專利名稱：快速成形木地板數(shù)控機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)木地板的木工生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及一種具有快速成形功能的木 地板數(shù)控機(jī)床。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的實(shí)木地板的木工生產(chǎn)設(shè)備主要包括四面刨床機(jī)、雙端銑機(jī)、砂光機(jī)、 冷壓力機(jī)等。其木工生產(chǎn)工藝為將按照一定規(guī)格劇好的木地板毛坯，先用四面刨對(duì)毛坯進(jìn) 行各面的刨平加工，然后再用雙端銑機(jī)對(duì)坯料進(jìn)行雙側(cè)開(kāi)槽加工，并送入另一臺(tái)雙端銑機(jī) 對(duì)坯料進(jìn)行雙端開(kāi)槽加工，最后送入砂光機(jī)進(jìn)行拋光處理、送入冷壓力機(jī)進(jìn)行冷壓定型處 理。經(jīng)過(guò)這樣的木工生產(chǎn)工藝處理，實(shí)木地板的木工加工基本完成(然后進(jìn)行上漆處理等 工藝)。主要生產(chǎn)設(shè)備價(jià)值17萬(wàn)元(四面刨機(jī)10萬(wàn)、雙端銑機(jī)兩臺(tái)5萬(wàn)、砂光機(jī)1萬(wàn)、冷壓 力機(jī)1萬(wàn))，所需生產(chǎn)工人至少5人，單件生產(chǎn)耗時(shí)至少5分鐘?？梢?jiàn)，現(xiàn)有實(shí)木地板的木工 生產(chǎn)線耗資大、頭緒多、效率低，五臺(tái)機(jī)床同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗大、占用的人力多。不能滿足實(shí)木地 板木工生產(chǎn)的節(jié)能減排要求，由此孕育了新型實(shí)木地板生產(chǎn)設(shè)備的出現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種快速成形木地板數(shù)控機(jī) 床。采用微機(jī)電設(shè)計(jì)技術(shù)，融上、下面刨、雙側(cè)開(kāi)槽及雙端開(kāi)槽、冷壓定型于一體，達(dá)到了機(jī) 床的縮微；采用提高轉(zhuǎn)速和增加刀頭數(shù)量的方式以提高刨削速度；采用智能傳感器技術(shù)、 智能化測(cè)試技術(shù)、嵌入式智能數(shù)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的智能化。本發(fā)明能使實(shí)木地板的木工加 工過(guò)程在一臺(tái)機(jī)床上完成，使其設(shè)備成本和加工成本成倍下降、生產(chǎn)效率成速提高。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明所涉及的快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，其基本組成框圖如圖1所示主要由 進(jìn)料裝置1、傳感器陣列2、智能測(cè)控裝置3、機(jī)械加工裝置4、出料裝置5、鼓風(fēng)排屑裝置6、 故障報(bào)警裝置7、配電及附屬裝置8組成。進(jìn)料裝置1，主要完成進(jìn)料輸送。傳感器陣列2，主要包括系統(tǒng)工作溫度傳感器、坯料位移傳感器、刀頭位移傳感器、 彈簧彈力傳感器、風(fēng)速傳感器。智能測(cè)控裝置3，其基本組成框圖如圖2所示主要由信號(hào)采集電路2-1、信號(hào)處理 電路2-2、嵌入式智能電路2-3、控制信號(hào)處理電路2-4、信號(hào)執(zhí)行電路2-5組成。來(lái)自各傳 感器的信號(hào)送入信號(hào)采集電路2-1，將采集到的各傳感器信號(hào)送入信號(hào)處理電路2-2進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換等處理，再由嵌入式智能電路2-3進(jìn)行智能分析后給出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制信號(hào) 經(jīng)過(guò)控制信號(hào)處理電路2-4進(jìn)行信號(hào)放大、整形等處理后送入信號(hào)執(zhí)行電路2-5，最終實(shí)現(xiàn) 對(duì)各控制對(duì)象(電機(jī)及故障報(bào)警裝置5)的智能控制。機(jī)械加工裝置4，其基本結(jié)構(gòu)(右視圖)如圖3所示由載物臺(tái)3-1、送料輥3-2、 上面刨刀3-3、下面刨刀3-4、左側(cè)槽刀3-5、右側(cè)槽刀3-6、冷壓輥3_7、后端槽刀3_8、前端槽刀3-9組成。載物臺(tái)3-1由槽鋼加工而成，其基本結(jié)構(gòu)(俯視圖)如圖4所示安裝有限 位條4-1，加工有“下刨孔4-2”、“左側(cè)槽刀孔4-3”及“右側(cè)槽刀孔4-4”、“后端槽刀孔4_5” 及“前端槽刀孔4-6”?！跋屡倏?-2”的長(zhǎng)度與下面刨刀3-4的長(zhǎng)度相匹配，其長(zhǎng)度決定了 可加工坯料的最大寬度(可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì))。“左側(cè)槽刀孔4-3”與“右側(cè)槽刀孔4-4” 的最小間距決定了可加工坯料的最小寬度(可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì))?！昂蠖瞬鄣犊?-5”與 “前端槽刀孔4-6”的間距決定了可加工坯料的長(zhǎng)度(可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，也可多開(kāi)設(shè)幾 個(gè)“前端槽刀孔4-6”，以便根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇)。送料輥3-2，所有送料輥均在各自彈簧的作 用下，使其坯料緊貼載物臺(tái)3-1，并在同一送料驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，將坯料沿限位條4-1向 前推進(jìn)。上面刨刀3-3、下面刨刀3-4，均帶沿圓周均勻分布的8組刀片，以提高刨削速度， 從而獲得較高的光潔度，最終達(dá)到節(jié)省砂光設(shè)備和砂光工序的目的。上面刨刀3-3、下面刨 刀3-4的旋轉(zhuǎn)切線方向與坯料的推進(jìn)方向相反。為了確保上、下面加工的均勻性，上面刨刀 3-3、下面刨刀3-4采用同一施刨驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。左側(cè)槽刀3-5、右側(cè)槽刀3-6，均帶沿圓 周均勻分布的8組刀片，以提高刨削速度，從而獲得較高的光潔度；左側(cè)槽刀3-5固定，而右 側(cè)槽刀3-6根據(jù)坯料的寬度在載物臺(tái)3-1的“右側(cè)槽刀孔4-4”中相對(duì)固定。由于右側(cè)槽 刀3-6根據(jù)坯料的寬度位置可變，因此，左側(cè)槽刀3-5、右側(cè)槽刀3-6采用各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)。左側(cè)槽刀3-5、右側(cè)槽刀3-6的旋轉(zhuǎn)切線方向與坯料的推進(jìn)方向相反。冷壓輥3-7，在 強(qiáng)力彈簧的作用下，對(duì)坯料實(shí)施冷壓定型操作，并在冷壓兼送料輥功能將坯料沿限位條4-1 向前推進(jìn)。但在坯料前、后端到達(dá)后端槽刀3-8、前端槽刀3-9位置時(shí)，冷壓輥3-7停止轉(zhuǎn) 動(dòng)，坯料靜止不動(dòng)，并啟動(dòng)后端槽刀3-8、前端槽刀3-9，進(jìn)行兩端開(kāi)槽工序。兩端開(kāi)槽工序 結(jié)束后，冷壓輥3-7再次啟動(dòng)。后端槽刀3-8、前端槽刀3-9，均帶沿圓周均勻分布的8組刀 片，以提高刨削速度，從而獲得較高的光潔度；后端槽刀3-8、前端槽刀3-9根據(jù)坯料的長(zhǎng)度 在載物臺(tái)3-1的“后端槽刀孔4-5”及“前端槽刀孔4-6”固定。當(dāng)坯料前、后端到達(dá)后端槽 刀3-8、前端槽刀3-9位置時(shí)，冷壓輥3-7停止轉(zhuǎn)動(dòng)，坯料靜止不動(dòng)，后端槽刀3-8、前端槽刀 3-9同時(shí)從右到左進(jìn)行兩端開(kāi)槽，在開(kāi)槽結(jié)束后，后端槽刀3-8、前端槽刀3-9同時(shí)從左到右 復(fù)位，復(fù)位后兩端開(kāi)槽工序結(jié)束后，冷壓輥3-7再次啟動(dòng)。出料裝置5，主要完成出料輸送。鼓風(fēng)排屑裝置6，由鼓風(fēng)機(jī)及排屑管道構(gòu)成，主要完成木屑排除任務(wù)。故障報(bào)警裝置7，主要由聲光報(bào)警電路組成，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫度及鼓風(fēng)排屑風(fēng)速不 再正常范圍時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。配電及附屬裝置8，由電力開(kāi)關(guān)、控制按鈕等構(gòu)成。系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示程序開(kāi)始后，首先檢測(cè)到坯料，如果坯料存在，表明 坯料已經(jīng)加載，便啟動(dòng)進(jìn)料程序；若沒(méi)有檢測(cè)到坯料，表明坯料不存在，程序返回檢測(cè)狀態(tài) 繼續(xù)檢測(cè)，直到檢測(cè)到坯料為止。啟動(dòng)進(jìn)料程序后，系統(tǒng)便進(jìn)入加工程序，加工程序分為兩 個(gè)程序段，第一段為上、下面刨和左、右側(cè)開(kāi)槽程序啟動(dòng)上、下刨工作后，啟動(dòng)左、右槽刀工 作，啟動(dòng)冷壓輥工作。第一段為前、后端開(kāi)槽程序檢測(cè)前、后端是否到位，若檢測(cè)坯料已到 設(shè)定位置，便暫停冷壓輥，坯料靜止后，啟動(dòng)前、后槽刀工作；若檢測(cè)坯料還沒(méi)有到設(shè)定位 置，程序返回繼續(xù)檢測(cè)，直到檢測(cè)到坯料到位為止。前、后槽刀開(kāi)槽完成后自動(dòng)復(fù)位，程序檢 測(cè)前、后端槽刀是否復(fù)位，若復(fù)位，再次啟動(dòng)冷壓輥，并進(jìn)入出料程序，當(dāng)出料完成后，再返 回到開(kāi)始狀態(tài)進(jìn)入程序循環(huán)。
系統(tǒng)實(shí)施電路圖如圖6所示。系統(tǒng)工作原理術(shù)地板坯料經(jīng)進(jìn)料裝置1送入機(jī)械加工裝置4，在傳感器陣列2與 智能測(cè)控裝置3的協(xié)同配合下，啟動(dòng)上、下面刨，實(shí)施上、下面的刨銷，再啟動(dòng)左、右側(cè)槽刀， 實(shí)施左、右兩側(cè)開(kāi)槽；然后進(jìn)入冷壓定型階段，并在木地板坯料的前、后端到達(dá)指定位置時(shí)， 冷壓輥停止轉(zhuǎn)動(dòng)，木地板坯料暫停；然后啟動(dòng)前、后端槽刀轉(zhuǎn)動(dòng)并從右至左推進(jìn)前、后端槽 刀，實(shí)施前、后兩端開(kāi)槽；開(kāi)槽到位后，前、后端槽刀復(fù)位，冷壓輥繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)坯料進(jìn)入出 料裝置5，由出料裝置5輸出木地板加工成品。在整個(gè)加工過(guò)程中，鼓風(fēng)排屑裝置6，將刨銷 產(chǎn)生的木屑及灰塵排除，同時(shí)承擔(dān)散熱任務(wù)，以確保加工的最佳環(huán)境。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到通風(fēng) 不暢、溫度過(guò)高等故障時(shí)，故障報(bào)警裝置7發(fā)出聲光報(bào)警，以便及時(shí)進(jìn)行維修處理。本發(fā)明專利的有益效果是①工作效率高。融上、下面刨、雙側(cè)開(kāi)槽及雙端開(kāi)槽、冷 壓定型于一體，降低了成本，大大縮短了加工時(shí)間，提高了工作效率；②加工質(zhì)量好。采用 提高轉(zhuǎn)速和增加刀頭數(shù)量的方式以提高刨削速度，從而自然提高了加工的光潔度，不再用 砂光機(jī)，提高了加工質(zhì)量；③節(jié)能減排。通過(guò)上、下面同時(shí)刨平，同時(shí)在坯料刨平的行進(jìn)過(guò) 程中，完成雙側(cè)的開(kāi)槽加工，然后把雙端開(kāi)槽與冷壓定型處理一并完成。使其木地板的木工 生產(chǎn)在一臺(tái)機(jī)床上完成，從而節(jié)約了生產(chǎn)設(shè)備成本，節(jié)省了人力物力，達(dá)到了節(jié)能減排的目 的；④智能化。采用智能傳感器技術(shù)、智能化測(cè)試技術(shù)、嵌入式智能數(shù)控技術(shù)，研制了具有實(shí) 木地板木工生產(chǎn)特色的快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了實(shí)木地板木工生產(chǎn)的智能化。
圖1快速成形木地板數(shù)控機(jī)床的組成原理框圖。圖2智能測(cè)控裝置的組成原理框圖。圖3機(jī)械加工裝置組成原理圖。圖4載物臺(tái)結(jié)構(gòu)俯視圖。圖5系統(tǒng)軟件流程圖。圖6系統(tǒng)實(shí)施電路圖。圖1是系統(tǒng)的組成原理框圖，在圖1中，1為進(jìn)料裝置；2為傳感器陣列；3為智能 測(cè)控裝置；4機(jī)械加工裝置；5出料裝置；6為鼓風(fēng)排屑裝置；7為故障報(bào)警裝置；8為配電及
附屬裝置。圖2是對(duì)圖1中的智能測(cè)控裝置部分的組成原理框圖，是對(duì)智能測(cè)控裝置的進(jìn)一 步分解。圖3是圖1中的機(jī)械加工裝置組成原理圖，是對(duì)機(jī)械加工裝置的進(jìn)一步分解。圖4是圖3載物臺(tái)3-1結(jié)構(gòu)俯視圖，是對(duì)載物臺(tái)的進(jìn)一步分解。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的主體部分為智能測(cè)控裝置3和機(jī)械加工裝置4。首先 實(shí)施機(jī)械加工裝置4 (參見(jiàn)圖3、圖4)，選用寬300mm、長(zhǎng)2000mm的槽鋼加工載物臺(tái)3_1，選 用40mmX40mm的角鋼加工限位條4-1，并用螺絲固定在工載物臺(tái)3-1的左側(cè)邊緣，在距載物 臺(tái)3-1的起始端300mm處銑開(kāi)200mmX 20mm的下刨孔4-2，在距下刨孔4-2中心線IOOmm處 銑開(kāi)直徑為40mm的左側(cè)槽刀孔4-3和200mmX40mm的右側(cè)槽刀孔4-4 ；在載物臺(tái)3-1中央
5IOOOmm處，銑開(kāi)200mmX 40mm的后端槽刀孔4_5，在距后端槽刀孔4_5中心線500mm處銑開(kāi) 200mm X 40mm的前端槽刀孔4_6。 智能測(cè)控裝置3是本發(fā)明的又一重要部分，是控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的神經(jīng)中樞， 系統(tǒng)電路圖如圖6所示嵌入式智能芯片采用德州儀器公司的MSP430系列超低功耗微 控制器，芯片具有個(gè)強(qiáng)大的16位RISC CPU, 16位的寄存器以及常數(shù)發(fā)生器，能夠最大限 度地提高代碼的效率。數(shù)字控制的振蕩器(DCO)允許在6微秒內(nèi)從低功耗模式喚醒。 MSP430xl5x/16x/161x系列是配置了內(nèi)置16位定時(shí)器、12位快速A/D轉(zhuǎn)換器、雙12位D/A 轉(zhuǎn)換器，一個(gè)或者兩個(gè)通用同步/異步串行通訊接口(USART)、I2C、DMA和48個(gè)I/O引腳的 微控制器。另外，MSP430xl61x系列為需要大存儲(chǔ)器的應(yīng)用和堆棧的要求提供擴(kuò)展RAM尋 址；物料傳感器與各位移傳感器選用光電傳感器；信號(hào)執(zhí)行電路采用8550三極管驅(qū)動(dòng)繼電 器控制各電機(jī)的啟停；上、下刨的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用2KW(2800轉(zhuǎn)/分)三相電機(jī)，銑槽刀和鼓 風(fēng)排屑的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用1. 5Kff(2800轉(zhuǎn)/分)三相電機(jī)。送料輥和冷壓輥的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用 1. 5Kff(2800轉(zhuǎn)/分)三相電機(jī)，送料輥和冷壓輥選用同種減速比的減速器通過(guò)傳動(dòng)裝置與 各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
權(quán)利要求
1.快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，其特征在于由進(jìn)料裝置(1)、傳感器陣列(2)、智能測(cè)控 裝置(3)、機(jī)械加工裝置(4)、出料裝置(5)、鼓風(fēng)排屑裝置(6)、故障報(bào)警裝置(7)、配電及附 屬裝置(8)組成，且進(jìn)料裝置(1)、傳感器陣列(2)、智能測(cè)控裝置(3)、出料裝置(5)、鼓風(fēng) 排屑裝置(6)、故障報(bào)警裝置(7)、配電及附屬裝置(8)分別與機(jī)械加工裝置(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，其特征在于傳感器陣列(2)，主 要包括系統(tǒng)工作溫度傳感器、坯料位移傳感器、刀頭位移傳感器、彈簧彈力傳感器、風(fēng)速傳 感器；溫度傳感器、風(fēng)速傳感器分別與鼓風(fēng)排屑裝置(6)連接；坯料位移傳感器與進(jìn)料裝置 (1)和出料裝置(5)連接；刀頭位移傳感器、彈簧彈力傳感器分別與機(jī)械加工裝置(4)連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，其特征在于智能測(cè)控裝置(3)， 主要由信號(hào)采集電路(2-1)、信號(hào)處理電路(2-2)、嵌入式智能電路(2-3)、控制信號(hào)處理電 路(2-4)、信號(hào)執(zhí)行電路(2-5)順序連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，其特征在于機(jī)械加工裝置(4)， 由載物臺(tái)(3-1)、送料輥(3-2)、上面刨刀(3-3)、下面刨刀(3-4)、左側(cè)槽刀(3_5)、右側(cè)槽 刀(3-6)、冷壓輥(3-7)、后端槽刀(3-8)、前端槽刀(3-9)組成，且送料輥(3_2)、上面刨刀 (3-3)、下面刨刀(3-4)、左側(cè)槽刀(3-5)、右側(cè)槽刀(3-6)、冷壓輥(3_7)、后端槽刀(3-8), 前端槽刀(3-9)分別與載物臺(tái)(3-1)連接，其中右側(cè)槽刀(3-6)、后端槽刀(3-8)、前端槽刀 (3-9)分別與載物臺(tái)(3-1)的連接方式為滑動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的載物臺(tái)，其特征在于安裝有限位條(4-1)，加工有下刨孔 (4-2)、左側(cè)槽刀孔(4-3)及右側(cè)槽刀孔(4-4)、后端槽刀孔(4-5)及前端槽刀孔(4_6)。
全文摘要
一種快速成形木地板數(shù)控機(jī)床，屬一種木地板生產(chǎn)專用數(shù)控機(jī)床。目的在于使木地板的木工加工在一臺(tái)機(jī)床上完成，以降低生產(chǎn)成本、提高效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。采用微機(jī)電設(shè)計(jì)技術(shù)，融上、下面刨、雙側(cè)開(kāi)槽及雙端開(kāi)槽、冷壓定型于一體，達(dá)到了機(jī)床的縮微；采用提高轉(zhuǎn)速和增加刀頭數(shù)量的方式以提高刨削速度；采用智能傳感器技術(shù)、智能化測(cè)試技術(shù)、嵌入式智能數(shù)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的智能化。本發(fā)明由進(jìn)料裝置、傳感器陣列、智能測(cè)控裝置、機(jī)械加工裝置、出料裝置、鼓風(fēng)排屑裝置、故障報(bào)警裝置、配電及附屬裝置組成。本發(fā)明能使其生產(chǎn)本成倍下降、效率成倍提高。該機(jī)床是現(xiàn)有木地板生產(chǎn)設(shè)備的換代升級(jí)產(chǎn)品，廣泛適用于木地板生產(chǎn)領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)B27M3/04GK102001119SQ20101029565
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者仲元昌, 劉春偉, 宋楊, 沈成欽, 胡江坤, 蔡增增, 賈年龍, 趙貞貞 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)