Способ продольной распиловки бревен, устройство для его осуществления и комплекс измерительных устройств по замеру параметров бревна и пиломатериалов

 

Использование: техника по переработке лесоматериалов. Сущность изобретения: устройство состоит из двух пильных узлов, узла фиксирования параметров бревна,узла обеспечения параллельности осевых линий бревна и устройства, узла перемещения бревна и пиломатериалов, комплекса измерительных устройств и узла уборки отходов. Каждый пильный узел содержит круглую пилу, сблокированную с блоком горизонтальных дисковых фрез, узел фиксирования параметров бревна включает центральную балку, по которой перемещаются с помощью зажимных гидроцилиндров зажимные стойки. Опорные основания, подпружиненные относительно подвижных оснований, позволяют обеспечить параллельность линий бревна и устройства. Перемещения бревна обеспечивается гидроцилиндрами с блоками на концах штоков и тросовыми барабанами с реверсивными гидродвигателями. Комплекс измерительных устройств включает тензометрические датчики, тарированную линейку, щупы и блоки фотоаппаратов, а также компьютер. 3 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам, устройствам и системам сбора информации и управления, используемым в деревообрабатывающей промышленности при распиловке бревен, имеющих длину от 0,5 м и диаметром до 1,5 м.

Известен развальный способ раскроя бревна, который характеризуется однократным заданием бревну координат относительно продольной оси устройства со стационарными узлами и сохранение их неизменными при раскрое на необрезные доски бревна, пропускаемого продольно через устройство [1, 2] Известен также брусовой способ раскроя бревна, которое подается продольно через устройство со стационарными узлами и характеризуется раздельным заданием предмету обработки (бревну, брусу), координат относительно продольной оси устройства и сохранением их неизменными при распиловке: при первом задании координат бревну на двухкантактный брус, необрезные боковые доски и горбыль; при втором задании координат двухконтактному брусу на четырехкантный брус, обрезные доски, необрезные боковые доски и горбыль.

Недостатком известных способов является наличие нескольких последовательно выполняемых операций по переработке бревна на полиматериалы, которые связаны между собой операциями по его перемешиванию. Кроме того, указанные способы предлагают работу с отсортированными по диаметрам и длинам пиловочным сырьем с незначительным диапазоном размеров. Все это значительно уменьшает эффективность применени этих способов.

Для осуществления развального способа раскроя бревна известна линия по агрегатной переработке бревен на обрезные полиматериалы и трехнологическую щепу (ЛАПБ-2), включающая: накопитель с механизмом поштучной выдачи, конвейер догона, впередиагрегатное подающее устройство (конвеер), фрезерно-пильный агрегат, роликовый конвейер, ленточный конвейер (там же 139-147).

Для осуществления брусового способа раскроя бревен известны ленточно-пильные станки для распиловки бревен большого диаметра с торцовым зажимом бревен на обрезные пиломатериалы, включаемые в линию со следующим набором оборудования: автоматизированный накопитель бревен; устройство ориентирования бревен с перемещающимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях поддерживающими опорами; подвижный торцовый зажим бревен с верхним расположением направляющей (каретки) с устройством для поворота бревна на 90^o или без него для распиловки по программе на базе сканирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях; сдвоенный или ленточный станки с фрезерующими головками с каждой стороны или без них; станок второго ряда со сдвоенным резом или сдвоенные станки; сдвоенный или брусующий круглопильный головной станок с фрезерующими головками или без них; автоматическое подающее устройство на всем участке, включая накопитель, каретку с зажимом и разгрузку [3] Основные недостатки известных устройств большая энергоемкость и металлоемкость оборудования, которые обуславливаются наличием большого количества до операционного и после- операционного оборудования, что снижает эффективностью известных устройств.

Известна система сбора информации и управления технологическим процессом продольной распиловки бревен со сбором данных с бревен и пиломатериалах на каждом участке линии распиловки бревна в автоматическом или ручном режиме и вводу их в компьютер в автоматическом или ручном режиме, включающая: при первичной распиловке бревен сбор данных о диаметре, фактической длине, сбежистости, объеме и т.д. при помощи, например, механических штангельциркулей, работающих по принципу "ножниц", или многоцелевым измерительным устройством, работающим на основе сканирующей системы; при вторичном продольном раскрое двухкантных брусьев сбор данных о породе и сорте брусьев, распиловочных размерах по толщине и ширине, фактический длине, объеме, плане раскроя, фактической толщине и ширине досок и т.д. при помощи например, фотосветового сканирования; для обрезки обзола сбор данных об объеме поступающих пиломатериалов, теоретический и фактический общий объем выходящих пиломатериалов и их длина в досковых футах и т.д. при помощи, например, световой сканирующей антенной решетки (там же,с. 112-130, 209-210).

Недостатком системы является необходимость производства различного рода измерений на всех участках линии распиловки бревен, измерений зачастую дублирующих друг друга, которые требуют установки на каждом участке микропроцессоров управления технологическими операциями, что приводит к значительным дополнительным затратам.

Целью изобретения является повышение эффективности технологического процесса переработки пиловочного сырья на обрезные пиломатериалы.

Это достигается тем, что с целью повышения эффективности технологического процесса переработки пиловочного сырья для получения обрезных пиломатериалов положение бревна во время его переработки фиксируется, для чего бревно подается в устройство сверху в вертикальной плоскости, проходящей через осевую линию устройства, при помощи, например, гидроманипулятора на два параллельных, горизонтальных гибких органа, опирающихся на опоры, отстоящие от осей линии устройства на равном расстоянии, раздвинутые относительно середины устройства, перпендикулярных этой линии, и при этом бревно устанавливается в вертикальной плоскости на основание путем увеличения длины гибких органов между опорами, а вектор центра тяжести бревна проходит через основание, опирающееся своими разобщенными концами на замкнутый гидравлический контур, который, выравнивая давление масла в гидроцилиндрах под комлевой и вершиной и частями бревна, осевую линию бревна устанавливает параллельно осевой линии устройства, после чего бревно фиксируется торцовыми зажимами и при надвигании пильных узлов устройства производится продольное пиление бревна двумя круглыми пилами, установленными в вертикальной плоскости и сблокированными с блоками горизонтальных дисковых фрез, при этом пилы и фрезы перемещаются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и при обратном ходе пильных узлов производится фрезерование пазов дисковыми фрезами на боковых плоскостях распиливаемого бревна на глубину, равную толщине доски, с последующим отпиливанием ее от бревна, а кантование бревна или двухкантного бруса производится при помощи силы трения движущихся гибких органов о поверхность бревна, изменения положения точек опоры этих органов относительно горизонтальной плоскости, а также варьированием длиной гибких органов между точками опоры.

Новые свойства в заявляемом способе проявляются при фиксировании положения бревна, что позволяет отказаться от многих операций по его перемещению, характерных для прежних способов. Новые свойства заключаются в способе подачи бревна в устройство, установке его на основание, установке осевой линии бревна параллельно осевой линии устройства, способе вращения бревна вокруг своей оси и способе выпиливания о обрезных досок из боковых плоскостей бревна путем предварительной нарезки пазов дисковыми фрезами. Все это обеспечивает эффективность нового технологического процесса, основанного на заявляемом способе.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления заявляемого способа,вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 пильный узел; на фиг. 5 узел фиксирования параметров бревна; на фиг. 6 узел по перемещению бревна и пиломатериалов.

Заявляемый способ осуществляется в заявляемом устройстве по продольной распиловке бревен.

Это достигается тем, что с целью снижения энергозатрат и металлоемкости оборудования заявляемое устройство, имеющее общее основание, смонтировано на двух параллельно стоящих рамах, раздвинутых на величину максимальной длины распиливаемого бревна и величину утроенного диаметра круглой пилы, и на двух нижних продольных балках, параллельных между собой, отстоящих на одинаковом расстоянии от осевой линии устройства, и перпендикулярных плоскости стоящих рам, выполненных из вертикальных стоек, средних поперечных балок и верхних поперечных балок, по концам которых установлены, например, гидравлические сервопозиционеры, передвигающие на скользунах по верхним поперечным балкам две верхние продольные балки, состоящие из раздвинутых швеллеров,в полости которых монтируются валы приводов суппортов, устанавливаемых на верхних продольных балках и передвигаемых при помощи реверсивных гидродвигателей, устанавливаемых на концах верхних продольных балок, а на суппортах монтируются пильные узлы устройства, каждый из которых включает круглую пилу, устанавливаемую с внутренней стороны верхней продольной балки на валу гидродигателя монтируемого под балкой на нижней четырехугольной раме, за углы которой закреплены стойки, перемещающиеся в направляющих, закрепленных за боковины суппорта, поверху которого установлен вертикально гидроцилиндр штоком через крестовину, закрепленную за углы верхней четырехугольной рамы и соединенную со стойками, сообщающий усилие для подъема или опускания круглой пилы, и блок дисковых фрез,монтируемый на внешней стороне суппорта на раме, на которой устанавливаются гидродвигатель и два вала, параллельных между собой и перпендикулярных валу гидродвигателя круглой пилы, из которых ведущий устанавливается на опорах на раме и передает крутящий момент от гидродвигателя с помощью ременной передами ведомому шлицевому валу, устанавливаемому на кронштейнах, один конец которого через втулки установлен на ведущем валу, а другой конец через втулки на ведомом, причем оба кронштейна имеют ограничители перемещения ведомого вала, выполненные в виде электромагнитных защелок, устанавливаемых на опорах ведущего вала, при этом кронштейны связаны между собой поперечиной через консоли, смонтированные на их середине, а за середину поперечины через втулку крепится, например, шток гидравлического сервопозиционера, цилиндр которого через ось закреплен на раму, а на раме параллельно ведущему валу монтируются, например, гидравлические сервопозиционеры передвижения дисковых фрез, шток каждого из которых крепится за конец малого водила, другой конец которого закреплен за наружную обойму подшипника, свободно посаженного на ведущий вал и спаренного внутренней обоймой с внутренней обоймой другого подшипника, также свободно посаженного на вал, на наружной обойме имеющего закрепленный конец большого водила, второй конец которого крепится на наружной обойме свободно установленного на ведомом валу подшипника и передающим усилие перемещения дисковой фрезе, устанавливаемой на основании, передвигающемся по шлицам ведомого вала и связанного с внутренней обоймой подшипника, за который закреплено большое водило.

Кроме того, за середину средних поперечных балок крепится центральная балка, составленная из двух раздвинутых швеллеров, в полости которых устанавливаются с закреплением за концы балки гидроцилиндры, передающие усилие через кривошипно-шатунный механизм подвижным основаниям, перемещающимися на скользунах по центральной балке, и зажимным стойкам, имеющим на лицевой стороне продольные ребра, установленным через оси на подвижных основаниях и принимающим дополнительное усилие через укосины, закрепленные одним концом через оси за середину стоек, а другим концом через оси за шатуны кривошипно-шатунных механизмов, а впереди подвижных оснований, подпружиненно от них устанавливаются опорные основания, выполненные из приподнятых над балкой плит, поверх которых перпендикулярно осевой линии устройства крепятся вогнутые зубчатые гребни, а низ плит через прорезь между швеллерами крепится на штоках вертикальных гидроцилиндров, цилиндры которых перемещаются на скользунах в направляющих внутри полости центральной балки, при этом цилиндры соединены между собой гибким гидропроводом.

Кроме того, в точках пересечения нижних продольных балок с двумя нижними поперечными балками, перемещающимися по продольным балкам на скользунах с помощью гидроцилиндров, закрепленных цилиндрами за концы продольных балок, устанавливаются в стаканах, закрепленных на нижние поперечные балки, вертикальные гидроцилиндры, а на наружной части балок устанавливаются тросовые барабаны с приводом от реверсивных гидродвигателей, причем осевые линии тросовых барабанов параллельны осевой линии устройств, а на концах штоков вертикальных гидроцилиндров устанавливаются блоки, через которые проходят тросы, соединяющие поверх центральной балки стоящие на одной нижней поперечной балке тросовые барабаны.

В заявляемом устройстве новые признаки:два пильных узла основной и дополнительный по распиловке бревна на обрезные пиломатериалы, каждый из которых состоит из круглой пилы, установленной в вертикальной плоскости,и блока горизонтальных дисковых фрез, перемещающихся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, причем фрезы используются для предварительной нарезки пазов на боковых поверхностях бревна; узел параметров бревна; узел обеспечения параллельности осевых линий бревна и устройства; узел по перемещению бревна и пиломатериалов. Применение новых узлов позволяет сократить потребность во впереди- и послерамном оборудовании и в потребляемой электроэнергии, а также сокращается необходимость в производственных площадях. Кроме того, предлагаемая компоновка узлов позволят проектировать устройства для распиловки бревен длиной от 0,5 м и диаметром до 1,5 м при использовании круглых пил диаметром 1700 мм.

Для заявляемого способа по продольной распиловке бревен и устройства по его осуществлению заявляется комплекс измерительных устройств по замеру параметров бревна и пиломатериалов.

Это достигается тем, что с целью сокращения операций измерения параметров бревна, позиционирования бревна, размеров пиломатериалов на каждом участке линии распиловки бревна заявляемый комплекс измерительных устройств состоит из тензометрических датчиков, устанавливаемых между ребрами зажимных стоек; торированной линейки, работающей в режиме потенциометра и устанавливаемой на боковой плоскости центральной балки таким образом, что нулевое значение линейки приходится на ее середину, а острие щупов, закрепленных за боковины подвижных оснований, постоянно находится в вертикальной плоскости, проходящей через лицевую сторону зажимных стоек; четырех гидравлических сервопозиционеров, устанавливаемых на концах верхних поперечных балок параллельно их оси и передвигающих верхние продольные балки из поперечных на заданные расстояния с помощью потенциометров обратной связи за положением штоков гидроцилиндров, в которых в качестве потенциометров выступают торированные линейки, устанавливаемые на боковых плоскостях верхних поперечных балок таким образом, что нулевое значение линеек, приходящееся на их середину, находится в вертикальной плоскости проходящей через осевые линии зажимных стоек и устройства, а острие щупов, закрепленных за нижние плоскости верхних продольных балок, постоянно находится в плоскости круглых пил; гидравлического сервопозиционера, закрепленного цилиндром через ось за раму дисковых фрез, а штоком через втулку за середину поперчины, соединяющей кронштейны надвигания дисковых фрез, и передвигающего фрезу на заданную угловую величину с помощью выступающих в качестве потенциометра: торированной градуированной внутренней поверхности опоры ведущего вала и щупа, закрепленного за боковую поверхность кронштейна; гидравлических сервопозиционеров, закрепленных цилиндрами за раму дисковых фрез, а штоками за малые водила дисковых фрез, и передвигающих фрезы в вертикальной плоскости на расстояние, задаваемое микропроцессором на основе данных, получаемых от блоков фотоаппаратов бокового встречного светового сканирования, работающих в режиме синхронного пульсирования, установленных на боковых продольных балках, перемещающихся в направляющих, закрепленных за стойки рам основания при помощи четырех гидравлических сервопозиционеров, также закрепленных цилиндрами за стойки, а штоками за боковые продольные балки, и постоянно устанавливающих по команде микропроцессора боковые продольные балки таким образом, чтобы горизонтальная плоскость, проходящая через центры объективов фотоаппаратов, проходила через осевую линию бревна или бруса; датчики измерения изменения давления масла в гидропроводе замкнутого гидравлического контура.

В заявляемом комплексе измерительных устройств новые признаки замер на одном участке (устройстве) диаметров комлевого и вершинного торцов бревна, его длины, веса, профиля бревна и контуров боковых плоскостей, оптимальных досок, выпиливаемых из этих плоскостей, которые позволяют сразу не рассчитывать сбежистость, эксцентриситет и объем бревна, влажность древесины, параметры получаемых пиломатериалов и объем отходов.

Устройство и комплекс измерительных устройств для продольной распиловки бревен включает: первое основание для двух пильных узлов, состоящее из двух параллельно стоящих на общем основании рам, выполненных из вертикальных стоек 1, верхних поперечных балок 2 и средних поперечных балок 3; второе основание для узла по перемещению бревна и пиломатериалов, состоящее из двух нижних продольных балок 4, закрепленных за общее основание; два пильных узла основной и дополнительный, смонтированных на двух верхних продольных балках 5, состоящих из раздвинутых швеллеров, связанных по своим концам, перемещающихся по верхним поперечным балкам 2 на скользунах при помощи, например, гидравлических сервопозиционеров 6, закрепленных за концы верхних поперечных балок и на каждой продольной балке 5 содержащих суппорт 7, перемещающейся по верхней продольной балке 5 на скользунах при помощи реверсивного гидродвигателя 8, установленного на конце балки и передающего усилие суппорту 7 через вал 9, размещенный внутри полости продольной балки 5; круглую пилу 10, устанавливаемую на внутренней стороне балки на валу гидродвигателя 11, который крепится на нижней четырехугольной раме 12 под суппортом 7, связанной с верхней четырехугольной рамой 13 над суппортом 7 с помощью стоек 14, перемещающихся в направляющих, закрепленных за боковины суппорта 7, при помощи вертикально установленного наверху суппорта 7 гидроцилиндра 15,и устанавливаемую с внешней стороны балки на суппорте 7 раму 16, на которой устанавливается гидродвигатель 17 и два вала параллельных между собой и перпендикулярных оси вала гидродвигателя 11, из которых один ведущий 18 устанавливается на опорах 19 на раме 16 и передает крутящий момент с помощью ременной передачи 20 от гидродвигателя 17 ведомому шлицевому валу 21, установленному на кронштейнах 22, один конец которых через втулку установлен на ведущем валу, а другой через втулку -на ведомом валу, причем оба кронштейна 22 имеют ограничители перемещения ведомого вала, выполненные в виде электромагнитных защелок 23, устанавливаемых на опорах ведущего вала и связанных между собой поперечиной 24 через консоли 25, смонтированные на середине кронштейнов 22, а за середину поперечины через втулку крепится шток, например, гидравлического сервопозиционера 26, цилиндр которого закреплен через ось за раму 16, кроме того, на раме параллельно ведущему валу 18 монтируются, например, гидравлические сервопозиционеры 27, шток каждого из которых крепится за конец малого водила 28, передающего усилие от гидроцилиндра через подшипник на ведущем валу большому водилу 29, сообщающему это усилие через подшипник на ведомом валу дисковой фрезе 30 (фиг. 4); узел фиксирования параметров бревна, монтируемый на центральной балке 31, закрепленной на середину поперечных балок 3, с установленными внутри ее гидроцилиндрами 32, передающими усилие через кривошипно-шатунные механизмы 33 подвижным основаниям, на которых монтируются через оси зажимные стойки 34 с укосинами 35 (фиг.5); узел обеспечения параллельности осевых линий бревна и устройства, состоящий из опорных оснований, подпружиненных от подвижных оснований, состоящих из приподнятых над центральной балкой плит, имеющих поверху вогнутые зубчатые гребни 36, и вертикальных гидроцилиндров 37, перемещающихся по направляющим на скользунах внутри полости центральной балки и соединенных между собой гибким гидропроводом 38; узел перемещения бревна и пиломатериала, состоящий из четырех вертикальных гидроцилиндров 39, установленных в точках пересечения нижних продольных балок 4 с нижними поперечными балками 40, перемещающимися на скользунах по продольным балкам с помощью гидроцилиндров 41, закрепленных за концы продольных балок и тросовых барабанов 42 с реверсивными гидродвигателями, трос 43 от которых проходит через блоки 44, установленные на концах штоков гидроцилиндров 38 поверх центральной балки 31 (фиг. 6); комплекс измерительных устройств, включающий тензометрические датчики, устанавливаемые между ребрами 45 зажимных стоек 34, работающие в блоке с щупами 46, закрепленными за боковины подвижных оснований и торированной линейки 47, закрепленной за боковую поверхность центральной балки 31, торированные линейки 48 на боковых поверхностях верхних поперечных балок 2, а щупы 49 для этих линеек закрепляются за нижние плоскости верхних продольных балок 5; торированные градуированные внутренние поверхности 50 опор 19 и щупов 51, закрепленных за боковые поверхности кронштейнов 22; блок фотоаппаратов 52 бокового встречного светового сканирования, установленные на боковых продольных балках 53, перемещающихся с помощью четырех гидравлических сервопозиционеров 54 в направляющих вдоль стоек 1; датчик 55, вмонтированный в гидропровод 38;
узел уборки отходов, состоящий из продольного конвейера 56, устанавливаемого под центральной балкой 31 и над нижними поперечными балками 40; откосов 57 и циклона 58 с пневмозаборниками 59, закрепленными за боковые плоскости центральной балки 31;
кроме того, на подаче бревен в устройство используется гидроманипулятор 60, а на сортировке пиломатериалов поперечный конвейер 61.

Способ, устройство для его осуществления и комплекс измерительных устройств для продольной распиловки бревен работают следующим образом.

Предварительно узлы устройства устанавливают в исходное положение. Для этого круглые пилы 10 отводятся при помощи реверсивных гидродвигателей 8, например, в крайнее правое положение (фиг.1). Верхние продольные балки 5 отводятся от вертикальной плоскости, проходящей через осевую линию устройства, в крайние положения при помощи гидравлических сервопозиционеров 6. Блоки дисковых фрез 30 при помощи гидравлического сервопозиционера 26 отводятся из зоны пиления. Тросовые барабаны 42 при помощи реверсивных гидродвигателей растормаживают, в вертикальные гидроцилиндры 39 поднимают блоки 44, после чего тросы 43 натягивают с помощью реверсивных гидродвигателей тросовых барабанов 42.

Гидроманипулятором 60 бревно из запаса подается в устройство сверху таким образом, чтобы осевая линия бревна и осевая линия устройства находилась приблизительно в одной вертикальной плоскости. Бревно укладывается в этой плоскости на два горизонтально натянутых троса 43. Так как соединенные тросом 43 блоки 44 отстоят от вертикальной плоскости, проходящей через осевую линию устройства, на одинаковом расстоянии, а центр тяжести бревна при его укладке размещаем между натянутыми тросами, то при стравливании тросов бревно постоянно стремится занять положение, при котором центр тяжести и осевая линия бревна будут находится в названной вертикальной плоскости или достаточно близко от нее. Этот фактор позволяет применять при распиловке бревен, подразделяемых по величине диаметра на мелкие с диаметром до 30 см, среднее
60 см и крупные свыше 60 см, сменные устройства по фиксированию параметров бревна, имеющие для каждого диапазона диаметров бревен стандартную ширину, одинаковую для зажимных стоек, укосин и опорных оснований. В то время, когда низ бревна достаточно близко опустится к уровню гребней 36 опорных оснований, стравливание тросов 43 прекращают и при помощи гидроцилиндров 32 через кривошипно-шатунные механизмы 33 зажимные стойки 34 подводят к торцам бревна. Так как опорные основания находятся впереди подвижных оснований и подпружинены от них, то они занимают положение под бревном приблизительно на одинаковом расстоянии от торцов бревна. После чего стравливание тросов 43 продолжают и бревно устанавливают на гребни 36 опорных оснований. При касании бревна опорных оснований вектор центра тяжести бревна должен пересекать горизонтальную плоскость, проходящую через эти основания. Предоставив тросу 43 достаточную слабину, несколько опустив штоки вертикальных гидроцилиндров 39 или продолжив стравливание троса 43, убеждаемся, что бревно на опорных основаниях лежит устойчиво. Так как гребни 36 упираются в бревно на равном расстоянии от торцов бревна, то комлевая часть бревна развивает на замкнутый гидравлический контур большее давление чем вершинная. В результате вершинная часть бревна поднимается, а комлевая опускается. Осевая линия бревна становится параллельной осевой линии устройства. Одновременно с помощью датчика 55 изменения давления в гидропроводе определяется вес бревна. Если же при ослабленных тросах бревно сваливается с опорных оснований из-за своих дефектов, например кривизны, то, используя силу трения тросов о поверхность бревна при перематывании тросов с одних тросовых барабанов на другие, изменяя положение точек опоры тросов относительно горизонтальной плоскости с помощью вертикальных гидроцилиндров или варьируя длиной тросов, добиваемся положения выпуклой части бревна сверху над осевой линией бревна, которое не должно мешать устойчивости бревна на опорных основаниях. Или, если бревно имеет дефект, влияющий на выход качественных пиломатериалов, например "метик", добиваемся этими же способами положения бревна перед распиловкой, обеспечивающего наибольший полезный выход высокосортных пиломатериалов. Комлевой и вершинный торцы бревна должны находиться в плоскостях перпендикулярных осевой линии бревна, не должны иметь "козырьков", косорезов и других пороков, оказывающих отрицательное влияние на операцию зажима бревна между зажимными стойками 34. Если все же плоскости торцов бревна имеют некоторое отклонение от требуемых условий, то зажимные стойки 34, установленные через оси на подвижных основаниях, могут отклоняться от вертикальной плоскости. В этом случае усилие прижима стойки к торцу передается в большей доле через укосину 35. Убедившись, что бревно устойчиво лежит на опорных основаниях, с помощью гидроцилиндров 32 через кривошипно-шатунные механизмы 33 его зажимают зажимными стойками 34, на лицевой стороне которых имеются продольные ребра, устанавливаемые для увеличения боковой устойчивости бревна при пилении. После этого штоки вертикальных гидроцилиндров 39 опускаются полностью, тросы 43 с помощью реверсивных гидродвигателей тросовых барабанов 42 натягиваются. Величину достаточности зажима бревна определяют по данным тензометрических датчиков, устанавливаемых между ребрами стоек, которые одновременно определяют диаметры комлевого и вершинного торцов бревна. Длина бревна определяется суммированием расстояний от стоек 34 до середины центральной балки 31 с помощью щупов 46, закрепленных за боковины подвижных оснований стоек 34. При отсутствии щупов 46 в риски торированной линейки 47, закрепленной за боковую плоскость центральной балки 31 и имеющей смоделированный аналог в микропроцессоре управления устройством, электросигнал поступает в процессор и на дисплее показывает расстояние от щупа до нолевого значения линейки (середины балки) или от стойки до стойки. Кроме того, когда бревно опускается на тросах на опорные основания, пересекая горизонтальную плоскость, проходящую через центры объективов фотоаппаратов 52 светового сканирования при максимально поднятых штоках гидравлических сервопозиционеров 54, методом светового сканирования определяются также диаметры бревна, его длина, себестоимость, профиль. В случае кривизны или иных деформаций формы бревна оно останавливается и проворачивается в названной плоскости указанными выше способами для обеспечения более точного определения объема бревна методом светового сканирования.

Определив параметры бревна через микропроцессор, получаем геометрическое описание бревна, которое используем для расчета плана раскроя бревна на пиломатериалы по толщинам. В банке данных микропроцессора управления устройством имеем оптимальные планы раскроя бревен, рассчитанные на основе геометрических моделей бревен (табличные данные). Совпадение расчетов, полученных по фактическим данным с табличными или достаточно близкое их приближение, позволяет выбрать оптимальный (табличный) план раскроя бревна. Для осуществления распила бревна в соответствии с выбранным планом раскроя на боковой поверхности верхних поперечных балок 2 устанавливаются торированные линейки 48, нулевое значение которых находится в вертикальной плоскости, проходящей через осевые линии зажимных строек и устройства. Отсчет необходимого количества пропилов в бревне производится в обе стороны от этой вертикальной плоскости. В начале при определении оптимального плана раскроя бревна определяются места пропилов, обеспечивающие стандартную ширину выпиливаемого из центральной части бревна двухкантного бруса, при этом ширина зажимных стоек 34 с ускосинами 35 и плит с гребенками 36 опорных оснований должна быть несколько меньше ширины двухкантного бруса. Затем определяют места пропилов для отпиливания горбылей, при отделении которых от бревна получаются боковые плоскости, при разметке которых методом бокового встречного светового сканирования можно гарантировать получение обрезных досок стандартных минимальных по ширине и длине размеров. Расстояние между пропилом, отделяющим горбыль, и пропилом у двухкантного бруса делится последующими пропилами на доски с толщинами, наиболее отвечающими требованиям ценостного выхода.

Определив оптимальную программу раскроя бревна по толщинам процессор выдает команду на начало раскроя бревна. Включаются гидравлические сервопозиционеры 6, которые устанавливают верхние продольные балки 5 в положение,обеспечивающее производство круглыми пилами 10 первых пропилов в вертикальных плоскостях, параллельных осевой линии устройства. Круглые пилы во время работы ограничиваются в перемещениях. Перемещаясь в горизонтальной плоскости с помощью гидравлических сервопозиционеров 6, они не должны доходить до торцов гребней 36 и ограничиваются в этих крайних плоскостях концевыми выключателями, устанавливаемыми на верхних поперечных балках, которые выключают сервопозиционеры 6. Эти крайние вертикальные плоскости являются в тоже время плоскостями пропилов, образующих двухкантный брус с шириной стандартного размера. В вертикальных плоскостях, параллельных осевой линии устройства, круглые пилы перемещаются с помощью вертикальных гидроцилиндров 15, при этом они не должны опускаться до уровня верхней плоскости центральной балки 31 с уложенным на ней тросом 43. Соответственно до этого уровня не должны опускаться и опорные основания даже в нагруженном состоянии. В случае, если диаметр распиливаемого бревна больше максимально допустимого для диаметра круглых пил 10, установленных в устройстве при использовании в стационарном положении, то при помощи гидроцилиндров 15 круглые пилы 10 вместе с гидродвигателями 11 поднимаются, что обеспечит, как минимум, по одному дополнительному пропилу с обеих сторон бревна. Щупами 49, которые постоянно находятся в плоскости круглых пил 10, по торированным линейкам 48 контролируется производство пропилов в вертикальных плоскостях, параллельных осевой линии устройства. Установив круглые пилы 10 в плоскости будущих первых пропилов, включают гидродвигатели 11 круглых пил 10 и реверсивные гидродвигатели 8, надвигающие круглые пилы через суппорты 7 при помощи валов 9 на бревно. Отпиливаются от бревна горбыли, которые под собственным весом подают на натянутые троса 43. Так как горбыльная часть, прилегающая к комлевому торцу, наиболее тяжелая, то она должна перевесить при ударе о тросы 43 остальную часть горбыля и горбыль падает на откосы 57, а затем в продольный конвейер 56 для подачи в рубительную машину по производству технологической щепы. Для того, чтобы это происходило в такой последовательности, можно вертикальные гидроцилиндры 39,3, стоящие на одной нижней поперечной балке 40, вместе с тросом 43, расположенным для этой операции, переместить за середину длины распиливаемого бревна. Закончив отпиливание горбылей круглые пилы 10 доходят до крайнего положения и с помощью конечных выключателей отключают гидродвигатели 11, отключают реверсивные гидродвигатели 8, включают фотоаппараты 52 светового сканирования и включают гидравлические сервопозиционеры 26 надвигания дисковых фрез 30 в зону пиления. Одновременно включаются в работу гидродвигатели 17 привода блоков дисковых фрез 30. Фотоаппараты 52 светового сканирования определяют контуры боковых плоскостей и через процессор рассчитывают ширину и длину обрезных досок, возможных к выпиливанию из этих плоскостей. После чего подается команда процессором гидравлическим сервопозиционерам 27 выбранных дисковых фрез 30 на установку в нужное положение для нарезки пазов на боковых плоскостях бревна с расстоянием между ними, соответствующим рассчитанной ширине доски (досок). Глубина пазов, соответствующая толщине доски после ее последующего отпиливания от бревна круглой пилой, задается командой через процессор гидравлическим сервопозиционерам 26 и дублируется электромагнитными защелками 23. После этого включаются реверсивные гидродвигатели 8 на обратный ход и производится фрезерование пазов на боковых плоскостях бревна. Контроль за правильной установкой дисковых фрез 30 производится с помощью щупов 51 и торированных поверхностей 50 опор 19, которые работают аналогично работе щупов и линеек описанных выше.

После выполнения операции фрезерования суппорты 7 доходят до концевого выключателя и выключают гидродвигатели 17 дисковых фрез 30, отключают электромагнитные защелки 23, выводят дисковые фрезы 30 из зоны пиления с помощью гидравлических сервопозиционеров 26, отключают реверсивные гидродвигатели 8 и включают гидравлические сервопозиционеры 6. Цикл повторяется до производства последних пропилов, образующих двухкантный брус с шириной заданного размера. После этого конечный выключатель переключает реверсивные гидродвигатели 8 на обратный ход, гидродвигатели 11 отключаются, дисковые фрезы остаются в исходном положении, фотоаппараты 52 светового сканирования отключаются. Суппорты 7, дойдя до концевых выключателей обратного хода, выключают реверсивные гидродвигатели 8 и включают гидравлические сервопозиционеры 6 на обратный ход, которые устанавливают верхние продольные балки 5 и пильные узлы в исходное положение.

Затем вертикальные гидроцилиндры 39 поднимают штоки при расторможенных заранее тросах 43, после чего при слабом натягивании троса затормаживаются реверсивными гидродвигателями тросовых барабанов 42. Зажимные стойки 34 отводятся от торцов двухкантактного бруса и брус поворачивается на 90^o при помощи способов, описанных выше, укладывается на опорные основания и вновь зажимается зажимными стойками 34. Микропроцессор составляет программу раскроя двухкантактного бруса и включает рабочие органы в работу, но уже без участия в ней дисковых фрез. При этом горбыли идут на переработку на технологическую щепу, а обрезные доски спускаются вместе с обзольными рейками (при первичной распиловке бревна) по наклонным тросам на поперечные конвееры 61, где происходит сортировка пиломатериалов. Отпилив последние доски от двухкантного бруса, получаем зажатый между стойками 34 четырехкантный брус. Его сваливают при помощи поднятия двух вертикальных гидроцилиндров 39 с одной стороны устройства и натяжения тросов 43 при отведенных от торцов бруса зажимных стойках 34.

Растормозив тросы 43, поднимают штоки вертикальных гидроцилиндров 39 с другой стороны устройства и вновь натягивают тросы 43. Устройство готово к приему на распиловку нового бревна.

В течение всего процесса распиловки бревна работают устройства по уборке отходов: циклон 58 с пневмозаборниками 59 отсасывают из зоны пиления опилки и пыль, а продольный конвейер 56 подает в рубительную машину по производству технологической щепы, горбыль и обзольные рейки, отсортировываемые на поперечном конвейере 61.

Формула изобретения

1. Способ продольной распиловки бревен, включающий подачу бревна продольно через устройство со стационарными узлами, раздельное задание предмету обработки координат относительно продольной оси устройства и сохранение их неизменными при распиловке, при первом задании координат бревну на двухкантный брус, необрезные боковые доски и горбыль, при втором задании координат двухкантному брусу на четырехкантный брус, обрезные доски, необрезные доски и горбыль, отличающийся тем, что положение бревна во время его переработки фиксируют посредством подачи бревна в устройство сверху в вертикальной плоскости, проходящей через осевую линию устройства при помощи, например, гидроманипулятора на два параллельных горизонтальных гибких органа, опирающихся на опоры, отстоящие от осевой линии устройства на равном расстоянии, раздвинутые относительно середины устройства и перпендикулярные этой линии, при этом бревно устанавливают в вертикальной плоскости на основание путем увеличения длины гибких органов между опорами при прохождении вектора центра тяжести бревна через основание, опирающееся своими разобщенными концами на замкнутый гидравлический контур, который, выравнивая давление масла в гидроцилиндрах под комлевой и вершинной частями бревна, осевую линию бревна устанавливает параллельно осевой линии устройства, после чего бревно фиксируют торцевыми зажимами и при надвигании пильных узлов устройства производят продольное пиление бревна двумя круглыми пилами, установленными в вертикальной плоскости и сблокированными с блоками горизонтальных дисковых фрез, при этом пилы и фрезы перемещают в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и при обратном ходе пильных узлов производят фрезерование пазов дисковыми фрезами на боковых плоскостях распиливаемого бревна на глубину, равную толщине доски, с последующим отпиливанием ее от бревна, а кантование бревна или двухкантного бруса производится при помощи силы движущихся гибких органов о поверхность бревна, изменения положения точек опоры этих органов относительно горизонтальной плоскости, а также варьируя длиной гибких органов между точками опоры.

2. Устройство для продольной распиловки бревен, включающее автоматизированный накопитель бревен, узел ориентирования бревен с перемещающимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях поддерживающими опорами, подвижный торцевой зажим бревен с верхним расположением направляющей с узлом возможного поворота бревна на 90^o для распиловки по программе на базе сканирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сдвоенный или ленточно-пильный станок с возможностью наличия фрезерующих головок с каждой стороны, станок второго ряда со сдвоенным резом или сдвоенные станки, сдвоенный или брусующий круглопильный головной станок с возможностью наличия фрезерующих головок и автоматическое подающее устройство на всем участке, отличающееся тем, что устройство смонтировано на двух параллельно стоящих рамах, раздвинутых на величину максимальной длины распиливаемого бревна и величину утроенного диаметра круглой пилы, и на двух нижних продольных балках, параллельных между собой, отстоящих на одинаковом расстоянии от осевой линии устройства и перпендикулярных плоскостям стоящих рам, выполненных из вертикальных стоек, средних поперечных балок и верхних поперечных балок, по концам которых установлены гидравлические сервопозиционеры с возможностью передвижения на скользунах по верхним поперечным балкам, две верхние продольные балки, состоящие из раздвинутых швеллеров, в полости которых смонтированы валы приводов суппортов, установленные на верхних продольных балках с возможностью передвижения при помощи реверсивных гидродвигателей, установленных на концах верхних продольных балок, а на суппортах смонтированы пильные узлы устройства, основной и дополнительный, каждый из которых включает круглую пилу, установленную с внутренней стороны верхней продольной балки на валу гидродвигателя, смонтированного под балкой на нижней четырехугольной раме, за углы которой закреплены стойки, установленные с возможностью перемещения в направляющих, закрепленных за боковины суппорта, поверху которого установлен вертикально гидроцилиндр штоком через крестовину, закрепленную за углы верхней четырехугольной рамы и соединенную со стойками, сообщающий усилие для подъема или опускания круглой пилы, и блок дисковых фрез, монтируемых на внешней стороне суппорта на раме, на которой установлены гидродвигатель и два вала, параллельных между собой и перпендикулярных валу гидродвигателя круглой пилы, из которых ведущий устанавливается на опорах на раме и передает крутящий момент от гидродвигателя с помощью ременной передачи ведомому шлицевому валу, устанавливаемому на кронштейнах, один конец которых через втулки установлен на ведущем валу, а другой конец через втулки на ведомом, причем оба кронштейна имеют ограничители перемещения ведомого вала, выполненные в виде электромагнитных защелок, установленных на опорах ведущего вала, при этом кронштейны связаны между собой поперечиной через консоли, смонтированные на их середине, а на середину поперечины через втулку крепится шток гидравлического сервопозиционера, цилиндр которого через ось закреплен за раму, а на раме параллельно ведущему валу смонтированы гидравлические сервопозиционеры передвижения дисковых фрез, шток каждого из которых крепится за конец малого водила, другой конец которого закреплен за наружную обойму подшипника, свободно посаженного на ведущий вал и спаренного внутренней обоймой с внутренней обоймой другого подшипника, также свободно посаженного на вал, на наружной обойме имеющего закрепленный конец большого водила, второй конец которого закреплен на наружной обойме свободного установленного на ведомом валу подшипника с передачей усилия перемещения дисковой фрезе, установленной на основании, передвигающемся по шлицам ведомого вала и связанного с внутренней обоймой подшипника, за который закреплено большое водило, кроме того, за середину средних поперечных балок укреплена центральная балка, составленная из двух раздвинутых швеллеров, в полости которых установлены закрепленные за концы балки гидроцилиндры, передающие усилие через кривошипно-шатунные механизмы подвижным основаниям с возможностью перемещения на скользунах по центральной балке и зажимным стойкам, имеющим на лицевой стороне продольные ребра, установленные через оси на подвижных основаниях с принятием дополнительного усилия через укосины, закрепленные одним концом через оси за середину стоек, а другим концом через оси за шатуны кривошипно-шатунных механизмов, а впереди подвижных оснований подпружиненно от них установлены опорные основания, выполненные из приподнятых над балкой плит, поверх которых перпендикулярно осевой линии устройства укреплены вогнутые зубчатые гребни, а низ плит через прорези между швеллерами укреплен на штоках вертикальных гидроцилиндров, цилиндры которых установлены с возможностью перемещения на скользунах в направляющих внутри полости центральной балки, при этом цилиндры соединены между собой гибким гидропроводом, кроме того, в точках пересечения нижних продольных балок с двумя нижними поперечными балками установлены с возможностью перемещения по продольным балкам на скользунах с помощью гидроцилиндров, закрепленных цилиндрами за концы продольных балок, установленных в стаканах, закрепленных за нижние поперечные балки, вертикальные гидроцилиндры, а на наружной части балок установлены тросовые барабаны с приводом от реверсивных гидродвигателей, причем осевые линии тросовых барабанов параллельны осевой линии устройства, а на концах штоков вертикальных гидроцилиндров установлены блоки, через которые проходят тросы, соединяющие поверх центральной балки стоящие на одной нижней поперечной балке тросовые барабаны.

3. Комплекс измерительных устройств по замеру параметров бревна и пиломатериалов, включающий компьютер, связанный с измерительной и сканирующей системами, отличающийся тем, что измерительная система выполнена в виде датчиков, установленных между ребрами зажимных стоек, потенциометра, состоящего из тарированной линейки, установленной на боковой плоскости центральной балки с нулевым средним положением, щупов, закрепленных за боковины подвижных оснований так, что острия щупов постоянно находятся в вертикальной плоскости, проходящей через лицевую сторону зажимных стоек, четырех гидравлических сервопозиционеров, установленных на концах верхних поперечных балок параллельно их оси с возможностью перемещения балок по перечинам с помощью потенциометров обратной связи за положением штоков гидроцилиндров, выполненных в виде тарированных линеек для установки на боковых плоскостях верхних поперечных балок так, что нулевое значение линеек, приходящихся на их середину, находится в вертикальной плоскости, проходящей через осевые линии зажимных стоек, и щупов, закрепленных за нижние плоскости верхних продольных балок так, что острия щупов расположены в плоскости установки круглых пил, сервопозиционера, связанного с рамой дисковых фрез и с кронштейнами надвигания дисковых фрез с возможностью перемещения фрез на заданную угловую величину посредством потенциометра тарированной градуированной внутренней поверхности опоры ведущего вала и щупа, закрепленного за боковую поверхность кронштейна, гидравлических сервопозиционеров, закрепленных цилиндрами за раму дисковых фрез, а штоками - за малые водила дисковых фрез, при этом фотоаппараты сканирующей системы выполнены в виде фотоаппаратов бокового встречного сканирования, включенных в режиме синхронного пульсирования и расположенных с возможностью перемещения в направляющих на боковых продольных балках, которые сообщены с гидравлическими сервопозиционерами, причем указанные сервопозиционеры сообщены с компьютером, к которому также подключены выходы фотоаппаратов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5