一种全自动纵横切电脑裁板锯的总体设计与研究

收稿日期：2018-06-21

基金项目：广东省数控一代机械产品创新应用示范工程专项资金项目（2013B011302002）

作者简介：李俊清（1984 -），男，中级机械工程师，硕士研究生，研究方向为木工机床-锯类设备的设计与制造

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一种全自动纵横切电脑裁板锯的总体设计与研究

The general design and research of an automatic computer panel saw

李俊清LI Jun-qing

（南兴装备股份有限公司，东莞 523993）

摘 要：阐述了一种全自动纵横切电脑裁板锯总体设计的详细过程，从原理方案的选择入手，由功能要

求确立机器的各个功能模块，然后做出各个模块的结构方案，对主要参数进行计算，提取各个模块的设计对接参数，然后协同设计，设计了全自动纵横切电脑裁板锯，其优点是产量高（为普通裁板锯3倍左右），全自动，工作可靠，且已推向市场，客户反映良好。

关键词：电脑裁板锯；人造板；排板优化；总体设计中图分类号：TH6 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2019)05-0075-05

0 引言

电脑裁板锯是一种采用PC 机控制的具有自动排板优化、自动送料、自动定位裁切，人机一体化操作的人造板开料设备，在木工机械分类中归属锯类产品。随着“中国制造2025”的提出及落实为木工机械的发展指明了方向，中国木工机械制造2025将为家具行业开启新时代

[1,2]

。为顺应自动化，智能化的发展趋势以及满足房

地产行业精装房家具制造企业工程订单及宜家代工厂批量订单需求，本文研究开发了一种全自动纵横切电脑裁 板锯。

1 全自动纵横切电脑裁板锯原理方案及总体结构的拟定

1.1 全自动纵横切电脑裁板锯的功能要求

众所周知，人造板的下料可以用数控推台锯，数控往复锯，也可以用木材加工中心。但是前二者一次只能完成一个方向的裁切，如要裁出所需要规格尺寸的板材，还需要人工掉头裁切；木材加工中心虽然无需掉头裁切，但是不能多块板材堆叠裁切，效率较低。鉴于以上不足之处及结合家具厂工程单对设备的要求确定本设计的电脑裁板锯的功能要求为：1）可优化排板；2）可

自动上料；3）可自动纵切；4）可自动横切；5）可以自动处理修边余料；6）单次锯板可堆叠厚度120mm ；7）48尺板（1220mm ×2440mm ×12mm ）平均每天锯1400张（8小时计算）；8）运转平稳，可靠性高。1.2 全自动纵横切电脑裁板锯的原理方案选择

1

）锯切运动原理方式的选择

图1 板运动，

锯座固定

图2 板固定，锯座运动

原理方式是否合理决定了设计能否达到要求及成本的高低。板材的锯切方式，从原理上讲，无非有两种，一种是锯座固定不动，板朝锯片运动（如图1所示），典型的例子如推台锯，采用这种原理方式的锯机结构可以做的很简单，但只适合单块板开料，多块板堆叠开料质量难以保证；另一种是锯切时，板固定不动，锯座部分来回做往复运动锯切（如图2所示），这种方式锯切质量更易保证且更适合多块板堆叠锯切。根据设计要求结合实际经验采用后者原理方式。

2

）锯切运动组合方式的选择

图3

纵切横切平行组合

图4 纵切横切垂直组合

板材的锯切有两个方向，即纵向和横向，也就有了两个方向锯切的组合。确定了基本锯切运动原理方式后，还要确定板材纵切及横切的组合方式。组合方式也有两种，一种是纵切和横切平行布置组合，即板材经过纵切后，再将板材旋转90度进行横切（如图3所示）；另一种是纵切和横切垂直布置组合，即板材经过纵切后，不需旋转就进入垂直摆放的横切单元中进行横切（如图4所示）。前者，需要增加板材转向机构，复杂的如机械手，简单的如转向滚筒组，机械手可靠性高但成本也高，采用转向滚筒组则速度不宜快且板容易走位，可靠性低。纵切横切垂直布置组合，板材无需转向，省略了转向机构，更具优势[3～5]。故采用板固定锯座动且纵切横切垂直布置的锯切原理方式。1.3 确定全自动纵横切电脑裁板锯锯切流程

根据选择的纵向和横向锯切运动的组合方式即可确定整个锯切流程，分别为上料、纵切、横切、下料；但结合实际情况，堆叠板材不可能是百分之百整齐的，为了保证裁切的精准，所以在纵向和横向锯切前增加齐板

流程；另外，纵向锯切完后的板要出来，所以还得加个取板送板流程，最终确定的流程如图5所示。

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р 图5 锯切流程

1.4 由功能要求及锯切流程确立各个功能单元

锯切流程确定后便可根据功能要求确定各个功能单元，详细如下：控制单元、上料单元、纵向锯切前齐板单元、纵向锯切单元、取板送板单元、侧齐板单元、横向锯切前齐板单元、横向锯切单元、出料单元，考虑到板材锯切时还会产生修边余料，所以再加上修边余料处理单元。

1.5 确立各个功能单元的结构方案

1）控制单元

控制单元一般的控制方案都是包含操作软件（附带优化功能及标签生产功能）的工业PC 为上位机，西门子PLC 带扩展模块为下位机，两者通过通讯线缆连接，这里不过多介绍。

2）上料单元

客户常规使用板材为1220m m ×2440m m ×（8/10/12/14/18mm ）三聚氰胺贴面中纤板及刨花板；

偶尔使用的板材规格为1830mm ×3050mm 。人造板原材料码垛高度1000mm ～1200mm 左右。上板总重量按密度较大的中纤板计算，中纤密度750～780kg/m 2，M=ρV=780×

1830×3050×1200×10-9=5224kg 。

上料单元可采用的结构方案有很多种，如类似卷扬机的链传动升降机构，大功率减速电机丝杠机构等，通过上述计算可知上板重量达5吨，液压传动输出力大且平稳，考虑到经济性及结构可靠性，故采用带动力滚筒液压双剪升降台结构，堆垛的板材则通过滚筒线送入。如图6所示。

1.进料滚筒；

2.带动力滚筒液压双剪升降台

图6 上料单元