DE3153332C2 - Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Presse zum Pressen von Platten auf Holzbasis und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Presse zum Pressen von Platten auf Holzbasis, bei welchem der Preßtisch einer Druck-/Zeitsteuerung unterworfen ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist eine Vorrichtung zum Pressen von Holzspanplatten bekannt (CH-PS 514 429 = SE-PS 390 923). Diese Vorrichtung dient zum Heißpressen von Spanplatten in einer hydraulisch betätigten Presse mit einem bewegbaren Preßtisch und einem hydraulischen Zylinder für die Bewegung des Preßtisches. Mit dieser Presse ist eine hydraulische Pumpe mit veränderbarer Kapazität verbunden, die während einer Anfangsperiode des Preßzyklus durch eine Steuereinheit so gesteuert wird, daß der hydraulische Druck im hydraulischen Zylinder eine Funktion der Zeit ist. Wenn die Holzspanplatte auf eine Dicke gepreßt werden soll, die etwa 1,5 bis 2mal die Enddicke ist, wird die Steuerart geändert, und zwar von dem Druck als Funktion der Zeit auf die Dicke als Funktion der Zeit. Die Steuereinheit wird ausgeschaltet, und es wird während der folgenden Periode des Preßzyklus die hydraulische Pumpe mit veränderbarer Kapazität - und somit der hydraulische Druck im hydraulischen Zylinder - durch die Abweichung der Istdicke der Platte von der eingestellten Dicke zu jedem Augenblick der folgenden Periode des Preßzyklus gesteuert. Es ist ein Istwertgeber vorgesehen, welcher ein die tatsächliche Dicke darstellendes Signal liefert, und es ist ein Sollwertgeber vorgesehen, der in Reihe einen Zeitgeber, einen Integrator und einen Diodenfunktionsgenerator enthält, welcher ein die gewünschte Dicke als Funktion der Zeit darstellendes Signal liefert. Wenn die Enddicke der Platte erreicht ist, kann die Presse gekühlt werden, um in der Platte vorhandenen Dampf zu kondensieren, um ein Reißen der Platte durch den inneren Dampfdruck bei zu schnellem Öffnen der Presse zu verhindern. Wahlweise kann die Presse auch ohne Kühlung geöffnet werden, wenn der Öffnungsschritt langsam genug ausgeführt wird, so daß es dem Dampf ermöglicht wird, zwischen der Platte und den Heizflächen der Presse auszutreten, während die Flächen die Platte an einer wesentlichen Ausdehnung hindern.

Eine geeignete Steuereinheit für die Steuerung der hydraulischen Presse als Funktion der Zeit ist in dem DD-Patent Nr. 70 012 offenbart. Hier ist eine Schablone vorgesehen, deren eine Kante eine graphische Darstellung der Kurve p=f (t) ist.

Mit Hilfe eines Motors wird diese Schablone über einen Mitnehmer bewegt, der über ein kinematisches System die Positionen zweier Kontakte eines Kontakt-Druckmessers einstellt, welcher den hydraulischen Druck entprechend der jeweiligen Stellung des Mitnehmers anzeigt. Der hydraulische Druck pulsiert dann zwischen den beiden durch die Positionen der Kontakte bestimmten Werten.

Ein solches Steuersystem ist aus verschiedenen Gründen nachteilig. Beispielsweise ist ein System mit einer Pumpe mit variabler Kapazität teuer. Die Form der Schablone beruht auf Annahmen und muß experimentell hergestellt werden. Außerdem ist eine genaue Steuerung der Bedingungen, wenn der Dampf zwischen der Platte und den Preßflächen ausströmt, in den meisten Fällen unmöglich zu erreichen.

Von anderen hydraulischen Pressen sind andere Steuersysteme bekannt. Beispielsweise ist in der DE-OS 25 44 794 eine Presse beschrieben, welche in Bezug auf die Endpositionen gesteuert wird, wobei das Volumen an hydraulischer Flüssigkeit, die dem hydraulischen Zylinder aus einem Akkumulator zugeführt wird, genau gemessen wird. Ein solches System ist für eine Presse für Tafeln oder Platten auf Holzbasis nicht geeignet. Ferner ist durch die DE-OS 28 09 387 eine hydraulische Prägepresse oder dergleichen bekannt, die durch Preßsitz mit einer ähnlichen Steuervorrichtung verbunden ist, in welcher das mit dem hydraulischen Zylinder verbundene Steuerventil ein schnell arbeitendes Servoventil ohne feste Positionen ist. Dieses Servoventil kann in extrem kurzer Zeit, d. h. ungefähr in zwei Millisekunden, geöffnet, geschlossen oder proportional einem Steuerstrom geöffnet, geschlossen oder eingestellt werden.

Eine Schnellsteuerung dieser Art macht es möglich, ein Stanzwerkzeug im Augenblick, in dem es aus dem gepreßten Stanzstück austritt, zu verlangsamen. Dieses technische Problem ist nicht auf Pressen für Platten auf Holzbasis anwendbar, und es ist ein Servoventil dieser Art kompliziert und teuer.

Es ist eine Anordnung zum Regeln der Eigenschaften von Holzspanplatten in einer hydraulischen Preßvorrichtung bekannt (DE-OS 19 46 001), bei welcher die Holzsspanplatte jeweils zwischen zwei Preßplatten und unter Wärmeeinwirkung in einer ersten Arbeitsphase bis auf eine durch Distanzstücke bestimmte Dicke verdichtet und in einer zweiten Arbeitsphase gepreßt und ausgehärtet wird, wobei die Verdichtungsgeschwindigkeit und/oder die Wärmezufuhr in der Verdichtungsphase von dem sich einstellenden Verhältnis zwischen wenigstens zweien der Parameter, Verdichtungsweg, Verdichtungszeit und Verdichtungsdruck, regelbar sind, und zwar in dem Sinne, daß bei zunehmendem Verhältnis von Verdichtungsdruck/Verdichtungsweg die Geschwindigkeit und/oder die Wärmezufuhr ebenfalls erhöht wird oder umgekehrt. Dabei kann die Verdichtungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit davon geregelt werden, an welcher Stelle des Verdichtungsweges sich ein vorbestimmter Verdichtungsdruck einstellt. Ferner offenbart die US-PS 4 151 718 eine elektronische Steuervorrichtung für hydraulische Pressen zur Herstellung von Sperrholz o. dgl. mit einer elektronischen Computerstruktur zur Entwicklung einer Steuerung für den gewünschten Druck mit mehreren Eingangseinheiten, an denen wenigstens die Breite, die Länge und der Einheitsdruck in der Vorrichtung eingestellt werden können, um automatisch die Berechnung des erforderlichen hydraulischen Leitungsdruckes zu bewirken, um den geeigneten Druck auf die geschichteten Sperrholzplatten aufzubringen. Die Steuervorrichtung kommt auch dem maximalen Leitungsdruck zuvor und schaltet die hydraulische Pumpe ab, bevor der erwünschte Druck erreicht ist, so daß die Trägheit der Pumpe und des Motors den resultierenden Leitungsdruck nicht über den vorbestimmten gewünschten Druck erhöhen.

Bei diesen Vorrichtungen wird praktisch die in dem zu pressenden Material enthaltene Luft nicht berücksichtigt, in die beim Preßvorgang gegf. Fasern eingezogen werden können, was die Oberflächenglätte beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Spanplatten mit exakten Abmessungen bei glatter Oberfläche herstellbar sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der bewegliche Preßtisch zunächst auf maximale Geschwindigkeit gesteuert wird, bis das zu pressende Material das feststehende Pressenoberteil berührt, daß anschließend der Preßtisch auf niedrige Geschwindigkeit gesteuert wird, bis die in dem zu presenden Material enthaltene Luft verdrängt ist, daß anschließend der Preßtisch wieder auf maximale Geschwindigkeit gesteuert wird, bis ein vorbestimmter hydraulischer Druck erreicht ist, daß anschließend auf eine Weg-/Zeitsteuerung umgeschaltet wird, mit der eine oder mehrere vorgegebene Positionen angesteuert werden, bis die gewünschte Enddicke der Platte erreicht ist, daß die erreichte Endposition des Preßtisches eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten wird, wobei der hydraulische Druck verringert wird, und daß anschließend auf eine Druck-/Zeitsteuerung umgeschaltet wird, durch die der hydraulische Druck in einer oder mehreren Stufen in vorbestimmten Zeitintervallen bis auf Null verringert wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit wenigstens einem hydraulischen Zylinder zur Bewegung des Preßtisches der Presse, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Positions-Istwertgeber hat, welcher ein die Ist-Position des Preßtisches in Bezug auf einen Bezugspunkt darstellendes Signal liefert, und wobei die Vorrichtung ferner einen Sollwert-Geber enthält, der zu jedem Zeitpunkt des erstgenannten Teiles des Preßzyklus ein eine gewünschte Position des Preßtisches zu dem fraglichen Zeitpunkt darstellendes Signal liefert, und wobei die Vorrichtung außerdem wenigstens einen Summierpunkt enthält, welcher aus einem Istwert-Signal und seinem zugehörigen Sollwert-Signal ein Abweichungssignal erzeugt, und eine Steuervorrichtung für den hydraulischen Zylinder enthält, welche auf das Abweichungssignal anspricht und die Abweichung korrigiert, wobei

• (a) der Sollwertgeber folgende Elemente enthält:
• (a1) mehrere Vorrichtungen, von denen jede zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen Position des Preßtisches in Bezug auf den Bezugspunkt vorgesehen ist,
• (a2) eine Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegungslänge des Preßtisches von einer der eingestellten Positionen zu einer folgenden Position,
• (a3) mehrere Vorrichtungen, von denen jede zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen ersten Zeitspanne vorgesehen ist, in welcher der Preßtisch über die Bewegungslänge bewegt werden soll, und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches, welche für die Bewegung des Preßtisches über die Bewegungslänge in der Zeitspanne erforderlich ist, und daß
• (b1) der Sollwertgeber außerdem einem Sägezahngenerator enthält, der im Falle der Positions- bzw. Geschwindigkeitssteuerung auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches anspricht und an den Summierpunkt ein die gewünschte Position des Preßtisches zu irgendeinem Zeitpunkt während der erstgenannten eingestellten Zeitspanne wiedergebendes Signal liefert.

Hierdurch wird es ermöglicht, in einfacher Weise eine Programmierung der Steuervorrichtung so vorzunehmen, daß eine im wesentlichen beliebige Steuerkurve für die Steuerung der Preßfolge während eines Teiles des Preßzyklus erreicht wird. Dabei ist eine Vorbereitung und Lagerung von Schablonen oder dergleichen nicht erforderlich, um von einer genauen Steuerkurve zurück zu einer vorherigen Steuerkurve zu wechseln oder die Steuerkurve beliebig aber doch genau zu ändern.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Steuersystems für eine hydraulische Presse, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pressensteuervorrichtung darstellt,

Fig. 2 und 3 graphische Symbole für zwei verschiedene, wahlweise verwendbare Beispiele einer anpassungsfähigen Verstärkungssteuervorrichtung, wie sie in dem Steuersystem nach Fig. 1 enthalten ist,

Fig. 4 eine Darstellung eines Sollwertgebers, wie er in der Pressensteuervorrichtung enthalten ist,

Fig. 5 eine Ansicht eines Teiles einer Steuertafel, in welcher Zeiteinstellvorrichtungen, Positionseinstellvorrichtungen und Druckeinstellvorrichtungen des Sollwertgebers angeordnet sind, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung eines typischen Preßzyklus, wie er mit Hilfe der Pressensteuervorrichtung mit dem Sollwertgeber ausgeführt wird.

Die in der Zeichnung schematisch gezeigte hydraulische Presse ist eine Presse für Platten auf Holzbasis, z. B. Spanplatten, und enthält ein nicht dargestelltes Bodenteil, auf dem wenigstens ein hydraulischer Zylinder 1 montiert ist, der einen vertikal bewegbaren Preßtisch 3 und ein Joch oder Oberteil 5 enthält, das mit dem Bodenteil fest verbunden ist. In der dargestellten Presse die eine Einzelöffnungspresse ist, ruht eine Matte 7 aus z. B. Holzspänen oder Fasern und warmaushärtbarem Kleber auf dem Preßtisch 3. Durch Zuführung von hydraulischem Druckmedium zum hydraulischen Zylinder 1 wird der Preßtisch 3 von einer Bodenposition angehoben, und es wird die Matte 7 gepreßt, um sie in eine fertige Platte zu verwandeln.

Die Presse ist mit einem Istwertgeber 9 versehen, der in der Lage ist, ein Signal zu liefern, welches die tatsächliche Position des Preßtisches 3 in Bezug auf einen Bezugspunkt wiedergibt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Istwertgeber ein Potentiometer 9, das durch das Joch oder das Oberstück 5 getragen wird, und das einen Schieber enthält, der an einer vom Preßtisch 3 vorspringenden Rippe anliegt. Wenn gewünscht, kann beispielsweise ein linearer Differentialtransformator oder irgendeine Art eines Istwertgebers anstelle des Potentiometers 9 verwendet werden. Das Ausgangssignal vom Istwertgeber wird durch einen Signalumformer oder Meßverstärker 11 geführt, welcher das Positionssignal gegen Störungen weniger anfällig macht. In der Praxis ist es zweckmäßig, mehr als einen Istwertgeber zu verwenden, z. B. einen an jeder Ecke des Preßtisches, wobei dann der Mittelwert der Positionssignale als Ausgangssignal verwendet werden kann.

Das Steuersystem enthält einen Sollwertgeber 13, der in der Lage ist, zu jedem Zeitpunkt während wenigstens eines Hochdruckteiles der Schließfolge der Presse und während des tatsächlichen Pressens ein Signal zu liefern, welches die gewünschte Position des Preßtisches 3 zu dem fraglichen Zeitpunkt darstellt. Der Sollwertgeber 13, der in Verbindung mit den Fig. 4 bis 6 näher beschrieben werden soll kann einen Sägezahngenerator enthalten, und es kann die Einstellung des Funktionsparameters dieses Generators beispielsweise digital mit Hilfe von Wahlschaltern erfolgen. Für den Schließteil des Pressenzyklus können vorzugsweise mehrere, z. B. vier, verschiedene Preßtischpositionen mit dazwischenliegenden Bewegungsphasen programmiert werden. Für die Bewegung des Preßtisches 3 von einer ersten Position in eine zweite Position, sind der Startpunkt, der Endpunkt und die für die Bewegung vom ersten Punkt zum zweiten Punkt erforderliche Zeit bestimmt. Der Sägezahngenerator errechnet dann die Neigung der fraglichen Sollsteigung (Längeneinheiten pro Zeiteinheit, d. h. die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches 3).

Das Istwertsignal und das Sollwertsignal werden einem ersten Summierpunkt 15 zugeführt, welcher aus den beiden Signalen ein Abweichungssignal erzeugt, welches die Abweichung des Istwertes vom Sollwert darstellt. 17 bezeichnet ein Steuerventil, das auf das Abweichungssignal anspricht, und das den hydraulischen Zylinder 1 für die Korrektur der Abweichung steuert. Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist das Steuerventil ein Drucksteuer-Proportionalventil 17. Ähnlich wie ferngesteuerte Rückschlagventile ist dieses Ventil mit einer Druckleitung von einer hydraulischen Pumpe 19 zum hydraulischen Zylinder 1 verbunden und enthält ein Hauptventil 21 mit einem Ventilkonus und ein Vorsteuerventil 23 mit einem proportionalen Stellmotor 25, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Proportionalmagnet ist. Der Systemdruck wirkt auf den Ventilkonus des Hauptventils, jedoch gleichzeitig auch über eine Drosselleitung auf die Rückseite des Hauptventilkonus, der durch eine verhältnismäßig weiche Feder belastet ist, und auf den Vorsteuerventilkonus. Wenn der Systemdruck, d. h. der Druck in dem hydraulischen Zylinder 1, über den Druck entsprechend der Kraft des Proportionalmagneten 25 ansteigt, öffnet das Vorsteuerventil 23. Der Druck auf der Rückseite des Hauptventilkonus nimmt dadurch ab aufgrund der Drosselung in der Leitung, so daß der Hauptventilkonus von seinem Sitz angehoben wird und hydraulisches Druckmedium zu einem Tank hindurchläßt.

Eine zufriedenstellende Positions- und Geschwindigkeitssteuerung des Preßtisches 3 wird mit diesem Steuersystem während eines Hochdruckteiles des Preßzyklus erhalten. Um den Steuerbereich zu erhöhen und den Niederdruckteil des Zyklus einzuschließen, während welchem die Matte 7 oder die fertige Platte nicht gegen das Joch oder das Oberteil 5 gepreßt wird, ist es erforderlich, daß der Druckgeber 27 für die kontinuierliche Erzeugung eines den Systemdruck darstellenden Signals vorgesehen ist und daß ein zweiter Summierpunkt 29 für die Änderung des Abweichungssignals vorgesehen ist, welches von dem ersten Summierpunkt 15 kommt, und zwar in Abhängigkeit vom Drucksignal vom Geber 27, bevor das Abweichungssignal das Drucksteuer-Proportionalventil 17 betätigt hat, um den Druck auf das hydraulische Medium und damit die Position oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches 3 zu ändern. Innerhalb dieses Niederdruckteiles des Preßzyklus ist der gleiche Druck erforderlich, um den Preßtisch in einer besonderen Position (die Geschwindigkeit ist Null) unabhängig vom Abstand vom fraglichen Punkt zu dem Bezugspunkt zu halten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch ein erster Verstärker 31, wie ein Steuerverstärker in einem PID-Regler, vorgesehen, der zwischen die Summierpunkte 15 und 29 geschaltet ist, um das Abweichungssignal zu verstärken, und es ist ein zweiter Verstärker 33 in Form eines Meßverstärkers vorgesehen, der zwischen den Geber 27 und den zweiten Summierpunkt 29 geschaltet ist, um das Drucksignal zu verstärken. Diese Verstärkungen sind in Bezug auf die Größe des jeweiligen Eingangssignals derart, daß der erste Verstärker 31 in der Lage ist, ein verstärktes Abweichungssignal zu liefern, das stärker ist als das stärkstmöglich verstärkte Drucksignal. Somit ist die Vorrichtung so konstruiert, daß die Wirkung des Steuerverstärkers 31 niemals in Bezug auf das Druck-Rückführsignal überkompensiert ist. Eine Überkompensation würde das Proportionalventil veranlassen, einen maximalen Druck anzufordern, und es würde eine Kontrolle über die Steuerwirkung verlorengehen.

Das Ausgangssignal von dem zweiten Summierpunkt 29 wird über einen Summierverstärker 35 geführt und in einem Leistungsverstärker 37 verstärkt, bevor es dem Proportionalmagneten 25 für die Einstellung des Systemdrucks und somit der Position oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches 3 zugeführt wird.

Das Proportionalventil 17 besitzt vorzugsweise eine lineare Steuercharakteristik, und zwar wenigstens bei Drücken, die höher sind als derjenige, der erforderlich ist, um die Kompression der Matte 7 zu beginnen, und zusätzlich sollte die Druckjustierung soweit wie möglich unabhängig von dem Strom durch das Ventil sein. Wenn das Proportionalventil 17 eine nicht lineare Steuercharakteristik haben sollte, kann in die Leitung zwischen dem Meßverstärker 33 und dem zweiten Summierpunkt 29 ein Signalwandler 39 eingeschaltet werden, um das verstärkte Drucksignal so umzuwandeln, daß die Nichtlinearität in der Steuercharakteristik kompensiert wird. Auf diese Weise wird die Steuerung der Preßtischposition und der Bewegungsgeschwindigkeit vereinfacht.

In dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Steuerverstärker 31 auch mit einer Vorrichtung 41 zur anpassungsfähigen Steuerung seiner Verstärkung versehen, und er wirkt auf diese Weise einer Selbstschwingung entgegen, die auftreten kann bei einer Positionssteuerung des Preßtisches bei unbelasteter Presse, wenn eine Schleifenverstärkung verwendet wird, die der Dämpfung angepaßt ist, die in einer belasteten Presse erhalten wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die anpassungsfähige Verstärkungssteuervorrichtung 41 einen Feldeffekttransistor oder MOS-Transistor enthalten, und sie kann so angeordnet sein, daß sie bei ansteigendem Druck auf das Medium in dem hydraulischen Zylinder eine kontinuierliche ansteigende Verstärkung liefert. Wahlweise kann die anpassungsfähige Verstärkungssteuervorrichtung 41, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, zwei oder mehr parallel geschaltete Widerstände enthalten, von denen jeweils einer eingeschaltet ist, und der andere oder die anderen werden dann in Abhängigkeit von dem Systemdruck so geschaltet, daß die anpassungsfähige Verstärkungssteuervorrichtung 41 die Verstärkung stufenweise erhöht, wenn der Druck auf das hydraulische Medium in dem Zylinder 1 ansteigt. Wahlweise kann die Verstärkungssteuervorrichtung 41 eine nicht gezeigte Multiplizierschaltung enthalten, in welcher das Ausgangssignal vom Multiplikator von dem Produkt des hydraulischen Istdruckes im Zylinder und der Abweichung der Istposition von der Sollposition des Preßtisches abhängig ist.

Wie oben zu Fig. 1 beschrieben, liefert der Sollwertgeber 13 ein Sollsignal, welches die Sollposition des Preßtisches 3 darstellt, an den ersten Summierpunkt 15, wo das erzeugte Abweichungssignal die Abweichung der Istposition von der Sollposition darstellt. Das Abweichungssignal wird in dem ersten Verstärker 31 verstärkt und dem zweiten Summierpunkt 29 zugeführt.

Die Pressensteuervorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält auch einen Paketschalter 43 mit einem ersten Schalter 45 in einem Leiter für die Zuführung des Sollwertsignals zum ersten Summierpunkt, einen zweiten Schalter 47 in einem Leiter zur Zuführung des verstärkten Abweichungssignals vom ersten Verstärker 31 zum zweiten Summierpunkt 29 und einen Nebenweg 49, welcher den ersten Schalter 45 mit dem zweiten Schalter 47 verbindet, so daß bei Betätigung des Paketschalters der Istwertpositionsgeber 9 von der Steuerschaltung abgeschaltet wird und das Sollwertsignal vom Sollwertgeber 13 den ersten Summierpunkt 15 und den ersten Verstärker umgeht und direkt zum zweiten Sumierpunkt 29 geführt wird. Eine solche Anordnung ist zweckmäßig, wenn es erwünscht ist, eine Positions- und Bewegungsgeschwindigkeitssteuerung des Preßtisches 3 während eines Teiles des Preßzyklus und eine Druck- und Druckänderungsgeschwindigkeitssteuerung des hydraulischen Druckes in dem Zylinder 1 während eines anderen Teiles des Preßzyklus zu erhalten. Während dieses anderen Teiles des Zyklus liefert der Sollwertgeber 13 ein Signal, welches den gewünschten hydraulischen Druck in dem Zylinder 1 darstellt.

In Fig. 4 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sollwertgebers 13 schematisch dargestellt. Der Sollwertgeber enthält mehrere individuelle Vorrichtungen 51, 52, 53, 54 (von denen vier gezeigt sind) wobei jede Vorrichtung zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen Position des Preßtisches 3 vorgesehen ist. Der Sollwertgeber enthält ferner eine Vorrichtung 59 für die Bestimmung der Bewegungslänge des Preßtisches 3 von irgendeiner der genannten eingestellten Positionen zu einer folgenden Position, mehrere individuelle Vorrichtungen, 61, 63, 65 und 67 (von denen vier gezeigt sind) und von denen jede für die Einstellung einer vorbestimmten beliebigen Zeitperiode vorgesehen ist, in welcher der Preßtisch 3 über die genannte Bewegungslänge bewegt werden soll, und eine Vorrichtung 69 zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches 3, die erforderlich ist, um den Preßtisch über die genannte Bewegungslänge in der genannten Zeitperiode zu bewegen. Der bevorzugte Sollwertgeber 13 enthält ferner mehrere individuelle Vorrichtungen 73, 75 und 77 (von denen 3 gezeigt sind) und von denen jeder für die Einstellung eines vorbestimmten beliebigen hydraulischen Druckes bestimmt ist, eine Vorrichtung 79 zur Bestimmung der Druckänderung, die erforderlich ist, um von einem der genannten eingesetzten Drücke zu einem folgenden Druck zu gelangen, mehrere individuelle Vorrichtungen 81, 83 und 85 (von denen drei gezeigt sind) und von denen jede für die Einstellung einer vorbestimmten beliebigen anderen Zeitperiode vorgesehen ist, in welcher der hydraulische Druck von dem einen eingestellten Druck zum genannten folgenden Druck geändert werden soll, eine Vorrichtung 89 zur Bestimmung der Druckänderungsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um von dem genannten einen eingestellten Druck zu dem genannten folgenden Druck in der genannten anderen eingestellten Zeitperiode zu gelangen. Ferner enthält der Sollwertgeber einen Sägezahngenerator 91, der einerseits auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches 3 anspricht und an den ersten Summierpunkt 15 ein Signal liefert, welches die gewünschte Position des Preßtisches 3 zu irgendeinem Augenblick während der erstgenannten eingestellten Zeitperiode anzeigt, wobei der Sägezahngenerator andererseits auf die Änderungsgeschwindigkeit des hydraulischen Druckes anspricht und an den zweiten Summierpunkt 29 ein Signal liefert, welches den gewünschten hydraulischen Druck zu irgendeinem Augenblick während der anderen eingestellten Zeit angibt, wobei der Sollwertgeber mit einer im wesentlichen beliebigen Steuerkurve programmierbar ist. Für eine Änderung von der Position-Bewegungsgeschwindigkeit-Steuerbetriebsart auf eine Druck-Druckänderungsgeschwindigkeits-Steuerbetriebsart oder umgekehrt, wenn dies gewünscht ist, enthält der Paketschalter oder Gruppenschalter 43 einen dritten Schalter 93, der einerseits zwischen die die Bewegungsgeschwindigkeit bestimmende Vorrichtung 69 und den Sägezahngenerator 91 und andererseits zwischen die die Druckänderungsgeschwindigkeit bestimmende Vorrichtung 89 und den Sägezahngenerator 91 geschaltet ist. Wenn auf eine Periode der Positionssteuerung eine Periode der Drucksteuerung folgt, wird die Änderung in der Steuerbetriebsart ausgeführt, wenn die letzte der eingestellten Positionen erreicht ist. An diesem Punkt kann man aber den entsprechenden Druck nicht genau vorhersagen. Deshalb wird der tatsächliche Druck, wie er von dem Istwertgeber 27 im Augenblick der Änderung der Steuerbetriebsart festgestellt wird, bei 71 in die Vorrichtung 79 eingeführt, um die erforderliche Druckänderung zu bestimmen, wo er den Ausgangspunkt für den ersten Druckänderungsgeschwindigkeit-Sägezahn ist.

Jede der Vorrichtung 51 bis 57, 61 bis 67, 73 bis 77 und 81 bis 85 für die Einstellung der Operationsparameter kann beispielsweise ein Dreifach-Wahlschalter oder ein Drehpotentiometer sein. Wenn Wahlschalter gewählt werden, ist die Operations-Betriebsart digital, und es ist zweckmäßig, als Vorrichtung 59 für die Bestimmung der Bewegungslänge, als Vorrichtung 69 für die Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit, als Vorrichtung 79 für die Bestimmung der Druckänderung und als Vorrichtung 89 für die Bestimmung der Druckänderungsgeschwindigkeit einen üblichen Computer zu verwenden. Andererseits sind bei Verwendung eines Drehpotentiometers die Signale nicht digital sondern analog, und es wird dann ein Analogcomputer verwendet. Im letzteren Fall kann der Sägezahngenerator 91, der bereits ein auf das Vorzeichen (d. h. positiv oder negativ) des Eingangssignals ansprechendes Ausgangssignal liefert, ein spannungsgesteuerter Integrator sein. Bei einer digitalen Steuerbetriebsart kann der Sägezahngenerator 91 einen nicht gezeigten Impulszähler für die Zählung einer beliebigen Zahl von Impulsen enthalten. Die Zahl ist veränderbar, um die Neigung des Sägezahns einzustellen, und sie ist umgekehrt proportional der Bewegungsgeschwindigkeit bzw. der Druckänderungsgeschwindigkeit. Es ist natürlich möglich und in einigen Fällen auch vorteilhaft, den Computer die inverse Bewegungsgeschwindigkeit und/oder die inverse Druckänderungsgeschwindigkeit bilden zu lassen. Dann würde beispielsweise die Geschwindigkeit in Sekunden pro Millimeter statt in Millimeter pro Sekunde ausgedrückt, und es würde die Druckänderungsgeschwindigkeit beispielsweise in Sekunden pro Megapascal anstatt in Megapascal pro Sekunde ausgedrückt. Zusätzlich ist es gegebenenfalls auch möglich, mit digital eingestellten Parametern zu beginnen und die digitalen Signale mit Hilfe eines nicht gezeigten Digital-Analog-Wandlers in analoge Signale umzuwandeln. Wenn während eines oder mehrerer Teile des Preßzyklus ein gekrümmter Sägezahn vor einem geraden Sägezahn vorgezogen wird, kann das konstante eingestellte Zeitsignal modifiziert werden oder in einen Teil einer Kurve einer trigonometrischen Funktion, wie beispielsweise die Sinusfunktion oder die Kosinusfunktion, umgewandelt werden.

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Steuertafel 95 für die Steuerung des Preßzyklus. Die individuellen Zeiteinstellvorrichtungen 61 bis 67 und 81 bis 85 sind voneinander mit Abstand in einer ersten Reihe in der Tafel 95 angeordnet. In gleicher Weise sind sowohl die individuellen Positionseinstellvorrichtungen 51 bis 57 und die individuellen Druckeinstellvorrichtungen 73 bis 77 mit Abstand voneinander in einer zweiten bzw. einer dritten Reihe in der Tafel 95 angeordnet. Die drei Reihen verlaufen parallel zueinander, und es sind die individuellen Zeiteinstellvorrichtungen 61 bis 67 und 81 bis 85 der ersten Reihe den die individuellen Positionseinstellungsvorrichtungen 51 bis 57 und den die individuellen Druckeinstellvorrichtungen 73 bis 77 der zweiten bzw. dritten Reihe trennenden Zwischenräumen gegenüberliegend angeordnet. Beispielsweise ist die Zeiteinstellvorrichtung 61 gegenüber einem Zwischenraum angeordnet, welcher die Positionseinstellvorrichtung 51 von der Positionseinstellvorrichtung 53 trennt, und es wird durch die Vorrichtung 61 die vorbestimmte Zeit eingestellt, in welcher der Preßtisch 3 sich von der durch die Vorrichtung 51 voreingestellten Position zu der durch die Vorrichtung 53 eingestellten Position bewegen sollte. Jede der drei Reihen enthält zusätzliche Vorrichtungen für die Einstellung vorbestimmter Parameter, die für eine weniger Anforderungen stellende und weniger verfälschte Steuerung während anderer Teile des Preßzyklus verwendet werden.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung eines typischen Preßzyklus für das Heißpressen von Tafeln auf Holzbasis. Um das Verständnis des Diagramms zu erleichtern, sind die Bezugszeichen, die in Fig. 5 dazu verwendet sind, die verschiedenen Positionseinstellvorrichtungen und die verschiedenen Druckeinstellvorrichtungen zu bezeichnen, in dem Diagramm nach Fig. 6 dazu verwendet, die Punkte zu bezeichnen, die den eingestellten Werten entsprechen. So entspricht der Punkt 51 dem Wert, der durch die Positionseinstellvorrichtung 51 eingestellt worden ist, usw.

Während eines Preßzyklus wird der Druck anfänglich angehoben, bis er hoch genug ist, das Schließen der Presse zu beginnen, so daß der Preßtisch 3 anfängt, sich nach oben zu bewegen. Um die Zykluszeit so kurz wie möglich zu halten, sollte der Strom an hydraulischen Mitteln in den Zylinder während des ersten Teiles des Zyklus auf einem maximalen Wert gehalten werden. Insbesondere bei der Herstellung von Spanplatten, z. B. MDF, sollte die Geschwindigkeit der Strömung des hydraulischen Mediums in den Zylinder 1 reduziert werden, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches während einer Zeitperiode, während der die Fasermatte 7 in Kontakt mit der oberen Heißpreßplatte kommt, die durch das Joch oder das Oberteil 5 gehalten werden, niedrig ist. Eine niedrige Bewegungsgeschwindigkeit während dieser Zeitperiode ist erforderlich, um zu verhindern, daß die Matte 7 durch das Einziehen von Fasern in die verdrängte Luft beeinträchtigt wird. Wenn diese kritische Periode vorbei ist, werden die Strömungsgeschwindigkeit und die Bewegungsgeschwindigkeit erneut auf ein Maximum erhöht, um den hydraulischen Druck auf den Punkt 97 in Fig. 6 zu bringen. Die Preßtischposition entsprechend dem Druck bei Punkt 97 ist nicht festgelegt, sondern sie variiert aufgrund von Änderungen in den verschiedenen Matten 7. Um den Preßtisch 3 von der Position, die dem Druck bei Punkt 97 entspricht, auf den ersten der eingestellten Positionen zu bringen, d. h. zur Position bei Punkt 51, kann die Bedienungsperson der Presse beispielsweise einen von drei Neigungen des zugehörigen Sägezahns wählen, indem er die Anzahl der Pumpen auswählt, die während der fraglichen Periode arbeiten.

Während dieses Teiles des Preßzyklus wird ein hoher Druck aufgebaut, und, wenn der Preßtisch 3 den Punkt 51 überschreitet, übernimmt die beschriebene Pressensteuervorrichtung die Steuerung der Preßfolge. In dem vorbestimmten Augenblick, wenn die Matte 7 die gewünschte Enddicke erreicht, d. h. am Punkt 57, kann der Druck etwa 30 Megapascal betragen. Die Pressensteuervorrichtung hält die gewünschte Dicke während einer Zeitperiode aufrecht, die durch die Zeiteinstellvorrichtung 67 eingestellt ist. Da die Späne oder dergleichen Holzteilchen oder Fasern durch die Hitze von den Heißpreßplatten erweicht sind, ist der Kompressionswiderstand der Matte 7 verringert, so daß auch der Druck verringert werden muß, um die gewünschte Dicke der Matte sicherzustellen, wie es aus der Druckkurve in Fig. 6 ersichtlich ist. Wenn der Preßvorgang bei einer konstanten Dicke beendet ist, wird die Steuerbetriebsart von der Positionssteuerung zur Drucksteuerung geändert. Der Druck, der am Ende der durch die Zeiteinstellvorrichtung 67 eingestellten Zeitperiode der Preßtischposition entspricht, kann sich ändern, jedoch wird der tatsächliche Druck mit Hilfe des Druckgebers 27 bestimmt, und er wird bei 71 in den Sollwertgeber 13 eingeführt. Dann kann der Sägezahngenerator die Druckänderungsgeschwindigkeit bestimmen, die erforderlich ist, um von dem Druck am Punkt 71 zu dem durch die Druckeinstellvorrichtung 73 eingestellten Druck zu gelangen, und zwar in der Zeit, die durch die Zeiteinstellvorrichtung 81 eingestellt ist. Bei Punkt 77 wird die fertiggestellte Tafel nicht länger zwischen den Preßplatten gepreßt, und es ist die Arbeitsperiode der obenbeschriebenen Pressensteuervorrichtung beendet.

Die Erfindung ist nicht auf das obenbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann, wie für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, innerhalb des Schutzbereiches der Ansprüche in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Beispielsweise können anstelle eines einzelnen hydraulischen Zylinders 1 mehrere Zylinder für die Bewegung des Preßtisches 3 verwendet werden, und es kann in einer getrennten Steuerschaltung für jeden Zylinder ein Istwertgeber 9 vorgesehen werden, so daß die Positionen der Preßtischteile entsprechend den Zylindern getrennt fein gesteuert werden können. Ferner kann die Presse eine Mehröffnungspresse sein, die eine oder mehrere Heißpreßplatten besitzt, die beweglich übereinander zwischen dem Preßtisch 3 und dem Joch oder dem Oberteil 5 angeordnet sind, wobei die Mehröffnungspresse vorzugsweise für gleichzeitiges Schließen ausgebildet ist. Wenn gewünscht, ist es auch möglich, die Pressensteuervorrichtung zur Steuerung des Dichteprofils der fertiggestellten Platten zu verwenden. Beispielsweise kann die Preßfolge so gesteuert werden, daß Platten mit einer dichten Haut und einem weniger dichten Kern oder Platten mit einer insgessamt gleichmäßigen Dichte gehalten werden. Für eine größere Vielseitigkeit kann die Pressensteuervorrichtung natürlich für jede beliebige Periode des Preßzyklus eine besondere Vorrichtung zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen Position des Preßtisches und eine besondere Vorrichtung zur Einstellung eines vorbestimmten beliebigen hydraulischen Druckes und eine Vorrichtung enthalten, mit welcher gewählt werden kann, welche der beiden während der beliebigen Periode in Betrieb sein sollte. Dabei kann die Steuerbetriebsart während des Preßzyklus entweder eine reine Positions- und Bewegungsgeschwindigkeitssteuerung oder eine reine Druck- und Druckänderungsgeschwindigkeitssteuerung sein. Es kann auch irgendeine beliebig wechselnde Folge dieser beiden Steuerarten verwendet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Presse zum Pressen von Platten auf Holzbasis, bei welchem der Preßtisch einer Druck-/Zeitsteuerung und einer Dicken-/Zeitsteuerung unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Preßtisch zunächst auf maximale Geschwindigkeit gesteuert wird, bis das zu pressende Material das feststehende Pressenoberteil berührt, daß anschließend der Preßtisch auf niedrige Geschwindigkeit gesteuert wird, bis die in dem zu pressenden Material enthaltene Luft verdrängt ist, daß anschließend der Preßtisch wieder auf maximale Geschwindigkeit gesteuert wird, bis ein vorbestimmter hydraulischer Druck (97) erreicht ist, daß anschließend auf eine Weg-/Zeitsteuerung umgeschaltet wird, mit der eine oder mehrere vorgegebene Positionen (51, 53, 55, 57) angesteuert werden, bis die gewünschte Enddicke der Platte erreicht ist, daß die erreichte Endposition des Preßtisches eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten wird, wobei der hydraulische Druck verringert wird, und daß anschließend auf eine Druck-/Zeitsteuerung umgeschaltet wird, durch die der hydraulische Druck in einer oder mehreren Stufen (71, 73, 75, 77) in vorbestimmten Zeitintervallen bis auf Null verringert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens einem hydraulischen Zylinder zur Bewegung des Preßtisches der Presse, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Positions-Istwertgeber hat, welcher ein die Ist-Position des Preßtisches in Bezug auf einen Bezugspunkt darstellendes Signal liefert, und wobei die Vorrichtung ferner einen Sollwert-Geber enthält, der zu jedem Zeitpunkt des erstgenannten Teiles des Preßzyklus ein eine gewünschte Position des Preßtisches zu dem fraglichen Zeitpunkt darstellendes Signal liefert, und wobei die Vorrichtung außerdem wenigstens einen Summierpunkt enthält, welcher aus einem Istwert-Signal und seinem zugehörigen Sollwert-Signal ein Abweichungssignal erzeugt, und eine Steuervorrichtung für den hydraulischen Zylinder enthält, welche auf das Abweichungssignal anspricht und die Abweichung korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) der Sollwertgeber (13) folgende Elemente enthält:
• (a1) mehrere Vorrichtungen (51, 53, 55, 57), von denen jede zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen Position des Preßtisches (3) in Bezug auf den Bezugspunkt vorgesehen ist,
• (a2) eine Vorrichtung (59) zur Bestimmung der Bewegungslänge des Preßtisches (3) von einer der eingestellten Positionen zu einer folgenden Position,
• (a3) mehrere Vorrichtungen (61, 63, 65, 67), von denen jede zur Einstellung einer vorbestimmten beliebigen ersten Zeitspanne vorgesehen ist, in welcher der Preßtisch (3) über die Bewegungslänge bewegt werden soll, und
• (a4) eine Vorrichtung (69) zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches(3), welche für die Bewegung des Preßtisches (3) über die Bewegungslänge in der Zeitspanne erforderlich ist, und daß
• (b1) der Sollwertgeber (13) außerdem einem Sägezahngenerator (91) enthält, der im Falle der Positions- bzw. Geschwindigkeitssteuerung auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Preßtisches anspricht und an den Summierpunkt (15) ein die gewünschte Position des Preßtisches (3) zu irgendeinem Zeitpunkt während der erstgenannten eingestellten Zeitspanne wiedergebendes Signal liefert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher während eines Teiles des Preßzyklus zusätzlich der Druck im hydraulischen Zylinder als Funktion der Preßzeit gesteuert wird, mit einem Druck-Istwertgeber, welcher ein den Ist-Druck im Zylinder darstellendes Signal liefert, und mit einem Sollwert-Geber, der zu jedem Zeitpunkt ein den Sollwert darstellendes Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß

• (c) der Sollwert-Geber (13) zusätzlich folgende Elemente enthält:
• (c1) mehrere Vorrichtungen (73, 75, 77), von denen jede die Einstellung eines vorbestimmten, beliebigen hydraulischen Druckes ermöglicht,
• (c2) eine Vorrichtung (79) zur Bestimmung der Druckänderung, die erforderlich ist, um von irgendeinem der eingestellten Drücke zu einem folgenden Druck zu gelangen,
• (c3) mehrere Vorrichtungen (81, 83, 85), von denen jede zur Einstellung einer vorbestimmten, beliebigen anderen Zeitspanne vorgesehen ist, in welcher der hydraulische Druck von einem eingestellten Wert auf den folgenden Wert geändert werden soll, und
• (c4) eine Vorrichtung (89) zur Bestimmung der Druckänderungsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um von einem eingestellten Druck zu einem folgenden Druck in der anderen eingestellten Zeitspanne zu gelangen, und daß
• (b2) der Sollwertgeber (13) auf die hydraulische Druckänderungsgeschwindigkeit anspricht und an einen Summierpunkt (29) ein Signal liefert, welches den gewünschten hydraulischen Druck zu irgendeinem Augenblick während der anderen eingestellten Zeitspanne wiedergibt, wodurch der Sollwert-Geber (13) mit einer im wesentlichen beliebigen Steuerkurve (Fig. 6) programmierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verstärker (31) vorgesehen ist, welcher das Abweichungssignal verstärkt, und daß ein zweiter Verstärker (33) vorgesehen ist, welcher das Drucksignal verstärkt, wobei die Verstärkungen in Bezug auf die Größe der Eingangssignale derart vorgesehen sind, daß der erste Verstärker (31) in der Lage ist, ein verstärktes Abweichungssignal zu liefern, welches stärker ist als das stärkstmöglich verstärkte Drucksignal.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker (31) mit einer Vorrichtung (41) für eine adaptive Regelung seiner Verstärkung versehen ist, so daß einer Eigenschwingung entgegengewirkt wird, die bei der Positionssteuerung des Preßtisches (3) einer unbelasteten Presse auftreten kann, und zwar unter Verwendung einer Schleifenverstärkung, welche der bei der Belastung der Presse erhaltenen Dämpfung angepaßt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Verstärkungsregelungsvorrichtung (41) die Verstärkung mit zunehmendem Druck auf das hydraulische Medium im hydraulischen Zylinder kontinuierlich erhöht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Verstärkungsregelungsvorrichtung (41) mit zunehmendem Druck auf das hydraulische Medium im hydraulischen Zylinder die Verstärkung stufenweise erhöht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (17) eine lineare Steuercharakteristik hat.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (17) eine nicht lineare Charakteristik hat und daß ein Signalwandler (39) vorgesehen ist, welcher das den Druck auf das hydraulische Medium im hydraulischen Zylinder (1) darstellende Signal so umwandelt, daß die Nichtlinearität der Steuercharakteristik kompensiert wird.