木工机械与机电一体化技术
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2000-01-25 07:00:00
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1 木工机械行业现状与机电一体化技术发展历史的回顾
1-1 木工机械行业现状
木工机械行业是我国林业机械制造领域内发展较快的行业,经过多年的努力,我国木工机械行业已形成了教育、科研、设计、生产、经营互相配套齐全的行业体系。目前,我国有十余所林业大专院校从事有关木工机械的教学科研工作,有2个研究所专门从事木工机械方面的科研设计工作;有约600家生产木工机械产品的企业,而且,数量还在不断增加。一些有实力的企业已开发高档木工机械产品,传统的和新兴的木工机械向数控化、自动化、高档化方向发展。然而,木工机械领域国内和国外差距明显。首先是品种不全,多数还在生产刨压刨、圆锯机等低值传统产品。其次是质量水平低、性能指标、配套设备、机电液压系统都与国外先进水平存在着较大差距。
1-2 机电一体化技术发展历史的回顾
机械制造技术经历了从简单到复杂、从人工到机械、从半自动化到自动化这样一个发展过程。在机械设计制造发展完善的过程中,人类对其产品的要求,总是精益求精,不满足现状。在机械设计制造方面总是力图实现自动化,小型化、节省化和最佳化。传统机械制造技术难以满足此项要求,因此,发展机电一体化技术就成为机械制造技术发展的必然。
从本世纪40年代开始,特别是60年代以来,计算机技术、控制技术、通讯技术,即所谓的“3C”技术得到飞速发展,为机电一体化技术的发展奠定了基础。我们大体上可以把机电一体化技术的发展分为三个阶段。60年代以前为第一阶段,可称为萌芽阶段。这一时期,人们自觉或不自觉地利用“3C”技术的初步成果来完善机械产品的性能。70年代到80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。在这一时期,人们自觉地利用“3C”技术的巨大成果开发新在机电一体化产品。80年代后期以来,为第三阶段。由于人工智能技术、神经网络技术以及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。
2 木工机械在机电一体化系统框架内设计制造是木材工业可持续发展、高效利用木材资源的需要
21世纪的主题是“环境保护”、“可持续发展”。对木工机械的设计、制造要求精益求精,这个“精”已经拓展到人类与环境的关系方面。就木材工业而言,进入80年代以来,世界经济已经开始由工业化社会向信息化、生态化社会发展,林业经济的目标也开始由传统的以生产木材为主,向可持续经营,实现森林的生态环境,社会和木材生产等到多方面效益方向发展。人们已经认识到“来自大自然,回归大自然;改造大自然,不破坏大自然;美化大自然,不污染大自然”是人类自身生存必须遵循的法则。
装备木材工业的木工机械及设备,必须顺应这一时代发展的主题和要求,设计,制造出高性能、高原料利用率、低能耗、低污染的机械产品,这是时代对木工机械设计制造的要求。我们知道机电一体化技术是综合利用各相关技术的优势,扬长避短,取得系统优化效果的技术,机电一体的技术具有:1、 提高机械系统的性能,完成传统机械系统不能完成的功能;2、提高系统的自动化程度,使操作者可以在更加舒适的环境中工作;3、降低机械系统的原料消耗;4、降低机械系统的能耗;5、降低机械系统对环境的污染、应用机电一体化技术可持续发展,高效利用木材资源的要求,是有利森林资源的合理保护、高效利用的“绿色产品”。
3 机电一体化技术
3-1 机电一体化系统的构成
机电一体化系统包括以下几个基本部分:机械本体、动力部分、传感检测部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理部分、接口部分(实现各部分和环节之间的联系)。
3-1-1 机械本体,包括机身、框架、机械联接等部分;
3-1-2 动力部分,系统提供能量和动力,按控制要求使系统正常运行;
3-1-3 传感检测部分,对系统运行中和外界各种参数状态进行检测,并通过接口电路转换为计算机可识别的信号,送至计算机分析处理;
3-1-4 控制、信息处理部分,将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行分析处理,根据处理结果,由程序控制整个系统有目的的工作;
3-1-5 执行机构,根据控制信息和指令,完成要求的动作;
3-1-6 驱动部分,在控制指令作用下,提供动力,驱动各执行机构完成各动作和功能;
3-1-7 接口部分,系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的联接界面。
3-2 机电一体化相关技术
机电一体化技术是机械制造技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、检测传感技术、执行传动技术等多学科技术领域综合交叉的系统技术。
3-2-1 机械制造技术是机电一体化系统的基础,是其它任何技术代替不了的;
3-2-2 计算机与信息处理技术,是机电一体化系统的运行中枢,是促进机电一体化技术发展和变革最活跃的因素,它包括人工智能技术、专家系统技术、网络技术等;
3-2-3 系统技术是以整体的概念,组织相关技术,对系统的设计和产品开发十分重要;
3-2-4 自动控制技术使机电一体化系统安全可靠地投入运行,是机电一体化技术中十分重要的技术;
3-2-5 传感检测技术是系统感受各种所需信息,实现自动控制和自动调节的关键技术;
3-2-6 执行传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动技术。
结束语
木工机械在机电一体化系统框架内设计、制造,可以生产出整体最佳化、智能化、柔性化地最佳木工机械产品,也是未来木工机械产口的产业发展方向。
于大伟
摘自《木材加工机械》
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