一种内撑式自适应竹筒去青支撑机构的制作方法

背景技术：
毛竹是一种速生、高产、优质、易于更新恢复的重要森林资源。它不仅生长周期短，而且物理力学性能优越。与木材相比，由于竹筒直径小，壁薄中空，尖削度大且横截面大多数都是椭圆、沿长度方向都有不同程度的弯曲等几何特点，所有这些对其加工利用带来诸多问题和困难。

目前竹材都是通过锯、剖或刨削加工，仅能加工成宽度15-20毫米，厚度5～8毫米的竹片，难以直接利用。要想获得质量好、附加值高的产品，扩大竹材加工产品的应用领域，提高竹材的利用率及耐虫、耐腐和防霉变能力，必须采用独特的加工工艺和加工方法对毛竹进行深加工。若能将毛竹展开成无裂纹竹平板，即可获得幅面宽为250-400mm、长为1300-3000mm、厚度为5-10mm的无裂纹竹平板。此竹平板可以直接作装饰材料用，也可以用来做竹地板，还可以将其刨切成不同厚度的微薄竹粘贴在各种类型的板基上，用来制作复合地板、家具面板、人造板等各种装饰材料。要实现整竹筒无裂纹展开，将竹筒展成竹平板，必须去掉竹筒内孔中的内节和竹黄，外表面的竹青、沿长度方向开一条缝，经软化处理后再展开。要想真正实现整竹筒无裂纹展开，必须保证去过竹黄和竹青的内外表面不能有明显的棱角，否则竹筒在展开过程中容易产生应力集中，造成展开板开裂；在所有的竹筒去青方法中，最理想的去青方法即为磨削。若采用磨削方法，竹筒需要旋转，由于毛竹的几何形状比较特殊，每根竹筒都有不同程度的弯曲，无论采取何种竹筒支撑方式，旋转的竹筒都会有一定摆幅，竹筒的弯曲度越大，旋转起来摆幅也越大；相同弯曲度的竹筒，竹筒越长，摆幅越大。目前使用的竹筒支撑方式有两端外卡式和两端面内胀式；所谓两端外卡式，就是利用三脚卡盘夹住竹筒并带动其旋转、两端面内胀式就是利用锥形支撑伸入竹筒两端的内孔中支撑竹筒并带动其旋转，所以对于有弯曲度的竹筒来说，两端外卡式和两端内胀式的支撑方式在带动竹筒旋转时竹筒中间的摆幅最大(如图1所示)，而高速旋转的磨头必须随着竹筒的摆幅而上下摆动，摆幅越大就是使磨削时产生的惯性冲击力越大，影响去青后的竹筒表面质量，另外，两端外卡式的支撑方式还会造成竹材的浪费，因为夹住的部分是无法磨削的，展开前没去青的地方必须锯切掉。为了减小磨削时产生的惯性冲击力，提高磨削去青后的竹筒外表面的质量，必须尽可能地减小竹筒旋转时的摆幅，若将竹筒两端的支撑点伸入到去过内节和竹黄的孔中适当的位置，就可使竹筒旋转时的摆幅最小(如图2所示)。图2与图1中的竹筒弯曲度和长度相同，采用图2所选的最佳支撑点(不同长度的竹筒最佳支撑点是不同的，可通过计算获得)，其摆幅l2远远小于图1中的摆幅l1。

技术实现要素：

本发明的目的是提供适合整竹无裂纹展开范围内各种竹筒直径、且在去青旋转时摆幅最小的一种内撑式自适应竹筒去青支撑机构。

本发明的目的是这样实现的：一种内撑式自适应竹筒去青支撑机构，包括空心支承轴i、空心支承轴ii、空心轴、推件、挡销、压簧i、从动链轮、长销、心轴、摇杆座、销轴i、摇杆、销轴ii、连杆座、连杆、销轴iii、轴用弹性挡圈、短销、压簧ii，其特征是：空心支承轴i和空心支承轴ii分别由两个滚动轴承支撑，其悬臂伸出端各开有一个长槽，空心支承轴i上装有一个从动链轮；两根空心轴穿过两端轴承端盖，分别置于空心支承轴i和空心支承轴ii的孔中，每根空心轴的前端加工成阶梯状，其中部有一通孔，通孔前面分别开有短槽i和短槽ii，空心轴中心孔前端装有心轴，挡销装入空心轴中部的通孔中，两根长销穿过心轴上的通孔和空心轴上的短槽i分别伸入到空心支承轴i和空心支承轴ii的长槽中；在挡销和心轴尾部之间设置一压簧i，空心轴前端装有摇杆座，在摇杆座与空心轴轴肩之间装有压簧ii，每根心轴前端分别装有连杆座，三个摇杆用三根销轴i分别铰接在摇杆座上，三个连杆两头分别用销轴ii和销轴iii铰接在摇杆和连杆座上；装入竹筒时，两边推件中的推杆缩回，带动空心轴、挡销、压簧i、心轴、长销、压簧ii、短销、摇杆座、摇杆、连杆和连杆座一起移动，将空心轴和心轴前端的摇杆座、摇杆、连杆和连杆座一起从两端插入竹筒之中；当两根长销分别移至空心支承轴i和空心支承轴ii上长槽的最前端时，长销被挡住，心轴和长销停止移动，而空心轴在推件的带动下继续移动，使空心轴和心轴之间产生了相对运动，摇杆座和连杆座之间的间距变小，压簧i被进一步压缩，三个摇杆和三个连杆分别绕着销轴i和销轴iii摆动，三个摇杆分别在三个连杆的推动下逐渐张开，直至与竹筒内壁接触，撑住竹筒，此时，摇杆和连杆之间不再有相对运动，摇杆座停止移动，而推件的行程尚未结束，空心轴会继续移动，压簧ii被进一步压缩，空心轴与摇杆座之间产生相对运动，直至推件的行程结束；竹筒去青完成后，竹筒停止旋转，两边推件中的推杆伸出，分别带动空心轴、挡销向外端移动，与此同时，长销和心轴在压簧i、摇杆座在压簧ii的推力下不动；当装在空心轴最前端的轴用弹性挡圈移至摇杆座时，空心轴带着摇杆座一起移动，摇杆座和连杆座的间距变大，摇杆和连杆分别绕着销轴i和销轴iii摆动，内撑式自适应竹筒去青支撑机构松开；当空心轴上的短槽i边沿移至长销时，空心轴带着长销、心轴、摇杆座和连杆座一起移出竹筒。

设计时，根据竹筒内撑最佳支撑点的位置与内撑式自适应竹筒去青支撑机构伸入竹筒前的初始位置来确定空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端长槽的长度x1，再根据三个摇杆与最大直径竹筒内壁接触时摇杆座相对于连杆座移动的距离确定空心轴上短槽i的长度x2+d1、根据三个摇杆分别与最小直径竹筒内壁和最大直径竹筒内壁接触时摇杆座相对于空心轴移动的距离确定空心轴上短槽ii的长度x4+d2，三个摇杆支撑最小直径竹筒时，摇杆座相对于空心轴移动的距离为最大，其中x4应根据此移动距离确定，而d1和d2分别由各自所需的强度来确定。

所述的推件行程为h，空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端的槽长为x1，长销的直径为d1，短销的直径为d2，空心轴上的短槽i长为x2+d1、短槽ii长为x4+d2，内撑式自适应竹筒去青支撑机构支撑住竹筒后，直到推件行程结束时，长销与空心轴上短槽i边沿之间的距离由x2减小至x3，三个摇杆支撑最小直径竹筒时，空心轴相对于摇杆座移动距离为最大，此时，短销与空心轴上短槽ii边沿之间的距离由x4减小至x5，其中x3＞0和x5＞0即可，h＝x1+x2-x3。

所述的空心支承轴i和空心支承轴ii与两根空心轴、空心轴和心轴、摇杆座与空心轴之间均为间隙配合，空心轴相对于空心支承轴i和空心支承轴ii滑动自如；挡销与空心轴中部的通孔之间为过盈配合；长销与心轴之间采用过盈配合，长销与空心轴上的短槽i、空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端的长槽分别为间隙配合，长销在空心轴上的短槽i、空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端上的长槽中滑动自如；短销与摇杆座之间为过盈配合，与空心轴上的短槽ii为间隙配合，摇杆座在空心轴、短销在空心轴上的短槽ii中滑动自如。

所述的推件采用直线电机或汽缸。

所述的平键用来实现从动链轮与空心支承轴i的周向固定，由链传动带动空心支承轴i旋转，通过长销带动空心轴和心轴一起旋转，从而带动竹筒旋转。

所述的轴用弹性挡圈实现摇杆座与空心轴的轴向固定，短销实现摇杆座与空心轴的周向固定。

所述的压簧i安装在挡销与心轴端部之间时已有一个初始的压缩变形，当推杆带动空心轴移动时，压簧初始压缩变形时所产生的压力必须保证长销在空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端的长槽中移动时，心轴和空心轴一起移动，而不产生相对滑动；当长销随心轴和空心轴一起移动至空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端上长槽的前端时，心轴停止移动，空心轴继续前移，压簧i被进一步压缩，同时三个摇杆摇动；由于竹筒的直径大小不一，撑住不同直径的竹筒，压簧的总压缩量是不同的，所以设计时必须保证撑住最大直径的竹筒时，压簧i所能产生的总压缩量减去初始压缩量应大于长销相对于空心轴上的短槽i所移动的距离。

所述的压簧ii安装在摇杆座与空心轴轴肩之间时已有一个初始的压缩变形。

本发明的优点和积极效果是：内撑式自适应竹筒去青支撑机构支撑竹筒的位置为最佳支撑点，此支撑点能使竹筒旋转时的摆幅最小，大大减小了磨头磨削时对竹筒产生的冲击力，提高了去青后的竹筒表面质量；内撑式自适应竹筒去青支撑机构在推件带动下快速进入竹筒内最佳支撑点的位置后，长销正好移至空心支承轴i和空心支承轴ii悬臂伸出端长槽的最前端，随后空心轴和心轴产生相对运动，压簧i被进一步压缩，摇杆座和连杆座的间距变小，三个摇杆分别在三个连杆的推动下逐渐张开，撑住竹筒；被磨削的竹筒直径有大有小，三个摇杆撑住最小直径的竹筒后，摇杆座和连杆座之间不再有相对运动，而推件的行程是一定的，由于在空心轴前端的轴肩与摇杆座之间设置了压簧ii，当推件带着空心轴继续前移时，空心轴与摇杆座之间能产生相对滑动，压簧ii被进一步压缩，从而适应了竹筒直径的变化，且结构简单、造价低，装卸竹筒方便、快捷。

附图说明：下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1为竹筒两端支撑示意图，表示竹筒去青旋转时的摆幅情况

图2为内撑式竹筒支撑示意图，表示竹筒去青旋转时的摆幅情况

图3为竹筒左边内撑式自适应竹筒去青支撑机构轴向剖视图

图4为竹筒右边内撑式自适应竹筒去青支撑机构轴向剖视图

图5为竹筒左右两边内撑式自适应竹筒去青支撑机构伸入竹筒前的轴向剖视图

图6为竹筒左右两边内撑式自适应竹筒去青支撑机构伸入竹筒中最佳支撑位置时，且三个摇杆尚未摆动之前的轴向剖视图

图7为竹筒左右两边内撑式自适应竹筒去青支撑机构伸入竹筒中支承住竹筒的轴向剖视图

图8为a-a剖面图，表示三个摇杆支承住竹筒的情况

图中：1-1、空心支承轴i1-2、空心支承轴ii2、空心轴3、推件4、挡销5、压簧i6、平键7、从动链轮8、长销9、心轴10、摇杆座11、销轴i12、摇杆13、销轴ii14、连杆座15、连杆16、销轴iii17、轴用弹性挡圈18、短销、19、压簧ii20、竹筒

具体实施方式：

利用机械手或人工将竹筒20托至内撑式自适应竹筒去青支撑机构的中心位置，同时启动两边的推件3，两边推件3中的推杆分别带动各自的空心轴2、挡销4、压簧i5、心轴9、长销8、摇杆座10、连杆座14、摇杆12和连杆15快速伸入到竹筒20内最佳支撑点的位置，此时，两个长销8已移至空心支承轴i1-1和空心支承轴ii1-2悬臂伸出端长槽的最前端，长销8和心轴9停止移动，空心轴2和挡销4在推件3推杆的带动下继续前移，心轴9与空心轴2产生相对运动，摇杆座10和连杆座14之间的间距变小，三个摇杆12和三个连杆15分别绕着销轴i11和销轴iii16摇动，三个摇杆12分别在三个连杆15的推动下逐渐张开，直至与竹筒20内壁接触，此时，摇杆12不再摆动，摇杆12和连杆15之间不再有相对运动，摇杆座10停止移动，而推件3的行程尚未结束，空心轴2会继续移动，压簧ii5被进一步压缩，空心轴2与摇杆座10之间产生相对运动，直至推件3的行程结束；竹筒20去青完成后，竹筒20停止旋转，两边推件3中的推杆伸出，分别带动空心轴2、挡销4向外端移动，与此同时，长销8和心轴9在压簧i5、摇杆座10在压簧ii19的推力作用下不动；当装在空心轴2最前端的轴用弹性挡圈17移至摇杆座10时，空心轴2带着摇杆座10一起移动，摇杆座10和连杆座14的间距变大，摇杆12和连杆15分别绕着销轴i11和销轴iii16摆动，内撑式自适应竹筒去青支撑机构松开；当空心轴2上的短槽i边沿移至长销8时，空心轴2带着长销8、心轴9、摇杆座10和连杆座14一起移出竹筒20，一根竹筒去青加工完成，重复上述动作，进行下一根竹筒的加工。