变频器在木工机械的运用

1. 简述
    木工机械是指在木材加工工艺中，将木材加工的半成品加工成为木制品的一类机床。家具机械是木工机械的重要组成部分。木工机械种类繁多，早期的拖动系统以往大多采用皮带轮传动或滑差电机等方式调速，目前常用变频器调速，不仅使调速稳定、效率提高，而且使结构更加紧凑、自动化程度更高。

各工控产品应用场合
变频器：
该行业所选变频器仅只是为了实现调速或实现高速，因此对变频器没有特别要求。主要设备：旋切机、切片机、包覆机、覆膜机、封边机、砂边机、砂光机。

伺服：
    用于精确定位，主要设备：封边机、木工雕刻机、木工机床。

PLC：
用于实现顺序及自动控制，主要设备：木工带锯机、贴面机械、砂边机

2．旋切机
使用产品：台湾东元、台安变频器 7200GS(22KW)、N310(5.5/7.5KW)
旋切机是生产胶合板的主要设备之一，用于将一定长度的圆木旋切成均匀厚度的薄片。按照旋切方式分为：有卡旋切机、无卡旋切机。

有卡木工旋切机 就是把一定长度的木材平放入机台上，左右两侧分别都有卡头，都可旋转，两侧卡头把木材挤住，开始旋转旋切，达到旋切目的，用于针对大直径（60公分以上）的圆木进行加工。

有卡旋切机机台
目前有卡机上使用的变频器几乎全为22KW，要求外部开关控制起停、外部电位器控制速度，高转速一般为80Hz左右，要求变频器具有急加减速、直流制动效果好。

无卡旋切机接线示意图

对变频器性能要求：
因为旋切机多用在偏远的山区或经济相对落后的地区，所以电源电压偏低或不稳是应用在该行业的变频器必须要面对的问题，还有就是散热和耐环境性能要好。由于同步电机转速稳定、过载能力强、效率高，在此行业逐步得到应用。
行业分布：河北、福建、广西
竞争厂牌：施耐德、英威腾、伟创、阿尔法、士林

3．砂光机、砂边机
   使用产品：HMI(OP10)、PLC、变频器(E312 1.5/2.2KW)、编码器（或HMI、专用变频器、行程开关）

⑴ 砂光机主要包括：通用宽带砂光机、底漆砂光机、曲面砂光机、圆棒砂光机、仿型砂光机等。其利用砂带、砂布(纸)砂光木工件表面，适合异性线条的砂光，减少人力，增进产能。

适用于仿形或异性线条砂光机台

此种砂光机可根据砂架、砂头的不同安装位置，可一次同时砂削三个面两角，由上图可以看出从进料位开始, 1号砂架是砂削木块上侧面；2号、3号砂架是砂削及抛光木块右侧面；4号、5号砂头是砂削及抛光木块左侧面，一次性共砂削三个面，进料处有一个光电开关，送料电机配有一个编码器用于计算加工量及计算位置。砂架、砂头的数量可根据要求增减，可由PLC程序控制其有效/无效。

底漆砂光机机台

砂光机设备上一般会采用多台变频器（4～8台），控制砂带、砂轮及输送带，通过无极调速，能满足各种材质需求，操作方便。
砂光机设备会根据加工量增加来启动气阀进行仿形轮的自动进给补偿，保证砂头不会因磨轮的磨损而改变砂削效果。

对变频器性能要求：
要求变频器具有2路继电器输出；具有通讯功能，可实现与触摸屏或PLC通讯。

对PLC性能要求：
    要求PLC可接收高速脉冲输入，内建RS-232和RS-485两个通讯接口。

行业分布：山东、广东
竞争厂牌：台达、施耐德

4．封边机
使用产品：变频器、HMI、PLC

产品分类：直线封边机、曲线封边机、后成型封边机、T型封边机、手动封边机、全自动封边机、半自动封边机。

基本工序：输送——涂胶—— 切断——前后齐头——上下修边——上下精修边——上下刮边——抛光。

全自动封边机

该设备所选变频器只是为了实现调速或是为了实现高速，因此对所选用变频器没有特别要求。一般要求一台变频器拖动多台高速电机（2～6台），运行频率在100～300Hz,因一台变频器拖动多台电机高速运行，所以需要选择VF控制，且VF曲线需要自定义。                 

对变频器性能要求：
    要求变频器高频率可达400Hz、具有通讯功能，可实现多台变频器与HMI通讯。

封边机高速电机

行业分布：广东、浙江、山东
竞争厂牌：爱得利、台达、亚泰、四方

5．覆面机械
   使用产品：变频器
⑴ 覆膜机
工作原理：
　　先通过辊涂装置将粘合剂涂布在塑料薄膜上，经热压滚筒加热，使薄膜软化，然后使涂了底料的印刷品和薄膜相互压合，形成纸塑合一的覆膜产品。

全自动覆膜机
真空覆膜机广泛用于各种凹凸面橱柜、门板及各种平面板材。可在不同规格的凸凹、平整基材板面上进行真空吸塑。对带有雕花、造型、花型的工件利用正负压吸覆一层免漆彩绘高光膜，使吸塑后的橱柜、门板高雅亮丽。
对变频器性能要求：
低频力矩大、输出平稳、控制精度高，部分机器需要RS-485串行通讯，实现多台控制。

⑵ 包覆机
万能包覆机适用于木质、铝塑型材、发泡材料等各种线条的表面上贴覆PVC、装饰油漆纸、实木皮的生产。代替传统油漆工艺，用于门套线、踢脚线、扣板、窗帘杆、窗台、铝合金门窗、相框等表面贴覆生产。
全自动包覆机

工作原理：
采用各种成型压轮，模拟手工贴面动作，将表面装饰材料贴附于基材表面，一般选择型材的中心线或高点或者低点作为起点，将压轮沿型材表面轮廓，逐点、顺次固定位置，形成型材轮廓的包络线。当型材按输送方向运动时，已涂胶的装饰材料经过压辊、成型轮的逐点碾压，实现二者的复合工作。

包覆材料
　　⑴ 基材：木线条、中密度板、木塑、塑钢、PVC、铝型材等线条。基材要求：为规则线型材，可以有沟槽、曲面，但每一个点纵向必须为直线，有一定的耐压性，长度一般为40厘米以上至无限长。
　　⑵ 贴面材料：PVC装饰膜、装饰纸、实木皮、波音板、复合铝薄膜等。宽度根据基材需要和所选机型确定，一般为50厘米以下。

机械类型：
万能包覆机一般分为冷胶和热胶两大类型。
⑴ 冷胶包覆机使用液体胶。
⑵ 热胶包覆机，使用固体胶，在包覆机热胶箱
⑶ 组合型包覆机，为满足不同生产需要，万能包覆机有冷胶热胶组合型、冷胶刮涂辊涂组合型等。

对变频器性能要求：
    此种机械每套设备会用到2台变频器，分别控制送板和送料，应用要求相对简单，只需要外部开关控制启停、外部模拟量控制频率。

行业分布：山东、上海、广东
竞争厂牌：海利普、三晶

6．木工锯机
使用产品：PLC
主要包括：带锯机、圆锯机、数控裁板锯等
木工带锯机是环状带锯条张紧在两个锯轮上，环状带锯条由电动机通过锯轮带动，作连续切削运动。按照用途分类，带锯机可以分为锯切原木的跑车带锯机和剖分板材或方材的在剖带锯机。
    在跑车带锯机中，跑车的动力设备是装配在底盘上的电动机，经过齿轮传动，带动跑车的主轴进行往复运动。跑车前进为工作行程，跑车后退为返回行程。电动机的正转和反转控制跑车工作台的前进和后退。

 卧式木工带锯机

    为了保证系统的控制精度，跑车带锯机控制系统采用闭环控制。根据旋转编码器反馈回来的脉冲信号计算跑车工作台的实际距离。当跑车工作台到达设定距离后，PLC输出制动信号，停止跑车的运行，实现跑车的定位。PLC控制系统共有8个开关输入，包括1个高速脉冲信号、1个接近开关信号及启动、停止、进车、退车、点动等。2个开关量输出为制动接触器和后退继电器，分别控制跑车的停止、运动方向。

木工带锯机动作流程

    根据跑车工作台运行过程的要求，PLC将当前发送的脉冲值和触摸屏的设定值进行比较。如果当前值小于设定值，系统立即输出制动信号，然后等待下一次前进信号的输入。当系统需要锯路补偿时，程序会根据用户选择的补偿量进行锯路补偿。

行业分布：山东、上海、河北
竞争厂牌：和利时、信捷、艾默生

7．木工铣床
所用产品：变频器（E310 3.7KW）、伺服
主要包括：电脑雕刻机、木工雕刻机、数控镂铣机、木工镂铣机
木工雕刻机主要用于木器加工，使其更具美观价值，如家具装饰、屏风雕刻等。木工雕刻机种类繁多，品牌也很多，从而导致价格、性能参差不齐。在国内比较知名的雕刻机生产企业有精雕，啄木鸟，铭龙等。
 
   
多轴木工雕刻机机台

当今主流雕刻机由计算机、雕刻机控制器、雕刻机主体三部分组成，其工作原理是通过计算机内配置的专用雕刻机软件进行图样设计和排版，经由计算机把设计和排版的信息传送至控制器中，再由控制器把这些信息转化为能够驱动伺服电机的脉冲信号，控制雕刻机X、Y、Z三轴的走刀定位。同时控制器启动变频器，带动主轴电机高速旋转，对待加工的材料进行切削、钻铣，即可调出在计算机中设计的各种平面或立体浮雕图形及文字。

8．家具及木工机械的发展趋势：
（1）提高木材的综合利用率；
（2）提高生产效率和自动化程度；
（3）提高加工精度；
（4）应用高新技术；
（5）发展柔性化，集成化加工制造系统。

注：
木工机械包括，
贴面机械——真空覆膜机、贴纸机、包覆机、涂胶机、分切机、覆面机
锯切机械——精密推台锯、带锯机、数控裁板锯
钻孔机械——单排钻、多排钻、双端排钻
封边机械——直线封边机、曲线封边机、全自动封边机、半自动封边机、T型封边机、后成型封边机
砂光机械——通用宽带砂光机、底漆砂光机、曲面砂光机、圆棒砂光机
木工车床——仿形车床、圆棒车床
木工铣床——电脑雕刻机、木工雕刻机、数控镂铣机
切割机械——无卡旋切机、有卡旋切机、薄木剪切机、切角机

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