摘要：介绍了胶合板生产用BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组的结构、技术特点、性能参数以及应用情况，重点对其智能控制系统、液压系统、加热系统和自动装卸板系统进行了详细阐述，以期为胶合板生产用多层热压机的研制或生产提供技术参考。
关键词：多层热压机；自动装卸；智能控制；液压系统
Structure and Application of Intelligent Multi-Layer Hot Press for Plywood Production
Yan Chenglin1, Wang Chengrui2, Cui Pu1, Yu Hang1, Li Xiaoxu1*, Wang XinXu1
1. Research Institute of Wood Industry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2. Shandong Baishengyuan Group Co. Ltd., Weihai 264207, Shandong, China
Abstract: This study presents the structure, technical features, performance parameters, and applications of the BY214×8/6-30-90 intelligent multi-layer hot press. The key systems, including the intelligent control, hydraulic, heating, and automatic loading/unloading systems, are analyzed in detail. The findings provide a valuable technical reference for the design and manufacturing of multi-layer hot presses in plywood production.
Key words: multi-layer hot press; automatic loading and unloading; intelligent control; hydraulic system
热压是胶合板生产的关键工序之一，也是胶合板生产的瓶颈，在很大程度上，热压机的工作能力决定了生产线的产量，热压机的技术性能决定了压制胶合板的质量［1］。目前，我国胶合板生产用多层热压机层数大多为15层以下，装卸板多采用人工或半机械化装卸板机构，且半机械化装卸板机构对板厚有一定的局限性，生产过程控制精度低，无法保证板厚小于6 mm胶合板的质量。而芬兰、意大利、日本等国家企业生产的多层热压机技术水平和数字化程度相对较高，但价格高昂。为解决上述难题，以及用户在生产线配置过程中存在的设备选型、工艺配置、质量控制、设备参数与性能匹配等方面的技术难题，笔者单位研发了智能装卸板多层（30层）热压机组（见图1）。本文介绍BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组的机械结构及技术特点等，以助力提升胶合板生产线生产效率、保障胶合板的质量。
图1 BY214×8/6-30-90智能装卸板多层热压机
该智能装卸板热压机组主要应用于规格为915 mm×1 830 mm、1 220 mm×2 440 mm，厚度为2.5～25.0 mm的胶合板生产热压工序。该机组创新了智能装卸板30层热压机组液压系统，解决了热压板的高精度快速闭合难题，保证了热压板位置控制精度；实现了2.5～25.0 mm厚度范围胶合板热压尺寸精准控制；其智能控制系统可实现数据存储管理、远程在线监测及故障诊断的功能；自动装卸板系统机械结构可完成进出板的全过程多工位运动控制，实现了热压成型的毛板机械化码垛。
1 智能装卸板30层热压机组结构
1.1 主体结构
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组结构见图2，主要由热压机框架本体、控制驱动部分（液压系统和智能控制系统）、加热系统和自动装卸板系统4大部分组成。热压机机身主体采用框架式结构。液压系统柱塞式油缸驱动热压板实现快速张开闭合、自动加压，采用时间与压力控制热压工艺曲线自动完成全部工作程序。热压板采用蒸汽介质加热，加热系统配置实现温度等参数实时在线监测。自动装卸板系统完成板坯进料、推料、拨料与出料一体化及多工位动作的准确控制。
1.夹板进料机构 2.上料吊笼 3.旋转推板机器人 4.热压板 5.夹板出料机构 6.卸料吊笼 7.工作台
图2 BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组结构
1.2 工作原理及流程
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组工作流程如图3所示，启动机组智能控制系统及液压系统，同时加热系统开始工作，热压板4达到设定工作温度后，工作台7下降，热压板4全部张开。在控制系统人机界面上根据热压板坯的工艺要求设置各项工艺参数，开启自动工作程序。进板输送机构将板坯送至上料吊笼2，完成预装板。上料吊笼2通过液压及控制系统实现板坯步进上升至上限位后，夹板进料机构1卡盘通过联动机构及液压系统将板坯卡紧并提升至一定高度。同时推料油缸将板坯推送到热压板上的预定位置，卡盘松开，旋转推板机器人3启动并将板坯推到指定工作位后随即退至起始位置。上料吊笼2快速下降至下限位，同时推料油缸回退夹板进料机构1至起始位，热压机下顶式油缸将热压板全部闭合，对板坯进行热压。同时，装板工序中的进料输送、上料吊笼2与夹板进料机构1等继续配合上料装板。热压结束后，热压板张开，装板工序刚好全部到位，同时，旋转推板机器人3进行二次推料，将板坯推到预定位置后迅速退回。夹板出料机构5的拉料卡盘卡紧热压后毛板回退将毛板放置在卸料吊笼6后松开并回退，卸料吊笼6步进下降，配合出料输送，并完成收板堆垛。重复上述工序，形成连续智能化生产。
图3 BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组热压工艺流程
1.3 智能控制系统
BY214×8/6-30-90智能控制系统选用PLC作为控制核心，结合模拟量输入模块，实现对30层热压机组全部工作过程的控制，即对系统关键工艺参数，如温度、压力（加压、保压和卸压）、热压时间和板坯厚度等的精确控制。控制系统网络结构选择合理可靠的网络接入方式与通讯方式实现远程诊断，提供实时监测、报警/预警、状态分析、远程监测、故障诊断与维护，以及自动报告等工具和手段，保证实时监控过程中数据传输的安全性和准确性。
如图4所示，通过智能控制系统人机界面设定30层热压机工艺参数，如单位压力、加压时间、保压时间、卸压压力、加热温度、板坯厚度及每班生产产量等，并存储在控制系统，通过数据采集可联网将上述各项数据上传，方便生产管理、智能远程操控及数据统计等。
图4 BY214×8/6-30-90智能控制系统人机交互界面
1.4 液压系统
智能装卸板30层热压机组液压系统是根据热压工艺对30层热压机组液压系统的功能要求，利用插装阀工作原理及传感器检测技术，重点实现了热压板的高精度快速闭合，保证热压过程热压板位置和板坯厚度等的精确控制，实现2.5～25.0 mm厚度范围胶合板热压尺寸精准控制。
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组液压系统如图5所示，其关键元器件是压力传感器、插装逻辑阀和蓄能器等，系统利用压力油经由蓄能器运行以下运动机构或部件，实现了热压板闭合、上料吊笼及卸料吊笼上下运动、夹板进料机构及夹板出料机构进退、进出料卡爪夹紧松开、旋转推板机器人进退及出料输送进退等，液压系统各个部分配合完成相应动作，保证运行平稳，定位准确。
图5 BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组液压系统
1.5 加热系统
热压过程压制板坯所需热量全部来自加热系统。为了保证胶合板质量，热压板内温度必须控制在合理范围内，热压板温度过低会引起生产效率降低，热压板温度过高会引起板坯表层过热，导致毛板的表面性能降低［2］。加热系统采用蒸汽加热并使用热电偶及气控阀控制蒸汽管路通断。热压板工作温度设定好后，热压板处安装的温度传感器将实时温度反馈至控制系统，再由控制系统决定加热状态，以此保证用于加热板坯的热压板在设定的恒温下工作，满足热压工艺整体要求。
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组蒸汽加热管路连接如图6所示，来自锅炉的蒸汽通过截止阀2、过滤器3、气动角座阀5进入到进汽管，然后通过固定在每块热压板上的软管进入热压板的热介质通道；加热热压板后的蒸汽通过软管进入出汽管，所有出汽管并联将水汽混合物送至疏水阀9。通过疏水阀9将水蒸气与冷凝水分离，冷凝水回收循环利用。启动热压机加热蒸汽管路至设定温度时，开启旁路截止阀，待热压板温度超过100 ℃时关闭。
1.6 自动装卸板系统
智能装卸板30层热压机组的自动装卸板系统，如图7所示。系统主要由进料输送、上料、夹板进料、推料、拨料与夹板出料、卸料和出料输送机构等组成，完成装卸板相应动作，实现功能要求。自动装卸板系统具有多工位一体化自动装卸的显著优势，用于实现不同厚度板坯的平稳夹持输送和快速装卸料，以及装卸系统多工位定位、运动速度和位移的精确控制等。
1.截止阀 2.截止阀 3.过滤器 4.截止阀 5.气动角座阀 6.热电偶 7.截止阀 8.二通气控阀 9.疏水阀 10.截止阀
图6 BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组蒸汽加热管路图
自动装卸板系统主要利用进板输送机构将板坯通过自动吸附、夹持输送到上料吊笼单层托架上，完成预装板。上料吊笼上升到达指定位置，夹板进料机构开始工作。
图7 自动装卸板系统
夹板进料机构由卡盘卡板装置和滑车组成，卡盘采用双四联杆机构配合液压系统及弹性卡爪实现对板坯的同步多层卡紧；其中卡盘由上下两卡爪组成，分别由一组四联杆机构驱动，通过调整油缸位置满足不同板厚的卡紧。夹板进料机构进入起始位，卡紧板坯并向前推至热压板预定位置，卡盘卡爪松开并退回，旋转推板机器人开始工作。旋转推板机器人由推料小车、旋转臂及其液压系统等组成。油缸推动小车移动，小车移动带动旋转推板机器人做双圆弧回转运动，将板坯推拨到热压板上指定工作位。热压工作完成后，旋转推板机器人再次启动将热压后毛板推出。夹板出料机构（其结构同于夹板进料机构）开始工作，拉料卡盘卡紧毛板将其拉到卸料吊笼上，吊笼步进降落，出料输送部分将成型毛板送出堆垛。
2 技术性能指标及设计参数
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组技术参数见表1。
表1 BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组技术参数
3 技术特点
3.1 自动装卸板系统机械结构及多工位控制技术
基于目前国内胶合板多层热压机技术特点，采用吸附配合夹持输送，完成单张板坯进料；利用双四联杆机构配合液压系统及弹性卡爪，实现板坯同步多层卡紧，同时满足不同板厚板坯卡紧。推拉料与旋转推板机器人等关键机构结合液压及智能控制系统实现夹板进料、推料、拨料与出料的全过程一体化的自动装卸板，根据板坯输送机构运动轨迹规划，利用多工位运动控制技术实现板坯在各工位间的位置精确转换和平稳高效输送等。自动装卸板系统的应用提升了进出料工序自动化与智能化水平，有效缩短了装卸板时间，提高了胶合板多层热压生产线加工效率。
3.2 薄胶合板热压成型关键控制技术
胶合板力学性能和质量主要受热压成型工艺制约，薄胶合板制造难度大，热压工艺要求高，对生产设备要求较为严苛。液压控制系统保证薄板在热压板上初始位置、旋转推板机器人拨爪位置定位准确，旋转推板机器人拨爪具有一定变形量使得拨爪前铜拨块与热压板面完全贴合，以将薄板坯精确进入和全部推出到指定位置，进而保证薄胶合板制造的尺寸精度。利用蒸汽加热实现热压成型，保证用于加热板坯的热压板在设定的恒温下工作，满足热压工艺要求。高精度液压控制技术结合蒸汽加热工艺，解决了多层热压机存在的压力不均衡，热压成型控制稳定性偏低和板坯厚度均匀性差等问题，实现了2.5 mm厚度胶合板的热压尺寸精准控制，保证了胶合板热压质量。
3.3 液压控制关键技术
采用大容积的中压蓄能器作为热压机快速闭合的主动力源，配合大通径的插装逻辑阀控制液压油缸升降，实现了工作台的快速闭合及下降，且速度大小转换平稳，有效解决了板厚误差大等问题。液压系统的结构设计使液压油温升减小，降低了引起液压油升温的能耗和冷却系统的能耗，降低了原材料消耗。液压系统采用压力传感器、插装逻辑阀与控制系统，配合完成相关动作，系统运行平稳，定位位置准确，有效缩短了胶合板热压中的快速闭合时间。
4 实际应用
我国胶合板生产企业结构日益优化，向规模化、自动化方向发展，行业集中度越来越高，为胶合板生产主机等的开发与应用提供了良好的市场机遇。BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组主要用于幅面915 mm×1 830 mm、1 220 mm×2 440 mm、厚度2.5～25.0 mm的胶合板生产热压工序，其连续化、智能化和规模化水平高，设备噪声小、性能稳定，效率高，除国内企业订购外，已出口土耳其、印度尼西亚等地区。
5 存在问题及技术发展
BY214×8/6-30-90智能装卸板30层热压机组控制系统的生产线整线自动同步系统、控制算法及智能化程度方面还可进一步完善和提高。基于未来制造全闭环管理发展趋势，在后续的产品优化工作中，将目前控制系统与生产管理系统（MES）、企业管理系统（ERP）相整合，为生产制造企业搭建更便捷的数智制造平台系统。
参考文献：略
引文格式：闫承琳，王成瑞，崔浦，于航，李晓旭，王鑫旭. 胶合板生产用智能装卸板多层热压机组的结构与应用[J]. 中国人造板, 2025, 32(1): 27-32. DOI：10.12393/j.1673-5064.20250106
胶合板生产用智能装卸板多层热压机组的结构与应用
闫承琳1，王成瑞2，崔浦1，于航1，李晓旭1*，王鑫旭1
1. 中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 100091；2. 山东百圣源集团有限公司，山东 威海 264207
