ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЙ СТАНОК
CONTOUR SAW MACHINE

1. Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к ленточнопильным станкам, преимущественно предназначенным для распиловки древесины.
2. Уровень техники.
Известны ленточнопильные станки (далее ЛПС), используемые в лесопилении для распиловки бревен, раскроя деревянного бруса на доски, а также досок ценных пород на ламели.
Станки имеют в своем составе горизонтальный или вертикальный ленточнопильный агрегат, включающий два пильных шкива, на которых натянута бесконечная пильная лента, рабочая ветвь которой имеет направляющий аппарат, а также механизм подачи конвейерного, гусеничного типа, подающий рольганг, и т.п., и механизм изменения толщины доски. В ряде случаев станки могут быть оснащены устройствами для отделения отпиленной доски и возврата материала на повторную распиловку.
По характеристикам пильной ленты станки разделяются на узколенточные, с шириной полотна ленты менее 80 мм, и широколенточные, с шириной ленты от 80 мм, и более.
Известны вертикальные ЛПС, в которых распиливаемый вертикальной рабочей ветвью пилы брус перемещается по столу станка с помощью оребренного приводного ролика, прижимающего брус к направляющему рольгангу. Брусья могут подаваться в станок непрерывно «торец-в-торец», что обеспечивает высокий коэффициент использования оборудования.
Примером может служить станок мод. WACO BKS фирмы Weinig.
Известны горизонтальные ЛПС, которые в зависимости от компоновки, могут быть как с верхним, так и с нижним расположением ленточнопильного агрегата относительно механизма подачи.
В случае станков с верхним расположением агрегата последний расположен выше уровня подающего конвейера и в работе участвует нижняя ветвь пилы. В качестве примера можно привести ЛДС фирмы Wood-Mizer марки HR130.
В случае нижнего расположения агрегат расположен ниже уровня подающего конвейера, что делает станок компактным по высоте, а в работе участвует верхняя ветвь ленточной пилы. Примером подобной конструкции может являться станок марки HP-12 фирмы High Point или станок марки P.A.Q. Single Head Band Resaw фирмы Baker Products, оснащенный отделителем доски и возвратным транспортером.
Известны также бревнопильные ленточнопильные станки для распиловки бревен.
Станки бывают как проходного, так и позиционного типа.
В станках проходного типа бревна подаются в зону пиления непрерывно друг за другом при помощи механизма непрерывной подачи.
В станках позиционного типа бревно неподвижно устанавливается на станине, имеющей рельсовый путь, по которому перемещается каретка с установленным на ней ленточнопильным агрегатом. Каретка совершает рабочий ход при отпиливании доски, и холостой ход при возврате. Бревно по мере распиловки переворачивается кантователем и вновь зажимается зажимными приспособлениями.
Недостатком данных позиционных станков является невысокий, до 40% и менее, коэффициент использования оборудования (КИО), что объясняется непроизводительными потерями времени на подачу, зажим, кантование бревна и холостой ход каретки.
Распространен вариант ЛПС позиционно-проходного типа с подвижной бревнопильной кареткой, оснащенной зажимами бревна, кантователем и устройством установки толщины доски и совершающей возвратно-поступательное движение с установленным на ней бревном вдоль ленточнопильного агрегата с получением пиломатериала.
Общим недостатком приведенных выше типов станков в случаях их исполнения с использованием узких пильных лент является относительно невысокая скорость пиления на них и, как следствие, невысокая производительность. В широколенточном варианте подобные станки хотя и способны обеспечить высокую скорость пиления, однако применение широких пил требует сложного и дорогостоящего процесса их подготовки, высококвалифицированного персонала.
Для увеличения производительности используются различные конструктивные схемы ленточнопильных станков.
Известна схема с объединением в одном станке нескольких ленточнопильных агрегатов. Например, ленточно-делительный станок (сокр. ЛДС) фирмы Wood-Mizer марки HR500 имеет в своем составе четыре ленточнопильных агрегата, объединенных последовательно в одну линию с общим механизмом подачи материала в виде ленточного транспортера. Это увеличивает производительность, но существенно усложняет и удорожает конструкцию станка и его обслуживание, снижает надежность технологического процесса в случае выхода из строя одного из агрегатов.
Другим вариантом повышения производительности станка является схема, объединяющая два однотипных горизонтальных ленточнопильных агрегата, расположенных друг над другом. Таким образом, один из агрегатов станка осуществляет пиление верхней ветвью пилы, а другой - нижней.
Данная схема применена в ленточных делителях фирм High Point марки HP-66 и WINTERSTEIGER марки DSB Twinhead NG (www.wintersteiger.com/woodtech). Такая конструкция станка более компактна по сравнению с предыдущей и создает более благоприятные условия для работы механизма подачи материала в зону резания, одновременно упрощая его. Однако наличие двух агрегатов также удорожает и усложняет станок.
Также известны схемы, в которых увеличение производительности достигается подачей материала в зону пиления одновременно в два и более ручья (потока). Например, станок марки HP-450 фирмы High Point имеет в своем составе два параллельных транспортера подачи заготовок в зону пиления нижней ветви ленточной пилы.
Известен также горизонтальный ленточнопильный станок, в котором повышение производительности осуществляется за счет пиления одновременно как верхней, так и нижней ветвями пильной ленты (ZA9900370 (А), от 2000-07-19, Resaw for cutting multiple boards simultaneously.). В конструкцию пильного агрегата данного станка помимо двух основных шкивов введены два дополнительных лентоведущих шкива, по которым с огибанием внешней стороной полотна проходит пильная лента, за счет чего обратная ветвь ленты приближается к прямой ее ветви. Изменяя высоту взаимного положения основных и дополнительных шкивов и высоту агрегата над подающим рольгангом, можно изменять толщины двух одновременно отпиливаемых досок. Таким образом холостая ветвь пильной ленты превращается в рабочую.
Недостатком данной схемы является повышенная сложность станка, заключающаяся в применении четырех шкивов, и снижение долговечности пильной ленты, испытывающей в процессе работы значительные перегибы в противоположные стороны при движении по шкивам.
Известен также вертикальный ленточнопильный станок (RU 48165 U1, дата публ. 27.09.2005), в котором направляющее устройство и привод пильной ленты отличаются тем, что выполнены в виде надетых на ролики двух гибких рабочих органов, плотно прилегающих к ленточной пиле с обеих ее сторон, при этом один из гибких рабочих органов огибает один из пильных шкивов, соединенных с электродвигателем.
В данном патенте также предлагается использовать в процессе пиления вторую ветвь пильной ленты, для чего предлагается симметричным образом применить приведенную в патенте конструкцию направляющего устройства и привода пилы со вторым электродвигателем, гибкими рабочими органами и приводным рольгангом подачи материала в зону резания.
Таким образом, холостая ветвь пильной ленты также превращается в рабочую, удваивая производительность станка.
Кроме того, пиление второй ветвью в данном варианте конструкции способно существенным образом уменьшить удельные затраты на приобретение и подготовку инструмента, живучесть которого, как правило, определяется количеством совершенных оборотов (циклов перегиба).
Недостатком этого устройства является избыточная сложность направляющего устройства и привода, включающего два двигателя, и низкая его надежность, обусловленная наличием большого числа узлов, работающих при больших скоростях и подверженных износу. При большом количестве опилок существует также большая вероятность их налипания на гибкие элементы и ролики, попадания щепок, что может привести к нарушениям в работе. Направляющий аппарат имеет существенно большую длину, что сокращает рабочую зону пильной ветви, ограничивая возможность пиления материала в несколько ручьев. Неудобна также регулировка ширины зоны пиления на обратной ветви агрегата, поскольку для этого вместе с нижним успокоителем необходимо перемещать по высоте всю ветвь механизма подачи материала.
Кроме того, в данном патенте возможность пиления противоположной ветвью пильной ленты ограничивается лишь применением данного, приведенного в патенте направляющего устройства и привода пильной ленты и лишь в вертикальном исполнении пильного агрегата.
Это необоснованно сужает возможности создания схем станков с пилением обратной ветвью пильной ленты, поскольку возможно пиление с любым типом направляющего устройства, например роликовым, щелевым, с подачей в качестве смазки сжатого воздуха, эмульсии или жидкости и т.д., и не только в вертикальном, но и в горизонтальном исполнении агрегата, а также и в наклонном его исполнении, что иногда также используется в конструкциях станков.
Более того, горизонтальное исполнение агрегата имеет ряд преимуществ. В этом случае рациональнее используется сила тяжести, действующая на распиливаемый материал; силы резания не стремятся к отрыву бревна от стола или его повороту; конструктивно проще реализуется пиление в несколько потоков; при использовании узких ленточных пил со шкивами диаметром от 450 до 800 мм (в среднем 650 мм), возможно создание компактных конструкций ЛПС; удобнее организовать опилкоудаление на обратной ветви (нет вертикального шлейфа опилок), и др.
Данный аналог примем в качестве прототипа.
3. Раскрытие изобретения.
Целью изобретения является упрощение и удешевление конструкции станка, повышение производительности и расширение арсенала возможных конструктивных схем ЛПС, реализующих пиление обеими ветвями ленточной пилы, в том числе для модернизации существующих ЛПС.
Это достигается тем, что в отличие от прототипа, каждая из ветвей ленточнопильного агрегата оснащается направляющим аппаратом любой другой конструкции, за исключением предложенной в прототипе, например роликовым, щелевым, с подачей в качестве смазки сжатого воздуха, эмульсии или жидкости и т.д. При этом агрегат имеет один двигатель привода пильных шкивов и может иметь не только вертикальное, но и горизонтальное, либо наклонное расположение.
В случае горизонтального пильного агрегата направляющими аппаратами и устройствами подачи материала оснащается как нижняя, так и верхняя ветви пильной ленты. При этом для подачи материала к верхней ветви пилы в состав станка может быть дополнительно введен подъемный механизм, например подъемный стол, полочный элеватор с движением полок по замкнутой траектории, параллелограммный или рычажно-выжимной подъемник и т.п., а также промежуточный буферный накопитель материала с поперечным транспортером.
В случае станка с вертикальным пильным агрегатом его действие, с учетом отличительных признаков предлагаемого изобретения, в целом аналогично прототипу.
Кроме того возможно повышение производительности станка за счет пиления каждой ветвью пилы в два и более ручья (потока). ЛПС, действующий по данному принципу, может иметь на каждой из ветвей по два и более механизма подачи материала в зону резания с независимой установкой толщины доски, а пильная лента может иметь дополнительные промежуточные успокоители направляющего аппарата и дополнительные устройства для охлаждения и смазки полотна, удаления опилок из пазух зубьев.
На вторую ветвь ленточной пилы в ряде случаев целесообразно подавать брусья, распиленные на первой ветви с таким расчетом по толщине, чтобы при дальнейшей распиловке на второй ветви за один рез бруса получать две кондиционные по толщине доски, (например, 25+25 мм, 20+50 мм и т.п.). В этом случае после распиловки полученные доски поступают непосредственно в штабели готовой продукции и не требуется оснащение второй ветви транспортером возврата. Т.о., существенно упрощается и удешевляется конструкция станка. Также облегчается работа оператора, поскольку в этом случае распиловка на второй ветви требует минимум внимания с его стороны. Особенно это проявляется в том случае, если толщина нижней доски распиливаемого бруса фиксирована и оператору не требуется управлять изменением толщины досок (например, на выходе получаются доски 25+25; 25+20; 25+50; а также 25+ «горбыль», и т.п.).
Также расширение арсенала схем ЛПС и повышение эффективности пиления обоими ветвями пильной ленты возможно за счет применения пильной ленты с двухсторонней насечкой зубьев.
4. Описание чертежей.
На фиг.1 представлен горизонтальный ленточно-делительный станок проходного типа с нижним расположением пильного агрегата, построенный по принципу пиления обеими ветвями пильной ленты.
На фиг.2 представлен ленточнопильный станок проходного типа с возможностью распиловки бревен нижней ветвью пильной ленты на «крупный крой», т.е. на горбыль и брус, и последующего их раскроя на доски верхней ветвью пильной ленты.
На фиг.3 представлена схема перемещения материала при работе ленточнопильного станка фиг.2 (вид сверху).
5. Осуществление изобретения.
Изображенный на фиг.1 горизонтальный ленточно-делительный станок с нижним расположением пильного агрегата содержит станину (1), ленточнопильный агрегат (2), два верхних (3) и два нижних (4) подающих транспортера для подачи материала в зону пиления с прижимными роликами (5) и (6), эстакаду (7) с поперечным транспортером подачи брусьев на распиловку, возвратные транспортеры (8) и (10), промежуточные успокоители щелевого типа (9).
На станке используются узкие пильные ленты. Диаметр пильных шкивов в среднем от 450 до 800 мм.
Станок работает следующим образом.
Подлежащие распиловке брусья 12 с эстакады 7 поступают на подающие транспортеры 3 верхней ветви агрегата 2 и распиливаются по толщине таким образом, чтобы полученные при этом нижние брусья при последующей распиловке одним резом образовывали две доски кондиционных толщин. Эти брусья далее сдвигаются толкателем (условно не показан) на возвратный транспортер 8, возвращаются назад, опускаются вниз соответствующим механизмом (в т.ч. возможный вариант - под действием силы собственной тяжести) и поступают на распиловку на нижние подающие транспортеры 4. Далее полученные из этих брусьев доски 18 поступают непосредственно на сортировку и в штабели готовой продукции. Таким образом, для нижней ветви станка не требуется возвратного транспортера, за счет чего конструкция станка упрощается. Верхние части брусьев, если требуется их дораспиловка, также возвращаются возвратным транспортером 10 и допиливаются верхней ветвью пилы.
Возвратный транспортер 8 может дополнительно выполнять роль промежуточного буфера-накопителя для обеспечения непрерывности процесса пиления «торец в торец» на нижней ветви.
Изображенный на фиг.2 ленточнопильный станок включает станину (1), ленточнопильный агрегат (2), два верхних транспортера (3) подачи материала в зону резания верхней ветви пилы с прижимными роликами (5), верхнюю и нижнюю эстакады- накопители с поперечными цепными транспортерами (7), бревнопильную каретку (11) с регулируемыми по высоте площадками, зажимами бревна и кантователем, подъемник (13), возвратный рольганг (14), промежуточную площадку (19) с откидным мостиком для перемещения пиломатериала, кронштейн подъемника (20) с подвижной поперечиной (21) и рычагом (22).
На фиг.2б. схематично изображен разрез станка по линии А-А (см. фиг.3), иллюстрирующий работу подъемника (13) и транспортера возврата (14).
Станок работает следующим образом.
Бревно 17 подается на каретку 11, выставляется по высоте и зажимается. Далее при возвратно-поступательном перемещении каретки бревно распиливается на крупный крой - горбыли и трехкантные брусья, которые при помощи толкателя 25 (см. фиг.2б) перемещаются через откидной мостик на промежуточную площадку 19 подъемника. (Примечание: Толкатель 25 и откидной мостик площадки 19 могут работать автоматически, например, за счет рычажно-механической связи с кареткой в конце ее движения.)
Затем кронштейн подъемника 20 с загруженным на него материалом движется вверх, и рычаг 22, взаимодействуя с роликом 23, закрепленным на стойке 13, сдвигает поперечину 21, располагая лежащие на ней брусья над рольгангом 14. Далее при опускании кронштейна 20 брусья 8 ложатся на рольганг 14 и перемещаются на верхнюю эстакаду - накопитель 7, а кронштейн 20 с поперечиной 21 приходит в исходное положение. С эстакады 7 горбыли и брусья поступают на распиловку. Верхние части брусьев 15, подлежащие дальнейшей распиловке, также смещаются толкателем на рольганг 14 по мостикам 24, находящимся в плоскости реза и возвращаются на дораспиловку. Готовые доски уходят на сортировку.
В данном примере в станке также использован узколенточный пильный агрегат с диаметрами шкивов от 450 до 650 мм. Это обеспечивает высоту верхних транспортеров подачи поз.3 на уровне 1200…1300 мм, что позволяет оператору визуально отслеживать процесс распиловки как верхней, так и нижней ветвями пилы.
Схема на фиг.3 иллюстрирует перемещение материала при работе станка.
Аналогичные схемы могут быть реализованы для вертикальных ЛПС, в том числе использующих широкие ленточные пилы.
Для снижения нагрузки на оператора контроль за процессом пиления целесообразно осуществляеть с помощью соответствующих датчиков, отслеживающих точность распиловки, поведение ленточной пилы и автоматически задающих оптимальную скорость подачи материала.
Следует учитывать, что при пилении обеими ветвями пила будет испытывать больший нагрев и иметь большее тепловое удлинение, чем при работе одной ветви. Поэтому целесообразно применять устройство для натяжения пильных шкивов, обеспечивающее постоянное усилие натяжения при температурном удлинении полотна пилы, и обеспечить при необходимости эффективное охлаждение пилы и дополнительную компенсацию неравномерного нагрева передней и задней кромок пильного полотна, в том числе за счет профиля шкивов, или некоторого их поворота с целью несколько большего натяжения передней кромки, испытывающей больший нагрев.
Предлагаемое изобретение также может использоваться для повышения производительности в бревнопильных ЛПС позиционного типа. Для этого можно производить распиловку бревен в обычном режиме на горбыль и трехкантный брус (крупный крой), накапливать их до определенного объема на эстакаде-накопителе, а затем преобразовать станок с помощью приставных устройств подачи на обе ветви пильной ленты в ленточный делитель проходного типа.