Фото: prostanki.com

Единый фронт: кромкообрезная стратегия

Станочная канцелярия деревообработки немыслима без кромкообрезного оборудования. Современные кромкообрезные линии прочно заняли позиции аванпоста в машиностроении и оберегают интересы производственников на многих континентах. Дислокация системных решений в лесопильном процессе, казалось бы, достигла плотной концентрации, но уровень кромкообрезной стратегии, если не с каждым годом, то с каждой моделью, становится более продуктивным с точки зрения рационального распила древесины.

Современные лесопильные заводы с высокой производительностью и высоким коэффициентом выхода обрезного пиломатериала обязательно имеют в своем парке оборудование для обрезки кромки. Существует мнение, что оптимизированная кромкообрезка более эффективна по сравнению с профилированием с позиции полезного выхода боковых досок, когда индивидуальная обработка каждой доски позволяет выполнять более точные измерения.

Лейтмотив технологий

Современные кромкообрезные линии отличаются по производительности, уровню механизации и автоматизации. Кроме того, часто линии обрезки кромок включают и оборудование для предварительной торцовки досок. Такое решение обосновывается тем, что в этом случае легче выполнить оптимизацию ширины и длины пиломатериалов, выпиливаемых из сбеговой зоны брёвен, а также досок, выпиливаемых из цилиндрической зоны с учётом допустимости обзолов.

«В основном всё сводится, как в прочем и везде, к уменьшению влияния человеческого фактора на процесс производства. Идёт постоянное увеличение вычислительных мощностей. Это позволяет полностью автоматизировать процесс обрезки кромки. Оператору совсем не нужно принимать никаких решений. Достаточно загрузить в станок сменное задание и дальше он всё сделает сам. Произведёт обмер, выберет оптимальную ширину из заданных и произведёт обрезку. Сегодня на линиях ведущих производителей, таких как PAUL, LINK, Brodbaek, общая скорость потока составляет порядка 120-150 м/мин при режиме подачи в станке 200-250 м/мин. Это говорит о высокой скорости подготовки и принятии решений по заданию на обрезку. В самом процессе обрезки кромки ничего нового, пожалуй, не придумаешь. Две пилы на гидро-телескопах — что ещё нужно. А вот процесс подачи, обмера, отвода обрезков и делового материала имеет большой потенциал для совершенствования», — отмечает инженер по сервису компании EuroWOOD Group Андрей Егоркин.

Традиционная схема обработки боковых досок на большинстве лесопильных заводов — это обрезка обзола до ширины, по стандартной таблице обрезки, без учёта индивидуальных особенностей доски.

Такая схема достаточно проста и оправдана при небольших объёмах производства. Значительно эффективнее схема обработки боковых досок, рассчитанная исходя из реального обзола, возможной последующей торцовки до стандартной длины, с учётом стоимости пиломатериалов различных длин и сечений.

«Автоматизация процесса на самом деле не знает границ. И это не самоцель. Гораздо важнее — с минимальными затратами достигнуть требуемого результата. Если говорить про преимущества, то автоматическая линия даёт прибавку в удельном выходе делового пиломатериала примерно в 3-5% — и это при наличии квалифицированного персонала. Сюда нужно отнести и высокую точность размеров. Из недостатков — сложность поддержки самого оборудования в рабочем состоянии. В большей степени это зависит от заказчика. Если соблюдать регламент, то и оборудование работает без проблем», — обозначает Андрей Егоркин.

Современные средства измерений, электроника и развитые программные способы позволяют создавать такие системы на приемлемом ценовом уровне. Несмотря на сложность проблемы автоматизации процесса продольного раскроя необрезных досок в современных установках для линий высокой производительности, она успешно решена с помощью специальных измерительных систем и систем управления на основе программируемых логических контроллеров и промышленных персональных компьютеров.

Такие кромкообрезные линии могут быть полуавтоматическими, где ряд функций возлагают на оператора, например, отдать команду на предварительную торцовку, на переворачивание доски для того, чтобы оценить качество, выбрать способ позиционирования доски в обрезном станке, сбросить некондиционную доску через специальный клапан и ряд других. Автоматические системы требуют вмешательства оператора только во внештатных ситуациях. Прижимные ролики и верхняя прижимная цепь системы подачи линии обеспечивают точную транспортировку пиломатериала по участку сканирования и далее его подачу на распиловку. Таким образом, обеспечивается максимально точная передача заготовки на вход кромкообрезного станка, что исключает возможность механических сдвигов. В процессе перемещения осуществляется сканирование контура и измерение толщины оптическими датчиками. Некоторые кромкообрезные автоматы оснащены системой трёхмерного сканирования, что позволяет получить больший выход по сравнению с плоскостным сканированием. Данные сканирования поступают в ПЛК или в компьютер, обрабатываются с целью определения схемы оптимального продольного раскроя доски.

Оптимизация раскроя чаще всего выполняется по критерию максимального выхода обрезных досок. Однако в последнее время появились системы сканирования, которые фиксируют не только размеры, но и качество доски. В этом случае система оптимизации выбирает готовый продукт с максимальной стоимостью путём анализа всех возможных комбинаций имеющихся данных. За результатами оптимизации можно следить из кресла оператора по монитору компьютера. Алгоритм работы такой системы выглядит примерно так. По мере прохождения доски через сканер-видеомодуль, подключенный к компьютеру по Gigabit Ethernet, пересылает данные о каждом сечении доски. Получив полный профиль доски, программа анализирует его и принимает решение, какой размер выпилить. Затем программа передает эту информацию технологическому контроллеру, который управляет пилами кромкообрезного станка, или другой программе, выполняющейся на данном или удалённом компьютере. Передача данных осуществляется через Ethernet-интерфейс по протоколу UDP.

Технический директор Heinola Sawmill Machinery Юха Ропило считает, что на сегодняшний день критерии к кромкообрезному оборудованию лежат в плоскости интересов заказчика и основаны на стремлении производителя предложить полностью автоматизированные системы (один оператор на основной и кромкообрезной линии), использовать частотные преобразователи и оставить в прошлом кромкообрезные фрезы.

Критерием для принятия решения является либо объём, либо цена полученной доски. Поэтому перед началом работы задаётся список возможных сечений, а также формируется задание на пиление, в котором указана стоимость конкретных пиломатериалов. На основе рассчитанной схемы раскроя выполняется также позиционирование доски относительно постава пил станка. Доска устанавливается либо по оси симметрии заготовки, либо по оси, обеспечивающей максимальный выход пилопродукции, либо асимметрично, по левой или правой кромке.

Тяжёлая артиллерия или бойцы авангарда

Кромкообрезные станки, входящие в состав линий, выпускаются в различных модификациях. Например, они могут иметь один или два пильных узла. На пильный узел может быть установлено от двух до четырёх пильных дисков, один из которых занимает фиксированную позицию, а положение остальных может быть отрегулировано либо оператором, либо системой управления в автоматическом режиме и в соответствии с оптимальной схемой распиловки. Изменение положения дисков выполняется с помощью гидроцилиндров, оснащённых датчиками перемещения с цифровой индикацией на дисплее оператора.

У подобных станков количество отдельно регулируемых дисковых пил может быть различным. Установки могут иметь один пильный узел с одним фиксированным и тремя подвижными пильными дисками или два узла, каждый из которых имеет один фиксированный и три подвижных пильных диска. Установки оснащаются также различными системами измерения и оптимизации.

Современный кромкообрезной агрегат легко вписывается в действующий лесопильный поток. Как правило, кромкообрезные линии не выпускаются серийно, а формируются в соответствии с реальными условиями предприятия. Для этого на предприятиях организуется производство модулей, в результате комбинирования которых кромкообрезную линию можно сформировать с учётом различных способов распиловки и конкретных условий производства заказчика и уровнем автоматизации. Такой подход позволяет модернизировать линию без больших капитальных затрат и длительной остановки производства. Оптимальный уровень механизации и автоматизации операций обрезки и торцовки в лесопильных цехах зависит от многого, но в первую очередь, от объёмов производства пилопродукции.

«В первую очередь, всех потребителей волнует производительность. Потом цена и соотношение производительности и цены. Покупателей, имеющих опыт работы на подобном оборудовании, волнует вопрос обслуживания и ремонта. Не секрет, что у нас в стране квалификация рабочих оставляет желать лучшего. Также весьма важен вопрос поддержки запчастями и расходными материалами. Простой в 3-4 недели — такой срок обычно занимает поставка запчастей — из-за отсутствия нужной запчасти не приемлем», — рассуждает Андрей Егоркин.

Среди основных преимуществ кромкообрезных станков в составе линий можно назвать производительность, простоту конструкции, возможность быстрой регулировки пил на заданный размер, возможность регулировки скорости подачи материала, скорость позиционирования, коэффициент выходного материала, чистота обработки, протягивание заготовки через пильный узел, низкие эксплуатационные затраты.

Конечно, как и любое другое оборудование, кромкообрезные линии имеют и свои недостатки: ограниченный размер обрабатываемой заготовки, относительно низкая мощность, ограниченное максимальное расстояние между крайними пилами, относительно высокий уровень шума и вибрации при работе, частая необходимость полной фиксации оборудования на месте.

HEINOLA

Кромкообрезная автоматическая линия фирмы HEINOLA формируется на базе станка HEINOLA ASY 600. Основным принципом его работы является то, что центрирование, ускорение, измерение досок и собственно обрезка кромок происходит на одной прямой линии без убыточных поперечных перемещений. Конструкция кромкообрезного автомата спланирована таким образом, что его можно оснастить одно- либо двухсторонним устройством поперечного/продольного измерения профиля или определения качества.

С применением кромкообрезного станка количество боковых досок из каждого бревна не ограничено. На это оборудование можно установить одну-две дополнительные пилы для продольной распиловки очень широких досок на более узкие. Распиловка вразвал (при помощи многопильного станка) также обязательно предполагает применение кромкообрезного станка. Так, кромкообрезной станок представляет собой более универсальную систему.

Линейка кромкообрезных станков отличается широким выбором комбинаций: работающие с участием оператора и без, с системой плоскостного или 3D-сканирования, с двумя или более пилами. Мощность кромкообрезного автомата составляет от 10 до 70 шт./мин.

Разработчиками внедряются новые компоненты, совершенствуется программное обеспечение системы оптимизации. Скорость линии выше, чем раньше, и операции выполняются с большей точностью. Наряду с тем, что скорость обработки может достигать до 1 доски в секунду, максимально расчетный выход продукции составляет 99%.

Юха Ропило считает, что запас идей и конструкторских решений у производителей не исчерпан: «Как пример можно привести двухстороннее измерение (сверху/снизу) без переворачивания доски. И наоборот, нет новых идей и решений с определением качества пиломатериалов в связи с тем, что эта функция смещается на сторону сырой сортировки».

Кромкообрезной автомат легко вписывается в действующий лесопильный поток, поскольку оснащен встроенной системой автоматики от производителя. Основным принципом работы агрегата является то, что центрирование, ускорение, измерение досок и собственно обрезка кромок происходит на одной прямой линии без убыточных поперечных перемещений. Конструкция кромкообрезного автомата спланирована таким образом, что его можно оснастить одно- либо двухсторонним устройством поперечного/продольного измерения профиля или определения качества. Так что HEINOLA ASY600 обеспечивает эксплуатационную гибкость в использовании для различных условий кромкообрезки.

Немаловажной деталью всех кромкообрезных автоматов является оснащение функцией диагональной оптимизированной обрезки. Оптимальное направление доски для максимального выхода продукции зачастую не является параллельным с линией подачи. Именно поэтому компьютер кромкообрезного автомата HEINOLA управляет пилами как перед началом кромкообрезки, так и в процессе. Пилы могут перемещаться в сторону, но расстояние между ними остаётся неизменным. Свободное управление пилами также дает возможность использовать нетрадиционный способ обрезки, как например, обрезка кромок вдоль выбранной линии.

Некоторые кромкообрезные автоматы оснащены системой трехмерного сканирования, что позволяет получить больший выход по сравнению с плоскостным сканированием. В новых агрегатах уже предусмотрена система поперечного трёхмерного сканирования.

Большинство современных кромкообрезных автоматов состоит из модулей, в результате комбинирования которых оборудование подходит к использованию для различных способов распиловки. Максимальный выход продукции достигается за счёт современной системы измерения и автоматики, а также точности механической обработки кромок. Это в свою очередь обеспечивает каждую готовую доску дополнительной толщиной на 1 мм по сравнению с использованием круглопильной технологии. Кроме того, в зависимости от потребностей производства компания HEINOLA предлагает ряд линий.

1.Ленточнопильная фрезерно-брусующая линия с возвратом и оптимизирующий кромкообрезной автомат для боковых досок. Производительность за одну смену составляет около 40 000 м3/год. Потребность в производственном помещении лесопильного цеха около 15х57 м.
2.Круглопильная фрезерно-брусующая линия с дуговой распиловкой, оптимизирующим кромкообрезным автоматом и профилированием для боковых досок. Потребность в производственном помещении лесопильного цеха около 14х87 м. Производительность за одну смену около 100 000 м3/год.
3.Круглопильная фрезерно-брусующая линия с дуговой распиловкой и оптимизирующими кромкообрезными автоматами для боковых досок. Наличие двух круглопильных станков улучшает гибкость в распиловке делительного станка.
Производительность за одну смену около 125 000 м3/год. Потребность в производственном помещении лесопильного цеха около 18х90 м.
4. Ленточнопильная фрезерно-брусующая линия с оптимизирующими кромкообрезными автоматами для боковых досок. Производительность за одну смену около 160 000 м3/год, а потребность в производственном помещении лесопильного цеха около 22х100 м.

По словам Юха Ропило, в отношении инноваций в области кромкообрезки в будущем стоит ожидать стремительного развития Ethernet технологий и существенного расширения возможностей работы в режиме удалённого доступа через Интернет.

PAUL

Бренд «PAUL» предлагает не только единичные станки, но и комплексные решения производственных линий для д/о и лесопильных производств. К примеру, основное внимание в последние годы специалисты компании уделяли POWER RIP — кромкообрезной линии средней производительности. Она производит измерение обзольной части пиломатериала и позиционирование необрезной доски перед обрезкой для получения максимального выхода готовой продукции. POWER RIP, по мнению производителей, занимает нишу между высокопроизводительными обрезными линиями (50-60 и более досок в минуту) и простыми обрезными системами (производительностью до 10-12 досок в минуту). При скорости обрезки до 350 м/мин конструкция обрезной линии позволяет добиться производительности в 30 досок в минуту и выше.

Линия состоит из автоматической системы подачи, кромкообрезного станка, секции отделения кромок с обзолом и многопильного станка. Она предназначена для обработки больших объёмов необрезного пиломатериала с максимальным выходом продукции и состоит из ряда установок, взаимодействие которых обеспечивается посредством ЧПУ. В автоматической системе подачи осуществляется измерение каждой необрезной доски, выравнивание и центровка с учётом кривизны и сбежистости пиломатериала. Система обеспечивает требуемую точность при обрезке кромок и распиле. Кромкообрезной станок оснащён пильным валом с двумя подвижными пильными втулками, которые формируют обрезную доску с максимально возможной шириной, учитывая результаты проведенного ранее измерения. Кромки с обзолом удаляются при помощи бесклинового отделителя, после чего обрезная доска поступает на вход многопильного станка. Последний имеет пильный вал с подвижными телескопическими втулками (до четырёх), что позволяет осуществить оптимизацию продукции. Преимущество РOWER RIP, в первую очередь, заключается в оптимизации, максимальном выходе материала и, соответственно, повышении прибыли предприятия. Затем — в применении современной технологии измерения для точной расстановки пил при обрезке кромок и разгонке доски. Измерение производится поперечно — в этом случае измерительная система не требует много места. Благодаря разделению процессов обрезки кромок и продольного распила производительность линии повышена.

Технические характеристики: длина необрезной доски 1200-6000 мм, максимальная ширина 500/750/1000 мм, максимальная высота пропила 50/100 мм. Диаметр пильного диска 350/430 мм. Скорость подачи 200 м/мин. и более, производительность 30 и более досок/мин. Максимальная мощность привода пильных валов 200 кВт, скорость вращения пильных валов 4000 об./мин. Система измерения необрезной доски: триангуляционный метод (стандарт) или измерение сканнером (опция).

Brodbaek & Co

Кромкообрезные линии фирмы Brodbaek & Co как и большинство подобных кромкообрезных решений поставляются в различных модификациях. Линии данной марки способны обрабатывать свежераспиленные доски, а также доски после камерной сушки. Основной моделью в линейке линий по обработке кромок является модель серии BCO 800/60, которая имеет до 6 отдельно регулируемых дисковых пил и различные системы измерения и оптимизации. При этом в оборудовании используются две операционные системы:
– полуавтоматическая система с опциями ручного управления (оператор выполняет функции контроллера);
– автоматическая система с предварительно программируемыми параметрами (оператор управляет линией удаленно).

Гибкость является одним из сильных качеств оборудования данного бренда. Например, если необходимо учитывать соотношение количества коротких и длинных досок в общем объёме производства, то, исходя из потребностей предприятия, производится оснащение необходимым количеством режущего инструмента. Компания Brodbaek разработала целостное решение, включающее в себя управляемую компьютером кромкообрезную машину, способную одновременно работать с досками различной ширины (трёх переменных размеров) и сортировать до 120 заготовок в минуту по 12 отдельным контейнерам. Данная производственная линия требует присутствия лишь одного оператора, в отличие от установки старого образца. Новейшая модель основного станка для использования в составе своих кромкообрезных линий сконструирована со вспомогательными пилами. Производительность машины составляет 300 метров/мин. При работе по одному сортименту данный станок способен одновременно использовать три подвижные пилы в сочетании с несколькими неподвижными; при работе по двум сортиментам количество подвижных пил может быть увеличено до пяти в сочетании с несколькими неподвижными пилами.

Ustunkarli

Среди последних разработок компании — оборудование нового поколения — Quadro (четверные) и Twin (двойные) линии для распиловки брёвен. На данных линиях можно распиливать древесину различных пород с диаметром от 150 до 1200 мм при годовой производительности от 10 000 до 60 000 м3. На брусовальных линиях с дисковыми пилами можно распиливать древесину с диаметром от 150 до 400 мм и длиной от 2 до 6,3 м, достигая производительности от 20 000 до 70 000 м3 в год.

На предприятиях-заказчиках компания обычно устанавливает линии, в состав которых входят каретки и пильные узлы или же дисковые брусовальные линии. При этом фактором, существенно сегодня сдерживающим спрос, является то, что для линий с дисковыми пилами требуется большое энергообеспечение, а во-вторых, у такого оборудования есть ограничения по максимальному диаметру (400 мм) распила. Именно поэтому специалисты компании предлагают потребителю линии с оборудованием Quadro и Twin, которое на уровне с производительностью обладает меньшим потреблением электроэнергии по сравнению с дисковыми брусовальными линиями. Для того чтобы получить максимальный выход продукции с бревна, схема распиловки определяется оператором ленточнопильного брусовального станка ещё на начальном этапе процесса обработки, когда бревно позиционируется на кантователях, при помощи камер слежения, размещённых в начале и в конце подающего конвейера. После определения схемы распиловки все пилы на станках по всей линии позиционируются автоматически.

Понравился материал?
Подпишитесь на «Дайджест мебельщика» и получайте подборку лучших статей о мебельном производстве и бизнесе каждый месяц на свою почту!