一种木材加热成型方法与流程

本发明属于木制品加工技术领域，具体涉及一种木材加热成型方法。

背景技术：

随着人们对生活品质要求的不断提高，各种木质工艺品、木质装饰、木质家具等已经成为室内装修的重要元素之一。现如今木质品的结构形式已经不拘泥于传统的方正形结构，而是利用各种线条的组合设计出更具现代感的样式，其中木条是现有木质品设计中重要的构成元素之一，然而为了使木条具有更广泛的设计用途，就需要将木条弯曲成各种形状，本发明主要涉及一种将平直木条弯曲成花瓶状轮廓的装置，这一过程中存在诸多问题亟待解决，例如木条在弯曲过程中需要对起进行加热软化，然而现有技术中没有能够在加热软化的同时将木条弯曲的设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种木材加热成型方法，能够使木条在加热的同时逐渐弯曲成型。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种木材加热成型方法，包括如下步骤：

步骤1：将平直的木条放置在弯曲机械手上，所述弯曲机械手包括底座、固定辊、摆动辊和活动叉辊，固定辊、摆动辊和活动叉辊的轴线相互平行，固定辊与底座固接，摆动辊与第一摆杆固接，第一摆杆与底座枢接，活动叉辊包括两根相互平行的辊体，两辊体与一杠杆固接，杠杆中部与第二摆杆枢接，第二摆杆与底座枢接且枢轴与第一摆杆和底座之间的枢轴同轴设置，所述固定辊设有一个，摆动辊和活动叉辊分别对称设置有一对，摆动辊沿摆动路径具有工位a和工位b，活动叉辊沿摆动路径具有工位c和工位d，当摆动辊位于工位a且活动叉辊位于工位c时平直的木条原料能够穿插在固定辊、摆动辊和活动叉辊之间，且固定辊和摆动辊位于木条原料的一侧，活动叉辊位于木条原料的另一侧；当活动叉辊由工位c摆动至工位d时能够是木条原料以固定辊为支点进行弯曲，并通过木条原料将摆动辊由工位a驱动至工位b，摆动辊运动至工位b后停止，此时活动叉辊继续向工位d摆动能够将摆动滚与固定辊之间的木条原料压弯成凹陷状，使木条整体呈现出收腰状的花瓶形轮廓；

步骤2：将弯曲机械手置于加热室内，并向加热室内通入高温蒸汽使木条软化，蒸汽温度为120℃-140℃；

步骤3：蒸汽加热10min-20min后弯曲机械手开始对木条进行弯曲，弯曲幅度随着加热时长的增加而逐渐增大；

步骤4：蒸汽加热40min-60min后，木条弯曲为指定形状，此时将加热室内蒸汽排出，使木条在加热室内逐渐冷却，冷却过程中弯曲机械手将木条始终保持在弯曲状态；

步骤5：冷却5min-10min后将弯曲机械手从加热室内取出，并送至下游工序。

所述步骤2中，将弯曲机械手置于加热室内的操作由输送装置和回转机构来完成，所述回转机构包括回转支架，所述弯曲机械手可拆卸式的安装在输送装置上，输送装置输送弯曲机械手沿水平路径平移，回转支架位于输送装置的输送路径上，回转支架沿水平轴线与机架转动连接且轴线方向与输送装置的输送方向垂直，回转支架上沿周向间隔设置有多个加热室，所述加热室由两个开合设置的铲斗状半壳构成，两铲斗状半壳被装配为当弯曲机械手随输送装置运动至回转支架下方时两铲斗状半壳能够相互扣合并将弯曲机械手罩在两铲斗状半壳围成的腔体内同时使弯曲机械手与输送装置脱离。

所述步骤2中，向加热室内通入高温蒸汽的操作由进排气装置来完成，所述进排气装置包括主供气管、主排气管和多个进排气支管，各进排气支管分别与各加热室一一对应连通，各进排气支管与主供气管和主排气管之间设有三通换向阀，三通换向阀具有工位i和工位ii，当三通换向阀位于工位i时进排气支管与主供气管连通，当三通换向阀位于工位ii时进排气支管与主排气管连通；所述进排气支管和三通换向阀与回转支架固接，所述机架上设有用于控制三通换向阀在工位i和工位ii之间进行切换的阀门控制机构，阀门控制机构被装配为当加热室随回转支架在第一区段内回转时能够使三通换向阀保持在工位i，且当加热室随回转支架在第二区段内回转时能够使三通换向阀保持在工位ii。

所述第二摆杆的枢接端固接有一转轴，该转轴与底座转动连接，底座上设有用于驱动转轴转动的回转驱动单元；所述回转驱动单元包括与转轴固接的蜗轮，以及与底座转动连接的蜗杆，蜗杆的端部设有齿轮；机架上设有沿回转支架周向布置的用于驱动第二摆杆摆动的弯曲驱动构件；所述弯曲驱动构件包括沿回转支架周向的部分区段布置的弧形齿条，弧形齿条位于所述齿轮随回转支架转动时的运动路径上。

所述底座的上下两端面上分别设有一弧形槽，两弧形槽的弧心同轴，所述两铲斗状半壳的其中一侧相互拼合的侧壁上设有用于容置底座的弧形缺口部，两铲斗状半壳与回转支架枢接且枢轴同轴设置，所述弧形槽和弧形缺口部的弧心位于铲斗状半壳与回转支架之间的枢轴轴线上；当两铲斗状半壳扣合时弧形缺口部的弧形边刚好回转式的插入两弧形槽内使底座一侧位于两铲斗状半壳内部另一侧位于两铲斗状半壳外部，其中固定辊、摆动辊和活动叉辊位于两铲斗状半壳内部的底座上，而蜗轮、蜗杆和齿轮位于两铲斗状半壳外部的底座上；所述底座的底面为弧面，所述输送装置上设有安装座，安装座的顶面为弧面，安装座顶面的弧面半径与底座地面的弧面半径一致，且两者的弧心均位于回转支架的回转轴线上；底座的底面上设有沿弧面轮廓延伸的t型槽，所述安装座顶面上设有沿弧面轮廓延伸的t型滑轨，t型槽与t型滑轨构成滑动配合；底座与安装座之间还设有锁紧机构，锁紧机构被装配为当两铲斗状半壳未罩在底座上时锁紧机构能够将底座与安装座相对锁紧，而当两铲斗状半壳将底座罩住时锁紧机构能够使底座与安装座相互释放以使底座能够沿t型滑轨滑动。

所述锁紧机构包括底座内沿垂直于底座底面的方向滑动设置的锁止块，以及t型滑轨顶面上设置的锁止槽，所述锁止块与底座之间设有第一弹性元件，第一弹性元件被装配为其弹力能够驱使锁止块插入锁止槽内，所述锁止块延伸至底座底面上的弧形槽内，且锁止块在弧形槽内的部分的两侧设有斜楔面，所述弧形缺口部的外弧边拐角处设有斜楔驱动面，当两铲斗状半壳相互扣合时斜楔驱动面能够通过斜楔面挤推所述锁止块使锁止块从锁止槽内抽离。

所述两铲斗状半壳上分别铰接有一连杆，两连杆的端部与一根活动轴铰接，活动轴与回转支架上设置的径向腰型孔滑动枢接，机架上设有用于驱动两铲斗状半壳相互开合的开合驱动元件；所述开合驱动元件包括沿竖直方向与机架固接的活塞缸，活塞缸的活塞杆朝下设置，活塞杆的端部设有一c型槽板，c型槽板的槽口朝向回转支架轴线方向的其中一侧，当其中一对铲斗状半壳随回转支架转动至最低位置时该对铲斗状半壳的活动轴刚好随回转支架转动至c型槽板的槽腔内；所述机架上还设有锁紧环，锁紧环与回转支架同轴设置，锁紧环与c型槽板对应区段设有用于避让c型槽板的断口部，当活动轴与c型槽板脱离后活动轴与锁紧环的外环面抵接使两铲斗状半壳保持闭合状态。

所述主供气管和主排气管同轴设置，两者之间设有与两者转动连接的滑环，所述滑环与主供气管之间设有第一环形腔体，滑环与主排气管之间设有第二环形腔体，主供气管位于第一环形腔体内的管壁上设有进气孔，主排气管位于第二环形腔体内的管壁上设有排气孔，所述三通换向阀的其中一个接口与进排气支管连通，另外两个接口分别与第一环形腔体和第二环形腔体连通；所述三通换向阀包括阀壳和阀芯，阀芯为圆柱形，阀芯滑动设置在阀壳内开设的圆柱形阀腔内，阀芯上设有一环槽，阀壳上设有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与进排气支管连通，第二接口与第一环形腔体连通，第三接口与第二环形腔体连通，三通换向阀位于工位i时第一接口通过阀芯上的环槽与第二接口连通，三通换向阀位于工位ii时第一接口通过阀芯上的环槽与第三接口连通。

所述阀门控制机构包括与阀芯固接的球头，以及与机架固接的控制盘，所述阀芯与阀壳之间设有第二弹性元件，第二弹性元件被装配为其弹力能够驱使阀芯将第一接口与第三接口连通，所述控制盘的轴线与回转支架的轴线同轴设置，控制盘朝向阀芯的一端具有第一扇面和第二扇面，第一扇面相对于第二扇面更靠近阀芯设置，第一扇面与第二扇面之间通过平滑斜面过渡，当球头与第一扇面抵接时三通换向阀处于工位i，当球头与第二扇面抵接时三通换向阀处于工位ii。

所述各进排气支管与回转支架固接，所述主供气管和主排气管与机架固接；所述两铲斗状半壳的拼缝处各设有一半圆形缺口，两铲斗状半壳扣合后两半圆形缺口围合成供进排气支管穿过的孔道。

本发明取得的技术效果为：本发明通过铲斗状半壳的开闭实现弯曲机械手从输送装置到回转支架的转移，并通过回转支架的转动实现弯曲机械手的弯曲操作和加热室的供排气操作，实现了木条的自动化加热成型，提高了加工效率。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的弯曲机械手其中一个方向的剖视图；

图2是本发明的实施例所提供的弯曲机械手的立体图；

图3是图8所示弯曲机械手其中一个方向的剖视图；

图4是本发明的实施例所提供的蒸汽加热成型装置的立体图；

图5是本发明的实施例所提供的蒸汽加热成型装置的剖视图；

图6是图5的ii局部剖视图；

图7是图5的i局部剖视图；

图8是本发明的实施例所提供的进排气装置的立体图；

图9是本发明的实施例所提供的底座与安装座的爆炸图；

图10是本发明的实施例所提供的加热室、底座和安装座的主视图；

图11是本发明的实施例所提供的安装座的立体图；

图12是本发明的实施例所提供的加热室的立体图；

图13是本发明的实施例所提供的加热室开合机构的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图4、5所示，一种用于木材加工的蒸汽加热成型装置，包括回转支架30、弯曲机械手20、输送装置50和进排气装置，所述弯曲机械手20可拆卸式的安装在输送装置50上，输送装置50输送弯曲机械手20沿水平路径平移，回转支架30位于输送装置50的输送路径上，回转支架30沿水平轴线与机架转动连接且轴线方向与输送装置50的输送方向垂直，回转支架30上沿周向间隔设置有多个加热室31，所述加热室31由两个开合设置的铲斗状半壳310构成，两铲斗状半壳310被装配为当弯曲机械手20随输送装置50运动至回转支架30下方时两铲斗状半壳310能够相互扣合并将弯曲机械手20罩在两铲斗状半壳310围成的腔体内同时使弯曲机械手20与输送装置50脱离；当弯曲机械手20到达回转支架30下方时，两铲斗状半壳310夹紧，此时能够使弯曲机械手20与输送装置50脱离并转移至回转支架30上，然后弯曲机械手20在回转支架30上进行输送，该输送过程中能够同时实现木条的加热和弯曲操作，其具体实现方式将在后续描述中进行详细说明，当弯曲机械手20随回转支架30运转一周后再次回到输送装置50上，此时两铲斗状半壳310张开就能够使弯曲机械手20与回转支架30分离并重新固定在输送装置50上。

如图1-3所示，所述弯曲机械手20包括底座24、固定辊21、摆动辊22和活动叉辊23，固定辊21、摆动辊22和活动叉辊23的轴线相互平行，固定辊21与底座24固接，摆动辊22与第一摆杆221固接，第一摆杆221与底座24枢接，活动叉辊23包括两根相互平行的辊体231，两辊体231与一杠杆232固接，杠杆232中部与第二摆杆234枢接，第二摆杆234与底座24枢接且枢轴与第一摆杆221和底座24之间的枢轴同轴设置，所述固定辊21设有一个，摆动辊22和活动叉辊23分别对称设置有一对，摆动辊22沿摆动路径具有工位a和工位b，活动叉辊23沿摆动路径具有工位c和工位d，当摆动辊22位于工位a且活动叉辊23位于工位c时平直的木条原料能够穿插在固定辊21、摆动辊22和活动叉辊23之间，且固定辊21和摆动辊22位于木条原料的一侧，活动叉辊23位于木条原料的另一侧；当活动叉辊23由工位c摆动至工位d时能够是木条原料以固定辊21为支点进行弯曲，并通过木条原料将摆动辊22由工位a驱动至工位b，摆动辊22运动至工位b后停止，此时活动叉辊23继续向工位d摆动能够将摆动滚与固定辊21之间的木条原料压弯成凹陷状，使木条整体呈现出收腰状的花瓶形轮廓；在活动叉辊23由工位c向工位d运动过程的初段，活动叉辊23和摆动辊22能够将木条的两端夹紧，而木条中段则被固定辊21阻挡，进而使木条逐渐呈u型弯曲，当摆动辊22到达工位b时，第一摆杆221被限位装置阻挡而停留在工位b，此时活动叉辊23继续摆动，便能够对摆动辊22和固定辊21之间的木条产生压迫使其形成收腰状结构。

如图6、8所示，所述进排气装置包括主供气管321、主排气管322和多个进排气支管323，各进排气支管323分别与各加热室31一一对应连通，各进排气支管323与主供气管321和主排气管322之间设有三通换向阀324，三通换向阀324具有工位i和工位ii，当三通换向阀324位于工位i时进排气支管323与主供气管321连通，当三通换向阀324位于工位ii时进排气支管323与主排气管322连通；所述进排气支管323和三通换向阀324与回转支架30固接，所述机架上设有用于控制三通换向阀324在工位i和工位ii之间进行切换的阀门控制机构，阀门控制机构被装配为当加热室31随回转支架30在第一区段内回转时能够使三通换向阀324保持在工位i，且当加热室31随回转支架30在第二区段内回转时能够使三通换向阀324保持在工位ii。在本发明的实施例中，所述回转支架30的第一区段行程是指铲斗状半壳310将弯曲机械手20罩住以后一段时间内的行程，在该行程内木条被加热软化，同时弯曲机械手20对木条进行弯曲；所述第二区段的行程是指木条完全弯曲并保型一段时间后直至两铲斗状半壳310完全打开的这一段行程，该过程中加热室31首先进行排气，使木条冷却降温，当铲斗状半壳310打开时木条温度应当已经降至指定温度，一般在40℃-50℃，这样能够避免铲斗状外壳打开时高温气体对设备或附近工作人员造成灼伤。

如图2所示，所述第二摆杆234的枢接端固接有一转轴27，该转轴27与底座24转动连接，底座24上设有用于驱动转轴27转动的回转驱动单元；所述回转驱动单元包括与转轴27固接的蜗轮271，以及与底座24转动连接的蜗杆25，蜗杆25的端部设有齿轮251；机架上设有沿回转支架30周向布置的用于驱动第二摆杆234摆动的弯曲驱动构件；所述弯曲驱动构件包括沿回转支架30周向的部分区段布置的弧形齿条36，弧形齿条36位于所述齿轮251随回转支架30转动时的运动路径上。

如图9-12所示，所述底座24的上下两端面上分别设有一弧形槽241，两弧形槽241的弧心同轴，所述两铲斗状半壳310的其中一侧相互拼合的侧壁上设有用于容置底座24的弧形缺口部3101，两铲斗状半壳310与回转支架30枢接且枢轴同轴设置，所述弧形槽241和弧形缺口部3101的弧心位于铲斗状半壳310与回转支架30之间的枢轴轴线上；当两铲斗状半壳310扣合时弧形缺口部3101的弧形边刚好回转式的插入两弧形槽241内使底座24一侧位于两铲斗状半壳310内部另一侧位于两铲斗状半壳310外部，其中固定辊21、摆动辊22和活动叉辊23位于两铲斗状半壳310内部的底座24上，而蜗轮271、蜗杆25和齿轮251位于两铲斗状半壳310外部的底座24上；所述底座24的底面为弧面，所述输送装置50上设有安装座51，安装座51的顶面为弧面，安装座51顶面的弧面半径与底座24地面的弧面半径一致，且两者的弧心均位于回转支架30的回转轴线上；底座24的底面上设有沿弧面轮廓延伸的t型槽242，所述安装座51顶面上设有沿弧面轮廓延伸的t型滑轨512，t型槽242与t型滑轨512构成滑动配合；底座24与安装座51之间还设有锁紧机构，锁紧机构被装配为当两铲斗状半壳310未罩在底座24上时锁紧机构能够将底座24与安装座51相对锁紧，而当两铲斗状半壳310将底座24罩住时锁紧机构能够使底座24与安装座51相互释放以使底座24能够沿t型滑轨512滑动。

如图9、10、11所示，所述锁紧机构包括底座24内沿垂直于底座24底面的方向滑动设置的锁止块243，以及t型滑轨512顶面上设置的锁止槽513，所述锁止块243与底座24之间设有第一弹性元件244，第一弹性元件244被装配为其弹力能够驱使锁止块243插入锁止槽513内，所述锁止块243延伸至底座24底面上的弧形槽241内，且锁止块243在弧形槽241内的部分的两侧设有斜楔面，所述弧形缺口部3101的外弧边拐角处设有斜楔驱动面3102，当两铲斗状半壳310相互扣合时斜楔驱动面3102能够通过斜楔面挤推所述锁止块243使锁止块243从锁止槽513内抽离。

如图7、13所示，所述两铲斗状半壳310上分别铰接有一连杆311，两连杆311的端部与一根活动轴312铰接，活动轴312与回转支架30上设置的径向腰型孔301滑动枢接，机架上设有用于驱动两铲斗状半壳310相互开合的开合驱动元件；所述开合驱动元件包括沿竖直方向与机架固接的活塞缸，活塞缸的活塞杆朝下设置，活塞杆的端部设有一c型槽板34，c型槽板34的槽口朝向回转支架30轴线方向的其中一侧，当其中一对铲斗状半壳310随回转支架30转动至最低位置时该对铲斗状半壳310的活动轴312刚好随回转支架30转动至c型槽板34的槽腔内；所述机架上还设有锁紧环35，锁紧环35与回转支架30同轴设置，锁紧环35与c型槽板34对应区段设有用于避让c型槽板34的断口部，当活动轴312与c型槽板34脱离后活动轴312与锁紧环35的外环面抵接使两铲斗状半壳310保持闭合状态。

如图6、8所示，所述主供气管321和主排气管322同轴设置，两者之间设有与两者转动连接的滑环32，所述滑环32与主供气管321之间设有第一环形腔体327，滑环32与主排气管322之间设有第二环形腔体328，主供气管321位于第一环形腔体327内的管壁上设有进气孔，主排气管322位于第二环形腔体328内的管壁上设有排气孔，所述三通换向阀324的其中一个接口与进排气支管323连通，另外两个接口分别与第一环形腔体327和第二环形腔体328连通。

所述三通换向阀324包括阀壳3241和阀芯3242，阀芯3242为圆柱形，阀芯3242滑动设置在阀壳3241内开设的圆柱形阀腔内，阀芯3242上设有一环槽3243，阀壳3241上设有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与进排气支管323连通，第二接口与第一环形腔体327连通，第三接口与第二环形腔体328连通，三通换向阀324位于工位i时第一接口通过阀芯3242上的环槽3243与第二接口连通，三通换向阀324位于工位ii时第一接口通过阀芯3242上的环槽3243与第三接口连通。

所述阀门控制机构包括与阀芯3242固接的球头325，以及与机架固接的控制盘33，所述阀芯3242与阀壳3241之间设有第二弹性元件326，第二弹性元件326被装配为其弹力能够驱使阀芯3242将第一接口与第三接口连通，所述控制盘33的轴线与回转支架30的轴线同轴设置，控制盘33朝向阀芯3242的一端具有第一扇面331和第二扇面332，第一扇面331相对于第二扇面332更靠近阀芯3242设置，第一扇面331与第二扇面332之间通过平滑斜面过渡，当球头325与第一扇面331抵接时三通换向阀324处于工位i，当球头325与第二扇面332抵接时三通换向阀324处于工位ii。

所述各进排气支管323与回转支架30固接，所述主供气管321和主排气管322与机架固接。

如图13所示，所述两铲斗状半壳310的拼缝处各设有一半圆形缺口，两铲斗状半壳310扣合后两半圆形缺口围合成供进排气支管323穿过的孔道。

蒸汽加热成型装置的具体工作过程如下：当弯曲机械手随输送装置50运动至回转支架30下方时，位于回转支架30最低位置的加热室31将弯曲机械手20夹紧，然后带着弯曲机械手20翻转，当该加热室31进入第一区段后，进排气支管323与主供气管321连通，加热室31内充入高温蒸汽，待高温蒸汽加热一段时间后弯曲机械手20的齿轮251与弧形齿条36结合，随着回转支架30的转动弯曲机械手20将木条逐渐弯曲，当木条弯曲成指定形状后齿轮251与弧形齿条36脱离，回转支架30再翻转一段距离后进排气支管323与出排气管连通，加热室31内的高温蒸汽排出，木条逐渐冷却，当加热室31重新回到回转支架30最低位置时，加热室31张开，使弯曲机械手20与回转支架30分离并重新与输送装置50固接。

实施例2

一种采用实施例1所述蒸汽加热成型装置成型木材的方法，包括如下步骤：

步骤1：将平直的木条放置在弯曲机械手20上；

步骤2：将弯曲机械手20置于加热室31内，并向加热室31内通入高温蒸汽使木条软化，蒸汽温度为120℃-140℃；

步骤3：蒸汽加热10min-20min后弯曲机械手20开始对木条进行弯曲，弯曲幅度随着加热时长的增加而逐渐增大；

步骤4：蒸汽加热40min-60min后，木条弯曲为指定形状，此时将加热室31内蒸汽排出，使木条在加热室31内逐渐冷却，冷却过程中弯曲机械手20将木条始终保持在弯曲状态；

步骤5：冷却5min-10min后将弯曲机械手20从加热室31内取出，并送至下游工序。

所述步骤2中，将弯曲机械手20置于加热室31内的操作由输送装置50和回转机构来完成。

所述步骤2中，向加热室31内通入高温蒸汽的操作由进排气装置来完成。

所述第二摆杆234的枢接端固接有一转轴27，该转轴27与底座24转动连接，底座24上设有用于驱动转轴27转动的回转驱动单元；所述回转驱动单元包括与转轴27固接的蜗轮271，以及与底座24转动连接的蜗杆25，蜗杆25的端部设有齿轮251；机架上设有沿回转支架30周向布置的用于驱动第二摆杆234摆动的弯曲驱动构件；所述弯曲驱动构件包括沿回转支架30周向的部分区段布置的弧形齿条36，弧形齿条36位于所述齿轮251随回转支架30转动时的运动路径上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。