专利名称：人造木材产品压制机的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种用于生产木基压缩板的设备，并且更具体涉及一种用于生产这种产品的压制组件。
背景技术：
定向木片板、平行木片板材、木屑板和其它木基压缩产品利用可以与粘结剂例如树脂等相结合的木料颗粒、纤维、碎屑等进行生产。通常，首先将木材产品和粘结剂结合为连续的、低密度的板坯状产品，该产品较为柔软。将板坯送入压制机中，并在其中在高压下被挤压以产生较为密实的和坚硬的木板。可在挤压过程中对板坯加热以促进粘结并且有时用于促使树脂固化。
在已知的连续压制机中，例如在美国专利No.6,142,068和No.6,098,532中公开的设备，一对循环钢带将板坯输送进入相对设置的柔性进口板之间并且然后输送其通过明显固定的、被加热的压板。该柔性板和压板形成具有收缩上游部分以及下游部分的间隙，在上游部分，板坯被挤压成最终的厚度，并且在下游部分，将板坯保持为理想的尺寸并且被加热以固化粘结剂。在柔性板/压板和钢带之间设置滚轮以降低摩擦。将液压致动器的阵列联结到柔性板以设定钢带和柔性板的形状。这种系统要求在挤压期间拉动板坯通过有限空间，这是困难的并且可能制约到能够被实现的挤压量。而且，通常需要很高的热量以在材料中实现所需的加热从而固化树脂粘结剂，这是困难的和高成本的。
在由本申请的发明人之一作为发明人或者共同发明人的美国专利申请No.10/368,950、No.10/368,961和No.10/637,984中，公开了一种使用振动压制过程形成挤压合成产品的系统和方法。所有这些申请均通过引用结合于此。
存在对这样一种挤压设备的需要，该设备能够有效率地挤压具有木料和粘结剂的板坯。
发明内容
本发明公开一种用于生产挤压木材产品的压制组件。该压制组件具有多个模块，该模块具有相对设置的上方和下方压制单元。该上方和下方压制单元形成用于放置木基板坯的通道。上方和下方压板在非线性路径中被驱动，例如圆形轨迹，以挤压该板坯。上方和下方压板同步操作并且沿着相反旋转方向移动从而该压板还移动板坯通过压制组件。偏心轴驱动组件限定圆形轨迹，该偏心轴利用发动机驱动。齿轮箱单元协调各个模块中的偏心轴驱动组件的旋转，并且中间齿轮箱组件将齿轮箱单元相互连接以协调各个模块的运作。
在压制组件的实施例中，设置多个压制模块。各个压制模块具有连接到下方压板的第一驱动轴以及连接到相对设置的上方压板的第二驱动轴以在其间形成间隙。驱动组件包括发动机以及驱动第一和第二驱动轴的驱动系。旋转第一驱动轴能够沿着圆形轨迹移动下方压板，并且旋转第二驱动轴沿着与第一压板轨迹相反方向的基本圆形的轨迹移动上方压板。
在本发明的实施例中，第一和第二驱动轴包括多个具有与驱动轴旋转轴线共轴的对称轴线的同心段，以及多个具有从驱动轴旋转轴线偏移的对称轴线的偏心柱形段。
在本发明的实施例中，压制模块具有一套将驱动轴的同心段联接到机架的轴承组件，以及旋转式地将压板联接到第一驱动轴的偏心段的第二套轴承组件。
在本发明的实施例中，压制模块具有联结到上方压板的两个偏心上方驱动轴以及联结到下方压板的两个偏心下方驱动轴。
在本发明的实施例中，驱动系具有多个齿轮箱，各个齿轮箱用于协调在压制模块中的驱动轴的旋转运动。
在本发明的实施例中，相邻齿轮箱利用中间齿轮箱而相互连接从而各个下方压制组件的下方压板在其圆形运动路径中同步。
附图的简要说明通过结合附图并参考下面的详细描述，可以更好地理解本发明的前述方面以及由此所带来的本发明的很多优点，其中
图1为根据本发明的压制组件的等轴测视图；图2为图1所示压制组件的前视图；图3为用于图1所示压制组件的下方压制单元的透视图；图4A为用于图1所示压制组件的偏心轴的透视图；图4B为用于图1所示压制组件的偏心轴驱动组件的部件分解视图；图4C为用于图1所示压制组件的偏心轴驱动组件的透视图；图5为用于图1所示压制组件的齿轮箱组件一部分的前视图；图6A为图1所示压制组件一部分的简图，示出在挤压木纤维板坯的循环中，压制模块处于完全伸出的情形中；图6B为图1所示压制组件一部分的简图，示出在该循环中压制模块处于完全缩回的情形中并且从挤压木纤维板坯释放；图7为压制组件的可选实施例的部分简图，类似于图6A，具有固定壁而非上方压制单元。
具体实施例方式
现在参考附图描述根据本发明的用于形成合成木材产品例如木片板的示例性压制组件，其中相同的附图标记表示相同的部件。
图1示出根据本发明的示例性压制组件100的等轴测视图，并且图2示出压制组件100的前视图。压制组件100具有多个纵向对齐的压制模块110，它们协同操作以生产任意长度的木产品板材。压制模块110利用齿轮箱组件130如下面所描述的那样相互连接，并且由多个发动机150供给动力，这也在下面进行描述。
图1所示的压制组件100具有十个正常压制模块110以及最为靠近压制组件100出口端的低压压制模块110’。低压压制模块100’与正常压制模块110基本相同，只是低压压制模块110’被展开以在压制组件100的远部上覆盖更长距离，其中具有较低的压力。压制模块110，110’协同地限定出通过压制组件的逐渐变细的中央通道102，通过该通道102，供给通常包括有粘结剂的树脂木基板坯(在图1中未示出)并且将其挤压以生产所需的挤压木板。该粘结剂例如可以是碱性酚醛树脂、水溶性或者非水溶性的碱性和酸性酚醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂、脲醛树脂、异氰酸酯树脂等。
压制组件100的各个压制模块110具有下方压制单元112和相对的上方压制单元114，下方和上方压制单元112、114协作挤压板坯并且推动板坯通过压制组件100。具体的，下方压制单元112驱动下方压板113通过圆形轨迹并且上方压制单元驱动相对设置的上方压板115通过圆形轨迹并且相对于下方压板113反向旋转。如下所述的，下方压板113的运动与上方压板115的运动同步，从而与上方压板115到达其最低位置基本同时，下方压板113到达其最高位置(即，缩小通道102)。类似的，与上方压板115到达其最高位置基本同时，下方压板113到达其最低位置(即，扩大通道102)。因此，当相对的下方和上方压板113和115朝向彼此移动时设于下方压板113和上方压板115之间的板坯被挤压。下方和上方压板113和115还被设计成并且被驱动以推动板坯向前通过通道102。然后当压板113、115继续沿其圆形路径行进并且远离板坯时，该板坯被释放。
在图3中单独地示出典型的下方压制单元112，上方压制单元114基本类似于下方压制单元112并且因此将不再单独地详细描述。下方压制单元112具有两个可旋转地设置于相应油盘170中的偏心轴驱动组件160(在下面描述)。油盘170具有下盘部172和内装的上盘部174，从而可以容纳压板113的运动。
下方压板113联结到偏心轴驱动组件160。偏心轴驱动组件160同步旋转并且协作地沿着圆形轨迹移动下方压板113，并且保持下方压板113的定向恒定。在油盘170的底部设置支撑板165以用于将下方压制单元112联结到周边机架组件120(图2)。
虽然对本发明而言并不是必要的，可将下方和上方压板113、115加热以为板坯实现所需的热沉积和/或预防或者阻止从板坯的热量损失。在本发明的实施例中，下方和上方压板113、115具有多个横向通道(未示出)，被加热流体可以通过该通道循环以将压板113、115加热。
图4A示出用于偏心轴驱动组件160的偏心轴162。偏心轴162具有与偏心段166(示出五个)交替设置的多个同心段164(示出六个)。同心段164是与轴的旋转轴线90共轴的柱形段。偏心段166是从轴的旋转轴线90偏移的柱形段。偏心段166围绕公共的偏移轴线(未示出)设置。本领域技术人员可以理解偏心轴162本质上是一种曲轴，其中“曲拐”部分(即偏心段166)沿着相同的方向从旋转轴线90偏移。还可以理解，在不背离本发明的前提下，可以使用或多或少的偏心段166，包括，例如，仅一个偏心段166。
图4B示出偏心轴驱动组件160一侧的部件分解视图，其中轴承组件168和相关衬套167围绕偏心轴162的每个段164和166设置。在图4C中示出组装后的偏心轴驱动组件160。在图4C中还示出传统的端部支撑组件169。对于图3所示的下方压制单元，围绕同心段164设置的轴承组件168联结到固定的支撑板165(图3)并且围绕偏心段166设置的轴承组件168通过转换板163联结到下方压板113(图3)。上方压制单元114具有类似的构造。
现在可以理解围绕其各自的旋转轴线130旋转偏心轴162将引起所联结的下方压板113沿着圆形运动路径移动，同时保持下方压板113的定向。如上所述的，上方压制单元114与下方压制单元112基本相同。上方压板115适于沿着反向旋转的圆形轨迹移动。
再次参考图1和2，可以看出中央通道102基本由下方压板113和上方压板115之间的间隙限定。在图1中还示出上方和下方的、收缩的供给板105。用于下方压制单元112的偏心轴162关于用于上方压制单元114的偏心轴162的旋转方向相反地旋转，从而下方和上方压板113、115沿着相反的旋转方向移动。下方和上方压板113、115的圆形运动优选紧密同步，从而与反向旋转的上方压板115进入中央通道102最深位置同时，下方压板113位于进入中央通道102最深位置处，在该位置处，为板坯提供最大程度的挤压。在该位置，下方和上方压板113、115还向前移动，由此推动板坯通过压制组件100。下方和上方压制单元112、114利用周边机架组件120牢固地支撑。
设置齿轮箱组件130以用于协调各个压制模块110并且用于在多个压制模块110中进行协调。如在图1和2中最清楚地看出的，齿轮箱组件130具有用于每个压制模块110的齿轮箱单元132、连接相邻齿轮箱单元132的中间齿轮箱140，以及延伸到低压压制模块110’的驱动系138。压制模块110利用中间驱动轴128联结到齿轮箱组件130。
图5示出利用中间齿轮箱140相互连接的两个齿轮箱单元132的前视图。齿轮箱单元132具有通过中间驱动轴128连接到下方压制单元112的两个下方驱动齿轮134(图2)。两个上方驱动齿轮136通过类似的中间驱动轴128连接到上方压制单元114。中央连接齿轮138连接下方和上方驱动齿轮134、136以协调压制模块110中的下方和上方压制单元112、114。可以理解，如图5中箭头所示，下方驱动齿轮134的旋转方向与上方驱动齿轮136相反。
中间齿轮箱140提供在两个相邻齿轮箱单元132之间连接上方驱动齿轮136的中间齿轮142。可以理解，齿轮箱组件130提供直接正时机构，从而模块中的下方压制单元112可以与相应的上方压制单元114保持所期望的协调状态，并且所有压制模块110的运转可以被保持为以协调的方式进行操作。当压制组件100运转时，齿轮箱组件130还操作用于在压制模块110之间分配动力。两个压制半模块110’利用延伸驱动系138连接到齿轮箱组件130的系列。
再次参考图1和2，多个电动机150可驱动地接合至少一些压制模块110，为压制组件100提供动力。在不背离本发明的前提下电动机150可以具有本领域已知的任何适当的类型并且可以是交流供电的。电动机150应该累积地提供足够的动力以实现所期望的压制功能，即，挤压板坯并且操作压制组件100的各个构件。例如，能够设想可以通过为各个偏心轴驱动组件160使用单独的电动机而实施本发明。在图1所示的压制组件100中，具有四十四个偏心轴驱动组件160，即每个压制模块110具有四个偏心轴驱动组件160并且每个低压压制模块110’具有两个偏心轴驱动组件160。
在当前优选的压制组件100中，使用二十个电动机150。电动机的具体类型、数目和尺寸显然依赖于特定的应用、外观设计以及经济限制和电动机可用性。而且，电动机150无需全都具有相同的功率。然而，为了简化对当前压制组件100的研制，电动机150均具有相同的类型和功率。选择具有固有负载分配能力的异步电动机。具体的，所选用的电动机为100hp D-型电动机。
再次参考图2，电动机150通过中间驱动轴158连接到压制模块110。具体的，在该压制组件100中，各个电动机150直接地或者通过短的连接轴(未示出)而接合延伸通过周边机架组件120的中间驱动轴158。中间驱动轴158可驱动地接合偏心轴驱动组件160，该偏心轴驱动组件160则依次通过另一个中间驱动轴128接合齿轮箱组件130。
在优选应用中，电动机150通过所选用的压制模块110连接到压制组件100。可以理解，齿轮箱组件130除了使得压制模块110同步之外还将电动机150提供的动力在整个压制组件100中分配到压制模块110和低压压制模块100’。
一个设计参数是选择将被直接连接到电动机150的偏心轴驱动组件160。在当前实施例中，选择标准是基于在压制模块100之间通过齿轮箱组件130实现最低的最大传递扭拒。实现了一种算法以用于基于电动机150的特征曲线和用于通过压制组件100挤压板坯的预估功率要求估计传递扭拒步骤1设定轴的旋转速度。
步骤2使用特征曲线计算电动机扭拒输出。
步骤3初始化，使得压制机充分打开并且将一个循环分成N个旋转区间。
对于每个旋转区间步骤4计算通过旋转区间的压制机加速度。
对于每个半模块步骤5对每个半模块计算电动机扭拒和用于挤压板坯所需扭拒的差值。
步骤6计算齿轮到齿轮的扭拒传递值。
步骤7计算齿乱到轴的扭拒传递值。
步骤8对每组电动机计算电动机到轴的传递值，其包括电动机转子、驱动轴和联接器。
步骤9递增到下一个半模块并且转到步骤5，直至完成所有的半模块。
步骤10递增旋转区间并且转到步骤4，直至经历整个循环。
对电动机150和偏心轴驱动组件160的所有有关的连接组合执行这种计算。所选择的最佳体系是能够产生通过齿轮箱组件130传递最低的最大扭拒的体系。
使用该算法，可以选择最佳的方案，其中大多数的电动机150置于压制组件100的最高压力区域中。显然，电动机150的具体布置密切依赖于具体应用。也考虑到在特定应用中其它的选择标准可能是适用的。
图6A是一部分压制组件100的简图，其中省略了所有的支撑结构以示出供入压制组件100并且利用多个压制模块110冲压的板坯材料92。如图6A所示，沿着同步圆形轨迹移动的所有下方压制单元112位于在其最上方位置的循环阶段中并且所有的上方压制单元114处于其最下方位置中，从而压制模块110为板坯材料92形成最窄的间隙。由箭头可以理解下方和上方压制单元112、114关于板坯材料92在理想路径的方向中移动，由此推动板坯材料92通过压制组件100。
图6B是类似的简图，示出下方压制单元112处于其最下方的位置(其中为了示意的目的将行进的程度放大)并且上方压制单元114处于其最上方的位置。下方和上方压制单元112、114从板坯材料92分离，由此消除下方和上方压制单元112、114和板坯材料92之间的摩擦力，从而板坯材料92将向前移动通过压制组件100。
在压制组件100的当前优选的实施例中，偏心轴驱动组件160以大约1000-1200rpm旋转。因此，如图6A和6B所示，压制组件100沿着压制组件100的长度每秒钟大致20次地在板坯材料92上执行挤压冲程。挤压冲程循环在图6A所示的位置产生最大的施加压力并且在图6B所示的循环释放阶段中产生零施加压力。虽然随着板坯材料92移动通过压制组件100施加到板坯材料92的压力发生变化，在模型系统的试运行中已经在板坯中测量到高于600psi的峰值压力。初步计算表明对于所述压制组件100总功率需求为大约2400hp。因此可以理解，很大的作业量被用于挤压板坯材料92。已经发现在压制组件100操作期间通过材料挤压循环而使板坯材料92变得很热。在实施本发明的一种模式中，无需对板坯材料92另外加热，因为在板坯材料92上进行的循环挤压和加工而产生的内部加热足以实现理想的板坯材料92的温度。可以理解板坯材料92可被挤压到比板坯材料92中的木材产品成分的初始密度更高的密度。
如上所述，例如通过被加热油或者其它流体通过压板113、115中的通道进行循环可将下方和上方压板113、115加热。加热压板例如可用于限制或者防止从板坯材料92的热损失而非用于显著地加热板坯材料92。
如图6A和6B所示，可以理解压制组件100可在连续模式中操作从而最终产品的长度是任意选择的。该系统可以具有可编程的切割系统以用于生产选定长度的板。
虽然在所述的优选实施例中，压制模块110具有相对设置的下方和上方压制单元112、114，本发明可以可选地如此实施，其中压制模块仅在一侧具有压制单元，上侧或者下侧，并且板坯材料92抵靠相对的壁而被挤压。图7是类似于图6A的简图，其中可选的压制组件仅具有下方压制模块112，并且沿着圆形轨迹驱动下方压板113，并且间隙102的上表面由固定壁105’形成。该固定壁可具有例如滚轮或者循环带(未示出)以促使板坯材料92运动通过压制组件。显然下表面可以可选地由固定壁形成而提供上方压制单元以挤压板坯材料92。
虽然披露了本发明当前优选的实施例以帮助本领域技术人员理解本发明，本发明并不限制于所披露的压制组件100，并且对本领域技术人员而言明显的是，在不背离本发明的前提下，可对压制组件100做出很多直接的改变。具体的，可以理解下方和上方压板113、115可以沿着非圆形的非线性轨迹而被驱动。而且，当然，在特定的压制机中可以使用或多或少的压制模块110和/或低压压制模块100’。压制模块110可由可选的驱动装置接合以实现圆形的或者其它循环非线性运动，例如，使用齿轮式或者驱动带式组件以实现所期望的运动。虽然电动机是优选的，可以可选地使用其它驱动装置例如柴油机或者其它发动机，或者液压或气压致动器可为压制模块110提供动力。可以理解，可以使用主动监测和控制系统实现或者增强压制模块110所需的同步状态。压制模块110可具有竖直调节机构，由此能够选择性地调节通道102的宽度和/或轮廓，例如用于容纳各种板坯材料和/或生产不同厚度的板。
虽然已经示意并且描述了本发明的优选实施例，可以理解，在不背离本发明精神和范围的前提下，其中可做出各种改变。
权利要求
1.一种压制组件，包括多个压制模块，各个压制模块具有可操作地连接到第一压板的第一驱动轴和相对设置的表面，其中该第一压板和该相对设置的表面相配合在其间形成间隙；以及包括至少一个发动机以及将该至少一个发动机连接到第一驱动轴的驱动系的驱动组件；其中旋转第一驱动轴能够沿着圆形轨迹移动第一压板，从而在该第一驱动轴的旋转期间，在第一压板和该相对设置的表面之间的间隙周期地变窄和变宽。
2.根据权利要求1所述的压制组件，其中该相对设置的表面包括可操作地连接到第二驱动轴的第二压板，该第二驱动轴连接到驱动系，并且其中旋转第二驱动轴能够沿着基本圆形的轨迹、在与第一压板基本圆形的轨迹相反的方向中移动第二压板。
3.根据权利要求1所述的压制组件，其中第一驱动轴包括至少一个具有与第一驱动轴旋转轴线共轴的对称轴线的同心柱形段，以及至少一个具有从第一驱动轴旋转轴线偏移的对称轴线的偏心柱形段。
4.根据权利要求1所述的压制组件，其中第一驱动轴包括多个具有与第一驱动轴旋转轴线共轴的对称轴线的同心段，以及多个具有从第一驱动轴旋转轴线偏移的对称轴线的偏心柱形段。
5.根据权利要求2所述的压制组件，其中各个压制模块还包括可操作地连接到第一压板的第三驱动轴以及可操作地连接到第二压板的第四驱动轴。
6.根据权利要求5所述的压制组件，其中该驱动系包括多个模块齿轮箱，各个模块齿轮箱用于协调该多个压制模块中的一个的第一、第二、第三和第四驱动轴的旋转运动。
7.根据权利要求6所述的压制组件，还包括多个中间齿轮箱，其中各个中间齿轮箱旋转地联接该多个模块齿轮箱中的两个。
8.根据权利要求7所述的压制组件，其中该多个模块齿轮箱利用该多个中间齿轮箱相互连接从而第一压板在其圆形运动路径中同步。
9.根据权利要求1所述的压制组件，其中该多个压制模块包括至少十个压制模块。
10.根据权利要求1所述的压制组件，其中所述至少一个发动机包括至少二十个发动机。
11.根据权利要求1所述的压制组件，其中该多个压制模块排列成使得该多个压制模块的间隙形成收缩的通道。
12.一种适于挤压树脂木纤维板坯的压制组件，该压制组件包括多个纵向排列的压制模块，各个压制模块具有沿着圆形轨迹被驱动的下方压板以及沿着圆形轨迹被驱动的相对设置的上方压板，其中该上方和下方压板相间隔以形成间隙，并且由该多个压板形成的间隙排列为形成适于接收树脂木纤维板坯以进行挤压的通道；其中下方压板以相同速率和相位同步地沿着圆形轨迹移动，并且上方压板以相同速率和相位同步地沿着圆形轨迹移动，而且其中该上方压板圆形轨迹与该下方压板圆形轨迹相同步，从而与上方压板到达上方压板圆形轨迹上的最低点基本同时的，下方压板到达下方压板圆形轨迹上的最高点；由此上方和下方压板适于在上方和下方压板圆形轨迹的一部分中在其间挤压树脂木纤维板坯，并且在上方和下方压板圆形轨迹的一部分中释放树脂木纤维板坯。
13.根据权利要求14所述的压制组件，还包括具有偏心驱动轴的第一偏心轴组件，其中该第一偏心轴组件联接到下方压板从而旋转偏心驱动轴引起下方压板沿着下方压板圆形轨迹移动；以及具有偏心驱动轴的第二偏心轴组件，其中该第二偏心轴组件联接到上方压板从而旋转偏心驱动轴引起上方压板沿着上方压板圆形轨迹移动。
14.根据权利要求13所述的压制组件，还包括将该多个压制模块的第一和第二轴组件相互连接以使上方压板和下方压板圆形轨迹同步的齿轮组件。
15.根据权利要求12所述的压制组件，还包括可驱动地连接到该多个压制模块的多个发动机。
16.根据权利要求12所述的压制组件，其中该上方和下方压板被加热。
17.根据权利要求12所述的压制组件，其中该上方和下方压板驱使树脂木纤维板坯通过该通道。
18.一种通过挤压树脂木纤维板坯而形成木板的方法，该方法包括以下步骤提供具有多个沿着第一圆形轨迹被驱动的下方压板以及多个沿着第二圆形轨迹被驱动的相应的上方压板的压制组件，各个上方压板与该多个下方压板中的一个相对地设置，该上方和下方压板纵向地排列以在其间形成通道；将树脂木纤维板坯进给到该压制组件中；以及同步地并且利用足够的动力沿着第一圆形轨迹驱动下方压板以及沿着第二圆形轨迹驱动上方压板以挤压树脂木纤维板坯并且驱使树脂木纤维板坯通过该通道。
19.根据权利要求18所述的方法，其中上方和下方压板的每一个均可操作地联结到偏心驱动轴组件从而旋转该驱动轴组件能够沿着圆形轨迹移动压板。
20.根据权利要求19所述的方法，其中该偏心驱动轴组件利用驱动系相互连接从而上方和下方压板的运动同步。
全文摘要
本发明涉及一种压制组件，具有多个对齐的压制模块，该压制模块具有下方压板和相对设置的上方压板，该压制模块形成通过该压制组件的通道。将树脂木纤维板坯进给到该通道中。上方和下方压板被沿着同步的圆形轨迹驱动从而该板坯在压板之间被挤压并且被压板驱使通过该通道。压板连接到沿着期望的圆形路径移动压板的偏心轴驱动组件。利用齿轮箱单元相互连接并且协调各个模块的偏心轴的运行，并且该齿轮箱单元利用中间齿轮箱相互连接以使得压制组件同步。多个发动机驱动偏心轴，并且所提供的动力可由齿轮箱分配。
文档编号B27N3/24GK1939686SQ20061015959
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者诺伯特·科特, 史蒂芬·伦佩尔, 奥兰多·C·詹曾, 阿约德莱·阿德莱耶, 埃德蒙·塔姆, 郑正义 申请人:韦尔豪泽公司