EP3948454A1 - Verfahren zum betrieb einer maschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer maschine

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Publication number
EP3948454A1
EP3948454A1 EP20715010.3A EP20715010A EP3948454A1 EP 3948454 A1 EP3948454 A1 EP 3948454A1 EP 20715010 A EP20715010 A EP 20715010A EP 3948454 A1 EP3948454 A1 EP 3948454A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
grinding
machine
actual value
actual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20715010.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bettermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Homag GmbH
Original Assignee
Homag Bohrsysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Homag Bohrsysteme GmbH filed Critical Homag Bohrsysteme GmbH
Publication of EP3948454A1 publication Critical patent/EP3948454A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B49/18—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the presence of dressing tools
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/28—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding wood
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    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37402—Flatness, roughness of surface

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a machine, in particular a grinding machine.
  • a grinding machine is used, for example, for grinding plate-shaped workpieces, which preferably comprise wood or wood-based materials.
  • the invention also relates to a machine.
  • the processing qualities achieved when grinding such workpieces are also relevant for downstream processing steps, for example when a coating, such as a paint, is applied to such a workpiece. For this it is necessary that a workpiece has a certain thickness, a flat surface and a certain surface quality after grinding.
  • the setting of the grinding machine to carry out the processing is based on empirical values with regard to the specific material to be processed and the dimensions of the workpieces.
  • the operator of the grinding machine can also Change the settings of the grinding machine while machining a large number of workpieces if the machining result is outside of a tolerance.
  • the machine operator has various setting options to influence the machining result.
  • the contact pressure can be set to a certain level or the feed rate can be changed.
  • a grinding machine which comprises a grinding unit, a conveying device and a control device.
  • the grinding machine further comprises a thickness determination device which is arranged in the direction of passage after the at least one grinding unit and with which a finished dimension actual thickness of the workpiece processed by the at least one grinding unit can be determined.
  • the control device is set up to match the finished dimension actual thickness of the workpiece with the finished dimension target thickness and to control the operation of the at least one grinding unit in such a way that the finished dimension actual thickness is adapted to the finished dimension target thickness.
  • a second thickness determination device can determine an actual raw dimension thickness of the unmachined workpiece.
  • the aim of the invention is to provide a method for operating a machine with which a high processing quality can be ensured over a large number of workpieces.
  • the method for operating a machine comprises the steps of: detecting a workpiece to be machined and setting several setting values of the machine, executing machining of the workpiece, detecting a first actual value and a second actual value during or after executing the machining, with the The first actual value is assigned a higher prioritization than the second actual value, comparing the first actual value with a first setpoint range and the second actual value with a second setpoint range, and changing the setting values of the machine in such a way that the actual values match the assigned setpoint according to the prioritization Range. It is preferred that the steps be carried out in the order listed.
  • the method according to the invention has the advantage that a high processing quality can be maintained when producing a large number of items. It is also possible to significantly reduce the proportion of workpieces classified as rejects, since the setting options can be continuously refined. Additionally or alternatively, it is possible to set at least one setting value of the machine, in particular the grinding machine, to a certain extent predictively.
  • “Surface structure” means a surface roughness which is determined by the number, the course and the depth of the grooves or depressions present in a surface.
  • a neural network which, on the basis of feedback from the system, carries out an optimization with regard to target values that have been achieved or not, and thereby requires further development of the system.
  • the high number of possibilities for influencing the processing quality can be taken into account.
  • the first setpoint range is selected from: the thickness of the machined workpiece, the surface quality of the machined workpiece and the flatness of a surface of the workpiece.
  • a thickness of the machined workpiece, a surface quality of the machined workpiece or a flatness of a surface of the workpiece is detected as the first actual value.
  • a camera or a radar sensor is used to detect the surface structure of the workpiece to be processed and / or of the workpiece to be processed.
  • a camera for example, the workpiece dimensions and the gloss of the surface can be recorded.
  • a radar sensor can be used to determine the surface roughness.
  • the thickness of the machined workpiece is detected by a tactile sensor or a contactless sensor, in particular a laser sensor.
  • the second setpoint range is selected from: energy consumption of the machine, wear of a processing element, in particular wear of a grinding belt, suction speed for suctioning off processing residues, feed speed.
  • the wear of a processing element in particular a wear and tear of a grinding belt, can be selected in such a way that the processing element is changed at a favorable point in time, for example after the production of a specific order. Less wear of the processing element can lead to a longer production time per workpiece, but to a higher quality processing result with a longer service life of the processing element.
  • a suction speed for suctioning off processing residues influences the energy consumption of the machine as well as the quality of the processing result. Achieving a certain feed rate leads to a correspondingly higher or lower number of pieces per unit of time. Even if there is a general endeavor for a higher number of pieces per unit of time, the production speed can also be coordinated with an overall process in mind, for example to ensure a smooth supply of material and a coordinated removal of the workpieces.
  • the setting values are selected from: a feed speed of the workpiece, a passage height, a cutting speed of a grinding belt, a contact pressure, a contact force, number, selection and / or combination of the processing units in use, feed value of an unit and a type of processing unit. It can be provided that by comparing the first actual value with a first setpoint range and the second actual value with a second setpoint range, taking into account the feed speed of the workpiece, the passage height, the workpiece width, the cutting speed of the grinding belt, the contact pressure, the Ambient temperature and / or humidity the set values are changed.
  • the step of comparing and setting are carried out with a control device using artificial intelligence.
  • the mentioned artificial intelligence can be implemented with the help of a neural network.
  • the neural network can make decisions in order to determine which setting values must be changed in order to achieve the target value ranges.
  • the neural network is able to change several setting values that influence the overall result in such a way that the target value ranges are achieved.
  • a certain thickness of a workpiece or a certain surface quality can be selected as a first setpoint range, with a certain priority, a service life of the grinding belt or an energy consumption of the machine also being selected as the second setpoint range. According to the prioritization, this means that as long as the first setpoint range is met, the system works to meet the second setpoint range as best as possible. If the first setpoint range is no longer met, the setting values are changed so that the first setpoint range is still met.
  • the machine is designed as a grinding machine. It is preferred that the grinding machine has, as grinding device, a belt grinding device, a disc brush, a grinding roller, a brush roller, a cross-belt grinding unit, a fine grinding unit or a combination thereof.
  • the changed setting values are stored in a memory device, it being preferred that the actual values and the associated setpoint values are also stored in the memory device. This means that the changed values are available for further processing.
  • the invention also relates to a machine, in particular a grinding machine. The machine can be set up to implement the previously described features of the method and / or features of the dependent method claims individually or in combination.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a
  • Wide belt sander which is set up to carry out the method according to the invention.
  • the exemplary embodiment is directed to a grinding process in order to clearly describe the invention.
  • the invention is not limited to this.
  • a grinding machine comprises a housing 10 which accommodates a first grinding device 20 and a second grinding device 30.
  • the grinding machine further comprises a conveying mechanism 40 which moves a workpiece W through the housing 10 of the grinding machine.
  • the workpieces machined with the grinding machine are preferably plate-shaped.
  • it acts work pieces made of wood or wood-based materials that are used, for example, in the furniture or construction element industry.
  • it can be furniture fronts, shelves, ceiling, floor or wall panels or the like.
  • a first thickness measuring sensor 50 is provided in the inlet area of the housing 10.
  • the thickness measuring sensor 50 is set up to determine a workpiece thickness before the workpiece W is machined by the grinding machine.
  • the thickness measuring sensor 50 can be a tactile sensor or a contactless sensor with which the thickness of the workpiece W to be machined is detected.
  • a second thickness measuring sensor 60 is arranged, which can be designed similarly to the first thickness measuring sensor 50.
  • the second thickness measuring sensor 60 is set up to determine a workpiece thickness after the workpiece W has passed through the grinding machine.
  • the grinding machine is equipped with additional sensors with which the following parameters, individually or in combination, can be determined.
  • a grinding belt sensor can be used to determine the quality of the grinding belt during processing.
  • the condition of the grain and thus the degree of wear can be determined.
  • a grinding belt sensor can be a radar sensor with which the grinding belt is continuously monitored and evaluated accordingly.
  • conclusions about the grain size or the roughness of the grinding belt can be determined based on the detected intensity of the radiation reflected on the grinding belt, and it can be recognized according to a further application if the grain size is reduced due to wear of the grinding belt.
  • the quality of the sanding belt can also be calculated on the basis of the determined engagement time of the sanding belt and the determined service life. For this purpose, the duration of each intervention on a workpiece is detected, in particular by recording the respective workpiece length in the transport direction.
  • the passage height between the conveyor mechanism and the sanding belt can be determined.
  • the feed speed of the conveying mechanism 40 is detected using a sensor.
  • the feed rate can be determined from the control commands used to drive the conveying mechanism 40.
  • the component dimensions are determined in a direction perpendicular to the direction of passage. Specifically, it is determined whether it is a wide or narrow workpiece that is fed to the grinding devices 20, 30.
  • a contact pressure sensor is used to determine the orthogonal force by which the grinding belt is pressed onto the workpiece.
  • One or more temperature sensors determine the ambient temperature as well as the temperature of the workpiece that heats up during processing.
  • the air humidity in the processing area can be determined by means of an air humidity sensor.
  • the machine can have a sensor with which the suction speed is determined. For example, this is done by detecting the number of revolutions of a fan.
  • the machine can also have a sensor that determines the energy consumption of the machine.
  • a first optical sensor in the inlet area and a second optical sensor in the outlet area of the housing 10 can be provided as a further sensor, so that the surface structure, and thus the surface quality, can be determined before and after grinding using the optical sensors.
  • the grinding machine comprises a control device which is configured to control the operation of the grinding machine.
  • the aforementioned sensors are connected to the control device and accordingly transmit information continuously or at certain intervals, in particular with regard to the quality of the grinding belt, the passage height, the feed speed, the component dimensions, the cutting speed of the grinding belt or the grinding belts, the difference between the input thickness of the workpiece and the actual thickness after grinding, the contact pressure, the temperature or temperatures and the humidity.
  • the grinding device 20 is a so-called contact roller unit.
  • the lower roller of the contact roller assembly in the vertical direction presses the sanding belt against a workpiece W moved by the conveyor mechanism 40.
  • three rollers are provided for moving the abrasive belt, the rollers facing the workpiece being a calibration roller and a deflection roller.
  • a sanding shoe is provided between the calibrating roller and the deflecting roller, which presses the sanding belt against the workpiece to be sanded.
  • the information recorded by various sensors is brought together in the control device of the grinding machine and evaluated for controlling the operation of the grinding machine. In this way, different information can be correlated and coordinated with one another.
  • the control device includes a module that performs calculations using an algorithm based on artificial intelligence. This means that the values recorded by the sensors and the instructions for action derived therefrom are continuously recorded and revised, a workpiece thickness and a surface structure (and thus the surface quality) of the workpiece W serving as target value ranges.
  • the mentioned artificial intelligence can be implemented with the help of a neural network.
  • the neural network can make decisions in order to determine which setting values must be changed in order to achieve the target value ranges.
  • the neural network is able to change several setting values that influence the overall result in such a way that the target value ranges are achieved.
  • the setpoint ranges are prioritized relative to one another.
  • a first setpoint range can thus be assigned a higher priority than a second setpoint range.
  • the machine is thus operated in such a way that the first actual value lies in the first setpoint range. Is this If necessary, the setting values are further changed so that the second actual value lies in the second setpoint range.
  • a specific thickness of a workpiece or a specific surface quality can be selected as a first target value range.
  • a high feed rate can be selected as the second setpoint range.
  • the control device decides which change in the parameters influencing the grinding result should be changed in order to achieve the highest possible quality (low tolerance of the workpiece thickness as well as a certain target value of a surface structure) with simultaneously high productivity or low energy consumption (as examples of a second target value range) .

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Maschine, insbesondere einer Schleifmaschine, mit den Schritten: Erfassen eines zu bearbeitenden Werkstücks und Einstellen mehrerer Einstellungswerte der Maschine, Durchführen einer Bearbeitung des Werkstücks, Erfassen eines ersten Istwertes und eines zweiten Istwertes während oder nach Durchführung der Bearbeitung, wobei dem ersten Istwert eine höhere Priorisierung zugewiesen ist als dem zweiten Istwert, Abgleichen des ersten Istwerts mit einem ersten Sollwert-Bereich und des zweiten Istwerts mit einem zweiten Sollwert-Bereich, und Ändern der Einstellwerte der Maschine derart, dass die Istwerte entsprechend der Priorisierung den zugeordneten Sollwert-Bereich erfüllen.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Maschine
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Maschine, insbesondere einer Schleifmaschine. Eine derartige Schleifmaschine wird beispielsweise zum Schleifen plattenförmiger Werkstück verwendet, die bevorzugt Holz- oder Holzwerkstoffe umfassen. Ferner betrifft die Erfindung eine Maschine .
Stand der Technik
Beim Schleifen von plattenförmigen Werkstücken, wie beispielsweise Holzplatten oder -brettern, sind die Hersteller stets bestrebt, im Rahmen der Fertigungstoleranzen ein hochwertiges Bearbeitungsergebnis zu erreichen. Die beim Schleifen solcher Werkstücke erreichten Verarbeitungsgüten sind auch für nachgelagerte Verarbeitungsschritte relevant, beispielsweise wenn auf ein solches Werkstück eine Beschichtung, wie eine Lackierung, aufgetragen wird. Hierfür ist es erforderlich, dass ein Werkstück nach einer Schleifbearbeitung eine bestimmte Dicke, plane Oberfläche und eine bestimmte Oberflächenqualität aufweist.
Die Einstellung der Schleifmaschine zur Durchführung der Bearbeitung erfolgt nach Erfahrungswerten in Bezug auf das konkret zu verarbeitende Material sowie die Dimensionen der Werkstücke. Der Bediener der Schleifmaschine kann ferner während einer Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken Einstellungen der Schleifmaschine ändern, falls das Bearbeitungsergebnis außerhalb einer Toleranz liegt.
Der Bediener der Maschine hat zur Beeinflussung des Bearbeitungsergebnisses verschiedene Einstellmöglichkeiten. Beispielsweise kann der Anpressdruck auf ein bestimmtes Maß eingestellt werden oder die Vorschubgeschwindigkeit geändert werden .
Allerdings hat sich gezeigt, dass die Einstellung eines bestimmten Zielwertes, also beispielsweise einer bestimmten Werkstückdicke nach Durchführung der Bearbeitung, von einer Vielzahl von Einflussgrößen abhängt, die sich zumindest teilweise gegenseitig beeinflussen. Insbesondere haben die Fortschrittgeschwindigkeit, der Anpressdruck, die Geschwindigkeit des Schleifbandes, die Breite sowie die Dicke der Werkstücke einen Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis.
Aus der EP 2 815 844 Al ist eine Schleifmaschine bekannt, die ein Schleifaggregat, eine Fördereinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst. Die Schleifmaschine umfasst weiterhin eine Dickenbestimmungseinrichtung, die in Durchlaufrichtung nach dem zumindest einem Schleifaggregat angeordnet ist, und mit der eine Fertigmaß-Istdicke des durch das zumindest eine Schleifaggregat bearbeiteten Werkstücks bestimmt werden kann. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, die Fertigmaß-Istdicke des Werkstücks mit der Fertigmaß- Solldicke abzugleichen und den Betrieb des zumindest einen Schleifaggregats derart zu steuern, dass die Fertigmaß- Istdicke der Fertigmaß-Solldicke angepasst ist. Ferner kann eine zweite Dickenbestimmungseinrichtung eine Rohmaß-Istdicke des unbearbeiteten Werkstücks bestimmen.
Zur Änderung des Bearbeitungsergebnisses wird in der EP 2 815 844 Al darauf hingewiesen, dass eine Schleifmaschine dazu geeignet ist, mit einem Druckbalken zusammenzuwirken und diesen auf Grundlage der Messungen der Rohmaß-Istdicken und/oder Fertigmaß-Istdicken anzusteuern.
Obwohl sich das in der EP 2 815 844 Al beschriebene Verfahren als praktikable Lösung bewährt hat, sehen sich Nutzer mit steigenden Qualitätsansprüchen konfrontiert. An dieser Stelle setzt die Erfindung an.
Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Betrieb einer Maschine bereitzustellen, mit dem eine hohe Bearbeitungsqualität über eine Vielzahl von Werkstücken sichergestellt werden kann.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Verfahren bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Ferner betrifft die Erfindung eine Maschine.
Das Verfahren zum Betrieb einer Maschine (beispielsweise einer Schleifmaschine) umfasst die Schritte: Erfassen eines zu bearbeitenden Werkstücks und Einstellen mehrerer Einstellungswerte der Maschine, Durchführen einer Bearbeitung des Werkstücks, Erfassen eines ersten Istwertes und eines zweiten Istwertes während oder nach Durchführung der Bearbeitung, wobei dem ersten Istwert eine höhere Priorisierung zugewiesen ist als dem zweiten Istwert, Abgleichen des ersten Istwerts mit einem ersten Sollwert- Bereich und des zweiten Istwerts mit einem zweiten Sollwert- Bereich, und Ändern der Einstellwerte der Maschine derart, dass die Istwerte entsprechend der Priorisierung den zugeordneten Sollwert-Bereich erfüllen. Es ist bevorzugt, dass die Schritte in der genannten Reihenfolge ausgeführt werden . Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass bei Fertigung einer großen Stückzahl eine hohe Bearbeitungsqualität eingehalten werden kann. Ferner ist es möglich, den Anteil der als Ausschuss klassifizierten Werkstücke deutlich zu reduzieren, da die Einstellmöglichkeiten kontinuierlich verfeinert werden können. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Einstellung zumindest eines Einstellungswerts der Maschine, insbesondere Schleifmaschine, gewissermaßen vorausschauend vorzunehmen .
„Oberflächenstruktur" meint eine Oberflächenrauigkeit, die durch die Anzahl, den Verlauf und die Tiefe der in einer Oberfläche vorliegenden Rillen oder Vertiefungen bestimmt wird .
Gemäß einer Ausführungsform wird ein neuronales Netz eingesetzt, das auf Basis von Rückmeldungen des Systems bezüglich erreichter oder nicht erreichter Zielwerte eine Optimierung vornimmt und dabei eine Weiterentwicklung des Systems bedingt. Mit einem solchen Algorithmus kann der hohen Anzahl an Möglichkeiten zur Beeinflussung der Bearbeitungsqualität Rechnung getragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Sollwert-Bereich ausgewählt ist aus: der Dicke des bearbeiteten Werkstücks, der Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks und der Ebenheit einer Oberfläche des Werkstücks. Entsprechend wird als erster Istwert eine Dicke des bearbeiteten Werkstücks, eine Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks oder eine Ebenheit einer Oberfläche des Werkstücks erfasst.
Es ist bevorzugt, dass zum Erfassen der Oberflächenstruktur des zu bearbeitenden Werkstücks und/oder des bearbeiteten Werkstücks eine Kamera oder ein Radarsensor verwendet wird. Mit einer Kamera kann beispielsweise die Werkstückdimension und der Glanzgrat der Oberfläche erfasst werden. Ein Radarsensor kann dazu eingesetzt werden, die Oberflächenrauhigkeit zu ermitteln.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Dicke des bearbeiteten Werkstücks durch einen taktilen Sensor oder einen berührungslosen Sensor, insbesondere einen Lasersensor, erfasst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der zweite Sollwert-Bereich ausgewählt ist aus: Energieverbrauch der Maschine, Abnutzung eines Bearbeitungselements, insbesondere einer Abnutzung eines Schleifbandes, Absauggeschwindigkeit zum Absaugen von Bearbeitungsresten, Vorschubgeschwindigkeit .
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Energieverbrauch der Maschine in einem bestimmten Bereich gehalten werden soll, um eine energieeffizientes Arbeiten der Maschine zu gewährleisten. Der Sollwert-Bereich des Energieverbrauchs kann sich beispielsweise nach äußeren Gegebenheiten richten, wie aktuellen Strompreisen, die je nach Tageszeit schwanken können.
Die Abnutzung eines Bearbeitungselements, insbesondere einer Abnutzung eines Schleifbandes, kann derart gewählt werden, dass ein Wechsel des Bearbeitungselements zu einem günstigen Zeitpunkt stattfindet, beispielsweise nach der Produktion eines bestimmten Auftrags. Eine geringere Abnutzung des Bearbeitungselements kann zu einer längeren Produktionszeit pro Werkstück, jedoch zu einem hochwertigeren Bearbeitungsergebnis bei längerer Lebenszeit des Bearbeitungselements führen.
Eine Absauggeschwindigkeit zum Absaugen von Bearbeitungsresten beeinflusst den Energieverbrauch der Maschine sowie die Qualität des Bearbeitungsergebnisses. Die Erreichung einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit führt zu einer entsprechend höheren oder niedrigeren Stückzahl pro Zeiteinheit. Auch wenn ein generelles Bestreben nach einer höheren Stückzahl pro Zeiteinheit besteht, kann die Fertigungsgeschwindigkeit auch im Blick auf einen Gesamtprozess abgestimmt werden, beispielsweise um eine reibungslose Materialzufuhr sowie einen abgestimmten Abtransport der Werkstücke zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Einstellwerte ausgewählt sind aus: einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, einer Durchlasshöhe, einer Schnittgeschwindigkeit eines Schleifbandes, eines Anpressdrucks, einer Anpresskraft, Anzahl, Auswahl und/oder Kombination der im Einsatz befindlichen Bearbeitungsaggregate, Zustellwert eines Aggregats und einer Art des Bearbeitungsaggregats. Dabei kann es vorgesehen sein, dass durch Abgleich des ersten Istwerts mit einem ersten Sollwert-Bereich und des zweiten Istwerts mit einem zweiten Sollwert-Bereich unter Einbeziehung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, der Durchlasshöhe, der Werkstückbreite, der Schnittgeschwindigkeit des Schleifbandes, des Anpressdrucks, der Umgebungstemperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit die Einstellwerte geändert wird .
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Schritt des Abgleichens und Einstellens mit einer Steuereinrichtung unter Einsatz künstlicher Intelligenz durchgeführt werden. Die genannte künstliche Intelligenz kann mit Hilfe eines neuronalen Netzes implementiert werden. Nach einer Einlernphase kann das neuronale Netz Entscheidungen vornehmen, um festzulegen, welche Einstellwerte geändert werden müssen, um die Sollwert-Bereiche zu erreichen. Dabei ist das neuronale Netz in der Lage, mehrere das Gesamtergebnis beeinflussende Einstellwerte derart zu ändern, dass die Sollwert-Bereiche erreicht werden. Als konkretes Beispiel kann als ein erster Sollwert-Bereich eine bestimmte Dicke eines Werkstücks oder eine bestimmte Oberflächenqualität gewählt wird, wobei als zweiter Sollwert- Bereich des Weiteren eine bestimmte Priorität, eine Standzeit des Schleifbands oder ein Energieverbrauch der Maschine gewählt wird. Dies führt entsprechend der Priorisierung dazu, dass, solange der erste Sollwert-Bereich erfüllt ist, das System daran arbeitet, den zweiten Sollwert-Bereich bestmöglich zu erfüllen. Wenn der erste Sollwert-Bereich nicht mehr erfüllt wird, werden die Einstellwerte so geändert, dass der erste Sollwert-Bereich weiterhin erfüllt wird .
Gemäß einer Ausführungsform ist die Maschine als Schleifmaschine ausgeführt. Dabei ist es bevorzugt, dass die Schleifmaschine als Schleifeinrichtung eine Bandschleifeinrichtung, eine Tellerbürste, eine Schleifwalze, eine Bürstenwalze, ein Querbandschleifaggregat, ein Feinschleifaggregat oder eine Kombination hiervon aufweist.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass mehrere Schleifeinrichtungen der Schleifmaschine durch jeweils Einstellen zumindest eines Einstellungswerts des jeweiligen Schleifaggregats gesteuert werden. Auf diese Weise kann durch unterschiedliche Maßnahmen auf das Bearbeitungsergebnis eingewirkt werden.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die geänderten Einstellwerte in einer Speichereinrichtung gespeichert werden, wobei bevorzugt ist, dass ferner die Istwerte sowie die zugehörigen Sollwerte in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Somit stehen die geänderten Werte für weitere Bearbeitungsvorgänge zur Verfügung . Ferner betrifft die Erfindung eine Maschine, insbesondere eine Schleifmaschine. Die Maschine kann eingerichtet sein, zuvor beschriebene Merkmale des Verfahrens und/oder Merkmale der abhängigen Verfahrensansprüche jeweils einzeln oder in Kombination umzusetzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer
Breitbandschleifmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Anhand der beigefügten Figur werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Obwohl die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen rein beispielhaft, und nicht einschränkend, zu verstehen sind, können Einzelmerkmale auch zur Spezifizierung der Erfindung herangezogen werden. Ferner können Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
Das Ausführungsbeispiel ist auf eine Schleifbearbeitung gerichtet, um die Erfindung anschaulich zu beschreiben. Allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Eine Schleifmaschine gemäß der Ausführungsform umfasst ein Gehäuse 10, das eine erste Schleifeinrichtung 20 sowie eine zweite Schleifeinrichtung 30 aufnimmt. Ferner umfasst die Schleifmaschine einen Fördermechanismus 40, der ein Werkstück W durch das Gehäuse 10 der Schleifmaschine bewegt.
Die mit der Schleifmaschine bearbeiteten Werkstücke sind bevorzugt plattenförmig ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um Werkstücke aus Holz- oder Holzwerkstoffen, die beispielsweise im Bereich der Möbel- oder Bauelementeindustrie zum Einsatz kommen. Als konkretes Beispiel kann es sich um Möbelfronten, Einlegebretter, Decken-, Fußboden- oder Wandpaneele oder dergleichen handeln.
Im Einlaufbereich des Gehäuses 10 ist ein erster Dickenmesssensor 50 vorgesehen. Der Dickenmesssensor 50 ist dazu eingerichtet, eine Werkstückdicke vor der Bearbeitung des Werkstücks W durch die Schleifmaschine zu ermitteln. Der Dickenmesssensor 50 kann ein taktiler Sensor oder ein berührungsloser Sensor sein, mit dem die Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks W erfasst wird.
Im Auslaufbereich des Gehäuses 10 ist ein zweiter Dickenmesssensor 60 angeordnet, der ähnlich ausgebildet sein kann wie der erste Dickenmesssensor 50. Der zweite Dickenmesssensor 60 ist eingerichtet, eine Werkstückdicke nach Durchlauf des Werkstücks W durch die Schleifmaschine zu ermitteln .
Darüber hinaus ist die Schleifmaschine mit weiteren Sensoren versehen, mit denen die nachfolgend genannten Parameter, einzeln oder in Kombination, ermittelt werden können.
Anhand eines Schleifbandsensors kann die Qualität des Schleifbandes während der Bearbeitung ermittelt werden. Hierbei kann der Zustand der Körnung, und somit der Abnutzungsgrad, ermittelt werden. Beispielsweise kann es sich bei einem Schleifbandsensor um einen Radarsensor handeln, mit dem das Schleifbandes kontinuierlich überwacht und entsprechend bewertet wird. Im Fall des Radarsensors können anhand der erfassten Intensität der am Schleifband reflektierten Strahlung Rückschlüsse auf die Körnung oder die Rauheit des Schleifbandes festgestellt werden, und gemäß einer weiteren Anwendung erkannt werden kann, wenn die Körnung durch Abnutzung des Schleifbandes reduziert wird. Alternativ zu einem Schleifbandsensor kann die Qualität des Schleifbandes auch auf Grundlage der ermittelten Eingriffszeit des Schleifbandes sowie den ermittelten Standzeiten errechnet werden. Hierfür wird die Dauer eines jeden Eingriffs an einem Werkstück detektiert, insbesondere durch Erfassung der jeweiligen Werkstücklänge in Transportrichtung .
Durch einen Schleifschuhpositionssensor und/oder einen Positionssensor zur Erfassung der Position einer Schleifwalze kann die Durchlasshöhe zwischen Fördermechanismus und Schleifband ermittelt werden.
Ferner wird anhand eines Sensors die Vorschubgeschwindigkeit des Fördermechanismus 40 detektiert. Alternativ oder zusätzlich kann aus den zum Antrieb des Fördermechanismus 40 verwendeten Steuerbefehlen die Vorschubgeschwindigkeit ermittelt werden.
Anhand eines taktilen oder optischen Breitenmesssensors im Einlaufbereich des Gehäuses wird die Bauteilabmessung in einer zur Durchlaufrichtung senkrechten Richtung ermittelt. Konkret wird festgestellt, ob es sich um ein breites oder schmales Werkstück handelt, das den Schleifeinrichtungen 20, 30 zugeführt wird.
Mittels eines Anpressdrucksensors wird die orthogonale Kraft ermittelt, durch die das Schleifband am Werkstück aufgedrückt wird .
Ein oder mehrere Temperatursensoren ermitteln die Umgebungstemperatur sowie die Temperatur des Werkstücks, das sich während der Bearbeitung erwärmt.
Ferner kann mittels eines Luftfeuchtigkeitssensors die Luftfeuchtigkeit im Bearbeitungsbereich ermittelt werden. Die Maschine kann über einen Sensor verfügen, mit dem die Absauggeschwindigkeit ermittelt wird. Beispielsweise erfolgt dies durch Detektion der Umdrehungszahl eines Lüfters.
Ferner kann die Maschine über einen Sensor verfügen, der den Energieverbrauch der Maschine ermittelt.
Als weiterer Sensor kann ein erster optischer Sensor im Einlaufbereich und ein zweiter optischer Sensor im Auslaufbereich des Gehäuses 10 vorgesehen sein, sodass anhand der optischen Sensoren die Oberflächenstruktur, und damit die Oberflächenqualität, vor und nach der Schleifbearbeitung ermittelt werden kann.
Die Schleifmaschine gemäß der Ausführungsform umfasst eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Schleifmaschine zu steuern. Die zuvor genannten Sensoren stehen mit der Steuereinrichtung in Verbindung und übertragen entsprechend kontinuierlich oder in bestimmten Intervallen Informationen, insbesondere bzgl. der Qualität des Schleifbandes, der Durchlasshöhe, der Vorschubgeschwindigkeit, der Bauteilabmessungen, der Schnittgeschwindigkeit des Schleifbandes oder der Schleifbänder, der Differenz zwischen der Eingangsdicke des Werkstücks und der Ist-Dicke nach der Schleifbearbeitung, des Anpressdrucks, der Temperatur oder Temperaturen und der Luftfeuchtigkeit .
Darüber hinaus wird durch die Steuereinrichtung die Anzahl und Kombination der Schleifeinrichtungen verwaltet und/oder überwacht. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Schleifeinrichtung 20 um ein sogenanntes Kontaktwalzenaggregat. Die in vertikaler Richtung untere Walze des Kontaktwalzenaggregats drückt dabei das Schleifband an ein durch den Fördermechanismus 40 bewegtes Werkstück W. Bei der Schleifeinrichtung 30 sind drei Walzen zur Bewegung des Schleifbandes vorgesehen, wobei es sich bei den zum Werkstück weisenden Walzen um eine Kalibrierwalze sowie eine Umlenkwalze handelt. Zwischen der Kalibrierwalze und der Umlenkwalze ist ein Schleifschuh vorgesehen, der das Schleifband gegen das zu schleifende Werkstück drückt.
In der Steuereinrichtung der Schleifmaschine werden die von verschiedenen Sensoren erfassten Informationen zusammengeführt und für die Steuerung des Betriebs der Schleifmaschine ausgewertet. Somit können unterschiedliche Informationen miteinander korreliert und aufeinander abgestimmt werden.
Die Steuereinrichtung umfasst ein Modul, das Berechnungen anhand eines Algorithmus vornimmt, der auf künstlicher Intelligenz basiert. Dies bedeutet, dass die von den Sensoren erfassten Werte und die daraus abgeleiteten Handlungsanweisungen fortlaufend erfasst und überarbeitet werden, wobei als Sollwerte-Bereiche eine Werkstückdicke sowie eine Oberflächenstruktur (und damit die Oberflächenqualität) des Werkstücks W dient.
Die genannte künstliche Intelligenz kann mit Hilfe eines neuronalen Netzes implementiert werden. Nach einer Einlernphase kann das neuronale Netz Entscheidungen vornehmen, um festzulegen, welche Einstellwerte geändert werden müssen, um die Sollwert-Bereiche zu erreichen. Dabei ist das neuronale Netz in der Lage, mehrere das Gesamtergebnis beeinflussende Einstellwerte derart zu ändern, dass die Sollwert-Bereiche erreicht werden.
Die Sollwert-Bereiche sind relativ zueinander priorisiert. Einem ersten Sollwert-Bereich kann somit eine höhere Priorisierung zugewiesen sein als einem zweiten Sollwert- Bereich. Somit wird die Maschine derart betrieben, dass der erste Istwert im ersten Sollwert-Bereich liegt. Wird dies gewährleistet, werden Einstellwerte ggf. weiter geändert, so dass der zweite Ist-Wert im zweiten Sollwert-Bereich liegt.
Als konkretes Beispiel kann als ein erster Sollwert-Bereich eine bestimmte Dicke eines Werkstücks oder eine bestimmte Oberflächenqualität gewählt werden. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, mehrere erste Sollwert-Bereiche festzulegen, beispielsweise eine Werkstückdicke, eine Oberflächenqualität und eine Ebenheit der der Oberfläche.
Als zweiter Sollwert-Bereich kann eine hohe Vorschubgeschwindigkeit gewählt wird.
Dies führt entsprechend der Priorisierung dazu, dass, solange der erste Sollwert-Bereich erfüllt ist, das System daran arbeitet, den zweiten Sollwert-Bereich bestmöglich zu erfüllen. Wenn der erste Sollwert-Bereich nicht mehr erfüllt wird, werden die Einstellwerte so geändert, dass der erste Sollwert-Bereich weiterhin erfüllt wird.
Die Steuereinrichtung entscheidet dabei, welche Änderung von das Schleifergebnis beeinflussenden Parametern verändert werden soll, um eine möglichst hohe Qualität (geringer Toleranz der Werkstückdicke sowie bestimmter Sollwert einer Oberflächenstruktur) bei gleichzeitig hoher Produktivität oder geringem Energieverbrauch (als Beispiele eines zweiten Sollwert-Bereichs) zu erreichen.
Beim Betrieb einer Schleifmaschine werden Drucksegmente im Druckbalken der Schleifmaschine nach Erfassung eines Werkstücks aktiviert. Es wird dabei detektiert, ob ein Drucksegment, mit dem ein Schleifband gegen die Werkstückoberfläche gedrückt wird, vollflächig oder lediglich teilweise auf das Werkstück drückt. Entsprechend werden die Drucksegmente mit einer höheren oder niedrigeren Kraft beaufschlagt, um einen bestimmten Anpressdruck zu erzielen. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, eine Erfassung der Anpresskraft vorzunehmen. In Kombination einer Erfassung der Oberfläche des geschliffenen Werkstücks können die Ergebnisse der Bearbeitung optimiert werden. In diesem Zusammenhang kann festgestellt werden, dass eine bestimmte Oberfläche als Sollwertbereich in einem bestimmten Druckbereich erzielt wird.
Eine Erhöhung der Anpresskraft kann bei gleichartig dimensionierten Werkstücken ggf. zu einem höheren Verschleiß der Schleifbänder der Schleifeinrichtungen 20, 30 führen, wodurch wiederum kürzere Wartungsintervalle zum Austauschen des Schleifbandes bedingt werden. Die Steuereinrichtung kann deshalb entscheiden, eine bestimmte Anpresskraft mit einer günstigen Vorschubgeschwindigkeit zu kombinieren, sodass eine hohe Bearbeitungsqualität bei geringem Verschleiß der Schleifbänder gewährleistet wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Maschine, insbesondere einer Schleifmaschine, umfassend die Schritte:
Erfassen eines zu bearbeitenden Werkstücks (W) und
Einstellen mehrerer Einstellungswerte der Maschine,
Durchführen einer Bearbeitung des Werkstücks,
Erfassen eines ersten Istwertes und eines zweiten
Istwertes während oder nach Durchführung der
Bearbeitung, wobei dem ersten Istwert eine höhere
Priorisierung zugewiesen ist als dem zweiten Istwert,
Abgleichen des ersten Istwerts mit einem ersten
Sollwert-Bereich und des zweiten Istwerts mit einem zweiten Sollwert-Bereich,
Ändern der Einstellwerte der Maschine derart, dass die Istwerte entsprechend der Priorisierung den zugeordneten Sollwert-Bereich erfüllen.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Sollwert- Bereich ausgewählt ist aus: der Dicke des bearbeiteten Werkstücks (W) , der Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks (W) und der Ebenheit einer Oberfläche des Werkstücks (W) .
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei zum Erfassen des zu bearbeitenden Werkstücks (W) und/oder des bearbeiteten Werkstücks (W) eine Kamera oder ein Radarsensor
verwendet wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Dicke des bearbeiteten Werkstücks (W) durch einen taktilen Sensor oder einen berührungslosen Sensor (60), insbesondere einen Lasersensor, erfasst wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Sollwert-Bereich ausgewählt ist aus: Energieverbrauch der Maschine, Abnutzung eines
Bearbeitungselements, insbesondere einer Abnutzung eines Schleifbandes , Absauggeschwindigkeit,
Vorschubgeschwindigkeit .
6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Einstellwerte ausgewählt sind aus: einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, einer Durchlasshöhe, einer Schnittgeschwindigkeit eines
Schleifbandes, eines Anpressdrucks, einer Anpresskraft, Anzahl, Auswahl und/oder Kombination der im Einsatz befindlichen Bearbeitungsaggregate, Zustellwert eines Aggregats, Art des Bearbeitungsaggregats, wobei durch Abgleich des ersten Istwerts mit einem ersten Sollwert-Bereich und des zweiten Istwerts mit einem zweiten Sollwert-Bereich unter Einbeziehung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, der
Durchlasshöhe, der Werkstückbreite, der
Schnittgeschwindigkeit des Schleifbandes, des
Anpressdrucks, der Anpresskraft, der Umgebungstemperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit die Einstellwerte geändert wird .
7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des Abgleichens mit einer
Steuereinrichtung unter Einsatz künstlicher Intelligenz durchgeführt wird.
8. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Maschine als Schleifmaschine ausgeführt ist, wobei bevorzugt ist, dass die Schleifmaschine als
Schleifeinrichtung eine Bandschleifeinrichtung, eine Tellerbürste, eine Schleifwalze, eine Bürstenwalze, ein Querbandschleifaggregat, ein Feinschleifaggregat oder eine Kombination hiervon aufweist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei mehrere
Schleifeinrichtungen der Schleifmaschine durch jeweils Einstellen zumindest eines Einstellungswerts des
jeweiligen Schleifaggregats gesteuert werden.
10. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
wobei die geänderten Einstellwerte in einer
Speichereinrichtung gespeichert werden, wobei bevorzugt ist, dass ferner die Istwerte sowie die zugehörigen Sollwerte in der Speichereinrichtung gespeichert werden.
11. Maschine, insbesondere Schleifmaschine mit zumindest
einer Schleifeinrichtung, insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche, umfassend: eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines ersten Istwertes eines Werkstücks (W) nach oder während Durchführung einer Bearbeitung des Werkstücks, eine zweite Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines zweiten Istwerts des Werkstücks (W) nach oder während Durchführung der Bearbeitung, wobei dem ersten Istwert eine höhere Priorisierung zugewiesen ist als dem zweiten Istwert, eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, den ersten Istwert mit einem ersten Sollwert-Bereich und den zweiten Istwert mit einem zweiten Sollwert-Bereich abzugleichen und Einstellwerte der Maschine derart zu ändern, dass die Istwerte entsprechend der Priorisierung den zugeordneten Sollwert-Bereich erfüllen.
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