板式家具全自动化电子开料锯的研究

闫晓峰

(豪德机械(上海)有限公司，上海 201600)

近年来，随着经济社会的发展以及人民生活水平的提高，个性化、定制化的家具逐渐成为家具产业发展的新趋势。整个市场逐渐转变为以客户的要求为核心，这对木工机械厂家的生产模式提出了更高的要求。全自动化的电子开料锯属于柔性化开料产品，它可以根据客户的不同需求，对板材进行灵活裁切，板材利用率更高。目前国内的板材开料机械在自动化程度方面还落后于发达国家。对板式家具全自动化电子开料锯的研究，有助于我们更加深入地了解板材开料机械的前沿技术。

1 电子开料锯的概念及现状

1.1 电子开料锯的概念

电子开料锯又名电子裁板锯，是在推台锯、往复锯的基础上，发展出的新产品。电子开料锯是精密、重型和高效的裁板设备。基本上由以下主要部分构成：锯车及导轨、压梁、电脑控制系统、程控推板和气浮工作台。它是现代板式家具或定制家具生产中的重要工段，直接影响到产品的质量、板材的利用率、加工的生产率等。电子开料锯作为重要的木材加工机械，它具有开料精度高，裁板高效，人机一体化操作等特点。

1.2 电子开料锯的现状

目前国内的电子开料锯还停留在半自动化的水平，在制造工艺、质量检测、执行标准等方面还落后于发达国家很多。发达国家电子开料锯正在向提高木材利用率、木材加工精度，提高生产效率和自动化程度，节能、环保、安全系数高的方向发展。全自动化的电子开料锯已经成为发展的必然方向。

2 全自动化电子开料锯的框架结构与控制系统

2.1 全自动化电子开料锯的主体框架

全自动化电子开料锯包含主机、料仓、传送平台、移栽机械手、机器人、打印机等单元。传送平台将主机与料仓对接，实现板材的自动上下料；采用最先进的机器人技术，将机器人与电子开料锯无缝对接集成。全自动化电子开料锯的主体框架如图1所示。

图1 全自动化电子开料锯的主体框架

2.2 全自动化电子开料锯的工艺流程

生产过程中，首先工人在操作面板上输入需要的产品尺寸，系统根据内部算法自动规划出最优化的锯切工序图。加工过程中，首先通过移栽机械手将料仓内的板材自动从料仓转移至传送平台，进入传送平台的板材在程控推板器的作用下移动到锯切单元，锯切单元对送进来的板材进行精准裁切。裁切出的板材会根据锯切工序被机器人吸附转移至各个不同工位，放置在十字传送系统上的板材紧接着继续进入锯切单元；放置在主动缓存系统上的板材处于暂存状态，后续会被依次送入十字传送系统，再流转到锯切单元进行裁切；成品板材被机器人放置在出料辊道系统上，首先会经过打印机，待打印机贴上标签后，再输送至下一个工位。主要工艺流程单元如图2所示。

图2 主要工艺流程单元

2.3 全自动化电子开料锯的控制系统

全自动化电子开料锯的控制系统主要由以下几个部分组成，分别的锯车系统、程控推板系统、压梁系统、板材测量系统、主锯自动测量系统、气压保护系统、板材推出系统、出料辊道系统、主动缓存系统、十字传输系统、侧推系统、机器人控制系统。利用高精密的伺锯车系统和程控推板系统控制送料精度，电子尺进行精度补偿，有效地保证了板材产品的精度。机器人控制系统能够将板材快速地从一个区域抓取并放置到另一个区域，实现了快速准确地抓取和放置，极大增加了工作流速度。

3 全自动化电子开料锯的创新之处与发展前景

3.1 全自动化电子开料锯的创新之处

3.1.1 创新的切割单元

全自动化电子开料锯专为处理单块板材而设计，无论是作为独立还是互联的解决方案，其完全重新定义了零件的生产工艺流程。选择机器人作为枢纽单元，是因为其具有柔性化特点，它可以使每一块板材在机器中的各个工位自动流转，从而完全实现板材锯切的无人化。全自动化电子开料锯的设计理念就是允许全自动的运行和无限制的裁切。并且板材尺寸只要符合要求，不管尺寸有什么不同，都可以在各个工位上完全自主地运行。这样不仅可以提高产品在尺寸上的灵活性，还能使操作工有更多的时间执行其他任务。机器人单元如图3所示。

图3 机器人单元

3.1.2 准确，高效和低维护度

得益于创新且久经考验的机器人技术，全自动化电子开料锯在可靠性和质量方面树立了全新的标准。没有更多的手动处理，机器人使用柔性的真空吸附技术移动板材。此举会大大降低操作错误率，降低维护成本。另外系统内部的仿真软件可以准确计算出板材的使用率，通过优化锯切工艺，可以提供全自动的多重再切和高度灵活的裁切方案。此举显著提高产量，缩短锯切时间，降低成本。

3.1.3 节省空间，时间

空间就是木工机械厂家的成本，在节省空间方面，全自动化电子开料锯做到了极致，它的结构极其简洁，利用机器人在各工位间移动板材，减少了大量的传送模块，这样使得厂家可以在小面积上实现高产量。在节省时间方面，生产加工过程中，操作人员仅需要负责监视系统，无需花费时间和精力进行手动处理，这大大降低了人力消耗，为企业减少了人员配置，节约了成本。

3.1.4 安全性高

在安全生产方面，全自动化电子开料锯不同于传统开料机械，其拥有更加封闭式的生产区域，通过安全围栏将操作平台与主机分隔开。这使得操作工可以在远离主机本体的位置，通过触摸屏，实现对机器的操控。传统的开料机械要求操作工近距离加工板材，这给操作工的人身安全带来了很大的风险，全自动化电子开料锯将生产区域的安全性做到极致，极大地提高了机器的安全性。

3.2 全自动化电子开料锯的发展前景

3.2.1 发展趋势

目前高新技术正在以极快的速度介入木工机械领域。家具业的高速发展使厂家对板材开料机械的要求越来越高。另外由于国内乃至世界范围内的森林资源日趋减少，高品质原材料的短缺已成为制约木材工业发展的主要原因。最大限度地提高木材的利用率，是木材工业的主要任务。未来有生命力的木工机械及木材工业产品，必然是按人机工程学设计的、自动化程度高的、符合环保要求的产品。通过采用最先进的机器人技术，深耕板材分割的算法工艺，减少原材料的消耗，可在一定程度上提高木材的利用率。

3.2.2 市场前景

目前我国正处在以信息化建设提升我国家具制造业竞争力的关键历史时期，急需以高新技术和先进适用技术来改造和提升家具这一传统产业。作为制造和装备信息化的典型关键技术，高端家具板材开料设备研究的开展极其重要。全自动化的电子开料锯必将成为未来能够赢得市场的机器。

通过对板式家具全自动化电子开料锯产品的研究，我们发现产品的更新需要高新技术的介入，正是由于机器人的加入，使电子开料锯得以实现全自动化。另外通过深耕算法工艺，系统自动计算出最节省材料的锯切工序，使节能、提高板材利用率得以实现。但是此类全自动化电子开料锯仍存在可改进之处，由于传送结构的局限性，使得可加工的板材宽度尺寸要大于某一限定值，通过改进传送结构，可以提高产品的适用范围，提升机器的加工能力。因此，电子开料锯全自动化并非无迹可寻，关键问题在于我们需要提升对机器人等先进技术的利用程度，以及对信息技术的研发更新。只有不断地吸取有价值的经验，研究行业领先技术，对现有产品进行创新，才能使板材开料机械更加先进，市场更加繁荣。