CN85103381A - 一种沿弯形木复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的剥皮机 - Google Patents

Abstract

一种沿弯形木复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的剥皮机，本发明属于木材的剥皮方法及一种木材加工机械。切剥树皮时，圆木只做纵向进给，带有切刀和剥刀的转动刀盘由电机通过三角带带动旋转来对圆木树皮进行切剥，安装有切剥刀的转动刀盘可沿纵横滑道随动到纵横方向的任何位置，刀盘中心跟踪剥木断面中心，二者在所剥皮的任何断面位置均近似重合，使刀刃形成沿各种复杂形状木的表面勒紧、旋转、挤压、切剥掉树皮。

Description

本发明属于一种沿弯形圆木复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的一种木材加工机械，用于剥弯形木复杂形状表面树皮的剥皮机。

沿木材形状剥皮的方法，目前只有手工剥皮法及用浮动滚铣机进行浮动滚铣的方法。手工剥皮，就是工人手持剥刀而对圆木进行剥皮。此法剥皮虽然木材的损失几乎没有，但是，工人的劳动强度大、生产效率低，同时还要占用较大的作业场地。浮动滚铣法，虽然可用于剥弯木复杂形状的树皮，但在铣削树皮过程中，把木质和树皮一起都滚铣下来，木材损失高达8～10%，同时效率虽然比人工剥皮高几倍，但也远远满足不了生产的需要。发明一种高效率沿复杂形状表面剥皮的方法及实现该方法的剥皮机已成为长期以来迫切需要解决的问题。

目前已有环型剥皮机，只能剥直圆木。如美国专利4、122、877号所揭示的环型剥皮机，它由三部分装置组成：即进料装置、切剥装置和出料装置。进料装置和出料装置均是由一对进料驱动网状弧形对辊和一对卡木从动辊及其控制机构组成，进料驱动辊用以驱动圆木向切剥装置进给，卡木从动辊用于圆木的夹紧和防旋。切剥装置是由转动刀盘、轴承及轴承座组成，转动刀盘由电机通过三角带带动，通过带有切剥刀的转动刀盘的旋转来实现对圆木的剥皮。该机床由于转动刀盘为一定位定心刀盘，而木材在切剥树皮的过程中只有纵向进给，因此只能剥直圆木，对于有弯的圆木则凸出面连木质一起剥下来，凹入面则剥不到树皮，对于绝大部分圆木来说，此机床不太实用。

每个造纸厂、木材厂、水懈厂及高温地带木材贮存等每天都需要剥大量的圆木树皮，由于没有实用的机床而生产效率很低，迫切需要一种能沿弯形木形状剥皮的剥皮机，从而减轻工人的劳动强度，减少木材损失。

本发明的任务是：为满足生产的实际需要，提供一种沿弯形木复杂形状表面剥皮的方法和为实现这种剥皮方法的剥皮机。改进原有环形剥皮机只能剥直圆木，而不能剥弯形圆木的缺点，解决剥变化无规律复杂形状圆木树皮的问题。从而实现高效率，低成本木材损失小地剥弯形木复杂形状表面树皮的目的。

本发明的构思是：针对弯形木的特点而提出解决问题的方法;由于弯形木的径向木段的各段面圆直径不等，圆周表面由不同心的多半径曲面组成，还有不规则的急剧凸起或凹入的疖包和伤坑，轴向有单弯和多弯的弯形，各弯的弯曲度比值和弯的波形也是各不相同，每根弯又有各自的特点。针对弯形木的各种复杂形态，要实现沿形状剥皮需以天然形态的剥皮工件木身做仿形靠模，由靠模与随动的转动刀盘运动相结合，形成刀盘中心跟踪剥木断面中心随动，二者的中心在所剥圆木任何断面位置均近似重合，当不规则形状的圆木与转动刀盘上的刀相接触时，各把刀各自产生不同的正负压力，此时随动装置便开始跟踪随动，直至转动刀盘中心与木材中心重合，根据木材直径和树皮木质结合力，切剥刀通过压力调节装置调节刀的角度和压力后，使刀组的各刀受到较均衡的压力，实现沿各种复杂形状木的表面勒紧、旋转、挤压切剥掉树皮。

沿形状切剥是指剥皮刀组的全部刀刃，在剥弯形木树皮的全过程中总保持在被剥弯形木的形态表面受较均衡的弹性压力，从而勒紧弯形木进行工作，这样就必须有一个随动式环形转动刀盘，用刀盘中心跟踪弯形木断面中心随动，刀盘的随动是由刀盘随动力的作用而产生的，而随动力是剥木进给力和树皮切剥力相互作用分解出来的分力。剥皮时随动刀盘的转动刀组与做进给运动的剥皮弯形相接触，当剥木从直木段进入弯木段时，由于弯木的凸位与刀接触，剥木进给力按着力的平行四边形法则，从剥木轴向的垂向分解出一个分力，这个分力就是刀盘随动的动力，因此，刀盘中心产生跟踪弯形木切剥的段面中心随动，由于采用有越疖机能的越障刀，剥皮刀组的全部刀刃才能保持沿剥皮弯形木的形状表面工作。

为实现上述剥皮方法而制造的弯形木剥皮机，是在已有的环形剥皮机的基础上进行了改进，变原来的定位定心刀盘为随动刀盘，使刀盘中心跟踪剥木断面中心，二者在所剥圆木的任何断面位置均近似重合。经改进了的机床切剥装置有一个带有四把切刀和四把剥刀的转动刀盘，每把切剥刀与转动刀盘体之间置有压力调整装置，用以切剥刀能切剥不同径级木的树皮和使切剥刀具有越障机能，同时也用于调节剥不同材种树皮所需的不同的切剥力。转动刀盘通过轴承安装在轴承座上，刀盘的旋转是由电机通过三角皮带带动的，带有四把切刀和四把剥刀的转动刀盘边同其上的轴承、轴承座等一起能沿纵横两方向滑道运动到所需的任何位置，轴承座下底面与横向滑道构成横向滑动付，使随动刀盘可横向运动，与轴承座下底面构成横向滑动付的横滑道两端头各与一个纵向滑套的下部相连，使之连成一体，纵向滑套沿立导柱可纵向运动，使随动刀盘可纵向运动到所需的位置，随动刀盘通过钢索及固定在横梁上的定滑轮与平衡板及重锤组成的平衡机构相连，用以抵消随动刀盘的自重，使随动刀盘跟踪剥木断面中心的运动能顺利进行，同时随动刀盘与纵向滑道之间左右方向各有两根复位弹簧，随动刀盘与机架和横梁之间各有两根复位弹簧，用以一根园木切削完毕后随动装置复位，为了使切剥大量圆木树皮的工作能连续进行，切削装置的刀盘转体入料口为一喇叭形空心转子，使圆木树皮由送料装置到切削装置进给的过程中脱落的树皮能通过旋转而甩出，改进了已有剥皮机没有罩或者直罩，树皮不能自行甩出而需停机人工清除的缺点。为使随动刀盘结构简单，提供剥不同直径复杂形状圆木表面树皮，同时具有越障机能的切剥刀，在每把切削刀和转动刀盘之间置有压力调整装置，该装置由单刀缓冲弹簧，调节弹簧、调节螺栓等构成。

按照上述构思设计出来的改进了的剥皮机，由于切剥刀盘为一随动机构。可跟踪弯形木断面中心随动，所以可沿形状剥各种形状的圆木树皮，同时进给装置设计成可变速进给，便可剥相当于树干树皮两倍或更厚的根皮，解决了目前世界上最先进的剥皮机由于定位定心刀盘而剥不了复杂形状弯形木的问题，从而提高了剥皮效率，使剩皮率可达到2%左右，降低了加工成本，同时也减少了木材损失，提高了木材利用率。

下面是实现本发明的一个实施例，如图所示：

图1为切剥刀跟踪弯形木沿形状切剥示意图，〔25〕为圆木断面，〔26〕为刀组的中立位置，〔27〕为弯曲圆木断面位置，〔28〕为刀组跟踪弯木断面〔27〕之后的位置，由图可见，刀组总是跟踪弯木断面中心随动。

图2为刀盘与木端头定心视图，图中〔29〕为刀盘在中立位置，〔30〕为随动后的刀盘的位置，由图可见，刀盘中立位置的中心线与刀盘和木端头的重合中心线之间的距离是δ，这就是说刀盘中心需在纵向方向运动δ长的距离。

图3为圆木自靠自剥皮示意图，〔31〕为进料对辊，〔32〕为摆动向心推杆，〔33〕为转动刀盘，〔34〕为出料辊，〔35〕为圆木由送料对辊送入切剥装置刀盘与圆木定心后沿圆木形状随动切剥圆木树皮。

图4为切剥刀工作状态示意图，〔36〕为纵向切开线，〔37〕为螺旋切开线，〔38〕为工作切刀，〔39〕为工作剥刀，纵向切开线由进料卡木从动辊所切出。

图4为切剥刀工作状态示意图，〔1〕为纵向切开线，〔2〕为螺旋切开线，〔3〕为工作切刀，〔4〕为工作剥刀，纵向切开线由进料卡木从动辊所切出，螺旋线由工作切刀切出，工作剥刀用以挤压剥掉经纵向切开和切刀切过的螺旋线后形成的小菱形状树皮。

图5为刀盘跟踪示意图，图中〔1〕为定滑轮，〔2〕为纵向滑动付，〔3〕为刀盘跟踪在左下方位置，〔4〕为刀盘中立位置，〔5〕为横向滑动付，〔6〕为重锤，〔7〕为刀盘跟踪在右上方的位置，如图所示，圆木由进料装置送入切剥装置，当圆木进入直木段时，其圆心与刀盘中立位置的中心重合，此时，转动刀盘不需随动，当由直木段进入弯木段时，由于圆木只有纵向进给，没有横向移动和转动，转动刀盘上的各把刀的刀压为了相等，转动刀盘就必须随动到二者的圆心近似重合的位置。

图6为切剥装置示意图;

图7为转动刀盘正面视图;

图8为图7的I处放大图;

图9为图7的A-A剖视图;

图10为图6的A向视图;

图11为图6的K向视图;

图12为图6的B-B剖视图;

图13为图6的C-C剖视图;

图14为图6的D-D剖视图。

由图6可见，切剥装置由转动刀盘〔1〕、横向滑动付〔10〕、纵向滑动付〔7〕、导柱〔12〕、横向复位弹簧〔13〕、定滑轮〔3〕、立导轨〔9〕、平衡板〔4〕及重锤〔5〕组成，当切剥弯形圆木时，由于弯形圆木断面中心随着圆木的进给而不断变化，而圆木只有轴向进给，转动刀盘的中心必须随弯木断面中心随动，横向滑动付使转动刀盘产生横向移动，纵向滑动付使转动刀盘产生纵向移动，机架及横梁用以安装立导柱，定滑轮及纵向复位弹簧，横向复位弹簧安装在转动刀盘座的左右两边与纵向滑动导套相连，纵横向复位弹簧的作用在于切剥装置切剥完圆木后转动刀盘回到中立位置，与转动刀盘成固定连接的导柱〔12〕位于转动刀盘中心水平直径位置左右两侧与固定在纵向滑动导套上的支座上的滚轮成线接触，用以承受木材进给方向的切剥力。

从图6的B-B剖视图图12可见，纵向滑动付是由导套〔23〕和固定在导套上的其上带有转动的滚轮〔22〕的四个调整架〔21〕和位于导套内的立导轨〔9〕组成。调整架可用于调整滚轮与立导轨的间隙，调整架上的滚轮可沿立导轨滚动，通过滚轮沿立导轨滚动来实现纵向运动。

从图6的A向视图图10可见，随动刀盘与平衡机构之间用钢索〔15〕通过定滑轮〔3〕相连。

从图6的K向视图图11可见，二根钢绳通过挂钩与平衡板相连，平衡板下面连接有重锤。平衡板及重锤组成的平衡机构用以平衡随动刀盘及其它随动部件的重量，使转动刀盘顺利实现跟踪随动。

从图六的C-C剖视图图13，D-D剖视图图14可以看到横向滑动付的结构为通过内外调整架调整的滑车〔16〕及滑铁〔18〕在山型导轨上滑动构成;内调整架〔19〕由调节螺钉和其上的空心圆环等组成，通过调节螺钉可使滚轮〔20〕与山形导轨〔11〕的间隙加大或缩小，外调整架〔17〕通过调节螺钉来改变山形导轨与滑车之间的距离，从而达到调整间隙的目的。

图7为转动刀盘正面视图，转动刀盘由电机〔3〕通过皮带轮〔4〕及三角带〔5〕带动旋转，转动刀盘通过轴承与刀盘体〔1〕相连，刀盘体上在转动刀盘中心水平直径位置左右两侧固定连接有两个导柱与固定在纵向滑动导套上的支座上的滚轮〔24〕如图12所示成线接触，用以承受木材进给方向的切剥力。

由图可见：转动刀盘由刀盘体〔1〕、平衡圈〔9〕、剥刀〔10〕、切刀〔11〕、偏心板〔13〕、八根单刀缓冲弹簧〔7〕、四根调压弹簧〔8〕等组成。每把切剥刀轴上均固定连接一个偏心板，单刀缓冲弹簧的一端连接在偏心轮上，另一端连在平衡圈上，当切削刀切剥大直径的树皮时刀便产生角位移，使得由刀尖组成的圆的直径加大，反之，则缩小，此时单刀缓冲弹簧受拉，对平衡圈产生拉力，平衡圈与刀盘体之间连接有四根调压弹簧，通过调压弹簧将拉力传给刀盘体，这样，就保证了每把刀具有适宜的切剥力，从而保证了切剥的顺利进行。

图8为图7的I处放大图，图9为图7的A-A剖视图，由图可见，每把单刀通过刀轴〔14〕安装在刀盘体〔1〕上，刀轴的另一端安装一个偏心板〔13〕，单刀缓冲弹簧〔7〕通过调整丝套〔19〕与偏心板相连，从而提供每把刀的压力，单刀缓冲弹簧的另一端通过固定在平衡圈上的挂簧轴〔15〕与平衡圈相连，因此能够将每把单刀的压力传给平衡圈;在挂簧轴的另一端通过调节螺栓与螺母与刀盘体相连，从而将由单刀缓冲弹簧传给平衡圈的压力传到刀盘体上，连接在调压弹簧和刀盘体之间的调节螺栓及调节螺母用以调节弹簧的压力。

如图9所示圆木由送料装置到切剥装置的刀盘转体入料口处有一喇叭口形空心转子，由轴向剖面图可见，喇叭口形由三段直线段组成，每段直线段的斜度可根据需要而定，当然喇叭口也可以由平滑的曲线面组成，这就需要考虑到加工的难易程度了。

可调速的进给装置与切剥装置配合使用，当切剥薄皮时用较高的进给速度。当切削较厚的树皮，如落叶松树根部皮时，进给装置调整到较低的进给速度，使剥刀能够进行重复剥皮，这就提高了树皮的剥净率。

Claims (10)

1、一种用剥皮机沿弯形圆木表面形状剥皮的方法，切剥树皮时，圆木只做纵向进给，带有切刀和剥刀的转动刀盘由电机通过三角带带动旋转来对圆木树皮进行切剥，其特征在于安装有切剥刀的转动刀盘可沿纵横滑道随动到纵横方向的任何位置，刀盘中心跟踪剥木断面中心，二者在所剥皮的任何断面位置均近似重合，使刀刃形成沿各种复杂形状木的表面勒紧、旋转、挤压切剥掉树皮。

2、如权利要求1所述的剥皮方法，其特征在于当不规则形状的圆木与转动刀盘上的刀相接触时，各把刀各自产生不同的正负压力，此时随动装置便开始跟踪随动，直至转动刀盘中心与木材中心生命根据木材直径和树皮木质结合力，切剥刀通过压力调节装置调节刀的角度和压力后，便开始挤压切剥树皮。

3、一种木材加工机械，用于剥弯形木复杂形状表面树皮的剥皮机，有一个带有切刀和剥刀的转动刀盘，转动刀盘通过轴承安装在轴承座上，刀盘的旋转是由电机通过三角带带动的，其特征在于带有四把切刀和四把剥刀的转动刀盘连同其上的轴承、轴承座等一起能沿纵横两方向滑道运动到所需的任何位置，轴承座下底面与横向滑道构成横向滑动付，使转动刀盘横向运动与轴承座构成横向滑动付的横向滑道两端头各与一个纵向滑套相连，使之成为一体，纵向滑套沿立导柱可纵向运动使转动刀盘可纵向运动到所需位置。

4、如权利要求3所述的剥皮机，其特征在于所说的横向滑动付为带有内外调整架的滑车连接有滑铁与作为滑道的山形导轨上下两面接触产生横向滑动，纵向滑动付由带有四个调整架的导套和其内的立导轨构成调整架上带有滚轮，滚轮可沿着立导轨滚动，实现随动刀盘的纵向运动。

5、如权利要求3所述的剥皮机，其特征在于所说的随动刀盘通过钢索及固定在横梁上的定滑轮与平衡板及重锤组成的平衡机构相连，用以抵消随动刀盘的自重，可使转动刀盘实现跟踪随动。

6、如权利要求3、4、5所述的剥皮机，其特征在于每把切剥刀与转动刀盘体之间置有切剥刀压力调整装置，所说的压力调整装置包括一端挂在与每把单刀相连的偏心板上，另一端与平衡圈相连的八根单刀缓冲弹簧及一端与平衡圈相连另一端装有调压机构的通过挂簧轴与刀盘体相连的四根调压弹簧。

7、如权利要求6所述的剥皮机，其特征在于所说的调压弹簧与平衡圈相连的一端和单刀缓冲弹簧与平衡圈相连的一端，二者由一个螺栓固定在平衡圈上，调压弹簧的一端上装有的调压机构为一调节螺栓，通过调节螺母可调节调压弹簧的压力。

8、如权利要求3、4、5、7所述的剥皮机，其特征在于所说的随动刀盘与纵向滑道之间左右方向各有两根上下复位弹簧，随动刀盘与机架和横梁之间左右方向各有两根复位弹簧，用以一根圆木切完毕后随动装置复位。

9、如权利要求3、4、5、7所述的剥皮机，其特征在于所说的刀盘转体入料口带有一个喇叭口形空心转子，将圆木从进料机构到切剥机构的纵向进给过程中脱落的树皮，在离心力作用下通过喇叭口甩出。

10、如权利要求3、4、5、7所述的剥皮机，其特征在于所说的转动刀盘中心水平直径位置左右两侧固定连接有两个导柱与固定在纵向滑动导套上的支座上的滚轮成线接触，用以承受木材进给方向的切剥力。

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