PL239869B1 - Sposób optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego w pilarce tarczowej i układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej - Google Patents

Abstract

Sposób i układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej do optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego, w którym po podaniu materiału drzewnego (1) do pozycji kolejnego cięcia i zamocowaniu przez dociski (12), włączany jest ruch posuwowy realizowany przez wahacz (5) z ułożyskowanym wrzecionem (4) i zamocowaną na nim piłą tarczową (3), który to wahacz (5) podczas cięcia jest obracany wokół osi przegubu (10) zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu, a po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego, gdzie oczekuje na sygnał do rozpoczęcia kolejnego cyklu cięcia, przy czym ruch obrotowy wahacza (5) napędzany jest przez silnik o ruchu liniowym, którego obudowa zamocowana jest poprzez przegub (9) do nieruchomego elementu (11) korpusu, a końcówka przesuwnego trzpienia (8) połączona jest poprzez przegub (6) z ruchomym wahaczem (5), w którym do napędu ruchu obrotowego wahacza (5) zastosowany jest elektryczny serwomotor liniowy (7) o budowie trzpieniowej, którego trzpień (8) wykonuje ruchy nawrotne ze skokiem i przyspieszeniem zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym w celu uzyskania możliwie jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia oraz z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego (1).

Description

PL 239 869 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego w pilarce tarczowej i układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej mające zastosowanie do optymalizacji cięcia na długość i do wycinania wad materiału drzewnego.

Znane są z wykonań przemysłowych, na przykład z opisów pilarek typu Opticut450 firmy Michael Weinig AG lub typu AP500 firmy Rema S.A., pilarki optymalizerki z układem posuwowym napędzanym przez siłownik pneumatyczny. W pilarkach tych ruch posuwowy wykonuje wahacz z ułożyskowanym wrzecionem i zamocowaną na nim piłą tarczową. Ruch posuwowy realizowany jest poprzez obrót wahacza o zadany stały kąt wokół osi przegubu zamocowanego do nieruchomego elementu korpusu. Po wykonaniu cięcia wahacz wraz piłą wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego. Ruchy nawrotne wahacza napędzane są przez siłownik pneumatyczny, którego cylinder połączony jest poprzez przegub z nieruchomym elementem korpusu maszyny, zaś tłoczysko połączone jest poprzez przegub z wahaczem. Droga kątowa wahacza i skok piły w kierunku pionowym określone są przez skok siłownika oraz przez wzajemne geometryczne rozlokowanie wrzeciona, przegubu wahacza, przegubu cylindra i przegubu tłoczyska.

Wada znanych układów posuwowych z wahaczem napędzanym przez siłownik pneumatyczny polega na tym, że droga kątowa wahacza oraz wynikający z niej skok piły w kierunku pionowym są ustawione na stałe, przy czym dobiera się je dla największych wymiarów przekroju poprzecznego materiału przewidzianego do cięcia na danej pilarce. Nie ma możliwości zmniejszenia skoku piły w celu skrócenia czasu pojedynczego cyklu cięcia, gdy wymiary przekroju poprzecznego aktualnie przecinanego materiału są mniejsze.

Wadę układów posuwowych z napędem pneumatycznym wahacza stanowi również to, że uzyskiwana w nich maksymalna prędkość posuwu jest znacznie mniejsza, a osiągany czas pojedynczego cyklu cięcia znacznie dłuższy, niż w pilarkach optymalizerkach z wahaczem napędzanym przez elektryczny serwomotor. Podczas ruchu nawrotnego wahacza siłownik pneumatyczny obciążony jest siłą bezwładności zależną od masy układu wahacza wraz z piłą oraz od realizowanych przyspieszeń. Możliwość uzyskania odpowiednio dużych przyspieszeń jest ograniczona z powodu podatności napędu pneumatycznego oraz z powodu konieczności zapewnienia skutecznej amortyzacji w skrajnych położeniach tłoka. Podatność napędu pneumatycznego powoduje znaczną nierównomierność prędkości wahacza, występującą zarówno podczas przecinania, jak i podczas ruchu powrotnego. Rezultatem obserwowanych spadków prędkości jest znaczne wydłużenie czasu jednego cyklu cięcia.

Znane są, na przykład z opisów pilarek SuperCut 500 firmy Salvador lub OptiCut450Q firmy Michael Weinig AG, pilarki optymalizerki, w których układ posuwowy stanowi napędzany przez elektryczny serwomotor obrotowy wahacz z ułożyskowanym wrzecionem i zamocowaną na nim piłą tarczową, przy czym posuw realizowany jest poprzez obrót wahacza o zadany stały kąt wokół osi przegubu zamocowanego do nieruchomego elementu korpusu. Ruchy nawrotne wahacza napędzane są przez elektryczny serwomotor obrotowy za pośrednictwem mechanizmu korbowego, którego korba zamocowana jest na wale serwomotoru, a korbowód połączony jest z wahaczem poprzez przegub. Układ sterowania serwonapędu jest zaprogramowany do wykonywania przez wał serwomotoru pojedynczych obrotów o kąt 360°, podczas których wahacz wraz z wirującą piłą wykonują jeden pełen cykl ruchu posuwowego, kiedy to najpierw piła realizuje pojedyncze przecięcie materiału, po czym wycofywana jest do wyjściowego położenia spoczynkowego. Droga kątowa wahacza i skok piły w kierunku pionowym są stałe, przy czym określa je promień korby oraz wzajemne geometryczne rozlokowanie wrzeciona, serwomotoru, przegubu wahacza i przegubu korbowodu. Punkt startu i stopu ruchu wirnika serwomotoru w kolejnych cyklach jest zaprogramowany w takim położeniu, ażeby po każdorazowym wykonaniu przez korbę pojedynczego obrotu, wahacz zajmował skrajne dolne położenie spoczynkowe w oczekiwaniu na sygnał do kolejnego cięcia.

Niedogodność znanych układów posuwowych z wahaczem napędzanym przez elektryczny serwomotor obrotowy i mechanizm korbowy polega na tym, że droga kątowa wahacza oraz wynikający z niej skok piły w kierunku pionowym są ustawione na stałe, przy czym dobiera się je dla największych wymiarów przekroju poprzecznego materiału przewidzianego do cięcia na danej pilarce. W układach tych nie ma możliwości zmniejszenia skoku piły w celu skrócenia czasu pojedynczego cyklu cięcia, gdy wymiary przekroju poprzecznego aktualnie przecinanego materiału są mniejsze.

Niedogodność układów posuwowych z wahaczem napędzanym przez elektryczny serwomotor obrotowy i mechanizm korbowy stanowi również to, że nawrót wahacza w górnym zwrotnym położeniu

PL 239 869 B1 odbywa się przy największej prędkości obrotowej serwomotoru, w efekcie czego masa układu wahacza wraz z piłą powoduje powstawanie dużej siły bezwładności, której wartości szczytowe są tym większe, im krótszy jest nastawiony czas jednego cyklu cięcia. Zaprogramowanie zmniejszonej prędkości wału serwomotoru w położeniu odpowiadającym górnemu zwrotnemu położeniu wahacza, pozwala wprawdzie zmniejszyć szczytową wartość siły bezwładności, jednak powoduje to znacznie wydłużenie czasu cyklu cięcia i dlatego nie jest stosowane. Powstająca siła bezwładności jest przenoszona przez mechanizm korbowy i działa w kierunku promieniowym na wał i łożyska serwomotoru, co powoduje, że w rozwiązaniu tym główne kryterium doboru serwomotoru stanowi odpowiednio duża wartość dopuszczalnego promieniowego obciążenia dynamicznego wału serwomotoru. Z tego powodu w znanych pilarkach stosuje się wersje serwomotorów ze wzmocnionym łożyskowaniem wału oraz z powiększonymi parametrami dopuszczalnego momentu i przyspieszenia w stosunku do wartości obliczeniowych. Zastosowanie powiększonego serwomotoru wraz z dopasowanym do niego zasilaczem powoduje niedogodności konstrukcyjne oraz zwiększenie kosztu układu posuwowego.

Celem układu posuwowego pilarki optymalizerki według wynalazku jest umożliwienie zmniejszenia skoku piły oraz skrócenia czasu pojedynczego cyklu cięcia, gdy wymiary przekroju poprzecznego aktualnie przecinanego materiału są mniejsze od maksymalnych wymiarów materiału przewidzianego do cięcia na danej pilarce.

Sposób optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego w pilarce tarczowej polegający na podaniu materiału drzewnego do pozycji kolejnego cięcia i zamocowaniu przez dociski, włączeniu ruchu posuwowego realizowanego przez ruchomy wahacz z ułożyskowanym wrzecionem i zamocowaną na nim piłą tarczową, który to wahacz podczas cięcia jest obracany wokół osi pierwszego przegubu zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu, a po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego, gdzie oczekuje na sygnał do rozpoczęcia kolejnego cyklu cięcia, przy czym ruch obrotowy wahacza napędzany jest przez silnik o ruchu liniowym, którego obudowa zamocowana jest poprzez drugi przegub do nier uchomego elementu korpusu, a końcówka przesuwnego trzpienia połączona jest poprzez trzeci przegub z wahaczem charakteryzuje się według wynalazku tym, że do napędu ruchu obrotowego wahacza stosuje się elektryczny serwomotor liniowy o budowie trzpieniowej, k tórego trzpień wykonuje ruchy nawrotne z zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym skokiem i przyspieszeniem, które są dobierane dla uzyskania najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego.

Układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej do optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego, w którym ruch posuwowy realizowany jest przez wahacz z ułożyskowanym wrzecionem i zamocowaną na nim piłą tarczową, przy czym wahacz podczas cięcia jest obracany wokół osi pierwszego przegubu zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu oraz po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego, zaś ruch obrotowy wahacza napędzany jest przez silnik liniowy, którego obudowa zamocowana jest poprzez drugi przegub do nieruchomego elementu korpusu, a końcówka przesuwnego trzpienia połączona jest poprzez trzeci przegub z ruchomym wahaczem, charakteryzuje się według wynalazku tym, że do wahacza dołączony jest elektryczny serwomotor liniowy o budowie trzpieniowej, którego trzpień wykonuje ruchy nawrotne ze skokiem i przyspieszeniem zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym w celu uzyskania możliwie jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia oraz z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego.

Układ posuwowy pilarki optymalizerki charakteryzuje się według wynalazku tym, że ruch posuwowy realizowany jest przez wahacz wraz z ułożyskowanym w nim wrzecionem z zamocowaną piłą tarczową, który to wahacz obracany jest o wyznaczony kąt względem osi nieruchomego przegubu, przy czym ruch ten napędzany jest przez elektryczny serwomotor liniowy o budowie trzpieniowej. Rurowa obudowa stojana serwomotoru liniowego połączona jest poprzez przegub z nieruchomym elementem korpusu pilarki, zaś przesuwny trzpień serwomotoru połączony jest poprzez przegub z wahaczem, który podczas pracy pilarki wykonuje ruchy nawrotne na nastawianej drodze kątowej. Droga kątowa wahacza i skok piły w kierunku pionowym określone są przez programowalny skok trzpienia serwomotoru oraz przez geometryczne rozlokowanie przegubu wahacza, przegubu obudowy stojana i przegubu trzpienia serwomotoru. Wymagany skok trzpienia serwomotoru jest programowany w elektronicznym urządzeniu sterującym w zależności od wymiarów przekroju poprzecznego aktualnie przecinanego materiału, przy czym zmieniane jest położenia górnego punktu zwrotnego trzpienia serwomotoru, natomiast położenie dolnego punktu zwrotnego pozostaje ustalone.

PL 239 869 B1

Korzystną cechą układu posuwowego z elektrycznym serwomotorem liniowym o budowie trzpieniowej według wynalazku jest możliwość programowalnego zadawania drogi kątowej wahacza i skoku piły w celu uzyskania jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia, przy czym skok piły dostosowuje się do wymiarów przekroju poprzecznego aktualnie przecinanego materiału.

Korzystną cechą jest również realizacja nawrotu wahacza w górnym zwrotnym punkcie poprzez wyhamowanie trzpienia serwomotoru i jego ponowny rozruch w kierunku przeciwnym, przy czym programowalne przyspieszenie podczas tego hamowania i rozruchu jest tak dobrane, ażeby powstająca siła bezwładności nie przekraczała dopuszczalnego chwilowego obciążenia trzpienia serwomotoru w kierunku wzdłużnym. Dostosowanie drogi kątowej wahacza do aktualnych wymiarów przecinanego materiału oraz właściwie dobrane przyspieszenia pozwalają na uzyskanie krótszych cykli cięcia, niż są osiągane w znanych układach posuwowych z serwomotorem obrotowym i mechanizmem korbowym oraz z wahaczem o porównywalnej masie.

Układ posuwowy z serwomotorem liniowym według wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku pokazującym schemat układu posuwowego pilarki tarczowej do wycinania wad materiału drzewnego i optymalizacji cięcia na długość.

P r z y k ł a d I

Wirująca piła tarczowa 3 zamocowana jest na wrzecionie 4 ułożyskowanym w wahaczu 5, który podparty jest w pierwszym przegubie 10 przytwierdzonym do nieruchomego elementu korpusu pilarki. Ruch posuwowy realizowany jest poprzez obrót wahacza 5 o programowalny kąt wokół osi pierwszego przegubu 10, przy czym dopuszczalny zakres tego ruchu ograniczony jest mechanicznie poprzez dwa stałe zderzaki 13 i 14 z amortyzatorami uderzeń. Materiał drzewny 1 podawany jest do cięcia przez układ podawczy 2. Pozycjonowanie materiału 1 do każdego cięcia jest realizowane przez elektroniczne urządzenie sterujące serwonapędem układu podawczego 2, przy czym sygnały do pozycjonowania są generowane przez optoelektroniczny czujnik rozpoznający fluoroscencyjne kresy nanoszone ręcznie przez operatora w celu wyznaczenia wadliwych miejsc materiału lub są generowane przez układ wizyjny do automatycznego rozpoznawania sęków i innych wad materiałowych. Po zatrzymaniu materiału drzewnego 1 w pozycji do kolejnego cięcia, zostaje on zamocowany przez dociski 12, po czym następuje realizacja ruchu posuwowego poprzez obrót wahacza 5 na zaprogramowanej drodze kątowej wokół osi nieruchomego pierwszego przegubu 10. Po wykonaniu cięcia następuje ruch powrotny wahacza do dolnego położenia spoczynkowego. Ruch obrotowy wahacza 5 napędzany jest poprzez elektryczny serwomotor liniowy 7 o budowie trzpieniowej. Rurowa obudowa stojana serwomotoru 7 zamocowana jest poprzez drugi przegub 9 do nieruchomego wspornika 11 korpusu, zaś końcówka przesuwnego trzpienia 8 połączona jest poprzez trzeci przegub 6 z wahaczem 5. W celu całkowitego przecięcia materiału 1 o określonych wymiarach przekroju poprzecznego, piła 3 musi wykonać ruch o skoku H w kierunku pionowym, którego wartość jest zależna od wymiarów przekroju poprzecznego materiału 1. Wymagany skok H piły 3 oraz droga kątowa wahacza 5, uzyskiwane są poprzez zaprogramowanie w elektronicznym urządzeniu sterującym skoku trzpienia 8 serwomotoru 7, przy czym zmieniane jest położenie górnego punktu zwrotnego trzpienia 8, natomiast położenie dolnego punktu zwrotnego pozostaje ustalone, wyznaczając położenie spoczynkowe piły 3. Na pojedynczy cykl cięcia składa się przesuw roboczy wahacza 5 z wirującą piłą 3 do zaprogramowanego górnego skrajnego położenia, po czym następuje bezzwłoczne włączenie ruchu powrotnego do ustalonego położenia spoczynkowego, w którym następuje zatrzymanie wahacza 5 i oczekiwanie na sygnał do rozpoczęcia kolejnego cyklu cięcia. Zaprogramowane w elektronicznym urządzeniu sterującym serwomotoru 7 przyspieszenia oraz skok trzpienia 8 określają łączny czas wykonania przesuwu roboczego i powrotnego piły 3, przy czym ich wartości dobierane są z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych materiału drzewnego 1 dla uzyskania możliwie jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia. Programowanie skoku piły 3 oraz korzystne właściwości serwomotoru liniowego 7 o budowie trzpieniowej, w tym osiągana siła napędowa oraz realizowane przyspieszenia i opóźnienia podczas ruchu nawrotnego trzpienia 8, pozwalają uzyskać w układzie posuwowym według wynalazku krótszy czas cyklu cięcia niż jest osiągany w znanych pilarkach przy porównywalnej masie wahacza.

P r z y k ł a d II

Układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej do optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego zawiera wahacz 5 z ułożyskowanym wrzecionem 4 i zamocowaną na nim piłą tarczową 3, realizujący ruch posuwowy. Wahacz 5 podczas cięcia jest obracany wokół osi pierwszego przegubu 10 zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu oraz po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego. Ruch obrotowy wahacza 5

Claims (2)

PL 239 869 B1 napędzany jest przez silnik liniowy, którego obudowa zamocowana jest poprzez drugi przegub 9 do nieruchomego elementu 11 korpusu. Końcówka przesuwnego trzpienia 8 połączona jest poprzez trzeci przegub 6 z ruchomym wahaczem 5. Do wahacza 5 dołączony jest elektryczny serwomotor liniowy 7 o budowie trzpieniowej, którego trzpień 8 wykonuje ruchy nawrotne ze skokiem i przyspieszeniem zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym w celu uzyskania możliwie jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia oraz z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego 1. Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego w pilarce tarczowej polegający na podaniu materiału drzewnego (1) do pozycji kolejnego cięcia i zamocowaniu przez dociski (12), włączeniu ruchu posuwowego realizowanego przez r uchomy wahacz (5) z ułożyskowanym wrzecionem (4) i zamocowaną na nim piłą tarczową (3), który to wahacz (5) podczas cięcia jest obracany wokół osi pierwszego przegubu (10) zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu, a po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego, gdzie oczekuje na sygnał do rozpoczęcia kolejnego cyklu cięcia, przy czym ruch obrotowy wahacza (5) napędzany jest przez silnik o ruchu liniowym, którego obudowa zamocowana jest poprzez drugi przegub (9) do nieruch omego elementu (11) korpusu, a końcówka przesuwnego trzpienia (8) połączona jest poprzez trzeci przegub (6) z wahaczem (5) znamienny tym, że do napędu ruchu obrotowego wahacza (5) stosuje się elektryczny serwomotor liniowy (7) o budowie trzpieniowej, którego trzpień (8) wykonuje ruchy nawrotne z zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym skokiem i przyspieszeniem, które są dobierane dla uzyskania najkrótszego cz asu pojedynczego cyklu cięcia z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego (1).

2. Układ posuwowy z serwomotorem liniowym w pilarce tarczowej do optymalizacji cięcia na długość i wycinania wad materiału drzewnego, w którym ruch posuwowy realizowany jest przez wahacz (5) z ułożyskowanym wrzecionem (4) i zamocowaną na nim piłą tarczową (3), przy czym wahacz (5) podczas cięcia jest obracany wokół osi pierwszego przegubu (10) zamocowanego do nieruchomego wspornika korpusu oraz po wykonaniu cięcia wycofywany jest do wyjściowego położenia spoczynkowego, zaś ruch obrotowy wahacza (5) napędzany jest przez silnik liniowy, którego obudowa zamocowana jest poprzez drugi przegub (9) do nieruchomego elementu (11) korpusu, a końcówka przesuwnego trzpienia (8) połączona jest poprzez trzeci przegub (6) z ruchomym wahaczem (5) znamienny tym, że do wahacza (5) dołączony jest elektryczny serwomotor liniowy (7) o budowie trzpieniowej, którego trzpień (8) wykonuje ruchy nawrotne ze skokiem i przyspieszeniem zaprogramowanym w elektronicznym urządzeniu sterującym w celu uzyskania możliwie jak najkrótszego czasu pojedynczego cyklu cięcia oraz z uwzględnieniem wymiarów poprzecznych przecinanego materiału drzewnego (1).