WO2023041754A2 - Anlage und verfahren zur kontinuerlichen herstellung von werkstoffplatten sowie eine testvorrichtung und testverfahren - Google Patents

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WO2023041754A2
WO2023041754A2 PCT/EP2022/075871 EP2022075871W WO2023041754A2 WO 2023041754 A2 WO2023041754 A2 WO 2023041754A2 EP 2022075871 W EP2022075871 W EP 2022075871W WO 2023041754 A2 WO2023041754 A2 WO 2023041754A2
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laboratory plate
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Axel Ganster
Frank Heymanns
Manuel STEGER
Jürgen WOLL
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Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46—Wood

Definitions

  • the invention relates to a plant for the continuous production of material panels with a continuously operating press according to the preamble of patent claim 1 .
  • the invention also relates to a method for determining at least one material parameter in the course of the production of material panels in a plant according to the preamble of patent claim 13.
  • the invention relates to a test device and a test method for a material panel according to the preambles of patent claims 25 and 26.
  • the production of material panels by pressing free-flowing or scattered material in calender, cycle or double belt presses is known prior art.
  • Mixtures of lignocellulose-containing materials such as wood, woody plants or annual plants are scattered with or without binders in one or more layers and cured with pressure and/or heat to form stable panels.
  • the material panels can certainly be pliable or flexible (thin MDF panels made of fibres), but still have a certain inherent rigidity when subjected to pressure.
  • EP 0 841 554 A2 and US 5 583 298 A show non-destructive bending tests for finished panels or a string of panels.
  • the disadvantage of the EP is that the testing device cannot be adapted to different formats, or can only be adapted with great difficulty. Plates can slip through the different openings and block the system. It is also problematic that plates which are still hot react unfavorably to bending immediately after the press and this may be taken over plastically. It also cannot be ruled out that a large number of chemical compounds will break down again while the product is still warm and that the quality per se will be deteriorated by the test scheme.
  • quality control In today's practice, despite the above-described options in the prior art, with only plastically deformable material boards, such as HDF, MDF, OSB, chipboard, quality control consists in a laboratory cut being made and predefined quality parameters being determined later. These include physical properties such as flexural, transverse tensile and lifting strength, as well as formaldehyde emissions. As a rule, quality control only takes place one to three times in 24 hours in an internal and/or external certified laboratory for materials testing. There are now individual devices for laboratory work that attempt to increase the frequency of test runs and relieve laboratory technicians of documentation and data transmission work. Nevertheless, the standardized test procedures are very complex and are themselves subject to strict documentation requirements and quality controls.
  • the object of the present invention is to create a device and a method that allow fast, direct testing and the highest possible quality testing during or alongside production.
  • a test method is to be created which, through a simple test, can provide conclusions about the bending and transverse tensile strength and possibly also the density profile.
  • this device and the method to support the training of a self-learning quality prediction model in which the quality data frequency can be increased during production and the training of self-learning artificial intelligences can thus be optimized.
  • test device and a test method are to be created with which it is possible to draw conclusions about the properties and/or the quality of a material panel in a simple manner.
  • a generic system from which the invention is based, relates to a system for the continuous production of material panels with a continuously operating press, the system at least comprising a prefabrication for creating a pressing material mat suitable for pressing, a continuously operating press for pressing the pressing material mat into a material panel strand and a finishing line for processing the strand of material panels emerging from the press, with at least one diagonal saw for dividing the strand of material panels into material panels, a stacking device for the material panels and a transport device connecting them being arranged in the finishing line, with a lock for separating a laboratory panel being arranged on the transport device is,
  • the object of the invention is achieved in that the lock is operatively connected to a test unit and a test device for material testing of the laboratory plate is arranged in the test unit.
  • the invention can preferably be used in the production of solid fiberboard, hardboard, medium-density fiberboard (MDF), medium-hard fiberboard, coarse particle board (OSB), preferably for furniture construction, formwork, load-bearing trades and the like.
  • MDF medium-density fiberboard
  • OSB coarse particle board
  • the invention is therefore preferably used in material panels which have a bulk density of more than 250 kg/m 3 after pressing. In this case, the material panels cannot have a completely flat rigidity, but there should be a certain compressive strength with appropriate support.
  • rigid chipboard or OSB boards should be included, as well as flexible but pressure-resistant MDF boards, traditionally used as thin back panels for furniture.
  • the material tests to be carried out which according to the invention can be carried out in the test unit, preferably relate to one or more of the following properties of a material panel: lifting strength (N/mm 2 ), flat flexural modulus (N/mm 2 ), flexural E modulus upright (N/mm 2 ), flexural strength flat (N/mm 2 ), flexural strength upright (N/mm 2 ), block shear strength (N/mm 2 ), Brinell hardness, compressive modulus of elasticity in the panel plane (N/mm 2 ), compressive strength in the plane of the board (N/mm 2 ), transverse tensile strength dry (N/mm 2 ), bulk density (kg/m 3 ), shear strength perpendicular to the plane of the board (N/mm 2 ), tensile modulus of elasticity in the plane of the board (N/ mm 2 ) and/or in-plane tensile strength (N/mm 2 ).
  • Using the invention in combination with a quality prediction model brings further advantages. Due to the higher quality data frequency, the training of a neural network or an AI can be accelerated and the accuracy of the quality prediction model can be increased. This enables real-time adjustment of the production parameters and optimization of the production process and forms the basis for the vision of a "self-propelled and self-optimizing system".
  • the measurement methods and their results do not necessarily have to meet the specified or standardized quality requirements for material panels, but are preferably sufficient to the expected quality of the material panels currently produced, especially with regard to the parameters currently used of the previous plant parts. Especially in the case of self-learning systems in a production plant, the shortening of the feedback time for the results to be expected is advantageous.
  • At least one evaluation unit is preferably operatively connected to the testing device, which is suitable for generating a material parameter of the laboratory panel and/or the material panel produced in real time from the measured values generated by the testing device.
  • the material panels produced and the laboratory panel to be tested are preferably provided with a time stamp in order to be able to assign the measured values of the laboratory panel to the material panels produced in a correspondingly timely manner.
  • the stacks of material panels produced can each be combined with a laboratory panel and associated rapid quality check and stored digitally.
  • the evaluation unit is connected to the controller of the system for visualizing the material parameters, for example in order to inform a system operator or a local entity, which may be electronic. Furthermore, it can be useful to connect the evaluation unit to databases or computing units to determine the material parameters of the material panels (produced close to the laboratory panel) or to transmit data.
  • the evaluation unit with a preferably self-learning system for optimizing or adjusting production processes of the installation is particularly preferred connected. In this case, the increased frequency of quality data compared to the prior art can be used to improve the training of a self-learning electronic instance.
  • Means for positioning and/or clamping the laboratory plate are preferably arranged in the test unit. This promotes the standardization and comparability of the measurement results.
  • Test devices for non-destructive and/or destructive material testing can be arranged in the test unit.
  • Non-destructive testing methods are also known from the prior art within the transport device of the final production, for example moisture, temperature or radiation measurements for the basis weight.
  • some measuring methods are very sensitive and can best be carried out on a stationary object, so that non-destructive testing methods can also be used in the test unit.
  • At least a drilling device, a bending device, a pressure device for the surfaces and/or the narrow sides, a screw insertion and extraction device, and/or a (pressing) breaking device can be arranged as the testing device.
  • a pressure device is also understood to mean when machine elements, for example mandrels, are preferably moved in the direction of the narrow sides, and the pressure is preferably measured over a bend, a certain penetration depth.
  • a fracture and/or the associated drop in pressure can also be determined here, in particular in order to determine a parameter of the material panel or the laboratory panel from this.
  • testing devices are scanned several times across the width of the laboratory panel or the material panel strand are arranged in order to be able to measure them, for example, in the case of desired different densities or properties across the width. These can also be arranged several times along the length, that is to say along the previous long sides of the strand of material panels.
  • This multiple arrangement can also mean that several spaced test locations can be provided for a test device in a consecutive test sample.
  • costly test devices it may make sense to arrange them so that they can be moved in the test unit in order to be able to carry out the material tests in series at different locations on the laboratory plate and/or to adapt them to different geometries of the manufactured product and thus to the size of the laboratory plate.
  • the laboratory plate can be slidably arranged in the test unit in order to be able to engage stationary test devices at different points on the laboratory plate.
  • At least one dome that can be driven into one of the narrow sides of the laboratory plate can be arranged as the testing device, with the dome preferably having a conical or pyramid-shaped tip on the side of the laboratory plate.
  • the person skilled in the art will know how to use the necessary measuring sensors for the force curve, the displacement and the like as well as the necessary control technology and electronic components for the processing based on his experience in measuring technology.
  • the mandrel is preferably moved up to a certain penetration depth and/or up to a fracture reaction on the surface or the laboratory plate; the depth of penetration up to breakage or the forces proportional to the depth of penetration/breakage in the case of the laboratory plate are measured and used to determine the material parameters of the material plate, based on empirical values in tables or Z-system conversion models.
  • at least one, preferably standardized, pressure body acting on the surface side of the laboratory plate can be arranged as a testing device, which is suitable for bending the laboratory plate, preferably to the point of breaking, with at least one support 20 being arranged opposite the element.
  • the test unit can be operatively connected or automated to one or more other laboratory systems, preferably modular for different types of production and test. It may well make sense to automate the complex laboratory activities that include air conditioning and/or cutting and preparing test specimens from a laboratory panel. Depending on the effort, however, it may be sufficient to just cut out the test specimens from the laboratory panel and, if necessary, to condition them, so that staff is able to hand over several prepared test specimens, for example per hour, to a laboratory unit for evaluation.
  • means for preparing the laboratory panel which would preferably be means for cutting, for air conditioning and/or for marking the laboratory panel and/or the blank.
  • markings can help to simplify the documentation of the measured values.
  • the test unit is preferably arranged below the transport device. In order to save on actuators that require maintenance, it can make sense to transfer the laboratory plate, starting from the lock 5, into the test unit mainly by gravity.
  • the test unit can also be phased be designed so that the laboratory plate can simply slide from one stop to the next after a test procedure.
  • test unit or a test area is arranged in an operatively connected manner with a disposal facility for the disposal of fragments or the laboratory plate. Disposal can be through a plate crusher or plate waste container.
  • the lock is directly connected to the diagonal saw or up to and including the stacker, preferably for the removal of a laboratory panel that is geometrically smaller than the material panels to be produced.
  • the laboratory plate is not separated until later in the final production or that one laboratory plate is generated for each stack.
  • a stack corresponds to a stacking plate with a height of 2 m and approximately 25 m 3 .
  • the cooling gradient could differ compared to the real material panel production. It should be noted that a "still relatively warm" material panel is being tested. The results from the materials test may therefore have to be provided with a correction factor that reflects this difference. This could also be used if the plate is tested warmer than the ambient temperature.
  • binders which have sufficient adhesive forces compared to the vapor pressure within the material panel after the press, but which harden after or fully harden in the course of artificial aging or only later, usually after stacking.
  • a test unit for quick and uncomplicated test methods on the laboratory plate is provided in the system, with the areas of the laboratory plate already damaged by the test method then being separated, a standardized test specimen preferably being cut out and issued for further use in a laboratory system .
  • a suitable laboratory system is most preferably arranged in an automated, operatively connected manner. Provision can be made for the laboratory plates, parts thereof or a standardized test specimen to be automatically transferred to the laboratory system or to be prepared beforehand in an automated manner in order to meet the usual standards for materials testing.
  • the tested laboratory plate is particularly preferably prepared after the test unit, for example damaged areas are cut off or the laboratory plate is cut to size.
  • the resulting test specimens can then be air-conditioned, so that time can be saved here for later use in a laboratory.
  • a mandrel In a penetration fracture test, a mandrel is driven into the material panel via one of the four narrow sides, parallel to the two surface sides, the distance after contact until fracture and/or the force curve until fracture is measured, recorded and evaluated.
  • the laboratory panel is clamped on one side or held by two supports.
  • the distance for the one-sided support or between the two supports should be specified and comparable, especially for different panel types or thicknesses.
  • the method is generically based on a method for determining at least one material parameter in the course of the production of material panels in a plant in which at least one prefabrication for creating a mat of pressed material suitable for pressing, a continuously operating press and a finishing line for processing one of the the material panel strand emerging from the press is present, with the material panel strand being divided into material panels in the final production at least by a diagonal saw, the material panels stacked with a stacking device and the material panels being transported from the press through the diagonal saw to the stacking device with a transport device.
  • the invention for the method is that in the final production, a laboratory panel is separated through a lock, fed to a test unit and subjected to at least one material test in the test unit with a test device to determine a measured value and/or to determine a material parameter.
  • the method according to the invention also enables hard material panels, which may have to be tested destructively, to provide early high-quality feedback on the existing quality, in that a laboratory panel can be tested ad hoc in the final production area.
  • the invention has surprisingly recognized that destructive fracture analysis, in particular over the narrow sides, provides high-quality and comparable measurement results that can be transferred to the material panels produced in real time.
  • the laboratory plate is positioned and/or clamped in the test unit, in particular if it is subjected to a non-destructive and/or destructive material test in the test unit.
  • a hole is drilled into the laboratory plate to determine the necessary current or torque.
  • the laboratory plate is bent up to or beyond the break.
  • a screw preferably a self-tapping screw, can be inserted into the laboratory plate and, if necessary, pulled out again to determine the pull-out forces. Impressions to be measured can be made on the surfaces (surface side) of the laboratory plate using standard bodies and/or standard forces, which are evaluated and/or the breaking strength, preferably of the middle layer, is determined.
  • a mandrel preferably with a conical or pyramidal tip, operatively connected to a corresponding measuring transducer is inserted into a narrow side of the test specimen to a predetermined depth and/or until breaking.
  • the measured values over the time/displacement process and the necessary pressure are recorded and evaluated. Preference is given to recording tactile, audio-technical, visual, sound or vibration and the necessary pressure over time.
  • Laboratory panel calculated in an evaluation unit material parameters of the material panels produced close to the laboratory panel and/or converted via tables of values, preferably based on empirical values, to material parameters of the material panel produced in a timely manner.
  • the values of the material panels produced can be correlated and/or calculated, in particular using data tables or other empirical values from previous productions, for which feedback from the laboratory is available for comparison.
  • a laboratory panel in the test station and a laboratory panel in the laboratory system are tested alternately or in a predetermined grid.
  • the laboratory plate is preferably automatically air-conditioned for the laboratory system, marked and/or divided into test specimens to specified dimensions. It can be advantageous if they are automatically transferred to the laboratory system and processed or checked there.
  • the laboratory plate can be handed over to documentation and/or disposal after it has been used in the test unit and/or in the laboratory system. This can also only apply to individual parts that have arisen during the cutting or during the breakage tests.
  • An evaluation unit can preferably forward data to the controller of the system for visualizing the material parameters and/or to arithmetic units or databases for comparing or determining the material parameters of the laboratory panel and/or the material panels produced in a timely manner.
  • the data is particularly preferably transferred to a preferably self-learning system for optimizing or setting production parameters of the installation. Provision is particularly preferably made for the laboratory panel to be automatically cut to the test specimen size corresponding to the standard for the corresponding material test before and/or in the test unit or laboratory system.
  • test methods and devices presented in the invention described above can also be used sensibly and commercially independently of the production of material panels. For example, in the production of cycle presses or quality control for customers of suppliers of material panels.
  • a support for a material panel is arranged in the test device and at least one dome that can be driven into one of the narrow sides is arranged as a test device, with the dome having a point on the side of the material panel, preferably conical or pyramid-shaped, and/or as a test device at least one on one surface side of the Laboratory plate-acting, preferably standardized, pressure body is arranged, which bends the material plate, preferably to the point of fracture, with at least one displacement, time and/or force transducer being arranged in the test device, preferably in operative connection with an evaluation unit.
  • a possible test method for material testing of a material panel with two flat sides and four narrow sides using a test device is characterized in that a material panel is recorded in a test device is placed on a support and a mandrel is driven into at least one of the narrow sides of the laboratory plate by a testing device, with the mandrel preferably having a conical or pyramid-shaped tip on the side of the laboratory plate and/or by a testing device against at least one surface side of the laboratory plate, a preferably normalized one , Pressure body is moved, which is suitable for bending the laboratory plate, preferably until it breaks, with the path, time and/or force being registered in the test device and preferably evaluated with an evaluation unit.
  • the dome for driving into the narrow sides is preferably narrower than the thickness of the narrow side and should particularly preferably be narrower than a middle layer of the material panel.
  • the “tip” of the dome other geometries, in particular non-pointed ones, can also be provided, since the word “pointed” per se refers to the penetration side of the dome and is not intended to directly express the geometric shape.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional side view of part of a system from the press to the stacking device with a lock and a test unit for material testing for a laboratory plate and beyond
  • FIG. 2 shows part of the test unit according to FIG. 1 in a schematic plan view.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view from the side with part of a system from the press 1 to the stacking device 17 with a lock 5 and a test unit 6 for material testing of a laboratory plate 7 separated from the transport device 11.
  • the conventional and known from the prior art Preparation of the material and production of a pressed material mat were not shown due to a lack of relevance.
  • the strand of material panels 2 is transferred to a transport device 11 .
  • the material panels 4 After the material panels 4 have been separated from the material panel strand 2, the material panels are stacked in a stacking device 17 and stored in stacks.
  • the area from press 1 to the stacking device is commonly understood as finishing 10.
  • the diagonal saw 3 will create a laboratory panel 7 which is usually shorter than the material panels 4 to be stacked.
  • some transport rollers double arrow
  • the laboratory plate 7 then reaches a stop 22 and is subjected to a material test by one or more test devices 8, 9. It is advantageous if the laboratory plate 7 is positioned and/or clamped here. After the test, the laboratory plate 7, which is usually partially destroyed, can be transferred directly to disposal 16, for example by the stop 22 swinging out.
  • a transport device can swing in and transfer the laboratory plate or parts thereof to a processing unit 15 and/or a laboratory system 14 .
  • the Testing area 19 with the test unit 6 is mainly located below the transport device 11, but can also be formed in parts on the side or above corresponding conveyor devices.
  • FIG. 1 A plan view of an exemplary test unit 6 is shown in FIG.
  • the width of the laboratory plate is supported on the supports 20.
  • Schematic test devices 8 are shown on the upper and right narrow side, which can insert a mandrel 13 into the laboratory plate 7 via actuators (double arrows) that are not shown, preferably until the surface side/surface of the laboratory plate breaks. These breaks are local and the measured values or the pressure profile over time can be mapped to the breaking strength of the laboratory plate 7 or a material plate 4 .
  • test devices 9 are arranged, which can either be mounted on one side on the left over the cantilever arm of section 18 and carry out a bending test, preferably up to breakage, or a breakage test by introducing forces onto the surface between two supports 20 along section 18.
  • the forces are usually introduced into the laboratory plate 7 by a standardized pressure body 21 .
  • the fracture results in a plastic deformation of at least part of the laboratory panel 7. It may be useful to provide an ejection device that can hand over the destroyed laboratory panel 7 to disposal 16.
  • the active connection of the evaluation unit 12 to the individual machine elements or test devices 8, 9 of the test unit 6 is also shown schematically.
  • the evaluation unit will be connected, for example, to press 1 or to the control station of the plant in order to display the measurement results there or to control production accordingly.
  • the data from the evaluation unit is particularly preferably used to make suggestions for improving production 1620 to the operating personnel of the plant. List of references 1620:

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse, wobei die Anlage zumindest umfasst eine Vorfertigung zur Erstellung einer zur Verpressung geeigneten Pressgutmatte, eine kontinuierlich arbeitende Presse (1) zur Verpressung der Pressgutmatte in einen Werkstoffplattenstrang (2) und eine Endfertigung zur Verarbeitung des aus der Presse austretenden Werkstoffplattenstranges (2), wobei in der Endfertigung (10) zumindest eine Diagonalsäge (3) zur Aufteilung des Werkstoffplattenstrangs (2) in Werkstoffplatten (4), eine Stapelvorrichtung (17) für die Werkstoffplatten (4) und eine diese verbindende Transportvorrichtung (11) angeordnet ist, wobei an der Transportvorrichtung (11) eine Schleuse (5) zur Absonderung einer Laborplatte (7) angeordnet ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine schnelle, direkte und möglichst qualitativ hochwertige Prüfung der Qualität der Werkstoffplatte während oder neben der Produktion zu ermöglichen. Die Erfindung für die Anlage besteht darin, dass die Schleuse (5) mit einer Testeinheit (6) wirkverbunden ist und in der Testeinheit (6) eine Prüfvorrichtung (8, 9) für eine Werkstoffprüfung (1620) der Laborplatte (7) angeordnet ist. Weiter wird noch eine Testvorrichtung sowie ein Testverfahren für einer Werkstoffplatte (1620) vorgeschlagen.

Description

ANLAGE UND VERFAHREN ZUR KONTINUERLICHEN HERSTELLUNG VON WERKSTOFFPLATTEN SOWIE EINE TESTVORRICHTUNG UND TESTVERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von zumindest einer Werkstoffkenngröße im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 13.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Testvorrichtung und ein Testverfahren für eine Werkstoffplatte nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 25 und 26.
Die Herstellung von Werkstoffplatten durch Verpressen von rieselfähigem oder gestreuten Gut in Kalander-, Takt- oder Doppelbandpressen ist bekannter Stand der Technik. Mischungen aus lignozellulose haltigen Materialien, wie Holz, verholzten Pflanzen oder Einjahrespflanzen werden mit oder ohne Bindemittel in einer oder mehreren Schichten gestreut und mit Druck und/oder Hitze zu stabilen Werkstoffplatten ausgehärtet. Die Werkstoffplatten können durchaus biegsam oder flexibel sein (dünne MDF-Platten aus Fasern) weisen aber dennoch eine gewisse Eigensteifigkeit gegenüber Druck aus. Daneben gibt es auch Werkstoffplatten für den Möbelbau, meist Spanplatten (meist mehrschichtig und mit Folien kaschiert) oder sogenannte Grobspanplatten (OSB) aus flächigen Schnitzeln. Die Substitution mit Kunststoffen, Altholz oder anderen Füllstoffen ist üblich. Aufgrund des natürlichen Eduktes und den ggfs. unterschiedlich zugemischten anderen Fraktionen, wie Altholzanteil, Ligninhaltigkeit, ... ist es üblich, dass eine großindustrielle Produktion Schwankungen hinsichtlich der Qualität durchläuft. Auch der Anfahrbetrieb oder der Produktwechsel während der laufenden Produktion kann zu Qualitätsschwankungen führen. Üblicherweise werden während der Produktion sogenannte Laborplatten geringerer Größe ausgeschieden, welche in Laboren erst speziell klimatisiert, nachbehandelt bzw. vorbereitet werden müssen, um sie einer qualitätsbestimmenden Untersuchung unterwerfen zu können. Die notwendigen Vorbereitungen werden in der Regel händisch, teilweise sogar erst deutlich später nach Sammlung einer Vielzahl von Laborplatten durchgeführt. Diese Untersuchungen sind üblicherweise zerstörend, da Probenkörper aus der Laborplatte entnommen werden müssen, die in geeigneten Untersuchungsapparaten getestet werden.
Weiter ist es bekannt nach der Verpressung des Materials zu einer Werkstoffplatte diese zerstörungsfrei zu untersuchen um Werte wie Feuchtigkeit, Flächengewicht über Länge und Breite, Maßhaltigkeit, Oberflächeneigenschaften zu bestimmen. Aus diesen Werten lassen sich wertvolle Rückschlüsse für die einzustellenden Parameter der Produktion erhalten und diese können auch bedingt zur Ermittlung von Festigkeitseigenschaften benutzt werden. Es ergeben sich aber so hohe Ungenauigkeiten für zum Beispiel die Querzugfestigkeit einer Werkstoffplatte, dass weiterhin langwierige Untersuchungen im Labor notwendig sind.
Bei der Herstellung von Holzfaserdämmplatten sind aus der EP 0 825 438 A2 oder der DE 10 2016 015 519 A1 zerstörungsfreie Verfahren zur Bestimmung der Festigkeit bekannt geworden, welche über eine reversierbare Verdichtung einer flexiblen Holzfaserdämmplatte und der notwendigen Stauchungsarbeit einen Festigkeitswert korrelieren soll. Dieses Verfahren ist nicht für feste Werkstoffplatten geeignet, da hier keine reversible Stauchung durchführbar ist. Ein Hauptunterschied zwischen den flexiblen Holzfaserdämmplatten und den „harten“ Werkstoffplatten besteht in der Dichte. Flexible Holzfaserdämmplatten haben meist eine Rohdichte von 40-80 kg/m3, härtere, teilweise begehbare bzw. feste Holzfaserdämmplatten eine Dichte von 110-250 kg/m3.
EP 0 841 554 A2 und US 5 583 298 A zeigen zerstörungsfreie Biegeprüfungen für fertige Platten oder einen Plattenstrang. Nachteilig ist bei der EP, dass die Prüfvorrichtung nicht oder nur umständlich auf verschieden Formate adaptierbar ist. Platten können bei den unterschiedlichen Öffnungen durchrutschen und das System blockieren. Problematisch ist auch, dass noch heiße Platten gleich nach der Presse ungünstig auf Biegung reagieren und diese ggfs. plastisch übernommen wird. Auch ist nicht auszuschließen, dass im noch warmen Zustand eine Vielzahl an chemischen Verbindungen wieder aufbrechen und somit die Qualität per se durch das Prüfschema verschlechtert wird.
In der heutigen Praxis besteht trotz der obigen beschriebenen Möglichkeiten im Stand der Technik bei nur plastisch verformbaren Werkstoffplatten, beispielsweise HDF, MDF, OSB, Spanplatten, die Qualitätskontrolle darin, ein Laborschnittes vorgenommen wird und vordefinierten Qualitätsparameter später bestimmt werden. Zu diesen gehören unter anderem physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise Biege-, Querzug- und Abhebefestigkeit, sowie auch die Formaldehydemission. Die Qualitätskontrolle findet in der Regel nur ein bis dreimal in 24 Stunden in einem internen und/oder externen zertifizierten Labor für Werkstoffprüfung statt. Für die Labortätigkeit gibt es mittlerweile Einzelvorrichtungen, mit denen versucht wird die Frequenz der Prüfläufe zu erhöhen und die den Labortechnikern Dokumentations- und Datenübermittlungsarbeit abnehmen. Dennoch sind die genormten Testverfahren sehr aufwendig und unterliegen selbst strengen Dokumentationspflichten und Qualitätskontrollen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welches eine schnelle, direkte Prüfung und möglichst qualitativ hochwertige Prüfung während oder neben der Produktion erlaubt. In einer Erweiterung der Aufgabe soll ein Prüfverfahren geschaffen werden, welches durch einen einfachen Test Rückschlüsse auf die Biege- und die Querzugfestigkeit und eventuell auch auf das Dichteprofil geben kann. Insbesondere soll es vorgesehen sein, mit dieser Vorrichtung und dem Verfahren das Training eines selbstlernenden Qualitätsvorhersagemodells zu unterstützen, in dem die Qualitätsdatenfrequenz während der Produktion erhöht und damit das Training von selbstlernenden künstlichen Intelligenzen optimiert werden kann.
In diesem Zusammenhang, aber auch eigenständig verwirklichbar, soll weiter eine Testvorrichtung und ein Testverfahren geschaffen werden, mit welche es möglich ist auf einfache Art und Weise Rückschlüsse über die Eigenschaften und/oder die Qualität einer Werkstoffplatte zu erhalten.
Eine gattungsgemäße Anlage, von der die Erfindung ausgeht, betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse, wobei die Anlage zumindest umfasst eine Vorfertigung zur Erstellung einer zur Verpressung geeigneten Pressgutmatte, eine kontinuierlich arbeitende Presse zur Verpressung der Pressgutmatte in einen Werkstoffplattenstrang und eine Endfertigung zur Verarbeitung des aus der Presse austretenden Werkstoffplattenstranges, wobei in der Endfertigung zumindest eine Diagonalsäge zur Aufteilung des Werkstoffplattenstrangs in Werkstoffplatten, eine Stapelvorrichtung für die Werkstoffplatten und eine diese verbindende Transportvorrichtung angeordnet ist, wobei an der Transportvorrichtung eine Schleuse zur Absonderung einer Laborplatte angeordnet ist, Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Schleuse mit einer Testeinheit wirkverbunden ist und in der Testeinheit eine Prüfvorrichtung für eine Werkstoffprüfung der Laborplatte angeordnet ist.
Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar bei der Herstellung von festen Faserplatten, Hartfaserplatten, mitteldichten Holzfaserplatten (MDF), mittelharten Holzfaserplatten, Grobspanplatten (OSB), bevorzugt für den Möbelbau, Schalungen, tragenden Gewerken und dgl. Bevorzugt wird die Erfindung somit verwendet bei Werkstoffplatten, welche eine Rohdichte von mehr als 250 kg/m3 nach der Verpressung aufweisen. Dabei können die Werkstoffplatten nicht eine vollständige ebene Steifigkeit aufweisen, sondern es sollte eine gewisse Druckfestigkeit bei entsprechender Abstützung vorliegen. Beispielsweise sollen steife Span- oder OSB-Platten umfasst sein genau wie biegsame aber druckfeste MDF-Platten, klassischerweise verwendet als dünne Rückwände für Möbel.
Die durchzuführenden Werkstoffprüfungen, welche nach der Erfindung in der Testeinheit durchgeführt werden können, betreffen bevorzugt eine oder mehrere der nachstehenden Eigenschaften einer Werkstoffplatte: Abhebefestigkeit (N/mm2), Biege-E-Modul flach (N/mm2), Biege-E-Modul hochkant (N/mm2), Biegefestigkeit flach (N/mm2), Biegefestigkeit hochkant (N/mm2), Blockscherfestigkeit (N/mm2), Brinellhärte, Druck-E-Modul in Plattenebene (N/mm2), Druckfestigkeit in Plattenebene (N/mm2), Querzugfestigkeit trocken (N/mm2), Rohdichte (kg/m3), Scherfestigkeit senkrecht zur Plattenebene (N/mm2), Zug-E-Modul in Plattenebene (N/mm2) und/oder Zugfestigkeit in Plattenebene (N/mm2).
Mit Hilfe des qualitativen Schnelltests innerhalb der Endfertigung kann zu jederzeit eine, zumindest grobe, Qualitätsbestimmung durchgeführt werden, die innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung steht. Anhand der Ergebnisse kann der Anlagenbediener die Produktionsparameter seiner Anlage entsprechend anpassen und so frühzeitig Ausschuss vermeiden oder Rohstoffe, wie z.B. Bindemittel und Holz, einsparen. Das gilt nicht nur für eine geringwertige Produktion, sondern auch für eine zu hochwertige Produktion, die die notwendigen oder vorgegebenen Qualitätsparameter durch zu hohen Materialeinsatz übersteigt.
Die Nutzung der Erfindung in Kombination mit einem Qualitätsvorhersagemodell bringt weitere Vorteile. Durch die höhere Qualitätsdatenfrequenz kann das Training eines neuronalen Netzes oder einer Kl beschleunigt und die Genauigkeit des Qualitätsvorhersagemodells erhöht werden. Dies ermöglicht eine echtzeitfähige Anpassung der Produktionsparameter und Optimierung des Produktionsprozesses und bildet die Grundlage für die Vision "selbstfahrende und -optimierende Anlage".
In besonders vorteilhafter Art und Weise kann es denkbar sein, die mit vereinfachten bzw. alternativen Messmethoden ermittelten Parameter anstelle der Parameter aus genormten umständlichen Messverfahren (genormte Herstellung von genormten Prüfkörpern) zur Bestimmung der Qualität der Werkstoffplatte zu verwenden, insbesondere um die laufende Produktion zu optimieren. Es hat sich überraschend gezeigt, dass der Verzicht auf Norm- Prüfkörper für die Durchführung von Werkstoffprüfungen in Bezug auf verschiedene Werkstoffeigenschaften vernachlässigbar und/oder mittels eines Korrekturfaktors ausgleichbar sind.
Es sei dabei hervorgehoben, dass die Messverfahren und deren Ergebnisse nicht notwendigerweise den vorgegebenen oder genormten Qualitätsansprüchen für Werkstoffplatten genügen müssen, sondern bevorzugt ausreichend sind, um die zu erwartende Qualität der aktuell hergestellten Werkstoffplatten, insbesondere in Bezug auf die aktuell verwendeten Parameter der vorherigen Anlagenteile, abzuschätzen. Insbesondere bei selbstlernenden Systemen in einer Produktionsanlage ist die Verkürzung der Rückmeldungszeit der zu erwartenden Ergebnisse von Vorteil.
Bevorzugt ist mit der Prüfvorrichtung zumindest eine Auswerteeinheit wirkverbunden ist, welche geeignet sind aus den durch die Prüfvorrichtung generierten Messwerten eine Werkstoffkenngröße der Laborplatte und/oder der zeitnah produzierten Werkstoffplatte zu generieren.
Bevorzugt werden die produzierten Werkstoffplatten und die zu prüfende Laborplatte mit einem Zeitstempel versehen, um die Messwerte der Laborplatte den entsprechend zeitnah produzierten Werkstoffplatten zuordnen zu können. Besonders bevorzugt können die produzierten Stapel an Werkstoffplatten mit jeweils einer Laborplatte und zugehöriger Schnellprüfung hinsichtlich der Qualität zusammengeführt und digital gespeichert werden.
Trotz der Schnellprüfung ist es sinnvoll, bis sich das System ggfs. etabliert hat, weiterhin eine Laborplatte bzw. einen Laborschnitt vollumfänglich in einem ordnungsgemäßen und den technischen Vorgaben entsprechenden Labor zu überprüfen und dort die endgültigen Qualitätswerte zu erhalten.
Alternativ oder kumulativ ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinheit mit der Steuerung der Anlage zur Visualisierung der Werkstoffkenngrößen verbunden ist, um beispielsweise einem Anlagenführer oder einer dortigen, ggfs. elektronischen, Instanz zu informieren. Weiterhin kann es sinnvoll sein die Auswerteeinheit mit Datenbanken oder Recheneinheiten zur Ermittlung der Werkstoffkenngrößen der (zeitnah zur Laborplatte produzierten) Werkstoffplatten zu verbinden oder Daten zu übertragen. Besonders bevorzugt ist die Auswerteeinheit mit einem, bevorzugt selbstlernenden, System zur Optimierung oder Einstellung von Produktionsprozessen der Anlage wirkverbunden. Dabei kann die gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Frequenz an Qualitätsdaten benutzt werden um das Training einer selbstlernenden elektronischen Instanz zu verbessern.
Bevorzugt sind in der Testeinheit Mittel zur Positionierung und/oder Klemmung der Laborplatte angeordnet. Dies fördert die Vereinheitlichung und Vergleichbarkeit der Messergebnisse.
In der Testeinheit können Prüfvorrichtungen zur zerstörungsfreien und/oder zerstörenden Werkstoffprüfung angeordnet sein. Zerstörungsfreie Prüfmethoden sind auch aus dem Stand der Technik innerhalb der Transportvorrichtung der Endfertigung bekannt, beispielsweise Feuchte-, Temperatur- oder Durchstrahlungsmessungen für das Flächengewicht. Allerdings sind einige Messmethoden sehr empfindlich und lassen sich am besten am ruhenden Objekt durchführen, so dass auch zerstörungsfreie Prüfmethoden in der Testeinheit sinnvoll anwendbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform können als Prüfvorrichtung zumindest eine Bohrvorrichtung, eine Biegevorrichtung, eine Druckvorrichtung für die Oberflächen und/oder die Schmalseiten, eine Schraubeneinbring- und auszugsvorrichtung, und/oder eine (drückende) Bruchvorrichtung angeordnet sein. Unter einer Druckvorrichtung wird auch verstanden, wenn Maschinenelemente, beispielsweise Dorne, bevorzugt in Richtung der Schmalseiten, gefahren werden, und bevorzugt der Druck über eine Biegung, eine gewisse Eindringtiefe gemessen wird. Dabei kann auch ein Bruch und/oder der einhergehende Druckabfall ermittelt werden, insbesondere um daraus eine Kenngröße der Werkstoffplatte bzw. der Laborplatte zu ermitteln.
Grundsätzlich kann es von Vorteil sein, wenn die Prüfvorrichtungen mehrmals über die Breite der Laborplatte respektive des Werkstoffplattenstrangs angeordnet sind, um beispielsweise bei gewollte unterschiedlichen Dichten oder Eigenschaften über die Breite diese ausmessen zu können. Diese können auch mehrmals in der Länge, also entlang der vorherigen Längsseiten des Werkstoffplattenstranges angeordnet sein. Diese mehrfache Anordnung kann auch bedeuten, dass mehrere beabstandete Prüfstellen für eine Prüfvorrichtung bei einem konsekutivem Prüfmuster vorgesehen sein können. Bei kostspieligen Prüfvorrichtungen mag es sinnvoll sein diese verfahrbar in der Testeinheit anzuordnen, um die Werkstoffprüfungen in Reihe an verschiedenen Orten der Laborplatte durchführen zu können und/oder sich an verschiedene Geometrien des hergestellten Produktes und damit der Größe der Laborplatte anzugleichen. Alternativ kann die Laborplatte in der Testeinheit verschiebbar angeordnet sein, um stationäre Prüfvorrichtungen an unterschiedlichen Stellen der Laborplatte in Eingriff bringen zu können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann als Prüfvorrichtung zumindest ein in eine der Schmalseiten der Laborplatte einfahrbarer Dom angeordnet sein, wobei der Dom auf Seiten der Laborplatte bevorzugt eine konische oder pyramidenförmige Spitze aufweist. Die notwendigen Messaufnehmer für den Kraftverlauf, den Weg und dergleichen sowie die notwendige Steuerungstechnik sowie elektronische Komponenten für die Verarbeitung wird der Fachmann anhand seiner Erfahrung in der Messtechnik einzusetzen wissen.
Bevorzugt wird der Dom bis zu einer gewissen Eindringtiefe und/oder bis zu einer Bruchreaktion an der Oberfläche bzw. der Laborplatte bewegt; die Eindringtiefe bis zum Bruch bzw. die Kräfte proportional zur Eindringtiefe/Bruch bei der Laborplatte, werden gemessen und zur Ermittlung der Werkstoffkenngrößen der Werkstoffplatte, basierend auf Erfahrungswerten in Tabellen oder UmrechnungsmodellenZ-system verwendet. Alternativ oder kumulativ kann als Prüfvorrichtung zumindest ein auf die Flächenseite der Laborplatte wirkendes, bevorzugt normierter, Druckkörper angeordnet sein, welches geeignet ist die Laborplatte, bevorzugt bis zum Bruch, zu verbiegen, wobei gegenüberliegend dem Element zumindest ein Auflager 20 angeordnet ist. Die Auswahl ob eine Laborplatte zwischen zwei Auflagern durchgedrückt wird oder nur ein Teil der Laborplatte, einseitig gelagert, verbogen wird, ist vor Ort festzulegen und auch abhängig von der aktuellen Produktionsbreite und/oder der Produktionsart.
Alternativ oder kumulativ kann die Testeinheit mit einer oder mehreren weiteren Laboranlagen, bevorzugt modular für verschiedene Produktions- und Testarten, wirkverbunden bzw. automatisiert sein. Es mag durchaus sinnvoll sein, auch die komplexen Labortätigkeiten zu automatisieren, die das Klimatisieren und/oder das zuschneiden und Aufbereiten von Prüfkörpern aus einer Laborplatte umfasst. Je nach Aufwand kann es aber ausreichend sein, nur aus der Laborplatte bereits die Prüfkörper auszuschneiden und ggfs. zu klimatisieren, so dass Personal in der Lage ist mehrere vorbereite Prüfkörper, beispielsweise je Stunde, an eine Laboreinheit zur Auswertung zu übergeben.
Dabei kann es eben sinnvoll sein Mittel zur Aufbereitung der Laborplatte anzuordnen, welche bevorzugt Mittel zum Zuschnitt, zur Klimatisierung und/oder zur Markierung der Laborplatte und/oder des Zuschnitts wären. Markierungen können insgesamt helfen die Dokumentation der Messwerte zu vereinfachen.
Bevorzugt ist die Testeinheit unterhalb der Transportvorrichtung angeordnet. Zur Einsparung von wartungsbedüftigen Aktuatoren kann es sinnvoll sein die Laborplatte ausgehend von der Schleuse 5 überwiegend durch die Schwerkraft in die Testeinheit zu überführen. Die Testeinheit kann auch stufenweise ausgeführt sein, so dass die Laborplatte von einem Anschlag zum nächsten nach einem Prüfverfahren einfach weiterrutschen kann.
Auch kann es zum Vorteil gereichen, wenn zur Entsorgung von Bruchstücken oder der Laborplatte die Testeinheit oder ein Prüfbereich mit einer Entsorgung wirkverbunden angeordnet sind. Die Entsorgung kann durch einen Plattenbrecher oder ein Container für Plattenabfall sein.
Alternativ oder kumulativ ist die Schleuse direkt mit der Diagonalsäge oder bis hin und einschließlich der Abstapelung wirkverbunden, bevorzugt zur Ausleitung einer geometrisch kleineren Laborplatte als die zu produzierenden Werkstoffplatten. Insbesondere kann es bei einer Nachrüstung an einer Anlage vorgesehen sein, die Laborplatte erst später in der Endfertigung abzusondern bzw. pro Stapel eine Laborplatte zu generieren. Ein Stapel entspricht bei einer 8 Fuß Anlage und 5m Länge einer Stapelplatte bei 2m Höhe in etwa 25 m3.
Bevorzugt sollten bei den Erkenntnissen aus der direkten Werkstoffprüfung online im Herstellungsstrang die folgenden Umstände einberechnet werden: Der Abkühlungsgradient könnte gegenüber der realen Werkstoffplatten- Produktion differieren. Hierbei ist zu beachten, dass eine „noch relativ warme“ Werkstoffplatte getestet wird. Die Ergebnisse aus der Werkstoffprüfung sind somit unter Umständen mit einem Korrekturfaktor zu versehen, der diesen Unterschied abbildet. Dieser könnte ggfs. auch zur Anwendung kommen, wenn die Platte wärmer als die Umgebungstemperatur getestet wird.
Unter Umständen sind andere oder neue Bindemittel zu berücksichtigen, oder Bindemittel, welche zwar gegenüber dem Dampfdruck innerhalb der Werkstoffplatte nach der Presse genügend adhäsive Kräfte aufweisen, aber im Zuge einer Warmauslagerung oder erst später, meist nach der Abstapelung, nach- oder voll aushärten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in der Anlage eine Testeinheit für schnelle und unkomplizierte Prüfverfahren an der Laborplatte vorgesehen, wobei anschließend die durch die Prüfverfahren bereits beschädigte Bereiche der Laborplatte abgetrennt, dabei bevorzugt ein genormter Prüfkörper ausgeschnitten und für die weitere Verwendung in einer Laboranlage ausgegeben wird. Höchst bevorzugt ist eine geeignete Laboranlage automatisiert wirkverbunden angeordnet. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Laborplatten, Teile davon oder ein normierter Prüfkörper der Laboranlage automatisiert übergeben oder vorher automatisiert aufbereitet wird, um den üblichen Normen der Werkstoffprüfung zu genügen.
Besonders bevorzugt wird die getestete Laborplatte nach der Testeinheit aufbereitet, zum Beispiel beschädigte Bereiche ab- oder die Laborplatte zugeschnitten. Anschließend können die entstanden Prüfkörper bereits klimatisiert werden, so dass auch hier für die spätere Verwendung in einem Labor bereits Zeit gespart werden kann.
Hinsichtlich der Prüfverfahren haben sich bei Biege- und Bruchtests die folgenden Varianten bewährt:
Bei einem Eindring-Bruchtest wird ein Dom über eine der vier Schmalseiten, parallel zu den beiden Flächenseiten, in die Werkstoffplatte eingefahren, die Wegstrecke nach Kontakt bis zum Bruch und/oder der Kraftverlauf bis zum Bruch gemessen, aufgezeichnet und ausgewertet.
Bei einem Biege-Bruchtest wird die Laborplatte einseitig eingespannt oder mittels zwei Auflagern gehalten. Die Strecke für die einseitige Lagerung bzw. zwischen den beiden Auflagern sollte dabei festgelegt und vergleichbar sein, insbesondere für verschiedene Plattenarten oder -stärken. Das Verfahren geht gattungsgemäß von einem Verfahren zur Ermittlung von zumindest einer Werkstoffkenngröße im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Anlage aus, in der zumindest mit einer Vorfertigung zur Erstellung eines zur Verpressung geeigneten Pressgutmatte, eine kontinuierlich arbeitende Presse und eine Endfertigung zur Verarbeitung eines aus der Presse austretenden Werkstoffplattenstranges vorhanden ist, wobei in der Endfertigung der Werkstoffplattenstrang zumindest durch eine Diagonalsäge in Werkstoffplatten aufgeteilt, die Werkstoffplatten mit einer Stapelvorrichtung gestapelt und die Werkstoffplatten von der Presse durch die Diagonalsäge bis zur Stapelvorrichtung mit einer Transportvorrichtung transportiert werden.
Die Erfindung für das Verfahren besteht darin, dass in der Endfertigung eine Laborplatte durch eine Schleuse abgesondert, einer Testeinheit zugeführt und in der Testeinheit zumindest einer Werkstoffprüfung mit einer Prüfvorrichtung zur Ermittlung eines Messwerts und/oder zur Ermittlung einer Werkstoffkenngröße unterzogen wird.
In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch für harte Werkstoffplatten, welche ggfs. zerstörend geprüft werden müssen, eine frühzeitige qualitativ hochwertige Rückmeldung über die vorhandene Qualität, indem eine Laborplatte adhoc im Bereich der Endfertigung ausgetestet werden kann. Die Erfindung hat überraschend erkannt, dass gerade zerstörende Bruchanalysen, insbesondere über die Schmalseiten, hochwertige und vergleichbare Messergebnisse liefern, die sich auf die zeitnah produzierten Werkstoffplatten übertragen lassen.
Bevorzugt wird dabei die Diagonalsäge eine Laborplatte vom
Werkstoffplattenstrang abtrennen, die geringerer Abmessungen als die stapelbare Werkstoffplatte aufweist. Dies vermeidet Materialverschwendung und erleichtert die automatisierte Handhabung der Laborplatte.
Es ist von Vorteil, wenn in der Testeinheit die Laborplatte positioniert und/oder geklemmt wird, insbesondere wenn sie in der Testeinheit einer zerstörungsfreien und/oder zerstörenden Werkstoffprüfung unterzogen wird.
Besonders bevorzugt werden zur Werkstoffprüfung die folgende Verfahren angewandt:
Es wird eine Bohrung in die Laborplatte zur Ermittlung des notwendigen Stroms oder des Drehmoments durchgeführt. Es wird die die Laborplatte bis oder über den Bruch hinaus gebogen. In die Laborplatte kann, bevorzugt eine selbstschneidende, Schraube eingebracht werden und ggfs. zur Ermittlung der Auszugskräfte wieder herausgezogen werden. Auf die Oberflächen (Flächenseitig) der Laborplatte können zu vermessende Abdrücke mit Normkörpern und/oder Normkräften erstellt werden, welche ausgewertet werden und/oder die Bruchfestigkeit, bevorzugt der Mittelschicht, wird ermittelt. Für die Bruchfestigkeit, bevorzugt der Mittelschicht, der Laborplatte wird ein Dom, bevorzugt mit einer konischen oder pyramidenförmigen Spitze, wirkverbunden mit einem entsprechenden Meßaufnehmer in eine Schmalseite des Prüfkörpers bis zu einer vorgegebenen Tiefe und/oder bis zum Bruch eingeführt. Die Messwerte über den Zeit-/Weg-Ablauf sowie den notwendigen Druck wird aufgezeichnet und ausgewertet. Bevorzugt wird über die Zeit taktil, audiotechnisch, visuell, per Schall, oder Vibration sowie den notwendigen Druck aufgezeichnet.
Alternativ oder kumulativ werden die oder aus den Messwerten von der
Laborplatte in einer Auswerteinheit Werkstoffkenngrößen der zeitnah zur Laborplatte produzierten Werkstoffplatten errechnet und/oder über, bevorzugt aus Erfahrungswerten bestehenden, Wertetabellen zu Werkstoffkenngrößen der zeitnah produzierten Werkstoffplatte umgewandelt.
Alternativ oder kumulativ können die Werte der hergestellten Werkstoffplatten korreliert und/oder errechnet werden, insbesondere über Datentabellen oder andere Erfahrungswerte aus früheren Produktionen, bei denen Rückmeldungen aus dem Labor zum Vergleich vorliegen.
Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass wechselweise oder in einem vorgegebenen Raster eine Laborplatte in der Teststation und eine Laborplatte in der Laboranlage getestet wird. Bevorzugt wird die Laborplatte automatisiert für die Laboranlage klimatisiert, markiert und/oder auf vorgegebene Maße auf Prüfkörper aufgeteilt. Es kann von Vorteil sein, wenn sie automatisiert an die Laboranlage übergeben sowie dort verarbeitet respektive geprüft wird.
Alternativ oder kumulativ kann die Laborplatte nach ihrer Verwendung in der Testeinheit und/oder in der Laboranlage einer Dokumentation und/oder einer Entsorgung übergeben werden. Dies kann auch nur für Einzelteile gelten, die während des Zuschnittes oder während der Bruchtests angefallen sind.
Bevorzugt kann eine Auswerteeinheit Daten an die Steuerung der Anlage zur Visualisierung der Werkstoffkenngrößen und/oder an Recheneinheiten oder Datenbanken zum Abgleich oder Ermittlung der Werkstoffkenngrößen der Laborplatte und/oder der zeitnah produzierten Werkstoffplatten weiterleiten. Besonders bevorzugt werden die Daten an ein, bevorzugt selbstlernendes, System zur Optimierung oder Einstellung von Produktionsparametern der Anlage übergeben. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Laborplatte für die entsprechende Werkstoffprüfung automatisiert vor und/oder in der Testeinheit bzw. Laboranlage auf die der Norm entsprechende Prüfkörpergröße zugeschnitten wird.
Neben den obigen Aspekten hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass sich die in oben beschriebener Erfindung dargestellten Testverfahren und -Vorrichtungen auch eigenständig und unabhängig von der Herstellung von Werkstoffplatten sinnvoll und gewerblich anwenden lassen. Beispielsweise bei der Herstellung von Taktpressen oder der Qualitätskontrolle bei Kunden von Lieferanten für Werkstoffplatten.
Hierzu wird für eine Testvorrichtung zur Werkstoffprüfung einer Werkstoffplatte mit zwei Flächenseiten und vier Schmalseiten der folgende Aufbau vorgeschlagen:
In der Testvorrichtung ist ein Auflager für eine Werkstoffplatte und als Prüfvorrichtung zumindest ein in eine der Schmalseiten einfahrbarer Dom angeordnet, wobei der Dom auf Seiten der Werkstoffplatte, bevorzugt konisch oder pyramidenförmig, eine Spitze aufweist und/oder als Prüfvorrichtung ist zumindest ein auf eine Flächenseite der Laborplatte wirkender, bevorzugt normierter, Druckkörper angeordnet ist, welcher die Werkstoffplatte, bevorzugt bis zum Bruch, verbiegt, wobei in der Prüfvorrichtung zumindest ein Weg-, Zeit- und/oder Kraftaufnehmer, bevorzugt in Wirkverbindung mit einem Auswerteeinheit angeordnet ist.
Ein mögliches Testverfahren zur Werkstoffprüfung einer Werkstoffplatte mit zwei Flächsenseiten und vier Schmalseiten mit einer Testvorrichtung, zeichnet sich dann dadurch aus, dass in einer Testvorrichtung eine Werkstoffplatte auf einem Auflager platziert wird und durch eine Prüfvorrichtung zumindest in eine der Schmalseiten der Laborplatte ein Dorn eingefahren wird, wobei der Dom auf Seiten der Laborplatte bevorzugt eine konische oder pyramidenförmige Spitze aufweist und/oder durch eine Prüfvorrichtung gegen zumindest eine Flächenseite der Laborplatte ein, bevorzugt normierter, Druckkörper verfahren wird, welcher geeignet ist die Laborplatte, bevorzugt bis zum Bruch, zu verbiegen, wobei in der Prüfvorrichtung der Weg, die Zeit und/oder die Kraft registriert und bevorzugt mit einer Auswerteeinheit ausgewertet wird.
Es sei hier noch darauf hingewiesen, dass der Dom zum Einfahren in die Schmalseiten bevorzugt schmaler ist als die Dicke der Schmalseite und besonders bevorzugt schmaler als eine Mittelschicht der Werkstoffplatte ausgeführt sein sollte. Im Sinne der „Spitze“ des Doms können hierbei auch andere, insbesondere nicht spitze, Geometrien vorgesehen sein, da sich das Wort „spitz“ per se auf die Eindringseite des Doms bezieht und nicht direkt die geometrische Form zum Ausdruck bringen soll.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung 1620 hervor.
Es zeigen:
Figur 1 in einer schematische Schnittansicht von der Seite einen Teil einer Anlage von der Presse bis zur Stapelvorrichtung mit einer Schleuse und einer Testeinheit zur Werkstoffprüfung für eine Laborplatte und nach
Figur 2 in einer schematischen Draufsicht einen Teil der Testeinheit nach Figur 1 .
Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche oder ähnliche Vorrichtungsteile. Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht von der Seite mit einem Teil einer Anlage von der Presse 1 bis zur Stapelvorrichtung 17 mit einer Schleuse 5 und einer Testeinheit 6 zur Werkstoffprüfung einer aus der Transportvorrichtung 11 ausgeschiedenen Laborplatte 7. Die herkömmliche und aus dem Stand der Technik bekannte Aufbereitung des Materials und Herstellung einer Pressgutmatte wurde mangels Relevanz nicht dargestellt. Nach der Presse 1 wird der Werkstoffplattenstrang 2 einer Transportvorrichtung 11 übergeben. Diese führt den Werkstoffplattenstrang 2 durch eine oder mehrere Diagonalsägen 3 zu Abtrennung von Werkstoffplatten 4. Für die Erfindung unwesentliche aber übliche Anlagenteile, wie Besäumung, Oberflächenschliff, Kühlsternwender, Sichtkontrolle und vieles mehr wurde nicht dargestellt. Nach der Abtrennung der Werkstoffplatten 4 von dem Werkstoffplattenstrang 2 werden die Werkstoffplatten in einer Stapelvorrichtung 17 gestapelt und stapelweise gelagert. Den Bereich von der Presse 1 bis hin zur Stapelvorrichtung versteht man gemeinhin als Endfertigung 10.
In regelmäßigen Abständen oder aufgrund einer Anforderung durch den Anlagenführer wird die Diagonalsäge 3 eine Laborplatte 7 erstellen, welche meist kürzer ist als die zu stapelnden Werkstoffplatten 4. Diese wird dann entlang der Transportvorrichtung 11 mittels der Schleuse 5 ausgeschleust. Im Ausführungsbeispiel klappen hierzu einige Transportrollen (Doppelpfeil) nach unten weg und übergeben die Laborplatte 7 einer Rutsche oder entsprechenden Fördervorrichtungen. Die Laborplatte 7 gelangt dann an einen Anschlag 22 und wird durch eine oder mehrere Prüfvorrichtungen 8, 9 einer Werkstoffprüfung unterworfen. Von Vorteil ist es, wenn die Laborplatte 7 hierbei positioniert und/oder geklemmt wird. Nach der Prüfung kann die in der Regel teilzerstörte Laborplatte 7 direkt in eine Entsorgung 16 übergeben werden, beispielsweise indem der Anschlag 22 ausschwenkt. Alternativ kann eine Transportvorrichtung einschwenken und die Laborplatte oder Teile davon an eine Aufbereitung 15 und/oder eine Laboranlage 14 übergeben. Der Prüfbereich 19 mit der Testeinheit 6 befindet sich überwiegend unterhalb der Transportvorrichtung 11 , kann aber auch in Teilen über entsprechende Fördervorrichtungen seitlich oder darüber ausgebildet sein.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Testeinheit 6 dargestellt. Die Laborplatte ist in ihrer Breite auf den Auflagern 20 gelagert. Über die obere und über die rechte Schmalseite sind schematische Prüfvorrichtungen 8 dargestellt, die über nicht dargestellte Aktuatoren (Doppelpfeile) einen Dom 13 in die Laborplatte 7 einführen können, bevorzugt bis es zum Bruch an der Flächenseite/Oberfläche der Laborplatte kommt. Diese Brüche sind lokal und die Meßwerte bzw. der zeitliche Druckverlauf lassen sich auf die Bruchfestigkeit der Laborplatte 7 respektive einer Werkstoffplatte 4 abbilden.
Für eine Biegeprüfung sind die Prüfvorrichtungen 9 angeordnet, die entweder einseitig links gelagert über den Kragarm der Strecke 18 einen Biegetest, bevorzugt bis zum Bruch durchführen können oder einen Bruchtest durch Einleitung von Kräften auf die Oberfläche zwischen zwei Auflagern 20 entlang der Strecke 18 durchführen können. Die Kräfte werden üblicherweise durch einen genormten Druckkörper 21 in die Laborplatte 7 eingeleitet. Durch den Bruch ergibt sich eine plastische Verformung, zumindest eines Teiles der Laborplatte 7. Es mag sinnvoll sein eine Auswerfvorrichtung vorzusehen, die die zerstörte Laborplatte 7 an die Entsorgung 16 übergeben kann.
Schematisch ist noch die Wirkverbindung der Auswerteeinheit 12 mit den einzelnen Maschinenelemente oder Prüfvorrichtugen 8, 9 der Testeinheit 6 dargestellt. Die Auswerteeinheit wird je nach Bedarf beispielsweise mit der Presse 1 oder mit dem Leitstand der Anlage verbunden sein, um die Meßergebnisse dort anzuzeigen oder um die Produktion entsprechend zu steuern. Besonders bevorzugt werden die Daten aus der Auswerteeinheit dazu verwendet, um dem Bedienpersonal der Anlage Vorschläge zur Verbesserung der Produktion 1620 zu machen. Bezugszeichenliste 1620:
1 . Presse
2. Werkstoffplattenstrang
3. Diagonalsäge
4. Werkstoffplatte
5. Schleuse
6. Testeinheit
7. Laborplatte
8. Prüfvorrichtung
9. Prüfvorrichtung
10. Endfertigung
11 . T ransportvorrichtung
12. Auswerteeinheit
13. Dom
14. Laboranlage
15. Aufbereitung
16. Entsorgung
17. Stapelvorrichtung
18. Strecke
19. Prüfbereich
20. Auflager von 6
21. Druckkörper
22. Anschlag

Claims

Patentansprüche Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse, wobei die Anlage zumindest umfasst eine Vorfertigung zur Erstellung einer zur Verpressung geeigneten Pressgutmatte, eine kontinuierlich arbeitende Presse (1 ) zur Verpressung der Pressgutmatte in einen Werkstoffplattenstrang (2) und eine Endfertigung zur Verarbeitung des aus der Presse austretenden Werkstoffplattenstranges
(2), wobei in der Endfertigung (10) zumindest eine Diagonalsäge
(3) zur Aufteilung des Werkstoffplattenstrangs (2) in Werkstoffplatten (4), eine Stapelvorrichtung (17) für die Werkstoffplatten
(4) und eine diese verbindende Transportvorrichtung (11 ) angeordnet ist, wobei an der Transportvorrichtung (11 ) eine Schleuse (5) zur Absonderung einer Laborplatte (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse
(5) mit einer Testeinheit
(6) wirkverbunden ist und in der Testeinheit (6) eine Prüfvorrichtung (8, 9) für eine Werkstoffprüfung der Laborplatte (7) angeordnet ist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest eine Auswerteeinheit (12) wirkverbunden ist, welche geeignet sind aus den durch die Prüfvorrichtung (8, 9) generierten Messwerten eine Werkstoffkenngröße der Laborplatte (6) und/oder der zeitnah produzierten Werkstoffplatte (4) zu generieren. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) mit der Steuerung der Anlage zur Visualisierung der Werkstoffkenngrößen und/oder mit Datenbanken oder Recheneinheiten zur Ermittlung der Werkstoffkenngrößen der Werkstoffplatten (4) und/oder mit mit einem, bevorzugt selbstlernenden, System zur Optimierung oder Einstellung von Produktionsprozessen der Anlage wirkverbunden ist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Testeinheit (6) Mittel zur Positionierung und/oder Klemmung der Laborplatte angeordnet sind. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Testeinheit (6) Prüfvorrichtungen (8, 9) zur zerstörungsfreien und/oder zerstörenden Werkstoffprüfung angeordnet sind. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfvorrichtung (8, 9) eine Bohrvorrichtung, eine Biegevorrichtung, eine Druckvorrichtung für die Oberflächen und/oder die Schmalseiten, eine
Schraubeneinbring- und -auszugsvorrichtung, und/oder eine Bruchvorrichtung angeordnet ist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest ein in eine der Schmalseiten der Laborplatte (7) einfahrbarer Dom (13) angeordnet ist, wobei der Dom (13) auf Seiten der Laborplatte (7) bevorzugt eine konische oder pyramidenförmige Spitze aufweist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest ein auf die Flächenseite der Laborplatte (7) wirkendes, bevorzugt normierter, Druckkörper (21 ) angeordnet ist, welches geeignet ist die Laborplatte (7), bevorzugt bis zum Bruch, zu verbiegen, wobei gegenüberliegend dem Element zumindest ein Auflager (20) angeordnet ist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testeinheit (6) mit einer oder mehreren weiteren Laboranlagen (14), bevorzugt modular für verschiedene Produktions- und Testarten, wirkverbunden bzw. automatisiert ist. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Aufbereitung (15) der Laporplatte (7) angeordnet sind, welche bevorzugt Mittel zum Zuschnitt, zur Klimatisierung und/oder zur Markierung der Laborplatte und/oder des Zuschnitts angeordnet sind, bevorzugt für die Dokumentation und/oder für die Verwendung für weiterführende Werkstoffprüfungen in Laboranlagen (14). Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testeinheit (6) unterhalb der Transportvorrichtung (11 ) angeordnet ist und die Testeinheit (6) bevorzugt derart angeordnet ist, dass die Laborplatte (7) ausgehend von der Schleuse (5) überwiegend durch die Schwerkraft in die Testeinheit (6) gelangt. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entsorgung von Bruchstücken oder der Laborplatte (7) die Testeinheit (6) oder ein Prüfbereich (19) mit einer Entsorgung (16) wirkverbunden angeordnet sind. Anlage zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (6) direkt mit der Diagonalsäge oder mit der Abstapelung (17) wirkverbunden angeordnet ist, bevorzugt zur Ausleitung einer geometrisch kleineren Laborplatte (6) als die zu produzierenden Werkstoffplatten (4). Verfahren zur Ermittlung von zumindest einer Werkstoffkenngröße im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Anlage zumindest mit einer Vorfertigung zur Erstellung eines zur Verpressung geeigneten Pressgutmatte, eine kontinuierlich arbeitende Presse (1) und eine Endfertigung (10) zur Verarbeitung eines aus der Presse austretenden Werkstoffplattenstranges (2), wobei in der Endfertigung der Werkstoffplattenstrang (2) zumindest durch eine Diagonalsäge (3) in Werkstoffplatten (4) aufgeteilt, die Werkstoffplatten (4) mit einer Stapelvorrichtung (17) gestapelt und die Werkstoffplatten (4) von der Presse (1) durch die Diagonalsäge (3) bis zur Stapelvorrichtung (17) mit einer Transportvorrichtung (11 ) transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endfertigung eine Laborplatte (7) durch eine Schleuse (5) abgesondert, einer Testeinheit (6) zugeführt und in der Testeinheit (6) zumindest einer Werkstoffprüfung mit einer Prüfvorrichtung (8, 9) zur Ermittlung eines Messwerts und/oder zur Ermittlung einer Werkstoffkenngröße unterzogen wird. Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagonalsäge (3) eine Laborplatte (7) vom Werkstoffplattenstrang (2) abtrennt, die geringerer Abmessungen als die stapelbare Werkstoffplatte (4) aufweist. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Testeinheit (6) die Laborplatte (7) positioniert und/oder geklemmt wird. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laborplatte (7) einer zerstörungsfreien und/oder zerstörenden Werkstoffprüfung unterzogen wird. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Werkstoffprüfung
- eine Bohrung in die Laborplatte (7) zur Ermittlung des notwendigen Stroms oder des Drehmoments durchgeführt wird,
- die Laborplatte (7) bis oder über den Bruch hinaus gebogen wird,
- in die Laborplatte (7), bevorzugt eine selbstschneidende, Schraube eingebracht und zur Ermittlung der Auszugskräfte herausgezogen wird,
- auf die Oberflächen der Laborplatte (7) zu vermessende Abdrücke mit Normkörpern und/oder Normkräften erstellt werden und/oder
- die Bruchfestigkeit, bevorzugt der Mittelschicht, ermittelt wird. Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchfestigkeit, bevorzugt der Mittelschicht, der Laborplatte (6) dadurch gemessen wird, dass ein Dom, bevorzugt mit einer konischen oder pyramidenförmigen Spitze, wirkverbunden mit einem Meßaufnehmer in eine Schmalseite des Prüfkörpers bis zu einer vorgegebenen Tiefe und/oder bis zum Bruch eingeführt wird. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder aus den Messwerten von der Laborplatte (7) in einer Auswerteinheit (12)
Werkstoffkenngrößen der zeitnah produzierten Werkstoffplatten (4) errechnet und/oder über, bevorzugt aus Erfahrungswerten bestehenden, Wertetabellen zu Werkstoffkenngrößen der zeitnah produzierten Werkstoffplatte (4) umgewandelt und/oder der hergestellten Werkstoffplatten korreliert und/oder errechnet werden. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wechselweise oder in einem vorgegebenen Raster eine Laborplatte (7) in der Teststation (6) und eine Laborplatte (7) in der Laboranlage (14) getestet werden, und/oder automatisiert die Laborplatte (7) für die Laboranlage (14) klimatisiert, markiert und/oder auf vorgegebene Maße für Prüfkörper aufgeteilt wird und höchst bevorzugt automatisiert an die Laboranlage (14) übergeben sowie dort verarbeitet wird. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laborplatte (7) nach ihrer Verwendung in der Testeinheit (6) und/oder in der Laboranlage (14) einer Dokumentation und/oder einer Entsorgung (16) übergeben wird. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) Daten an die Steuerung der Anlage zur Visualisierung der Werkstoffkenngrößen und/oder an Recheneinheiten oder Datenbanken zum Abgleich oder Ermittlung der Werkstoffkenngrößen der Laborplatte (7) und/oder der zeitnah produzierten Werkstoffplatten (4) und/oder an ein, bevorzugt selbstlernendes, System zur Optimierung oder Einstellung von Produktionsparametem der Anlage übergibt. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laborplatte (7) für die entsprechende Werkstoffprüfung automatisiert vor und/oder in der Testeinheit (6) bzw. Laboranlage (14) auf die der Norm entsprechende Prüfkörpergröße zugeschnitten wird. Testvorrichtung zur Werkstoffprüfung einer Werkstoffplatte mit zwei Flächenseiten und vier Schmalseiten, dadurch gekennzeichnet, dass in der Testvorrichtung ein Auflager (20) für eine Werkstoffplatte und als Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest ein in eine der Schmalseiten einfahrbarer Dom (13) angeordnet ist, wobei der Dorn (13) auf Seiten der Werkstoffplatte, bevorzugt konisch oder pyramidenförmig, eine Spitze aufweist und/oder als Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest ein auf eine Flächenseite der Laborplatte (7) wirkender, bevorzugt normierter, Druckkörper (21) angeordnet ist, welches die Werkstoffplatte, bevorzugt bis zum Bruch, verbiegt, wobei in der Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest ein Weg-, Zeit- und/oder Kraftaufnehmer, bevorzugt in Wirkverbindung mit einem Auswerteeinheit angeordnet ist. Testverfahren zur Werkstoffprüfung einer Werkstoffplatte mit zwei Flächsenseiten und vier Schmalseiten mit einer Testvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Testvorrichtung eine Werkstoffplatte auf einem Auflager (20) platziert wird und durch eine Prüfvorrichtung (8, 9) zumindest in eine der Schmalseiten der Laborplatte (7) ein Dorn eingefahren wird, wobei der Dom (13) auf Seiten der Laborplatte (7) bevorzugt eine konische oder pyramidenförmige Spitze aufweist und/oder durch eine Prüfvorrichtung (8, 9) gegen zumindest eine Flächenseite der Laborplatte (7) ein, bevorzugt normierter, Druckkörper (21) verfahren wird, welcher geeignet ist die Laborplatte (7), bevorzugt bis zum Bruch, zu verbiegen, wobei in der Prüfvorrichtung (8, 9) der Weg, die Zeit und/oder die Kraft registriert und bevorzugt mit einer Auswerteeinheit ausgewertet wird.
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