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膠合板組坯工藝及技術介紹

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-03-01 13:17:57    瀏覽次數:6    評論:0
導讀

簡述了我國膠合板行業發展現狀,介紹了利用小徑木生產常規幅面膠合板的工藝技術,對國內外膠合板生產過程中利用整張化單板和小幅面單板進行自動組坯的技術現狀分別進行了重點介紹,并對未來將數控技術、機器人技術應用到膠合板組坯中的優勢進行了探討。關鍵詞:小徑木;膠合板;組坯;現狀;趨勢膠合板是人造板的主

膠合板是人造板的主要板種,應用非常廣泛[1-2]。我國膠合板產地主要分布于山東、江蘇、廣西、安徽、河南、河北、廣東、福建、湖北、湖南等省份,2018年我國膠合板產量占人造板總產量的比重已接近60%。昔日生產膠合板的原料主要采用大徑級木材,但是天然林資源越來越匱乏,目前膠合板生產中已很少采用天然林大徑級木材,隨著楊木、桉木等人工速生林的培育,楊木、桉木等速生小徑木逐漸成為制作膠合板的主要原料。

1 小徑木生產常規幅面膠合板的工藝技術

針對膠合板生產原料主要以小徑木為主的現狀,膠合板生產工藝技術與設備也相應地發生了變化,人們對利用小徑木生產膠合板的技術開展了研究。1991年王厚立等研究了利用小徑木生產常規幅面膠合板的工藝技術[3],將徑級在26 cm以下的小徑木截斷成短木段,利用小型旋切機旋切成短單板,再采用端部斜接的方法將短單板進行縱向接長,最后截斷成規格長度的單板,為此還研制了單板縱向接長機組關鍵設備[4-7],接長后的規格單板可以作為長芯板或背板使用。另外,有些企業在生產多層膠合板時,對于小幅面單板不進行預先接長或拼寬,而是直接組坯。1994年張奇等針對小幅面單板研究了四合板、五合板、六合板等幾種新型組坯方式的膠合板生產工藝技術[8],其特點是板坯的表板和背板采用大幅面整張單板,而芯板采用小幅面單板,通過縱拼或橫拼進行排板,有效利用了小徑木,生產的膠合板性能達到了標準要求。1996年胡富國研究了混凝土模板用膠合板的組坯新工藝[9],對膠合板的各芯層采用短小單板進行縱向和橫向拼接組合排板,提高了5%以上的木材利用率,降低了生產成本。目前,在利用小徑木生產常規幅面膠合板過程中,基本延續采用了上述的組坯工藝技術,一是對小幅面單板先進行整張化再組坯,二是利用小幅面直接組坯。

2 膠合板自動組坯技術現狀

在以往膠合板生產中主要采用單個固定工作臺進行組坯的方式,需要使用大量人工[10],這樣不僅耗費人力,而且生產效率低下。近年來國內外對膠合板組坯鋪裝的自動化裝置進行了設計和研究。

2.1 整張化單板的自動組坯技術

在組坯之前,對單板先進行整張化處理,可以方便進行自動組坯,減少人工,提高效率。下面介紹幾種具有代表性的整張化單板自動組坯技術。

1998年Yutake Fuji發明了以帶有回轉式短芯板鋪放裝置為特征的組坯生產線[11],如圖1所示。該組坯生產線以運輸履帶為主線,按順序布置有背板鋪放裝置、短芯板涂膠鋪放裝置及長芯板插入工位、面板鋪放裝置、板坯垛儲存區、板坯垛運輸鏈、板坯預壓機。背板垛由輥臺141輸送到吸盤裝置140下方,吸盤吸取一張背板后由傳送裝置142傳送到履帶130上方并鋪放,履帶帶著背板移動到芯板組坯工位118等待芯板鋪放;短芯板垛由輥臺115傳送給裝載裝置111,再傳送給輥筒涂膠機112進行雙面涂膠,然后短芯板前端進入回轉架114,被處于回轉架上方成水平狀態的夾持器20夾緊,回轉架逆時針回轉60°(回轉架上沿圓周方向均布6個夾持器),不斷重復涂膠、進入、夾緊、旋轉的動作,回轉架上最多可夾持儲存4張短芯板;涂膠短芯板旋轉180°后處于芯板組坯工位,夾持器松開,短芯板落在可回轉托架116a、116b上,此時由人工從長芯板垛取一張長芯板插入鋪放到短芯板上面,然后回轉托架116a、116b回轉張開,兩層芯板落在背板之上。隨著回轉架的轉動,重復上述芯板的組坯動作,直至達到所要求的芯板層數為止;履帶前移將板坯移動到表板鋪放工段,由吸盤裝置150鋪放表板,至此完成一張膠合板板坯的組坯。履帶再次啟動前移,在199工位進行板坯堆垛,達到一定高度后由輸送鏈198傳送給預壓機197進行預壓。整個過程的控制由控制系統125進行,而且該組坯生產線用工較少。

圖1 帶有回轉式芯板組坯裝置的膠合板組坯生產線

2001年Steve Pung發明了一種用于4′×8′幅面的五層膠合板組坯生產線[12],如圖2所示。該生產線主要包括一條運輸皮帶12,四個結構相同的單板鋪放機構f1、f2、f3、f4,淋膠機16,板坯垛升降臺18,控制系統28。單板鋪放機構主要包括吸盤裝置50及其升降和移動機構、運輸輥臺26、升降輥臺51等。四個單板鋪放機構沿運輸皮帶長度方向依次左右交錯排列,單板鋪放機構的長度方向(即單板長度方向)與運輸皮帶方向垂直。在四個運輸輥臺上放置幅面相同的單板垛,相鄰兩個運輸輥臺上單板紋理相互垂直。單板垛由運輸輥臺運送到升降輥臺上,并對單板垛前端進行定位,升降輥臺能保證單板垛上表面始終保持在規定的高度位置,與真空吸盤裝置的吸取高度相適應,以方便抓取單板。停留在升降輥臺上方的真空吸盤裝置下降吸取一張單板后上升,再由伺服電機驅動的移動機構沿導軌移動到運輸皮帶上方規定的位置,再下降將單板準確鋪放到皮帶上。四個單板鋪放機構同時運動將四張單板鋪放到運輸皮帶上,然后運輸皮帶向淋膠機移動,依次對四張單板的上表面進行施膠,隨著皮帶的運動,施膠后的四張單板依次疊放到板坯升降臺上,然后由人工或其他機構將表板疊放到四張施膠單板的上面,完成一張五層板的組坯。最上面的單板無需施膠,完成一張板坯的組坯后,升降臺下降一個板坯厚度,升降臺上板坯垛的上表面應始終低于皮帶的表面。淋膠機能適應不同厚度和縱橫紋理的單板。吸盤裝置上共設有50個小吸盤,沿單板長度和寬度方向按5×10排列分布,每個小吸盤的高度可調整以適應翹曲單板;足夠多的小吸盤即使單板存在裂縫缺陷,也能保證有足夠的吸附力抓取單板進行傳輸。該五層板組坯生產線,如果對控制系統的程序進行調整,也可以進行三層或七層板坯的組坯。

圖2 五層膠合板組坯生產線

2013年愛特貿易網公布了一種膠合板機械化組坯生產線[13],如圖3所示。該生產線主要配備有板垛升降臺、吸盤、單板輸送帶、進料輥筒、表背板配疊車、輥筒涂膠機等。在進行3層膠合板組坯時,吸板箱17先從右端芯板垛18上吸起一張芯板,放置在輸送帶16上,再由進料輥筒15送進輥筒涂膠機14進行雙面涂膠;涂膠芯板落在預先放好背板的升降臺20上,由于升降擋塊11的作用,芯板與背板的左端靠齊;配板車19的起始位置位于左側的限位擋板5處,在芯板進料的同時,限位擋板兩側的背板及表板進料系統開始運行,吸板箱22將表板吸附到輸送帶7上,然后表板通過進料輥筒6自動傳送到配板車的下部;吸板箱2將背板吸附到輸送帶3上,由進料輥筒4傳送到配板車的上部,此時的背板作為下一塊膠合板組坯的背板,在氣缸的推動下,配板車可以往返進行送料,此時表背板由配板車輸送到組坯臺上方,開合柵條9打開,表背板重合落到板坯垛的升降臺上,配板車退回到限位擋板處完成一次組坯操作。如果需要進行多層膠合板的組坯,則需要配置長芯板,通過改變運行程序,在涂膠芯板到位后,由吸板箱13吸附一張長芯板疊放到涂膠芯板的上面,根據膠合板的層數,重復進行長芯板和涂膠芯板的疊放操作即可。

圖3 膠合板機械組坯生產線

2016年劉守華等介紹了德國迪芬巴赫公司膠合板生產線的組坯系統[14],該系統主要包括單板垛及其液壓升降臺、單板進料器、輸送帶、淋膠機、單板組坯機構等。首先將2 600 mm×1 820 mm幅面的整張化順紋背板、橫紋芯板、順紋芯板分別堆垛在液壓升降臺上;液壓升降臺的上方布置有真空吸附的單板進料器,單板進料器自動地按順紋背板、橫紋芯板、順紋芯板、橫紋芯板的順序依次將各層單板吸起放置到輸送帶上,再送往淋膠機進行單面施膠,施膠后的單板由單板組坯機構依次將各層單板進行疊放;在單板組坯機構的上方布置有頂層面板進料機構,將面板疊放到涂膠單板的上面,完成一塊板坯的組坯。為了適應連續壓機的要求,在單板組坯機構的后面布置有板坯塊前后端對齊裝置,將各塊板坯連接成連續的板坯帶。

2018年李杰等發明了一種多層橫紋膠合板(表背采用短單板,木紋垂直于板材長度方向)全自動組坯生產線[15],如圖4所示。該組坯生產線以多排鏈條輸送機13作為組坯主線,每根鏈條上每隔一定的距離布置擋塊18推送單板向前移動,同時兼做單板的橫向定位靠尺。沿著鏈條輸送機依次布置有第一短單板鋪放工段、涂膠長單板鋪放工段、第二短單板鋪放工段,鏈條輸送機的末端布置有板坯自動板坯垛升降機19。短單板上料機12從板垛10上抓取一張短單板1放置到定位機構上,定位機構上的托輥轉動,將單板前移,使單板前端頂在靠尺16上進行定位,然后托輥下降,單板由托桿托住,隨著鏈條輸送機的運行,其上擋塊將單板從托桿上推移到鏈條上向涂膠長單板鋪放工位移動;在短單板上料機動作的同時,長單板上料機14從板垛上抓取一張長單板2送給自動雙面涂膠機15,涂膠長單板經輸送帶送至定位機構進行前端定位,隨著鏈條輸送機13向前運行,由鏈條上的擋塊將涂膠長單板推移到短單板的上面,并移動到第二短單板鋪放工段鋪放第二張短單板;此時,完成一張三層板坯的組坯,鏈條繼續前移,將板坯堆放到板坯垛升降機上。如果生產五層膠合板,重復涂膠長單板和第二短單板的鋪放;七層、九層膠合板等的組坯以此類推。單板垛升降機11和板坯垛升降機19的高度均可根據要求進行實時控制。

圖4 帶有單板定位機構的全自動
多層橫紋膠合板組坯生產線

2018年李杰等還發明了一種幅面為4′×4′用做多層實木復合地板基材的多層膠合板全自動組坯鋪裝線[16],如圖5所示。該鋪裝線以旋轉組坯機26為核心,其上有4個中心對稱分布的托盤,托盤安裝在托盤電機軸上,托盤電機安裝在支架203上,支架固定在轉盤202上,轉盤支撐在底座201上,轉盤由轉盤電機通過鏈傳動204驅動旋轉。托盤的兩個側面安裝有由氣缸驅動擺動的靠尺209,對單板相互垂直的兩側邊進行拍打定位。4′×4′整張化單板分別堆垛在上料機15和25的下方,兩個單板垛的單板紋理方向相互垂直。上料機15從單板垛上抓取一張單板,傳送給雙面涂膠機16,涂膠單板由輸送帶17輸送至單板托架18上,由幾根懸臂式弧形托桿托住,托架的前端擋板101與托盤上的靠尺配合對單板進行縱向定位。同時,上料機25抓取一張單板直接傳送到另一個托架上并進行縱向定位。然后轉盤旋轉,托盤上側邊的靠尺將單板從托架上推到托盤上。轉盤逆時針旋轉90°,未涂膠單板轉移到輸送帶17一側托架的下方,等待鋪放涂膠單板。組坯時遵循奇數對稱原則,并且板坯的表面和背面均為未涂膠單板。當處于復合碼垛機27位置托盤上的單板層數達到規定要求時,該托盤順時針旋轉90°,使復合碼垛機上的推桿能插入托盤上的凹槽中,將板坯推送到小車上,再由小車對板坯進行碼垛。堆垛完成后,托盤逆時針旋轉90°復位。

圖5 4′× 4′多層膠合板全自動組坯鋪裝線

2.2 小幅面單板直接組坯技術

國內在多層膠合板的生產中,出現了不將小徑木旋切的小幅面單板進行整張化處理,而是直接進行組坯的技術,與傳統方法相比,該技術人工消耗有所減少。

2006年劉火恩發明了一種該工作臺膠合板流水線組坯工作臺[17],如圖6所示?;炷聊0逵弥饕▎伟邃伔牌脚_、板坯鋸切平臺、板坯支撐托輥平臺。單板鋪放平臺包括輸送帶4、主動輥5、從動輥6、調偏輥10、從動輥調節桿17、托輥2、豎向布置的擋邊定位帶11(由主動輪12和從動輪13驅動)、面板和背板定位桿9以及平臺支架等。輸送帶與擋邊定位帶同步同向運行,由人工在輸送帶的兩側將單板在輸送帶上按流水線方法進行鋪放,以九層膠合板組坯為例,先在輸送帶上鋪放背板,第一張背板前端應與定位桿對齊,后續背板一張接一張連續鋪放,中間的四層涂膠橫紋芯板和三層順紋芯板在長度方向不需要定位,連續鋪放即可;八層單板鋪放完成后,再鋪放面板,第一張面板前端也應與定位桿9對齊,后續面板一張接一張連續鋪放。輸送帶的運行速度可調,與人工鋪放單板速度協調一致。隨著輸送帶的運行,板坯前端穿過鋸切平臺,到達后面的支撐托輥平臺上;當板坯前端觸及長度定位器1時,輸送帶暫停,升降鋸切裝置7由液壓缸控制下降、壓緊裝置3先于鋸片8壓緊板坯,鋸切裝置7沿板坯寬度方向移動,將板坯截斷,然后再上升,截斷后的規格長度板坯由人工運走。重復上述過程,繼續組坯。

圖6 混凝土模板用膠合板流水線組坯工作臺

2009年趙書忠設計了一種膠合板鋪板鍘板機[18],如圖7所示。其鋪板方式與圖6所示的鋪板方式相同,但結構有差異,在單板鋪放輸送帶與板坯截斷裝置之間增加了一個預壓輥筒裝置5,以降低板坯的厚度;另外板坯的定長截斷采用液壓鍘刀3。

2009年李玉山設計了一種膠合板自動鋪裝機[19],如圖8所示,該鋪板機與圖7所示的鋪板鍘板機類似,但對預壓裝置進行了改進,采用皮帶預壓機2對板坯進行預壓,預壓過程平緩。

2009年崔兆偉公開了一種膠合板免接長組坯機[20],如圖9所示,該組坯機與圖6、圖7所示組坯機械類似,但是缺少板坯預壓緊裝置,板坯鋸解裝置3布置在板坯的上方,鋸切裝置由手工拉動且無板坯壓緊裝置,致使勞動強度較大;在截斷裝置后面設置了液壓升降臺2,方便板坯堆垛。

圖7 膠合板鋪板鍘板機

圖8 膠合板自動鋪裝機

圖9 膠合板免接長組坯機

2011年馬德學設計了一種多層板鋪板機[21],如圖10所示。該機結合了圖7和圖8所示組坯鋪板機的特點,并進行了改進,其包括鋪板輸送帶6、帶式預壓機4、板坯鋸切截斷機12和定長板坯支撐與堆垛裝置10,鋪板機的自動化程度較高。

2014年磨志文發明了一種膠合板排板機及其排板的方法[22],如圖11所示。該排板機主要包括輸送裝置2、鋸切裝置3、測量裝置4,鋸切裝置安裝在輸送裝置的末端,測量裝置安裝輸送帶21的驅動輥筒上。由人工將非涂膠單板、雙面預膠單板按膠合板結構要求和流水方式鋪放到以一定速度運行的輸送帶上;測量裝置的旋轉編碼器檢測輸送帶驅動輥筒的轉動角度,經轉換折算成輸送帶運行的距離,當運行距離達到板坯規格長度時,輸送帶停止,由鋸切裝置上的壓板322壓緊,往復圓鋸33對板坯進行鋸切;截斷后的板坯由支架11支撐。通過旋轉編碼器對輸送帶運行距離進行檢測并控制板坯的截斷長度。該測量裝置精度高,控制方便。

圖10 多層板鋪板機

圖11 膠合板排板機

3 膠合板組坯技術發展趨勢

近年來,雖然膠合板組坯技術有了長足的發展,多種形式的機械化、自動化組坯裝置研發成功,并得到推廣應用,但是膠合板組坯技術仍具有進一步發展和提升的空間,尤其是小幅面單板直接組坯技術目前用工數還比較多,有待進一步提高。

隨著數控技術、機器人技術的發展,其應用成本會逐步下降,因此今后可以將數控技術、機器人技術應用到膠合板組坯中來。應用數控技術、機器人技術具有以下三個方面的優勢,首先可以提高鋪放單板的位置精度,這樣就可以減小單板幅面尺寸,從而減小裁邊損失,以降低木材和膠黏劑的消耗;其次可以進一步提高組坯過程的自動化水平,并逐步實現智能化;再次可以進一步提高膠合板組坯速度,生產效率得到進一步提高。

參考文獻:

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[22] 磨志文.一種膠合板排板機及使用該排板機制備多層膠合板的方法.中國:CN20140710789.X[P].2014-11-28.


 
關鍵詞: 膠合板 生產工藝
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