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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Herstellungsprozesses einer aus wenigstens einer Schüttgutschicht zu verpressenden Pressplatte, bei dem physikalische Prozessgrößen der Pressplatte mit wenigstens einer Messeinrichtung aufgenommen werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung des Herstellungsprozesses einer Pressplatte mit wenigstens einer Messeinrichtung.
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Zu den Pressplatten zählen insbesondere die Holzfaserwerkstoffplatten, beispielsweise mitteldichte Faserplatten (MDF) sowie die Holzspanwerkstoffplatten, beispielsweise Flachpressplatten (FPY) oder Grobspanplatten (OSB). Es zählen jedoch auch Lagenwerkstoffplatten und Dämmstoffplatten zu den Pressplatten. Im weiteren Sinne der Erfindung gehören zu den Pressplatten auch mit minimal kleinen Pressdrücken hergestellte Faserfliese. Bei der Herstellung derartiger Pressplatten ist es bekannt, den Herstellungsprozess sensorisch zu überwachen. Die sensorische Überwachung erfolgt mittels an der Herstellungsanlage angeordneten Sensoren oder mittels manuell durchzuführender Sichtprüfungen. Als problematisch hat sich jedoch die Überwachung des Bindungsprozesses herausgestellt, da dieser maßgeblich im Inneren des Plattenkörpers der Pressplatte und dort vornehmlich im Inneren einer die Schüttgutschicht verpressenden Presse stattfindet. Außerhalb der Presse an der Pressplatte gemessene Prozessgrößen geben nur unzureichend Aufschluss über den maßgeblich im Inneren der Presse ablaufenden Bindungsprozess, so dass den Bindungsprozess betreffende Störungen nicht oder erst verspätet nach aufwendiger Fehlersuche festgestellt werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit denen eine besonders effiziente Überwachung des Bindungsprozesses in einer Pressplatte ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils auf diese Patentansprüche rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Herstellungsprozesses einer aus wenigstens einer Schüttgutschicht zu verpressenden Pressplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung in die noch unverpresste Schüttgutschicht eingebettet wird, dass die die Messeinrichtung umgebende Schüttgutschicht zu der Pressplatte verpresst wird, und dass von der Messeinrichtung aufgenommene Prozessgrößen berührungslos ausgelesen werden. Die auf diese Weise erhaltenen Prozessgrößen werden nachfolgend mit Sollwerten verglichen, so dass die Produktqualität nachteilig beeinflussende Abweichungen schnell und zuverlässig festgestellt und zeitnah behoben werden können. Hierbei ist es von für die Erfindung maßgebender Bedeutung, dass die Prozessgrößen im Inneren des Plattenkörpers der Pressplatte aufgenommen und ausgelesen werden, ohne dazu den Plattenkörper der Pressplatte öffnen oder beschädigen zu müssen. Auf diese Weise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere diejenigen Prozessgrößen aufgenommen werden, die den im Inneren der Presse ablaufenden Bindungsprozess, beispielsweise einen Leimabbindungsprozess, beeinflussen. Das Auslesen der Prozessgrößen erfolgt entweder zeitlich unverzögert während des Herstellungsprozesses der Pressplatte oder zeitverzögert durch ein Abrufen von in der Messeinrichtung zwischengespeicherten Daten.
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Nach einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit der Messeinrichtung wenigstens eine im Plattenkörper der Pressplatte vorherrschende Temperatur gemessen. Da die im Inneren der Presse vorherrschende Temperatur maßgeblich den Bindungsprozess der Pressplatte beeinflusst, trägt eine Überwachung dieser Temperatur vorteilhaft zur Qualitätssicherung der Pressplatte bei.
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Nach einer nächsten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit der Messeinrichtung wenigstens ein im Plattenkörper der Pressplatte vorherrschender Druck gemessen. Der Druck beeinflusst ebenfalls maßgeblich den Bindungsprozess der Pressplatte, so dass auch eine Überwachung des Druckes vorteilhaft zur Qualitätssicherung der Pressplatte beiträgt.
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Nach einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit der Messeinrichtung wenigstens ein im Plattenkörper der Pressplatte vorherrschender Feuchtegehalt gemessen. Auch der Feuchtegehalt beeinflusst den Bindungsprozess der Pressplatte, so dass eine Überwachung des Feuchtegehalts vorteilhaft ebenfalls zur Qualitätssicherung der Pressplatte beiträgt. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, mit der Messeinrichtung neben den Prozessgrößen Temperatur, Druck und Feuchtegehalt weitere produktionsrelevante Prozessgrößen, wie den Pressflächenabstand in der Presse, den Formaldehydgehalt und andere flüchtige organische Verbindungen (VOC's) der Pressplatte zu erfassen.
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Um eine nahezu lückenlose Qualitätssicherung der Pressplatte zu gewährleisten, ist nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die physikalischen Prozessgrößen mit einer Vielzahl von Messeinrichtungen aufgenommen werden, die zuvor in einer vorbestimmten Anordnung in die noch unverpresste Schüttgutschicht eingebettet werden. Die vorbestimmte Anordnung erfolgt beispielsweise nach Art eines Rasters mit einer homogenen Verteilung oder nach Art einer Formation mit einer inhomogenen Verteilung der Messeinrichtungen in der unverpressten Schüttgutschicht. Eine nach Art einer Formation aufgestellte Anordnung der Messeinrichtungen kann beispielsweise dazu geeignet sein, Problembereiche, beispielsweise Mittenbereiche der Pressplatte mit einer größeren Stückzahl von Messeinrichtungen zu versehen. Die Anzahl der für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Messeinrichtungen ist maßgeblich davon abhängig, ob die Herstellung der Pressplatte mittels eines kontinuierlich oder eines taktweise arbeitenden Pressverfahrens erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Messeinrichtung als verlorenes Bauteil zum Verbleib in dem Plattenkörper der Pressplatte ausgebildet ist. Die Messeinrichtung ist dazu als Massenartikel ausgebildet, deren geometrische Abmessungen derart klein gewählt sind, dass ihr Verbleib in dem Plattenkörper der Pressplatte nicht zu einer relevanten Materialschwächung derselben führt. Für die Herstellung von Pressplatten von besonderer Güte liegt es jedoch im Rahmen der Erfindung, einen die Messeinrichtung enthaltenen Plattenbereich der Pressplatte nach Beendigung ihres Herstellungsprozesses abzutrennen. In diesem Fall können die Messeinrichtungen auch aus den abgetrennten Plattenabschnitten zurückgewonnen werden.
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Nach einer ersten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Messeinrichtung wenigstens einen Datenspeicher auf. Der Datenspeicher dient der Zwischenspeicherung der von der Messeinrichtung aufgenommenen Prozessgrößen und ist vorzugsweise als konstruktiv besonders kleine Abmessungen aufweisender Speicherchip ausgebildet.
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Nach anderen Weiterbildungen der Erfindung weist die Messeinrichtung einen Temperaturfühler, einen Drucksensor sowie einen Feuchtigkeitsmesser auf. Zur Weiterverarbeitung der von dem Temperaturfühler, dem Drucksensor und dem Feuchtigkeitsmesser abgegebenen Signale weist die Messeinrichtung eine Signalverarbeitung, vorzugsweise in Form eines Mikrocontrollers auf.
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Zur Energieversorgung der Messeinrichtung weist diese wenigstens einen Energiespeicher auf. Der Energiespeicher, beispielsweise ein Akkumulator, dient dabei insbesondere der Versorgung des Mikrocontrollers mit elektrischer Energie während seines Durchlaufs durch die Presse hindurch. Insbesondere dann, wenn beabsichtigt ist, die Messeinrichtungen enthaltene Plattenbereiche der Pressplatte nach Beendigung ihres Herstellungsprozesses abzutrennen, liegt es im Rahmen der Erfindung, als Energiespeicher auch handelsverfügbare Batterien einzusetzen.
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Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Datenspeicher als ein nichtflüchtiger Speicher (NVM) ausgebildet, dessen auf ihm gespeicherte Informationen auch dann erhalten bleiben, wenn die Messeinrichtung nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt wird. Der nichtflüchtige Speicher dient der dauerhaften Informationssicherung und damit vorteilhaft der logistischen Nachverfolgbarkeit der Pressplatte in Reklamationsfällen. Aufgrund ihrer geringen baulichen Abmessungen für die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignete nichtflüchtige Speicher sind elektrisch löschbare sowie elektrisch programmierbare Nur-Lese-Speicher, die unter der englischsprachigen Abkürzung „EEPROM” bekannt sind.
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Um den Plattenkörper der Pressplatte zum Auslesen der mit der Messeinrichtung aufgenommenen Prozessgrößen nicht öffnen oder beschädigen zu müssen, ist nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Messeinrichtung wenigstens eine drahtlos aufschaltbare und extern angeordnete Ausleseeinheit zugeordnet ist. Die Messeinrichtung selbst weist eine mit der Ausleseeinheit drahtlos zusammenwirkende Übertragungseinheit auf, die mit Vorteil als handelsverfügbares Funkmodul ausgebildet ist. Das Auslesen der Prozessgrößen kann sowohl dezentral von verschiedenen Positionen der den Herstellungsprozess ausführenden Anlage aus als auch zentral von einer einzigen der Presse zugeordneten Auslesestation aus erfolgen.
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Um die Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren, wird vorgeschlagen, die Messeinrichtung auf einer Leiterkarte auszubilden, die als Schaltungsträger für den Datenspeicher, den Temperaturfühler, den Drucksensor, den Feuchtigkeitsmesser sowie den Energiespeicher fungiert. Dabei können insbesondere technisch einfach zu realisierende Bauteile, wie der Temperaturfühler, der Drucksensor oder der Feuchtigkeitsmesser in Form von auf die Leiterkarte aufgedampften Kupferschichtstrukturen ausgebildet sein. Eine derartige, als Chip-on-board-Prinzip bekannte Ausbildung ist schließlich auch dazu geeignet, komplexe Schaltkreise auf die Leiterkarte aufzudampfen, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihren Abmessungen minimal klein ausführbar ist. Um einzelne Bereiche der Leiterkarte vor schädlichem Druck oder Feuchtigkeit zu schützen, ist die Leiterplatte mit Beschichtungen oder Gehäuseteilen versehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1: zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Anwendungsbeispiel; und
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2: zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Presse gemäß 1
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Die 1 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Herstellungsprozesses einer aus einer Schüttgutschicht 1 in einer Heißpresse 2 zu verpressenden Pressplatte 3, bei dem physikalische Prozessgrößen mit einer Anzahl von Messeinrichtungen 4 aufgenommen werden. Dazu werden die Messeinrichtungen 4 in einem ersten Schritt in die noch unverpresste, auf einem Formband 5 geführte Schüttgutschicht 1 eingebettet. In einem zweiten Schritt wird die die Messeinrichtungen 4 umgebende Schüttgutschicht 1 in der Heißpresse 2 zu der Pressplatte 3 verpresst. Während und nach dieser Verpressung werden die Prozessgrößen der in der Schüttgutschicht 1 bzw. der im Plattenkörper der Pressplatte 3 angeordneten Messeinrichtungen 4 mittels einer Ausleseeinheit 6 berührungslos ausgelesen. Eine in Produktionsrichtung gemäß Pfeil 7 vor der Heißpresse 2 gelegener Auslöser 8 ermöglicht die Synchronisation der Prozessgrößen, um diese später ihren in der Heißpresse 2 gelegenen Aufnahmeorten zuordnen zu können.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Anwendungsbeispiels im Bereich der Heißpresse 2. Mit der 2 wird veranschaulicht, wie die Schüttgutschicht 1 zwischen zwei umlaufenden, mit Heizplatten 9, 10 beheizten Stahlbändern 11, 12 zu der Pressplatte 3 verpresst wird. Die Stahlbänder 11, 12 laufen jeweils über zwei in einem Pressrahmen 13 gehaltene Umlenkrollen 14, 15 bzw. 16, 17. Das in der 2 dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt die in der Schüttgutschicht 1 eingebetteten Messeinrichtungen 4 in Produktionsrichtung hinter dem als Trigger ausgebildeten Auslöser 8, der es der hinter der Heißpresse angeordneten Ausleseeinheit 6 ermöglicht, die von den Messeinrichtungen 4 aufgenommenen Prozessgrößen ihren jeweiligen Aufnahmeorten zwischen den Stahlbändern 11, 12 der Heißpresse 2 zuordnen zu können. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.
