专利名称：原木预处理及剥皮方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明一般与木材加工工业有关，具体有关剥皮前的传统原木预处理，或取代传统原木剥皮机使用的方法及设备。
虽然一般可用于一切树种的原木，但可见本发明的最大优点，是可剥除一般认为困难或复杂的原木品种的树皮。
在许多用材的工业中，诸如造纸工业，在进一步加工前，要求先将整根原木剥皮。过去使用的若干不同类型的剥皮机，一般可按剥皮的操作原理，分为三个大类。
剥皮机的一个大类称为水力剥皮机，利用高压喷水将树皮和原木分离。水力剥皮机包括在原木纵向上横射的单点喷流，初步剖开皮层。原木滚动旋转，喷流用于进一步围绕原木圆周分离树皮，直至树皮与原木完全分离。在其他型式的水力剥皮机中，有若干静止或摆动的喷流，围绕原木圆周设置，在纵向上横向通过，喷流水流将树皮和原木分离。
虽然水力剥皮机对某些树木品种原木和在某些加工用途中工作良好，但对一般难以剥除的树皮则工作不佳，并且所有的水力剥皮机都有运转上的缺点因使用非常大量的水，而用后必须处理。因此，水处理的环境问题很重要，并且设备成本和水处理设备的运转费用很高。此外，水力剥皮机剥除的树皮浸水，因此剥除后难以处理。
目前使用的第二大类是机械剥皮机。一种类型的机械剥皮机有若干切割工具，围绕原木圆周设置，原木在其间通过时，切割工具围原木旋转。工具将树皮从原木上剥下。这类剥皮机对短原木效率低，并且一般易出机械故障。并且，机械剥皮机仅对树皮易破裂的原木品种工作良好。纤维牵连类型的树皮倾向于在从原木上脱下时连成大片，卷缠在工具上，从而处置困难。
在另一类型的机械剥皮机中，原木放在两支承辊上，切割辊或研磨辊放在原木上方。原木滚动时，辊子将树皮从原木上研磨下来。
第三类型的剥皮机称为鼓式剥皮机，其中有一个大鼓筒，其内部有切割树皮的表面元件，同时容纳内根原木。将鼓筒旋转使原木滚动，表面元件除去原木上的树皮。鼓式剥皮机的一般设计为有槽形开孔，使树皮落出鼓筒外。
机械剥皮机和鼓式剥皮机对严重弯曲的原木加工不良，切割工具沿原木的接触受限制。在北方的气候中，原木冻结，无论使用哪种剥皮机，剥皮的效率都降低很多。在某些情况下，据发现为取得合格的剥皮效果，需将原木经过若干连续的剥皮作业。
某些树种的原木带来剥皮的困难。例如，按树，白杨，或在其他树种伐后风干程度某些阶段，或在某些时令，实际剥皮非常易行，树皮大片脱离便将剥皮工具卡塞，一般难此处置。用鼓式剥皮机时，新伐的按树树皮经常结成大球体，停留在剥皮机中，仅在取出原木时才能取出。必须设置装置，将树皮块和去皮原木分离，以保证树皮不随原木进入以后的原木加工工序。尽管有这些困难，鼓式剥皮机仍最经常使用于按树，白杨等等，因为对于这些树种，其他型式的剥皮机，效率甚至更低于鼓式剥皮机。
处置从某些树种原木上剥下的树皮也很困难。大片的按树树皮可能卡塞传送装置，并常在存储箱中互相缠绕，粘结，以致一箱中的树皮结成一团。为避免这种情况，常使用分别的树皮处理加工线，包括减少树皮块的尺寸的切碎装置。这种设备价格昂贵，且运转时易于卡塞，或出现机械故障。
过去，为了试图便利剥皮和将树皮清理，对某些树种的原木采用了复杂的预处理设备;然而这些设备一般价格昂贵令人却步，运转效率也不高。
本发明的主要目的，是提出一种预处理原木并将其剥皮的方法和设备，它可克服许多与带来剥皮问题的按树，白杨和其他树种剥皮相关的困难。
本发明的另一目的，是提出一种预处理设备和剥皮机，它可用以剥除一切类型木材的树皮，加工短原木，冻结原木和形状特殊的原木时，可作高水平剥皮效率的运转;不需用多重的剥皮程序。
本发明的另一目的，是提出一种装置，它可用作其他类型剥皮机的预处理机械，加工有困难的树种原木时，可提高剥皮效率，并使得剥落的树皮易于处置。
本发明还有一个目的，是提出一种剥皮机，它在提高剥皮效率的同时可简化事后的树皮处理过程，并且它免除减小剥落树皮块尺寸的设备。
本发明之所以能取得上述的和其他的目的，在于提出了一种设备，它有若干切割元件设置在待剥皮的原木的上下方，和原木的纵向轴线倾斜。上下切割元件互相偏离，下切割元件在相邻上切割元件之间水平排列，而上切割元件也在下切割元件之间水平排列。原木在切割元件之间滚动，切割元件颏划树皮层，在上面划螺旋线切缝。切割元件的刻划线构成切割元件间的菱形区域。设备上可设置削刮工具，刮去菱形的树皮块，或可将预处理的原木通过其他类型的剥皮机，实际剥除树皮。
在实施本发明的一个特别有利的设计中，上、下切割元件床状设置，原木放在下床的一端。上床位于原木的上方，仅和下床有最少的错迭。将原木放在下床上后，用上床以足够的压力抵靠原木，使切割元件穿入树皮层，然后使上床在下床上方前进。动作综合为原木在上下床之间滚动，倾斜设置的切割元件按上述刻划原木。
本发明的其他目的和优点，从下文叙述和附图便可了解。
图1为包括本发明剥皮设备的剥皮过程的简略视图，显示原木剥皮的开始。
图2为图1中剥皮过程的简略视图，然而所示为正在进行剥皮过程中的本发明剥皮设备。
图3为与前两图相似的简略视图，显示剥皮过程完成阶段中的剥皮设备。
图4为与前各图相似的简略视图，而所示为原木装载阶段中的剥皮设备。
图5为与前各图相似的简略视图，显示原木装载阶段完成，即将开始作剥皮的剥皮设备。
图6为沿图2中剖线6-6的剥皮设备的放大分解剖视图。
图7为刀具布置的放大俯视图。
图8为一放大剖视图，显示本发明剥皮设备的特别适宜的刀具实施例在弯原木上的操作。
图9及图10为剥皮设备基本控制线路的概略示意图。
图11为一放大视图，显示本发明的树皮削刮工具。
图12显示本发明剥皮设备的变形切割装置。
图13显示本发明剥皮设备切割装置的另一实施例。
图14为本发明剥皮设备的刀具布置的简略示意图。
图15显示通过本设备的处理后的、带有刻划的原木。
具体参见附图，尤其参考图1至5，标号10表示剥皮过程，其中本发明剥皮设备12用于剥除用标号14a至14j标志的原木上的树皮。加工设备还有原木供给传送装置16，和一个单根传送装置18，它向剥皮设备12供给单根原木。传送装置16及18可用熟悉本领域的人们了解的任何型式的设计，因不构成本发明的部分，本文不作详述。
剥皮设备12有一个上床形切割组件20和一个下床形切割组件22。应认识到上下床形切割组件20及22的宽度，至少应等于在上面被剥皮的最长原木的长度，最好略长一点。在图1至5显示的过程中，用单根传送装置18将单根的原木向剥皮设备12供给。一个原木定位器24，在26处作可旋转的连接，用以接受单根传送装置18供给的原木，将其定位。原木定位器24可有若干夹持臂，在剥皮设备上横过，至少应在原木的每一端附近设有定位器，或设在原木的两端之间。原木定位器可采取各种形式，但应能从单根传送装置上夹取原木放置，直到剥皮作业开始，这时原木定位器从升高位置达到后退的位置，使原木可沿下床懈钭榧龀觥Ｔ谡夥矫妫山径ㄎ黄 4用弹簧加载，依靠原木的滚动作用将其推开，否则可对夹持臂作积极控制，利用机械运转将其推开。
如图1至5所示，在剥皮设备12中，将下床切割组件22固定，而上床切割组件20在其上移动，设备运转时基本与下床切割组件平行。上下床切割组件20及22各有若干锋刃28及30，在原木的纵向长度上互相间隔。运转时原木滚动，锋刃在原木的圆周切透皮层。可以看到当上床切割组件向下床切割组件的下端移动时，其滑动使原木14a滚动。锋刃的其他细节将在下文中说明。
图4及5详示，上床切割组件20作可运转的安装，在原木装载工序中上床切割组件20上升为原木让位。熟悉本领域者可了解，可用适当的框架使上床切割组件在下床切割组件上方平移，可将上床切割组件安装在气动，液动或其他装置上，使之可上升，回行到下床切割组件的上端。上床切割组件的支承框架的设计可由设计者选择，其本身不构成本发明的一部分。
图示上下床切割组件20及22的位置与水平面倾斜，感觉这种定位对原木的装载和剥皮过程有利，因为可利用原木滚动的自然倾向。但应认识到，在某些应用中，两个切割组件可基本平行设置，或者倾斜角度大于或小于图示的角度。
现更详细参考图6及7，对上床切割组件20，下床切割组件22，和锋刃28及30作更详细叙述。如前文所述，有若干锋刃28设置在上床切割组件上，若干锋刃30设在下床切割组件上。所述锋刃为分别设在上下床切割组件20及22上的刀具32及34上的锋刃，当原木在剥皮设备中滚过时，刀具和原木轴线倾斜。上下刀具平行，但在垂直方向上不对正。当原木从剥皮设备中滚过时，每一刀具切透皮层36，在树皮上作螺旋形切缝。于是由于刀具的定向与从设备中通过的原木的运动方向倾斜，并且上下刀具在垂直方向上偏离，因此刀具切缝在原木圆周的各不同位置上相交。因此，如图15更清晰显示，上下床切割组件配合运转，形成分离的大致菱形的树皮块，互相由旋转切缝38及40切断。树皮块的尺寸由相邻刀具之间的间距，和刀具相对于原木前进方向的倾角控制。因此，本发明剥皮设备的设计可为随后的剥皮机提供最佳的树皮尺寸，并可减免树皮切碎作业，或为进一步加工而减小树皮尺寸所需的其他工序。
虽然图6及7所示的刀具在剥皮设备的全部横向上分布，但可能适宜将刀具分段、分别安装。如图8所示，每一刀具段可用弹簧42之类作可调节的安装，使之可垂直移动。这种形式的安装，对剥除不规则或弯形的原木的树皮特别有利。这对原木在一端和另一端之间的直径变化大的情况也有利。刀具可垂直调节使之在全部必要位置上可接触原木。在这方面可以看到，相对短的刀具段，比上床或下床切割组件上横向伸展的全尺寸刀具更有利。图8显示对于正在进行剥皮的原木，刀具如何在正确的垂直位置上可靠设置。图8显示原木44的夸张的弯曲。当原木出现高低表面时，每一刀具可向上下调节。
在使用本剥皮设备时，仅需将原木滚动一整周，一周后，每一刀具便已围绕原木作了一个螺旋切缝，和相邻刀具的切缝交叉，并和相对的切割组件的刀具的切缝交叉。由于几乎一切剥皮设备都要接受不同直径的原木，所以最好设置测定原木直径的装置，对照原木直径调节设备的运转。在图9中显示一微处理器50，和上床切割组件的位置感测机构52作运转连接。可设感测装置，以在上床切割组件和原木接触后测定其位置。由于下床切割组件固定，便可计算上下床切割组件间的距离，或者，可测定上床切割组件相对于其支承框架的位置，藉以计算出原木圆周。熟悉本领域者可以缓解，可使用各种类型的感测机构，例如接近开关，光电传感器等等。熟悉本领域者还可理解，最好还有其他控制装置，感测原木是否已和原木定位器24正确靠放，或加工原木是否已离开切割组件。图9及10显示接近开关54，感测原木已离开设备。传送装置和剥皮设备可自动随之反应作运转。此外，还可对装置进行手控。
为保证对全圆周的树皮作削刮，最好原木转动能稍超过一转周。因此，上床切割组件在下床切割组件上方的平移距离，限制于稍大于计算出的原木的圆周。如图10所示，最好以这距离为运转限制，以达到原木加工的最高效率。
如上所述，本设备刻划树皮，形成分离菱形树皮块。可将这样预处理过的原木在其他剥皮设备中通过，诸如鼓式剥皮机，环式剥皮机等等，作实际的剥皮。对于有牵连纤维的树皮而造成上述剥皮困难和树皮处理困难的树种，诸如按树，白杨等等，本预处理设备可消除这些问题。树皮一旦从原本上剥下，便成为椋子诖怼Ｊ髌ぴ谇笆龉氖桨せ胁换峤崆颍子诖涌趴占渲新湎隆４笃髌げ换崛圃诨肥桨せ匣郏庸ぐ词鳎籽詈屠嗨剖髦值幕肥交蚬氖桨せ墓ぷ餍剩ü褂帽痉⒚髟ご淼脑荆憧梢蕴岣摺 然而还可以改革本设备和方法进行剥除树皮，因而可省略附加的剥皮设备。在图11中显示一种削刮工具60，从原木上剥除树皮块。削刮工具60可用与环式剥皮机或其作机械使用中的相似，设有弹簧60将其向树皮下面推送。削刮工具60在支撑件64的枢轴点66上作可旋转的安装，而可在支承装置上平行于刀具滑动。因此，当原木沿切割床组件滚动时，削刮工具从刀具的一端滑到另端，当原木前进时从上剥除树皮。
前面已对上下床切割组件的刀型锋刃作了叙述，但应理解到可使用其他类型的切割机构。例如，图12显示一种切割装置的锯齿刃70，它可在运转时摆动，图13显示一种切割组件的切割链80。切割链的适当驱动机构未显示。图12及13所示的改型可用以代替刀型锋刃的一部分或全部，进行螺旋形的切割;或者在改型中仅夹持树皮而不切割。在其他锋刃之间，设置一个夹刃或链条，当上下床切割组件前进时帮助原木滚动。
前已述及下床切割组件装置为静止，但是应理解可将上床固定而下床活动，或上下互向相反方向移动。另一种改型是两切割组件都固定，而用夹持链或相似的夹刃或其他夹紧元件牵引原木在两者间通过，用与在原木上下方操作。假如使用固定锋刃，则可能需用若干与链80相似的夹持牵引链，在锋刃间的各位置上设置。
在使用本发明和图1至5中的实施例中的原木预处理及剥皮设备时，运转中，用吊车等向供给传送装置16上装载原木，然后向单根传送装置18输送。如图4及5所示，将上床切割组件20升高，在原木装载过程中让开。将单根原木送到下床切割组件上，由原木定位器24将其夹持定位。将上床切割组件再放下，压在原木上，有足够压力使上下床切割组件锋刃28及30切透原木皮层。设置适当感测机构，计算出圆木的圆周长，上床切割组件平行于下床切割组件移动，如图2及3所示。当原木在滚动作用下前进时，每一锋刃在皮层上造成螺旋形切缝，并和相邻切缝交叉。当上床切割组件通过根据圆周计算出的距离后，停止前进，上床切割组件向上退让，使原木可滚出下床切割组件，落到传送装置之类上，以备继续处理。
假如本设备用作预处理机，经过预处理后，将原木通过环式剥皮机，鼓式剥皮机等等作实际剥皮。如前所示，本发明对剥皮有极大的便利和简化，消灭许多与按树，白杨或类似品种的原木相关的问题。本发明无论用作预处理机或作完整的剥皮机，都可避免使用另外的树皮处理设备，如切碎机等来减少树皮的尺寸。假如用本发明作总体剥皮机，当原木达到刀端时，树皮削刮工具60接触原木，开始将树皮块刮去。原木前进时，削刮工具在支承框架上沿与之相关的刀具滑动。一般将削刮工具设在下床上，树皮块通过下床切割组件落下，被收集以进一步处理。原木完全通过刀具后，削刮工具退到刀具的最靠近设备装载端的端邻处。
加工冻结原木之类时，树皮剥除困难，在锋刃上加电流可能有益，将电流送到树皮层和原木的交接面，交接面中的水分迅速受热有助于树皮与原木的分离。
本发明可提供许多加工中的优点。由于树皮切割及削刮装置，可随原木表面形状调节位置，根据剥皮百分比计算的剥皮效率很高。在多数情况下，可以避免多道的剥皮工序，便更便利对出自设备的原木进行分类。假如能计算原木的直径和圆周，当原木从下床切割组件上滚出时，导向闸门可将不同尺寸的原木向不同的加工通道上引导。虽然已对树皮预处理及剥皮的方法和设备的一种最佳实施例和若干修改形式作了详细说明，但应认识到仍可作各种变化和修改而不超越本发明的范围。
权利要求
1.一种从原木上剥除树皮层的设备，其特征在于有下列各项在原木的树皮层上，刻划第一组基本为螺旋形的切缝的第一切割装置；在原木的树皮层上，刻划第二组基本为螺旋形的切缝的第二切割装置的；该第一及第二切割装置相对设置，使该第一及第二组螺旋形的切缝，围绕原木圆周按周期交叉，形成额定尺寸的分离树皮块；将分离的树皮块从原木上刮下的削刮装置。
2.如权利要求1中所限定的原木剥皮设备，其特征为设有将原木相对于第一及第二切割装置滚动的装置。
3.如权利要求1中所限定的原木剥皮设备，其特征为该第一及第二切割装置有相对的第一及第二床体，每一床体有若干有间距的平行切割件;设有装置将原木在该两床体间滚动，该原木的纵向与该切割件倾斜。
4.如权利要求3中所限定的原木剥皮设备，其特征为该第二床体固定，该第一床体设有输送装置将第一床体在第二床体上方移动，而原木夹在两床体之间。
5.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为该切割件为有锋刃的刀具。
6.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为该切割件为切割链。
7.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为设电路装置和该切割件作运转连接，在原木的树皮层下面提供电流。
8.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为该削刮装置有若干可沿切割件滑动的削刮工具。
9.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为设有感测装置计算待剥皮原木的尺寸，并根据该尺寸控制该第一床体在该第二床体上移动的距离。
10.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为该第一及第二床体与水平面倾斜。
11.如权利要求3中所限定的原木剥皮设备，其特征为该切割件垂直弹性安装，以随原木表面垂直调节。
12.如权利要求4中所限定的原木剥皮设备，其特征为在该第二床体一端附近设置原木定位器，接受原木并将原木在上面定位，该原木定位器可后退以使原木可在床体上滚动。
13.如权利要求12中所限定的原木剥皮设备，其特征为该切割件是有锋刃的刀具，该原木定位器在该第二床体的该刀具间向上伸展。
14.如权利要求1中所限定的原木剥皮设备，其特征为设有输送装置将原木在该第一切割装置和该第二切割装置之间滚动。
15.如权利要求14中所限定的原木剥皮设备，其特征为该输送装置有装置夹持原木，并将原木在该第一及第二切割装置之间牵引。
16.如权利要求14中所限定的原木剥皮设备。其特征为该第一及第二切割装置有相向的第一及第二床体，每一床体有若干有间距的平行切割件，该输送装置有至少在一些该切割件之间转动的链，该链有装置夹持一根原木。
17.一种剥皮前预处理原木的设备，其特征在于有下列各项在树皮上切缝的第一切割装置;在树皮上切缝的第二切割装置，其切缝与该第一懈钭爸玫那蟹煜嘟 使预处理中的原木和该第一及第二切割装置相对运动，并使该切割装置的切缝围绕原木的装置。
18.如权利要求17中所限定的剥皮前预处理原木的设备，其特征为该第一及第二切割装置有相对的第一及第二床体，每一床体有若干有间距的平行切割件，与预处理中的原木倾斜设置。
19.如权利要求18中所限定的剥皮前预处理原木的设备，其特征为设有原木定位装置，以接受原木，将其在该第二床体上定位;设有与该第一床体连接的提升装置，将该第一床体从该第二床体上的原木的路径上移开。
20.如权利要求19中所限定的剥皮前预处理原木的设备，其特征为设有输送装置将该第一床体基本平行于该第二床体移动，原木放在其间，使该原木沿该第二床体滚动。
21.如权利要求19中所限定的剥皮前预处理原木的设备，其特征为在该切割件之间设夹持装置夹持一根原木，该夹持装置可从该床体的一端向另一端转移，使原木在该两床体间滚动。
22.一种原木剥皮方法，其特征在于有步骤如下在原木上刻划第一组基本平行的切缝，切透树皮层;在原木上刻划第二组基本平行的螺旋形切缝，切透树皮层，该第二组切缝和该第一组切缝相交，形成分离的树皮块;刮除原木上的分离的树皮块。
23.如权利要求22中所限定的原木剥皮方法，其特征在于另有工序将原木在切割装置之间滚动，同时进行该第一及第二刻划工序。
24.如权利要求23中所限定的原木剥皮方法，其特征在于另有工序在装置之间接受一根原木，进行该第一及第二刻划工序;将该装置互相相对运动使原木在其间滚动。
25.如权利要求22中所限定的原木剥皮方法，其特征在于有在树皮层下面供给电流的工序。
26.如权利要求22中所限定的剥皮方法，其特征在于另有对待剥皮的原木感测的工序，测定原木尺寸，将原木在切割装置间滚动，同时进行该第一及第二刻划工序，并相对于原木尺寸控制该滚动工序的时间。
27.如权利要求22中所限定的剥皮方法，其特征在于另有工序将原木从执行刻划工序的装置，输送到分别的装置进行削刮工序。
28.如权利要求22中所限定的剥皮方法，其特征在于该削刮工序与该刻划工序同时进行。
全文摘要
本发明揭示在使用传统剥皮机前，将带皮原木作预处理的方法和设备，原本剥皮不需传统剥皮机。作若干交叉的螺旋形切缝，切透树皮层，形成额定尺寸的分离树皮块。实施时不用传统剥皮装置时，则本发明包括削刮工具，将树皮从原木上剥除。
文档编号B27L1/00GK1033023SQ8810785
公开日1989年5月24日 申请日期1988年11月11日 优先权日1987年11月12日
发明者尤金·库蒂林 申请人:美商贝洛特公司