DE102021004824A1 - Plant and method for the continuous production of material panels as well as chipper, system and computer program product - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anlage und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten, sowie einen Zerspaner ein System und ein Computerprogrammprodukt. Beispielhaft für die genannten Erfindungen besteht die Erfindung bei einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer Presse, darin dass in der Anlage (35) ein Zerspanungsbereich (40) mit einer Steuerung (39) und/oder zumindest ein Zerspaner (8), mit einer Steuerung (17) angeordnet ist, wobei die Steuerung (30) der Anlage (35) mit der Steuerung (39) für den Zerspanungsbereich (40) und/oder mit der Steuerung (17) für den Zerspaner (7) wirkverbunden ist. Ein möglicher Zerspaner mit Schneidwerkzeuge zur Zerkleinerung von Material weist nach der Erfindung zumindest Sensoren zur Generierung von Messwerten an der Zuführvorrichtung, dem Schwergutabscheider (4), an der Abführvorrichtung und/oder für das Material selbst auf, wobei diese mit der Steuerung (17) zur Auswertung der Messwerte in Wirkverbindung stehen und wobei zur Steuerung oder Regelung des Zerspaners (8) die Steuerung (17) mit Stelltrieben und/oder einstellbaren Maschinenelementen am Zerspaner (8) in Wirkverbindung steht, insbesondere mit der Zuführvorrichtung, dem Schwergutabscheider (4), der Abführvorrichtung für das Material und/oder dem Antrieb (1623) des Zerspaners.The invention relates to a system and method for the continuous production of material panels, as well as a chipper, a system and a computer program product. As an example of the inventions mentioned, the invention consists in a plant for the continuous production of material panels with a press, in that in the plant (35) there is a machining area (40) with a control (39) and/or at least one shredder (8) with a controller (17), the controller (30) of the system (35) being operatively connected to the controller (39) for the chipping area (40) and/or to the controller (17) for the chipper (7). According to the invention, a possible shredder with cutting tools for shredding material has at least sensors for generating measured values on the feed device, the heavy material separator (4), on the discharge device and/or for the material itself, with these being connected to the controller (17) for evaluation of the measured values, and with the controller (17) being operatively connected to actuator drives and/or adjustable machine elements on the hogger (8) for controlling or regulating the hogger (8), in particular to the feed device, the heavy material separator (4), the Discharge device for the material and/or the drive (1623) of the chipper.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a plant for the continuous production of material panels according to the preamble of
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.The invention also relates to a method for operating such a system according to the preamble of
Weiter betrifft die Erfindung einen Zerspaner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 17, insbesondere geeignet zur Verwendung in einer Anlage oder einem Verfahren zur Herstellung von Werkstoffplatten, sowie ein System und ein Computerprogrammprodukt nach den Ansprüchen 21 und 23.The invention also relates to a chipper according to the preamble of
Für die Herstellung z.B. von Spanplatten bzw. OSB-Platten muss Holz in langen Spänen bereitgestellt werden. Hierzu benutzt man Messerringzerspaner, wie sie z.B. aus
Mit
Auch diese Anwendung der Basisdaten für den Verschleiß haben Erfolge gezeigt und das Verschleißbild an den Werkzeugen wurde optimiert. Problematisch ist aber, dass ein optimaler Betrieb in der Regel nur mit erfahrenem Bedienpersonal gefahren werden kann und dass ein Dauerbetrieb (24/7) oder qualitativ hochwertige Produktionsabläufe sich meist nur durch Erfahrungswerte und manuelle Eingriffe des Personals erzielen lassen. Insbesondere werden noch heute Tabellen und Produktionsbücher, teilweise von Hand, geführt um Erfahrungswerte aus früheren Produktionen zur Optimierung der aktuellen Produktion zu verwenden.This application of the basic data for wear has also shown success and the wear pattern on the tools has been optimized. The problem, however, is that optimal operation can usually only be carried out with experienced operating personnel and that continuous operation (24/7) or high-quality production processes can usually only be achieved through empirical values and manual intervention by the personnel. In particular, tables and production books are still kept, sometimes by hand, in order to use empirical values from previous productions to optimize current production.
Üblicherweise werden die Zerkleinerungsvorrichtungen oder Zerspaner als Insellösungen in einer Anlage betrieben und erhalten entsprechend nur einen An-/Aus-Befehl. Damit ist das vorliegende Zerspanungssystem zu unflexibel für die heutigen Produktionsanforderungen, insbesondere für eine bedarfsgerechte und/oder vorausschauende Produktion in einer großindustrielle Anlage zur Herstellung von Werkstoffplatten.The shredding devices or flakers are usually operated as isolated solutions in a system and accordingly only receive an on/off command. The present machining system is therefore too inflexible for today's production requirements, in particular for needs-based and/or anticipatory production in a large-scale industrial plant for the production of material panels.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffplatten in Verbindung mit einer Zerspanung zu schaffen, die in der Lage ist bedarfsgerecht Material zu zerspanen und dabei die vorhandenen Ressourcen, insbesondere an Material und Vorrichtungen respektive Werkzeugen, optimal einzusetzen. Weiter soll in Erweiterung der Aufgabe die Möglichkeit bestehen das produzierte Material vorrausschauend zu produzieren um Bedarfsspitzen abzufedern und die Zerspanung möglichst im optimalen Betriebsbereich zu fahren. Gleichzeitig soll die Zerspanung an die zukünftigen Anforderungen der Anlage hinsichtlich zumindest der Qualität und Quantität des Materials, bevorzugt automatisiert, einstellbar sein. Besonders bevorzugt wird eine verschleißende Überproduktion oder eine Produktion mit mangelhaftem Material bedingt durch verschlissene Schneidwerkzeuge vermieden.The object of the present invention is to create a system and a method for producing material panels in connection with machining, which is able to machine material as required and to use the available resources, in particular material and devices or tools, optimally. Furthermore, as an extension of the task, there should be the possibility of producing the material produced with foresight in order to cushion demand peaks and to run the machining in the optimal operating range as far as possible. At the same time, the machining should be adjustable, preferably automated, to the future requirements of the system with regard to at least the quality and quantity of the material. A wearing overproduction or a production with defective material caused by worn cutting tools is particularly preferably avoided.
Die Erfindung geht gattungsgemäß von einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer Presse aus, wobei in der Anlage zumindest eine Formstrecke zur Erstellung einer Pressgutmatte, eine Presse zur Verpressung der Pressgutmatte in eine Werkstoffplatte und eine Endfertigung zur Abstapelung und eine Steuerung für die genannten Teile der Anlage angeordnet sein sollte. Bevorzugt ist eine Doppelbandpresse für einen kontinuierlichen Pressvorgang vorgesehen.The invention is generically based on a plant for the continuous production of material panels with a press, the plant having at least one molding section for creating a mat of pressed material, a press for pressing the mat of pressed material into a material panel and a finishing line for stacking and a controller for the parts mentioned of the plant should be arranged. A double belt press is preferably provided for a continuous pressing process.
Diese Aufgabe wird für eine Anlage dadurch gelöst, dass in der Anlage ein Zerspanungsbereich mit einer Steuerung und/oder zumindest ein Zerspaner, bevorzugt ein Messerringzerspaner, mit einer Steuerung angeordnet ist, wobei die Steuerung der Anlage mit der Steuerung für den Zerspanungsbereich und/oder mit der Steuerung für den Zerspaner wirkverbunden ist.This object is achieved for a system in that a chipping area with a controller and/or at least one chipper, preferably a knife ring chipper, with a controller is arranged in the system, the controller of the system being connected to the controller for the chipping area and/or with is actively connected to the control for the chipper.
Die Erfindung versteht unter Schleifen oder Schleifvorrichtungen nicht nur das Wiederherstellen des Messers mit rotierenden Schleifmitteln und unbestimmter Schneide, sondern auch das Schärfen, beispielsweise unter Verwendung von Fräsern oder ähnlichen Werkzeugen mit definierter Schneide.The invention understands by grinding or grinding devices not only the restoration of the knife with rotating abrasives and an indefinite cutting edge, but also sharpening, for example using milling cutters or similar tools with a defined cutting edge.
Die Erfindung versteht unter einem Schleifroboter demnach nicht nur eine Vorrichtung mit einem hohen Automatisierungsgrad, welcher die Messer aus dem Schneidwerkzeug entnimmt und wieder einsetzt sowie schärft, sondern auch die Möglichkeit einen automatisierten CNC-Fräser als Schleifvorrichtung respektive als Schärfvorrichtung einzusetzen, in den die stumpfen Messer automatisiert eingelegt und die geschärften Messer automatisiert herausgenommen werden.
Somit sind Schleifen oder Schärfen als äquivalente Mittel zur Wiederherstellung der Messer oder andere Maschinenteile zu verstehen.According to the invention, a grinding robot is not only a device with a high degree of automation, which removes the knives from the cutting tool and inserts them again and sharpens them, but also the possibility of using an automated CNC milling cutter as a grinding device or as a sharpening device, in which the blunt knives automatically inserted and the sharpened knives are automatically removed.
Thus, grinding or sharpening are to be understood as equivalent means of restoring the knives or other machine parts.
Nachfolgend ist beschrieben, wie die Lösung noch durch weitere Merkmale verbessert und optimiert werden könnte.The following describes how the solution could be further improved and optimized with additional features.
In einer ersten Erweiterung der Erfindung kann die Steuerung des Zerspaners zur Umsetzung von mindestens zwei Betriebsmodi geeignet sein, bevorzugt einem energiesparendem Modus, einem hinsichtlich des Durchsatzes minimierten respektive maximierten Betriebsmodus, einem verschleißarmen und/oder einen die Spanqualität betreffenden Betriebsmodus. Diese Betriebsmodi zeichnen sich insbesondere durch ein Kombinat an verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten aus, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden. In vorteilhafter Weise kann Produktionsbedingt der Zerspaner oder im Verbund der Zerspaner mit der Produktion für Werkstoffplatten adaptiv oder vorausschauend für die spätere Produktion und/oder Wartung betrieben werden.In a first extension of the invention, the control of the chipper can be suitable for implementing at least two operating modes, preferably an energy-saving mode, an operating mode that is minimized or maximized in terms of throughput, a low-wear operating mode and/or an operating mode that affects chip quality. These operating modes are characterized in particular by a combination of different setting options, which are described in more detail below. Advantageously, depending on the production process, the chipper or in combination with the production of material panels can be operated adaptively or with foresight for later production and/or maintenance.
Besonders bevorzugt sind im oder nach dem Zerspanungsbereich Silos oder Bunker vorgesehen, die die Ergebnisse der verschiedenen Betriebsarten aufnehmen können um diese zweckentsprechend in den Produktionsablauf der nachfolgenden Anlagenteile einzubinden.Silos or bunkers are particularly preferably provided in or after the machining area, which can record the results of the various operating modes in order to integrate them appropriately into the production process of the subsequent plant parts.
Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass die Steuerung der Anlage geeignet ist in Abhängigkeit von der laufenden oder zukünftigen geplanten Produktion Einfluss auf die Steuerung des Zerspanungsbereichs und/oder des Zerspaners zu nehmen.Alternatively or cumulatively, it can be provided that the control of the system is suitable for influencing the control of the chipping area and/or the chipper depending on the current or future planned production.
Besonders bevorzugt kann dem Zerspaner ein Schärfroboter zugeordnet sein, welcher zur Aufbereitung bzw. Wiederherstellung der Schneidwerkzeuge des Zerspaners geeignet ist und/oder dem Zerspaner ist ein Lager zur Lagerung der Schneidwerkzeuge zugeordnet, höchst bevorzugt zur Lagerung oder Verwendung von Schneidwerkzeugen für unterschiedliche Betriebsmodi. Auch durch die verwendeten Einstellungen der Messerwerkzeuge, insbesondere mit anderen einstellbaren Parametern, kann ein Betriebsmodus gegenüber einem anderen unterschiedlich sein.Particularly preferably, the chipper can be assigned a sharpening robot, which is suitable for preparing or restoring the cutting tools of the chipper and/or the chipper is assigned a warehouse for storing the cutting tools, most preferably for storing or using cutting tools for different operating modes. One operating mode can also differ from another due to the settings used for the knife tools, in particular with other adjustable parameters.
Alternativ oder kumulativ kann zur Ausbildung eines Zerspanungsmanagements eine Steuerung in der Anlage zur Herstellung von Werkstoffplatten angeordnet sein, welches bevorzugt geeignet ist aktuelle Werte und/oder Erfahrungswerte aus dem Zerspanungsbereich, einem Bereich der Aufbereitung für das Material und/oder einem Zerspaner zur Selbstoptimierung, insbesondere der verschiedenen Betriebsmodi, zu verarbeiten. Einhergehend ist es auch möglich Messergebnisse aus der späteren oder vorhergehenden Produktion bzw. der Qualitätskontrolle zu verwenden um die Betriebsmodi anzupassen oder zu korrigieren. Besonders bevorzugt ist eine Kontrolle der zerspanten Materialien vorgesehen, um den aktuellen Verschleiß (z.B. der Schneidwerkzeuge) zu beurteilen und um ggfs. Einstellungen des Zerspaners anzupassen. Auch Schwankungen im Material (Güte, Art, Qualität, Fremdstoffe...) können für einen notwendigen Steuerungs- oder Regelungseingriff im Zerspanungsbereich oder am Zerspaner ausreichend sein.Alternatively or cumulatively, a controller can be arranged in the plant for the production of material panels to form a machining management system, which is preferably suitable for current values and/or empirical values from the machining area, an area of preparation for the material and/or a machine for self-optimization, in particular of the different operating modes. It is also possible to use measurement results from subsequent or previous production or quality control in order to adapt or correct the operating modes. A control of the machined materials is particularly preferably provided in order to assess the current wear (e.g. of the cutting tools) and, if necessary, to adjust the settings of the chipper. Fluctuations in the material (grade, type, quality, foreign matter...) can also be sufficient for a necessary control or regulation intervention in the machining area or on the machine.
Alternativ oder kumulativ kann somit eine Steuerung im Zerspanungsbereich angeordnet sein, welche geeignet ist aktuelle oder Erfahrungswerte aus dem Zerspanungsbereich oder einem Zerspaner und höchst bevorzugt in Verbindung mit Qualitätsmerkmalen zugehöriger produzierter Werkstoffplatten und/oder der Qualität des Rohmaterials (Frischholz/Altholz/Holzarten....) zu verarbeiten. Dabei kann eine Auswerteeinheit, die Steuerung oder die Regelung Vorschläge zur Einstellung der Parameter der Anlage oder des Zerspanungsbereiches erarbeiten oder verbessern und diese einem Bediener vorschlagen oder automatisiert in die Produktion einfließen lassen.Alternatively or cumulatively, a controller can be arranged in the machining area, which is suitable for current or empirical values from the machining area or a machine operator and most preferably in connection with quality features of the associated material panels produced and/or the quality of the raw material (fresh wood/waste wood/types of wood... .) to process. An evaluation unit, the open-loop or closed-loop control, can work out or improve suggestions for setting the parameters of the system or the machining area and suggest these to an operator or automatically incorporate them into production.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zur Ausbildung eines Zerspanungsmanagements ein System in der Anlage angeordnet sein, welches zumindest eine Vorrichtung zur Speicherung und/oder Auswertung von Daten, beispielsweise der Messwerte, der Parameter und/oder der Betriebszustände umfasst, wobei besonders bevorzugt die Daten aus dem Zerspanungsbereich, einem Zerspaner, der Aufbereitung, der Formstrecke, der Presstrecke, der Presse, der Endfertigung und/oder aus dem Qualitätsmanagement für die Produkte, beispielsweise Labordaten, gespeichert und/oder ausgewertet werden.In a further exemplary embodiment, a system can be arranged in the plant to form a machining management system, which comprises at least one device for storing and/or evaluating data, for example the measured values, the parameters and/or the operating states, with the data from the Machining area, a chipper, the processing, the forming section, the pressing section, the press, the finishing line and/or from the quality management for the products, for example laboratory data, are stored and/or evaluated.
Auch können zur Ausbildung eines Zerspanungsmanagements die Schneidwerkzeuge im Zerspanungsbereich markiert und durch entsprechende Lese- und/oder Schreibmittel bei ihrer Verwendung oder ihrer Verarbeitung in den Anlagenteilen, bevorzugt im Zerspaner, in deren Lager und/oder im Schärfroboter erkennbar und/oder nachverfolgbar angeordnet sein.In order to form a machining management system, the cutting tools in the machining area can also be marked and arranged in a recognizable and/or traceable manner using appropriate reading and/or writing means when they are used or processed in the system parts, preferably in the machine, in their storage and/or in the sharpening robot.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer Presse, wobei in der Anlage in einer Formstrecke eine Pressgutmatte erstellt, diese in einer Presse zu einer Werkstoffplatte verpreßt und nach einer Endfertigung gestapelt werden, wobei diese Teile der Anlage mit einer Steuerung betrieben werden. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in der Anlage ein Zerspanungsbereich und/oder zumindest ein Zerspaner, bevorzugt ein Messerringzerspaner, durch Steuerungen gesteuert werden und wobei die Steuerung der Anlage mit der Steuerung für den Zerspanungsbereich und/oder mit der Steuerung für den Zerspaner wirkverbunden ist.The invention also relates to a method for operating a plant for the continuous production of material panels with a press, in which case a mat of material to be pressed is created in a forming section in the plant, which is pressed in a press to form a material panel and, after finishing, is stacked, with these parts of the plant operated with a controller. The object of the invention is achieved in that a chipping area and/or at least one chipper, preferably a knife ring chipper, are controlled by controllers in the system and the control of the system is controlled by the controller for the chipping area and/or by the controller for the chipper is operatively connected.
Besonders bevorzugt kann dabei der Zerspanungsbereich und oder der Zerspaner in Abhängigkeit von der Produktion oder der Anlage in verschiedene Betriebsmodi versetzt werden, bevorzugt in einen energiesparenden Modus, einem hinsichtlich des Durchsatzes minimierten respektive maximierten Betriebsmodus, einem verschleißarmen und/oder einen die Spanqualität betreffenden Betriebsmodus.Particularly preferably, the machining area and/or the machine can be switched to different operating modes depending on the production or the system, preferably an energy-saving mode, an operating mode that is minimized or maximized in terms of throughput, a low-wear operating mode and/or an operating mode that affects chip quality.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung der Anlage in Abhängigkeit von der laufenden oder zukünftigen geplanten Produktion Einfluss auf die Steuerung des Zerspanungsbereichs und/oder des Zerspaners nehmen. Dabei wird in vorteilhafter Weise, bevorzugt vorausschauend, das Material so produziert, wie es später für ein bestimmtes Produkt benötigt wird. Beispielsweise können für hochwertige Werkstoffplatten hochwertige Späne produziert werden und für qualitativ weniger anspruchsvolle Platten Späne geringerer Qualität, bevorzugt in Verbindung mit einem geringeren Stromverbrauch oder geringerem Verschleiß. Ähnliche Überlegungen ließen sich auch für die Erzeugung von Fasern in einer MDF Anlage oder für die Erzeugung von Strands in einer OSB Anlage anstellen.In one embodiment, the control of the system can influence the control of the chipping area and/or the chipper depending on the current or planned future production. In this case, the material is advantageously produced, preferably with foresight, in the manner in which it will later be required for a specific product. For example, high-quality chips can be produced for high-quality material panels and chips of lower quality can be produced for panels of less demanding quality, preferably in connection with lower power consumption or less wear. Similar considerations can also be made for the production of fibers in an MDF plant or for the production of strands in an OSB plant.
Alternativ oder kumulativ kann die Steuerung der Anlage in Abhängigkeit von der laufenden oder zukünftigen geplanten Produktion Einfluss auf die Aufbereitung der Schneidwerkzeuge des Zerspaners und/oder auf ein Lager zur Lagerung der Schneidwerkzeuge sowie dessen Auswahl bzw. den Einsatz der Schneidwerkzeuge nehmen, bevorzugt zur Lagerung oder Verwendung von Schneidwerkzeugen für unterschiedliche Betriebsmodi. Beispielsweise können für eine hochwertige Produktion frisch geschärfte Messer oder Messerringe verwendet und für eine weniger hochwertige Produktion Messerringe bzw. Messer mit bereits vorhandenem Verschleiß und entsprechend geringerer Qualität verwendet werden.Alternatively or cumulatively, depending on the current or planned future production, the control of the system can influence the preparation of the cutting tools of the chipper and/or a store for storing the cutting tools and its selection or use of the cutting tools, preferably for storage or Use of cutting tools for different modes of operation. For example, freshly sharpened knives or knife rings can be used for high-quality production, and knife rings or knives with already existing wear and correspondingly lower quality can be used for lower-quality production.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird ein Zerspanungsmanagement verwendet oder ausgeführt, welches bevorzugt geeignet ist aktuelle und/oder Erfahrungswerte aus dem Zerspanungsbereich, der Aufbereitung und/oder einem Zerspaner zur Selbstoptimierung, insbesondere der verschiedenen Betriebsmodi, zu verarbeiten. Hierzu kann bevorzugt ein selbstlernendes System im Sinne von Algorithmen, neuronalen Netzen oder künstlicher Intelligenz vorgesehen sein, welches eine Vielzahl von Daten auswertet und Parameter zur Einstellung der Anlage, des Zerspaners oder des Systems generiert.In a particular exemplary embodiment, a machining management system is used or implemented, which is preferably suitable for processing current values and/or empirical values from the machining area, processing and/or a machine operator for self-optimization, in particular of the various operating modes. For this purpose, a self-learning system in the sense of algorithms, neural networks or artificial intelligence can preferably be provided, which evaluates a large number of data and generates parameters for setting the system, the chipper or the system.
Besonders bevorzugt kann eine Steuerung im Zerspanungsbereich verwendet werden, welche geeignet ist aktuelle oder Erfahrungswerte aus dem Zerspanungsbereich oder einem Zerspaner in Verbindung mit Qualitätsmerkmalen zugehöriger produzierter Werkstoffplatten zu verarbeiten und insbesondere Vorschläge zur Einstellung der Parameter der Anlage oder des Zerspanungsbereiches zu erarbeiten oder diese zu verbessern. Auch hier kann bevorzugt ein selbstlernendes System im Sinne von Algorithmen oder künstlicher Intelligenz vorgesehen sein, welches eine Vielzahl von Daten auswertet und Parameter zur Einstellung der Anlage, des Zerspaners oder des Systems generiert.Particularly preferably, a controller can be used in the machining area, which is suitable for processing current or empirical values from the machining area or a machine operator in connection with quality features of associated material panels produced and, in particular, for developing or improving proposals for setting the parameters of the system or the machining area. Here, too, a self-learning system in the sense of algorithms or artificial intelligence can preferably be provided, which evaluates a large number of data and generates parameters for setting the installation, the chipper or the system.
Besonders bevorzugt können in einem hochwertigen System zur Durchführung eines Zerspanungsmanagements Daten und Messwerte gespeichert, verarbeitet und/oder ausgewertet werden, beispielsweise Messwerte, Parameter und/oder Betriebszustände, wobei besonders bevorzugt die Daten aus dem Zerspanungsbereich, einem Zerspaner, der Aufbereitung, der Formstrecke, der Presstrecke, der Presse, der Endfertigung und/oder aus dem Qualitätsmanagement für die Produkte, beispielsweise Labordaten, gespeichert und/oder ausgewertet werden.Particularly preferably, data and measured values can be stored, processed and/or evaluated in a high-quality system for carrying out chipping management, for example measured values, parameters and/or operating states, with particularly preferably the data from the chipping area, a chipper, the preparation, the forming line, the press line, the press, the finishing line and/or from quality management for the products, for example laboratory data, are stored and/or evaluated.
Das Zerspanungsmanagement kann gemäß der Erfindung lokal für einen Zerspaner, für eine größere Anzahl von Zerkleinerungsvorrichtungen (mehrere Zerspaner und/oder andere Zerkleinerungsvorrichtungen) vorgesehen sein. Aber auch globale Systeme für die Anlage oder sogar für eine übergeordnete Anlagensteuerung, welche mehrere Anlagen, bevorzugt an verschiedenen Standorten, mit Daten versorgen kann und/oder von dieser Daten bekommt, können vorgesehen sein. Bei globalen Systemen oder Anlagen können Parameter, Messwerte, Qualitätskenndaten und vieles mehr ausgetauscht und für die Optimierung lokaler Systeme benutzt werden.According to the invention, the chipping management can be provided locally for a chipper, for a larger number of shredders (several chippers and/or other shredders). But also global systems for the plant or even for a higher-level plant control, which can supply several plants, preferably at different locations, with data and/or data from them gets can be provided. In the case of global systems or plants, parameters, measured values, quality characteristics and much more can be exchanged and used to optimize local systems.
Besonders bevorzugt sind die Schneidwerkzeuge, die Messerringe, die Zerspaner und/oder die Messer gekennzeichnet und eindeutig zueinander und/oder zu ihren Erfahrungswerten und/oder Messdaten elektronisch registrierbar sowie in den einzelnen Anlagenteilen wie Lager, Schärfroboter und/oder Zerspaner mittels geeigneter Schreib- und/oder Lesemittel durch die aufnehmenden oder abgebenden Einzelmaschinen erkennbar sowie zur Datenanpassung/-übergabe geeignet. Dies dient im Wesentlichen zur Unterstützung der Steuerungen, welche auf die Daten aber auch auf die vorhandenen Bestände entsprechend zugreifen kann, um die bestmögliche Konstellation zu ermitteln und ggfs. zu übermitteln.The cutting tools, the knife rings, the hoggers and/or the knives are particularly preferably marked and can be clearly registered in relation to one another and/or in relation to their empirical values and/or measurement data, as well as in the individual system parts such as bearings, sharpening robots and/or hoggers using suitable writing and /or means of reading recognizable by the receiving or delivering individual machines and suitable for data adaptation/transfer. This essentially serves to support the controls, which can access the data but also the existing stocks accordingly in order to determine and, if necessary, transmit the best possible constellation.
Im Sinne eines sinnvollen Zerspanungsmanagements oder eines Systems hierfür steht natürlich nicht nur das übergeordnete im Vordergrund, auch der Zerspaner oder der Zerspanbereich, insbesondere mit einem automatischen System zur Bestückung oder Einstellung des Zerspaners selbst, muss geeignet sein die Vorgaben zu erfüllen und ggfs. umzusetzen. Auch soll für kleinere Anlagen bzw. Betriebe es möglich sein einen Zerspaner in diesem Sinne zu betreiben oder eine Lohn- bzw. Auftragsfertigung durchführen zu können, wenn der Zerspaner lokal separiert von der Anlage angeordnet ist.In the sense of a sensible machining management or a system for this, not only the superordinate is in the foreground, the machining operator or the machining area, in particular with an automatic system for equipping or adjusting the machining operator itself, must be suitable for fulfilling the specifications and, if necessary, implementing them. It should also be possible for smaller systems or companies to operate a chipper in this sense or to be able to carry out contract or contract manufacturing if the chipper is arranged locally separately from the system.
Ein gattungsgemäßer Zerspaner weist bevorzugt Schneidwerkzeuge zur Zerkleinerung von Material im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten auf und umfasst eine Zuführvorrichtung für das Material, einen Schwergutabscheider, einen Antrieb, eine Abführvorrichtung für das zerkleinerte Material und eine Steuerung für den Zerspaner. Üblicherweise ist die einfache Steuerung im Stand der Technik nur ein Ein/AusSchalter für die Zerspanung, weil verschiedene Einstellungsmodi nicht vorgesehen waren.A generic shredder preferably has cutting tools for shredding material during the production of material panels and includes a feed device for the material, a heavy material separator, a drive, a discharge device for the shredded material and a controller for the shredder. Usually, the simple control in the prior art is just a cutting on/off switch because various setting modes were not provided.
Die Aufgabe wird für den Zerspaner dadurch gelöst, dass Sensoren zur Generierung von Messwerten an der Zuführvorrichtung, dem Schwergutabscheider, an der Abführvorrichtung und/oder für das Material selbst angeordnet sind und mit der Steuerung zur Auswertung der Messwerte in Wirkverbindung stehen,
wobei zur Steuerung oder Regelung des Zerspaners die Steuerung mit Stelltrieben und/oder einstellbaren Maschinenelementen am Zerspaner in Wirkverbindung steht.The task is solved for the chipper in that sensors for generating measured values are arranged on the feed device, the heavy material separator, on the discharge device and/or for the material itself and are operatively connected to the controller for evaluating the measured values,
wherein for the control or regulation of the chipper, the controller is operatively connected to adjusting drives and/or adjustable machine elements on the chipper.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerung mit der Zuführvorrichtung, dem Schwergutabscheider, der Abführvorrichtung für das Material und/oder dem Antrieb des Zerspaners wirkverbunden ist und von dort Messwerte aufnimmt und/oder Parametereinstellungen vorgibt. Die Aufnahme von Messwerten aus diesen Bereichen ist dabei nicht abschließend, sondern kann aus mehreren und anderen Bereichen in und um den Zerspaner vorgenommen werden oder entsprechend, sofern geeignet, dazu führen eine Vielzahl an Parametern an oder im Zerspaner einzustellen.In particular, it can be provided that the controller is operatively connected to the feed device, the heavy material separator, the discharge device for the material and/or the drive of the chipper and records measured values from there and/or specifies parameter settings. The recording of measured values from these areas is not conclusive, but can be carried out from several and other areas in and around the chipper or correspondingly, if suitable, lead to the setting of a large number of parameters on or in the chipper.
Unter einem Zerspaner kann aber nicht nur ein Messerringzerspaner verstanden werden, sondern auch andere Vorrichtungen zur Zerkleinerung von Teilchen. Dies bezieht sich insbesondere auf das Zerspanungsmanagement und die Verwendung einer Schärfstation für die Schneidwerkzeuge in einem Refiner (Faserherstellung) oder Flaker (Grobspanherstellung) sowie andere Zerkleinerungsvorrichtungen, insbesondere in Bezug auf eine Anlage zur Herstellung von Werkstoffplatten.However, a shredder can be understood not only as a knife ring shredder, but also other devices for comminuting particles. This relates in particular to the management of metal removal and the use of a sharpening station for the cutting tools in a refiner (fiber production) or flaker (rough chip production) and other comminution devices, in particular in relation to a plant for the production of material panels.
In diesem Zusammenhang können die Messwerte generierende Sensoren oder Stellmittel auch an den Schneidwerkzeugen und/oder an einem Verteilsystem für das Material auf die Schneidwerkzeuge angeordnet sein. Dies erhöht die Wirksamkeit des Gesamtsystem zur Ausbildung einer optimalen Steuerung für verschiedene Betriebsmodi. Gleichzeitig ist es damit möglich den Zerspaner oder dessen Einzelaggregate zu regeln.In this context, the sensors or adjusting means generating the measured values can also be arranged on the cutting tools and/or on a distribution system for the material to the cutting tools. This increases the effectiveness of the overall system in providing optimal control for different modes of operation. At the same time, it is possible to control the chipper or its individual units.
Alternativ oder kumulativ kann die Steuerung des oder die Steuerung für eine Vielzahl an Zerspanern zur Einstellung von mindestens zwei verschiedenen Betriebsmodi geeignet sein, bevorzugt einem energiesparendem, einem hinsichtlich des Durchsatzes minimierten oder maximierten, einem verschleißarmen oder einem die Spanqualität betreffenden Betriebsmodus. Insbesondere ist vorgesehen einen oder mehrere Zerspaner mit einer frequenzgeregelten Umwandler zu betreiben, damit unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten respektive Drehzahlen an den Schneidwerkzeugen eingestellt werden können. Ein optionaler Verteilrotor zur Verteilung des zu zerkleinernden Materials über die Breite des Messerrings, kann ebenfalls mit einem einstellbaren Antrieb respektive einem frequenzgeregelten Umwandler versehen sein.Alternatively or cumulatively, the control of the or the control for a large number of chippers can be suitable for setting at least two different operating modes, preferably an energy-saving operating mode, an operating mode that is minimized or maximized in terms of throughput, a low-wear operating mode, or an operating mode that affects chip quality. In particular, it is provided to operate one or more chippers with a frequency-controlled converter so that different cutting speeds or speeds can be set on the cutting tools. An optional distribution rotor for distributing the material to be shredded across the width of the knife ring can also be equipped with an adjustable drive or a frequency-controlled converter.
In einem eigenen erfinderischen Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, einen frequenzgeregelten Umwandler zur Einstellung des Antriebes für mehrere Motoren respektive Zerspaner vorzusehen.In a separate inventive embodiment, it can be provided to provide a frequency-controlled converter for adjusting the drive for several motors or chippers.
In einem weiteren kumulativen oder alternativen Ausführungsbeispiel kann es möglich sein,
- - eine Wiegevorrichtung für Störstoffe aus dem Schwergutabscheider,
- - eine Vorrichtung zur Ermittlung der Holzarten, des Mischungsverhältnisses und/oder der Spangrößen vor oder nach dem Zerspaner,
- - eine Vorrichtung zur Ermittlung der Vibration oder Geräuschentwicklung am Zerspaner,
- - eine Gewichts- oder Volumenmessung in der Zuführvorrichtung,
- - Dehnungsmesstreifen im Zerspaner oder an den Schneidwerkzeugen,
- - Sensoren am Antrieb für das Werkzeugsystem,
- - Lese- und/oder Schreibsensoren für elektronische Merkmale am Schneidwerkzeug respektive Messerring, beispielsweise RFID, im Zerspaner, im Lager und/oder im Schärfroboter, und/oder
- - Druck- oder Luftmengesensorik im oder am Zerspaner und/oder im Auswurfkasten für das zerkleinerte Material anzuordnen und falls vorhanden mit der Steuerung zu verbinden.
- - a weighing device for impurities from the heavy material separator,
- - a device for determining the types of wood, the mixing ratio and/or the chip sizes before or after the chipper,
- - a device for determining the vibration or noise development on the chipper,
- - a weight or volume measurement in the feeder,
- - Strain gauges in the chipper or on the cutting tools,
- - Sensors on the drive for the tool system,
- - Read and/or write sensors for electronic features on the cutting tool or knife ring, for example RFID, in the chipper, in the warehouse and/or in the sharpening robot, and/or
- - Arrange pressure or air volume sensors in or on the shredder and/or in the ejection box for the shredded material and, if available, connect them to the control system.
Um die Erfindung abzurunden wird ein System zur Ausübung eines Zerspanungsmanagements im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Anlage oder als Insellösung für einen oder einzelne Zerspaner vorgeschlagen, umfassend eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Ausführung eines Computerprogrammproduktes zur Speicherung und/oder Auswertung von Daten, wobei Daten aus dem Zerspanungsbereich, einem Zerspaner, der Aufbereitung, der Formstrecke, der Presstrecke, der Presse, der Endfertigung und/oder aus dem Qualitätsmanagement für die Produkte, beispielsweise Labordaten, gespeichert und/oder ausgewertet werden und, bevorzugt in vorausschauender oder selbstlernender Weise, zur Steuerung oder Regelung der Produktion der Anlage in Bezug auf den Zerspanungsbereich verwendet werden können.In order to round off the invention, a system is proposed for carrying out machining management in the course of the production of material panels in a plant or as an isolated solution for one or individual machining operators, comprising a data processing device for executing a computer program product for storing and/or evaluating data, with data from the Machining area, a chipper, the preparation, the forming section, the pressing section, the press, the finishing line and/or from quality management for the products, for example laboratory data, are stored and/or evaluated and, preferably in a predictive or self-learning manner, for control or Regulation of the production of the plant in relation to the machining area can be used.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Schneidwerkzeuge der Zerspaner registriert sowie markiert und geeignet sind durch das Lager, durch die Wartungs- und Schärfanlage sowie durch die Zerspaner erkannt zu werden. Dies kann eventuell auch sinnvoll sein bei Halterungen für die Schneidwerkzeuge, beispielsweise für Messerpakete oder Messerringe der Zerspaner.It can be provided that the cutting tools of the chipper are registered and marked and are suitable for being recognized by the warehouse, by the maintenance and sharpening system and by the chipper. This can possibly also be useful for holders for the cutting tools, for example for knife packs or knife rings of the flakers.
Es kann auch ein Computerprogrammprodukt vorgesehen sein, insbesondere zur Ausübung eines Zerspanungsmanagements zur Speicherung und/oder Auswertung von Daten im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Datenverarbeitungsvorrichtung in einer Anlage oder einer Insellösung für einzelne oder mehrere Zerspaner, wobei Daten aus dem Zerspanungsbereich, einem Zerspaner, der Aufbereitung, der Formstrecke, der Presstrecke, der Presse, der Endfertigung und/oder aus dem Qualitätsmanagement für die Produkte, beispielsweise Labordaten, gespeichert und ausgewertet werden, bevorzugt in Verbindung mit selbstlernenden Algorithmen.A computer program product can also be provided, in particular for carrying out machining management for storing and/or evaluating data in the course of the production of material panels in a data processing device in a system or an isolated solution for one or more machining operators, with data from the machining area, one machining operator , the processing, the molding line, the press line, the press, the finishing line and/or from quality management for the products, for example laboratory data, are stored and evaluated, preferably in conjunction with self-learning algorithms.
In vorteilhafter Weise können nun verschiedene Betriebsmodi im Zerspanungsbereich bzw. bei den Zerspanern eingestellt und in einer komplexen Produktion bedarfsgerecht eingesetzt werden. Bisher waren Zerspaner bzw. deren Motoren aufgrund ihrer notwendigen Antriebsleistung von mehreren hundert KW so aufgebaut, dass nur eine Schnittgeschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl einstellbar war. Frequenzgeregelte Motoren in der Größenordnung sind aus Kostengründen bisher nicht vorgesehen. Die Kosten werden sich aber mit dem erfindungsgemäßen Zerspanungsmanagement wieder einspielen.Advantageously, different operating modes can now be set in the chipping area or with the chippers and used as needed in a complex production. Previously, chippers and their motors were designed in such a way that only one cutting speed or number of revolutions could be set due to the necessary drive power of several hundred kW. Frequency-controlled motors of this magnitude have not been planned for cost reasons. However, the costs will be recouped with the cutting management according to the invention.
Insbesondere ist es nun möglich im Rahmen einer vorausschauenden Produktion den Produktionsaufwand an die Rahmenbedingungen anzupassen. Beispielsweise kann bei normaler Qualität eine verschleißarme und kostengünstige Zerspanung realisiert werden. Sollen hochwertige Werkstoffplatten produziert werden ist es möglich Messerringe mit exzellenten Produktionsdaten auszuwählen oder die verschleißarme Betriebsart zu deaktivieren um hochwertiges zerkleinertes Material zu erhalten. Beispielsweise kann es in diesem Zusammenhang auch möglich sein, für mehr hochwertige Späne oder Schnitzel (bestimmte bevorzugte Geometrien der Späne oder Schnitzel) die Einstellung des Zerspaners so zu modifizieren, dass mehr hochwertiges, aber unter Umständen gleichzeitig im Vergleich zu anderen Betriebsmodi auch mehr unbrauchbares oder Material schlechter Qualität produziert wird, welches nur in Werkstoffplatten von B- oder C-Qualität eingesetzt oder im Anfahrbetrieb verwendet werden kann.In particular, it is now possible to adapt the production effort to the framework conditions within the framework of forward-looking production. For example, with normal quality, low-wear and cost-effective machining can be implemented. If high-quality material panels are to be produced, it is possible to select knife rings with excellent production data or to deactivate the low-wear operating mode in order to obtain high-quality shredded material. In this context, for example, it may also be possible to modify the setting of the chipper for more high-quality chips or chips (certain preferred geometries of the chips or chips) in such a way that more high-quality, but possibly at the same time more unusable or Material of poor quality is produced, which can only be used in material panels of B or C quality or used in start-up operation.
Für die Einstellung verschiedener Betriebsmodi am Zerspaner selbst sind vorzugsweise die
- - Schnittgeschwindigkeit /Drehzahl (Antrieb, Getriebe)
- - die Luftströmung oder den Luftdruck im oder am Zerspaner (Absaugung, Ventilator)
- - die Durchsatzmenge pro Zeit und/oder
- - die Einstellung des Schwergutabscheiders
- - Cutting speed / speed (drive, gear)
- - the air flow or the air pressure in or on the shredder (extraction, fan)
- - the throughput quantity per time and/or
- - the setting of the heavy material separator
Neben der genannten Messtechnik können neben den explizit genannten Messungen auch Messelemente oder -systeme im Bereich der rotierenden Teile, der Messer, des Messerringes, am Antrieb (Drehmomentaufnahme, Stromlast) angeordnet sein.In addition to the measurement technology mentioned, in addition to the measurements explicitly mentioned, measurement elements or systems in the field of rotating Parts, the knife, the knife ring, be arranged on the drive (torque absorption, current load).
Auch eine nachträgliche Messung der produzierten Spanqualität kann für die Steuerung verwendet werden oder in die Regelung des Zerspaners miteinfließen.A subsequent measurement of the chip quality produced can also be used for the control or included in the regulation of the flaker.
In vorteilhafter Art und Weise ist es nun auch möglich den Zerspaner an die zukünftigen, ggfs. sogar gesetzlich vorgegebenen, Anteile an Altholz im Rohmaterial für die Herstellung von Span- oder Schnitzelplatten (OSB) vorzubereiten. Der Zerspaner bzw. die Steuerung kann auf die Menge an Altholz, welches in der Regel dem Frischholz beigemischt wird, ggfs. automatisiert reagieren und sinnvolle Einstellungen, besonders generiert aus Erfahrungswerten, dem Bediener vorschlagen oder selbstständig einstellen. Beispielsweise können Werte korreliert werden, die sich auf den Altholzanteil der Gesamtzerspanungsmenge in Bezug auf den Verschleißgrad beziehen, um diesen Wert für die vorrauschauende Betrachtung für spätere Produktionen zu verwenden.Advantageously, it is now also possible to prepare the chipper for the future, possibly even legally prescribed, proportions of waste wood in the raw material for the production of chipboard or chipboard (OSB). The chipper or the controller can, if necessary, react automatically to the amount of waste wood, which is usually mixed with the fresh wood, and suggest sensible settings, especially generated from empirical values, to the operator or set them independently. For example, values can be correlated that relate to the proportion of waste wood in the total amount of material removed in relation to the degree of wear, in order to use this value for future productions.
Die Erfindung hat überraschenderweise festgestellt, dass jeder Messerring sich in einem Zerspaner unterschiedlich hinsichtlich seiner Durchsatzleistung und seines Energiebedarfs verhält. Dies ist u.a. abhängig vom Verschleißzustand und den gewählten Einstellungen. Da keine detaillierte Auswertung von Leistungsdaten erfolgt, bleibt der optimale Einsatz Erfahrungswissen. Dennoch werden Messerringe, trotz der obigen Erkenntnisse, standardisiert und als produktionsunabhängige Zerkleinerungswerkzeuge eingesetzt.The invention has surprisingly found that each knife ring behaves differently in a flaker in terms of its throughput and its energy requirement. This depends, among other things, on the state of wear and the selected settings. Since there is no detailed evaluation of performance data, the optimal use remains empirical knowledge. Nevertheless, despite the knowledge above, knife rings are standardized and used as production-independent cutting tools.
Insbesondere hat man erkannt, dass automatisierte Schleif- oder Schärfsysteme mit optimiertem Abtrag der wiederherzustellenden Messer bei Messerringen zwar den Verschleiß optimieren (es wird nach einer vorherigen Vermessung nur so viel abgeschliffen wie nötig). Auch kommt es in Abhängigkeit von der Stahlqualität der Messer zu verschiedenen Verschleißbildern über die Zeit, welches früheren Ersatz bedingt oder eine ausreichend hochwertige Zerkleinerungsproduktion und -qualität für den geplanten Zeitraum verhindert.In particular, it has been recognized that automated grinding or sharpening systems with optimized removal of the knives to be restored in knife rings optimize wear (after a previous measurement, only as much as necessary is ground off). Depending on the steel quality of the knives, there are also different wear patterns over time, which necessitate earlier replacement or prevent sufficiently high shredding production and quality for the planned period.
Neben den Messern, Gegenmessern und ggfs. den Klemmplatten für die Messer, die allesamt einem Verschleiß unterliegen können, gibt es am Innenumfang der Messerringe auch noch Verschleißplatten, die gegenüber den Messern den Messerüberstand und damit die Schnitttiefe als Führungsfläche definieren, mithin die Spandicke. Auch hier ergibt sich Verschleiß, der regelmäßig geprüft und ggfs. nachgeschliffen werden muss, insbesondere bei einseitigem Verschleiß über die Breite. Auch die Notwendigkeit des Austausches sollte regelmäßig geprüft und bedacht bzw. steuerungstechnisch umgesetzt werden.In addition to the knives, counter-knives and, if applicable, the clamping plates for the knives, all of which can be subject to wear, there are also wear plates on the inner circumference of the knife rings, which define the knife protrusion and thus the cutting depth as a guide surface, and therefore the chip thickness. Here, too, there is wear that must be checked regularly and reground if necessary, especially in the case of one-sided wear across the width. The need for replacement should also be regularly checked and considered or implemented in terms of control technology.
Durch die Erfindung ist es nun möglich die Qualität oder die Eigenschaften des zu zerspanenden Materials in Korrelation mit den Anforderungen der aktuellen oder späteren Produktion zu setzen. Auch ist es nun möglich anhand der Ressourcen hinsichtlich der vorhandenen Werkzeuge, ggfs. ebenfalls wieder in Korrelation mit den vorhandenen oder ankommenden zu zerspanenden Materialien, die Auslastung der Zerspanungsvorrichtung zu optimieren. Beispielsweise kann frühzeitig mit einem höheren Durchsatz zerspant werden, wenn bei einer vorausschauenden Produktion absehbar ist, dass dickere Werkstoffplatten mithin mehr Material pro Zeiteinheit erfordern. Es können Durchsatzspitzen mit hohem Verschleiß rechtzeitig abgefangen werden. Der Zerspaner selbst sowie der notwendige Messerring wird geschont, kostenreiche Energiespitzen ebenfalls vermieden.The invention now makes it possible to correlate the quality or the properties of the material to be machined with the requirements of the current or future production. It is now also possible to optimize the utilization of the cutting device on the basis of the resources with regard to the available tools, possibly also again in correlation with the existing or incoming materials to be machined. For example, machining can be carried out at an early stage with a higher throughput if it is foreseeable in anticipatory production that thicker material plates will therefore require more material per unit of time. Throughput peaks with high wear can be intercepted in good time. The shredder itself and the necessary knife ring are spared, and costly energy peaks are also avoided.
Die Erfindung hat auch den Vorteil, dass anhand der zusammengeführten Messdaten Aussagen über die Zerspanungsqualität getroffen werden können und ab welchem Zeitpunkt bei neu geschliffenen Werkzeugen das zerspante Material nicht mehr der A-Qualität entspricht, sondern nur noch zur Herstellung von Werkstoffplatten minderer Qualität oder als Füllstoff bei hochwertigen Platten geeignet ist. Bei einem derartigen Zerspanungsmanagement kann die Anlagensteuerung das zerspante Material in verschiedenen Bunkern sortieren oder anderweitig vorhalten um dem geplanten Einsatz Rechnung zu tragen.The invention also has the advantage that, based on the combined measurement data, statements can be made about the cutting quality and from what point in time the cut material no longer corresponds to A quality with newly ground tools, but only for the production of material panels of inferior quality or as a filler suitable for high-quality panels. With such a machining management system, the system control can sort the machined material in different bunkers or store it in some other way in order to take account of the planned use.
Auch können nun bedarfsgerechte Betriebsmodi eingestellt werden, die den Umständen Rechnung tragen, beispielsweise kann bei Stillstand der nachfolgenden Teile der Produktionsanlage auf einen energie- und werkzeugsparenden Betriebszustand umgeschaltet werden, um Material auf Vorrat zu zerkleinern. Bei einer alternativen Anschauung kann aber auch auf einen anspruchsvollen maximalen Durchsatz umgestellt werden, wenn es aufgrund von Lieferschwierigkeiten oder Stillständen in der Aufbereitung des Materials zu Engpässen bei dem zerspanten Material kommt.Needs-based operating modes can now also be set that take the circumstances into account, for example, when the downstream parts of the production plant are at a standstill, it is possible to switch to an energy- and tool-saving operating mode in order to shred material for storage. In an alternative view, however, it is also possible to switch to a demanding maximum throughput if there are bottlenecks in the machined material due to delivery problems or standstills in the processing of the material.
Somit ist es nun möglich eine intelligente Verknüpfung oder Auswertung der Daten in der Gesamtanlage, insbesondere in Verbindung mit dem Zerspanungsbereich zu ermöglichen. Bisher lag der Fokus solcher Bestrebungen nur auf dem Bereich Formstrang, Presse und Endfertigung und der Zerspanungsbereich wurde als eine „eigene“ Produktionsinsel angesehen, die hinsichtlich des Verschleißes der Schneidwerkzeuge optimiert worden ist. Damit ist nun eine direkte Verknüpfung zwischen Zerspanbereich bzw. den Einstellungen der Zerspaner und der Aufbereitung (Siebung, Beleimung), der Formstrecke, der Pressstrecke bzw. der Presse sowie der Endfertigung möglich geworden. Insbesondere lassen sich Faktoren der Pressenparameter bzw. der Plattenqualität in den Betrieb des Zerspanungsbereichs respektive der Zerspaner im Sinne eines Zerspanungsmanagements bei der Produktion von zerspantem Material berücksichtigen.It is now possible to enable intelligent linking or evaluation of the data in the entire system, especially in connection with the machining area. So far, the focus of such efforts was only on the area of forming line, press and finishing and the machining area was regarded as its "own" production island, which was optimized with regard to the wear of the cutting tools. This is now a direct link between Zerspanbe rich or the settings of the chipper and the preparation (screening, gluing), the forming line, the pressing line or the press and the finishing has become possible. In particular, factors of the press parameters or the plate quality can be taken into account in the operation of the machining area or the chipper in terms of machining management in the production of machined material.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die folgenden Sensorik oder Mess-Sensorik im Bereich des Zerspanbereichs bzw. des Zerspaners eingeführt wird.
- - Messung des Zuführvolumen z.B. über Füllgrad der Vibrationsrinne, Belastung Schneckenlager etc.
- - Messung der Materialverteilung über Sensoren in Messerring
- - Erkennung und Zuordnung der Schneidwerkzeuge bzw. des Messerrings, beispielsweise mit Markierungen oder RFID am Messerring
- - Durchführung einer Online-Spananalyse nach der Zerspanung
- - Druck- oder Volumenmessungen am oder im Zerspaner bzw. der Absaugleitung für den Luftstrom oder im Auswurfkasten der durchströmenden Luft
- - Erfassung/Übermittlung der Schüttdichte, Feuchte, ggfs. automatisiert durch online-Messung im Zerspanbereich
- - Erfassung von Einstellparametern und Verschleißzustand (Messervorstand, Spalt Rotor/MR, Abzugsspalt usw.)
- - Rückpflege von Daten z.B. aus der Aufbereitung der Schneidwerkzeuge (ggfs. eines Schärfroboters, oder eines Lagers für Schneidwerkzeuge oder Zubehör - Klemmplatten, Messerhalter...)
- - Ausstattung frequenzgesteuerter Antriebe zur individuellen Variation der Schnittparameter sowie Erfassung der notwendigen Antriebsströme.
- - Measurement of the feed volume, e.g. via the fill level of the vibrating chute, load on the screw bearings, etc.
- - Measurement of the material distribution via sensors in Messerring
- - Recognition and assignment of the cutting tools or the knife ring, for example with markings or RFID on the knife ring
- - Carrying out an online chip analysis after machining
- - Pressure or volume measurements on or in the chipper or the suction line for the air flow or in the ejection box of the air flowing through
- - Recording/transmission of the bulk density, moisture, if necessary automated by online measurement in the machining area
- - Recording of setting parameters and state of wear (knife protrusion, rotor/MR gap, take-off gap, etc.)
- - Back maintenance of data, e.g. from the preparation of the cutting tools (possibly a sharpening robot, or a warehouse for cutting tools or accessories - clamping plates, knife holders...)
- - Equipment of frequency-controlled drives for the individual variation of the cutting parameters as well as recording the necessary drive currents.
Durch eine intelligente Erfassung und Auswertung der Daten, könnte ein optimierter Betrieb ermöglicht werden bzw. wird dem Bediener vorgeschlagen oder (semi-) automatisiert eingestellt.Intelligent acquisition and evaluation of the data could enable optimized operation or be suggested to the operator or set (semi-)automatically.
Bevorzugt könnte in einem eigenen Ausführungsbeispiel eine intelligente, selbstlernende oder auf Algorithmen basierte Steuerung vorgesehen sein. Diese kann in Abhängigkeit der Messerringe und jedes einzelnen Zerspaners variable Standzeiten definieren sowie z.B. Durchsatz und Schnittgeschwindigkeit anpassen. Dies ist insbesondere von Vorteil wenn mehrere Zerspaner in einer großindustriellen Anlage vernetzt und parallel betrieben werden.An intelligent, self-learning control or a control based on algorithms could preferably be provided in a separate exemplary embodiment. Depending on the knife rings and each individual flaker, this can define variable service lives and, for example, adjust throughput and cutting speed. This is particularly advantageous when several chippers are networked and operated in parallel in a large industrial plant.
Es hat sich herausgestellt, dass verschiedene Messerringe in verschiedenen Zerspanern unterschiedliche Ergebnisse liefern und somit auch eine vorteilhafte Auswahl, insbesondere basierend auf den bisherigen Erfahrungswerten vorheriger Produktionsdurchläufe, der Kombinationen Messerringe/Zerspaner von Vorteil wäre.It has been found that different knife rings in different flakers deliver different results and therefore an advantageous selection, in particular based on past empirical values from previous production runs, of the knife ring/flaker combinations would be advantageous.
Auch können verschiedene Einstellungen an den in dem Bereich verwendeten Zerspanern zur Optimierung der benötigten Zielspanqualität genutzt werden, die wiederum über die oben genannten Silos unterschiedlich gespeichert werden können.Various settings on the chippers used in the area can also be used to optimize the required target chip quality, which in turn can be stored differently via the silos mentioned above.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform könnten den Bedienern Vorschläge zur Einstellung des Messervorstands oder Hinweise zum Wechsel von Verschleißteilen gegeben werden.In a further preferred embodiment, the operators could be given suggestions for adjusting the knife protrusion or tips for changing wearing parts.
Alternativ oder kumulativ können Daten mit der Aufbereitung der Schneidwerkzeuge ausgetauscht werden. Beispielsweise welcher Messerring mit welchen Einstellungen des Messervorstandes, Freiwinkels und dergleichen geschliffen oder eingerichtet werden soll. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn Messerringe oder Zerspaner verschiedener Hersteller oder von Drittherstellern mit eigenen Betriebsvorgaben in einer Anlage angeordnet sind.Alternatively or cumulatively, data can be exchanged with the preparation of the cutting tools. For example, which knife ring should be sharpened or adjusted with which settings of the knife protrusion, clearance angle and the like. This is particularly advantageous when knife rings or flakers from different manufacturers or from third-party manufacturers with their own operating specifications are arranged in one system.
Durch eine durchgängige Datenerfassung aus dem Zerspanungsbereich besteht die Möglichkeit einer Gesamt-Anlagen-Optimierung und vice versa im Rücklauf auch eine Optimierung des Zerspanungsbereiches.Continuous data acquisition from the machining area makes it possible to optimize the entire system and, vice versa, to optimize the machining area in return.
Die Datenerfassung kann als Basis für ein selbstlernendes und selbstoptimierendes System dienen. Eine daten- und steuerungstechnische Verkettung des Zerspanungsbereiches (Zerspaner) und Lagerung/Wartung (Schärfroboter) ist möglich. Gleichzeitig kann die adaptive Wartung eingeführt bzw. verbessert werden. Es ergibt sich auch eine enorme Zeitersparnis bei der Datenerhebung und Auswertung z.B. bei Versuchen mit neuen Komponenten.The data acquisition can serve as the basis for a self-learning and self-optimizing system. Data and control technology linking of the machining area (hogger) and storage/maintenance (sharpening robot) is possible. At the same time, adaptive maintenance can be introduced or improved. There is also an enormous time saving in data collection and evaluation, e.g. when testing new components.
Insbesondere kann eine Regelung verschiedener Parameter im Zerspanungsbereich bzw. an den Zerspanern durchgeführt werden, beispielsweise bei der Drehzahl der Messerringe, des Verteileinsatzes, der Luftmenge im Abscheider usw.In particular, various parameters in the chipping area or on the chippers can be controlled, for example the speed of the knife rings, the distribution insert, the air volume in the separator, etc.
Unter Aufbereitung versteht die Erfindung zum Beispiel die Wiederherstellung von verschlissenen Messern oder Messerringen zur wiederholten Benutzung. Eine andere Aufbereitung, speziell in einem Bereich der Aufarbeitung einer Anlage zur Herstellung von Werkstoffplatten, umfasst die prozesstechnische Behandlung des Materials, beispielsweise von Spänen oder Fasern, durch Sieben, Trocknen, Beleimen, Färben, Lagern und dergleichen, also die notwendigen Vorarbeiten um das Material zu einer Matte zu streuen und zu verpressen.The invention understands refurbishment to mean, for example, the restoration of worn knives or knife rings for repeated use. Another processing, specifically in a processing area of a plant for Production of material panels includes the processing of the material, such as chips or fibers, by screening, drying, gluing, dyeing, storage and the like, i.e. the necessary preliminary work to scatter and press the material into a mat.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit den Zeichnungen hervor.Further advantageous measures and configurations of the subject matter of the invention emerge from the dependent claims and the following description with the drawings.
Die folgenden Darstellungen sind nicht direkt als Einzelfalllösungen anzusehen, sondern enthalten in Teilen auch allgemeine Hinweise und Aufgabenlösungen. Einzelne Sätze sind dabei als einzelne Merkmale zu sehen.The following descriptions are not to be regarded as individual solutions, but also contain general information and solutions to tasks. Individual sentences are to be seen as individual characteristics.
Insbesondere sind die Steuerungen nicht abschließend und abgrenzend zu verstehen. Die Steuerungen können an den Einzelmaschinen und/oder in der zentralen Schaltwarte verwirklicht sein. Die Anordnung und Verwirklichung bzw. deren Redundanz wird ein Fachmann bei der Auslegung der Anlage bzw. der Einzelmaschinen vorsehen und adaptieren.In particular, the controls are not to be understood as final and delimiting. The controls can be implemented on the individual machines and/or in the central control room. The arrangement and implementation or their redundancy will be provided and adapted by a specialist when designing the system or the individual machines.
Es zeigen:
-
1 einen Schnitt durch eine Zerspanungsvorrichtung nach der Erfindung, -
2 eine schematische Darstellung einer möglichen Anlage zur Herstellung von Werkstoffplatten, im Wesentlichen von der Zerspanung bis zur Abstapelung mit Darstellung möglicher Steuerungen zur Durchführung eines Zerspanungsmanagements und -
3 eine schematische Darstellung eines möglichen Regel- oder Steuerungsaufbaus mit seinen Wirkverbindungen.
-
1 a section through a cutting device according to the invention, -
2 a schematic representation of a possible plant for the production of material panels, essentially from the machining to the stacking with representation of possible controls for the execution of a machining management and -
3 a schematic representation of a possible rule or control structure with its active connections.
In
Das vom seitlich einströmenden Luftstrom 20 erfasste Material wird in den eigentlichen Zerspaner 8 eingeblasen. Dieser Zerspaner 8 hat einen Messerring 9, der eine Vielzahl von radial nach innen stehenden Messern aufweist, deren Schneiden sich im Wesentlichen koaxial zur Mittelachse erstrecken. Der Messerring 9 kann entweder feststehend ausgebildet sein oder wird um seine Mittelachse durch einen entsprechenden Antrieb (nicht dargestellt) rotiert. Koaxial zu diesem Messerring 9 ist ein Rotor 10 angeordnet, der über eine Welle 11 und einen nicht dargestellten Antrieb in Rotation gesetzt wird. Ggf. ist die Rotationsrichtung dieses Rotors 10 vorzugsweise entgegen der Rotationsrichtung des Messerringes 9. Je nach Zerspaner kann dies auch anders herum ausgeführt sein.The material caught by the
Radial außen weist dieser Rotor 10 Rotorschaufeln 12 auf, die sich parallel zu den Messern des Messerringes 9 erstrecken und dicht an diesen Messern vorbeilaufen, so dass von den Rotorschaufeln 12 dabei an den Messern vorbeigeführtes Material zerspant wird. Die sich dabei bildenden Späne werden durch einen unterhalb des Messerringes 9 angeordneten Abwurfschacht 13 aus dem Zerspaner 8 abgeführt oder anderweitig ausgetragen und ggfs. durch den Luftstrom zusätzlich unterstützt.Radially on the outside, this
Bevorzugt ist im Ausgangsbereich des Zerspaners ein Auswurfkasten (nicht dargestellt) vorgesehen, der die nach unten fallenden Späne aufnimmt und oben die Luft abzieht. Hierin kann besonders bevorzugt eine Druckmessung oder Luftvolumenmessung durchgeführt werden um die Steuerung oder Regelung mit Messwerten zu versorgen.An ejection box (not shown) is preferably provided in the exit area of the chipper, which receives the chips falling down and draws off the air at the top. A pressure measurement or air volume measurement can particularly preferably be carried out here in order to supply the open-loop or closed-loop control with measured values.
Im Zentralbereich 14 des Rotors 10 sitzt im hier dargestellten Beispiel ein Einsatz 15 in Gestalt eines Verteilrotors zur gleichmäßigen Verteilung des Materialstromes 19 entlang der Messerschneiden. Der Einsatz kann dabei über ein Getriebe über die zentrale Welle 11 angetrieben werden oder besitzt wie im Ausführungsbeispiel einen eigenen Motor, der über eine eigene Welle den Einsatz 15 antreibt.In the example shown here, in the
Der Zerspaner 8 wird in verschiedene Bereiche unterteilt. Oben ist der Bereich Zuführung A für den Materialeintrag dargestellt, der basierend auf der Erfindung, mit weiterer Sensorik versehen wird. Auch der Bereich Abscheider B kann mit weiterer Sensorik, insbesondere einer Waage für das abgeschiedene Gut pro Zeiteinheit, versehen werden, um die Qualität des ankommenden Materials zu beurteilen. Insbesondere kann damit der mineralische Anteil im Material bestimmt oder geschätzt werden, da der Bereich Abscheider B erfahrungsgemäß nicht alle mineralischen Fremdstoffe abscheiden kann. Basierend auf der abgeschiedenen Fremdstoffmenge ist eine erste Abschätzung des zu erwartenden Verschleißes denkbar. Auch im Bereich Zerspanung C und im Bereich Transport D nach dem Zerspaner 8 sind weitere Messtechniken und Stellmittel sinnvoll. Beispielsweise kann im Transport vor Eintreffen im weiteren Bereich der Anlage E ein Zyklon zur Abscheidung von Staub angeordnet sein, welcher den Staub bereits vor dem Bereich Anlage E in einen Bunker 18 abführt.The
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zerspaner mit einer Steuerung 17 versehen ist, welche geeignet ist verschiedene Betriebsmodi umzusetzen, bevorzugt einen energiesparendem Modus, einen hinsichtlich des Durchsatzes minimierten respektive maximierten Betriebsmodus, einen verschleißarmen und/oder einen die Spanqualität betreffenden Betriebsmodus. Hierzu ist die Steuerung 17 in der Lage eine Vielzahl an Daten aus den Bereichen A, B, C, D und E zu übernehmen und zu verarbeiten. Gleichzeitig ist sie in der Lage an die gleichen und/oder andere Bereiche A, B, C, D, E Rückmeldungen oder Steuerungsimpulse zur Einstellung von Parametern abzugeben.According to the invention, the chipper is provided with a
In
Folgt man dem Produktionsverlauf einer Werkstoffplatte 30 in der Anlage 35, so wird hierfür das Grund-Material auf einem Holzplatz oder in Silos zuerst gelagert, geprüft und vorsortiert. In der Regel wird es auch vorzerkleinert und anschließend in einer an die Produktion angepassten Art und Weise in einem Zerspanungsbereich 40 mittels Zerspanern 8 auf die vorgegebene Größe zerkleinert und einem Sieb 21 zugeführt, welcher die Fraktionen aufteilt. Anschließend kann das Material in Bunkern 22 zwischengelagert werden und wird ggfs. einer Beleimung zugeführt. Hierbei können auch andere Verfahrensschritte zur Aufbereitung des Materials vorgesehen sein. Das Material wird schließlich in einer Formstrecke 25 zu einer Pressgutmatte mit einer oder mehreren Streuvorrichtungen 24 auf einem Formband 41 gestreut und eventuell mit einer Vorpresse 42 verdichtet. Anschließend erfolgt die Verpressung in einer Presse 32 entlang einer Pressstrecke 26, wobei aus der Pressgutmatte ein Plattenstrang 28 aus der Presse 32 in den Bereich der Endfertigung 27 überführt wird. Dort wird dieser mit einer Diagonalsäge 29 in Werkstoffplatten 30 aufgeteilt und in einer Abstapelung 31 gestapelt. In der Endfertigung ist meist eine die Einzelmaschinen verbindende Transportvorrichtung 37 angeordnet, meist in der Form eines Rollenteppichs oder - ganges.If one follows the course of production of a
Die Anlage 35 kann noch aus einer weiteren Vielzahl an Vorrichtungen und Bereichen bestehen, der Übersichtlichkeit halber wurden nur wesentliche und die am meisten üblichen Bereiche erwähnt. Die Verpressung kann auch in einer Taktpresse durchgeführt werden. Es ist auch nicht zwingend, dass eine Pressgutmatte auf einem Formband erstellt wird, wenn eine taktweise arbeitende Produktion, beispielsweise eine Mehretagenpresse, vorgesehen ist.The
Nach
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nach
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bevorzugt mit einem Lager 34, ist eine Wartungs- und/oder Einstellvorrichtung für die Schneidwerkzeuge vorgesehen, hier ein Schärfroboter 36. Der Schärfroboter 36 wird eine eigene Steuerung (nicht dargestellt) für die automatisierten Abläufe aufweisen, kann aber gleichzeitig über die Steuerung 39 des Zerspanermanagements Anweisungen erhalten und Daten rückmelden.In a further preferred embodiment, preferably with a
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Zerspanungsbereich nach
Hierzu ist eine Steuerung 33 als eine Art übergreifende oder übergeordnete Steuerung für die Anlage 35 angeordnet, welche bevorzugt mit allen verschiedenen Bereichen, wie dem Zerspanungsbereich 40 oder direkt mit der dortigen Steuerung 39, den einzelnen Steuerungen 17 der Zerspaner 8, dem Lager 34 und/oder dem Schärfroboter 36 wirkverbunden ist. Dabei ist die Struktur und der Steuerungsaufbau eher beispielhaft zu versehen, da es eine Vielzahl an unterschiedlichen Lösungen gibt, welche Steuerung in der Hierarchie wo und wie angeordnet sind. Bevorzugt ist die Informationsflussgestaltung die nach
For this purpose, a
Ähnliches gilt für den Bereich der Aufbereitung 38 und den darin dargestellten Einzelmaschinen wie Sieb 21, Bunker 22 und/oder Beleimung 23. Aufgrund der rein schematischen Darstellung sind beispielsweise Transportvorrichtungen, Schleusen und andere wirkverbundene Anlagenteile nicht aufgeführt, können aber vorhanden und steuerungstechnisch angeschlossen sein.The same applies to the
Daneben kann die zentrale Steuerung 33, bevorzugt angeordnet in der Schaltwarte der Anlage 35, mit den Steuerungen oder Anlagenteilen der Formstrecke 25, der Presstrecke 26 und/oder der Endfertigung 27 wirkverbunden sein.In addition, the
Nicht dargestellt ist der Datenaustausch mit dem in der Regel notwendigen Qualitätsmanagement bzw. den üblichen Laboreinrichtungen. Dieser kann aber in einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem oder mehreren der vorgeschlagenen Merkmale 1623 verknüpft werden.Not shown is the data exchange with the quality management that is usually required or the usual laboratory facilities. However, in a further exemplary embodiment, this can be linked to one or more of the proposed features 1623 .
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Vibrationsrinnevibrating chute
- 22
- Unwuchtmotorvibrator
- 33
- Magnetwalzemagnetic roller
- 44
- Schwergutabscheiderheavy material separator
- 55
- Leitblechbaffle
- 66
- Ventilatorfan
- 77
- Leitblechbaffle
- 88th
- Zerspanerchipper
- 99
- Messerringknife ring
- 1010
- Rotorrotor
- 1111
- WelleWave
- 1212
- Rotorschaufelrotor blade
- 1313
- Abwurfschachtchute
- 1414
- Zentralbereichcentral area
- 1515
- EinsatzMission
- 1616
- Weichesoft
- 1717
- Steuerungsteering
- 1818
- Bunkerbunker
- 1919
- Materialstrommaterial flow
- 2020
- Luftstromairflow
- 2121
- SiebSieve
- 2222
- Bunkerbunker
- 2323
- Beleimunggluing
- 2424
- Streuvorrichtungenspreaders
- 2525
- Formstrecke shape range
- 2626
- Pressstreckepress line
- 2727
- Endfertigungfinishing
- 2828
- Plattenstrangplate strand
- 2929
- Diagonalsägediagonal saw
- 3030
- Werkstoffplattematerial plate
- 3131
- Abstapelungstacking
- 3232
- PressePress
- 3333
- Steuerung für 35Control for 35
- 3434
- Lager für 9camp for 9
- 3535
- AnlageAttachment
- 3636
- Schärfrobotersharpening robot
- 3737
- Transportvorrichtungtransport device
- 3838
- Aufbereitungprocessing
- 3939
- Steuerung (Zerspanermanagement)Control (hogger management)
- 4040
- Zerspanungsbereichmachining area
- 4141
- Formbandform tape
- 4242
- Vorpresse pre-press
- AA
- Bereich ZuführungFeeder area
- BB
- Bereich AbscheiderSeparator area
- CC
- Bereich Zerspanerchipper area
- DD
- Bereich TransportTransportation area
- EE
- Bereich Anlagearea plant
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102017004522 A1 [0005]DE 102017004522 A1 [0005]
Claims (23)
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