CN113767342A - 加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在加工设备处加工工件的加工方法，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成，其中在加工过程期间检测加工设备的振荡状态，和在加工过程继续进行期间，朝向加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态进行调节或控制。

Description

加工方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的加工方法，其中工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成。
背景技术
申请人已知对工件的加工方法，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成，其中在所使用的加工设备处出现振荡状态。特别强烈的振荡状态在此会引起：加工结果的质量忍受，出现噪声排放并且加工设备的机械负载提高。
对此的一个已知的解决方案是改造加工设备。通过例如有针对性地加固其个别构件，能够提高加工设备的固有频率，这能够借助于模态分析来模拟。
然而，所述已知的解决方案具有以下缺点：为此必须对(现有的)加工设备进行大的结构上的调整。此外，个别构件的加固通常具有以下效应：所述构件此外具有更高的重量，这引起更多的材料使用和更多的结构空间。
因此，所述解决方案受到狭窄的限制，所述限制此外能够由加工设备的结构空间、所允许的最大重量或制造成本引起。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种加工方法，在所述加工方法中能够减少振荡状态，而这不会引起缺点，如加工设备的更高的重量、更多的材料使用和更多的结构空间。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的加工方法来实现。本发明的特别优选的改进方案在从属权利要求中给出。
本发明所基于的构思是，尤其在与加工设备的固有频率相对应的特定的加工转速下会出现强的振荡状态。此外已经认识到：通过调整加工转速可以离开加工设备的所述固有频率。已经认识到：为此能够将在运行期间对振荡状态的检测用于，在加工过程继续进行期间，实现朝向加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态的调节或控制。通过继续进行加工过程此外实现小的运行时间。
因此，根据本发明，提供一种用于在加工设备处加工工件的加工方法，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成，其中在加工过程期间检测加工设备的振荡状态，并且在加工过程继续进行期间，朝向加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态进行调节或控制。
通过根据本发明的加工方法在此能够实现大量优点。因此，由于优化的运行范围，振荡和噪声排放得以优化。通过识别错误的工艺参数也能够实现工艺安全性的提高，例如在异常的振荡条件下。这也能够实现通过及早识别构件缺陷来降低维护成本，并且伴随着机器的使用寿命和可用性的显著提高和对例如通过不平衡造成的工具应力的检查。此外，也能够实现对磨损和特殊事件、例如力峰值和应力峰值的探测。所有这些都提高了加工设备的使用寿命并且提高了其加工质量。
优选地，通过调整加工过程的加工转速，朝向加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态进行调节或控制。
例如借助于电马达来达到加工过程的加工转速，所述电马达能够被相应地控制。在此要注意的是，电马达的转动频率对应于加工设备的振荡状态的频率。尤其，能够不复杂地并且准确地调整电马达的转速。
此外优选的是，加工设备的振荡状态通过力传感器和/或应变仪和/或振荡传感器和/或激光传感器和/或声学传感器和/或固体声传感器和/或压电元件来检测，其中振荡传感器优选为加速度传感器、速度传感器或位移传感器。
所述测量装置已经设立用于测量振荡状态。
更优选的是，借助于在空转时的初始测量，在加工过程的加工转速与加工设备的振荡状态之间进行关联。
这能够实现：在转速和振荡状态之间建立函数关联性，即将振荡最小值和振荡最大值与不同的转速相关联。
在此，在空转时的初始测量能够是转速扫描，其中在预设的、变化的转速下检测所发生的振荡。
因此能够***地检测所有重要的转速，并且能够将所述转速与振荡状态相关联。
在加工方法中，还能够将从运行中和/或从初始测量中所检测到的数据提供给数据库或IoT(Internet of Things，物联网)平台，并且能够优选通过数据库或IoT平台的数据对调节或控制进行适配调整。
通过在数据库或IoT平台中收集数据，能够利用多个数据集做出关于使用寿命的预测，进而例如基于测量数据、统计模型和IoT算法实现预防性维护。这对应于云功能。
更优选的是，在调节或控制期间继续进行加工过程，其方式为：不中断在加工设备和工件之间的相对运动。
这表示每工件的更短的加工时间，这提高了生产率。
在此，加工过程优选是铣削过程和/或钻孔过程。所述加工过程能够实现，在其执行时快速地且不复杂地调整振荡状态，例如通过调整驱动转速。
在本发明的另一表达中，在多个加工设备处执行加工方法，所述加工设备被调节或控制成彼此不同的自身的振荡状态。
通过将不同的加工设备脱联，能够防止由于加工马达的不平衡的方位耦合造成的增强的激励。
附图说明
图1示出本发明的第一实施方式的加工设备的视图。
图2示出本发明的第一实施方式的流程图。
图3示出本发明的第一实施方式的振荡状态的实际状态和期望状态。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的优选的实施方式。在下文中描述的实施方式能够完全地或部分地组合，以便构成另外的实施方式。
图1示出本发明的第一实施方式的加工设备的视图。
尤其，图1在此示出加工设备1，所述加工设备能够在工件处执行根据本发明的加工方法，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成。
这在加工设备1中通过铣头10来实现，所述铣头能够借助于旋转运动对工件执行加工过程，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成。
此外，加工设备1具有传感器11，所述传感器构造为测量在加工过程期间的振荡。传感器11的准确的位置在此尤其在加工设备1的相应的部分特别发生延展/压缩的地方是有利的。这能够借助于模态分析来测量和/或模拟和/或通过试验来确定。
传感器11将所检测到的数据转发给未示出的控制装置。控制装置在此能够分析所收集的数据并且基于所述数据向铣头10发送控制信号。基于所述控制信号，铣头10随后能够调整其铣削速度。
在此所示出的优选的第一实施方式的控制装置也包括通信模块，借助所述通信模块能够将所收集到的数据传输到数据库或IoT(Internet of Things，物联网)平台上。通信模块优选设为网络模块或WLAN模块。此外，通信模块也能够从数据库或IoT平台接收数据，以便因此能够调整现有的控制。
图2示出本发明的第一实施方式的流程图。
在左边区域中示出初始测量。所述初始测量能够周期性地、例如每天或每周执行，并且用作为校准。此外也可能需要的是，例如为了使用新的铣头，设计新的调节，为此也执行初始测量。
在初始测量时，传感器在转速扫描(Drehzahlsweep)时提供数据。在此，随着速度提高，例如为铣头10预设转速，并且检测传感器11的所产生的振荡。因此能够建立在转速和振荡强度之间的函数关联性。
这样检测到的数据能够提供给数据库或IoT平台。
在右边区域中示出运行测量。
在此，加工设备1在预定的转动频率范围中的预设的转动频率中开始加工。以该转动频率运行引起振荡，所述振荡由传感器11检测。基于特定转动频率的振荡，现在控制装置在预定的转动频率范围内调整转动频率，以便因此最小化或至少减少振荡。
因此，该过程是调节回路，其中将实际变量朝向期望变量调节。在此，例如能够将PID调节器用作为调节器，所述PID调节器由比例调节器、积分调节器和微分调节器组成。
在此，当然也可考虑其它调节器，通常优选的是，能够在运行期间进一步优化各个调节参数。
图3示出具有本发明的第一实施方式的振荡状态的实际状态和期望状态的图表。
在两个图表中绘制增加的转速的振荡强度的变化曲线。例如能够借助于转速扫描在初始测量期间如上所示检测该曲线。用于振荡强度的量度例如是振荡幅度。
在图表I中示出的实际转速下，在此会出现相对高的振荡强度。通过根据本发明的调节能够实现：朝向图表II中的期望转速调节，所述期望转速示出局部最小值。在此能够预设转动频率范围，在所述转动频率范围中发生加工过程。对于在(CNC)静态运行中对至少部段地由木材、人造板、塑料等构成的工件的铣削过程，在此例如将24000U/min的转动频率视为最佳，其中这例如能够在10000U/min至30000U/min，优选20000U/min至28000U/min，和更优选22000U/min至25000U/min的转动频率范围内变化。对于在连续运行中对至少部段地由木材、人造板、塑料等构成的工件的铣削过程，又例如将6000U/min的转动频率视为最佳，其中这例如能够在4000U/min至30000U/min，优选5000U/min至12000U/min，和更优选5000U/min至7000U/min的转动频率范围内变化。现在，在该范围内因此能够借助于转速扫描辨识最佳值，这用作为新的期望变量。
本发明的第二实施方式包括加工设备，所述加工设备执行修剪(Kappen)和/或封边的加工过程。在这两种可行的加工过程中能够产生振荡，所述振荡借助于本发明最小化。因此，修剪能够借助于修剪锯片执行，其中转速变化，并且在封边时，压辊的旋转和/或涂胶设备的机械构件的运动能够变化。
在未示出的第三实施方式中，加工方法具有多个加工设备，例如对应于第一或第二实施方式的加工设备。这些不同的加工设备借助不同的目标转动频率范围控制或调节，使得每个加工设备在此以仅出现一次的转动频率工作。这引起：防止由于加工马达的不平衡的方位耦合造成的增强的激励。
附图标记列表：
1 加工设备
10 铣头
11 传感器

Claims (9)

1.一种用于在加工设备处加工工件的加工方法，所述工件优选至少部段地由木材、人造板、塑料等构成，其中
在加工过程期间检测所述加工设备的振荡状态，和
在所述加工过程继续进行期间，朝向所述加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态进行调节或控制。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其中
通过调整所述加工过程的加工转速，朝向所述加工设备的较低的或优选最佳的振荡状态进行调节或控制。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法，其中
通过力传感器和/或应变仪和/或振荡传感器和/或激光传感器和/或声学传感器和/或固体声传感器和/或压电元件来检测所述加工设备的所述振荡状态，其中所述振荡传感器优选为加速度传感器、速度传感器或位移传感器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的加工方法，其中
借助于在空转时的初始测量，在所述加工过程的加工转速与所述加工设备的振荡状态之间进行关联。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其中
在所述空转时的初始测量能够是转速扫描，其中在预设的、变化的转速下检测所发生的振荡。
6.根据上述权利要求中任一项所述的加工方法，其中
将从运行中和/或从初始测量中所检测到的数据提供给数据库或IoT(Internet ofThings，物联网)平台，并且优选通过所述数据库或所述IoT平台的数据对所述调节或控制进行调整。
7.根据上述权利要求中任一项所述的加工方法，其中
在所述调节或控制期间继续进行所述加工过程，其方式为：不中断在加工设备和工件之间的相对运动。
8.根据上述权利要求中任一项所述的加工方法，其中
所述加工过程是铣削过程和/或钻孔过程。
9.根据上述权利要求中任一项所述的加工方法，其中
在多个加工设备处执行所述加工方法，将所述加工设备调节或控制成彼此不同的自身的振荡状态。
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