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【摘 要】 板材的翻转与合片机构是大型纸面石膏板生产线上非常重要的机械设备。本文首先介绍了纸面石膏板生产线板材翻转要求及原理，然后分析了纸面石膏板生产线板材翻转机构的分类，最后阐述了纸面石膏板生产线板材翻转与合片机构翻板臂-接板臂组合式、转笼式和弯钩式3种类型装置的结构形式和特点。
【关键词】 纸面石膏板;生产线;板材翻转;合片;机构
前言：
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加适量的改性淀粉、促凝剂、纤维、发泡剂和水等，搅拌混合后注入上下护面纸之间，经凝固、切断、烘干、切边等生产工序后制成的轻质建筑板材。纸面石膏板由于具有质轻、平整度好、施工安装方便、防火性能优良、生产能耗低、抗震、保温隔热、美观等优点，主要用作建筑物的内隔墙和室内吊顶材料。随着墙体材料改革的不断加快和建筑楼房需求量的不断增加，石膏板的需求量也在逐年增大。
纸面石膏板的发展符合我国的产业政策，是国家大力提倡推广应用的一种新型建筑材料。应用纸面石膏板可提高建筑物使用面积6%-15%，比砖墙降低荷载90%左右;在同样条件下，其建筑物墙体热能耗仅为实心粘土墙体的37%，节能效果显著。因此，随着我国经济建设的快速发展，纸面石膏板在全国出现了供不应求的局面。
石膏板生产工艺较为复杂，其主要过程为，料浆搅拌机将所需的各种原料搅拌成浆体，然后将浆体铺置在下面护纸上，经折边与上护面纸在成型辊处会合，碾压成板。板带经凝固皮带、输送辊道传送凝固后，由切断机切断，加速辊道拉开距离，经输送机和分配机送入烘干机。烘干后，经锯边处理，包装出厂。
年产1000万m2以上的纸面石膏板生产线中，湿板翻转机构和成品板合片机构都是重要设备，对板材的内在质量和外观质量至关重要。
1 纸面石膏板生产线板材翻转要求及原理
要想实现石膏板平稳翻转，必须具备几点：①送板叉子翻上后的角度最好在90～95°之间;②接板叉子升起后角度最好在80～85°之间;③送板叉子和接板叉子升到最高点时间差必须能够调节，最好调节到当石膏板被送到最高点开始下落的瞬间，接板叉子同时升到最高点开始下落，并且此时石膏板下落角度和接板叉子升起的角度最好保持一致，或者差别很小。
石膏板在运行到二控的时候必须进行一次翻转，而要实现翻转就必须依靠一套翻板装置来实现，为了实现石膏板的顺利翻转，保证在翻转过程中，设备平稳运行，石膏板不摔板，翻板装置的设计思路及相关参数设计变得十分关键。
其基本工作原理：电机直连双输出蜗轮蜗杆减速机组成传动装置，并通过蜗轮蜗杆减速机输出轴上的圆盘带动各自的大连杆组成曲柄旋转机构，然后通过叉子轴的运动带动驱动连杆、叉子中间连杆和叉子组成的连杆机构，来实现石膏板翻转的目的。
2 纸面石膏板生产线板材翻转机构的分类
在石膏板生产线中，通常采用的翻板机构可分为三类
2.1气动翻板
翻板力是由汽缸产生的，其结构简单、投资较低，但其性能不稳定，翻板周期较难控制，容易产生折板、碎板等现象，生产率也较低。
2.2液压翻板
由液压系统提供翻板动力，一般接板杆与抬起杆上均有一个液压缸，其同步性控制难度较大，电控部分也较麻烦，一般用于大型生产线，目前国内尚未研制。
2.3.机械翻板
它由离合器、减速器、曲柄摇杆机构和两组四杆机构等联接而成实现翻板，由于每隔一定时间才进行一次翻板，离合器的作用是在电机连续运转下，使翻板机完成间歇作业。机械翻板具有翻板周期可控制，工作状态平稳，不易产生折板、碎板等优点。
但现在生产中采用的翻板机构件尺寸大都没有进行优化设计，基本上采用图解法或解析法设计，一些要求难以保证。
3 纸面石膏板生产线板材翻转与合片机构结构形式和特点
目前国内生产线中采用最广泛的板材翻转和合片机构类型虽然是机械式，但是随着生产技术的进步，对机械式翻板设备进行了很大的改进，主要分为以下3种结构。
3.1翻板臂-接板臂组合式
如图1所示，该种形式的翻转机构使用最广泛。翻板臂可以看成是以3个固定点（减速机输出轴中心点O、转动轴中心点C和翻板臂支撑点F）为基础，构成的2个四连杆机构套合而成，接板臂同理。2个臂通过连杆的不同长度，在OA与AB达到一条直线，且OB距离最长时，翻板臂和接板臂的实际翻转角度分别与板材进入时的水平面形成钝角和锐角，湿板由翻板臂落在接板臂上，从而实现板材翻转。同时，国内设计的生产线，三控成品板的合片装置也是采用该形式。
这种结构的主要特点是：翻板臂和接板臂在上升和回落过程中，进行变速运动，板材翻转交接和落板阶段速度变化平稳，能够很好地保护板材内部质量，但在对翻板臂和接板臂的节奏配合調试时要求较高。另外，该结构的零部件较多，铰接点磨损频繁，在使用过程中的设备维护量较大。
图1 翻板臂-接板臂组合式结构示意
图2 转笼式翻板机结构示意
3.2转笼式
如图2所示，这种结构是参考木工板材的翻转和储存设备设计而成的。
转笼翻转机实现了在360°方向连续运转，分成6组翻板叉，每进一组板材，转笼翻转60°并在该位置等候。由于转笼翻转机省去了“翻板-接板”的往复动作，生产中动作单一且幅度小，工作稳定性很高，板材翻转后，2组之间的距离控制更为准确方便，非常好地保护了湿板。
转笼翻转机的另一个特点是驱动装置选用了交流伺服减速电机，充分发挥了交流伺服电机控制精度高、低速运转平稳、过载能力较强、响应时间极快等特点。这种结构的设备配置很简练，减速电机与中心轴直接连接，打破了湿板翻转结构的惯用模式，节约了一条横向输送皮带及相应的空间。但是“转笼式”结构对板材进入位置要求较高，否则靠近转笼翻转机中心的板材边部容易受损。
3.3弯钩式
如图3所示，此种形式用于成品板的合片，替代“翻板臂-接板臂”式的合片机构。
这是典型的“曲柄-滑块”结构。滑块处的部件包括：下滑道、上滑道（双排链条）以及滑块，滑块由导向轮和链轮盘共同组成，翻板弯钩与链轮盘连接为一体。该机构的工作原理是：电机通过减速机减速后，双方向输出动力，驱动2个短臂旋转，短臂旋转带动长臂产生位移，导向轮和链轮盘在下滑道和双排链条的限制下既沿板材运行方向移动，又围绕自身中心旋转，带动翻板弯钩同时摆动，将第1张进入合适位置的板材钩起、反转，板材在输送皮带摩擦力的作用下继续前行，从而滑落，与一直运行的第2张板材重叠，实现2张板的合片。短臂从初始位置旋转超过180°（即从H点运动到K点以后），滑块和翻板弯钩复位。
图3 弯钩式合片机结构示意
这种机构代替“翻板臂-接板臂”形式的主要优点是：（1）板材一直在运行，不存在2张板材的靠拢对齐、停顿等待、在空中合片又回落等多个过程，机械效率提高;（2）设备对2张板材宽度方向的间隙尺寸的适应范围很大;（3）由于翻过来的板是顺着弯钩曲面滑下，避免了“摔板”现象。可以看出，石膏板翻转和合片机构的设计在不断改进。同时值得说明的是，上述3种设备结构的制动部分最初都是采用机械装置，如离合器和摩擦盘。随着变频器的普及，部分生产厂家已经实现了使用变频器制动，使设备结构和维护工作变得简单。
4 结语
以上就是对纸面石膏板生产线板材翻转与合片机构3种类型的一点认识，3种类型各有优劣，在掌握了基本原理的情况下，在设计细节、加工制造及安装调试各个环节再加以严格把关，就能够设计出一套不错的纸面石膏板生产线板材翻转与合片装置。
参考文献：
[1]蒋少峰.浅析石膏板生产线翻板机构[J].中国建材装备，2001（3）：43-44.
[2]畅慧朝.翻板机翻板装置设计原理详解[J].机电产品开发与创新，2012（1）
【关键词】 纸面石膏板;生产线;板材翻转;合片;机构
前言：
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加适量的改性淀粉、促凝剂、纤维、发泡剂和水等，搅拌混合后注入上下护面纸之间，经凝固、切断、烘干、切边等生产工序后制成的轻质建筑板材。纸面石膏板由于具有质轻、平整度好、施工安装方便、防火性能优良、生产能耗低、抗震、保温隔热、美观等优点，主要用作建筑物的内隔墙和室内吊顶材料。随着墙体材料改革的不断加快和建筑楼房需求量的不断增加，石膏板的需求量也在逐年增大。
纸面石膏板的发展符合我国的产业政策，是国家大力提倡推广应用的一种新型建筑材料。应用纸面石膏板可提高建筑物使用面积6%-15%，比砖墙降低荷载90%左右;在同样条件下，其建筑物墙体热能耗仅为实心粘土墙体的37%，节能效果显著。因此，随着我国经济建设的快速发展，纸面石膏板在全国出现了供不应求的局面。
石膏板生产工艺较为复杂，其主要过程为，料浆搅拌机将所需的各种原料搅拌成浆体，然后将浆体铺置在下面护纸上，经折边与上护面纸在成型辊处会合，碾压成板。板带经凝固皮带、输送辊道传送凝固后，由切断机切断，加速辊道拉开距离，经输送机和分配机送入烘干机。烘干后，经锯边处理，包装出厂。
年产1000万m2以上的纸面石膏板生产线中，湿板翻转机构和成品板合片机构都是重要设备，对板材的内在质量和外观质量至关重要。
1 纸面石膏板生产线板材翻转要求及原理
要想实现石膏板平稳翻转，必须具备几点：①送板叉子翻上后的角度最好在90～95°之间;②接板叉子升起后角度最好在80～85°之间;③送板叉子和接板叉子升到最高点时间差必须能够调节，最好调节到当石膏板被送到最高点开始下落的瞬间，接板叉子同时升到最高点开始下落，并且此时石膏板下落角度和接板叉子升起的角度最好保持一致，或者差别很小。
石膏板在运行到二控的时候必须进行一次翻转，而要实现翻转就必须依靠一套翻板装置来实现，为了实现石膏板的顺利翻转，保证在翻转过程中，设备平稳运行，石膏板不摔板，翻板装置的设计思路及相关参数设计变得十分关键。
其基本工作原理：电机直连双输出蜗轮蜗杆减速机组成传动装置，并通过蜗轮蜗杆减速机输出轴上的圆盘带动各自的大连杆组成曲柄旋转机构，然后通过叉子轴的运动带动驱动连杆、叉子中间连杆和叉子组成的连杆机构，来实现石膏板翻转的目的。
2 纸面石膏板生产线板材翻转机构的分类
在石膏板生产线中，通常采用的翻板机构可分为三类
2.1气动翻板
翻板力是由汽缸产生的，其结构简单、投资较低，但其性能不稳定，翻板周期较难控制，容易产生折板、碎板等现象，生产率也较低。
2.2液压翻板
由液压系统提供翻板动力，一般接板杆与抬起杆上均有一个液压缸，其同步性控制难度较大，电控部分也较麻烦，一般用于大型生产线，目前国内尚未研制。
2.3.机械翻板
它由离合器、减速器、曲柄摇杆机构和两组四杆机构等联接而成实现翻板，由于每隔一定时间才进行一次翻板，离合器的作用是在电机连续运转下，使翻板机完成间歇作业。机械翻板具有翻板周期可控制，工作状态平稳，不易产生折板、碎板等优点。
但现在生产中采用的翻板机构件尺寸大都没有进行优化设计，基本上采用图解法或解析法设计，一些要求难以保证。
3 纸面石膏板生产线板材翻转与合片机构结构形式和特点
目前国内生产线中采用最广泛的板材翻转和合片机构类型虽然是机械式，但是随着生产技术的进步，对机械式翻板设备进行了很大的改进，主要分为以下3种结构。
3.1翻板臂-接板臂组合式
如图1所示，该种形式的翻转机构使用最广泛。翻板臂可以看成是以3个固定点（减速机输出轴中心点O、转动轴中心点C和翻板臂支撑点F）为基础，构成的2个四连杆机构套合而成，接板臂同理。2个臂通过连杆的不同长度，在OA与AB达到一条直线，且OB距离最长时，翻板臂和接板臂的实际翻转角度分别与板材进入时的水平面形成钝角和锐角，湿板由翻板臂落在接板臂上，从而实现板材翻转。同时，国内设计的生产线，三控成品板的合片装置也是采用该形式。
这种结构的主要特点是：翻板臂和接板臂在上升和回落过程中，进行变速运动，板材翻转交接和落板阶段速度变化平稳，能够很好地保护板材内部质量，但在对翻板臂和接板臂的节奏配合調试时要求较高。另外，该结构的零部件较多，铰接点磨损频繁，在使用过程中的设备维护量较大。
图1 翻板臂-接板臂组合式结构示意
图2 转笼式翻板机结构示意
3.2转笼式
如图2所示，这种结构是参考木工板材的翻转和储存设备设计而成的。
转笼翻转机实现了在360°方向连续运转，分成6组翻板叉，每进一组板材，转笼翻转60°并在该位置等候。由于转笼翻转机省去了“翻板-接板”的往复动作，生产中动作单一且幅度小，工作稳定性很高，板材翻转后，2组之间的距离控制更为准确方便，非常好地保护了湿板。
转笼翻转机的另一个特点是驱动装置选用了交流伺服减速电机，充分发挥了交流伺服电机控制精度高、低速运转平稳、过载能力较强、响应时间极快等特点。这种结构的设备配置很简练，减速电机与中心轴直接连接，打破了湿板翻转结构的惯用模式，节约了一条横向输送皮带及相应的空间。但是“转笼式”结构对板材进入位置要求较高，否则靠近转笼翻转机中心的板材边部容易受损。
3.3弯钩式
如图3所示，此种形式用于成品板的合片，替代“翻板臂-接板臂”式的合片机构。
这是典型的“曲柄-滑块”结构。滑块处的部件包括：下滑道、上滑道（双排链条）以及滑块，滑块由导向轮和链轮盘共同组成，翻板弯钩与链轮盘连接为一体。该机构的工作原理是：电机通过减速机减速后，双方向输出动力，驱动2个短臂旋转，短臂旋转带动长臂产生位移，导向轮和链轮盘在下滑道和双排链条的限制下既沿板材运行方向移动，又围绕自身中心旋转，带动翻板弯钩同时摆动，将第1张进入合适位置的板材钩起、反转，板材在输送皮带摩擦力的作用下继续前行，从而滑落，与一直运行的第2张板材重叠，实现2张板的合片。短臂从初始位置旋转超过180°（即从H点运动到K点以后），滑块和翻板弯钩复位。
图3 弯钩式合片机结构示意
这种机构代替“翻板臂-接板臂”形式的主要优点是：（1）板材一直在运行，不存在2张板材的靠拢对齐、停顿等待、在空中合片又回落等多个过程，机械效率提高;（2）设备对2张板材宽度方向的间隙尺寸的适应范围很大;（3）由于翻过来的板是顺着弯钩曲面滑下，避免了“摔板”现象。可以看出，石膏板翻转和合片机构的设计在不断改进。同时值得说明的是，上述3种设备结构的制动部分最初都是采用机械装置，如离合器和摩擦盘。随着变频器的普及，部分生产厂家已经实现了使用变频器制动，使设备结构和维护工作变得简单。
4 结语
以上就是对纸面石膏板生产线板材翻转与合片机构3种类型的一点认识，3种类型各有优劣，在掌握了基本原理的情况下，在设计细节、加工制造及安装调试各个环节再加以严格把关，就能够设计出一套不错的纸面石膏板生产线板材翻转与合片装置。
参考文献：
[1]蒋少峰.浅析石膏板生产线翻板机构[J].中国建材装备，2001（3）：43-44.
[2]畅慧朝.翻板机翻板装置设计原理详解[J].机电产品开发与创新，2012（1）