一种竹展平方法

本发明涉及竹加工领域，尤其是涉及一种竹展平方法。

竹展平方法指的是将竹展平得到的单层竹板材，由于无需胶拼，由此环保，得到了越来越多的应用。然而，由于竹子中空壁薄的特殊形状，在展平过程中的开裂问题一直是制约竹展平的重要原因。例如，中国发明专利CN2547484公开了一种整竹展开的竹材板，其中将竹截断，去除内外节、竹青、竹黄、开缝，然后展平。中国发明专利申请CN101138851公开了一种竹展平方法，其中将竹筒沿竹筒剖开得到竹块，然后在竹块的内层加工斜线槽，展平得到竹板材。

针对开裂问题，授权公告号为CN102794805B中国发明专利公开了一种竹展平方法，该方法旨在解决开裂问题，它包括：去除竹筒的竹青；在竹筒上开设出至少一个轴向缝隙；软化所述竹筒；和展平去除了竹青、竹黄未经加工且开设有所述轴向缝隙的软化后的竹筒。根据该发明的竹展平方法，通过仅去除竹青，无需对竹黄进行机械加工，展平后竹板材开裂率有所降低。这种竹展平方法由于竹黄的存在，该竹展平方法依然存在一下不足：

一、竹黄较硬并且内径最小，而目前的竹展开方式是通过竹内通过压定位钉而逐步展开的，这导致在展开过程中，定位钉或定位刃所压制的导裂痕或导裂眼深度必须超过3mm才能顺利展开。这样既需要提高展开机的机械力量，又导致后续加工不便，更为严重的是开裂率一直难以降低。

二、在竹筒上开设出至少一个轴向缝隙即软化槽口，在软化后，由于竹黄的存在，软化槽口自然状态下开得比较小，这样也不利于展开。

三、竹黄覆盖在竹筒内壁，软化渗透难度大，软化时间长，能耗高但效率低。

四、展开后刨去竹黄，刨机的切削量大，由于竹板材的不平整以及导裂痕的深度，彻底整平一般需要刨去2-4mm左右的厚度，使得竹板材的材料浪费。

本发明的发明目的在于提供一种去除竹黄，高效、节能并且开裂率低的竹展平方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种竹展平方法，先将整竹加工成竹筒，还包括以下步骤：

a、去除竹筒内节或选择不带内节的竹筒；

b、定量刨去竹筒内壁的竹黄；

c、在所述竹筒上开设出沿所述竹筒的轴向贯通的至少一个轴向缝隙；

d、软化所述竹筒；

e、展平步骤d中的竹筒。

进一步的，在步骤c之前还包括步骤：b1、去除竹筒上的竹青。同时去除竹黄和竹青之后，由于没有竹黄和竹青之后，软化渗透性很好，因此在c步骤开设的轴向缝隙在软化后，自然状态下就张大，这样利于竹筒下一步的展开整平。

进一步的，所述步骤b刨去竹黄的切削厚度在0.2-4mm之间。

进一步的，所述步骤b刨去竹黄的切削厚度在0.5-1mm之间。

进一步的，所述步骤b定量刨去竹黄是由以下步骤组成：

A01、将竹筒固定在固定架上；

A02、刀具高速旋转并进入竹筒内壁并且所述刀具自适应贴合内壁定量去黄。

进一步的，所述步骤a中去除竹筒内节和步骤b是同时进行的。

进一步的，所述步骤d的软化在软化容器内的饱和蒸汽的压力为0.7-1.3MPa，软化温度在120-200℃之间，软化时间在5-15分钟之间。

进一步的，所述步骤d的软化温度在120-155℃之间。

进一步的，所述展开过程是逐步展开的。

进一步的，所述竹筒为整根竹子或通过将整根竹子截成预定长度的段形成两端开口的筒状结构。

采用了上述技术方案的竹展平方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

一、通过定量去竹黄，竹展开过程变得容易了，不仅开裂率大大降低，而且竹展开时实现无明显的导裂线或导裂眼，至少也是深度小于1mm的导裂线或导裂眼。

二、利用展开机最终整平过程中，后续整平机构压的定位钉的钉痕很浅；

三、竹展开板材展开后只需要少量刨去竹内壁面即可，无须大切削量的刨机，因此，相比现有的竹展开板材，本发明展平后的竹板材厚度反而增加，材料应用范围更加广。

四、软化步骤时，相比现有的软化步骤，它的渗透性更好，软化时间缩短，提高了软化效率，还降低了软化过程中的能耗。

五、本发明竹展平方法过程中，并不要求必须去除竹青，去除竹青步骤可以在展开之后再去除，这样省略现有的去青机，降低展开的成本。

图1：本发明竹展开方法的流程示意图。

图2：本发明竹展开机的结构示意图。

图3：图2的俯视结构示意图。

图4：本发明实施例压平机构的结构示意图。

图5：本发明实施例展开机构的结构示意图。

图6：图3的A部放大图。

图7：图2的B部放大图。

图8：本发明竹筒去黄设备的结构示意图。

图9：图8中A-A处的局部剖视图。

图10：图8中B-B处的局部剖视图。

图11：图8中C-C处的局部剖视图。

图12：本发明中刀头的结构示意图。

图13：本发明中刀头的右侧结构示意图。

图14：本发明中外体的右侧结构示意图。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：如图1所示，一种竹展平方法，先将整竹加工成竹筒，竹筒可以是整根竹子，也可以是将整根竹子截成预定长度的段，并且形成两端开口的筒状结构。

竹展平方法还包括以下步骤：

一、去除竹筒内节或选择不带内节的竹筒；

二、定量刨去竹筒内壁的竹黄，一般刨去竹黄的切削厚度在0.2-4mm之间，最好在0.5-1mm之间。

定量刨去竹黄是由以下步骤组成：

A01、将竹筒固定在固定架上；

A02、刀具高速旋转并进入竹筒内壁并且所述刀具自适应贴合内壁定量去黄。

当然，这种去黄过程还可以在以下去黄设备详细描述。

三、去除竹筒上的竹青。竹青位于竹筒壁外层，因此相对于竹黄易于去除，尤其是易于机械化去除竹青，加工简单，并且去除的竹青的厚度容易控制，通过去除竹青，竹筒的软化也更加容易，软化效率会提高，节能降耗。当然，由于已经去除竹黄，竹青的去除并不是必须的，在这一步去除竹青仅仅是本发明的优选方案。

四、在所述竹筒上开设出沿所述竹筒的轴向贯通的至少一个轴向缝隙。

五、软化所述竹筒。软化可以通过将竹筒放置在软化容器内并向所述软化容器内送入饱和蒸汽进行，软化容器可以是软化用的窑，也可以是压力容器。

软化容器内的饱和蒸汽的压力为0.7-1.3兆帕。可选地，软化可以通过将所述竹筒放置在软化容器内并向所述软化容器内送入过热蒸汽进行。

当去青再去黄之后，软化容器内的温度为120℃，软化时间也可以控制在15分钟，低温的软化步骤不仅安全性高，而且成本低，由于热量损失速度和温差有关，低温意味着更加低的能耗。当然，软化温度越高，软化时间会随之减少，按照上述条件，稳定接近200℃时，软化时间可以控制在5分钟多点。因此，上述压力和温度范围内进行软化，一方面保证了软化效果，另一方面降低能耗，并且软化容器承受的压力不太高，又进一步降低了设备的成本。

采用上述步骤，软化槽口即轴向缝隙可以开得比现有的大一些，以利于展开。

六、展平步骤五中的竹筒。

值得注意的是，现有技术中有大量的竹展开方法，其中为了克服竹展开开裂的问题，大量的技术人员都在考虑去竹青软化，对竹黄不进行加工，或者对竹黄进行压导裂痕或导裂眼，通过逐步展开机降低展开速度等等方式进行展开。

多数研究表明竹青硬度大，难以软化，从而在展平过程中容易开裂。竹黄主要由髓外组织构成，不含有纤维管束，硬度也相对大，难以变形，因此在展平过程中也容易开裂。而仅仅竹肉是位于竹青和竹黄之间的部分，主要由薄壁细胞构成，维管束少，由于薄壁细胞容易拉伸和压缩，硬度较小，在展平过程中不易开裂。在现有技术中，一方面由于竹黄难以手工或机械去除，另一方面多数展开技术人员认为只要不处理竹黄进行逐步展开，并且压超过3mm以上的导裂痕或导裂眼就可以降低竹展开的开裂率，再加之去除竹黄困难且效率低、竹黄去除的效果差，导致竹筒壁不均匀，材料利用率低，能耗高，无法大规模应用。因此，越来越多的人深信在竹展开过程中竹黄是不可去除的，更有人认为去除竹黄会大大降低材料利用率，降低竹展开板材的厚度，而且他们还认为由于不均匀地去除竹黄会大大提高开裂率。因此，纵观整个行业和发表的专利以及论文，在竹展开过程中不去除竹黄，甚至对竹黄不加工而防止开裂已经成为技术共识，甚至是偏见。

本发明经过实践，不仅能够已经将竹黄定量均匀地刨去一定厚度并去除竹黄，而且经过上述竹展平方法，主要还具有如下优点：

1、展开所用的机械强度降低，开裂率降低，而且展开后可以保持无明显的导裂线或导裂眼，并且定位钉痕较浅也能实现展平。

2、竹展开板材展开后只需要少量刨去竹内壁面即可，无须大切削量的刨机，相比现有的竹展开板材，本发明展平后的竹板材厚度反而增加，材料利用率提高。

3、展开软化过程，无须再考虑竹筒的轴向贯通的轴向缝隙尺寸过大问题，并且软化蒸汽渗透性更好，软化时间缩短，效率提高，能耗降低。

4、去除竹青不再是必要步骤，可以省略价格昂贵并且加工速度慢，效率底的去青机，降低展开的成本，直接展开后用刨机去青。

值得注意的是，为了更好地并且更为形象地描述本发明的上述竹展平方法，本发明还需要对上述方法实施的设备作举例说明书，当然本领域为实现上述竹展平方法所采用的设备并不限于此。

参见如图2～7所示，一种展开机，该展开机包括机架1，该机架1上安装有展开机构2、及与展开机构2输出端相对应的压平机构3，展开机构2包括有一组展开托辊21及与展开托辊21相对应的一组展开辊22，该展开辊22的圆周表面上设有展开刀221；压平机构3包括有安装于机架1上的轴架33、一组压平托辊31、一组与压平托辊31相对应的压辊32、及用于驱动压辊32绕压辊轴转动的压平驱动机构。各压辊32相互平行布置、且沿直线排列，压辊32通过压辊轴架设于轴架33上(该轴架33可以与机架1一体结构)；同样，各压平托辊31相互平行布置、且沿直线排列，压平托辊31通过压辊轴架设于轴架33上；压辊32和压平托辊31呈一一对应布置；压平托辊31和对应的压辊32间设有供竹板材通过的压平区34，该压平区34由各压平托辊31圆周面的上表面和压辊32圆周面的下表面构成。其中，驱动机构为电机及与电机输出轴和压辊32相配合的传动链；当然，驱动机构还可以采用直接与压辊32联动的电机，或者其他驱动方式，这些属于常规技术手段，在此不做赘述。在压辊32的圆周表面凸设有压平定位钉321，从而保证压辊32辊压时防止竹板材位置走偏。

本实施例中，压平托辊31圆周表面为朝向对应压辊32凸起的凸三角结构311，压辊32圆周表面与对应压平托辊31的圆周表面相匹配，且凸三角结构311以所在压平托辊31长度方向的中轴线为角平分线。除此者外，压平托辊31圆周表面还可以为朝向对应压辊32凸起的圆弧面结构或平面结构，圆弧面结构以所在压平托辊31长度方向的中轴线为对称线。

由于竹板材的厚度各不相同，压平机构3还包括有用于驱动压辊32靠近或远离压平托辊31的压平调节单元，该压平调节单元包括安装于轴架33上、且与压辊轴两端部相配合的压辊轴座35，该压辊轴座35上固定有调节螺杆36，轴架33上安装有带通孔的固定板37，则调节螺杆36穿过该通孔设置，同时在调节螺杆36上套设有两枚锁紧螺母38，锁紧螺母38分别位于固定板37的两侧。

为了避免展开过程中，竹子行进方向发生偏移，所以展开辊22长度方向的中部为平滑结构222，该平滑结构222处凸设有展开定位钉223，各展开辊22相互平行布置、且沿直线排列，后一展开辊上展开定位钉和前一展开辊上展开定位钉相错开。另外，展开机构2还包括有用于展开辊22安装的展开辊轴、及用于驱动展开辊22靠近或远离展开托辊21的展开调节单元，该展开调节单元包括安装于机架1上、且与展开辊轴两端部相配合的展开辊轴座，及安装于机架1上、且活塞杆与展开辊轴座固定的气缸，通过气缸调节展开辊轴座远离或靠近展开托辊，从而适应不同厚度的竹子，使其应用范围更广。

本发明中，该展开机是逐步展开机，将本实施例中的步骤五中软化的竹筒，送入该展开机进行逐步展开，当竹子经展开形成竹板材后，该竹板材紧接着进入压平机构3中的压平区34，该压平区34由各压平托辊31圆周面的上表面和压辊32圆周面的下表面构成。竹板材经过压平托辊31和对于压辊32的相互挤压，从而被压紧压实，而整个过程为一条流水线，不仅能保证最终处理后的竹板材平整结实，而且大大提高了工作效率；并且压平机构3能够过度方向压制，一次性完成整平。

参见如图8～14所示，一种去黄机，竹筒01的内节已经被去除，去黄机包括旋转电机56、去黄刀头组件52、去黄机机架、刀轴支撑架53、刀轴54和进给机构。参阅图8，刀轴54后端通过无极变速机55连接在旋转电机56输出端，无极变速机55和旋转电机56一起构成一个可以减速或赠速的变速电机。去黄刀头组件52安装在刀轴54前端，刀轴支撑架53支撑在旋转电机56输出端和去黄刀头组件52之间。竹筒01通过可拆的方式安装在去黄机机架上。去黄刀头组件52包括与竹筒内黄触接的刀刃523，刀刃523旋转时刮除竹筒内黄。进给机构驱动去黄刀头组件52插入或拔出竹筒01，在旋转电机56驱动下竹筒01与去黄刀头组件52相对旋转，以使刀片刮除竹筒01的内黄。去黄刀头组件52还包括本体521、刀体和用于限制刀体径向伸缩的限位装置。本体521上设有导向刀槽5212，刀体插装在导向刀槽5212内，刀体外侧是刀刃523，导向刀槽5212内设有使刀刃523弹性抵靠在竹筒内黄上的弹性件526。限位装置设置在本体521上。

参阅图8、图12、图13和图14，本体521的后端设有轴孔5211，刀轴54插接在轴孔5211内，刀轴54与轴孔5211的内壁通过键连接。刀体前部设有前低后高的坡面。刀体有两组且相对设置，与两组刀体相对应的两个导向刀槽5212槽底相通，弹性件526设置在两组刀体之间，弹性件526优选采用两组分别设置在刀体前后两端的弹簧。每组刀体均由刀本体522和刀刃523组成，刀刃523上设有径向设置的紧固刀槽5231，紧固刀槽5231内设有将刀刃523固定在刀体上的紧固螺栓524。

参阅图12和图13，限位装置为限位螺栓525，刀体上设有条形限位孔5221，条形限位孔5221的长度方向为径向方向，限位装置固定在本体521上且穿过条形限位孔5221。

参阅图8和图9，去黄机机架包括底座58和固定在底座58上的竹筒支撑架51，竹筒支撑架51有两组且分别固定住竹筒01的两端。每组竹筒支撑架51均包括竹筒架体515、上压块512、下压块511、气缸513和齿轮齿条结构514，上压块512滑动的连接在竹筒架体515上，下压块511固定在竹筒架体515上且与上压块512相对设置，气缸513驱动齿轮齿条结构514，齿轮齿条结构514驱动上压块512相对下压块511移动。本实施例中为了可以夹持不同外径的竹筒01，优选将上压块512和下压块511均设置为V形。

参阅图8和图11，进给机构包括传送带机构57、滑轨510和电机座59，旋转电机56固定在电机座59上，滑轨510平行于刀轴54，电机座59滑动连接在滑轨59上且与传送带机构57上的传送带相连。本实施例优选滑轨510有两根，且电机座59上与传送带相连的连接块位于两根滑轨510之间。

参阅图8和图10，刀轴支撑架53包括刀轴架体533和三个转接在刀轴架体533上且朝向刀轴54的支撑螺栓531，刀轴54限制在三个支撑螺栓531之间，每个支撑螺栓531上均转接有与刀轴54相接触的滚轮532或滚珠。为了保证刀轴受力平衡，本实施例优选三个支撑螺栓531沿着刀轴54的圆周均匀分布。

参阅图13，为了两个刀本体522相对的端面为两个互配的阶梯形端面，最优选为L形阶梯面。为了使竹筒内黄废料顺利排出竹孔011，每个刀本体522均设置为扁平状。

本发明中指定去黄刀头组件52靠近刀轴54的一端为后端，去黄刀头组件52的进入端为前端，去黄刀头组件52的跟进端为后端。高低指的是，越靠近刀轴54的轴线为越低，越远离刀轴54的轴线为越高。

工作时，将竹筒501的两端分别固定在两个竹筒支撑架51上，首先启动旋转电机56，旋转电机56通过无极变速机55带动刀轴54旋转，刀轴4带动去黄刀头组件52旋转，通过传送带机构57依次带动旋转电机56、无极变速机55、刀轴54和去黄刀头组件52靠近竹筒01，

去黄刀头组件52插入竹筒01时，利用其上刀体前部设有前低后高的坡面，使得整个去黄刀头组件52顺利自适应地进入竹筒01的竹孔011内，这样的好处使得去黄刀头组件52不会在进入时由于定心不准而直接切削竹筒01端面，破坏竹筒。去黄刀头组件52进入竹筒01后，高速旋转的刀刃523刮除竹筒01内壁上的竹筒内黄。由于导向刀槽5212内设有使刀刃523弹性抵靠在竹筒内黄上的弹性件526，因此刀刃523和竹筒01内壁是自适应地刮出，从而适应非圆形、内径和曲率半径不断变化的竹筒01内壁面。同时，在遇到竹筒01弯曲处时，两个刀本体522可以通过弹性件526调整间距，以便去黄刀头组件52顺利通过弯曲处。

通过调节紧固螺栓524，可以调整刀刃523的位置，从而可以调整吃刀量，进而使得定量刨去竹黄。

上述展开方法中定量刨去竹黄是由以下步骤组成：

A01、将竹筒固定在固定架上；

A02、刀具高速旋转并进入竹筒内壁并且所述刀具自适应贴合内壁定量去黄。

这两个步骤就可以利用上述去黄机来完成。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。