停机状态下时设定不同的后角参数，同时，还根据需要通过PLC变频控制系统中的程序实时改变后角，达到合理的旋刀切削参数，并使得后角参数值在操作屏上实时显示；当圆木旋切到程序设定的最终木芯直径时，即单、双辊工作台移动停止工进，同时开始返程启动，到达打木芯返程设定值时， PLC变频控制系统指令打木芯气缸动作，将小直径的木芯打掉，当单、双辊工作台到达后限位时停止，即完成了一个工作循环，再二次上木进行一个工作循环。