CN201161430Y - 一种有卡轴、无卡轴智能型旋切机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了有卡轴、无卡轴智能型旋切机装置。触摸屏连接控制器，进给电机驱动器连接到进给电机、进给减速器和进给编码器，编码器信号输入到进给电机驱动器、减速器连接到圆锥齿轮驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮带动丝杠旋转，丝杠固定连接在刀座上，刀座上固定连接刀具；主电机驱动器连接到主电机、编码器，编码器又将信号返回到主电机驱动器，主电机连接到减速器驱动其旋转，减速器连接一个卡头，卡头带动原木旋转，原木在单压辊配合作用下，通过刀座上固定连接的刀具旋切原木，结构简单，使用及操作方便，使旋切出的木皮均匀度大大提高。由于控制主运动，使进给电机速度不至过高，改善了旋切机动态特性。提高了旋切机的使用寿命和安全性。

Description

一种有卡轴、无卡轴智能型旋切机装置

技术领域

本实用新型涉及一种旋切机装置，特别适用一种有卡轴、无卡轴智能型旋切机装置。

背景技术

现有的有卡、无卡旋切机其传动系统主要采用齿轮、凸轮和链传动。其主要缺点是精度低，结构不紧凑，操作不方便，改变木皮的厚度需要替换挂轮。现有的数控旋切机在一定程度上改掉了上述缺点，但也带来了新的缺点。如：不能对主运动电机进行控制，致使进给电机速度过高，高出额定转速2～3倍，使旋切机的动态特性很差，机床的使用寿命及安全性均降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构筒单，使用及操作方便，能使加工的木皮厚度均匀，表面光滑，使旋切机的动态特性好，机床的使用寿命长，使用安全可靠的一种有卡轴、无卡轴智能型旋切机装置。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：一种有卡轴智能型旋切机装置，包括由机械和电气控制两部分组成，本实用新型的改进之处在于一个触摸屏连接一个控制器，其控制器连接进给电机驱动器和主电机驱动器，进给电机驱动器的信号输入到进给电机，进给电机连接到进给减速器和进给编码器，其进给编码器的信号又输入到进给电机驱动器，进给运动减速器连接到圆锥齿轮驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮带动丝杠旋转，丝杠固定连接在刀座上，刀座上固定连接刀具；主电机驱动器连接到主电机，主电机连接到主电机编码器，主电机编码器又将信号返回到主电机驱动器，主电机连接到主减速器驱动其旋转，主减速器连接一个卡头，卡头带动原木旋转，原木在单压辊的配合作用下，通过刀座上固定连接的刀具旋切木皮，所述触摸屏的界面包括由主窗口、操作窗口、设置窗口、卡头进退控制窗口组成。

一种无卡轴智能型旋切机装置，包括由机械和电气控制两部分组成，本实用新型的改进之处在于一个触摸屏连接一个控制器，其控制器连接进给电机驱动器和主电机驱动器，进给电机驱动器连接到进给电机，进给电机连接到进给运动减速器和进给运动编码器，其进给编码器的信号又输入到进给电机驱动器，进给减速器连接到圆锥齿轮驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮带动丝杠旋转，丝杠固定连接在刀座上，刀座上固定连接刀具；主电机驱动器连接到主电机，主电机连接到主电机编码器，主电机编码器又将信号返回到主电机驱动器，主电机连接到主减速器驱动其旋转，主减速器连接双压辊，双压辊的旋转驱动原木旋转，原木在单压辊及双压辊的摩擦力作用下，通过刀座上固定连接的刀具旋切木皮，触摸屏的界面包括由主窗口、操作窗口、设置窗口组成。

本实用新型与现有技术相比，结构筒单，使用及操作方便，使旋切出的木皮均匀度大大提高。由于控制主运动，使进给电机的速度不至过高，改善了旋切机的动态特性。提高了旋切机的使用寿命和安全性，旋切出的木皮可以制作胶合板，广泛适用于木材加工企业或个人作坊。

附图说明

图1为本实用新型有卡轴旋切原理结构示意框图；

图2为本实用新型无卡轴旋切原理结构示意框图；

图3为图1的主窗口界面结构示意框图；

图4为图3的操作窗口界面结构示意框图；

图5为图3的设置窗口界面结构示意框图；

图6为图3的卡头轴进退控制窗口界面结构示意框图；

图7为图1的有卡轴旋切机运动程序流程示意框图；

图8为图1的无卡轴旋切机运动程序流程示意框图。

具体实施方式

附图为本实用新型的实施例。

下面结合附图对发明的内容作进一步说明：

参照图1，图3所示，有卡轴智能型旋切机装置，包括由机械和电气控制两部分组成，其特征在于一个触摸屏18连接一个控制器17，控制器17分连接进给电机驱动器12和主电机驱动器13，进给电机驱动器12连接到进给电机10，进给电机10连接到进给减速器9和进给编码器11，进给编码器11的信号又输入到进给电机驱动器12，进给减速器9连接到圆锥齿轮8驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮8带动丝杠7旋转，丝杠7固定连接在刀座5上，刀座5上固定连接刀具6；主电机驱动器13连接到主电机15，主电机15连接到主电机编码器16，主电机编码器16又将信号返回到主电机驱动器13，主电机15连接到主减速器14驱动其旋转，主减速器14连接一个卡头1，卡头1带动原木2旋转，原木2在单压辊3的配合作用下，通过刀座5上固定连接的刀具6旋切原木2，所述触摸屏18的界面包括由主窗口的操作窗口20、设置窗口21、卡头进退控制窗口22组成。

图2所示，无卡轴智能型旋切机装置，包括由机械和电气控制两部分组成，其特征在于一个触摸屏18连接一个控制器17，控制器17连接进给电机驱动器12和主电机驱动器13，进给电机驱动器12连接到进给电机10，进给电机10连接到进给减速器9和进给编码器11，其进给编码器11的信号又输入到进给电机驱动器12，进给减速器9连接到圆锥齿轮8驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮8带动丝杠7旋转，丝杠7固定连接在刀座5上，刀座5上固定连接刀具6；主电机驱动器13连接到主电机15，主电机15连接到主电机编码器16，主电机编码器16又将信号返回到主电机驱动器13，主电机15连接到主减速器14驱动其旋转，主减速器14连接双压辊19，双压辊19的旋转驱动原木2旋转，原木2在单压辊3及双压辊19的摩擦力作用下，通过刀座5上固定连接的刀具6旋切原木2，所述触摸屏18的界面包括由操作窗口20、设置窗口21组成。

图4所示，所述操作窗口20显示原点开关23、远限位开关24、置有快进按钮25、快退按钮26、旋切按钮27、空转按钮28、停止按钮29、回原点按钮30、当前原木直径输入数据31、装夹按钮32、返回按钮33。

图5所示，所述设置窗口21置有木皮厚度输入数据34、最大原木直径输入数据35、旋至最小直径输入数据36、返回按钮37。

图6所示，所述卡头进退控制窗口22置有卡头近限位开关38、卡头远限位开关39、卡头进开关40、卡头退开关41、旋切停开关42、卡头停开关43、操作开关44、返回开关45。

图7所示为图1的有卡轴旋切机旋切运动程序流程示意框图，第一步：在操作窗口20上单击“旋切”，第二步：根据公式(1)和(2)，计算主运动电机的运动参数，控制电机15的运动；第三步：读取主运动编码器16的参数，根据公式(3)，计算进给运动电机10的运动参数，控制进给电机10的运动；第四步：读取进给运动编码器11的参数，计算当前原木直径d_w，查询是否按下停止按钮，若按下，则停止，否则重复第二、三步。

图8所示为图1的无卡轴旋切机运动程序流程示意框图，第一步：在操作窗口20上单击“旋切”，第二步：根据公式(4)，计算主运动电机的运动参数，控制电机15的运动；第三步：读取主运动编码器16的参数，根据公式(5)，计算进给运动电机10的运动参数，控制进给电机10的运动；第四步：读取进给运动编码器11的参数，计算当前原木直径d_w，查询是否按下停止按钮，若按下，则停止，否则重复第二～四步。

旋切机的智能控制系统

1、有卡旋切机智能控制系统的控制策略

在有卡旋切机的旋切过程中，若不使用驱动器13控制主运动电机15的运动，则主运动电机15将(以的额定转速)恒角速旋转，原木亦恒角速旋转。随着旋切过程的进行，原木的直径越来越小，因此，原木的线速度(亦即切削速度)越来越小。当切削速度较小时，木皮的表面质量较差。这就要求对主电机的运动实行控制，使原木在旋切过程中保持恒线速。

主运动电机的速度控制方程为：

$n_m=\frac{k_{\mathrm{nm}}}{d_w}---\left(1\right)$

其中，n_m为主运动电机的转速，d_w为原木的直径，k_nm为比例系数。

在切削力一定的条件下，原木直径大时，切削力产生的扭矩大，原木直径小时，切削力产生的扭矩小。这就要求主运动电机15在原木直径大时，输出的转矩大，在原木直径小时，输出的转矩小。

主运动电机的输出转矩控制方程为：

T_m＝k_Tmd_w    (2)

其中，T_m为主运动电机的转矩，k_Tm为比例系数。

为了旋切出均匀的厚度为f木皮，刀刃相对于原木的运动规律为阿基米德螺线。亦即：

n_s＝k_nsn_mf    (3)

其中，n_s为进给运动电机的转速，k_ns为比例系数。

2、无卡旋切机智能控制系统的控制策略

在无卡旋切机的旋切过程中，若不使用驱动器13控制主电机15的运动，则主电机15将(以的额定转速)恒角速驱动双压辊19作旋转运动，双压辊19驱动原木2作恒线速转动。随着旋切过程的进行，原木的直径越来越小，原木的转速越来越快，进给电机10的转速也随之越来越快。当进给电机10的转速n_s达到允许的最大转速n_smax时，若主电机15继续(以的额定转速)恒角速转动，则进给电机10将跟不上主电机15的步伐。因此，当n_s＜n_smax时，主电机15应驱动原木2作恒线速转动；当n_s≥n_smax时，主电机15应驱动原木2作恒角速转动。

主电机15的控制方程为：

$n_m=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{Nm}}& n_s<n_{s\max }\\ \frac{k_1}{f}{n}_{s\max }{d}_w\sqrt{d_w^2+a_1{d}_w+b_1}& n_s\&GreaterEqual;n_{s\max }\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，n_Nm为主运动电机15的额定转速，k₁，a₁，b₁均为常数。

为了旋切出均匀的厚度为f木皮，刀刃相对于原木的运动规律仍为阿基米德螺线。

进给电机10的控制方程为：

$n_s=\frac{k_2{\mathrm{fn}}_m}{d_w\sqrt{d_w^2+a_1{d}_w+b_1}}---\left(5\right)$

其中，k₂为比例系数。

智能有卡旋切机旋切过程计算实例：

在公式(1)～(3)中，取k_nm＝450000(mm·r/min)，

k_Tm＝0.05(N·M/mm)，k_ns＝0.1(1/mm)

设木皮厚度f＝1(mm)

当旋切至原木直径d_w＝400mm时，由公式(1)～(3)计算得：

主电机转速n_m＝1125(r/min)

进给电机转距T_m＝20(N·m)

进给电机的转速为n_s＝112.5(r/min)

当旋切至原木直径d_w＝300mm时，由公式(1)～(3)计算得：

主电机转速n_m＝1500(r/min)

进给电机转距T_m＝15(N·m)

进给电机的转速为n_s＝150(r/min)

智能无卡旋切机旋切过程计算与上类同，所使用的公式为(4)和(5)。

对于直径较大的或木质较硬的木材可以采用智能有卡旋切机装置，木材直径较小的或木质较软的可采用智能无卡旋切机。

综上所述，本实用新型的控制系统中的触摸屏、编码器、驱动器、控制器均为市售产品，各电气元器件的具体电路原理图为现有技术，只要是一个普通的电气工程师按照框图所述的各电气元器件将它连接起来，即可实现发明目的，故此未给出各电气元器件的具体电路原理图。

Claims (2)

1、一种有卡轴智能型旋切机装置，包括由机械和电气控制两部分组成，其特征在于一个触摸屏(18)连接一个控制器(17)，其控制器(17)分两路分别连接进给电机驱动器(12)和主电机驱动器(13)，所述进给电机驱动器(12)连接到进给电机(10)，进给电机(10)连接到进给减速器(9)，进给编码器(11)的信号又输入到进给电机驱动器(12)，进给减速器(9)连接到圆锥齿轮(8)驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮(8)带动丝杠(7)旋转，丝杠(7)固定连接在刀座(5)上，刀座(5)上固定连接刀具(6)；所述主电机驱动器(13)连接到主电机(15)，主电机(15)连接到主减速器(14)驱动其旋转，主减速器(14)连接一个卡头(1)，卡头(1)带动原木(2)旋转，原木(2)在单压辊(3)的摩擦力作用下作旋转运动，刀座(5)上固定连接的刀具(6)旋切原木(2)，主电机编码器(16)连接到主电机(15)，将信号返回到主电机驱动器(13)，所述触摸屏(18)的界面包括由主窗口的操作窗口(20)、设置窗口(21)、卡头进退控制窗口(22)组成。

2、一种无卡轴智能型旋切机装置，其特征在于一个触摸屏(18)连接一个控制器(17)，其控制器(17)分两路连接进给电机驱动器(12)和主电机驱动器(13)，所述进给电机驱动器(12)连接进给电机(10)，进给电机(10)连接到进给减速器(9)和进给编码器(11)，进给编码器(11)的信号又输入到进给电机驱动器(12)，进给减速器(9)连接到圆锥齿轮(8)驱动其旋转，旋转的圆锥齿轮(8)带动丝杠(7)旋转，丝杠(7)固定连接在刀座(5)上，刀座(5)上固定连接刀具(6)；主电机驱动器(13)连接到主电机(15)，主电机编码器(16)将信号返回到主电机驱动器(13)，主电机(15)连接到主减速器(14)驱动其旋转，主减速器(14)连接双压辊(19)旋转并驱动原木(2)旋转，原木(2)在单压辊(3)及双压辊(19)的摩擦力作用下，通过刀座(5)上固定连接刀具(6)旋切原木(2)，所述触摸屏(18)的界面包括由主窗口、操作窗口、设置窗口组成。

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