新型的跑车木工带锯机扎钩系统.doc

新型的跑车木工带锯机扎钩系统

唐 宇，崔艳慧，李相国，罗礼明
(信阳木工机械有限责任公司,河南信阳 464000)

摘要：原有的跑车木工带锯机扎钩系统很不可靠，很容易损坏，需要经常维修。本文推荐了新型的跑车木工带锯机扎钩系统，它们结构简单，工作可靠，值得推广应用。
关键词：制材；跑车木工带锯机

New Hook Clamp System of Bandsaw with Carriage

TANG Yu，CUI Yan-hui，LI Xiang-guo，LUO Li-ming
（Xinyang Woodworking Machinery Co. Ltd.，Xinyang 464000，Henan，China）

Abstract：Old hook clamp system of bandsaw with carriage is not reliable,It is demolished easily and is
repaired frequently.This article recommends the new hook clamp system of bandsaw with carriage,They
are simple in construction and reliable in operation and should be widely used .
Key words: conversion; bandsaw with carriage

目前我国制材业中加工原木的设备主要还是跑车木工带锯机，跑车木工带锯机由锯机（主机）及跑车组成，如图1所示。

图1 跑车木工带锯机
Fig.1 Bandsaw with carriage
跑车的基本结构如图2所示。在跑车上有滑座（也称车盘或大船）、立桩以及安装在立桩上的扎钩系统。原木或毛方必须被扎钩系统的上钩和下钩扎紧并紧靠着立桩的垂直面，才能进行锯剖。锯剖时，跑车要在轨道上往复行走来实现纵向进给，而原木或毛方在进锯前都要先进行摇尺，也就是立桩及扎钩系统带着原木或毛方沿着滑座的导轨向着锯条方向横向进给一个摇尺量（即锯板厚度加上锯路宽度）。在这些过程中，扎钩系统要承受原木或毛方的惯性力及冲击力。另外就是每一根原木在锯切过程中往往要翻转几次，每一次翻转时扎钩都要先松开再重新扎紧，可见跑车带锯的扎钩系统是负荷很大，工作运动很频繁的部件。正因为这样，跑车带锯扎钩系统的一些受力构件很容易磨损、变形甚至断裂而失效。我们在售后服务中发现，跑车带锯扎钩系统是故障率最高的部件，经常因构件的失效而影响生产，因此原有的跑车带锯扎钩系统亟需改进。

图2 跑车的基本结构
Fig.2 Construction of carriage

1 气动液压类扎钩系统的改进设计
跑车木工带锯机的气动扎钩与液压扎钩在原理上和结构上都很相似，它们的主要区别有以下3点：
（1）气动扎钩速度较快，冲击较大；液压扎钩速度平稳，冲击较小。（2）气动扎钩力量较小，有弹性；液压扎钩力量较大，有刚性。（3）气动扎钩水平伸缩时只能伸缩到前后两个极限位置；液压扎钩可以水平伸缩到任何位置。因此一般认为气动扎钩适用于中软材及中小径级原木，液压扎钩适用于硬材及大径级原木。
图3为我公司原有的跑车木工带锯机的气动液压类扎钩系统，国内其他同行生产的同类产品在具体结构上可能与图3略有区别，但原理基本上是一样的。图4为我们改进后的新型气动液压类扎钩系统。为了表达

a b c
图3 原有的气动液压类扎钩系统
Fig.3 Old hook clamp system with press air or hydraulic

a b c
图4 新型气动液压类扎钩系统
Fig.4 New hook clamp system with press air or hydraulic
清楚，在本文的所有插图中，有些用螺钉联接在一起的一组零件（构件）画成了一体。在图3和图4中，a为扎钩松开状态，b为扎钩扎紧状态，c为b的侧视图。
在图3中，上钩1和下钩2的水平伸缩是由小气缸（小油缸）3来驱动的，从图中可见，小气缸（小油缸）3只能安装在上钩滑座5和下钩滑座6上，因此外形尺寸受限制，3的缸径一般是φ50mm（气缸）或φ40mm（油缸），相应的活塞杆直径一般是φ15mm～φ20mm。跑车带锯在工作过程中原木或毛方不可避免地经常撞击上下扎钩，撞击力全部作用到小气缸（小油缸）3上，导致3的活塞杆经常被拉坏。
新型的气动液压类扎钩系统（图4）把上钩1和下钩2用螺钉安装在滑座5和6上，由一个气缸（油缸）3驱动垂直导轨7从而带着整个扎钩系统相对立桩做前后水平移动，这里有两条固定在立桩上的水平导轨9，垂直导轨7可以在水平导轨9上滑动。这里的气缸（油缸）3是安装在立桩上，外形尺寸不受限制，缸径可增大到φ80mm以上，活塞杆直径也相应达到φ40mm以上，这时3就有足够的承载能力来抵抗原木或毛方对上下扎钩的撞击。
图3中的小气缸（小油缸）3有两个，给3供气（供油）的软管共有4根，这4根软管离扎钩和木材都很近，显得很凌乱，也很容易被扎钩刮伤或被木材砸坏。改成图4后水平移动气缸（油缸）3只有一个，软管只需2根，而且离扎钩和木材都较远，这就避免了扎钩及木材对软管造成的破坏。
从图3中还可看出，为了实现上下扎钩之间的最小开档值（否则较薄的毛方扎不到），上钩滑座5必须做得很长，结果很重。因此当垂直气缸（油缸）4驱动滑座5沿着垂直导轨7上下运动时，滑座5产生的惯性力及冲击力都很大，很容易使相关的联接螺栓被剪断。改成图4后避免了这一现象。
图4中的垂直气缸（油缸）4安装在滑座8上，滑座8和下钩滑座6是连成一体的，扎木时首先是气缸（油缸）4驱动上钩滑座5及上钩1下降，等上钩1扎入木材后气缸（油缸）4带着滑座8及下钩滑座6连同下钩2一起上升，使下钩2也扎入木材。
采用了图4所示的新型液压扎钩系统的跑车带锯机已分别在上海太仓、重庆万州、苏州及非洲加蓬使用，实践证明：这种新型的液压（气动）扎钩系统可靠性高，故障率低。

2 电机丝杠型扎钩系统的改进设计
图5为我公司原有的电机丝杠型扎钩系统，图中带轮3的孔内固定有导向键，丝杠4上开有长键槽，上钩滑座5内固定有丝母，上钩6及下钩9的水平伸缩由人工调整。国内其他同行生产的同类产品在具体结构上可能与图5略有区别，但原理基本上是一样的。为表达清楚，图中下钩9画在悬浮位置，实际上在平时下钩9及丝杠4在自重作用下会落到最低位置。

图5 原有的电机丝杠型扎钩系统
Fig.5 Old hook clamp system with motor and screw

夹紧原木或毛方时，电机1通过三角带2驱动带轮3旋转，带轮3通过孔内的导向键驱动丝杠4旋转，因上钩滑座5内固定有丝母，所以当丝杠4旋转时，首先是上钩滑座5连同上钩6沿着导轨7下降，直到上钩6扎入木材遇到阻力后停止下降，于是丝杠4就一边继续旋转一边上升，下钩滑座8连同下钩9被丝杠4提起，直到下钩9扎入木材遇到阻力后停止。
图5中电机1的启动和停止是靠操作者点动按钮控制的。扎钩系统工作时操作者完全靠目测判断，认为上下钩都扎紧木材后才松开按钮断电使电机1停止，而下钩9往往被木材挡住看不清楚，因此操作者很难做到及时松开按钮停下电机1，这就造成系统经常过载。过载时会对系统产生以下两点不利影响：（1）电机1堵转闷车或者三角带2打滑（张紧力不够时），结果造成电机1及三角带2提前失效；（2）过载时丝杠4与滑座5内的丝母的相互作用力急剧增大，这就加剧了丝杠和丝母的磨损。
图5中的丝杠4上开有长键槽，这也是一个很无奈的不利因素。丝杠上长键槽的边棱会刮削丝母，使丝母提前失效。另外当下钩9上升时，丝杠4是一边旋转一边上升，这时带轮3孔内的导向键既要传递扭矩又要与丝杠的长键槽产生轴向滑动，结果造成导向键与长键槽严重磨损，有时还会产生刺耳的噪音。
为解决上述问题，我们设计了图6所示的新型电机丝杠型扎钩系统。该扎钩系统省去了三角带传动，丝杠4上也没有长键槽。电机1安装在滑座2上，电机1与丝杠4采用限扭矩安全离合器3直接联接，上钩滑座5内固定有丝母。

图6 新型电机丝杠型扎钩系统
Fig.6 New hook clamp system with motor and screw
夹紧原木或毛方时，电机1通过安全离合器3直接带动丝杠4旋转，因上钩滑座5内固定有丝母，所以当丝杠4旋转时，首先是上钩滑座5连同上钩6沿着导轨7下降，直到上钩6扎入木材遇到阻力后停止下降，于是丝杠4就一边继续旋转一边上升，下钩滑座8连同下钩9以及电机1都被丝杠4提起，直到下钩9扎入木材遇到阻力后，上下钩同时加力夹紧木材，当丝杠4传递的扭矩达到安全离合器3调定的极限扭矩时，安全离合器3便打滑脱开，丝杠4的转速会明显下降直到停止，这时操作者再从容松开按钮停下电机1。由于有安全离合器3自动将电机1与丝杠4分离，系统不会过载。
安全离合器3传递的极限扭矩一般有一个调整范围，应根据电机1的功率和转速来选择安全离合器3及调整其传递的极限扭矩Mmax。安全离合器3传递的极限扭矩Mmax可按下式确定：
Mmax =（1.2～1.5）×9549×N/n （N.m）
式中：N—电机功率，kw；
n—电机转速，r/min；
采用了图6所示的新型电机丝杠型扎钩系统的跑车带锯机已在多家用户使用，实践证明：这种新型的电机丝杠型扎钩系统完全克服了图5所示的扎钩系统的缺陷，很受用户欢迎。
3 小结
图4及图6所示的改进后的新型扎钩系统和原有的同类型扎钩系统相比较，并没有增加复杂程度及制造成本，而是通过巧妙合理的设计克服了原有扎钩系统的诸多缺陷，使可靠性大大提高，故障率大大降低，既经济又实用，非常值得推广应用。