-
Verfahren
zum Schutz der Maschinenelemente einer kontinuierlich arbeitenden
Presse bei einer Notabschaltung wegen drohender Überlastung im Pressspalt nach
Patentanspruch 1 und eine kontinuierlich arbeitende Presse zur Durchführung des Verfahrens
nach Patentanspruch 8.
-
Bei
der großindustriellen
Herstellung von Holzwerkstoffplatten kommen kontinuierlich arbeitende
Pressen zum Einsatz. Bei diesen Pressen, wie in
DE 39 13 991 C2 beschrieben,
wird die Presskraft durch hydraulische Stellglieder auf die Press-
und Heizplatten und weiter über
Stahlbänder,
die abgestützt über einen
Wälzkörperteppich
(Rollstangen) umlaufend angeordnet sind, auf das Pressgut übertragen.
Bei den genannten Übertragungselementen bilden
die Stahlbänder
mit Dicken von circa 1,5 bis 4 mm gegenüber den anderen, wesentlich
steiferen Elementen das schwächste
Bauteil in der Kette der ausfallbedrohten Maschinenelemente. In
diesem Zusammenhang bedeutet es nicht, dass das Stahlband vollständig versagt,
sondern sollte die Oberfläche des
Stahlbandes Beschädigungen
aufweisen führt dies
bereits zu einer mangelhaften Oberflächenqualität des Endproduktes und damit
zu Ausschuss. Durch die Produktion von immer dünneren und vor allem hochverdichteten
Holzwerkstoffplatten steigt die aufzuwendende Verformungsarbeit
bei partiellen Dichteunterschieden des Pressgutes so stark an, dass
auch schon sehr kleinflächige
Dichteschwankungen, zum Beispiel durch Faserknäuel oder Leimklumpen im Pressgut
zu Druckstellen an der Oberfläche
des Stahlbandes oder gar zur Zerstörung des Stahlbandes führen können. Für die sich
in Verwendung befindlichen großflächigen Hydraulikzylinder
im Hauptpressbereich liegen solche partiellen Druckschwankungen
außerhalb
des messbaren Bereiches, zumal zwischen Stahlband und Hydraulikzylinder
noch weitere Maschinenelemente angeordnet sind. Aus diesen Gründen ist
es das Ziel hochwertige und fehlerfreie Sicherheitseinrichtungen
zu schaffen, die die umlaufenden Stahlbänder bzw. die anderen Maschinenelemente
der Anlage schützen
sollen und für
einen rechtzeitigen Halt der Anlage sorgen können.
-
Mit
der
DE 198 10 553
A1 ist eine Sicherheitseinrichtung bekannt geworden, bei
der im Einlaufbereich bzw. vor dem eigentlichen Druckbereich der
kontinuierlich arbeitenden Presse in einer über die gesamte Breite der
einlaufenden Preßgutmatte vorgesehenen
Druckrinne in der oberen Heizplatte Druckerfassungselemente angeordnet
sind, die bei übermäßigen Druckanstiegen
aufgrund von Dichtefehlern, einer überhöhten Pressgutmatte wegen Fehlschüttung oder
Doppelungen im Einlaufbereich der kontinuierlich arbeitenden Presse
auf eine oder mehrere Sensoren drückend eine Sicherheitsschaltung
auslösen
kann und damit die kontinuierlich arbeitende Presse stillsetzen
oder den Pressdruck gezielt im Durchlauf entlasten. Letztere Möglichkeit
bedeutet, dass der Fehler durch die kontinuierlich arbeitende Presse
durchwandert und am jeweiligen Ortspunkt der Pressenrahmen gezielt
Druckentlastet wird um eine Schädigung
der Anlage zu vermeiden. Eine derartige punktuelle Druckentlastung
im Durchlauf beinhaltet das Risiko einer mangelhaften Einsteuerung
der Entlastung während
des Durchlaufes durch die kontinuierlich arbeitende Presse, zum
Beispiel durch spät
reagierende große
Druckzylinder, bei denen viel Hydraulikvolumen bewegt werden muss. Deswegen
ist eine reine Druckentlastung nicht ausreichend. Auch hat sich
aus diesem Grund diese Möglichkeit
nur bei sehr kleinen Fehlern bewährt
und es wird möglichst
vermieden eine derartige Durchleitung einer Fehlschüttung durch
eine kontinuierlich arbeitende Presse durchzuführen.
-
Weiter
ist eine mechanische Sicherheitseinrichtung mit der
DE 196 22 712 A1 bekannt
geworden, die mittels Schleifdrähten
Fehler zu Beginn des Keilverdichtereinlaufs ermitteln kann. Dabei
sind oberhalb der Pressgutmatte kurz vor Beginn des Pressgutmattenkontaktes
mit dem oberen Stahlband der kontinuierlich arbeitenden Presse Schleifdrähte aufgehängt. Diese
schleifen auf der Oberfläche
der Pressgutmatte und werden zum Beispiel im Falle von Doppelungen
der Pressgutmatte in den Einlaufkeilverdichter mit hineingezogen
und lösen
damit Alarm aus. Doppelungen der Pressgutmatte im Einlauf in den Keilverdichter
der kontinuierlich arbeitenden Presse entstehen durch einen Rückstau des
massiv eingespannten Pressgutes oder durch Ausbläser der entweichenden überschüssigen Luft,
die explosionsartig Material der Pressgutmatte entgegen der Einlaufrichtung
zurückschleudert
und somit für
eine Pressgutmattenüberhöhung sorgt.
Diese Mattenüberhöhung sind
in der Regel nur partiell und nicht über die gesamte Breite vorhanden.
-
Neben
diesen Möglichkeiten
zur Ermittlung von unregelmäßigen in
der einlaufenden Pressgutmatte besteht auch noch die Möglichkeit
den Keilverdichtereinlauf mittels einer optischen Erkennung per Kamera,
Photozellen, Laserstrahlen oder Radar zu überwachen. Gegenüber dem
oben bereits angeführten
Stand der Technik ist aber die bestehende Staubentwicklung durch
herausströmende
Gase aus der Pressgutmatte im Einlaufkeilverdichter ein Problem. Gerade
Kameras, Photozellen oder Laserstrahlen lassen sich hier zu leicht
irritieren und lösen
zu früh Alarm
aus.
-
Dieser
bekannte Stand der Technik zur Auslösung eines Nothalts hat sich
aber bisher noch nicht mit der Problematik einer schnellen Notabschaltung bei
einer kontinuierlich arbeitenden Presse beschäftigt. Es besteht nämlich die
Problematik, dass das Signal einer Notabschaltung so schnell umgesetzt
werden muss, dass es nicht zu einer Drucküberhöhung, weder im Einlaufkeilverdichter
noch im Pressspalt des Hauptpressbereichs, kommen kann. Diese Gefahr
tritt verstärkt
bei schnell laufenden Pressen auf, die mit niedrigem Pressfaktor
und somit mit mehr als einem Meter pro Sekunde Produktionsgeschwindigkeit
fahren. Meist werden bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten hochfeste
Dünnplatten
bis zu 3 oder 4 mm Endproduktdicke hergestellt. Geht man davon aus,
dass ein Keilverdichtereinlauf eine Länge von etwa 2 Metern aufweist
und die Produktionsgeschwindigkeit 1,5 m/s beträgt, so muss eine kontinuierlich
arbeitende Presse innerhalb von 1,3 Sekunde zum Stehen gebracht
werden. Unter Berücksichtigung
der Tatsache dass hier mehrere Tonnen Gewicht (Stahlbänder, Wälzstangen,
Umlenktrommeln) dynamisch umlaufend bewegt werden, wäre diese Anhalteweg
beachtlich. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass man aber
hier an den Grenzen der physikalischen Gesetzmäßigkeiten arbeitet und die
optimalen Anhaltewege nur mit optimalen Bremswerten erreicht werden
können.
Uneingeschliffene Bremsen oder abgenutzte Bremsen sorgen bei weitem
nicht mehr für
eine ausreichende Bremswirkung und erhöhen das Risiko, dass bei einem
Nothalt die detektierte Mattenüberhöhung immer
noch bis zum Ende des Keilverdichters oder sogar in den Pressspalt
des Hochdruckbereiches einfährt
und es zu irreparablen Schädigungen
des Stahlbandes kommt. Denn am Ende des Keilverdichters bzw. zu
Beginn der Hauptpressstrecke bei den ersten Pressenrahmen befindet sich
der Pressspalt bereits nahe an der Enddicke des zu produzierenden
Produktes.
-
Daraus
ergibt sich das Problem, dass trotz Notabschaltung noch empfindliche
Maschinenteile geschädigt
werden könnten.
Gerade der Keilverdichter einer kontinuierlich arbeitenden Presse
ist eine hochkomplexe Vorrichtung und neben der Stahlbandqualität entscheidend
für die
Qualität
des herzustellenden Produktes.
-
Der
Erfindung liegt nun Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Schutz der
Maschinenelemente einer kontinuierlich arbeitenden Presse bei einer
Notabschaltung wegen drohender Überlastung
im Pressspalt zu schaffen.
-
Die
Lösung
für das
Verfahren für
dieser Aufgabe besteht nach Anspruch 1 darin, dass nach Erkennung
einer fehlerhaften oder überhöhten Pressgutmatte
im Einlaufkeilverdichter der kontinuierlich arbeitenden Presse das
Bremssystem zum Stoppen der umlaufenden Bewegung aktiviert wird
und gleichzeitig im Einlaufkeilverdichter der kontinuierlich arbeitenden
Presse der untere Einlaufbereich abgesenkt wird.
-
Die
Lösung
zur Ausgestaltung einer kontinuierlich arbeitenden Presse zur Durchführung des
Verfahrens besteht nach Anspruch 8 darin, dass der untere Teil des
Einlaufkeilverdichters auf einer Vielzahl von längs und quer angeordneten Differenzialzylindern
angeordnet ist.
-
Durch
diese Absenkung gelingt es die kontinuierlich arbeitende Presse
im Einlaufbereich so schnell zu öffnen,
dass während
der Vollbremsung und des sich weiterbewegenden Fehlers der Pressspalt
an der Stelle des Fehlers immer größer ist als die zu produzierende
Enddicke des Endprodukts. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei einer
Produktion einer 3 mm dicken hochfesten Dünnplatte ein in den Keilverdichter
einlaufender Fehler, zum Beispiel eine Mattendoppelung in einem
kleinen Bereich, immer einen Pressspalt von mehr als 6 mm zur Verfügung hat, was
der doppelten Enddicke der aktuellen Produktion entspricht. Dabei
spielen die im Einlaufkeilverdichter angeordneten Kurzhubzylinder
eine besondere Rolle, da diese in der Lage sein müssen, innerhalb
von einer Sekunde weit genug abzusenken. Aus diesem Grunde sind
auch Differenzial-Kurzhubzylinder oder Plungerzylinder in Kurzhubausführung bei
den vorderen Pressenrahmen vorgesehen, damit auch hier eine Absenkung
der unteren Heizplatte im Notfall möglich ist. Erst bei den späteren Pressenrahmen (zum
Beispiel ab dem zweiten, aber ggf. auch erst bei späteren) werden
die äußeren Kurzhubzylinder durch
feste Anschläge
ersetzt und eine Absenkung ist hier nicht mehr möglich aber auch nicht notwendig.
Die Kurzhubzylinder werden hier nur noch zur Einsteuerung von Biegelinien
der Heizplatte und/oder zur unterstützenden Steuerung des Stahlbandverlaufes
eingesetzt.
-
Weitere
vorteilhafte Merkmale, Maßnahmen und
Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und
der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
-
Es
zeigen:
-
1 In
schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer kontinuierlich
arbeitenden Presse mit einlaufseitig angeordneter Sicherheitseinrichtung
zur Erkennung von Fehlern einer Pressgutmatte,
-
2 schematische
Darstellung einer fehlerhaften Pressgutmatte im Einlaufkeilverdichter
einer kontinuierlich arbeitenden Presse,
-
3 schematische
Darstellung eines Einlaufkeilverdichters einer kontinuierlich arbeitenden Presse
mit den ersten beiden Pressenrahmen,
-
4 einen
nicht maßstäblich gezeichneten Differentialzylinder
mit kurzem Hub und
-
5 eine
Draufsicht auf den Einlaufkeilverdichter und den sich anschließenden Hauptpressbereich
nach 2.
-
In
den 1 und 2 ist in schematischer Seitenansicht
der Einlauf einer kontinuierlich arbeitenden Presse mit einer einlaufseitig
angeordneten Sicherheitseinrichtung dargestellt. Die kontinuierlich arbeitende
Presse besteht hierbei aus den beiden endlos umlaufenden Stahlbändern 1 und 2,
die mittels Umlenktrommeln 3 umgelenkt werden. Die Pressgutmatte 4 wird
auf einem endlosen Formband 5 gestreut und wird anschließend in
die kontinuierlich arbeitende Presse eingeführt. Dort wird die Pressgutmatte 4 unter
Anwendung von Druck und Wärme
in eine endlose Werkstoffplatte verpresst. Dazu wird der Pressdruck über Hydraulikzylinder
(nicht dargestellt) in den Pressenrahmen auf die Heizplatten aufgebracht.
Die abrollenden Wälzkörper oder
Rollstangen zwischen dem jeweiligen Stahlband und den Heizplatten
sorgen für
die Druck- und Wärmeübertragung.
-
Treten
nun Fehler (Pressgutmattenüberhöhungen,
-doppelungen oder einzelne Ausbläser)
im Einlauf der kontinuierlich arbeitenden Presse auf, so werden
die Schleifdrahtspitzen 6, die regelmäßig über die Breite der Pressgutmatte 4 vor
dem Presseneinlauf angeordnet sind, in den Einlauf mit hineingezogen
und üben
einen Zug auf die Schleifdrahthalterung 7 aus. Diese Zugkraft
wird schließlich
als Signal erkannt und ein Notstopp der kontinuierlich arbeitenden
Presse eingeleitet. Diese Sicherheitseinrichtung mittels Schleifdrähten ist
nur ein Beispiel für
eine mögliche
Ermittlung von Fehlern im Presseneinlauf. Es können natürlich auch andere Mittel, wie
Kameraüberwachung,
Photozellen oder Laserstrahlen.
-
In 3 wird
schließlich
schematisch der Aufbau eines Einlaufkeilverdichters 9 einer
kontinuierlich arbeitenden Presse dargestellt, wobei eine übermäßige Druckbelastung
des oberen Stahlbandes mittels eines Druckwächters 22 im oberen
Einlaufgelenksystem 13 erkannt werden kann. In der Zeichnung
wurde auf eine vollständige
Abbildung einer kontinuierlich arbeitenden Presse verzichtet. Der bereits
erläuterte
und hier vollständig
zugrunde liegende Stand der Technik ist dem Fachmann bekannt. In
der kontinuierlich arbeitenden Presse laufen die Stahlbänder 1 und 2 über Umlenktrommeln 3 in
Richtung Pressspalt zusammen. Die Pressgutmatte 4 wird
von dem Formband 5 auf das untere Stahlband 2 übergeben.
Das untere Stahlband 2 wird dabei durch Rollstangen 8 rollend
abgestützt.
Im Einlaufkeilverdichter 9 nimmt anschließend die
Pressgutmatte 4 Kontakt mit dem oberen Stahlband 1 auf,
das ebenfalls mittels Rollstangen 8 rollend abgestützt ist. Während des
regulären
Betriebes sorgen Differenzialzylinder 18 und 19 für eine optimale
Einstellung des Einlaufkeilverdichters 9 für die Produktion.
Wird nun ein Fehler in der Pressgutmatte 4 wie bereits
beschrieben festgestellt, werden sofort die Bremsvorrichtungen (nicht
dargestellt) aktiviert und die kontinuierlich arbeitende Presse
abgebremst. Während des
Bremsvorganges wird gleichzeitig die untere Heizplatte 14 im
unteren Bereich des Einlaufkeilverdichters 9 mittels der
Differenzialzylinder 18, die auf dem Rahmen 15 gelagert
sind, abgesenkt. Damit findet eine Öffnung des Einlaufes der kontinuierlich
arbeitenden Presse statt. Je nach Produktionsgeschwindigkeit kann
es auch notwendig sein den Einlaufkeilverdichter 9 weiter
zu öffnen
als nur durch die Absenkung des unteren Bereiches. Hierzu wird auch das
Einlaufgelenksystem 13 mit der zugehörigen Heizplatte im oberen
Teil des Einlaufkeilverdichters 9 mittels der Differenzialzylinder 19 angehoben.
-
Bei
extremen Produktionsgeschwindigkeiten oder ungenügender Bremsleistung kann das Öffnen der
kontinuierlich arbeitenden Presse bis zu den ersten beiden Pressenrahmen 11 und 12 des
Hauptpressbereiches 10 notwendig werden. Die dort vorhandenen
Druckzylinder 20 in Plunger- oder in Differenzialzylinderausführung in
den ersten beiden Pressenrahmen 11 und 12 sind
dabei unterhalb der Heizplatte 14 angelenkt und können durch
ihr Absenken ebenfalls das Öffnen
des Pressspaltes herbeiführen und
die Zeit bis zum Eintritt von Schädigungen der Stahlbänder 1 und 2 verlängern. Auch
hier kann bei Fehlern und überproportionalen
Druckerhöhungen im
Einlaufbereich ein Alarm ausgelöst
werden, der den Notstopp der kontinuierlich arbeitenden Presse aktiviert.
-
In 4 ist
im Schnitt ein Differenzialzylinder 18 unterhalb der Heizplatte 14 im
Keilverdichter 9 in Kurzhubausführung dargestellt, wobei beispielsweise
die Maße
von 4 mm Hub und 200 mm Durchmesser des Zylinderinnenraumes angegeben
sind. Möglich
und sinnvoll sind hier Bereich von 3 bis 5 mm Hub (von Anschlag
zu Anschlag) und 150 bis 250 mm Durchmesser des Zylinderraumes bei
schnelllaufenden Pressen. Dabei sind einfache Ausführungen
der Druckzylinder möglich
und es ist auch keine Überwachung
des Hubes notwendig. Im aktivierten Zustand ist der Druck unten
maximal eingestellt und der Zylinder für die Betriebsstellung bis
zum Anschlag nach oben ausgefahren, im Notfall wird Entlastet und
bis zum unteren Anschlag abgesenkt. Somit ist auch keine aufwendige
Ventil- und Steuerungstechnik notwendig, sondern es genügen ausfallsichere Ein/Aus-Ventile.
-
Dabei
soll die Öffnung
der Presse im Rahmen der Notabschaltung innerhalb von 1,5 s in einer Größenordnung
stattfinden, die mindestens der Höhe des Pressspaltes im Auslauf
der kontinuierlich arbeitenden Presse entspricht und damit der Produktenddicke.
Im vorliegenden Fall wäre
also das Sicherheitssystem mit 4 mm Hub der Differenzialzylinder (18, 20)
primär
für eine
Produktenddicke von 4 mm vorgesehen, da bei einer Doppelung der
Pressgutmatte 4 von 4 auf 8 mm dieses problemlos mit der
Absenkung erreicht und eine Drucküberhöhung vermieden werden kann.
Dabei sollten Differenzialzylinder (18, 20) mit
einer möglichen
Hubgeschwindigkeit von mehr als 2,5 mm/s vorgesehen sein.
-
Bei
dünneren
Plattenproduktionen ist die Sicherheit gegen Drucküberhöhungen größer, bei
dickeren Plattenproduktionen muss entweder zusätzliche Bewegungen im oberen
Bereich (Einlaufgelenksystem 13 mit den zugehörigen Differenzialzylindern 19)
stattfinden oder die Differenzialzylinder (18, 20) müssen mit
ihren Anschlägen
für größere Hubbereiche
ausgelegt werden.
-
In 5 findet
sich nochmals eine Ansicht des Beginns einer kontinuierlich arbeitenden
Presse mit Einlaufkeilverdichter 9 und dem Beginn des Hauptpressbereiches 10.
Die Anzahl der Differenzialzylinder 18 ist hier rein willkürlich gewählt und
bestimmt sich aus den gewählten
Ausmaßen
und der Pressenbreite. Dabei wird hier anschaulich dargestellt,
warum nach den ersten beiden Pressenrahmen 11 und 12 keine
weitere Absenkung der Heizplatte 14 mehr möglich ist,
da sich die Reihen der Druckzylinder 20 nicht mehr geschlossen
fortsetzt, sondern außen
sind nur noch aus Kostengründen unbewegliche
Anschläge 21 der
Pressenrahmen angeordnet und innen weiterhin Druckzylinder 20.
-
Im
Rahmen des Erfindungsgedankens ist es für den Fachmann selbstverständlich die
Aufgabe und Lösung
nicht spezifisch auf den dargestellten Einlaufkeilverdichter 9 anzuwenden,
sondern auch andere Einlaufvorrichtungen von kontinuierlich arbeitenden
Pressen so auszubilden, dass eine Eilabsenkung oder Eilanhebung
im Gefahrenfall zum Öffnen der
kontinuierlich arbeitenden Presse durchgeführt werden kann. Es ist dem
Fachmann auch verständlich,
dass der Einlaufkeilverdichter kein direkt durch seine Wortwahl
begrenzbares oder durch das Ausführungsbeispiel
begrenztes System darstellt, sondern dass sich ein Einlaufkeilverdichter
bis in den Hauptpressbereich erstrecken kann. Maßgeblich ist hier, dass solange
eine keilförmige
Verdichtung der Pressgutmatte stattfindet und die Pressgutmatte nicht
nur noch gleich bleibend zwischen den Stahlbändern eingespannt durch die
kontinuierlich arbeitende Presse läuft, man von einem Einlaufkeil
oder einer Einlaufkeilverdichtung sprechen kann.
-
- 1
- Stahlband
oben
- 2
- Stahlband
unten
- 3
- Umlauftrommel
- 4
- Pressgutmatte
- 5
- Formband
- 6
- Schleifdrahtspitze
- 7
- Schleifdrahthalterung
- 8
- Wälzkörperumlauf
- 9
- Einlaufkeilverdichter
- 10
- Hauptpressbereich
- 11
- Erster
Pressenrahmen
- 12
- Zweiter
Pressenrahmen
- 13
- Einlaufgelenksystem
oben
- 14
- Heizplatte
unten
- 15
- Rahmen
Einlaufkeilverdichter
- 16
- Pressbär
- 17
- Presstisch
- 18
- Differenzialzylinder
unten
- 19
- Differenzialzylinder
oben
- 20
- Druckzylinder
Hauptpressbereich
- 21
- Anschläge Pressenrahmen
- 22
- Druckwächter