КРУГЛОПИЛЬНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ПРОДРОЛЬНОЙ РАСПИЛОВКИ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована при производстве станков для продольной распиловки древесины, пригодных для распиловки бревен на доски, брус, лафеты, шпалы, стропила и т.п.
Одним из перспективных направлений деревопереработки является переработка круглого леса непосредственно на делянке или вблизи от нее, что позволяет использовать лесные ресурсы наиболее рационально с экономической точки зрения и обеспечить полную занятость местного населения в труднодоступных и малонаселенных местах, где отсутствуют промышленные предприятия, а также какая-либо социальная инфраструктура. В качестве основы для создания поселков лесопереработчиков можно было бы использовать несложное промышленное оборудование для продольной распиловки бревен на шпалы, доски, брус, бруски, рейки и т.п. Такое оборудование должно быть:
- очень простым в обслуживании и эксплуатации из-за отсутствия на местах квалифицированных специалистов, признанных периодически настраивать, перестраивать или юстировать отдельные узлы;
- очень надежным в работе, т.к. любая, даже мелкая поломка может привести к его продолжительному простою;
- универсальным, способным обеспечить распиловку тонких и толстых бревен;
- полностью автономным, т.е. способным работать без дополнительного такелажного оборудования (подъемных кранов, кран-балок, тельферов и т.п.).
Известен круглопильный станок для продольной распиловки древесины (см. патент США №4245535, Кл. В27В 17/02, 1981 г.), содержащий установленную на автомобильное шасси станину, оборудованную продольной пильной шиной с пильной цепью, приводимой в движение гидравлическим приводом, а также вертикальные опоры с механизмом зажима заготовки на базе гидравлического упора и цепного механизма поворота заготовки. За счет установки станка на автомобильном шасси, он легко может быть доставлен непосредственно к месту заготовки древесины, а наличие гидравлического упора и цепного механизма поворота позволяет надежно фиксировать в опорах бревно любой толщины и легко поворачивать ее на требуемый для распила угол.
Однако известному станку присущ и ряд существенных недостатков.
Во-первых, станок имеет низкую производительность, что связано с наличием малопроизводительной пильной шины с пильной цепью, распиливающей заготовку сразу по всей ее длине. Такой станок наиболее целесообразно использовать только для кромления заготовок, используемых например, для стандартных шпал, длина которых не превышает 3 м. Для более длинных заготовок
указанный станок малопригоден из-за больших усилий резания и малой жесткости пильной шины.
Во-вторых, у известного станка низкое качество получаемого пиломатериала, что связано с распиловкой заготовки продольной пильной цепью. Низкое качество реза пильной цепью связано в основном с низкой скоростью реза пилы и малой жесткостью пильной шины, которая при наличии сучков может изгибаться, в результате чего пласти и боковые стороны получаемого пиломатериала теряют параллельность.
В-третьих, для обслуживания станка, необходимо дополнительное подъемное устройство, с помощью которого заготовка предварительно поднимается на уровень зажимного механизма (около 1,5 м над уровнем земли) и фиксируется в поворотных опорах. Без наличия специализированного оборудования, операция зажима заготовки в горизонтальных опорах станка становится очень трудоемкой, травмоопасной и требует нескольких подсобных рабочих.
Известен также простой круглопильный станок для продольной распиловки древесины (см. патент РФ №2036784, Кл. В27В 7/00, 1995 г.), содержащий станину с продольными направляющими, на которые установлены колеса пильной каретки с пильным узлом на базе пильного диска с ременным электроприводом, а также вертикальные опоры для установки заготовки с механизмами ее зажима и поворота, при этом на одной из опор закреплен центрирующий упор, а на другой - выдвигающийся стержень, взаимодействующий с винтовой парой винт, которой приводится в движение маховичком. Для поворота бревна и его фиксации относительно опоры, выдвигающийся стержень снабжен поворотно-стопорным рычажным механизмом.
Известному станку также присущ ряд существенных недостатков.
Во-первых, станок предназначен для распиловки бревен малого диаметра и небольшой длины (не более 3 м), хотя в деревообработке общепринят (рентабелен) минимальный диаметр пиловочника более 300 мм (до 1000 мм). Бревна менее 300 мм (третий рез и вершинник) рентабельно цилиндровать на специальных цилиндровочных станках. Поэтому бревна большого диаметра длинной 6 метров весом 1...3 тонны невозможно распилить на станке этой конструкции из-за однодисковой пильной головки, а также невозможности зажать и повернуть бревно с помощью предложенного зажимного механизма из-за очень больших усилий, превышающих эргонометрические требования к ручкам управления, нереальных для длительной постоянной работы на этом станке.
Во-вторых, у этого станка фиксация бревна осуществляется односторонней выдвигающейся опорой. Но для этого требуется четкая фиксация бревна по длине перед его подъемом на уровень зажима и очень большие усилия на ручке для продольного перемещения (довольно значительного) бревна на опорах (особенно препятствуют этому торчащие сучки) из-за большого веса бревна.
В-третьих, конструктивное выполнение известного станка требует после выполнения каждого пропила отключения двигателя и возвращение пильной каретки в исходное положение, что значительно снижает производительность станка.
В-четвертых, для получения качественного пиломатериала, как указывают авторы, желательна установка станка на бетонное основание с креплением анкерными болтами. Станок при этом фактически превращается в стационарное устройство. В полевых условиях, станину выполняют в виде деревянных или металлических саней или тележек, на которых достаточно сложно исключить имеющиеся люфты подвижных частей станка, возникающие вследствие механической нагрузки на пильный диск. Это связано, в основном, с асимметричным расположением пильной каретки относительно обрабатываемой заготовки.
В-пятых, установка станка на сани или тележки одновременно приводит к значительному подъему заготовки над уровнем земли, что требует наличия дополнительных подъемных механизмов или увеличения числа обслуживающего персонала.
Целью заявляемого технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно создание простого и надежного в эксплуатации станка для продольной распиловки древесины, способного в полевых условиях обеспечить качественную распиловку бревен любого диаметра и, соответственно, веса.
Поставленная цель в круглопильном станке для продольной распиловки древесины, содержащем станину с подвижной пильной кареткой и вертикальные опоры с механизмами зажима и поворота заготовки, достигается тем, что станина закреплена на вертикальных опорах и оборудована тросовыми подъемными механизмами, а каждая вертикальная опора снабжена коаксиально-упорным узлом с выдвигаемой силовым механизмом пинолью, причем каждый коаксиально-упорный узел установлен с возможностью вращения и фиксации вокруг своей продольной оси.
Указанное закрепление станины станка на вертикальных опорах позволяет обеспечить качественную распиловку заготовки в полевых условиях, при этом саму заготовку не нужно высоко поднимать над поверхностью земли, а достаточно закатить между вертикальными опорами станка, немного приподнять от грунта с помощью тросовых подъемных механизмов и надежно зафиксировать с помощью коаксиально-упорных узлов, закрепленных на вертикальных опорах. Наличие двух коаксиально-упорных узлов с выдвигаемыми силовыми механизмами пинолями позволяет существенно ускорить процесс фиксации заготовки т.к. не требует точной установки бревна вдоль его оси относительно обеих подвижных пинолей.
Для обеспечения жесткой и надежной фиксации длинных и тяжелых заготовок большого диаметра, каждый коаксиально-упорный узел выполнен в виде двух подвижно установленных и коаксиально-сопряженных частей, соединенных между собой с помощью вращающейся и продольно
перемещающейся вдоль поворотных фиксаторов обоймы, при этом первая из коаксиально-сопряженных частей выполнена в виде закрепленной на вертикальной опоре неподвижной трубы с установочным фланцем, а вторая - в виде подвижной цилиндрической пиноли, установленной с возможностью перемещения внутри неподвижной трубы, при этом на одном торце пиноли установлены концевые фиксаторы заготовки, а на другом - подвижный фланец, взаимодействующий с силовым механизмом.
Для быстрой фиксации заготовки, в качестве силового механизма используется гидроцилиндр, корпус которого закреплен на поворотной обойме, а его шток неподвижно соединен, например, с помощью сварки, с пинолью.
Для упрощения эксплуатации станка, гидравлический силовой механизм может быть заменен винтовым механизмом, состоящим из силового винта, неподвижно закрепленного на пиноли, и установленного с возможностью вращения и осевого перемещения, а также гайки, снабженной поворотными рычагами, установленной с возможностью вращения и зафиксированной от осевого перемещения относительно пиноли с помощью вращающейся обоймы.
Для поворота заготовки на заданный угол с последующей фиксацией, поворотные фиксаторы выполнены в виде стержней, установленных между подвижным и установочным фланцами коаксиально-упорного узла, при этом упорный фланец снабжен направляющими втулками.
Для упрощения конструкции и обеспечения простоты сборки поворотной обоймы, она выполнена в виде расположенной снаружи коаксиально-упорного узла шайбы, соединенной посредством не менее чем трех захватов, установленных внутри коаксиально-упорного узла и подвижно связанных с концом неподвижной трубы.
Для повышения производительности станка станина снабжена пильной кареткой с двумя навстречу вращающимися пильными дисками.
Указанное выполнение станка позволяет надежно зафиксировать как короткую, так и длинную тяжелую заготовку между опорами станка и обеспечить ее качественную распиловку на доски, брус, лафеты, шпалы, стропила и т.п. При этом сам станок, изготовленный на заводе, испытанный на работоспособность по программе приемо-сдаточных испытаний, полностью готовый к работе (не требующий никаких пуско-наладочных работ на месте установки), может быть установлен непосредственно на любом грунте в непосредственной близости от лесозаготовок.
На фиг.1 изображен общий вид заявляемого станка; на фиг.2 представлена конструкция поворотно-зажимного механизма с выдвигаемой пинолью, приводимой в движение с помощью гидроцилиндра; на фиг.3. представлена конструкция поворотно-зажимного механизма с выдвигаемой пинолью, приводимой в движение с помощью силового винтового механизма; на фиг.4 представлена конструкция тросового подъемного механизма.
Станок (фиг.1) содержит станину 1, выполненную в виде двутавровой балки, закрепленной на вертикальных опорах 2 прямоугольного сечения, установленных на плоских основаниях 3. На станине 1 закреплена пильная головка, выполненная в виде подвижной каретки 4, охватывающей двутавровую балку. На каретке 4 размещен винтовой механизм синхронного вертикального перемещения электродвигателей 5, установленных на параллельных пластинах 6, соединенных П-образной перемычкой 7, подвижно установленных на боковых сторонах каретки в направляющих и приводимых в движение при помощи винта 8. На валах 9 электродвигателей 5 установлены дисковые пилы 10. Бревно 11 под станиной 1 приподнимается и удерживается тросами 12 над землей таким образом, чтобы продольная ось бревна 11 совпала с центрами пинолей 13 поворотно-зажимных механизмов 14. Для получения качественного сквозного реза, дисковые пилы 10 разнесены в горизонтальной плоскости на величину, достаточную для исключения сквозного непропила доски 15. Для перемещения подвижной каретки 4 используется устройство со сматывающе-наматывающим роликом 16, закрепленным на выходном валу мотор-редуктора 17 и намотанного на него четырех витков троса 18, растянутого и закрепленного концами на вертикальных опорах 2. Для управления кареткой 4 и электродвигателями 5 используется пульт управления 19.
На фиг.2 представлена конструкция поворотно-зажимного механизма 14, содержащего закрепленную на опоре 2 неподвижную трубу 20 с установочным фланцем 21, внутри которой перемещается пиноль 13 с закрепленным на ней подвижным фланцем 22, направляющими втулками 23 и установленными в них поворотными фиксаторами 24, а также фиксаторами заготовки 25. Перемещение пиноли осуществляется при помощи гидравлического цилиндра 26, внутри которого перемещается шток 27, неподвижно закрепленный при помощи сварки на пиноли 13. Корпус гидравлического цилиндра 26 закреплен винтами 28 на вращающейся обойме, состоящей из шайбы 29 и прикрепленной к ней болтами 30 тремя цилиндрическими захватами 31 за кольцевой выступ 32 неподвижной трубы 20. Фиксация положения вращающейся обоймы относительно опоры 2 производится поворотными фиксаторами 24 через отверстия 33 в установочном фланце 21. Перемещение штока 27 осуществляется за счет периодической подачи жидкости в цилиндр 26 через штуцер 34 (при зажиме заготовки 11 пинолью 13) или штуцер 35 (при обратном движении пиноли 13).
На фиг.3 представлен вариант конструкции зажимного механизма на базе силового винтового механизма, включающего: силовой винт 36, неподвижно закрепленный на пиноли 13 при помощи сварки; гайки 37 с внутренней резьбой и силовыми поворотными рычагами 38, зафиксированной от осевого перемещения при помощи шайб 39, 40 и болтов 41.
На фиг.4 представлена конструкция тросового подъемного механизма, состоящего из: воротка 42, вращающегося на оси 43; барабана 44 для намотки троса 12; рычага 45 эксцентрикового фиксатора 46, вращающегося на оси 47.
Для обеспечения высокой производительности этого станка требуется трое рабочих: оператор на пульте управления 19 и двое подсобных рабочих - для установки бревна и складирования напиленных досок.
Работа осуществляется следующим образом.
Каретку 4 (фиг.1) перегоняют в крайнее левое положение (у пульта). Разложив на грунте оба троса 12, бревно 11 закатывают на них под станину. Один конец каждого троса цепляют за наматывающий барабан 44, а другой - за конец оси 43 (с другой стороны балки). Вставляют съемный вороток 42 в центрирующее отверстие барабана 44 и воротком 42 приподнимают бревно 11 до совмещения его продольной оси с продольной осью пинолей 13. При этом эксцентриковые фиксаторы 46 автоматически (за счет эксцентриситета массы относительно осей 47 их вращения) фиксируют в данном положении барабан 44. Выставленное, сцентрированное бревно 11 рычагами 38 (фиг.3) зажимают по центрам в пинолях 13.
Рассмотрим также более подробно работу зажимного механизма 14 (фиг.2), приводимого в движение с помощью штока 27 гидроцилиндра 26. Через штуцер 34 в полость гидроцилиндра 26 подается из гидронасоса (на рисунке не показан) рабочая жидкость, которая перемещает шток 27 вместе с пинолью 13 вправо. Корпус гидроцилиндра 26 зафиксирован от перемещения относительно неподвижной трубы 20 при помощи вращающейся обоймы, состоящей из шайбы 29 и трех цилиндрических захватов 31, проходящих через сквозные отверстия в подвижном фланце 22 и закрепленных на шайбе 29 болтами 30. Процесс перемещения пиноли 13 завершается надежной фиксацией бревна 11 (фиг.1) с помощью фиксаторов 25. После зажатия бревна, производят расфиксирование тросового барабана 44 с помощью рычага 45 эксцентрикового фиксатора 46, снимают вороток 42, тросы 12 и приступают к распиловке бревна 11. При этом карета 4 находится в крайнем левом положении. Винтом 8 устанавливают требуемую толщину доски 15 и включают с пульта 19 электродвигатели 5. Передвижение каретки 4 осуществляется при помощи вращения сматывающе-наматывающего ролика 16, вращаемого мотор-редуктором 17, на который намотано 4 витка троса 18, а его концы закреплены на вертикальных опорах 2. При перемещении каретки 4 вдоль станины 1 и осуществляется продольный пропил бревна 11. После выхода дисковых пил 10 с противоположного конца бревна, не останавливая электродвигатели 5, осуществляют поворот бревна 11. Для этого поворотные фиксаторы 24 выводят из отверстий 33 в установочном фланце 21, перемещая влево (см. фиг.2), после чего, держась за поворотные фиксаторы 24 как за ручки, поворачивают бревно на требуемый угол, после чего вновь фиксируют их в других отверстиях 33
фланца 21. Поворот бревна 11 целесообразно, учитывая большой вес бревна, осуществлять двум рабочим с обоих его концов, вращая зажимные механизмы 14. После этого винтом 8 устанавливают требуемую толщину доски и на обратном ходу каретки 4 отпиливают ее. Последовательность поворотов и пильных проходов может быть самой различной. На одной установке высоты фрез: пропил на прямом ходу каретки - поворот - пропил на обратном ходу - поворот - пропил на прямом ходу - поворот - пропил на обратном ходу и т.д. Таким образом, можно получить 3-х, 4-х, 6-ти, 8-ми, 12-ти гранный брус (столб). Затем винтом 8 устанавливают новую толщину пропила и повторяют предыдущую последовательность.
Можно осуществить другую последовательность пропилов - поворотов: сначала снимаются слои (доски) с одной стороны бревна, каждый раз устанавливая винтом 8 нужную толщину отпиливаемой доски, затем повернув бревно на 180° и то же самое делают с другой стороны, изготовив так называемый «лафет», а затем, повернув его (лафет) на 90°, пилят кромленые доски и, снова повернув на 180°, делают такие же кромленые доски.
Может быть и любая последовательность: установка - проход - поворот, зависящая от диаметра бревна, его геометрии, как в сечении, так и по длине. Оператор сам оптимизирует процесс распиловки для получения нужных изделий. В конце распиловки остается брус нужного сечения и размера.
После окончания распиловки пиноли 13 отводят назад. Для этого в полость гидроцилиндра 26 через штуцер 35 подается из гидронасоса рабочая жидкость, перемещающая шток 27 назад вместе с пинолью 13.
Аналогичным образом работает зажимной механизм, приводимой в движение с помощью силового винтового механизма (фиг.3). В этом случае для работы станка не требуется наличие гидронасоса с гидравлическими переключателями, а также их периодическое обслуживание, что в некоторых случаях это может представлять особый интерес у лесопереработчиков, однако в данном случае производительность станка несколько снизится.
Потребляемая мощность заявляемого станка 37,5 кВт, обороты фрез - 3000 об/мин. Потребная площадь при распиловке бревен 6 м - 8,5×1,5 м. При распиловке бревен 9 м потребная площадь 11,5×1,5 м. При распиловке бревен 4,0 м (евростандарт) - потребная площадь 6,5×1,5 м. Масса станка не превышает 1200 кг.
Станок перевозится на грузовом автомобиле в собранном, испытанном и готовым к эксплуатации виде. На месте эксплуатации требуется только подключить электропитание.