专利名称：一种竹块热整形装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于竹材加工技术领域，具体涉及一种竹块热整形装置。
背景技术：
我国竹材资源十分丰富，竹林有第二森林的美称，在全世界范围内森林资源遭受严重破坏，蓄积量日益下降的情况下，竹材资源却呈明显增长趋势。竹子强度高、弹性好、性能稳定，而且密度小，是自然界里存在的一种典型的、具有良好的力学性能的生物体。目前，随着各国对木材资源的限采限伐，人们开始更多地利用环保速生型的竹材，并且应用到家具、日常生活用品、建材等各个领域。然而，竹子是小直径的空心圆锥体， 一般是，高10 20m，胸径7 12cm，壁薄中空，其直径和壁厚由根部至梢部逐渐变小，毛竹根部的壁厚最大可达15mm左右,而梢部壁厚仅2 3mm。因此,从形状到性能均不能满足现代建筑工程结构的建造要求。欲将其作为建筑结构型材使用，必须对原竹进行改形改性，制作出能够适用现代建筑工程结构建造技术的板材和型材，比如制造竹材胶合板、竹材层压板和竹编胶合板
坐寸ο将原竹制成板材或型材，首先，必须将纵剖后断面呈弧形的竹块加工成断面为四方形的平面状竹块，目前，应用得较多的是机械切削方法，即有屑切削，此方法仅适合弧度较小的弧形竹块，且出材率低，多用于竹地板、竹砧板的竹片生产加工。另一个研究的方向是，将弧形竹块通过物理处理的方法，先将弧形竹块进行增塑处理即软化处理，然后在压力下使弧形断面展成四边形断面的竹片。这种方法适于弧度大的竹块，且竹材利用率高，用于生产宽大竹片是唯一可行和先进合理的方法。
发明内容本实用新型的目的是提供一种提高竹材利用率，获得较大尺寸的较完整的竹块，为竹材人造板提供新的构成单元的竹块热整形装置。本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的该竹块热整形装置，主要用于经水煮、高温软化的竹壁具有一定的热塑性，在竹材横向许用应力许可条件下，对竹块进行挤压展开，并经冷却定型来实现竹壁整形的机械加工装置；其特点是在机架平台的最前端下方安装有用于输送弧形竹块的水平托辊以及其前端两侧安装有侧向导向辊；在机架平台上还依次安装有第一级型面轧辊、其它若干级型面轧辊以及若干级冷却定型轧辊；所述第一级型面轧辊的上辊宽度比其下辊宽度窄，第一级型面轧辊之后的其它级型面轧辊的上辊宽度逐渐增大至与其下辊宽度一致，各级型面轧辊的下辊宽度不变；所述各级冷却定型轧辊的上辊宽度和下辊宽度一致。具体地说，所述各级型面轧辊的上辊和下辊分别采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变拉直，最后一级型面轧辊的上辊和下辊渐变为圆柱形直辊，各级冷却定型轧辊的上辊和下辊均采用圆柱形直辊；或者，所述各级型面轧辊的上辊和下辊分别采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变平缓，最后一级型面轧辊的上辊和下辊渐变为需整形至统一弧形状竹块的弧度要求的弧形辊，各级冷却定型轧辊的上辊和下辊均采用与最后一级型面轧辊的上辊和下辊的弧度相同的弧形辊。更进一步，所述各级型面轧辊的上辊和下辊的型面与竹材整形的花型展开图相匹配，所述竹材整形的花型展开图是将竹块展开过程中每一步的断面形状，叠放在同一张纸上所形成的图形；竹块花型展开图上的每一根线表示竹块整形过程中每一步的断面形状，其内弧面与每级型面轧辊的上辊型面相匹配，其外弧面与每级型面轧辊的下辊型面相匹配。所述各级型面轧辊及冷却定型轧辊安装于滑动轴承座上；其上辊上方安装有弹簧机构。
本实用新型采用的辊压展开工艺，轧辊与弧形竹块之间是线接触，竹块在整个长度上都能以此均匀受压，提高了展平效果，可以实现连续化生产。辊压后只是改变了竹块横断面的几何形态，竹片一头厚一头薄的现象仍然存在，可以将一头厚一头薄的竹块刨削成在全长上等厚的竹片。本实用新型的装置结构简单，使用方便，本实用新型方法中采用水煮、高温软化的方式使竹材增塑，减小了竹材自身的弹性模量，保证整形后竹壁的完整性和横向强度，从而使弧形竹块在滚压压力下展开成整体性较好的竹片。同时避免了采用化学药剂方法软化竹材所带来的环境污染及影响竹材机械强度、竹材颜色等问题。通过各级型面轧辊逐渐展平及各级冷却定型轧辊定型后的竹片，其竹黄面的裂缝宽度和裂缝深度较小，为原竹制成板材或型材提供了一种新的途径和方法。
图I是本实用新型实施例装置的侧面结构示意图。图2是图I前端的左视图。图3是图I中，当需整形为平面状竹块时，冷却定型轧辊采用直辊时的直辊结构示意图。图4是图I中，当需整形为统一弧形状竹块时，冷却定型轧辊采用弧形辊时的弧形棍结构示意图。图5是高温软化处理前对竹块进行预处理方法中采用将竹块粗铣后的竹块示意图。图6是高温软化处理前对竹块进行预处理方法中采用将竹块竹青面去纵向扇形条的竹块示意图。图7是高温软化处理前对竹块进行预处理方法中采用将竹块竹黄面刻槽的竹块示意图。图8是高温软化处理前对竹块进行预处理方法中采用将竹块的竹青竹黄面滚裂细纹的竹块示意图。图9是将弧形竹块整形为平面状竹块的断面对比示意图。图10是将弧形竹块整形为统一弧形状竹块的断面对比示意图。图11是弧形竹块在展开变形时的受力示意图。[0022]图12是竹块整形的花型展开示意图。图13是弧形竹块整形为平面状竹块的立体示意图。图14是弧形竹块整形为统一弧形状竹块的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。参见图I、图2，本实用新型实施例中，用于竹块热整形的装置包括在机架平台I的最左端下方安装的用于输送弧形竹块的水平托辊2以及其左端两侧安装的侧向导向辊3。在机架平台I上还依次安装有第一级型面轧辊4、其它级的型面轧辊5至型面轧辊13，以及其后面各级的冷却定型轧辊14至冷却定型轧辊19。第一级型面轧辊4的上辊宽度比其下辊宽度窄，其它级型面轧辊的上辊宽度逐渐增大至与其下辊宽度一致，各级型面轧辊的下辊宽度不变。各级冷却定型轧辊的上辊宽度和下辊宽度一致。本实用新型的竹材选材原则是制作竹地板、竹家俱或其他竹装饰板选用竹杆杆形通直正圆、直径较大，最好选用竹龄5 6年眉径(离地I. 5m处)IOcm以上的竹材,不允许有裂纹、虫眼、腐朽等缺陷，新采伐的竹材，储存期不宜超过15天。制作竹胶合板选用胸径9cm以上的毛竹和其他直径较大的竹子如桂竹、麻竹、巨竹、龙竹等，毛竹竹材的横向许用应力为6. 08Mpa。本实用新型的弧形竹块热整形的工艺过程如下(I)首先，将竹材锯截、去竹外节，然后为了便于竹块顺利通过竹块热整形装置，特将竹筒扩口即在竹筒的一端或两端倒一个内角，再开条即用开片锯将竹筒剖开，再去竹内节，从而得到一定尺寸的弧形竹块。并将厚度和弧度相近的竹块分为一类。(2)为适应竹材生物多样性，还可以将弧形竹块进行如下四种预处理方法中的一种其一，将竹块粗铣，得到如图5所示的竹块，此方法适用于制作竹地板或竹砧板的竹块；其二，将竹块竹青面去纵向扇形条，得到如图6所示的竹块，此方法适用于竹壁比较厚，竹青面的弧线比竹黄面弧线长得多的竹块；其三，将竹块竹黄面刻斜向槽，得到如图7所示的的竹块，此方法适用于宽度比较大的竹块；其四，将竹块的竹青竹黄面滚裂出细小的纵横交错的裂缝，得到如图8所示的的竹块，此方法也适用于宽度比较大的竹块。通过以上几种预处理，改变了竹壁表面形态，使弧形竹块更有利于展开。(3)将预处理后的竹块水煮，即将竹块放在70 80°C的热水中浸泡2 3小时，使竹材含水率达到60 70%。(4)将水煮后的竹块的温度加热到130 150°C。(5)将经过上两步水煮、高温软化具有一定的热塑性的竹块竹黄面朝上通过图I、图2所示的侧向导向辊3和水平托辊2送入到安装于机架平台I上的第一级型面轧辊4。(6)经过第一级型面轧辊4初步整形后的竹块继续送入到安装于机架平台I上的其它级型面轧辊5至型面轧辊13中整形。由于第一级型面轧辊4的上辊宽度比其下辊宽度窄，第一级型面轧辊4之后的其它级型面轧辊的上辊宽度逐渐增大至与其下辊宽度一致，而各级型面轧辊的下辊宽度不变；因此，弧形竹块是逐渐整形变化的。(7)通过热整形后的竹块继续送入到型面轧辊之后的各级冷却定型轧辊14至冷却定型轧辊19后，得到整形定型的竹块。[0036]当竹块需整形为平面状竹块时，各级型面轧辊的上辊和下辊分别采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变拉直，最后一级型面轧辊13的上辊和下辊渐变为圆柱形直辊，图I中22排所示是各级型面轧辊的弧形辊的弧度渐变示意图。各级冷却定型轧辊的上辊和下辊则均采用圆柱形直辊，如图I中23排所示，图3所示是各级冷却定型轧辊圆柱形直辊的上辊和下辊的结构示意图。因此，弧形竹块逐渐整形展开并冷却定型为平面状竹块，图9所示是将弧形竹块整形为平面形竹块的断面对比示意图，图13是弧形竹块经过整形为平面形竹块的立体结构示意图。当竹块需整形为统一弧形状竹块时，各级型面轧辊的上 辊和下辊分别也采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变平缓，最后一级型面轧辊
13的上辊和下辊渐变为统一弧形状竹块的弧度要求的弧形辊，图I中24排所示是各级型面轧辊的弧形辊的弧度渐变示意图。各级冷却定型轧辊的上辊和下辊则均采用与最后一级型面轧辊的上辊和下辊的弧度相同的弧形辊，如图I中25排所示，图4所示是各级冷却定型轧辊弧形辊的上辊和下辊的结构示意图。因此，弧形竹块逐渐整形展开并冷却定型为统一弧形状竹块，图10所示是将弧形竹块整形为统一弧形状竹块的断面对比示意图，图14是弧形竹块整形为统一弧形状竹块的立体结构示意图。图11是弧形竹块在展开变形时的受力示意图，竹青面受到压应力，竹黄面受到拉应力。通过实际经验和类比推断，加上实际操作效果进行修正设计，得到本实用新型竹块热整形装置所使用的花型展开图，也就是图12所示的竹块整形的花型展开示意图。竹块花型展开图，即是将竹块展开过程中每一步的断面形状，叠放在同一张纸上所形成的图形。图12中的上图是整形为平面状竹块时，竹块弧面渐次展开的花型展开图，图12中的下图是整形为统一弧形状竹块时，竹块弧面渐次展开的花型展开图。本实用新型装置的多级成组渐变的型面轧辊，其上、下辊的型面应与图12中花型展开图上的竹黄、竹青面弧线一一对应，相互匹配。这样，可以从整体上考虑从一个辊轮孔型移至下一个辊轮孔型的时候，高度和宽度方向与整形加工有无不合理的地方，实现缓和加工过程。竹块花型展开图上的每一根线表示竹块断面形状，其内弧面即竹黄面与型面轧辊的上轧辊匹配，其外弧面即竹青面与型面轧辊的下轧辊相匹配。竹块花型展开图上的展开断面与渐变型面轧辊有着一一对应的关系，渐变型面轧辊必须满足展开断面形状和顺利输送竹块的需要。参见图1，本实施例装置中，各级型面轧辊及冷却定型轧辊通过安装于滑动轴承座20上来调节其上辊和下辊之间的间距，以适应不同厚度的竹片；其上辊通过安装弹簧机构21来调节轧辊的压力大小，根据竹片的横向许用应力更换弹簧。
权利要求1.一种竹块热整形装置，主要用于经水煮、高温软化的竹壁具有一定的热塑性，在竹材横向许用应力许可条件下，对竹块进行挤压展开，并经冷却定型来实现竹壁整形的机械加工装置；其特征在于在机架平台的最前端下方安装有用于输送弧形竹块的水平托辊以及其前端两侧安装有侧向导向辊；在机架平台上还依次安装有第一级型面轧辊、其它若干级型面轧辊以及若干级冷却定型轧辊；所述第一级型面轧辊的上辊宽度比其下辊宽度窄，第一级型面轧辊之后的其它级型面轧辊的上辊宽度逐渐增大至与其下辊宽度一致，各级型面轧辊的下辊宽度不变；所述各级冷却定型轧辊的上辊宽度和下辊宽度一致。
2.根据权利要求I所述的竹块热整形装置，其特征在于所述各级型面轧辊的上辊和下辊分别采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变拉直，最后一级型面轧辊的上辊和下辊渐变为圆柱形直辊，各级冷却定型轧辊的上辊和下辊均采用圆柱形直辊；或者，所述各级型面轧辊的上辊和下辊分别采用凸形的弧形辊和凹形的弧形辊，并且各级型面轧辊的弧形辊逐级渐变平缓，最后一级型面轧辊的上辊和下辊渐变为需整形至统一弧形状竹块的弧度要求的弧形辊，各级冷却定型轧辊的上辊和下辊均采用与 最后一级型面轧辊的上辊和下辊的弧度相同的弧形辊。
3.根据权利要求2所述的竹块热整形装置，其特征在于所述各级型面轧辊的上辊和下辊的型面与竹材整形的花型展开图相匹配，所述竹材整形的花型展开图是将竹块展开过程中每一步的断面形状，叠放在同一张纸上所形成的图形；竹块花型展开图上的每一根线表示竹块整形过程中每一步的断面形状，其内弧面与每级型面轧辊的上辊型面相匹配，其外弧面与每级型面轧辊的下辊型面相匹配。
4.根据权利要求I或3所述的竹块热整形装置，其特征在于所述各级型面轧辊及冷却定型轧辊安装于滑动轴承座上；其上辊上方安装有弹簧机构。
专利摘要本实用新型公开了一种竹块热整形装置。本实用新型的装置主要包括，在机架平台的最前端下方安装有用于输送弧形竹块的水平托辊以及其前端两侧安装有侧向导向辊；在机架平台上还依次安装有第一级型面轧辊、其它若干级型面轧辊以及若干级冷却定型轧辊；各级型面轧辊的上辊和下辊的型面与竹材整形的花型展开图相匹配。本实用新型利用经水煮、高温软化的竹壁具有一定的热塑性，使用多级成组渐变的型面轧辊，在竹材横向许用应力许可条件下，对竹块进行挤压展开，并经冷却定型来实现竹壁整形。本实用新型的装置结构简单，使用方便，保证整形后竹壁的完整性和横向强度，从而使弧形竹块在滚压压力下展开成整体性较好的竹片。
文档编号B27N3/18GK202572572SQ20122016964
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者彭亮, 蒲湘云, 孟勇, 杨明 申请人:湖南省林业科学院