Development of Servo Hydraulics of Veneer Lathe

Abstract

Diplomityö tehtiin kansainväliseen, mekaanisen puunjalostusteollisuuden koneita, tuotantojärjestelmiä ja tehtaita toimittavaan yritykseen. Diplomityön tarkoituksena oli kartoittaa syitä viilusorvin teräpenkin asemoinnissa esiintyneisiin värähtelyongelmiin ja tutkia ratkaisuja niiden voittamiseksi, sekä sorvausvoimien määrittäminen. Diplomityön teoreettisessa osassa tutustuttiin viilusorvin, erityisesti sen hydraulisten servojärjestelmien rakenteeseen ja toimintaan sekä viilunsorvaukseen. Teräpenkin syötön servojärjestelmää tutkittiin teoreettisesti johtamalla suljetun piirin siirtofunktiot “asema/käsky” ja “virhe/voima” ja tulostamalla niiden taajuusvaste-kuvaajat, joista tutkittiin parametrien vaikutuksia järjestelmän toimintaan. Tulokset vahvistettiin simuloimalla. Todettiin nykyisen järjestelmän värähtelyongelmien johtuvan pääasiassa hydrauliöljyn joustosta sylinterissä. Parannuksina ehdotettiin suurempaa sylinterin halkaisijaa ja viskoosikitkakertoimen suurentamista. Diplomityön kokeellisessa osassa mitattiin viilusorvin servojärjestelmien toimilaitteissa esiintyviä voimia ja niiden perusteella laskettiin varsinaiset sorvausvoimat. Lisäksi tutkittiin teräpenkin syötön ja muiden servojärjestelmien asemointitarkkuutta sorvauksen aikana. Mittauksia varten diplomityössä suunniteltiin ja hankittiin kannettava mittausjärjestelmä.

The Master of Science Thesis was carried out at international company manufacturing wood processing machinery. The objective of the thesis was discovering reasons for problems related to vibrations in the servo system of knife carriage feed, studying methods to overcome them, and defining peeling forces. The theoretical part of thesis describes the construction and functions of peeling lathe, particularly hydraulic servo systems, and peeling. The servo system of knife carriage feed was studied theoretically by postulating closed loop transfer functions “position/command” and “error/force”, and making Bode-plots of them. Bode-plots were used to study the effects of changing parameters of the system and the results were ensured with simulations. The reasons for problems were traced to compressibility of hydraulic oil in cylinder. Suggestions made to improve the performance of the system were utilization of larger cylinder diameter and higher viscous friction coefficient. The practical part of thesis contains measurements of forces in servo actuators during peeling and actual peeling forces calculated from these. In addition, the measurements were used to study positioning accuracy of knife carriage feed. For measurements was designed and purchased a portable DAQ-system.