EP1137512B1 - Verfahren zur steuerung des schleifprozesses sowie rechnersteuerung für breitschleifmaschine - Google Patents

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EP1137512B1
EP1137512B1 EP99957827A EP99957827A EP1137512B1 EP 1137512 B1 EP1137512 B1 EP 1137512B1 EP 99957827 A EP99957827 A EP 99957827A EP 99957827 A EP99957827 A EP 99957827A EP 1137512 B1 EP1137512 B1 EP 1137512B1
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EP
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grinding
thickness
computer control
workpieces
workpiece
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EP99957827A
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Peter Busenhart
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Steinemann Technology AG
Original Assignee
Steinemann Technology AG
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Publication date
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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
    • B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
    • B24B29/005—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents using brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/04—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a computer control and a method for controlling the Grinding process of a wide grinder for flat workpieces, with at least two successive, height-adjustable loop interventions.
  • the second fact recognizes from the fact that in principle water is always water and electricity is always electricity.
  • the material can be wood, glued boards, Plastic, rubber, cork, mineral material, etc.
  • the grinding conditions are in any case different with the other material.
  • the third factor lies in the fact that, according to current knowledge, the automation of a production process in itself no longer presents any difficulties, except in relation to the neuralgic Area of monitoring and sensor means. Without monitoring and sensor means there is no automation, because otherwise given goals of quantity and quality never are reachable.
  • the big problems are just beginning with the sensor means. So that sensors generate and pass on precise information about the local conditions the sensor technology must be connected to the respective product, i.e. Customized wood, plastic, rubber, cork, plaster and other mineral materials etc.
  • Process automation is understood to mean process control or regulation, insofar as it directly influences the goods themselves that are processed or processed is taken.
  • the subject of the present application is Workpieces that are changed using a grinding process.
  • the counterpart to that Process control is the so-called machine control, through which the machine and all modules and components in and on the machine are supplied with power as well as controlled and monitored, with the exception of the workpiece itself
  • Machine control can achieve the highest level of computer technology in terms of expansion contain. Because there is no informational feedback from the workpiece itself, can theoretically the workpiece is almost automatic, but without guarantee for the work result to be edited. So the machine control is blind to the work result, especially for the quality of the result.
  • the process control takes effect in terms of many parameters in the machine control and builds especially on the Machine control on. With a picture is the process control of the vehicle driver, the machine control system the entire vehicle electronics or electronics.
  • EP O 127 760 is a special construction concept the height setting of a machine upper part of a wide grinding machine trained that e.g. Panels that are too thick do not damage the machine result.
  • the goal is achieved by an infinitely height-adjustable, with an adjustable fluid pressure medium and the upper and lower housing part connected load element, which with a spacer the lowered upper housing part and the lower housing part clamped.
  • the problem of thickness deviation solved.
  • the applicant is not aware of that in the past 10 or 15 years in practice the next step, namely an automatic process control could be.
  • the inventors have recognized that real customer benefits only really exists if the overall economy increases can be.
  • the overall economy is improved if, firstly, a given one Throughput as well as the required grinding quality and an optimum service life can be achieved are, without additional energy consumption or large and secondly the process and Investment support even without a disproportionate increase in the qualification of the Operating personnel is possible.
  • Investment costs for a computer control can then be kept low if not tailor-made for each individual system an individual control concept must be developed, but if much more a basic concept can be worked out, that for the vast majority of cases in the same area of expertise are successful through mere specific adjustments can be used.
  • energy consumption there are serious reasons that at the current usual belt speeds, at least in many cases, the optimum is not achieved.
  • chipboard is probably the best known Product.
  • a mixture of wood or wood fiber material is used for the production of chipboard and glue pressed into sheets.
  • a full production line for In addition to the storage of raw and finished goods, chipboard mainly consists of Panel production, a sawmill and the grinding line, which is a central part the whole more or less continuous production line.
  • the older one Multi-day board manufacturing processes can only work with a large thickness tolerance getting produced.
  • the grinding material on the wide grinding machines consists essentially of widths of up to 3 meters Grinding rollers or carrier belts as well as those applied with an adhesive Abrasives.
  • the sanding belts for the wide sanding machines are an endless belt glued.
  • the glue point or the corresponding splice can become independent the type of connection as a so-called chatter mark on the ground plate surface to make noticable. Especially when the ground plate is then covered with a thin foil is coated, no chatter marks may be present.
  • the grinding process is therefore carried out in several steps: as calibration grinding, as a finishing touch and as a shoe finishing touch.
  • the shoe grinding and the calibration grinding can be combined as required.
  • the main task is to fine-tune the surface roughness to improve the calibration grinding.
  • the grinding with the grinding shoe serves especially the eradication of the chatter marks.
  • the majority of particle boards are Semi-finished product, on which further surface refinements are then carried out Need to become.
  • chipboard with a thin film coated For this, the highest demands are placed on the surface quality posed, and also a very high degree of surface flatness, and it becomes a Dimensional accuracy for the plate thickness of ⁇ 1/100 millimeter required. This Claims can only be made with the top and bottom and on both sides of the milling unit acting guide or feed units are guaranteed.
  • Die DE-OS 18 15 858 relates to a belt grinding machine for the grinding of plate-shaped Workpieces with a fine grinding unit for a rough grinding unit Achievement of the desired, exact thickness value of the processed plate follows. To the deviations occurring in such grinding machines from the To counteract desired setpoints, the Thickness of the machined workpieces recorded and depending on these thickness measurements controlled a delivery device assigned to the fine grinding unit.
  • the object of the invention is the pre-trained grinding method in such a way train that deviations from the desired setpoint is counteracted as quickly and particularly effectively, so that even in the event of raw workpieces with large excess thicknesses or strongly fluctuating excess thicknesses at the end of the grinding process, plates with a nominal size are always obtained.
  • the object is achieved in that thickness measurements at least in the area in each case between at least one rough grinding unit and at least one central and / or Fine grinding unit using at least one automatically working Thickness measuring device determined and depending on these thickness measurements at least one infeed device assigned to the rough grinding unit for change the size of the respective grinding gap is controlled.
  • the Grinding unit or grinding units in the sirine of a percentage Grinding gap opening during the processing of the respective Workpiece always created such a real-time correction that not itself temporarily grinding results that otherwise would have to be accepted in the prior art - to deviate from the required target strength Lead plate thicknesses.
  • the invention was based on the object, according to solutions, especially for one to seek meaningful process control that results in real customer benefit.
  • aim the invention was to provide thickness tolerances and surface quality over extended periods Operating times by changing setting parameters even without manual Ensure intervention.
  • Another equally important sub-goal was, if possible long downtimes of the machine and the equipment (grinding material, etc.) without the to achieve previously mentioned quality losses. This through targeted influence and correction of individual functional elements in a work process for General cargo processing and continuous throughput of the individual workpieces at least two successive loop interventions.
  • the method according to the invention is characterized in that grinding-related Starting recipes provided, an order-related or work item-specific Optimal start recipe selected and the grinding work or the loop intervention is monitored, and based on the monitoring of the work result of the first and subsequent ground workpieces Reference to at least one or more of the following parameters, as a target or Control variable as necessary, repeated, each for the subsequent workpieces be changed as grinding recipe for follow-up work: grinding acceptance after the first Looping engagement (30); Workpiece thickness, the belt speed of the sanding belt, or the grinding roller speed, the grinding pressure, the throughput speed of the workpiece, quality tolerance band (s) and height intervention for the Grinding procedure.
  • grinding-related Starting recipes provided, an order-related or work item-specific Optimal start recipe selected and the grinding work or the loop intervention is monitored, and based on the monitoring of the work result of the first and subsequent ground workpieces Reference to at least one or more of the following parameters, as a target or Control variable as necessary, repeated, each for the subsequent workpieces be changed as grinding recipe for
  • the computer control according to the invention is characterized in that the Computer control has a process controller that process-related recipes can be selected for the automatic start setting of the loop units, wherein a loop intervention monitoring device is arranged, on the basis of which at Deviation via the grinding recipe, if necessary, repeated corrective interventions are feasible and change the grinding recipe after one or more Continuous test pieces for the follow-up work is made.
  • the belt speed to be set so low that the required order for the specific order Grinding quality with sufficient security is still achievable. It should make a distinction whether the highest surface quality is just good enough, or whether lower quality requirements are sufficient. The same applies to the thickness tolerance. This means that the resources have to be used in a more targeted manner. It is it is also conceivable that the equipment will run to the limit under extreme load are required, whereas in the case of only partial utilization of the system, this is done deliberately the equipment can be spared. The obvious consequence is that the service life of the machine, in particular of the abrasives e.g. the sanding belts or grinding rollers are greatly increased and costs can thus be saved. Further the new solution allows a relatively economical management, too if that.
  • the new solution provides the control itself with optimal setting values so that the maximum possible economy is observed.
  • Another important aspect lies in that the new solution is not limited to a single problem solution. Rather, the new method for controlling the grinding process, or the new one Computer control open in the most important points. It becomes a basic framework provided that figuratively speaking both in depth and in height and width is expandable. The new solution can be used in a variety of operating situations adapt and expand as required.
  • the control preferably has a computer control with a multi-size controller for target sizes, with at least two the following target values can be defined: sanding belt speed or sanding roller speed, Grinding pressure, grinding acceptance, motor power consumption (s), Tolerance ranges of the surface quality as the finish, the grinding quality as the structure of the Surface and thickness dimensions.
  • the target variables are particularly preferred in function of the overall economy, the quality of the end product and the Tool life optimization, especially with regard to the abrasives and the wide grinder and their components selected.
  • the introduction of Different parameters as target sizes has the enormous advantage that important Parameters can be formulated as a wish.
  • the priority goal remains e.g. a tolerance band for the plate thickness as well as the surface quality.
  • An important point is not only the direct possibility of intervention of the human being, but above all the recycling, if necessary ongoing registration of sensory control and test results via the human sensory systems.
  • Another important advantage of the new solution is that that in addition to any expansion of the hardware and software for the Control side and also on the machine side and in relation to the sensors etc. none Restriction for additions and further developments as well as networking with other computers exist.
  • One or more drive motors can be speed-controlled trained and e.g. an automatic regulation of the thickness dimension be provided.
  • the thickness measurement can be mechanical, even better via electronic means or via a laser measuring means.
  • For engine power consumption and the grinding pressure can be known components from the trade use.
  • Significant advantages can already be achieved with the four parameters of the new solution.
  • the missing automatically working sensor means can be recorded and monitored by the surveillance personnel as in the prior art the values are entered and saved for later use of the computer control become. Such a procedure allows full automation in stages realize what is mostly the more economical way.
  • a decisive advantage The new solution is that the so-called setting up the machine for one new order is carried out by the process controller or at least supported.
  • the height-adjustable ones Grinding units as at least one adjustable calibration unit and at least an adjustable fine grinding unit and the monitoring device as a thickness measuring or thickness monitoring device-trained and after the calibration unit arranged.
  • Wide grinding machine e.g. for clamping plates.
  • a first machine setting is made, will be the same the main grinding work or the calibration grinding was carried out on a sample plate Grinding result after the first grinding intervention or calibration grinding by means of thickness measurement checked.
  • the following plates are also changed Edited specifications.
  • the informative value an exact measurement is best after the calibration grinding, because in consequently not only a guarantee for an exact thickness dimension after the fine sanding exists, but also the best possible surface quality can be achieved. you evaluates the very specific work result on the specific workpiece and can optimize the quality promotion for the subsequent finishing.
  • the process controller as a multi-size controller train with two or more signal inputs of corresponding sensors, in particular sensors for the height adjustment of thickness sensors, sensors for the Surface quality of the workpieces, for the motor power consumption (s), Throughput speed of the workpieces, as well as the workpiece inlet and workpiece outlet and the belt speed (s).
  • the multi-size controller has that Function to monitor several parameters simultaneously and to correct them if necessary. This results in a spatial figure with several boundary walls the number of parameters.
  • the boundary walls can e.g. in extreme cases a stop if there is a risk that an important parameter except Koritroll device, or the immediate implementation of a correction program. It can almost be excluded that several parameters simultaneously have a critical value accept.
  • the starting recipe should be at least the basic information for the raw workpiece the composition of the Raw material e.g. Thickness, hardness, hardness of the surface, layer structure and type of Raw materials such as wood, plastic, rubber, mineral etc.
  • the starting recipe at least has one or more of the following editing parameters: the height settings the grinding heads or the stand, power consumption of one or more Drive motors, the throughput speed of the workpieces, the belt speed, the life of the sanding belt, or the condition of the sanding belt, the type of sanding belt, Grinding pressure, torque, grinding shoe heating.
  • the recipe specifications as well as Prescription corrections saved, be it for later evaluation or use.
  • the starting formula should have at least two or more thickness tolerance registers, especially for a coarse tolerance and a fine tolerance, furthermore an input option for freely definable tolerance range (s).
  • a tolerance value on the safe side or the the largest possible, still permissible thickness for the starting recipe can be selected so that this and, if necessary, 2 to 3 following plates with excess thickness in a later one Pass can be reground to the tolerance desired by the customer.
  • the system can have a thickness measuring and monitoring device the calibration unit or the first calibration unit and a thickness measuring and Have monitoring device after the last fine grinding unit.
  • the workpiece feed direction are in the area of the two side edges of the workpieces preferably at least one thickness measuring device or one thickness monitoring device is arranged.
  • a test formulation as a starting formulation when processing a new grinding job for the first time
  • grinding recipes which is optionally based on a previous same grinding job or can be selected based on a starting recipe or a test recipe. The The number of start and grinding recipes depends on the corresponding number different processing orders.
  • machining settings Manual input devices provided. These are single, preferably adjustable via corresponding manual actuators. If necessary in the Recipe can be registered. Appropriate manual actuators are at least one or several of the following parameters can be selected: height adjustment of the grinding heads or the machine stand, grinding acceptance of the grinding units, feed of the workpieces, Sanding belt speed, condition of the sanding belt, sanding pressure, torque, Sanding pad warming. This not only has the advantage of being on the move Hand more optimal values can be determined, but that in the event of a malfunction at least simple grinding work even without automatism with human Control can be carried out. All important parameters, both the machine parameters like the process parameters should be visualized.
  • Either Individual manipulated variables can be corrected manually using the computer keyboard or on site with appropriate feedback to the computer and the visualization.
  • the other changeable parameters in automatic mode are via a if necessary adaptable grinding recipe or corresponding programs can be controlled: via the visualization should the current values in relation to target sizes, on request or in critical situations are automatically displayed: in particular grinding pressure, Grinding acceptance, motor power consumption, thickness and surface tolerances, Sanding belt speed, speed of the workpieces, also pictures from the Schleifstrasse e.g. Loading of the grinding line, stacking, suction, also trend pictures, especially when approaching important target or limit values.
  • the new solution is primarily based on the model of the classic control. This means that appropriate intervention points the respective values are controlled by the computer as setpoint specifications and remain unchanged until a new control command comes. However, this does not end that individual selected or multiple parameters via subordinate control devices are controllable via corresponding setpoint specifications: Height adjustment the grinding heads or the machine stand, grinding acceptance, workpiece feed, Sanding belt speed, sanding pressure. Such a local regulation can be very be advantageous if better within a certain tolerance band Values are achievable. However, the regulation may only be within the scope and depending on the Computer control or the multi-size controller take place, otherwise the overpredged Objective of overall economy is lost.
  • the classic regulator works according to a strict target / actual value comparison.
  • the multi-size controller takes hold mostly based on completely different criteria.
  • a higher-level parameter can be the Total electricity consumption in peak consumption. It can be interesting at this time be to use electricity consumption as the main criterion.
  • the new solution allows a very high degree of automation and the provision of any data. This allows for plate-like workpiece and quality coding e.g. on one Attach the side edge of the plate with a code printer.
  • FIG. 1 schematically shows the key points of the new solution.
  • a calibration unit 1 and a fine grinding unit 2 are shown.
  • a workpiece 3 is shown as a flat plate 3 that is ground from above only on one side.
  • the plate 3 has a raw thickness Dr before the grinding engagement, a thickness D K after the first or calibration grinding and a thickness D F after the fine grinding.
  • the difference in thickness between Dr and D K is, for example, 0.4 mm, which corresponds to a grinding decrease of 0.4 mm.
  • the grinding decrease in fine sanding is in the range of a few hundredths of a millimeter.
  • a thickness measuring and / or thickness monitoring device 4 is drawn as a loop intervention monitoring device, which is described in greater detail with FIGS. 5, 6a and 6b.
  • the plate thickness D K is determined via two sensing rollers 5 and 6 and the corresponding signal Ds is forwarded via a data bus 7.
  • the calibration unit 1 and the grinding unit 2 are mounted in a stand of the wide grinding machine S TM , symbolized with a thick line.
  • H P represents a height position signal generator by means of which the desired grinding acceptance can be determined.
  • the workpiece or the plate 3 is guided several times so that the desired grinding accuracy can be achieved at all.
  • Corresponding single or double guide rollers 8, 9 and drive rollers 10, which are mounted in the machine, ensure the precise conveying of the workpieces through the grinding line, according to arrow 11 in FIG. 1 from left to right.
  • the throughput speed of the plate 3 is determined by speed sensors V PS .
  • the grinding belt speed V KBS the drive motor current A K and A F in the fine grinding unit are shown in FIG.
  • the height position of the abrasives can be done in several ways, as mentioned above over the entire machine stand or, for example, via eccentric adjustment means of each of the grinding heads or on the calibrating grinding head Hks and on the fine grinding head FHs.
  • the signals mentioned can be made available via the data bus 7 to the control and control level, which consists of the three primary components: the machine control PLC 12, a recipe memory 13, an order and recipe input 14, and a multi-size controller 15.
  • Figure 2 is used only to illustrate the recipe control. Are for simplicity only a few parameters are listed. Belt speed as well Height settings are manipulated variables, whereas the decrease in grinding, the thickness and the approximate engine performance are target values, which are not with plate 1 be reached. A recipe correction is made for plate 2, the Recipe correction intervenes in both the manipulated variables and the target variables. It will made a better proposal, so to speak. The actual values of plate 2 are good. In order to is continued with the same recipe specifications for the following plates. Not shown is a tolerance band for the target values grinding decrease l, thickness after l, suprae engine power l, which is also specified. Arises in relation to the tolerance band is a deviation outside the specified tolerance corrected the prescription again.
  • FIG 3 shows a schematic representation of a control and management scheme Reason for the new solution.
  • the actual machine control requires many interventions, also for safety reasons, sensor signals such as local temperatures, Motor currents, position signals, e.g. the height positioning of the machine stand or of a single grinding head. At least part of these sensor values are equally important for process control. Especially quality values can can be captured even better and more economically today by people themselves.
  • the new solution therefore provides that the results of the examination by the human sensors also in the recipe management and for the specifications can be saved. This also includes rapid tests with blue or black chalk, which provides valuable information about the surface, e.g. if so-called chatter marks are available.
  • Man is therefore in the middle of the Set management level, where the administration and monitoring is also located.
  • On Part of the monitoring is the visualization Visu on screens 14 '.
  • the visualization has one particularly with the quality monitoring important function. Certain trends can be positive or negative be followed. This can also be done with appropriate program design are automatically displayed if any intervention may be necessary.
  • the visualization allows the operating personnel to intervene earlier than before and change recipes. Especially when it comes to existing systems automate, it can make sense to do this step by step.
  • STAG is the previous control input 20 denotes. This can remain with the Restriction that commands can also be entered from another place, especially from Multi-size controllers 15 are possible.
  • the concept can also be in a Transitional phase should be provided as a double tax system for emergencies.
  • a data interface 21 can upstream and downstream investment sectors, for example Panel production, sawmill, transport system etc., for the exchange of information be used.
  • This means that the various investment sectors in the final phase are not only electronically networked, but that overall surveillance anywhere can be provided. It can be used as a whole plate factory Production line can be automatically controlled by the process.
  • All important information including the system status can be immediately viewed represent.
  • the visualization image for the entire grinding line is designated by 22.
  • the electrical and electronic connections are from the machine control to the machine parts indicated at 23.
  • 24 are the data lines to the Measuring devices and sensors in the area of the machine.
  • 25 is the controller sensor for the feed (VPs), 27 for the adjustment device for the height positioning of the Machine stand, 28 the height positioning of the individual grinding heads and 26 for the motor currents.
  • QMs is the possibility of manual entry of values designated especially by quality values.
  • Figures 4a to 4d show some examples of visualizations.
  • About one Menu tree (Figure 4a) can determine the desired drawing files and immediately on the Screen 14 'are brought for the visualization ( Figure 3).
  • From the Machine overview images (FIGS. 4b-4d) show that this is a Grinding line with first calibration grinding 30, second calibration grinding 31, fine grinding 32 and grinding shoe grinding 33.
  • the corresponding grinding heads are part of the Machine 1 or part of machine 2, each with an independent height adjustment 34 or 35 have.
  • Upstream of machine 1 are feed tables 36, downstream of the machine 2 discharge tables 37, which together with the Grinding machines represent an entire grinding line.
  • FIGS. 5, 6a and 6b show a thickness measuring and monitoring device 4, FIG. 5, viewed in the transport direction.
  • the two stable supports 41, 42 are connected via supports 43, 43 'and supported downwards.
  • the start, passage and end of a plate can be determined with a further flow sensor 44.
  • the sensing rollers 5 and 6 are pressed onto the workpiece 3 by the measuring heads with a certain force via corresponding pneumatic cylinders.
  • the exact thickness of the workpiece 3 can be continuously determined from the fixed dimension A D and the varying dimension Ax using position sensors (not shown) and used accordingly for process control.
  • FIG. 7 shows three photographs of the respective surface structure after grinding with different abrasive materials or fineness of abrasives P 40, P 100 and P 180.
  • Rz means an average roughness depth
  • RK a core roughness depth
  • Rpk and Rvk derived values Analogous are in the FIG. 8 shows corresponding photographic recordings for the roughness.
  • FIGS. 9a and 9b only show an example of a specific embodiment of a wide grinding machine with two grinding heads 50, 50 'and 51, 51' for grinding workpieces on both sides.
  • the machine consists of an upper stand 52 and a lower stand 53.
  • the height of the upper stand is adjusted via controllable spindles 54.
  • Each grinding head has its own drive motor 55, which in the.
  • the speed can preferably be regulated in order to be able to vary the speed of the grinding belts in this way.
  • the width of the machine is indicated with B x , which can be from one meter to over three meters.

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung- betrifft eine Rechnersteuerung, sowie ein Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses einer Breitschleifmaschine für flache Werkstücke, mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden, höheneinstellbaren Schleifeingriffen.
Stand der Technik
Die technische Entwicklung hat in Bezug auf die Prozessautomatisierung in den vergangenen Jahrzehnten zwei auffällige Phasen durchgemacht. In einem ersten euphorischen Abschnitt ca. von 1970 - 1985 wurde mit dem Begriff CIM (Computer integrated manufacturing) die vollautomatische Fabrik ohne Bedienungspersonal postuliert. Es wurden dabei aber sehr wichtige Fakten übersehen. Das erste Faktum liegt darin, dass ein Fabrikationsbetrieb sehr selten vergleichbar ist mit einem anderen. Als Modell wurde häufig von einem Wasserkraftwerk mit anschliessendem Umspannwerk ausgegangen. Beim Wasserkraftwerk wie beim Umspannwerk werden reine Potential- und Flussänderungen bzw. Spannungsänderungen sowie Energieumwandlungen vorgenommen. Der "Werkstoff" selbst, also das Wasser oder der Strom werden nicht verändert und gehorchen, als fliessende "Medien" mit hoher Genauigkeit bekannten physikalischen Gesetzen. Demgegenüber sind bei einem Schleifprozess entsprechende Gesetzmässigkeiten nicht einmal bekannt. Das zweite Faktum erkennt man daraus, dass im Prinzip Wasser immer Wasser ist und Strom immer Strom ist. Dagegen kann beim Schleifen der Werkstoff einmal Holz, verleimte Platten, Kunststoff, Gummi, Kork, mineralisches Material usw. sein. Die Schleifbedingungen sind in jedem Fall, mit dem je anderen Werkstoff anders. Das dritte Fakturm liegt darin, dass nach heutigem Wissensstand die Automatisierung eines Produktionsablaufes an sich keinerlei Schwierigkeiten mehr bietet, ausser in Bezug auf-den neuralgischen Bereich der Überwach- und Sensormittel. Ohne Überwach- und Sensormittel gibt es keine Automatisierung, da sonst gegebene Ziele von Menge und Qualität nie erreichbar sind. Bei den Sensormitteln beginnen erst eigentlich die grossen Probleme. Damit Sensoren präzise Informationen über die örtlichen Zustände erzeugen und weitergeben können, muss vorgängig die Sensortechnik an das jeweilige Produkt, d.h. Holz, Kunststoff, Gummi, Kork, Gips und andere mineralische Materialien usw. angepasst werden. Jedes Produkt bedingt eine eigene Entwicklung. Hinzu kommt, dass der Mensch sowohl mit dem Seh- wie mit dem Tastsinn eine technisch zur Zeit nicht erreichbare Aussagekraft hat, so dass die technische Nachbildung sehr häufig schlechter ist. Es stellt sich die frage, weshalb denn etwas automatisieren und durch technische Apparate überwachen, wenn der Mensch mit seinen Sensorien es besser machen kann? Die andere Frage lautet, was ist der Kundennutzen aus einer vollständigen Automatisierung? Die Praxiswirklichkeit gibt die Antwort und diese lautet etwa, dass Spezialgebiete mit einem kleinen Anwenderkeis sich für die Automatisierung nicht eignen, ausser wenn ganz besondere Umstände, wie toxische Probleme, Explosionsgefahr usw., eine solche fordern. Die eingangs erwähnte übertriebene CIM-Philosophie fand sehr bald ein Ende, so dass seit etwa 10 Jahren vor einer Prozessautomatisierung die gesamten Umstände vorgängig überprüft werden müssen, insbesondere ob ein spezieller Fall sozusagen reif ist für eine Prozessautomatisierung. Es muss zuerst ein technisch vertretbarer Lösungsweg gefunden werden.
Als Prozessautomatisierung wird die Prozesssteuerung oder -Regelung verstanden, insofern auf die Güter selbst, die bearbeitet oder verarbeitet werden, direkt Einfluss genommen wird. Bei dem Thema der vorliegenden Anmeldung handelt es sich um Werkstücke, die über einen Schleifvorgang verändert werden. Das Gegenstück zu der Prozesssteuerung ist die sogenannte Maschinensteuerung, über welche die Maschine und alle Baugruppen und Komponenten in und an der Maschine mit Strom versorgt sowie gesteuert und überwacht werden, mit Ausnahme des Werkstückes selbst. Eine Maschinensteuerung kann in Bezug auf den Ausbaugrad höchste Computertechnik enthalten. Weil vom Werkstück an sich informativ keine Rückkoppelung besteht, kann theoretisch das Werkstück zwar quasi automatisch, aber ohne Gewähr für das Arbeitsergebnis bearbeitet werden. Die Maschinensteuerung ist also blind für das Arbeitsergebnis, insbesondere für die Qualität des Ergebnisses. Die Prozesssteuerung greift in Bezug auf viele Parameter in die Maschinensteuerung ein und baut vor allem auf der Maschinensteuerung auf. Mit einem Bild ist die Prozesssteuerung der Fahrzeuglenker, die Maschinensteuerung die gesamte Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik.
Ein nicht unwichtiger Teil der Maschinensteuerung sind alle sicherheitstechnischen Aspekte. Ein Beispiel dafür ist die EP O 127 760. Hier wird durch ein besonderes Baukonzept die Höheneinstellung eines Maschinenoberteiles einer Breitschleifmaschine so ausgebildet, dass z.B. Platten mit zu grosser Dicke nicht einen Schaden an der Maschine ergeben. Erreicht wird das Ziel durch ein stufenlos höhenverstellbares, mit einem einstellbaren fluiden Druckmittel beaufschlagbaren und mit dem oberen und unteren Gehäuseteil verbundenen Belastungselement, das einen Abstandshalter mit dem abgesenkten oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil verspannt. Hier wird in der Richtung einer Halbautomatisierung das Problem der Dickenabweichung gelöst. Der Anmelderin ist nicht bekannt, dass in den vergangenen 10 oder 15 Jahren in der Praxis der nächste Schritt, nämlich eine automatische Prozesssteuerung realisiert werden konnte. Von den Erfindern ist erkannt worden, dass ein echter Kundennutzen nur dann wirklich gegeben ist, wenn die Gesamtwirtschaftlichkeit erhöht werden kann. Die Gesamtwirtschaftlichkeit ist verbessert, wenn erstens ein gegebener Durchsatz sowie die geforderte Schleifqualität und ein Standzeitoptimum erreichbar sind, ohne Energiemehrverbrauch oder grosse und zweitens die Prozess- und Anlagebetreuung auch ohne unverhältnismässige Erhöhung der Qualifikation des Bedienungspersonals möglich ist. Investitionskosten für eine Rechnersteuerung können dann tief gehalten werden, wenn nicht für jede einzelne Anlage massgeschneidert eine individuelles Steuerungskonzept entwickelt werden muss, sondern wenn viel mehr ein Grundkonzept erarbeitet werden-kann, das für die grosse Mehrzahl der Fälle im selben Fachgebiet durch blosse spezifische Anpassungen erfolgreich einsetzbar ist. In Bezug auf den Energieverbrauch gibt es ernstzunehmende Gründe, dass mit den zur Zeit in der Praxis üblichen Schleifbandgeschwindigkeiten, zumindest in vielen Fällen, nicht das Optimum erzielt wird. In einem Fall konnte interessanterweise festgestellt werden, dass bei Senkung der Bandgeschwindigkeit um etwa 30 % nicht nur die Maschine weniger belastet, sondern dass die Standzeit des Schleifbandes ganz wesentlich erhöht wurde. Die Aufgabe muss somit dann lösbar sein, wenn es gelingt, Optimalparamter für den Schleifprozess auzuwählen und einzustellen.
Im gegenwärtigen bekannten Stand der Technik besteht bei gattungsgemässen Breitschleifmaschinen keine Prozessautomatisierung. In der Folge wird die neue Erfindung an Hand der Plattenherstellung dargestellt, wobei Spanplatten wohl das bekannteste Produkt sind. Für die Spanplattenherstellung wird ein Gemisch von Holz- bzw. Holzfasermaterial und Leim zu Platten verpresst. Eine vollständige Produktionsstrasse für Spanplatten besteht-neben der Lagerung der Roh- und Fertigwaren vor allem aus der Plattenherstellung, einem Sägewerk sowie der Schleifstrasse, welche ein zentraler Teil der ganzen mehr oder weniger kontinuierlichen Produktionsstrasse ist. Bei dem älteren mehretagigen Plattenherstell-Verfahren können die Platten nur mit grosser Dickentoleranz hergestellt werden. Durch die Hitze der Plattenpressen ergeben sich zudem unerwünschte Veränderungen der äussersten Schicht, so dass erfahrungsgemäss bei Platten, die nach dem alten Verfahren hergestellt werden, 1,2 bis 1,8 Millimeter-von der Plattendicke weggearbeitet werden muss. Bei den seit einigen Jahren verwedeten neuen kontinuierlichen Pressen beträgt das Übermass noch etwa 0,5 bis 0,6 Millimeter. Auf beiden Seiten der Platte wird ein gleicher Teil weggearbeitet. Aus der Art der Plattenbeschaffenheit, insbesondere aber durch den hohen Besatz an Nichtholzstoffen waren aber-alle bisherigen Versuche das Schleifen etwa durch Hobeln zu ersetzen, gescheitert, da der Verschleiss an den Hobelmessern zu gross ist. Dies ist einer der Hauptgründe, weshalb sich das Dickenschleifen oder Kalibrierschleifen von Spanplatten vorallem das beidseitige Abschleifen von bis zu 2 mm mit Schleifmaschinen durchgesetzt hat. Dafür werden die sogenannten Breitschleifmaschinen verwendet. Spanplatten messen über die Breite 1 bis 3 Meter und mehr, so dass Breitschleifmaschinen für eine entsprechende Bearbeitungsbreite sehr stabil und entsprechend schwer konzipiert sein müssen. Das Schleifmaterial bei den Breitschleifmaschinen besteht im wesentlichen aus entsprechend bis über 3 Meter breiten Schleifwalzen oder Trägerbändern sowie den mit einer Haftmasse aufgebrachten Schleifmitteln. Die Schleifbänder für die Breitschleifmaschinen sind zu einem Endlosband verleimt. Die Leimstelle bzw. der entsprechende Spleiss kann sich unabbängig der Verbindungsart als sogenannte Rattermarke auf der geschliffenen Plattenfläche bemerkbar machen. Besonders wenn die geschliffene Platte anschliessend mit einer dünnen Folie beschichtet wird, dürfen keinerlei Rattermarken vorhanden sein. Der Schleifvorgang wird deshalb in mehreren Schritten durchgeführt: als Kalibrierschliff, als Feinschliff und als Schuhschliff. Der Schuhschliff und der Kalibrierschliff können beliebig kombiniert werden. Der Feinschliff hat als Hauptaufgabe die Oberflächenrauhigkeit des Kalibrierschliffes zu verbessern. Der Schliff mit dem Schleifschuh dient vor allem auch der Ausmerzung der Rattermarken. Spanplatten sind mehrheitlich ein Halbfabrikat, an welchem anschliessend weitere Oberflächenveredelungen vorgenommen werden müssen. Zum Beispiel werden Spanplatten mit einer dünnen Folie beschichtet. Hierfür werden höchste Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gestellt, und auch ein sehr hoher Grad an Oberflächenplanheit, und es wird eine Massgenauigkeit für die Plattendicke von ± 1/100 Millimeter verlangt. Diese Forderungen können nur mit oben und unten und beidseits der Schleifeinheit wirkenden Führungs- bzw. Vorschubeinheiten gewährleistet werden. Der Verbrauch- bzw. Verschleiss an Schleifmitteln vor allem von den recht grossen Schleifbändern ist neben den Energiekosten ein gewichtiger Faktor der Produktionskosten bei Breitschleifmaschinen. Diese Aussage gilt grundsätzlich auch, wenn anstelle von Schleifbändern Schleifwalzen eingesetzt werden, auch wenn automatische Nachschärfungen vorgenommen werden. Auch bei Schleifwalzen ist die maximal mögliche Standzeit abhängig von der Beschaffenheit der zu schleifenden Werkstücke sowie der Betriebsart. Ein Beispiel für eine entsprechende Breitschleifmaschine ist in dem GM 94 14 952.6 dargestellt. Die DE 38 26 706 geht aus von der älteren Lösung gemäss DE-OS 18 15 858. Die DE-OS 18 15 858 betrifft eine Bandschleifmaschine für den Zuschliff von plattenförmigen Werkstücken, bei der auf eine Grobschliffeinheit eine Feinschliffeinheit zur Erzielung des gewünschten, genauen Dickenwertes der jeweils bearbeiteten Platte folgt. Um den bei derartigen Schleifmaschinen auftretenden Abweichungen von den gewünschten Sollwerten entgegenzuwirken, wird mittels einer Messeinrichtung die Dicke der bearbeiteten Werkstücke erfasst und in Abhängigkeit von diesen Dickenmesswerten eine der Feinschliffeinheit zugeordnete Zustelleinrichtung gesteuert.
Als Lösung wird versucht, die Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert der ersten Stufe, also der Grobschliffeinheit, in der zweiten Stufe, der Feinschliffeinheit, zu korrigieren. Die DE 38 26 706 wertet diese nachgeschaltete Korrektur mit dem Feinschliff als Nachteil und hatte sich folgende Aufgabe gestellt (Spalte 1, mitte):
Aufgabe der Erfindung ist es, das vorgenarinte Schleifverfahren in der Weise auszubilden, dass auftretenden Abweichungen vom jeweils gewünschten Sollwert schnellstmöglich und besonders effektiv entgegengewirkt wird, so dass auch im Falle von Rohwerkstücken mit grossen Überdicken oder stark schwankenden Überdicken am Ende des Schleifvorgangs stets Platten erhalten werden, die Sollmass aufweisen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Dickenmesswerte zumindest in dem Bereich jeweils zwischen wenigstens einer Grobschliffeinheit und wenigstens einer Mittelund/oder Feinschliffeinheit mittels zumindest einer automatisch arbeitenden Dickenmesseinrichtung ermittelt und in Abhängigkeit von diesen Dickenmesswerten zumindest eine der Grobschliffeinheit zugeordnete Zustelleinrichtung zur Veränderung der Grösse des jeweiligen Schleifspaltes angesteuert wird.
Durch diese Massnahmen wird somit bei einer vorwählbaren Grundeinstellung der Schleifeinheit bzw. Schleifeinheiten im Sirine einer diesbezüglich prozentualen Schleifspaltöffnung bereits während der noch erfolgenden Bearbeitung des jeweiligen Werkstücks stets eine solche Echtzeitkorrektur geschaffen, dass selbst nicht vorübergehend Schleifergebnisse in Kauf genommen werden müssen, die sonst wie beim Stand der Technik - zu von der geforderten Sollstärke abweichenden Plattenstärken führen.
Diese beiden bekannten Lösungen haben gemeinsam eine Korrektur noch am fehlerhaften Stück, aufgrund-des Ist/Sollwertvergleiches. Die ältere DE 18 15 858 korrigiert anschliessend in der Feinschleifeinheit. Die jüngere DE 38 26 706 korrigiert bzw. steuert die entsprechende Einstellung in Echtzeit noch an der durchlaufenden Platte.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, nach Lösungen, vor allem nach einer sinnvollen Prozesssteuerung zu suchen, die einen echten Kundennutzen ergibt. Ziel der Erfindung war es, Dickentoleranzen und Oberflächenqualität über längere Betriebszeiten durch Veränderung von Einstellparametern auch ohne manuellen Eingriff sicherzustellen. Ein ebenso wichtiges Teilziel lag insbesondere darin, möglichst lange Standzeiten der Maschine und der Betriebsmittel (Schleifmaterial usw.) ohne die zuvor erwähnten Qualitätseinbussen zu erreichen. Dies durch gezielte Einflussnahme und Korrektur einzelner Funktionselemente, bei einem Arbeitsprozess für Stückgutbearbeitung und kontinuierlichem Durchlauf der Einzelwerkstücke durch wenigstens zwei aufeinanderfolgende Schleifeingriffe.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass schleifprozessbezogene Startrezepturen bereitgestellt, ein auftragsbezogenes bzw. arbeitspostenspezifisches Optimalstartrezept ausgewählt und die Schleifarbeit bzw. der Schleifeingriff überwacht wird, und auf Grund der Überwachung des Arbeitsergebnisses der ersten und nachfolgenden geschliffenen Werkstücke die Optimalstartrezeptvorgaben in Bezug auf wenigstens einen oder mehreren der folgenden Paramter, als Ziel- oder Stellgrösse so weit erforderlich, wiederholt, jeweils für die nachfolgenden Werkstücke als Schleifrezeptur für die Folgearbeit geändert werden: Schleifabnahme nach erstem Schleifeingriff (30); Werkstückdicke, die Bandgeschwindigkeit des Schleifbandes, bzw. die Schleifwalzengeschwindigkeit, der Schleifdruck, die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes, Qualitätstoleranzbänd(er) sowie Höheneingriff für den Schleifeingriff.
Die erfindungsgemässe Rechnersteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnersteuerung einen Prozesscontroller aufweist, dass prozessbezogene Startrezepturen auswählbar sind, zur automatischen Starteinstellung der Schleifeiriheiten, wobei eine Schleifeingriff-Überwacheinrichtung angeordnet ist, aufgrund welcher bei Abweichung über die Schleifrezeptur gegebenenfalls wiederholt Korrektureingriffe durchführbar sind und die Änderung der Schleifrezeptur nach einem oder mehreren Durchlaufprobestücken für die Folgearbeit vorgenommen wird.
Erfindungsgemäss ist erkannt worden, dass weder eine klassische Prozessregelung noch eine klassische Prozesssteuerung die gestellte Aufgabe lösen kann. Im Vordergrund-der neuen Lösung ist die Kombination von drei Kernpunkten:
  • Auswahl von Optimalstartrezept
  • Schleifeingriff-Überwacheinrichtung
  • sowie die Änderung der Schleifrezeptur nach einem oder mehreren Durchlaufprobestücken für die Folgearbeit
  • für die Änderung der Rezeptur werden bevorzugt eine oder mehrere Werkstücke mit einer optimalen Startrezeptur geschliffen und erst nach dem Durchlauf die Änderung vorgenommen.
Ein sehr wichtiger Punkt liegt darin, dass über die Rezepturen auf verschiedenen Ebenen entschieden werden kann. Bevorzugt wird bereits bei den Maschinen- bzw. Steuerungsanlagenhersteller eine Basisrezeptur vorgegeben, auf welcher bei der Inbetriebsetzung aufgebaut werden kann. Rezepturänderungen müssen in beschränktem Ausmass direkt von dem Bedienpersonal entschieden werden können, vor allem, wenn innerhalb eines Batches.Korrekturen erforderlich sind. Die Rezeptur muss jedoch von der übergeordneten Betriebsführung unter Kontrolle gehalten und zumindest periodisch überprüfbar sein, so dass diese z.B. über die Produktionsplanung beeinflusst und entscheidbar ist. Ausgangspunkt für die erfindungsgemässe Lösung ist nicht der ungebildete Maschinist, der auf blosse Instruktionen hin tätig ist, sondern der gute Fachmann, der im Sinne des Unternehmers haushälterisch mit den Arbeitsmitteln umgeht. Das Optimalstartrezept schliesst die Möglichkeit ein, z.B. die Bandgeschwindigkeit so tief zu stellen, dass bei dem spezifischen Auftrag die geforderte Schleifqualität mit genügender Sicherheit noch erreichbar ist. Es soll unterschieden werden, ob gleichsam die höchste Oberflächenqualität nur gut genug ist, oder ob geringere Qualitätsanforderungen genügen. Das selbe gilt bei der Dickentoleranz. Dies bedeutet, dass die Betriebsmittel gezielter eingesetzt werden müssen. Dabei ist es auch denkbar, dass bei extremer Auslastung die Betriebsmittel bis an die Grenze gefordert werden, wohingegen bei nur teilweiser Auslastung der Anlage ganz bewusst die Betriebsmittel geschont werden können. Die naheliegende Konsequenz ist die, dass die Standzeit der Maschine insbesondere der Schleifmittel z.B. der Schleifbänder oder Schleifwalzen stark erhöht und damit Kosten gespart werden können. Ferner erlaubt die neue Lösung eine verhältnissmässig ökonomische Betriebsführung, auch wenn sich das. Bedienungspersonal ungenügend dafür bemüht, oder eventuell gar nicht in der Lage ist, sinngemäss ökonomisch einzugreifen. Bei der neuen Lösung stellt die Steuerung-selbst optimale Einstellwerte zur Verfügung, damit die maximal mögliche Wirtschaftlichkeit eingehalten wird. Ein weiterer gewichtiger Aspekt liegt darin, dass die neue Lösung sich nicht auf eine einzige Problemlösung einschränkt. Vielmehr ist das neue Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses, bzw. die neue Rechnersteuerung offen in den wichtigsten Punkten. Es wird ein Grundgerüst bereitgestellt, das bildlich gesprochen sowohl in die Tiefe wie in die Höhe und Breite ausbaubar ist. Die neue Lösung lässt sich an eine Vielzahl von Betriebssituationen anpassen und beliebig erweitern.
Die neue Erfindung erlaubt ferner eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen, wofür auf die Ansprüche 2 und 3 sowie 5 bis 21 Bezug genommen wird. Gemäss dem neuen Verfahren weist die Steuerung vorzugsweise eine Rechnersteuerung mit einem Mehrgrössencontroller für Zielgrössen auf, wobei wenigstens zwei der folgenden Zielgrössen festlegbar sind: Schleifbandgeschwindigkeit, bzw. Schleifwalzengeschwindigkeit, Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme(n), Toleranzbereiche der Oberflächenqualität als Finish, der Schleifqualität als Struktur der Oberfläche sowie Dickenabmessungen. Besonders bevorzugt werden die Zielgrössen in Funktion der Gesamtwirtschaftlichkeit, der Qualität des Endproduktes, sowie der Standzeitoptimierung insbesondere in Bezug auf die Schleifmittel sowie die Breitschleifmaschine und deren Komponenten ausgewählt. Die Einführung von verschiedenen Parametern als Zielgrössen hat den enormen Vorteil, dass wichtige Parameter gleichsam als Wunsch formulierbar sind. Konkret bedeutet dies, dass z.B. eine gewünschte Bandgeschwindigkeit und Motorleistungsaufnahme als Ziel anvisiert sind, ohne zwangsweise Regelung der Maschine, damit diese Werte auch wirklich eingehalten werden. Prioritäres Ziel bleibt z.B. ein Toleranzband für die Plattendicke sowie-die Oberflächenqualität. Ein wichtiger Punkt ist nicht nur die-direkte Eingriffsmöglichkeit des Menschen, sondern vor allem auch die Mitverwertung, gegebenenfalls laufende Registrierung der sensorischen Kontroll- und Prüfergebnisse über die menschlichen Sensorien. Ein weiterer wichtiger Vorteil der neuen Lösung liegt darin, dass neben der beliebigen Ausbaumöglichkeit der Hardware und Software für die Steuerseite und auch maschinenseitig sowie in Bezug auf die Sensoren usw. keine Einschränkung für Ergänzungen und Weiterentwicklungen sowie der Vernetzung mit weiteren Rechnern bestehen. Es können ein oder mehrere Antriebsmotoren drehzahlregelbar ausgebildet und z.B. eine automatische Regelung der Dickenabmessung vorgesehen werden. Die Dickenmessung kann dabei über mechanische, noch besser über elektronische Mittel oder über ein Lasermessmittel erfolgen. Für die Motorleistungsaufnahme und den Schleifdruck kann man bekannte Komponenten aus dem Handel verwenden. Bereits mit den vier Parametern können schon wesentliche Vorteile der neuen Lösung genutzt werden. Die je fehlenden automatisch arbeitenden Sensormittel können wie bis anhin im Stand der Technik vom Überwachpersonal erfasst und die Werte für eine spätere Nutzung der Rechnersteuerung eingegeben und gespeichert werden. Ein solches Vorgehen erlaubt eine Vollautomatisierung in Etapen zu realisieren, was mehrheitlich der ökonomischere Weg ist. Ein entscheidender Vorteil der neuen Lösung liegt darin, dass das sogenannte Einrichten der Maschine für einen neuen Auftrag vom Prozesscontroller durchgaführt oder zumindest unterstützt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Rechnersteuerung werden die höheneinstellbaren Schleifeinheiten als wenigstens eine einstellbare Kalibriereinheit und wenigstens eine einstellbare Feinschleifeinheit und die Überwacheinrichtung als Dickenmess- bzw. Dickenüberwacheinrichtung -ausgebildet und nach der Kalibriereinheit angeordnet. Es handelt sich dabei .um die einfachste Form der weiter oben beschriebenen Breitschleifmaschine, z.B. für Spannplatten. Hier kommt ein besonders wichtiger Aspekt der neuen Lösung speziell zum Tragen. Anstelle, dass auf Grund von spekulativen Werten eine erste Maschineneinstellung vorgenommen wird, wird gleich bei einer Probeplatte die Hauptschleifarbeit bzw. der Kalibrierschliff durchgeführt, das Schleifergebnis nach dem ersten Schleifeingriff bzw. Kalibrierschliff mittels Dickenmessung geprüft. Je nach Ergebnis werden die nachfolgenden Platten mit veränderten Vorgaben bearbeitet. Insoweit es sich um Einzelplatten handelt ist eine Korrektur der Eingriffsparameter während der Bearbeitung einer Platte nachteilig. Die Vorgabewerte sollten, wenn nicht eigentlich Schäden entstehen, für eine Platte beibehalten und eine notwendige Korrektur erst für die nachfolgende Platten verwendet werden. Dies gilt sinngemäss für die dritte, vierte Platte usw. Je nach Zielvorgaben sollten 2 bis 3 Probeplatten genügen, bis die optimalen Werte für die Massen bearbeitung ermittelt sind. Treten während der Verarbeitung Änderungen auf, so beginnt das Spiel von vorne, d.h. man verfährt wie bei der ersten Platte mit dem Startrezept. Im Falle von Endlosmaterial muss die Korrektur sofort vorgenommen werden. Die Anordnung der Dickenmess- und Überwacheinrichtung nach dem Kalibrierschliff, bzw. nach der ersten oder zweiten Kalibriereinheit hat den grossen Vorteil, dass nicht die relativ grossen Schwankungen der roh gepressten Platte gemessen werden. Nach dem Kalibrierschliff wird noch nicht die Endgenauigkeit für das Dickenmass verlangt. Die Aussagekraft einer exakten Messung ist nach dem Kalibrierschliff am optimalsten, weil in der Folge nicht nur Gewähr für eine exakte Dickenabmessung nach dem Feinschliff besteht, sondern auch die bestmögliche Oberflächenqualität erreichbar ist. Man wertet dabei das ganz konkrete Arbeitsergebnis an dem konkreten Werkstück aus und kann für die nachfolgende Endbearbeitung die Qualitätsanförderung optimieren.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, den Prozesscontroller als Mehrgrössencontroller auszubilden, mit zwei oder mehreren Signaleingängen entsprechender Sensoren, insbesondere Sensoren für die Höheneinstellung von Dickensensoren, Sensoren für die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke, für die Motorleistungsaufnahme(n), Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, sowie des Werkstückeinlaufes und Werkstückauslaufes und der Bandgeschwindigkeit(en). Der Mehrgrössencontroller hat die Funktion mehrere Parameter gleichzeitig zu überwachen und im Bedarfsfalle zu korrigieren. Bildlich ergibt sich eine räumliche Figur mit mehreren Begrenzungswänden entsprechend der Anzahl Parameter. Die Begrenzungswände können, z.B. im Extremfall ein Stopp bedeuten, wenn die Gefahr besteht, dass ein wichtiger Parameter ausser Koritrolle gerät, oder das sofortige Einsetzen eines Korrekturprogrammes. Es kann fast ausgeschlossen werde, das gleichzeitig mehrere Parameter einen kritischen Wert annehmen. In der Praxis ist es so, dass entweder z.B. die Motorleistungsaufnahme zu gross, die Schleifabnahme oder die Oberflächenbeschaffenheit völlig ausserhalb eines Toleranzwertes zu liegen kommt. Durch eine prioritäre Behandlung der verschiedenen Parameter kann ein Kollisionsfall vermieden werden, wenn doch einmal zwei Parameter gleichzeitig eine Korrektur verlangen, die unter Umständen gegensätzliche Eingriffe verlangen. Die korrigierten Werte sind immer für die jeweils nächste Platte bzw. das jeweils folgende Werkstück. Bei dieser Methode löst der Parameter, der ausserhalb einer bestimmten Bandbreite gerät, eine Korrektur aus, wobei die anderen Parameter im Sinne einer Korrekturinitiative inaktiv bleiben. Die Startrezeptur sollte wenigstens die Grundinformation für das Rohwerkstück die Zusammensetzung des Rohmaterials z.B. Dicke, Härte, Härte der Oberfläche, Schichtaufbau und Art des Rohmaterials wie Holz, Kunststoff, Gummi, Mineral usw. und Plattenrohdicke, ferner wenigstens die Grundparamter für das geschliffene Erzeugnis, insbesondere die Oberflächenqualität als Finish, die Schleifqualität als Struktur, die Plattendicke sowie Dickentoleranz aufweisen. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Startrezept wenigstens eine oder mehrere der folgenden Bearbeitungsparamter aufweist: die Höheneinstellungen der Schleifköpfe bzw. des Ständers, Leistungsaufnahme eines oder mehrerer Antriebsmotoren, die Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, die Bandgeschwindigkeit, die Schleifbandstandzeit, bzw. den Schleifbandzustand, die Schleifbandtype, Schleifdruck, Drehmoment, Schleifschuherwärmung. Vorteilhafterweise werden alle messtechnisch erfassten Parameter sowie die Rezeptvorgaben sowie Rezeptkorrekturen gespeichert, sei es für eine spätere Auswertung oder Benutzung. In Bezug auf qualitative Oberflächenkriterien sind noch grosse Anstrengungen erforderlich bis diese über apparative Sensorikmittel überwacht werden können. Hier ist es nun wichtig, dass die Überwachung durch die menschlichen Sinne ebenfalls speicherbar und die Bewertungen wieder abrufbar sind, für eine spätere qualitative Prüfung durch den Menschen. Der enorme Vorteil der Registrierung aller wichtigen Bearbeitungsparamter liegt darin, dass im Laufe der Zeit über geeignete Auswertungsmethoden Gesetzmässigkeiten erkannt werden können. Daraus wiederum lassen sich Trendsituationen frühzeitiger feststellen, so dass geeignete Gegenmassnahmen ergriffen werden können, bevor ein Schaden entsteht. Es handelt sich um eine sehr effiziente Methode um auf Grund der reellen Praxis die Gesetzmässigkeiten und Korelationen zwischen den verschiedenen Parametern erfassen zu können. Es genügen die Kenntnisse der Optimalrezepte, ohne das Wissen von mathematischen Zusammenhängen. Die automatische Prozesssteuerung kann so schrittweise in die Richtung einer selbstlernenden Steuerung gebracht werden. Bei jeder Wiederholung eines identischen Schleifauftrages kann mit den bei der letztmaligen Verarbeitung gewonnenen Optimalrezeptwerten gestartet werden.
Ferner wird vorgeschlagen Durchlaufüberwachmittel zu verwenden, insbesondere zum . Erfassen des Schleifbeginnes bzw. Platteneinlaufes sowie des Schleifendes bzw. Plattenauslaufes im Falle von Einzelwerkstücken, oder im Falle einer Bearbeitung von Endlosmaterial oder Stoss- an Stoss die entsprechenden Sensorsignale. Die Startrezeptur sollte wenigsten zwei oder mehrere Dickentoleranzregister aufweisen, insbesondere für eine Grobtoleranz sowie eine Feintoleranz, ferner eine Eingabemöglichkeit für frei zu definierende Toleranzbandbreite(n). Über die Rechnermittel können bei der ersten Platte eines Schleifpostens ein Toleranzwert auf der sicheren Seite bzw. die grösstmögliche, noch zulässige Dicke für die Startrezeptur gewählt werden, so dass diese und gegebenenfalls 2 bis 3 folgende Platten mit Überdicke in einem späteren Durchlauf auf die vom Kunden gewünschte Toleranz nachgeschliffen werden können. Je nach Ausbaugrad kann die Anlage eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung vor der Kalibriereinheit bzw. der ersten Kalibriereinheit sowie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung nach der letzten Feinschleifeinheit aufweisen. In Werkstückvorschubrichtung werden in dem Bereich der beiden Seitenränder der Werkstücke bevorzugt wenigstens je eine Dickenmess- bzw. Dickenüberwacheinrichtungen angeordnet. In der Rechnersteuerung werden mehrere Arten von Schleifrezepturen abgespeichert, insbesondere a) laufend optimierbare Startrezepturen z.B. aufgrund des letzten vorangegangenen gleichen Schleifauftrages; b) eine Testrezeptur als Startrezeptur bei der erstmaligen Bearbeitung eines neuen Schleifauftrages; c) Schleifrezepturen, welche wahlweise aufgrund eines vorangegangenen gleichen Schleifauftrages oder aufgrund einer Startrezeptur oder einer Testrezeptur wählbar ist. Die Anzahl der Start- und Schleifrezepturen richtet sich nach der entsprechenden Zahl unterschiedlicher Bearbeitungsaufträge.
Gemäss einem weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken sind für die Bearbeitungsgrundeinstellungen Handeingabeeinrichtungen vorgesehen. Diese sind einzeln, vorzugsweise über entsprechende Hand-Stellglieder einstellbar. Bei Bedarf in der Rezeptur registrierbar sind. Über entsprechende Handstellglieder sind wenigstens ein oder mehrere der folgenden Paramter wählbar: Höheneinstellung der Schleifköpfe oder des Maschinenständers, Schleifabnahme der Schleifeinheiten, Vorschub der Werkstücke, Schleifbandgeschwindigkeit, Zustand des Schleifbandes, Schleifdruck, Drehmoment, Schleifschuherwärmung. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass laufend von Hand optimalere Werte ermittelt werden können, sondern, dass im Falle einer Störung zumindest einfache Schleifarbeiten auch ohne Automatismus mit menschlicher Kontrolle durchgeführt werden können. Alle wichtigen Paramter, sowohl der Maschinenparamter wie der Prozessparamter sollen visualisierbar gemacht werden. Entweder über die Rechnereingabetastatur oder vor Ort sind einzelne Stellgrössen von Hand korrigierbar mit entsprechender Rückmeldung an den Rechner und die Visualisierung. Die übrigen veränderbaren Parameter im Automatikbetrieb sind über einen gegebenenfalls anpassbares Schleifrezept bzw. entsprechende Programme steuerbar: Über die Visualisierung sollen die momentanen Werte in Bezug auf Zielgrössen, auf Wunsch oder in kritischen Situationen automatisch angezeigt werden: insbesondere Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme, Dicken- sowie Oberflächentoleranzen, Schleifbandgeschwindigkeit, Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, ferner Bilder aus der Schleifstrasse z.B. Beschickung der Schleifstrasse, Abstapelung, Absaugung, ferner Trendbilder, insbesondere bei Näherung an wichtige Ziel- oder Grenzwerte.
Die neue Lösung geht in Bezug auf die einzelne Stellgrösse primär von dem Modell der klassischen Steuerung aus. Dies bedeutet, dass über entsprechende Eingriffsstellen die jeweiligen Werte vom Rechner als Sollwertvorgaben gesteuert eingestellt werden und unverändert bleiben, bis ein neuer Steuerbefehl kommt. Dies schliesst aber nicht aus, dass einzelne ausgewählte oder mehrere Paramter über untergeordnete Regeleinrichtungen über entsprechende Sollwertvorgaben kontrollierbar sind: Höheneinstellung der Schleifköpfe oder des Maschinenständers, Schleifabnahme, Werkstückvorschub, Schleifbandgeschwindigkeit, Schleifdruck. Eine solche örtliche Regelung kann sehr vorteilhaft sein, wenn damit innerhalb eines bestimmten Toleranzbandes bessere Werte erzielbar sind. Die Regelung darf jedoch nur im Rahmen und abhängig von der Rechnersteuerung bzw. des Mehrgrössencontrollers erfolgen, da sonst die übergeprdnete Zielsetzung der Gesamtwirtschaftlichkeit verloren geht. Der klassische Regler arbeitet nach einem strengen- Soll/Istwertvergleich. Der Mehrgrössencontroller greift mehrheitlich nach völlig anderen Kriterien ein. Ein übergeordneter Parameter kann der Gesamtstromverbrauch im Verbrauchsspitzen sein. In dieser Zeit kann es interessant sein, den Stromverbrauch als Hauptkriterium einzuzsetzen. Die neue Lösung erlaubt einen sehr hohen Automatisierungsgrad und die Bereitstellung von beliebigen Daten. Dies erlaubt, bei plattenartigen Werkstück- und Qualitätscodierungen z.Bsp. an einem seitlichen Plattenrand mit einem Codedrucker anzubringen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die neue Lösung wird nun an Hand von einigen Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
die Figur 1
schematisch die Bechnersteuerung des Schleifprozesses;
die Figur 2
ein stark vereinfachtes Beispiel für die Rezepturvorgabe und -korrektur;
die Figur 3
schematische Übersicht der Hauptelemente einer Anlagesteuerung;
die Figur 4a - 4d
Beispiele von Visualisierungen;
die Figur 5
eine automatische Dickenmessung auf beiden Werkstückseiten;
die Figur 6a und 6b
eine Seiten- und Frontansicht einer Dickenmesseinrichtung;
die Figur 7
graphische Darstellung mit zugehörigen Werten der Oberflächenrauhigkeit, über eine Laboruntersuchung;
die Figur 8
Laborbildaufnahme der Plattenoberfläche nach verschiedenen Schleifeingriffen;
die Figur 9a und 9b
eine Front- und Seitenansicht einer Breitschleifmaschine;
die Figur 10
ein Beispiel für den schematischen Aufbau einer vollständigen Maschinen- und Prozess-Steuerung für eine Breitschleifmaschine.
Wege und Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt schematisch vor allem die Kernpunkte der neuen Lösung. Dargestellt ist eine Kalibriereinheit 1 sowie eine Feinschleifeinheit 2. Ein Werkstück 3 ist als ebene, nur einseitig, von oben geschliffene Plattte 3 dargestellt. Die Platte 3 weist vor dem Schleifeingriff eine rohe Dicke Dr, nach dem ersten bzw. Kalibrierschliff eine Dicke DK und nach dem Feinschliff eine Dicke DF auf. Die Differenz der Dicke zwischen Dr und DK ist z.B. 0,4 mm, was einer Schleifabnahme von 0,4 mm .entspricht. Die Schleifabnahme beim Feinschliff liegt in dem Bereich von einigen hundertstel Millimetern. Nach dem Kalibrierschliff ist als Schleifeingriffüberwacheinriclatung eine Dickenmess- und bzw. Dickenüberwacheinrichtung 4 gezeichnet, welche mit den Figuren 5 sowie 6a und 6b noch ausführlicher beschrieben wird. Über zwei Tastwalzen 5 und 6 wird die Plattendicke DK ermittelt und das entsprechende Signal Ds über einen Datenbus 7 weitergeleitet. Die Kalibriereinheit 1 und die Schleifeinheit 2 sind in einem Ständer der Breitschleifmaschine STM, mit-einem dicken Strich symbolisiet, gelagert. Vereinfachend ist mit HP ein Höhenpositionssignalgeber dargestellt, mittels dem die gewünsche Schleifabnahme festlegbar ist. Damit die gewünschte Schleifgenauigkeit überhaupt erreichbar ist, ist das Werkstück bzw. die Platte 3 mehrfach geführt. Entsprechende einfache oder doppelte Führungsrollen 8, 9 sowie Antriebsrollen 10, welche in der Maschine gelagert sind, sorgen für das präzise-Durchfördern der Werkstücke durch die Schleifstrasse, entsprechend Pfeil 11 in der Figur 1 von links nach rechts. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Platte 3 wird über Geschwindigkeitssensoren VPS festgestellt. Bei der Kalibriereinheit 1 werden in der Figur 1 die Schleifbandgeschwindigkeit VKBS, der Antriebsmotorstrom AK sowie AF bei der Feinschleifeinheit. Die Höhenposition- der Schleifmittel kann in der Praxis auf mehrere Arten erfolgen, wie zuvor erwähnt über den ganzen Maschinenständer oder z.B. über Exzentereinstellmittel von jedem der Schleifköpfe bzw. an dem kalibrierschleifkopf Hks und an dem Feinschleifkopf FHs. Die genannten Signale können über den Datenbus 7 der Steuer- und Leitebene zur Verfügung gestellt werden, welche aus den drei primären Komponenten: der Maschinensteuerung SPS 12, einem Rezeptspeicher 13 einer Auftrags- und Rezepteingabe 14 sowie einem Mehrgrössen-Controller 15 besteht.
Die Figur 2 dient lediglich zur Illustration der Rezeptsteuerung. Dabei sind vereinfachend nur einige Parameter aufgelistet. Bandgeschwindigkeit sowie Höheneinstellung sind Stellgrössen, wohingegen die Schleifabnahme, die Dicke nach und die aproximative Motorleistung Zielgrössen sind, welche bei Platte 1 nicht .erreicht werden. Für die Platte 2 wird eine Rezeptkorrektur vorgenommen, wobei die Rezeptkorrektur sowohl in die Stellgrössen wie in die Zielgrössen eingreift. Es wird gleichsam ein besserer Vorschlag gemacht. Die Istwerte der Platte 2 sind gut. Damit wird mit den selben Rezeptvorgaben für die folgenden Platten weitergefahren. Nicht dargestellt ist ein Toleranzband für die Zielgrössen Schleifabnahme l, Dicke nach l, aproximative Motorleistung l, das ebenfalls vorgegeben wird. Entsteht in Bezug auf das Toleranzband eine Abweichung ausserhalb der vorgegebenen Toleranz, so werden erneut die Rezeptvorgaben korrigiert.
Die Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Steuer- und Führungsschema auf Grund der neuen Lösung. Soweit sinnvoll, sind die selben Bezugszeichen wie in der Figur 1 eingetragen. Die eigentliche Maschinensteuerung benötigt für viele Eingriffe, auch aus sicherheitstechnischen Gründen Sensorsignale, wie örtliche Temperaturen, Motorströme, Lagesignale, z.B. der Höhenpositionierung-des Maschinenständers oder eines einzelnen Schleifkopfes. Zumindest ein Teil dieser Sensorwerte sind gleicherweise wichtig für die Prozesskontrolle. Besonders Qualitätswerte können heute noch besser und ökonomischer durch den Menschen selbst erfasst werden. Die neue Lösung sieht deshalb vor, dass die Ergebnisse der Prüfung durch die menschlichen Sensorien auch in der Rezeptverwaltung und für die Vorgaben gespeichert werden können. Hierzu gehören auch Schnelltests mit blauer oder schwarzer Kreide, die eine wertvolle Aussage über die Oberfläche ergeben, z.B. ob sogenannte Rattermarken vorhanden sind. Der Mensch ist deshalb in die Mitte der Leitebene gesetzt, wo auch die Verwaltung sowie Überwachung angesiedelt ist. Ein Teil der Überwachung ist die Visualisierung Visu über Bildschirme 14'. Bei grösseren Anlagen werden heute örtliche Situationen durch Kameras erfasst, so dass an verschiedenen Orten ohne direkten Sichtkontakt das Geschehen verfolgt werden kann. Die Visualisierung hat ganz besonders bei der Qualitätsüberwachung eine wichtige Funktion. Es können bestimmte Trends sei es im Positiven wie im Negativen verfolgt werden. Diese können auch bei entsprechender Programmgestaltung automatisch angezeigt werden, wenn irgendwelche Eingriffe notwendig sein können. Die Visualisierung erlaubt dem Bedienungspersonal frühzeitiger als bisher einzugreifen und Rezepte zu verändern. Vor allem wenn es darum geht, bestehende Anlagen zu automatisieren, kann es sinnvoll sein, diese schrittweise vorzunehmen. Mit STAG ist die bisherige Steuereingabe 20 bezeichnet. Diese kann bestehen bleiben, mit der Einschränkung, dass Befehlseingaben auch von anderer Stelle, insbesondere vom Mehrgrössen-Controller 15 möglich sind. Das Konzept kann auch in einer Übergangsphase als doppeltes Steuersystem für Notfälle vorgesehen werden. Über eine Daten-Schnittstelle 21 können vor- und nachgelagerte Anlagesektoren etwa Plattenherstellung, Sägewerk, Transportsystem usw., für den Informationsaustausch benützt werden. Dies bedeutet, dass im Endausbau die verschiedenen Anlagesektoren nicht nur elektronisch vernetzt sind, sondern dass die Gesamtüberwachung an beliebiger Stelle vorgesehen werden kann. Damit kann ein ganzes Plattenwerk als Produktionsstrasse automatisch prozessgesteuert werden. Bei der Visualisierung lassen sich alle wichtigen Informationen mit Einschluss der Anlagezustände sofort darstellen. Mit 22 ist das Visualisierungsbild für die ganze Schleifstrasse bezeichnet. Von der Maschinensteuerung sind die elektrischen sowie elektronischen Verbindungen zu den Maschinenteilen mit 23 angedeutet. 24 sind die Datenleitungen zu dem Messgeräten und Sensoren im Bereich der Maschine. 25 ist der Regler-Sensor für den-Vorschub (VPs), 27 für die Einstelleinrichtung für die Höhenpositionierung des Maschinenständers, 28 die Höhenpositionierung der einzelnen Schleifköpfe und 26 für die Motorströme. Mit QMs ist die Möglichkeit der Handeingabe von Werten insbesondere von Qualitätswerten bezeichnet.
Die Figuren 4a bis 4d zeigen einige Beispiele für Visualisierungen. Über einen Menübaum (Figur 4a) können die gewünschten Teilbilder bestimmt und sofort auf den Bildschirm 14' für die Visualisierung gebracht werden (Figur 3). Aus den Maschinenübersichtsbildern (Figur 4b - 4d) erkennt man, dass es sich um eine Schleifstrasse mit erstem Kalibrierschliff 30, zweiten Kalibrierschliff 31, Feinschliff 32 sowie Schleifschuhschliff 33 handelt. Die entsprechenden Schleifköpfe sind Teil der Maschine 1 bzw. Teil der Maschine 2, welche je eine unabhängige Höhenverstellung 34 bzw. 35 aufweisen. Vorgeordnet der Maschine 1 sind Zuführtische 36, nachgeordnet der Maschine 2 Abführtische 37, welche zusammen mit den Schleifmaschinen eine ganze Schleifstrasse darstellen.
Die Figuren 5, 6a und 6b zeigen eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung 4, die Figur 5, in Transportrichtung betrachtet. Vier an sich identische Messköpfe 40'... 40'''' sind je paarweise auf beiden Seiten des Werkstückes bzw. der Platte 3 senkrecht übereinander angeordnet. Alle Messköpfe können an- einem oberen Träger 41, bzw. einem unteren Träger 42 horizontal in eine optimale Messposition verstellt werden, so dass bezüglich einer bestimmten Plattenbreite B die Messköpfe um ein Mass b vom äusseren Rand nach innen angeordnet werden können. Die beiden stabilen Träger 41, 42 sind über Stützen 43, 43' verbunden und nach unten abgestützt. Mit einem weiteren Durchlaufsensor 44 kann Beginn, Durchlauf und Ende einer Platte festgestellt werden. Die Tastwalzen 5 und 6 werden von den Messköpfen mit einer bestimmten Kraft über entsprechende Pneumatikzylinder auf das Werkstück 3 gedrückt. Ober nicht dargestellte Positionsfühler kann aus dem fixen Mass AD sowie dem variierenden Mass Ax die genaue Dicke des Werkstückes 3 kontinuierlich ermittelt, und entsprechend für die Prozesssteuerung genutzt werden.
Die Figur 7 zeigt drei Aufnahmen der jeweiligen Oberflächenstruktur nach dem Schliff mit unterschiedlichem Schleifmaterial bzw. Kornfeinheit der Schleifmittel P 40, P 100 und P 180. Bei den Kennwerten bedeuten Rz eine gemittelte Rauhtiefe, RK eine Kernrauhtiefe und Rpk sowie Rvk davon abgeleitete Kennwerte. Sinngemäss sind in der Figur 8 entsprechende fotographische Aufnahmen für die Rauhigkeit wiedergegeben.
Je nach Einsatzgebiet können die verschiedensten Dispositive und Kombinationen mit ein- oder doppelseitigem Schliff gewählt werden. Es können Kalibrierschliff bzw. Grobschliff, Feinschliff bis zum Superfinish mit Schleifbürste, ferner je Einfach- oder Mehrfachanwendung, Schleifband und Schleifwalze usw. zum Einsatz können. Es wird hierzu auf den bekannten Stand der Technik und auch auf das einleitend zitierte GM 94 14 952 verwiesen. Die Figuren 9a und 9b zeigen nur ein Beispiel für eine konkrete Ausgestaltung einer Breitschleifmaschine mit je zwei Schleifköpfen 50, 50' sowie 51, 51' für das beidseitige Schleifen von Werkstücken. Die Maschine besteht aus einem oberen Ständer 52 sowie einem unteren Ständer 53. Die Höhenverstellung des oberen Ständers erfolgt über steuerbare Spindeln 54. Jeder Schleifkopf hat einen eigenen Antriebsmotor 55, welche im. Sinne der neuen Lösung bevorzugt drehzahlregelbar sind, um auf diese Weise die Geschwindigkeit der Schleifbänder variieren zu können. Die Breite der Maschine ist mit Bx angegeben, welche von einem Meter bis über drei Meter betragen kann.
Die Figur 10 zeigt den Aufbau einer vollständigen Steuerungsanlage mit Einschluss der Maschinen- und Prozesssteuerung. Das Prozessleitsystem schliesst das Bedienen gegebenenfalls in verschiedenen Ebenen ein, sowie das Visualisieren und Archivieren. Vom Konzpt her werden den einzelnen Ebenen bevorzugt die folgenden Zuordnungen gemacht.
  • 1. Leitstandebene (für Schleifstrasse):
    • Rezepturen
    • Anlagezustands-Informationen, Masken, Bilder
  • 2. Bedienebene 1 (im Kontrollraum bei Schleifstrasse):
    • Rezeptureri als Eingabe und Verwaltung (nur wenn keine Leitstandebene)
    • Rezeptur Abruf wenn Leitstandebene
    • Einzeldaten-Eingabe / Steuerung
    • Anlagezustands-Informationen (Masken, Bilder)
  • 3. Bedienebene 2 (an Maschine):
    • einfache Maschinen-Bedienung, manuell
    • Maschinenzustands-Informationen.

    • Claims (21)

    1. Verfahren zur Steuerung des Schleifprozesses einer Breitschleifmaschine für flache Werkstücke (3) mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden höheneinstellbaren Schleifeingriffen,
      dadurch gekennzeichnet, dass sehleifprozessbezogene Startrezepturen bereitgestellt, ein auftragsbezogenes bzw. arbeitspostenspezifisches Optimalstartrezept ausgewählt und die Schleifarbeit bzw. der Schleifeingriff überwacht wird, und auf Grund der Überwachung des Arbeitsergebnisses der ersten und nachfolgenden geschliffenen Werkstücke die Optimalstartrezeptvorgaben in Bezug auf wenigstens einen oder mehreren der folgenden Parameter, als Ziel- oder Stellgrösse so weit erforderlich, wiederholt, jeweils für die nachfolgenden Werkstücke als Schleifrezeptur für die Folgearbeit geändert werden: Schleifabnahme nach erstem Schleifeingriff (30); Werkstückdicke, die Bandgeschwindigkeit des Schleifbandes, bzw. die Schleifwalzengeschwindigkeit, der Schleifdruck, die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes, Qualitätstoleranzbänd(er) sowie Höheneingriff für den Schleifeingriff.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Rechnersteuerung (12) mit einem Mehrgrössencontroller (15) für Zielgrössen aufweist, wobei wenigstens zwei der folgenden Zielgrössen festlegbar sind: Bandgeschwindigkeit, Schleifwalzengeschwindigkeit Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme(n), Toleranzbereiche der Oberflächenqualität als Finish, der Schleifqualität als Struktur der Oberfläche sowie Dickenabmessungen.
    3. Verfahren nach Anspruch t oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgrössen in Funktion der Gesamtwirtschaftlichkeit, insbesondere der Qualität des Endproduktes, sowie der Standzeitoptimierung insbesondere in Bezug auf die Schleifmittel sowie die Breitschleifmaschine und deren Komponenten auswählbar sind, und bei Erfordernis durch direkten menschlichen Eingriff korrigierbar sind.
    4. Rechnersteuerung für Breitschleifmaschine zum Schleifen von flachen Werkstücken (3) mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden und höheneinstellbaren Schleifeinheiten,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnersteuerung (12) einen Prozesscontroller (15) aufweist, dass prozessbezogene Startrezepturen auswählbar sind, zur automatischen Starteinstellung der Schleifeinheiten (1, 2), wobei eine Schleifeingriff-Überwacheinrichtung angeordnet ist, aufgrund welcher bei Abweichung über die Schleifrezeptur gegebenenfalls wiederholt Korrektureingriffe durchführbar sind und die Änderung der Schleifrezeptur nach einem oder mehreren Durchlaufprobestücken für die Folgearbeit vorgenommen wird.
    5. Rechnersteuerung nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einstellbaren Schleifeinheiten als Kalibiriereinheit (1) ausgebildet ist.
    6. Rechnersteuerung nach Anspruch 4 oder 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einstellbare Schleifeinheit (1, 2) und die Überwacheinrichtung als Dickenmess- bzw. Dickenüberwacheinrichtung (4) ausgebildet und nach der Kalibriereinheit (1) angeordnet ist.
    7. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesscontroller (15) als Mehrgrössencontroller ausgebildet und zwei oder mehrere Signaleingänge entsprechender Sensoren aufweist, insbesondere von Dickensensoren, Sensoren für die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke (3), für die Motorleistungsaufnahme(n), Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, sowie des Weckstückeinlaufes und Werkstückauslaufes und der Bandgeschwindigkeit(en) bzw. Schleifwalzengeschwindigkeit, und für die Qualitätstoleranz, ferner Eingänge für solche Werte, die vom Menschen selbst erfasst werden, wie Oberflächen-, Qualitätsund Dickenmessungen und für die Qualitätstoleranz.
    8. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Startrezeptur wenigstens die Grundinformation für das Rohwerkstück (3) die, Zusammensetzung des Rohmaterials z.B. Dicke, Härte, Härte der Oberfläche, Schichtaufbau und Art des Rohmaterials wie Holz, Kunststoff, Gummi, Mineral usw. und Plattenrohdicke, femer wenigstens die Grundparamter für das geschliffene Erzeugnis, insbesondere die Oberflächenqualität als Finish, die Schleifqualität als Struktur, die Plattendicke sowie Dickentoleranz aufweist.
    9. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Startrezeptur wenigstens eine oder mehrere der folgenden Bearbeitungsparameter aufweist, Leistungsaufnahme eines oder mehrerer Antriebsmotoren, die Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke (3), die Bandgeschwindigkeit, die Schleifwalzengeschwindigkeit die Schleifbandstandzeit, bzw. den Schleifbandzustand, die Schleifbandtype, Schleifdruck, Drehmoment, Schleifschuherwärmung, Kreuzschliff.
    10. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass sie Durchlaufüberwachmittel (4) aufweist, insbesondere zum Erfassen des Schleifbeginnes bzw. Platteneinlaufes sowie des Schleifendes bzw. Plattenauslaufes im Falle von Einzelwerkstücken (3), oder im Falle einer Bearbeitung von Endlosmaterial oder Stoss- an Stoss von Platten die entsprechenden Sensorsignale.
    11. Rechnersteuerung- nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Startrezeptur wenigstens zwei oder mehrere Dickentoleranzregister aufweist, insbesondere für eine Grobtoleranz sowie eine Feintoleranz, femer eine Eingabemöglichkeit für frei zu definierende bzw. zu ändernde Toleranzbandbreite(n).
    12. Rechnersteuerung für Breitschleifmaschine nach Anspruch 11,
      dadurch gekennzeichnet, dass über die Rechnermittel (1-2) bei der ersten Platte (3) eines Schleifpostens ein Toleranzwert auf der sicheren Seite bzw. die grösstmögliche, noch zulässige Dicke für die Startrezeptur wählbar ist, derart, dass diese Platten (3) mit Überdicke in einem späteren Durchlauf auf die vom Kunden gewünschte Toleranz nachschleifbar ist.
    13. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 12,
         dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung vor der Kalibriereinheit bzw. der ersten Kalibriereinheit sowie eine Dickenmess- und Überwacheinrichtung (4) und/oder eine Prüfeinheit für die Oberflächengenauigkeit und Struktur nach der Feinschleifeinheit bzw. nach der letzten Feinschleifeinheit (2) aufweist.
    14. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 13,
         dadurch gekennzeichnet, dass sie Rückführmittel für geschliffene Platten (3) für einen nochmaligen Schliff aufweist; wobei die Rückführmittel sowohl kalibriergeschliffene wie feingeschliffene Werkstücke (3) übernehmen können.
    15. Rechnersteuerung nach Anspruch 14,
         dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Arten von Rezepturen abspeicherbar sind, insbesondere
      a) laufend optimierbare Startrezepturen z.B. aufgrund des letzten vorangegangenengleichen Schleifauftrages oder Anfahrrezepturen;
      b) eine Testrezeptur als Startrezeptur bei der erstmaligen Bearbeitung eines neuen Schleifauftrages, oder Anfahrrezepturen;
      c) Schleifrezepturen, welche aufgrund eines vorangegangenen gleichen Scheifauftrages oder aufgrund einer Startrezeptur oder einer Testrezeptur wählbar ist.
    16. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 15,
         dadurch gekennzeichnet, dass in Werkstückvorschubrichtung in dem Bereich der beiden Seitenränder der Werkstücke (3) wenigstens je eine oder mehrere Dickenmess- bzw. Dickenüberwacheinrichtungen (4) angeordnet sind.
    17. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
         dadurch gekennzeichnet, dass für die Bearbeitungsgrundeinstellungen Handeingabeeinrichtungen (14) vorgesehen sind, welche einzeln, vorzugsweise über entsprechende Hand-Stellglieder einstellbar, und bei Bedarf in der Rezeptur (13) registrierbar sind, wobei über die entsprechenden Handstellglieder wenigstens ein oder mehrere der folgenden Parameter wählbar sind, Schleifabnahme der Schleifeinheiten, Vorschub der Werkstücke, Schleifbandgeschwindigkeit, Schleifwalzengeschwindigkeit, Zustand des Schleifbandes, bzw. der Schleifwlaze Schleifdruck, Drehmoment, Schleifschuherwärmung.
    18. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
      dadurch gekennzeichnet, dass alle wichtigen Parameter sowohl der Maschinenparameter wie der Prozessparameter visualisierbar sind, wobei entweder über die Rechnereingabetastatur (20) oder vor Ort einzelne Steltgrössen von Hand korrigierbar sind mit entsprechender Rückmeldung an den Rechner und die Visualisierung (22), wobei die übrigen veränderbaren Paramter im Automatikbetrieb über einen gegebenenfalls anpassbares Schleifrezept bzw. entsprechende Programme steuerbar sind.
    19. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
      dadurch gekennzeichnet; dass über die Visualisierung die momentanen Werte in Bezug auf Zielgrössen angezeigt werden: insbesondere Schleifdruck, Schleifabnahme, Motorleistungsaufnahme, Dicken- sowie Oberflächentoleranzen, Schleifbandgeschwindigkeit, Schleifwalzengeschwindigkeit, Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke, ferner Bilder aus der Schleifstrasse z.B. Beschickung der Schleifstrasse, Abstapelung, Absaugung, ferner Trendbilder, insbesondere bei Näherung an wichtige Ziel- oder Grenzwerte.
    20. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
      dadurch gekennzeichnet, dass. eine oder mehrere der folgenden Parameter über untergeordnete Regeleinrichtungen kontrollierbar sind, Schleifabnahme, Werkstückvorschub, Schleifbandgeschwindigkeit, Schleifdruck.
    21. Rechnersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
      dadurch gekennzeichnet, dass bei plattenartigen Werkstücken (3) entsprechend der Werkstück- und Schleifparamter eine Werkstück-und Qualitätscodierung an-einem-seitlichen Plattenrand über einen Codedrucker anbringbar ist.
    EP99957827A 1998-12-11 1999-12-10 Verfahren zur steuerung des schleifprozesses sowie rechnersteuerung für breitschleifmaschine Expired - Lifetime EP1137512B1 (de)

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