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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung auf
das Vorliegen von Defekten bei der Herstellung von ebenen bzw. flachen
Brettern.
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Außerdem betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung, welche dieses Verfahren ausführt.
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Insbesondere
betrifft sie ein verbessertes Gerät, welches einer Vorrichtung
zugeordnet werden kann, die zum Testen auf das korrekte Verbinden
der Plattenteile miteinander verwendet wird, die auf dem Gebiet
der Herstellung von ebenen bzw. flachen Brettern bereits existiert,
beispielsweise zur Herstellung von holzbasierten Brettern, insbesondere
von Spanbrettern bzw. Spanplatten oder Holzfasern, die mit Beton,
Gips oder der gleichen agglomeriert werden können.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
besonders kritisches Problem auf dem Gebiet von Platten stellt der
Prozess zur Verifikation der korrekten Verbindung von Plattenschichtelementen
dar, aus denen sie hergestellt werden. Die Untersuchungen, welche
kontrollieren, dass das untersuchte Brett keine signifikanten Defekte
aufweist, verifizieren eigentlich, dass das Produkt Qualitätsanforderungen
erfüllt.
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In Übereinstimmung
mit dem Stand der Technik stellen die Vorrichtungen, die zu Verbindungsqualitätskontrollprozessen
während
des gesamten oder zum Ende des Produktionsprozesses verwendet werden,
eine oder mehrere Ultraschallquellen sowie einen oder mehrere Empfänger bereit, die
auf gegenüberliegenden Seiten
im Bezug auf das zu analysierende Brett angeordnet sind. Wenn das zu
analysierende Brett einen Verbindungsdefekt aufweist, wird ein Ultraschallsignal,
welches diesen mit deutlich abgeschwächter Form kreuzt, durch einen Empfänger ermittelt,
der in Gegenüberlage
zu einem Sender zum Liegen kommt, der es erzeugt hat. Die Diskontinuität des empfangenen
Signals ist ein Anzeichen für
das Vorliegen von Defekten.
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Die
wesentlichen Probleme der bekannten Systeme treten jedoch dann auf,
wenn die Verbindungsdefekte an den Rändern der Bretter gemessen werden,
und zwar auf Grund des so genannten "Randeffekts". Der Randeffekt beruht auf der Fähigkeit von
kugelförmigen
Schallwellen, die sich um die Hindernisse herum auszubreiten, und
zwar folgend bevorzugten Bahnen in denjenigen Richtungen, in welchen
der Widerstand im Bezug auf die Aufbreitung minimal ist.
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Ein "Randeffekt" neigt dazu, den
Wirkungsgrad der tatsächlichen
Ultraschallvorrichtung zu verringern, welche zum Untersuchen der
Platten zur Identifikation von Defekten (Rissen, Plistern u.d.g.) herangezogen
werden, die andererseits häufig
in unmittelbarer Nähe
des Rands der Platte zu liegen kommen. Mit den existierenden Ultraschalluntersuchungssystemen
sind normalerweise qualitative Daten bezüglich des ebenen Brettes bis
zu einer Distanz von 50 bis 70 mm ausgehend vom Rand nicht zugänglich.
Außerdem
führt der "Randeffekt", abgesehen davon,
dass er eine individuelle Ermittlung des Defekts in der Nähe des Rands
beeinträchtigt,
zu einer unbestimmten Verstärkung
des Signals. Tatsächlich
und wie bereits ausgeführt,
sind die Wellen in der Lage, einer alternativen Bahn zu folgen,
welche das Brett nicht kreuzt, sondern ihren Rand umgeht.
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Die
bekannten Maschinen werden durch das für Arbeitsumgebung typische
Grundgeräusch
deutlich beeinflusst, wie etwa durch Schwankungen und Vibrationen,
die erzeugt werden, wenn die Platten in den Produktionsprozess gefördert werden.
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Selbst
weit entfernt von den Rändern
sind die Ultraschallimpulssysteme des Standes der Technik nicht
in der Lage, präzise
den Bereich des Vorliegens des Defekts zu ermitteln, weil der untersuchte Ultraschallimpulsstrahl
die Platten in Übereinstimmung
mit einer ziemlich großen
Fläche
bzw. einem ziemlich großen
Bereich trifft. Aus diesem Grund können Defekte kleinerer Abmessungen,
die normalerweise einen kleineren Durchmesser als 50 mm besitzen,
nicht ermittelt werden.
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Eine
Vorrichtung für
lokalisierte Ultraschalluntersuchungen ist in der Druckschrift
JP 09229911 offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Untersuchen auf die korrekte Verbindung von ebenen Platten oder ähnlichen
Komponenten zu schaffen, welche es erlaubt, den "Randeffekt" auf ein Minimum zu verringern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Untersuchen der korrekten Verbindung von ebenen Platten zu schaffen,
um die Vibrationen und die Schwankungen einzuschließen, welche
die Analyse beeinträchtigen
können.
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Eine
spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung zum Untersuchen der korrekten Verbindung von ebenen
Platten zu schaffen, welche die individuelle Erfassung des tatsächlichen
Abtastbereichs des Brettes erlaubt.
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Diese
sowie weitere Aufgaben werden durch die Vorrichtung zur Prüfung auf
Qualitätsanforderungen
von holzbasierten ebenen Platten während ihres Herstellungsprozesses
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gelöst, wobei die Platten in einem
Kontrollbereich gefördert
werden, welcher auf gegenüberliegenden
Seiten mehrere Sender und Empfänger
von Ultraschallwellen umfasst, jeder Sender und Empfänger analysiert
die Platten in einem gemessenen Kontrollbereich.
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Charakteristisch
für die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist, dass eine Referenzebene bereitgestellt wird, auf welcher die
Bretter gleiten, und welche für
Ultraschallwellen ausschließlich
in einem vorbestimmten Kontrollbereich durchlässig ist, wodurch Zonen abgeschirmt
werden, welche diesen Bereich umgeben.
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Die
Referenzebene besitzt vorteilhafterweise ein Loch in jedem Kontrollbereich
zum Festlegen einer vorbestimmten Ausbreitungsbahn für die kugelförmigen Ultraschallwellen
auf ihrem Pfad von ihrem Sender zum entsprechenden Empfänger. Zumindest ein
Teil der Löcher
ist an den Seitenrändern
des Bretts angeordnet. Hierdurch kann das Vorliegen von Defekten
(Rissen, Plister u.d.g.) innerhalb der Struktur eines Bretts untersucht
werden, und zwar auch dann, wenn diese Defekte sich bis an die Ränder des Bretts
erstrecken.
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Die
Löcher
der Referenzebene besitzen außerdem
einen Durchmesser, der die individuelle Ortung bzw. Zuordnung des
aktuellen Brettabschnitts erlaubt, der untersucht wird.
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Die
Referenzebene kann auf Trägern
in geeigneter Weise beweglich angebracht sein entsprechend Richtungen
quer zu der Bewegungsrichtung des zu analysierenden Bretts, wodurch
seine seitwärts
gerichtete Bewegung zusammen mit den Sendern und Empfängern stattfinden
kann.
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In Übereinstimmung
mit einem speziellen Aspekt der Erfindung ist die Referenzebene
mehrteilig ausgebildet, wobei die Teile in Längsrichtung voreinander getrennt
sind und in Querrichtung aufeinander zu und voneinander weg bewegt
werden können, um
die Positionen der Löcher
der Referenzebene an die Breite des Bretts anzupassen, insbesondere
zur Untersuchung der Ränder
der Platte. Die Träger,
auf welchen die Sender und Empfänger
angeordnet sind, besitzen Diskontinuitätszonen, so dass die dahingehend
angestellt werden können,
die Sender und die Empfänger
stets mit den Löchern
der Referenzebene zur Flucht zu bringen.
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Vorteilhafterweise
besitzt die Referenzebene mehrere Schichten, um die Abschirmungskapazität für die Signale
zu erhöhen,
die für
die Messung nicht nützlich
sind.
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Ein
weiteres charakteristisches Merkmal des Bretts ist es, dass es steif
und bevorzugt aus holzverträglichem
gehärtetem
Material hergestellt ist, um die Vibrationen und Schwankungen zu
beschränken, welche
die Analyse beeinträchtigen
würden.
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Kunze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Vorrichtung zum Untersuchen der Qualität von ebenen
Brettern in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer Ausführungsform,
welche unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen ein nicht beschränkendes
Beispiel darstellt; in den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Längsschnitt
einer herkömmlichen
Untersuchungsvorrichtung, welche insbesondere einen "Randeffekt" am Vorderendabschnitt
des Bretts zeigt;
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2 einen
Querschnitt einer herkömmlichen
Untersuchungsvorrichtung, insbesondere in der Darstellung eines "Randeffekts" auf einem Seitenrand
des Bretts;
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3 einen
Längsschnitt
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
insbesondere unter Darstellung der Gleitebene zur Vermeidung des "Randeffekts" am Vorderendabschnitt
von 1;
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4 einen
Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
insbesondere zur Darstellung, wie die Gleitebene den "Randeffekt" vermeidet, der am
Vorderendabschnitt von 1 gezeigt ist;
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5 eine
schematische Ansicht der Vorrichtung, welche es erlauben, die Trag-
bzw. Stützebenen
und die Sender- Empfänger-Paare
quer zur Bewegungsrichtung des Bretts zu bewegen.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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1 und 2 zeigen
eine herkömmliche Vorrichtung
zum Untersuchen der Qualität
von ebenen bzw. flachen Brettern 3, beispielsweise von
Brettern, die vollständig
aus Holzmaterial bestehen oder von Holzbrettern, die mit Beton,
Gesso oder der gleichen agglomeriert sind.
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Die
Vorrichtung wird in ein Fördersystem
zur Förderung
des ebenen Bretts 3 in einer Richtung 15 eingeführt, welches
eine Reihe von Rollen 5 umfasst, wobei die Vorrichtung
mehrere Sender 1 und mehrere entsprechende Empfänger 2 für Ultraschallwellen 21 umfasst.
Die Sender 1 und die Empfänger 2 sind auf gegenüberliegenden
Seiten des Förderers,
der Rollen 5 und des Bretts 3 angeordnet. In 1 ist das
Brett 3 in Längsrichtung
geschnitten gezeigt und den Wellen 21 (des Senders) an
den vorderen und hinteren 3' Rändern ausgesetzt,
während
in 2 das Brett 3 in Querrichtung geschnitten
gezeigt ist und den Wellen 21 die Seitenränder 3'' darbietet (von denen lediglich
ein Rand gezeigt ist).
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Insbesondere
zeigen 1 und 2 das wesentliche Problem der
herkömmlichen
Systeme, d.h. den so genannten "Randeffekt" 20 am vorderen oder
hinteren Rand 3' (1)
und am Seitenrand 3'' des Bretts 3 (2).
Die Nachteile des "Randeffekts" sind vorstehend
eingehend erläutert.
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3 und 4 zeigen
das Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d.h., das
Vorliegen einer Referenzebene bzw. Bezugsebene 30, auf welcher
die Bretter 3 gleiten, und welcher in der Lage ist, die
Ultraschall 21 in einem vorbestimmten Kontrollbereich abzuschirmen.
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Die
Referenzebene 30 weist mehrere Löcher 31 auf, welche
einen jeweiligen Untersuchungsbereich auf dem Brett 3 festlegen,
welcher eine vorbestimmte Ausbreitungsbahn für die kugelförmigen Ultraschallwellen 21 auf
ihrem Pfad jedem Sender 1 zum entsprechenden Empfänger 2 festlegt.
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Wenn
ein Defekt aufscheint, beispielsweise eine Eintiefung 4,
erreichen die Ultraschallwellen 21 den jeweiligen Empfänger 2 nicht,
oder sie erreichen ihn in abgeschwächter Weise, während eine "unbeschädigte" Platte die Ausbreitung
der Wellen 21 hinauf erlaubt, um den Empfänger 2 ohne
bekannte Abschwächung
zu erreichen. Wie in 3 und 4 gezeigt,
ist eine Gruppe von Löchern 31 unmittelbar an
den Rändern 3' und 3'' des Bretts 3 angeordnet, wodurch
die Ultraschallwellen 31 dahingehend geführt werden,
diese Ränder
zu kreuzen. Folglich kann das Vorliegen von Defekten 4 (Rissen,
Plistern und der gleichen) innerhalb der Struktur eines Bretts auch dann
ermittelt werden, wenn diese sich bis an die Ränder des Bretts 3 erstrecken,
und zwar mit einer Zuverlässigkeit
bis hin zu 0,2 mm ausgehend von den Seitenrändern 3'',
das heißt,
dass dadurch der kleine Abschnitt des Seitenränderbereichs in der Praxis
reduziert wird, der nicht untersucht worden ist. Was die vorderen
und hinteren Ränder
betrifft, liegt eine Vermehrung der Zonen vor, die untersucht werden
können,
d.h. 60% und 30% mehr als beim Stand der Technik. Beispielsweise
mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 4 m/s wird beim Untersuchen
eines Bretts, das sich in Be wegung befindet, die Zone der Bretter,
die nicht untersucht wird, auf 30 bis 50 mm am hinteren Rand und
auf lediglich 20 bis 30 mm vom vorderen Rand reduziert.
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Wie
in 5 gezeigt, sieht die Vorrichtung zum Untersuchen
der Qualität
ebener Bretter 3 vor, dass die Sender 1 und die
Empfänger 2 auf
Trägern 10 und 11 angebracht
sind, und zwar auf einem Schlitten 12 in Richtungen beweglich,
die quer zur Bewegungsrichtung 15 des Bretts 3 verlaufen.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung ist auch die Referenzebene 30, welche
mit der parallelen Ebene 30' verbunden
sein kann, integral mit dem Schlitten 12 vorgesehen, so
dass die Löcher 31 stets mit
den jeweiligen Sendern/Empfängern 1 und 3 fluchten.
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Die
Kombination aus zwei Ebenen 30 und 30' ist vorteilhaft
zur Erhöhung
der Abschirmfähigkeit desjenigen
Abschnitts des Signals, das für
die Untersuchung nicht nützlich
ist. Die Verwendung von zwei verbundenen Brettern 30, 30', zwischen denen
ein minimaler Luftspalt vorliegt, erlaubt außerdem eine beträchtliche
Verringerung des Geräusches.
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Die
Referenzebene 30 und 30' in Übereinstimmung mit einer vorteilhaften
Ausführungsform der
Vorrichtung besteht dann, wenn Bretter unterschiedlicher Breite
untersucht werden sollen, aus zwei Teilen, die in Querrichtung aneinander
angenähert
oder voneinander weg bewegt werden können, um die Positionen der
Löcher 31 der
Referenzebene 30 an die Breite des Bretts 3 anzupassen,
wodurch insbesondere eine exakte Analyse der Ränder des Bretts 3 für unterschiedliche
Breiten möglich
ist. Aus diesem Grund sind die Träger 10 und 11 bei 10' und 11' unterbrochen
bzw. nicht fortgesetzt, so dass sie einstellbar sind, um die Sender 1 und
die Empfänger 2 stets
mit den Löchern 31 zur
Flucht zu bringen. Insbesondere sind die Träger 11 und 12 dreiteilig
hergestellt, wobei der zentrale Teil stationär ist, während die beiden seitlichen
Teile auf einer Führung
beweglich sind, und zwar entweder von Hand oder elektrisch mittels
eines Servomotors.
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Alternativ
können
die Löcher
auf der Referenzebene 30, 30' stationär sein und mehrere Frequenzen
der Sender und Empfänger 1 und 2 sind
so vorgesehen (TX/RX-Paare), dass sie ein Brett 3 maximaler
Breite abdecken. Wenn die Paare aus Sendern und Empfängern, die
extern vom Brett vorgesehen sind, ausgeschaltet werden, ist es dann,
wenn die Breite schmaler ist, möglich,
ein Brett entsprechend einer korrekten Breite zu analysieren.