DE19915909C2 - Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses sowie Rechnersteuerung für Breitschleifmaschine - Google Patents

Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses sowie Rechnersteuerung für Breitschleifmaschine

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DE19915909C2 DE19915909A DE19915909A DE19915909C2 DE 19915909 C2 DE19915909 C2 DE 19915909C2 DE 19915909 A DE19915909 A DE 19915909A DE 19915909 A DE19915909 A DE 19915909A DE 19915909 C2 DE19915909 C2 DE 19915909C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Rechnersteuerung sowie ein Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses einer Breitschleifmaschine für flache Werkstücke, mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden, höheneinstellbaren Schleifeingriffen.
Die technische Entwicklung hat in Bezug auf die Prozessautomatisierung in den vergangenen Jahrzehnten zwei auffällige Phasen durchgemacht. In einem ersten euphorischen Abschnitt ca. von 1970-1985 wurde mit dem Begriff CIM (computer integrated manufacturing) die vollautomatische Fabrik ohne Bedienungspersonal postuliert. Es wurden dabei aber sehr wichtige Fakten übersehen. Das erste Faktum liegt darin, dass ein Fabrikationsbetrieb sehr selten vergleichbar ist mit einem anderen. Als Modell wurde häufig von einem Wasserkraftwerk mit anschliessendem Umspannwerk ausgegangen. Beim Wasserkraftwerk wie beim Umspannwerk werden reine Potential- und Flussänderungen bzw. Spannungsänderungen sowie Energieum­ wandlungen vorgenommen. Der "Werkstoff" selbst, also das Wasser oder der Strom werden nicht verändert und gehorchen, als fliessende "Medien" mit hoher Genauigkeit bekannten physikalischen Gesetzen. Demgegenüber sind bei einem Schleifprozess entsprechende Gesetzmässigkeiten nicht einmal bekannt. Das zweite Faktum erkennt man daraus, dass im Prinzip Wasser immer Wasser ist und Strom immer Strom ist. Dagegen kann beim Schleifen der Werkstoff einmal Holz, verleimte Platten, Kunststoff, Gummi, Kork, mineralisches Material usw. sein. Die Schleifbedingungen sind in jedem Fall, mit dem je anderen Werkstoff anders. Das dritte Fakturm liegt darin, dass nach heutigem Wissensstand die Automatisierung eines Produktions­ ablaufes an sich keinerlei Schwierigkeiten mehr bietet, ausser in Bezug auf den neural­ gischen Bereich der Überwach- und Sensormittel. Ohne Überwach- und Sensormittel gibt es keine Automatisierung, da sonst gegebene Ziele von Menge und Qualität nie erreichbar sind. Bei den Sensormitteln beginnen erst eigentlich die grossen Probleme. Damit Sensoren präzise Informationen über die örtlichen Zustände erzeugen und wei­ tergeben können, muss vorgängig die Sensortechnik an das jeweilige Produkt, d. h. Holz, Kunststoff, Gummi, Kork, Gips und andere mineralische Materialien usw. ange­ passt werden. Jedes Produkt bedingt eine eigene Entwicklung. Hinzu kommt, dass der Mensch sowohl mit dem Seh- wie mit dem Tastsinn eine technisch zur Zeit nicht erreichbare Aussagekraft hat, so dass die technische Nachbildung sehr häufig schlechter ist. Es stellt sich die Frage, weshalb denn etwas automatisieren und durch technische Apparate überwachen, wenn der Mensch mit seinen Sensorien es besser machen kann? Die andere Frage lautet, was ist der Kundennutzen aus einer vollständigen Automatisierung? Die Praxiswirklichkeit gibt die Antwort und diese lautet etwa, dass Spezialgebiete mit einem kleinen Anwenderkeis sich für die Auto­ matisierung nicht eignen, ausser wenn ganz besondere Umstände, wie toxische Probleme, Explosionsgefahr usw., eine solche fordern. Die eingangs erwähnte über­ triebene CIM-Philosophie fand sehr bald ein Ende, so dass seit etwa 10 Jahren vor einer Prozessautomatisierung die gesamten Umstände vorgängig überprüft werden müssen, insbesondere ob ein spezieller Fall sozusagen reif ist für eine Prozessauto­ matisierung. Es muss zuerst ein technisch vertretbarer Lösungsweg gefunden werden.
Als Prozessautomatisierung wird die Prozesssteuerung oder -Regelung verstanden, insofern auf die Güter selbst, die bearbeitet oder verarbeitet werden, direkt Einfluss genommen wird. Bei dem Thema der vorliegenden Anmeldung handelt es sich um Werkstücke, die über einen Schleifvorgang verändert werden. Das Gegenstück zu der Prozesssteuerung ist die sogenannte Maschinensteuerung, über welche die Maschine und alle Baugruppen und Komponenten in und an der Maschine mit Strom versorgt sowie gesteuert und überwacht werden, mit Ausnahme des Werkstückes selbst. Eine Maschinensteuerung kann in Bezug auf den Ausbaugrad höchste Computertechnik enthalten. Weil vom Werkstück an sich informativ keine Rückkoppelung besteht, kann theoretisch das Werkstück zwar quasi automatisch, aber ohne Gewähr bearbeitet werden. Die Maschinensteuerung ist blind für das Arbeitsergebnis, insbesondere für die Qualität des Ergebnisses. Die Prozesssteuerung greift in Bezug auf viele Parameter in die Maschinensteuerung ein und baut vor allem auf der Maschinensteuerung auf. Mit einem Bild ist die Prozesssteuerung der Fahrzeuglenker, die Maschinensteuerung die gesamte Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik.
Ein nicht unwichtiger Teil der Maschinensteuerung sind alle sicherheitstechnischen Aspekte. Ein Beispiel dafür ist die EP 0 127 760 A1. Hier wird durch ein besonderes Bau­ konzept die Höheneinstellung eines Maschinenoberteiles einer Breitschleifmaschine so ausgebildet, dass z. B. Platten mit zu grosser Dicke nicht einen Schaden an der Ma­ schine ergeben. Erreicht wird das Ziel durch ein stufenlos höhenverstellbares, mit einem, einstellbaren fluiden Druckmittel beaufschlagbaren und mit dem oberen und unteren Gehäuseteil verbundenen Belastungselement, das einen Abstandshalter mit dem abgesenkten oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil verspannt. Hier wird in der Richtung einer Halbautomatisierung das Problem der Dickenabweichung gelöst. Der Anmelderin ist nicht bekannt, dass in den vergangenen 10 oder 15 Jahren in der Praxis der nächste Schritt, nämlich eine automatische Prozesssteuerung reali­ siert werden konnte. Von den Erfindern ist erkannt worden, dass ein echter Kunden­ nutzen nur dann wirklich gegeben ist, wenn die Gesamtwirtschaftlichkeit erhöht werden kann. Die Gesamtwirtschaftlichkeit ist verbessert, wenn erstens ein gegebe­ ner Durchsatz sowie die geforderte Schleifqualität und ein Standzeitoptimum erreich­ bar sind, ohne Energiemehrverbrauch oder grosse und zweitens die Prozess- und Anlagebetreuung auch ohne unverhältnismässige Erhöhung der Qualifikation des Bedienungspersonals möglich ist. Investitionskosten für eine Rechnersteuerung können dann tief gehalten werden, wenn nicht für jede einzelne Anlage massge­ schneidert eine individuelles Steuerungskonzept entwickelt werden muss, sondern wenn viel mehr ein Grundkonzept erarbeitet werden kann, das für die grosse Mehrzahl der Fälle im selben Fachgebiet durch blosse spezifische Anpassungen erfolgreich einsetzbar ist. In Bezug auf den Energieverbrauch gibt es ernstzunehmende Gründe, dass mit den zur Zeit in der Praxis üblichen Schleifbandgeschwindigkeiten, zumindest in vielen Fällen, nicht das Optimum erzielt wird. In einem Fall konnte interessanter­ weise festgestellt werden, dass bei Senkung der Bandgeschwindigkeit um etwa 30% nicht nur die Maschine weniger belastet, sondern dass die Standzeit des Schleifban­ des ganz wesentlich erhöht wurde. Die Aufgabe muss somit dann lösbar sein, wenn es gelingt, Optimalparamter für den Schleifprozess auzuwählen und einzustellen.
Im gegenwärtigen bekannten Stand der Technik besteht bei gattungsgemässen Breit­ schleifmaschinen keine Prozessautomatisierung. In der Folge wird die neue Erfindung an Hand der Plattenherstellung dargestellt, wobei Spanplatten wohl das bekannteste Produkt sind. Für die Spanplattenherstellung wird ein Gemisch von Holz- bzw. Holz­ fasermaterial und Leim zu Platten verpresst. Eine vollständige Produktionsstrasse für Spanplatten besteht neben der Lagerung der Roh- und Fertigwaren vor allem aus der Plattenherstellung, einem Sägewerk sowie der Schleifstrasse, welche ein zentraler Teil der ganzen mehr oder weniger kontinuierlichen Produktionsstrasse ist. Bei dem älteren mehretagigen Plattenherstell-Verfahren können die Platten nur mit grosser Dickentole­ ranz hergestellt werden. Durch die Hitze der Plattenpressen ergeben sich zudem uner­ wünschte Veränderungen der äussersten Schicht, so dass erfahrungsgemäss bei Plat­ ten, die nach dem alten Verfahren hergestellt werden, 1, 2 bis 1,8 Millimeter von der Plattendicke weggearbeitet werden muss. Bei den seit einigen Jahren verwedeten neuen kontinuierlichen Pressen beträgt das Übermass noch etwa 0,5 bis 0,6 Milli­ meter. Auf beiden Seiten der Platte wird ein gleicher Teil weggearbeitet. Aus der Art der Plattenbeschaffenheit, insbesondere aber durch den hohen Besatz an Nichtholz­ stoffen waren aber alle bisherigen Versuche das Schleifen etwa durch Hobeln zu ersetzen, gescheitert, da der Verschleiss an den Hobelmessern zu gross ist. Dies ist einer der Hauptgründe, weshalb sich das Dickenschleifen oder Kalibrierschleifen von Spanplatten vorallem das beidseitige Abschleifen von bis zu 2 mm mit Schleif­ maschinen durchgesetzt hat. Dafür werden die sogenannten Breitschleifmaschinen verwendet. Spanplatten messen über die Breite 1 bis 3 Meter und mehr, so dass Breitschleifmaschinen für eine entsprechende Bearbeitungsbreite sehr stabil und entsprechend schwer konzipiert sein müssen. Das Schleifmaterial bei den Breitschleif­ maschinen besteht im wesentlichen aus entsprechend bis über 3 Meter breiten Schleifwalzen oder Trägerbändern sowie den mit einer Haftmasse aufgebrachten Schleifmitteln. Die Schleifbänder für die Breitschleifmaschinen sind zu einem End­ losband verleimt. Die Leimstelle bzw. der entsprechende Spleiss kann sich unabhängig der Verbindungsart als sogenannte Rattermarke auf der geschliffenen Plattenfläche bemerkbar machen. Besonders wenn die geschliffene Platte anschliessend mit einer dünnen Folie beschichtet wird, dürfen keinerlei Rattermarken vorhanden sein. Der Schleifvorgang wird deshalb in mehreren Schritten durchgeführt: als Kalibrierschliff, als Feinschliff und als Schuhschliff.
Der Schuhschliff und der Kalibrierschliff können beliebig kombiniert werden. Der Fein­ schliff hat als Hauptaufgabe die Oberflächenrauhigkeit des Kalibrierschliffes zu ver­ bessern. Der Schliff mit dem Schleifschuh dient vor allem auch der Ausmerzung der Rattermarken. Spanplatten sind mehrheitlich ein Halbfabrikat, an welchem anschlies­ send weitere Oberflächenveredelungen vorgenommen werden müssen. Zum Beispiel werden Spanplatten mit einer dünnen Folie beschichtet. Hierfür werden höchste Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gestellt, und auch ein sehr hoher Grad an Oberflächenplanheit, und es wird eine Massgenauigkeit für die Plattendicke von ±1/100 Millimeter verlangt. Diese Forderungen können nur mit oben und unten und beidseits der Schleifeinheit wirkenden Führungs- bzw. Vorschubeinheiten gewähr­ leistet werden. Der Verbrauch- bzw. Verschleiss an Schleifmitteln vor allem von den recht grossen Schleifbändern ist neben, den Energiekosten ein gewichtiger Faktor der Produktionskosten bei Breitschleifmaschinen. Diese Aussage gilt grundsätzlich auch, wenn anstelle von Schleifbändern Schleifwalzen eingesetzt werden, auch wenn automatische Nachschärfungen vorgenommen werden. Auch bei Schleifwalzen ist die maximal mögliche Standzeit abhängig von der Beschaffenheit der zu schleifenden Werkstücke sowie der Betriebsart. Ein Beispiel für eine entsprechende Breitschleif­ maschine ist in dem DE 94 14 952 U1 dargestellt.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, nach Lösungen, vor allem nach einer sinnvollen Prozesssteuerung zu suchen, die einen echten Kundennutzen ergibt. Ziel der Erfindung war es, Dickentoleranzen und Oberflächenqualität über längere Betriebszeiten durch Veränderung von Einstellparametern auch ohne manuellen Eingriff sicherzustellen. Ein ebenso wichtiges Teilziel lag darin, möglichst lange Standzeiten der Maschine und der Betriebsmittel (Schleifmaterial usw.) ohne die zuvor erwähnten Qualitätseinbussen zu erreichen. Dies geschieht durch gezielte Einflussnahme und Korrektur einzelner Funktionselemente.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Re­ zeptdatenspeicher Startrezepturen bereitgestellt, ein auftragsbezogenes Optimalstart­ rezept, oder eine auf die spezielle Situation hin angepasste Startrezeptur ausgewählt und der Schleifeingriff überwacht wird, wobei auf Grund der Überwachung die Optimalstartrezeptvorgaben in Bezug auf wenigstens einen oder mehreren der folgenden Paramter, als Ziel- oder Stellgrösse so weit erforderlich, wiederholt, für die nachfolgenden Werkstücke als Schleifrezeptur geändert werden: Schleifabnahme nach erstem Schleifeingriff, Werkstückdicke, die Bandgeschwindigkeit des Schleifbandes, die Schleifwalzengeschwindigkeit, der Schleifdruck, die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes, Qualitätstoleranzbänd(er) sowie Höheneingriff für den Schleifeingriff.
Die erfindungsgemässe Rechnersteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnersteuerung einen Prozesscontroller sowie eine Ablage von Optimalstartrezeptu­ ren aufweist, und auftrags- und prozessbezogene Startrezepturen auswählbar sind, zur automatischen Starteinstellung der Schleifeinheiten, wobei für die Einhaltung der auftragsbezogenen Zielgrössen eine Schleifeingriff-Überwacheinrichtung angeordnet ist, aufgrund welcher bei Abweichung über die Schleifrezeptur, gegebenenfalls wiederholt, eingreifbar ist.
Erfindungsgemäss ist erkannt worden, dass weder eine klassische Prozessregelung noch eine klassische Prozesssteuerung die gestellte Aufgabe lösen kann. Im Vordergrund der neuen Lösung ist die Kombination von drei Kernpunkten: Auswahl von Optimalstartrezept, Schleifeingriff-Überwacheinrichtung sowie die Änderung der Schleifrezeptur für die Folgearbeit.
Ein sehr wichtiger Punkt liegt darin, dass über die Rezepturen auf verschiedenen Ebenen entschieden werden kann. Bevorzugt wird bereits bei den Maschinen- bzw. Steuerungsanlagenhersteller eine Basisrezeptur vorgegeben, auf welcher bei der Inbetriebsetzung aufgebaut werden kann. Rezepturänderungen müssen in beschränktem Ausmass direkt von dem Bedienpersonal entschieden werden können, vor allem, wenn innerhalb eines Batches Korrekturen erforderlich sind. Die Rezeptur muss jedoch von der übergeordneten Betriebsführung unter Kontrolle gehalten und zumindest periodisch überprüfbar sein, so dass diese z. B. über die Produktionsplanung beeinflusst und entscheidbar ist. Ausgangspunkt für die erfindungsgemässe Lösung ist nicht der ungebildete Maschinist, der auf blosse Instruktionen hin tätig ist, sondern der gute Fachmann, der im Sinne des Unternehmers haushälterisch mit den Arbeitsmitteln umgeht. Das Optimalstartrezept schliesst die Möglichkeit ein, z. B. die Bandgeschwindigkeit so tief zu stellen, dass bei dem spezifischen Auftrag die geforderte Schleifqualität mit genügender Sicherheit noch erreichbar ist. Es soll unterschieden werden, ob gleichsam die höchste Oberflächenqualität nur gut genug ist, oder ob geringere Qualitätsanforderungen genügen. Das selbe gilt bei der Dickentoleranz. Dies bedeutet, dass die Betriebsmittel gezielter eingesetzt werden müssen. Dabei ist es auch denkbar, dass bei extremer Auslastung die Betriebsmittel bis an die Grenze gefordert werden, wohingegen bei nur teilweiser Auslastung der Anlage ganz bewusst die Betriebsmittel geschont werden können. Die naheliegende Konsequenz ist die, dass die Standzeit der Maschine insbesondere der Schleifmittel z. B. der Schleifbänder oder Schleifwalzen stark erhöht und damit Kosten gespart werden können. Ferner erlaubt die neue Lösung eine verhältnissmässig ökonomische Betriebsführung, auch wenn sich das Bedienungspersonal ungenügend dafür bemüht, oder eventuell gar nicht in der Lage ist, sinngemäss ökonomisch einzugreifen. Bei der neuen Lösung stellt die Steuerung selbst optimale Einstellwerte zur Verfügung, damit die maximal mögliche Wirtschaftlichkeit eingehalten wird. Ein weiterer gewichtiger Aspekt liegt darin, dass die neue Lösung sich nicht auf eine einzige Problemlösung einschränkt. Vielmehr ist das neue Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses, bzw. die neue Rechnersteuerung offen in den wichtigsten Punkten. Es wird ein Grundgerüst bereitgestellt, das bildlich gesprochen sowohl in die Tiefe wie in die Höhe und Breite ausbaubar ist. Die neue Lösung lässt sich an eine Vielzahl von Betriebssituationen anpassen und beliebig erweitern.
Die neue Erfindung erlaubt ferner eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausge­ staltungen, wofür auf die Ansprüche 2 und 3 sowie 5 bis 16 Bezug genommen wird.
Gemäss dem neuen Verfahren weist die Steuerung vorzugsweise eine Rechnersteu­ erung mit einem Mehrgrössencontroller für Zielgrössen auf, wobei wenigstens zwei der folgenden Zielgrössen festlegbar sind: Schleifbandgeschwindigkeit, bzw. Schleif­ walzengeschwindigkeit, Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme(n), Toleranzbereiche der Oberflächenqualität als Finish, der Schleifqualität als Struktur der Oberfläche sowie Dickenabmessungen. Besonders bevorzugt werden die Zielgrössen in Funktion der Gesamtwirtschaftlichkeit, der Qualität des Endproduktes, sowie der Standzeitoptimierung insbesondere in Bezug auf die Schleifmittel sowie die Breit­ schleifmaschine und deren Komponenten ausgewählt. Die Einführung von verschiedenen Parametern als Zielgrössen hat den enormen Vorteil, dass wichtige Parameter gleichsam als Wunsch formulierbar sind. Konkret bedeutet dies, dass z. B. eine gewünschte Bandgeschwindigkeit und Motorleistungsaufnahme als Ziel anvisiert sind, ohne zwangsweise Regelung der Maschine, damit diese Werte auch wirklich eingehalten werden. Prioritäres Ziel bleibt z. B. ein Toleranzband für die Plattendicke sowie die Oberflächenqualität. Ein wichtiger Punkt ist nicht nur die direkte Eingriffs­ möglichkeit des Menschen, sondern vor allem auch die Mitverwertung, gegebenenfalls laufende Registrierung der sensorischen Kontroll- und Prüfergebnisse über die menschlichen Sensorien. Ein weiterer wichtiger Vorteil der neuen Lösung liegt darin, dass neben der beliebigen Ausbaumöglichkeit der Hardware und Software für die Steuerseite und auch maschinenseitig sowie in Bezug auf die Sensoren usw. keine Einschränkung für Ergänzungen und Weiterentwicklungen sowie der Vernetzung mit weiteren Rechnern bestehen. Es können ein oder mehrere Antriebsmotoren drehzahl­ regelbar ausgebildet und z. B. eine automatische Regelung der Dickenabmessung vorgesehen werden. Die Dickenmessung kann dabei über mechanische, noch besser über elektronische Mittel oder über ein Lasermessmittel erfolgen. Für die Motorleist­ ungsaufnahme und den Schleifdruck kann man bekannte Komponenten aus dem Han­ del verwenden. Bereits mit den vier Parametern können schon wesentliche Vorteile der neuen Lösung genutzt werden. Die je fehlenden automatisch arbeitenden Sensor­ mittel können wie bis anhin im Stand der Technik vom Überwachpersonal erfasst und die Werte für eine spätere Nutzung der Rechnersteuerung eingegeben und gespeichert werden. Ein solches Vorgehen erlaubt eine Vollautomatisierung in Etapen zu realisieren, was mehrheitlich der ökonomischere Weg ist. Ein entscheidender Vorteil der neuen Lösung liegt darin, dass das sogenannte Einrichten der Maschine für einen neuen Auftrag vom Prozesscontroller durchgeführt oder zumindest unterstützt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Rechnersteuerung werden die höhenein­ stellbaren Schleifeinheiten als wenigstens eine einstellbare Kalibriereinheit und wenig­ stens eine einstellbare Feinschleifeinheit und die Überwacheinrichtung als Dicken­ mess- bzw. Dickenüberwacheinrichtung ausgebildet und nach der Kalibriereinheit angeordnet. Es handelt sich dabei um die einfachste Form der weiter oben beschrie­ benen Breitschleifmaschine, z. B. für Spanplatten. Hier kommt ein besonders wichtiger Aspekt der neuen Lösung speziell zum Tragen. Anstelle, dass auf Grund von speku­ lativen Werten eine erste Maschineneinstellung vorgenommen wird, wird gleich bei einer Probeplatte die Hauptschleifarbeit bzw. der Kalibrierschliff durchgeführt, das Schleifergebnis nach dem ersten Schleifeingriff bzw. Kalibrierschliff mittels Dicken­ messung geprüft. Je nach Ergebnis werden die nachfolgenden Platten mit veränderten Vorgaben bearbeitet. Insoweit es sich um Einzelplatten handelt, ist eine Korrektur der Eingriffsparamter während der Bearbeitung einer Platte nachteilig. Die Vorgabewerte sollten, wenn nicht eigentlich Schäden entstehen, für eine Platte beibehalten und eine notwendige Korrektur erst für die nachfolgende Platten verwendet werden. Dies gilt sinngemäss für die dritte, vierte Platte usw. Je nach Zielvorgaben sollten 2 bis 3 Probeplatten genügen, bis die optimalen Werte für die Massenbearbeitung ermittelt sind. Treten während der Verarbeitung Änderungen auf, so beginnt das Spiel von vorne, d. h. man verfährt wie bei der ersten Platte mit dem Startrezept. Im Falle von Endlosmaterial muss die Korrektur sofort vorgenommen werden. Die Anordnung der Dickenmess- und Überwacheinrichtung nach dem Kalibrierschliff, bzw. nach der ersten oder zweiten Kalibriereinheit hat den grossen Vorteil, dass nicht die relativ grossen Schwankungen der roh gepressten Platte gemessen werden. Nach dem Kali­ brierschliff wird noch nicht die Endgenauigkeit für das Dickenmass verlangt. Die Aus­ sagekraft einer exakten Messung ist nach dem Kalibrierschliff am optimalsten, weil in der Folge nicht nur Gewähr für eine exakte Dickenabmessung nach dem Feinschliff besteht, sondern auch die bestmögliche Oberflächenqualität erreichbar ist. Man wertet dabei das ganz konkrete Arbeitsergebnis an dem konkreten Werkstück aus und kann für die nachfolgende Endbearbeitung die Qualitätsanförderung optimieren.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, den Prozesscontroller als Mehrgrössencontroller auszubilden, mit zwei oder mehreren Signaleingängen entsprechender Sensoren, insbesondere Sensoren für die Höheneinstellung von Dickensensoren, Sensoren für die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke, für die Motorleistungsaufnahme(n), Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, sowie des Werkstückeinlaufes und Werk­ stückauslaufes und der Bandgeschwindigkeit(en). Der Mehrgrössencontroller hat die Funktion mehrere Parameter gleichzeitig zu überwachen und im Bedarfsfalle zu korri­ gieren. Bildlich ergibt sich eine räumliche Figur mit mehreren Begrenzungswänden ent­ sprechend der Anzahl Parameter. Die Begrenzungswände können, z. B. im Extremfall ein Stopp bedeuten, wenn die Gefahr besteht, dass ein wichtiger Parameter ausser Kontrolle gerät, oder das sofortige Einsetzen eines Korrekturprogrammes. Es kann fast ausgeschlossen werde, das gleichzeitig mehrere Parameter einen kritischen Wert annehmen. In der Praxis ist es so, dass entweder z. B. die Motorleistungsaufnahme zu gross, die Schleifabnahme oder die Oberflächenbeschaffenheit völlig ausserhalb eines Toleranzwertes zu liegen kommt. Durch eine prioritäre Behandlung der verschiedenen Parameter kann ein Kollisionsfall vermieden werden, wenn doch einmal zwei Para­ meter gleichzeitig eine Korrektur verlangen, die unter Umständen gegensätzliche Ein­ griffe verlangen. Die korrigierten Werte sind immer für die jeweils nächste Platte bzw. das jeweils folgende Werkstück. Bei dieser Methode löst der Parameter, der ausserhalb einer bestimmten Bandbreite gerät, eine Korrektur aus, wobei die anderen Parameter im Sinne einer Korrekturinitiative inaktiv bleiben. Die Startrezeptur sollte wenigstens die Grundinformation für das Rohwerkstück die Zusammensetzung des Rohmaterials z. B. Dicke, Härte, Härte der Oberfläche, Schichtaufbau und Art des Rohmaterials wie Holz, Kunststoff, Gummi, Mineral usw. und Plattenrohdicke, ferner wenigstens die Grundparamter für das geschliffene Erzeugnis, insbesondere die Ober­ flächenqualität als Finish, die Schleifqualität als Struktur, die Plattendicke sowie Dickentoleranz aufweisen. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Startrezept wenig­ stens eine oder mehrere der folgenden Bearbeitungsparamter aufweist: die Höhenein­ stellungen der Schleifköpfe bzw. des Ständers, Leistungsaufnahme eines oder mehre­ rer Antriebsmotoren, die Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, die Bandge­ schwindigkeit, die Schleifbandstandzeit, bzw. den Schleifbandzustand, die Schleif­ bandtype, Schleifdruck, Drehmoment, Schleifschuherwärmung. Vorteilhafterweise werden alle messtechnisch erfassten Parameter sowie die Rezeptvorgaben sowie Rezeptkorrekturen gespeichert, sei es für eine spätere Auswertung oder Benutzung. In Bezug auf qualitative Oberflächenkriterien sind noch grosse Anstrengungen erfor­ derlich bis diese über apparative Sensorikmittel überwacht werden können. Hier ist es nun wichtig, dass die Überwachung durch die menschlichen Sinne ebenfalls speicherbar und die Bewertungen wieder abrufbar sind, für eine spätere qualitative Prüfung durch den Menschen. Der enorme Vorteil der Registrierung aller wichtigen Bearbeitungsparamter liegt darin, dass im Laufe der Zeit über geeignete Aus­ wertungsmethoden Gesetzmässigkeiten erkannt werden können. Daraus wiederum lassen sich Trendsituationen frühzeitiger feststellen, so dass geeignete Gegenmass­ nahmen ergriffen werden können, bevor ein Schaden entsteht. Es handelt sich um eine sehr effiziente Methode um auf Grund der reellen Praxis die Gesetzmässigkeiten und Korelationen zwischen den verschiedenen Parametern erfassen zu können. Es genügen die Kenntnisse der Optimalrezepte, ohne das Wissen von mathematischen Zusammenhängen. Die automatische Prozesssteuerung kann so schrittweise in die Richtung einer selbstlernenden Steuerung gebracht werden. Bei jeder Wiederholung eines identischen Schleifauftrages kann mit den bei der letztmaligen Verarbeitung gewonnenen Optimalrezeptwerten gestartet werden.
Ferner wird vorgeschlagen Durchlaufüberwachmittel zu verwenden, insbesondere zum Erfassen des Schleifbeginnes bzw. Platteneinlaufes sowie des Schleifendes bzw. Plattenauslaufes im Falle von Einzelwerkstücken, oder im Falle einer Bearbeitung von Endlosmaterial oder Stoss- an Stoss die entsprechenden Sensorsignale. Die Start­ rezeptur sollte wenigsten zwei oder mehrere Dickentoleranzregister aufweisen, insbe­ sondere für eine Grobtoleranz sowie eine Feintoleranz, ferner eine Eingabemöglichkeit für frei zu definierende Toleranzbandbreite(n). Über die Rechnermittel können bei der ersten Platte eines Schleifpostens ein Toleranzwert auf der sicheren Seite bzw. die grösstmögliche, noch zulässige Dicke für die Startrezeptur gewählt werden, so dass diese und gegebenenfalls 2 bis 3 folgende Platten mit Überdicke in einem späteren Durchlauf auf die vom Kunden gewünschte Toleranz nachgeschliffen werden können. Je nach Ausbaugrad kann die Anlage eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung vor der Kalibriereinheit bzw. der ersten Kalibriereinheit sowie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung nach der letzten Feinschleifeinheit aufweisen. In Werkstück­ vorschubrichtung werden in dem Bereich der beiden Seitenränder der Werkstücke bevorzugt wenigstens je eine Dickenmess- bzw. Dickenüberwacheinrichtungen ange­ ordnet. In der Rechnersteuerung werden mehrere Arten von Schleifrezepturen abgespeichert, insbesondere a) laufend optimierbare Startrezepturen z. B. aufgrund des letzten vorangegangenen gleichen Schleifauftrages; b) eine Testrezeptur als Startre­ zeptur bei der erstmaligen Bearbeitung eines neuen Schleifauftrages; c) Schleifre­ zepturen, welche wahlweise aufgrund eines vorangegangenen gleichen Schleifauf­ trages oder aufgrund einer Startrezeptur oder einer Testrezeptur wählbar ist. Die Anzahl der Start- und Schleifrezepturen richtet sich nach der entsprechenden Zahl unterschiedlicher Bearbeitungsaufträge.
Gemäss einem weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken sind für die Bear­ beitungsgrundeinstellungen Handeingabeeinrichtungen vorgesehen. Diese sind einzeln, vorzugsweise über entsprechende Hand-Stellglieder einstellbar. Bei Bedarf in der Rezeptur registrierbar sind. Über entsprechende Handstellglieder sind wenigstens ein oder mehrere der folgenden Paramter wählbar: Höheneinstellung der Schleifköpfe oder des Maschinenständers, Schleifabnahme der Schleifeinheiten, Vorschub der Werk­ stücke, Schleifbandgeschwindigkeit, Zustand des Schleifbandes, Schleifdruck, Dreh­ moment, Schleifschuherwärmung. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass laufend von Hand optimalere Werte ermittelt werden können, sondern, dass im Falle einer Störung zumindest einfache Schleifarbeiten auch ohne Automatismus mit menschlicher Kontrolle durchgeführt werden können. Alle wichtigen Paramter, sowohl der Maschi­ nenparamter wie der Prozessparamter sollen visualisierbar gemacht werden. Entweder über die Rechnereingabetastatur oder vor Ort sind einzelne Stellgrössen von Hand kor­ rigierbar mit entsprechender Rückmeldung an den Rechner und die Visualisierung. Die übrigen veränderbaren Parameter im Automatikbetrieb sind über einen gegebenenfalls anpassbares Schleifrezept bzw. entsprechende Programme steuerbar. Über die Visua­ lisierung sollen die momentanen Werte in Bezug auf Zielgrössen, auf Wunsch oder in kritischen Situationen automatisch angezeigt werden: insbesondere Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme, Dicken- sowie Oberflächentoleranzen, Schleifbandgeschwindigkeit, Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, ferner Bilder aus der Schleifstrasse z. B. Beschickung der Schleifstrasse, Abstapelung, Absaugung, ferner Trendbilder, insbesondere bei Näherung an wichtige Ziel- oder Grenzwerte.
Die neue Lösung geht in Bezug auf die einzelne Stellgrösse primär von dem Modell der klassischen Steuerung aus. Dies bedeutet, dass über entsprechende Eingriffsstellen die jeweiligen Werte vom Rechner als Sollwertvorgaben gesteuert eingestellt werden und unverändert bleiben, bis ein neuer Steuerbefehl kommt. Dies schliesst aber nicht aus, dass einzelne ausgewählte oder mehrere Paramter über untergeordnete Regelein­ richtungen über entsprechende Sollwertvorgaben kontrollierbar sind: Höheneinstellung der Schleifköpfe oder des Maschinenständers, Schleifabnahme, Werkstückvorschub, Schleifbandgeschwindigkeit, Schleifdruck. Eine solche örtliche Regelung kann sehr vorteilhaft sein, wenn damit innerhalb eines bestimmten Toleranzbandes bessere Werte erzielbar sind. Die Regelung darf jedoch nur im Rahmen und abhängig von der Rechnersteuerung bzw. des Mehrgrössencontrollers erfolgen, da sonst die übergeord­ nete Zielsetzung der Gesamtwirtschaftlichkeit verloren geht. Der klassische Regler arbeitet nach einem strengen Soll/Istwertvergleich. Der Mehrgrössencontroller greift mehrheitlich nach völlig anderen Kriterien ein. Ein übergeordneter Parameter kann der Gesamtstromverbrauch im Verbrauchsspitzen sein. In dieser Zeit kann es interessant sein, den Stromverbrauch als Hauptkriterium einzuzsetzen. Die neue Lösung erlaubt einen sehr hohen Automatisierungsgrad und die Bereitstellung von beliebigen Daten. Dies erlaubt, bei plattenartigen Werkstück- und Qualitätscodierungen z. Bsp. an einem seitlichen Plattenrand mit einem Codedrucker anzubringen.
Die neue Lösung wird nun an Hand von einigen Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
die Fig. 1 schematisch die Rechnersteuerung des Schleifprozesses;
die Fig. 2 ein stark vereinfachtes Beispiel für die Rezepturvorgabe;
die Fig. 3 schematische Übersicht der Hauptelemente einer Anlagesteuerung;
die Fig. 4a-4d Beispiele von Visualisierungen;
die Fig. 5 eine automatische Dickenmessung auf beiden Werkstückseiten;
die Fig. 6a und 6b eine Seiten- und Frontansicht einer Dickenmesseinrichtung;
die Fig. 7 Laborbildaufnahme der Plattenoberfläche nach verschiedenen Schleifeingriffen;
die Fig. 8 graphische Darstellung mit zugehörigen Werten der Oberflächenrauhigkeit, über eine Laboruntersuchung;
die Fig. 9a und 9b eine Front- und Seitenansicht einer Breitschleifmaschine;
die Fig. 10 ein Beispiel für den schematischen Aufbau einer vollständigen Maschinen- und Prozess-Steuerung für eine Breitschleifmaschine.
Die Fig. 1 zeigt schematisch vor allem die Kernpunkte der neuen Lösung. Dargestellt ist eine Kalibriereinheit 1 sowie eine Feinschleifeinheit 2. Ein Werkstück 3 ist als ebene, nur einseitig, von oben geschliffene Plattte 3 dargestellt. Die Platte 3 weist vor dem Schleifeingriff eine rohe Dicke Dr, nach dem ersten bzw. Kalibrierschliff eine Dicke DK und nach dem Feinschliff eine Dicke DF auf. Die Differenz der Dicke zwischen Dr und DK ist z. B. 0,4 mm, was einer Schleifabnahme von 0,4 mm entspricht. Die Schleifabnahme beim Feinschliff liegt in dem Bereich von einigen hundertstel Millimetern. Nach dem Kalibrierschliff ist als Schleifeingriffüberwach­ einrichtung eine Dickenmess- und bzw. Dickenüberwacheinrichtung 4 gezeichnet, welche mit den Fig. 5 sowie 6a und 6b noch ausführlicher beschrieben wird. Über zwei Tastwalzen 5 und 6 wird die Plattendicke DK ermittelt und das entsprechende Signal Ds über einen Datenbus 7 weitergeleitet. Die Kalibriereinheit 1 und die Schleifeinheit 2 sind in einem Ständer der Breitschleifmaschine STM, mit einem dicken Strich symbolisiet, gelagert. Vereinfachend ist mit HP ein Höhenpositionssignalgeber dargestellt, mittels dem die gewünsche Schleifabnahme festlegbar ist. Damit die gewünschte Schleifgenauigkeit überhaupt erreichbar ist, ist das Werkstück bzw. die Platte 3 mehrfach geführt. Entsprechende einfache oder doppelte Führungsrollen 8, 9 sowie Antriebsrollen 10, welche in der Maschine gelagert sind, sorgen für das präzise Durchfördern der Werkstücke durch die Schleifstrasse, entsprechend Pfeil 11 in der Fig. 1 von links nach rechts. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Platte 3 wird über Geschwindigkeitssensoren VPS festgestellt. Bei der Kalibriereinheit 1 werden in der Fig. 1 die Schleifbandgeschwindigkeit VKBS, der Antriebsmotorstrom AK sowie AF bei der Feinschleifeinheit. Die Höhenposition der Schleifmittel kann in der Praxis auf mehrere Arten erfolgen, wie zuvor erwähnt über den ganzen Maschinenständer oder z. B. über Exzentereinstellmittel von jedem der Schleifköpfe bzw. an dem Kalibrierschleifkopf Hks und an dem Feinschleifkopf FHs. Die genannten Signale können über den Datenbus 7 der Steuer- und Leitebene zur Verfügung gestellt werden, welche aus den drei primären Komponenten: der Maschinensteuerung SPS 12, einem Rezeptspeicher 13 einer Auftrags- und Rezepteingabe 14 sowie einem Mehrgrössen-Controller 15 besteht.
Die Fig. 2 dient lediglich zur Illustration der Rezeptsteuerung. Dabei sind vereinfachend nur einige Parameter aufgelistet. Bandgeschwindigkeit sowie Höheneinstellung sind Stellgrössen, wohingegen die Schleifabnahme I, die Dicke nach I und die aproximative Motorleistung I Zielgrössen sind, welche bei Platte 1 nicht erreicht werden. Für die Platte 2 wird eine Rezeptkorrektur vorgenommen, wobei die Rezeptkorrektur sowohl in die Stellgrössen wie in die Zielgrössen eingreift. Es wird gleichsam ein besserer Vorschlag gemacht. Die Istwerte der Platte 2 sind gut. Damit wird mit den selben Rezeptvorgaben für die folgenden Platten weitergefahren. Nicht dargestellt ist ein Toleranzband für die Zielgrössen Schleifabnahme I, Dicke nach I, aproximative Motorleistung I, das ebenfalls vorgegeben wird. Entsteht in Bezug auf das Toleranzband eine Abweichung ausserhalb der vorgegebenen Toleranz, so werden erneut die Rezeptvorgaben korrigiert.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Steuer- und Führungsschema auf Grund der neuen Lösung. Soweit sinnvoll, sind die selben Bezugszeichen wie in der Fig. 1 eingetragen. Die eigentliche Maschinensteuerung benötigt für viele Eingriffe, auch aus sicherheitstechnischen Gründen Sensorsignale, wie örtliche Temperaturen, Motorströme, Lagesignale, z. B. der Höhenpositionierung des Maschinenständers oder eines einzelnen Schleifkopfes. Zumindest ein Teil dieser Sensorwerte sind gleicherweise wichtig für die Prozesskontrolle. Besonders Qualitätswerte können heute noch besser und ökonomischer durch den Menschen selbst erfasst werden. Die neue Lösung sieht deshalb vor, dass die Ergebnisse der Prüfung durch die menschlichen Sensorien auch in der Rezeptverwaltung und für die Vorgaben gespeichert werden können. Hierzu gehören auch Schnelltests mit blauer oder schwarzer Kreide, die eine wertvolle Aussage über die Oberfläche ergeben, z. B. ob sogenannte Rattermarken vorhanden sind. Der Mensch ist deshalb in die Mitte der Leitebene gesetzt, wo auch die Verwaltung sowie Überwachung angesiedelt ist. Ein Teil der Überwachung ist die Visualisierung Visu über Bildschirme 14'. Bei grösseren Anlagen werden heute örtliche Situationen durch Kameras erfasst, so dass an verschiedenen Orten ohne direkten Sichtkontakt das Geschehen verfolgt werden kann. Die Visualisierung hat ganz besonders bei der Qualitätsüberwachung eine wichtige Funktion. Es können bestimmte Trends sei es im Positiven wie im Negativen verfolgt werden. Diese können auch bei entsprechender Programmgestaltung automatisch angezeigt werden, wenn irgendwelche Eingriffe notwendig sein können. Die Visualisierung erlaubt dem Bedienungspersonal frühzeitiger als bisher einzugreifen und Rezepte zu verändern. Vor allem wenn es darum geht, bestehende Anlagen zu automatisieren, kann es sinnvoll sein, diese schrittweise vorzunehmen. Mit STAG ist die bisherige Steuereingabe 20 bezeichnet. Diese kann bestehen bleiben, mit der Einschränkung, dass Befehlseingaben auch von anderer Stelle, insbesondere vom Mehrgrössen-Controller 15 möglich sind. Das Konzept kann auch irr einer Übergangsphase als doppeltes Steuersystem für Notfälle vorgesehen werden. Über eine Daten-Schnittstelle 21 können vor- und nachgelagerte Anlagesektoren etwa Plattenherstellung, Sägewerk, Transportsystem usw., für den Informationsaustausch benützt werden. Dies bedeutet, dass im Endausbau die verschiedenen Anlagesektoren nicht nur elektronisch vernetzt sind, sondern dass die Gesamtüberwachung an beliebiger Stelle vorgesehen werden kann. Damit kann ein ganzes Plattenwerk als Produktionsstrasse automatisch prozessgesteuert werden. Bei der Visualisierung lassen sich alle wichtigen Informationen mit Einschluss der Anlagezustände sofort darstellen. Mit 22 ist das Visualisierungsbild für die ganze Schleifstrasse bezeichnet. Von der Maschinensteuerung sind die elektrischen sowie elektronischen Verbindungen zu den Maschinenteilen mit 23 angedeutet. 24 sind die Datenleitungen zu dem Messgeräten und Sensoren im Bereich der Maschine. 25 ist der Regler-Sensor für den Vorschub (VPs), 27 für die Einstelleinrichtung für die Höhenpositionierung des Maschinenständers, 28 die Höhenpositionierung der einzelnen Schleifköpfe und 26 für die Motorströme. Mit QMs ist die Möglichkeit der Handeingabe von Werten insbesondere von Qualitätswerten bezeichnet.
Die Fig. 4a bis 4d zeigen einige Beispiele für Visualisierungen. Über einen Menübaum (Fig. 4a) können die gewünschten Teilbilder bestimmt und sofort auf den Bildschirm 14' für die Visualisierung gebracht werden (Fig. 3). Aus den Maschinenübersichtsbildern (Fig. 4b-4d) erkennt man, dass es sich um eine Schleifstrasse mit erstem Kalibrierschliff 30, zweiten Kalibrierschliff 31, Feinschliff 32 sowie Schleifschuhschliff 33 handelt. Die entsprechenden Schleifköpfe sind Teil der Maschine 1 bzw. Teil der Maschine 2, welche je eine unabhängige Höhenverstellung 34 bzw. 35 aufweisen. Vorgeordnet der Maschine 1 sind Zuführtische 36, nachgeordnet der Maschine 2 Abführtische 37, welche zusammen mit den Schleifmaschinen eine ganze Schleifstrasse darstellen.
Die Fig. 5, 6a und 6b zeigen eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung 4, die Fig. 5, in Transportrichtung betrachtet. Vier an sich identische Messköpfe 40'. . . 40"" sind je paarweise auf beiden Seiten des Werkstückes bzw. der Platte 3 senkrecht übereinander angeordnet. Alle Messköpfe können an einem oberen Träger 41, bzw. einem unteren Träger 42 horizontal in eine optimale Messposition verstellt werden, so dass bezüglich einer bestimmten Plattenbreite B die Messköpfe um ein Mass b vom äusseren Rand nach innen angeordnet werden können. Die beiden stabilen Träger 41, 42 sind über Stützen 43, 43' verbunden und nach unten abgestützt. Mit einem weiteren Durchlaufsensor 44 kann Beginn, Durchlauf und Ende einer Platte festgestellt werden. Die Tastwalzen 5 und 6 werden von den Messköpfen mit einer bestimmten Kraft über entsprechende Pneumatikzylinder auf das Werkstück 3 gedrückt. Über nicht dargestellte Positionsfühler kann aus dem fixen Mass AD sowie dem variierenden Mass Ax die genaue Dicke des Werkstückes 3 kontinuierlich ermittelt, und entsprechend für die Prozesssteuerung genutzt werden.
Die Fig. 7 zeigt drei Aufnahmen der jeweiligen Oberflächenstruktur nach dem Schliff mit unterschiedlichem Schleifmaterial bzw. Kornfeinheit der Schleifmittel P 40, P 100 und P 180. Bei den Kennwerten bedeuten Rz eine gemittelte Rauhtiefe, RK eine Kern­ rauhtiefe und Rpk sowie Rvk davon abgeleitete Kennwerte. Sinngemäss sind in der Fig. 8 entsprechende fotographische Aufnahmen für die Rauhigkeit wiedergegeben.
Je nach Einsatzgebiet können die verschiedensten Dispositive und Kombinationen mit ein- oder doppelseitigem Schliff gewählt werden. Es können Kalibrierschliff bzw. Grobschliff, Feinschliff bis zum Superfinish mit Schleifbürste, ferner je Einfach- oder Mehrfachanwendung, Schleifband und Schleifwalze usw. zum Einsatz können. Es wird hierzu auf den bekannten Stand der Technik und auch auf das einleitend zitierte DE 94 14 952 U1 verwiesen. Die Fig. 9a und 9b zeigen nur ein Beispiel für eine konkrete Ausgestaltung einer Breitschleifmaschine mit je zwei Schleifköpfen 50, 50' sowie 51, 51' für das beidseitige Schleifen von Werkstücken. Die Maschine besteht aus einem oberen Ständer 52 sowie einem unteren Ständer 53. Die Höhenverstellung des oberen Ständers erfolgt über steuerbare Spindeln 54. Jeder Schleifkopf hat einen eigenen Antriebsmotor 55, welche im Sinne der neuen Lösung bevorzugt drehzahlregelbar sind, um auf diese Weise die Geschwindigkeit der Schleifbänder variieren zu können. Die Breite der Maschine ist mit Bx angegeben, welche von einem Meter bis über drei Meter betragen kann.
Die Fig. 10 zeigt den Aufbau einer vollständigen Steuerungsanlage mit Einschluss der Maschinen- und Prozesssteuerung. Das Prozessleitsystem schliesst das Bedienen gegebenenfalls in verschiedenen Ebenen ein, sowie das Visualisieren und Archivieren. Vom Konzpt her werden den einzelnen Ebenen bevorzugt die folgenden Zuordnungen gemacht.
  • 1. Leitstandebene (für Schleifstrasse):
    • - Rezepturen
    • - Anlagezustands-Informationen, Masken, Bilder
  • 2. Bedienebene 1 (im Kontrollraum bei Schleifstrasse):
    • - Rezepturen als Eingabe und Verwaltung (nur wenn keine Leitstandebene)
    • - Rezeptur Abruf wenn Leitstandebene
    • - Einzeldaten-Eingabe/Steuerung
    • - Anlagezustands-Informationen (Masken, Bilder)
  • 3. Bedienebene 2 (an Maschine):
    • - einfache Maschinen-Bedienung, manuell
    • - Maschinenzustands-Informationen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses einer Breitschleifmaschine für flache Werkstücke (3) mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden höheneinstellbaren Schleif­ eingriffen, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Rezeptdatenspeicher (13) Startrezepturen bereitgestellt, ein auftragsbezogenes Optimalstartrezept, oder eine auf die spezielle Situation hin angepasste Startrezeptur ausgewählt und der Schleifeingriff überwacht wird, wobei auf Grund der Überwachung die Optimalstartrezeptvorgaben in Bezug auf wenigstens einen oder mehreren der folgenden Paramter, als Ziel- oder Stellgrösse so weit erforderlich, wiederholt, für die nachfolgenden Werkstücke als Schleifrezeptur geändert werden: Schleifabnahme nach erstem Schleifeingriff (30); Werkstückdicke, die Bandgeschwindigkeit des Schleifbandes, die Schleifwalzengeschwindigkeit, der Schleifdruck, die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes, Qualitätstoleranz­ bänd(er) sowie Höheneingriff für den Schleifeingriff.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Rechnersteuerung (12) mit einem Mehrgrössencontroller (15) für Zielgrössen aufweist, wobei wenigstens zwei der folgenden Zielgrössen festlegbar sind: Bandgeschwindigkeit, Schleifwalzengeschwindigkeit Schleifdruck, Schleif­ abnahme, Motorleistungsaufnahme(n), Toleranzbereiche der Oberflächenqualität als Finish, der Schleifqualität als Struktur der Oberfläche sowie Dickenabmessungen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgrössen in Funktion der Gesamtwirtschaftlichkeit, und/oder der Qualität des Endproduktes, und/oder der Standzeitoptimierung und/oder in Bezug auf die Schleifmittel sowie die Breitschleifmaschine und deren Komponenten auswählbar sind, und bei Erfordernis durch direkten menschlichen Eingriff korrigierbar sind.
4. Rechnersteuerung für Breitschleifmaschine zum Schleifen von flachen Werkstücken mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden und höheneinstellbaren Schleifeinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnersteuerung (12) einen Prozesscontroller (15) sowie eine Ablage von Optimalstartrezepturen aufweist, und auftrags- und prozessbezogene Startrezepturen auswählbar sind, zur automatischen Starteinstellung der Schleifeinheiten (1, 2), wobei für die Einhaltung der auftragsbezogenen Zielgrössen eine Schleifeingriff-Überwach­ einrichtung angeordnet ist, aufgrund welcher bei Abweichung über die Schleif­ rezeptur, auch wiederholt, eingreifbar ist.
5. Rechnersteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einstellbare Schleifeinheit als Kalibiriereinheit (1) ausgebildet und wenigstens eine einstellbare Schleifeinheit (1, 2) und die Überwacheinrichtung als Dickenmess- und Dickenüberwacheinrichtung (4) ausgebildet und nach der Kalibriereinheit (1) angeordnet ist.
6. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesscontroller als Mehrgrössencontroller (15) ausgebildet und zwei oder mehrere Signaleingänge entsprechender Sensoren, und die Startrezeptur wenigstens die Grundinformation für das Rohwerkstück und die Grundparameter für das geschliffene Erzeugnis aufweist.
7. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Startrezeptur wenigstens eine oder mehrere Bearbeitungsparameter und Durchlaufüberwachmittel aufweist, zum Erfassen des Platteneinlaufes sowie des Plattenauslaufes im Falle von Einzelwerkstücken, im Falle einer Bearbeitung von Endlosmaterial oder Stoss- an Stoss von Platten die entsprechenden Sensorsignale.
8. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Startrezeptur wenigstens zwei oder mehrere Dickentoleranzregister aufweist, für eine Grobtoleranz sowie eine Feintoleranz, ferner eine Eingabemöglichkeit für frei zu definierende oder zu ändernde Toleranzbandbreiten, wobei über die Rechnermittel bei der ersten Platte eines Schleifpostens ein Toleranzwert auf der sicheren Seite und damit die grösstmögliche, noch zulässige Dicke für die Startrezeptur wählbar ist, derart, dass diese Platten mit Überdicke in einem späteren Durchlauf auf die vom Kunden gewünschte Toleranz nachschleifbar ist.
9. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung (4) vor der ersten Kalibriereinheit (30) sowie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung (4) und/oder eine Prüfeinheit für die Oberflächengenauigkeit und Struktur nach der Feinschleifeinheit (2) oder nach der letzten Feinschleifeinheit (32, 33) aufweist.
10. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Rückführmittel für geschliffene Platten (3) für einen nochmaligen Schliff aufweist, wobei die Rückführmittel sowohl kalibriergeschliffene wie feingeschliffene Werkstücke (3) übernehmen können.
11. Rechnersteuerung nach Anspruch 10; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Arten von Rezepturen abspeicherbar sind,
  • a) laufend optimierbare Startrezepturen aufgrund des letzten vorangegangenen gleichen Schleifauftrages oder Anfahrrezepturen;
  • b) eine Testrezeptur als Startrezeptur bei der erstmaligen Bearbeitung eines neuen Schleifauftrages, oder Anfahrrezepturen;
  • c) Schleifrezepturen, welche aufgrund eines vorangegangenen gleichen Schleifauf­ trages oder aufgrund einer Startrezeptur oder einer Testrezeptur wählbar ist.
12. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Werkstückvorschubrichtung in dem Bereich der beiden Seitenränder der Werkstücke (3) wenigstens je eine oder mehrere Dickenmess- und Dickenüber­ wacheinrichtungen (4) angeordnet sind.
13. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bearbeitungsgrundeinstellungen Handeingabeeinrichtungen vorgesehen sind, welche einzeln und bei Bedarf in der Rezeptur registrierbar sind, wobei über die entsprechenden Handstellglieder wenigstens ein oder mehrere Parameter wählbar sind.
14. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle wichtigen Parameter sowohl der Maschinenparameter wie der Prozess­ parameter visualisierbar (22) sind, wobei entweder über die Rechnereingabetastatur (14) oder vor Ort einzelne Stellgrössen von Hand korrigierbar sind mit entsprechender Rückmeldung an den Rechner und die Visualisierung, wobei die übrigen veränderbaren Parameter im Automatikbetrieb steuerbar und über die Visualisierung (22) die momentanen Werte in Bezug auf Zielgrössen angezeigt werden.
15. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der folgenden Parameter über untergeordnete Regelein­ richtungen kontrollierbar sind, Schleifabnahme, Werkstückvorschub, Schleifband­ geschwindigkeit, Schleifdruck.
16. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei plattenartigen Werkstücken (3) entsprechend der Werkstück- und Schleif­ parameter eine Werkstück- und Qualitätscodierung an einem seitlichen Plattenrand über einen Codedrucker anbringbar ist.
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