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一种快装式圆竹栏杆的制造方法

申请号 CN201910223430.2 申请日 2019-03-22 公开(公告)号 CN109866300A 公开(公告)日 2019-06-11
申请人 南京林业大学; 发明人 许斌; 朱伟; 王新洲; 顾文丽; 任梓瑞; 赵涵睿;
摘要 本 发明 涉及一种快装式圆竹 栏杆 的制造方法,包括:1)圆竹的处理和端头加工;2)圆竹的 榫 卯加工;3)圆竹的组装及边框固定;4)快装式竹栏杆的组装。将新鲜圆竹端部定厚加工,或开槽等分、开槽挖空等加工,利用高温 饱和 蒸汽 的快速加热,取出后趁热加工定型,连接时在需连接处 铣削 成对应的圆环槽,或向外弯曲竹片用于与相 接触 圆竹 定位 ,组装成圆竹栏杆。优点:1)利用高温 饱和蒸汽 的快速加热,随后趁热定型规格化,所得竹筒及端头尺寸 稳定性 好,具备防腐、防蛀和防霉功效。2)生产成本低,无任何化学 试剂 添加,加工工艺可控,成型周期短。3)处理后的圆竹与圆竹进行榫卯连接,结构稳定牢固,具有经济环保可循环利用的优点。
权利要求

1.一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是包括如下工艺步骤:(1)圆竹的处理和端头加工;
(2)圆竹的卯加工;
(3)圆竹的组装及边框固定;
(4)快装式竹栏杆的组装。
2.根据权利要求1所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述的步骤(1)圆竹的处理和端头加工,包括以下加工工序:
a)圆竹端部定厚加工及端头开槽加工、开口加工、挖孔加工:直径为10~300mm的新鲜竹筒,按要求截成200~3500mm长,内节靠边打通,靠端部30~100mm以竹筒外壁为基准,将竹黄部分去掉1~8mm,并将端部外圆和内圆1~3mm;端头开槽加工为端头等厚加工后也可将其锯切成多片,开槽深度最多到等厚处;
开口加工为槽底端预先钻孔,孔径比槽口大3~8mm,以防止竹片与圆竹连接处应集中,丁字型相交时,小圆竹的端头不开槽,直接插到已开圆孔的大圆竹内连接固定;
挖孔加工为需要弯曲的圆竹根据具体情况在弯曲处锯槽挖孔。
b)圆竹的高温饱和蒸汽处理,将竹筒倾斜放到小车上,倾斜角度为确保加热过程中的冷凝能排出竹筒,小车推进压力罐内并关好罐,然后向罐内通入饱和蒸汽,在温度
130~190℃的饱和蒸汽压力罐中处理10~90分钟,接着将罐内蒸汽泄压;
c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型:立刻将刚出罐的热竹筒在圆形模具中将端头旋转挤压成圆形,然后继续向内将端部挤压至比外径平均值小1~6mm,并在挤压好的外圆面套上固件将其定型规格化;或立刻将刚出罐的端头开槽加工竹筒端头等分后的一部分竹片向内压缩成比外径平均值小1~12mm的环状,同时剩余部分竹片向外弯曲压平撑开成平面,并将其固定定型;圆竹需要弯曲部位趁热将其弯曲并固定;
d)圆竹的干燥处理,将处理好的圆竹放到干燥窑中,最高温度80~110℃烘干至含水率
11~15%,得到无裂缝的圆竹部件。
3.根据权利要求2所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述步骤a)圆竹端部定厚加工及端头开槽加工、开口加工、挖孔加工中,竹筒壁厚小于3mm的,竹黄部分不去除,在干燥后将内孔加工到规定的内径。
4.根据权利要求2所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述步骤c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型中,所述紧固件为不锈、木质材料或塑料件,紧固件随竹筒一同干燥,或者干燥后拆除。
5.根据权利要求2所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述步骤c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型中,圆竹弯曲可以是圆竹直接弯曲,或者将圆竹中间挖个孔后弯曲,或将弯曲处内层挖除部分,并将留下的外层竹壁挖薄后弯曲。
6.根据权利要求1所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述的步骤(2)圆竹的榫卯加工:将圆竹端头圆环状或端头开槽加工的竹片作为榫头,或将端头开槽加工的竹片加工成木质家具中常见的榫头形状;对应连接的圆竹上开榫槽,环状不连贯榫槽可开在竹筒的一面,接头为盲孔式;也可以将两边竹壁全部开榫槽,圆竹端头竹片榫头贯穿连接相应圆竹。
7.根据权利要求1所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述的步骤(3)圆竹的组装及边框固定,将圆竹端头插进对应连接的圆竹的孔中,另一端头切齐后插进对应圆竹的榫槽中;端头有撑开竹片的,将撑开竹片与相交圆竹的圆柱面用螺钉连接,两端装配后将竹片冒出圆竹的端头锯掉;直角相交的,将圆竹互穿插到对面的榫卯中;所述榫卯可带胶装配。
8.根据权利要求1所述的一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其特征是所述的步骤(4)快装式竹栏杆的组装,为了便于圆竹框架之间的连接,框架的两侧边为圆竹或木材锯材,木材锯材与圆竹间为榫卯连接;圆竹框架间的连接为榫卯连接或紧固件连接;所述圆竹框架直接安插在底座上,底座为不锈钢、塑料或水泥制造而成。
9.根据权利要求1中所述的一种快装式圆竹栏杆的制作方法,其特征是圆竹间角接和端接时,先将对应其内径的圆木棒塞进圆竹端头变成实心端头后再加工榫卯,所述圆木棒可以带胶插进。

说明书全文

一种快装式圆竹栏杆的制造方法

技术领域

[0001] 本发明是一种快装式圆竹栏杆的制造方法,属于木材工业中的圆竹加工技术领域。

背景技术

[0002] 随着人们生活平的改善,栏杆的使用越来越多,有木质的、石头的、不锈等多种材质,对于田园和家庭栅栏,我国和东南亚地区都喜欢使用竹栏杆,竹材作为一种生物材料,是植物中作为结构材的最好的原料之一,竹材圆筒结构是天然形成的奇妙的结构,这种结构符合材料学中的等强度设计原理,它具有强度高、弹性好、性能稳定、密度小的特点。传统的竹栏杆直接采用竹杆、竹片制作,是最好利用竹材的方法之一,省能耗,又能充分显示竹杆的特征、质感、表达竹文化内涵,但传统的竹栏杆材料不作防腐、干燥处理。产品在使用过程中容易发生虫蛀、霉变、发黑和开裂;弯曲工艺比较原始,往往在产品表面留下焦黑痕迹,其采用绳缠绕扎或竹销钉方式的连接,在美观和牢固度方面都比较差。生产现代竹栏杆必须打破传统竹产品加工工艺,实现圆竹材料的工业化标准生产工艺,使其接头标准化设计和加工,这样可以标准化生产,需要在标准化、系列化、可拆装化下功夫。
[0003] 我国的竹子资源集中分布在长江以南的14个省、市、自治区。我国竹林面积和竹材产量已由1950年130万公顷和160万吨,增加到2011年的673万公顷,竹材16.44亿根。我国有大型竹材如毛竹、巨龙竹、龙竹、南麻竹、小叶龙竹等,这些竹材的竹杆粗大通直,还有小径级的竹材500多种,这些都是作为竹栏杆的理想材料。
[0004] 随着社会经济的发展和人口的增加,全球环境压力加大,各国政府和人民的环境意识加强,认识到生态循环的重要性,竹子具有一次造林成功,地下茎即可年年行鞭、出笋、成竹,年年择伐,生生不息,永续利用。竹子生长迅速,生长周期短。竹子是天然植物是“绿色”的原材料,“绿色”原材料是指对资源消耗少,对生态环境污染小,有利于人类健康,再生利用率高或可循环利用,在制造、使用、废弃直至再生循环利用的整个过程中,都与环境协调共存的一大类原材料。竹材具有资源的可持续性,不破坏森林资源。

发明内容

[0005] 本发明提出的是一种快装式圆竹栏杆的制造方法,其目的在于利用竹筒结构合理、强度高、弹性好、中空保温的特点,提出了一种生产成本低、无任何化学试剂添加、加工工艺可控、成型周期短的圆竹端头加工处理方法以及快装式竹栏杆的制造方法。
[0006] 本发明的技术解决方案:一种快装式圆竹栏杆的制造方法,包括如下工艺步骤:(1)圆竹的处理和端头加工;(2)圆竹的卯加工;(3)圆竹的组装及边框固定;(4)快装式竹栏杆的组装。
[0007] 所述的步骤(1)圆竹的处理和端头加工,包括以下加工工序:a)圆竹端部定厚加工及端头开槽加工、端头开口加工、端头挖孔加工:直径为10~
300mm的新鲜竹筒,按要求截成200~3500mm长,内节靠边打通,靠端部30~100mm以竹筒外壁为基准,将竹黄部分去掉1~8mm,并将端部外圆和内圆1~3mm;端头开槽加工为端头等厚加工后也可将其锯切成多片,开槽深度最多到等厚处;
端头开口加工为槽底端预先钻孔,孔径比槽口大3~8mm,以防止竹片与圆竹连接处应力集中,丁字型相交时,小圆竹的端头不开槽,直接插到已开圆孔的大圆竹内连接固定;
端头挖孔加工为弯曲的圆竹根据具体情况在弯曲处锯槽挖孔。
[0008] b)圆竹的高温饱和蒸汽处理,将竹筒倾斜放到小车上,倾斜角度为确保加热过程中的冷凝水能排出竹筒,小车推进压力罐内并关好罐,然后向罐内通入饱和蒸汽,在温度为130~190℃的饱和蒸汽压力罐中处理10~90分钟,接着将罐内蒸汽泄压;c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型:立刻将刚出罐的热竹筒在圆形模具中将端头旋转挤压成圆形,然后继续向内将端部挤压至比外径平均值小1~6mm,并在挤压好的外圆面套上固件将其定型;或立刻将刚出罐的端头开槽加工竹筒端头等分后的一部分竹片向内压缩成比外径平均值小1~12mm的环状,同时剩余部分竹片向外弯曲压平撑开成平面,并将其固定定型;圆竹需要弯曲部位趁热将其弯曲并固定;
d)圆竹的干燥处理,将处理好的圆竹放到干燥窑中,最高温度80~110℃烘干至含水率
11~15%,得到无裂缝的圆竹部件。
[0009] 所述步骤a)圆竹端部定厚加工及端头开槽加工、端头开口加工、端头挖孔加工中,竹筒壁厚小于3mm的,竹黄部分不去除,在干燥后将内孔加工到规定的内径。
[0010] 所述步骤c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型中,所述紧固件为不锈钢、木质材料或塑料件,紧固件随竹筒一同用于制造复合承重墙,或者干燥后拆除。
[0011] 所述步骤c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型中,圆竹弯曲可以是圆竹直接弯曲,或者将圆竹中间挖个孔后弯曲,或将弯曲处内层挖除部分,并将留下的外层竹壁挖薄后弯曲。
[0012] 所述的步骤(2)圆竹的榫卯加工:将圆竹端头圆环状或端头开槽加工的竹片作为榫头,或将端头开槽加工的竹片加工成木质家具中常见的榫头形状;对应连接的圆竹上开榫槽,环状不连贯榫槽可开在竹筒的一面,接头为盲孔式;也可以将圆竹两边竹壁全部开榫槽,圆竹端头竹片榫头贯穿连接相应圆竹。
[0013] 所述的步骤(3)圆竹的组装及边框固定,将圆竹端头插进对应连接的圆竹的孔中,另一端头切齐后插进对应圆竹的榫槽中;端头有撑开竹片的,将撑开竹片与相交圆竹的圆柱面用螺钉连接,两端装配后将竹片冒出圆竹的端头锯掉;直角相交的,将圆竹互穿插到对面的榫卯中;所述榫卯可带胶装配。
[0014] 所述的步骤(4)快装式竹栏杆的组装,为了便于圆竹框架之间的连接,框架的两侧边为圆竹或木材锯材,木材锯材与圆竹间为榫卯连接;圆竹框架间的连接为榫卯连接或紧固件连接;所述圆竹框架直接安插在底座上,该底座为不锈钢、塑料或水泥制造而成。
[0015] 圆竹间角接和端接时,圆竹端头可以先将对应其内径的圆木棒塞进变成实心端头后再加工榫卯,所述圆木棒可以带胶插进。
[0016] 本发明的有益效果:1)利用高温饱和蒸汽的快速加热,随后趁热定型标准化,所得竹筒及端头尺寸稳定性好,还有具备防腐、防蛀和防霉功效。
[0017] 2)生产成本低,无任何化学试剂添加,加工工艺可控,成型周期短。
[0018] 3)处理后的圆竹与圆竹进行榫卯连接,结构稳定牢固,可作为竹栏杆结构。用此制作的快装式全圆竹竹栏杆具有经济环保可循环利用的优点,是一种可持续的绿色经济。
[0019] 4)处理的竹筒直径范围广,连接时只需在需连接处铣削成对应的圆环槽即可,或向外弯曲竹片用于与相接触圆竹定位,其接触面更大也更稳定,连接处与竹材的连接形成一整体,牢固稳定。附图说明
[0020] 附图1为一种快装式圆竹栏杆的结构示意图。
[0021] 附图2为一种快装式圆竹栏杆中两个圆竹的分开竹片与圆竹的榫卯以及竹片弯曲定型后与圆竹连接的结构示意图图中的1为连接木棒,2为框架大径竹材,3为小径竹材。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明技术方案进一步说明一种快装式圆竹栏杆的制造方法,包括如下工艺步骤:(1)圆竹的处理和端头加工;(2)圆竹的榫卯加工;(3)圆竹的组装及边框固定;(4)快装式竹栏杆的组装。
[0023] 所述的步骤(1)圆竹的处理和端头加工,包括以下加工工序:a)圆竹端部定厚加工或竹壁等厚后再开槽等分加工等,直径为10~300mm的新鲜竹筒,按要求截成400~3500mm长,内节靠边打通,靠端部30-100mm以竹筒外壁为基准(在加工时遇到竹节,先将外层竹节去除,与无节处平齐),通过钻孔、铣削的方法将竹黄部分去掉1~
8mm,并将端部外圆和内圆倒角1~3mm;端头等厚加工后也可以将其锯切或铣削加工成榫头,开槽最多到等厚处,槽最深处也可以预先钻孔,孔径比槽口大3~8mm,以防止竹片与圆竹连接处应力集中。竹筒壁厚小于3mm的,竹黄部分可以不去除。对于丁字型相交时,小圆竹的端头可以不开槽,直接插到已开圆孔的大圆竹内。圆竹需要弯曲的,可以根据具体情况在弯曲处开槽等,因弯曲的角度有大有小,圆竹的直径也有大有小。
[0024] b)圆竹的高温饱和蒸汽处理,将竹筒倾斜放到放到小车上,确保加热过程中的冷凝水能排出竹筒,小车推进压力罐内并关好罐门,然后向罐内通入饱和蒸汽,在温度为130~190℃的饱和蒸汽压力罐中处理10~90分钟,接着排汽泄压。
[0025] c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型,将刚出罐的竹筒赶紧在设备的圆形模具中先将端头旋转挤压成圆形,然后继续将端部挤压比外径平均值小1~6mm,并在挤压好的外圆面套上一紧固件将其定型;或将已开槽的端头在设备上将其端头分开一部分竹片向内弯曲成,端头压缩比外径平均值小1~12mm的环状,同时还有部分竹片向外弯曲压平撑开成一平面,并将其固定住。该紧固件可以为不锈钢、木质材料,也可以是塑料件等,该紧固件可以随竹筒一同用于连接,也可以待干燥后拆下来。圆竹需要弯曲的也要趁热将其弯曲并固定。
[0026] d)圆竹的干燥处理,将处理好的圆竹放到干燥窑中,最高温度80~110℃烘干至含水率11~15%,可以得到无裂缝的圆竹部件。
[0027] 所述的步骤(2)圆竹的榫卯加工,如图2所示,将圆竹端头圆环状作为榫头,或将端头锯切的竹片作为榫头,也可以将锯切竹片加工成木质家具中常见的榫头;连接圆竹在对应的位置开榫槽,环状不连贯榫槽可以开在竹筒的一面,对应的接头为盲孔式;也可以将圆竹两边竹壁全部开榫槽,连接圆竹的端头竹片榫头可以贯穿连接相应圆竹。
[0028] 所述的步骤(3)圆竹的组装及边框固定,如图1所示,将圆竹压缩端头插进对应圆竹的孔中,另一压缩端头切齐后插进对应圆竹的榫槽中;端头有撑开竹片的,将撑开竹片与相交圆竹的圆柱面用螺钉连接,两端装配后将竹片冒出圆竹的端头锯掉。对于直角相交的,可以将其如同木材端接开榫卯的方法,将其相互穿插到对面的榫卯中,这些榫卯可以带胶装配。
[0029] 所述的步骤(4)快装式竹栏杆的组装,为了便于圆竹框架之间的连接,框架的两边可以是圆竹,也可以为木材锯材,木材锯材与圆竹是榫卯连接。圆竹框架之间的连接可以榫卯连接,也可以是不锈钢等的紧固件。这些圆竹框架可以直接安插在底座上,该底座为不锈钢、塑料或水泥制造而成。
[0030] 实施例1一种快装式圆竹栏杆的制作方法如下:
(1)圆竹的处理和端头加工,包括以下加工工序:
a)圆竹端部定厚加工或竹壁等厚后再开槽等分加工,直径为100mm的新鲜竹筒,按要求截成1500mm和1200mm长,内节靠边打通,靠端部100mm以竹筒外壁为基准,通过铣削的方法将竹黄部分去掉3mm,端头壁厚为6mm,并将端部外圆和内圆倒角1mm;直径为50mm的新鲜竹筒,按要求截成1200mm长,内节靠边打通,靠端部100mm以竹筒外壁为基准,通过铣削的方法将竹黄部分去掉3mm,端头壁厚为5mm,并将端部外圆和内圆倒角1mm。
[0031] b)圆竹的高温饱和蒸汽处理,将竹筒倾斜放到放到小车上,确保加热过程中的冷凝水能排出竹筒,小车推进推进压力罐内并关好罐门,然后向罐内通入饱和蒸汽,在温度为180℃的饱和蒸汽压力罐中处理12分钟,接着排汽泄压。
[0032] c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型,将刚出罐的竹筒赶紧在设备的圆形模具中先将端头旋转挤压成圆形,然后继续将端部挤压比外径平均值小3mm,并在挤压好的外圆面套上一不锈钢紧固件将其定型。
[0033] d)圆竹的干燥处理,将处理好的圆竹放到干燥窑中,最高温度100℃烘干至含水率11-15%,可以得到无裂缝的圆竹部件。
[0034] (2)圆竹的榫卯加工,将圆竹在对应的位置开外径为44.2m,内径为37.8mm的不连续的环状槽,环状槽只开大径级圆竹的一边。
[0035] (3)圆竹的组装及边框固定,将圆竹一段插进对应的槽中,另一端切齐后插进对应圆竹的孔槽中。四个大径级圆竹之间在边角处通过榫卯连接。
[0036] (4)复合竹栏杆的制造,为了便于圆竹框架之间的连接,框架的两边为圆竹,圆竹与圆竹间为榫卯连接。圆竹框架可以直接安插在不锈钢底座上。
[0037] 实施例一种快装式圆竹栏杆的制作方法如下:
(1)圆竹的处理和端头加工,包括以下加工工序:
a)圆竹端部定厚加工或竹壁等厚后再开槽等分加工,直径为100mm的新鲜竹筒,按要求截成2700mm长,内节靠边打通,靠端部100mm以竹筒外壁为基准,通过铣削的方法将竹黄部分去掉3mm,端头壁厚为6mm,并将端部外圆和内圆倒角1mm,并在600mm和2100高度锯裁一扇形槽,该槽最深处达圆竹中心。直径为50mm的新鲜竹筒,按要求截成1200mm长,内节靠边打通,靠端部100mm以竹筒外壁为基准,通过铣削的方法将竹黄部分去掉3mm,端头壁厚为5mm,并将端部外圆和内圆倒角1mm。
[0038] b)圆竹的高温饱和蒸汽处理,将竹筒倾斜放到放到小车上,确保加热过程中的冷凝水能排出竹筒,小车推进推进压力罐内并关好罐门,然后向罐内通入饱和蒸汽,在温度为160℃的饱和蒸汽压力罐中处理60分钟,接着排汽泄压。
[0039] c)圆竹端部的压缩规格化及弯曲定型,将刚出罐的竹筒赶紧在设备的圆形模具中先将端头旋转挤压成圆形,然后继续将端部挤压比外径平均值小3mm,并在挤压好的外圆面套上一不锈钢紧固件将其定型。将大径级圆竹在高度600mm和2100mm弯曲成直角,并将其定型。
[0040] d)圆竹的干燥处理,将处理好的圆竹放到干燥窑中,最高温度100℃烘干至含水率11-15%,可以得到无裂缝的圆竹部件。
[0041] (2)圆竹的榫卯加工,将圆竹在对应的位置开外径为44.2m,内径为37.8mm的不连续的环状槽,环状槽只开大径级圆竹的一边。
[0042] (3)圆竹的组装及边框固定,将圆竹一段插进对应的槽中,另一端切齐后插进对应圆竹的孔槽中。两个大径级圆竹之间在端头插进相应的圆棒进行对接连接,圆棒与圆竹内节连接时可以先涂布环树脂
[0043] (4)复合竹栏杆的制造,为了便于圆竹框架之间的连接,框架的两边为圆竹,圆竹与圆竹间为外包不锈钢钢连接。圆竹框架可以直接安插在水泥底座上。