EP3956735A1 - Machining method - Google Patents

Machining method

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Publication number
EP3956735A1
EP3956735A1 EP20723997.1A EP20723997A EP3956735A1 EP 3956735 A1 EP3956735 A1 EP 3956735A1 EP 20723997 A EP20723997 A EP 20723997A EP 3956735 A1 EP3956735 A1 EP 3956735A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machining
sensor
processing
processing method
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20723997.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Hofbauer
Markus Morlock
Ruven Weiss
Philipp SEKINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Homag GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Homag GmbH filed Critical Homag GmbH
Publication of EP3956735A1 publication Critical patent/EP3956735A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/40—Open loop systems, e.g. using stepping motor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/37351—Detect vibration, ultrasound
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/37434—Measuring vibration of machine or workpiece or tool
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49054—Active damping of tool vibration

Definitions

  • the present invention relates to a
  • workpieces which are preferably at least partially made of wood
  • a known solution for this is the redesign of processing devices.
  • the natural frequencies of the processing devices can be increased through targeted stiffening of individual components; this can be simulated by means of modal analyzes.
  • stiffening of individual components usually has the effect that these components continue to have a higher weight, which requires more material and more installation space.
  • This solution is therefore subject to narrow limits, which can be caused, among other things, by the installation space, maximum permissible weight or the manufacturing costs of the processing devices.
  • Vibration states can be reduced without this causing disadvantages such as a higher weight, more material usage and more installation space of the processing devices.
  • the invention is based on the idea that strong oscillation states, especially in certain
  • Machining speeds occur which correspond to the natural frequencies of the machining devices. It was also recognized that these natural frequencies of the machining devices can be abandoned by adapting the machining speeds. It was recognized that for this purpose a detection of oscillation states during operation can be used in order to regulate or control a
  • a machining method for machining workpieces is preferably at least
  • a vibration state of the processing device is detected during a machining process, and a regulation or control towards a lower or preferably optimal vibration state of the
  • Process parameters can reach, for example, abnormality
  • Vibrational states This also enables a reduction in maintenance costs through early detection of component defects and goes hand in hand with a considerable increase in the service life and availability of the machine and an inspection of the
  • Tool clamping due to imbalance, for example. Furthermore, the detection of wear and tear and special events such as force and tension peaks can also be achieved. All of this increases the service life of machining devices and increases their machining quality.
  • the regulation or control towards a lower or preferably optimal vibration state of the machining device is preferably carried out by adapting a
  • the machining speed of the machining process is achieved, for example, by means of electric motors that
  • a rotation frequency of the electric motors corresponds to the frequency of the vibrating state of the machining device.
  • the speed of electric motors can be adjusted easily and accurately.
  • the vibration state of the machining device is determined by a force sensor and / or strain gauge and / or vibration sensor and / or laser sensor and / or acoustic sensor and / or
  • vibration sensor is preferably an acceleration sensor, speed sensor or displacement sensor.
  • the initial measurement can be started while idling
  • recorded data from the operation and / or from the initial measurement of a database or an IoT (Internet of Things) platform can also be provided and preferably the control or
  • Control can be adjusted using data from the database or the IoT platform.
  • data from the database or the IoT platform By collecting data in a database or an IoT platform, predictions can be made about the service life and thus preventive maintenance based on measurement data using many data sets.
  • the machining process is continued during the regulation or control by the relative movement between the machining device and
  • the machining process is preferably a
  • Machining processes make it possible to quickly and easily adapt vibration states when they are carried out, for example by adapting the drive speed.
  • Machining devices carried out, which are regulated or controlled to its own vibration state, which is different from each other.
  • Fig. 1 shows a view of a processing device of a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a flow chart of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an actual and a target state of a vibration state of a first embodiment of FIG. 3
  • Embodiments can be wholly or partially combined in order to form further embodiments.
  • Fig. 1 shows a view of a processing device of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a
  • Wood-based materials, plastic or the like exist, can carry out processing methods according to the invention.
  • a milling head 10 which, by means of rotating movements, can carry out machining operations on workpieces that are preferably made of wood, at least in sections,
  • the processing device 1 has a
  • Sensor 11 which is designed to measure vibrations during a machining process.
  • the exact position of the sensor 11 is particularly advantageous where a particular expansion / compression of the corresponding part of the processing device 1 takes place. This can be done using Modal analyzes can be measured and / or simulated and / or determined by trial and error.
  • the sensor 11 forwards the recorded data to a control device (not shown).
  • the control device is able to analyze the collected data and to send a control signal to the milling head 10 on the basis thereof. Based on this control signal, the
  • Milling head 10 then adjust its milling speed.
  • the control device of the preferred first embodiment shown here also comprises a communication module with which the collected data can be transmitted to a database or an IoT (Internet of Things) platform.
  • the communication module is preferably provided as a network module or WLAN module. Furthermore, the communication module can also receive data from the database or the IoT platform
  • Fig. 2 shows a flow chart of a first
  • This initial measurement is shown on the left. This initial measurement can be carried out periodically, for example daily or weekly, and serve as a calibration. It may also be necessary, for example for the
  • a sensor supplies data during a speed sweep.
  • data are with ascending
  • Speed Rotational speeds are predefined for example for milling head 10, and resulting vibrations of sensor 11 are detected. A functional relationship between speed and vibration intensity can thus be established.
  • the data recorded in this way can be made available to the database or the IoT platform.
  • the processing device 1 starts the
  • Rotational frequency range in order to minimize or at least reduce the vibrations.
  • a PID controller which is composed of a proportional, an integral and a differential controller, can be used as a controller.
  • controllers are of course also conceivable; it is generally preferred that individual control parameters can be further optimized during operation.
  • FIG. 3 shows a diagram with an actual and a desired state of a vibration state of a first
  • a measure of the vibration intensity is, for example, the
  • Vibration amplitude At an actual speed, which is shown in diagram I, comparatively high speeds occur
  • a rotational frequency range can be used
  • CNC milling processes in (CNC) stationary operation on workpieces that are at least partially made of wood, wood-based materials, plastic or the like, here
  • a rotational frequency of 24000 rpm is considered optimal, this being for example in a
  • Rotational frequency range from 10000 rpm to 30000 rpm
  • preferably 20,000 rpm to 28,000 rpm and more preferably 22,000 rpm to 25,000 rpm can be varied.
  • a rotational frequency of 6000 rpm is considered optimal, this being for example in a
  • the rotational frequency range can be varied from 4000 rpm to 30000 rpm, preferably 5000 rpm to 12000 rpm and more preferably 5000 rpm to 7000 rpm. Within these ranges, an optimum can now be identified by means of a speed sweep, which serves as the new target variable.
  • the cutting can be carried out by means of a cutting saw blade, in which the speed is varied, and when edge banding, the rotation of a pressure roller and / or the movement of mechanical components of a gluing device can be varied.
  • the processing method has several
  • Processing devices for example according to the first or second embodiment.
  • Processing devices are made with different
  • Target rotational frequency ranges controlled or regulated, so that each machining device works at a rotational frequency that only occurs once. This means that increased excitation due to position coupling of the imbalances of the machining motors is prevented.

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Abstract

The invention relates to a machining method for machining workpieces, which consist preferably at least in sections of wood, wooden materials, plastic or the like, on a machining device, wherein during a machining process a vibration state of the machining device is detected and a regulation and/or control towards a lower and/or preferably optimal vibration state of the machining device is carried out while the machining process is continued.

Description

Bearbei tungs ver f ahr en Machining method
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein The present invention relates to a
Bearbeitungsverfahren, wobei das Werkstück bevorzugt Machining process, the workpiece being preferred
zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, at least in sections made of wood, wood-based materials,
Kunststoff oder dergleichen ausgebildet ist, nach dem Plastic or the like is formed after
Oberbegriff von Patentanspruch 1. Preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Der Anmelderin sind Bearbeitungsverfahren an Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, The applicant is working on workpieces, which are preferably at least partially made of wood,
Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, bekannt, bei denen Schwingungszustände an verwendeten Wood-based materials, plastic or the like exist, known in which vibration states are used
Bearbeitungsvorrichtungen auftreten. Besonders starke Machining devices occur. Particularly strong
Schwingungszustände führen dabei dazu, dass die Qualität des Bearbeitungsergebnisses leidet, dass Lärmemissionen auftreten und dass die mechanische Belastung der Vibration conditions lead to the fact that the quality of the processing result suffers, that noise emissions occur and that the mechanical load of the
Bearbeitungsvorrichtungen erhöht wird. Machining devices is increased.
Eine bekannte Lösung hierfür ist das Umkonstruieren von Bearbeitungsvorrichtungen. Durch etwa gezieltes Aussteifen von einzelnen Bauteilen hiervon können Eigenfrequenzen der Bearbeitungsvorrichtungen erhöht werden, dies kann mittels Modalanalysen simuliert werden. A known solution for this is the redesign of processing devices. The natural frequencies of the processing devices can be increased through targeted stiffening of individual components; this can be simulated by means of modal analyzes.
Diese bekannte Lösung hat jedoch den Nachteil, dass hierfür große konstruktive Anpassungen an (bestehenden) However, this known solution has the disadvantage that it requires major structural adaptations to (existing)
Bearbeitungsvorrichtungen vorgenommen werden müssen. Machining devices must be made.
Weiterhin hat ein aussteifen von einzelnen Bauteilen meist den Effekt, dass diese Bauteile weiterhin ein höheres Gewicht aufweisen, was mehr Materialeinsatz und mehr Bauraum bedingt. Somit sind dieser Lösung enge Grenzen gesetzt, die durch unter anderem durch den Bauraum, zulässiges Höchstgewicht oder die Herstellungskosten der Bearbeitungsvorrichtungen bedingt sein können. Furthermore, the stiffening of individual components usually has the effect that these components continue to have a higher weight, which requires more material and more installation space. This solution is therefore subject to narrow limits, which can be caused, among other things, by the installation space, maximum permissible weight or the manufacturing costs of the processing devices.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, bei dem die It is therefore the object of the present invention to provide a processing method in which the
Schwingungszustände reduziert werden können, ohne dass dies Nachteile wie ein höheres Gewicht, mehr Materialeinsatz und mehr Bauraum der Bearbeitungsvorrichtungen verursacht. Vibration states can be reduced without this causing disadvantages such as a higher weight, more material usage and more installation space of the processing devices.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein This object is achieved according to the invention by a
Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Processing method according to claim 1 solved. Particularly preferred developments of the invention are in the
abhängigen Ansprüchen angegeben. dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass starke Schwingungszustände insbesondere bei bestimmten The invention is based on the idea that strong oscillation states, especially in certain
Bearbeitungsdrehzahlen auftreten, welche den Eigenfrequenzen der Bearbeitungsvorrichtungen entsprechen. Weiterhin wurde erkannt, dass durch ein Anpassen der Bearbeitungsdrehzahlen diese Eigenfrequenzen der Bearbeitungsvorrichtungen verlassen werden können. Es wurde erkannt, dass hierzu ein Erfassen von Schwingungszuständen während des Betriebs genutzt werden kann, um eine Regelung bzw. Steuerung hin zu einem Machining speeds occur which correspond to the natural frequencies of the machining devices. It was also recognized that these natural frequencies of the machining devices can be abandoned by adapting the machining speeds. It was recognized that for this purpose a detection of oscillation states during operation can be used in order to regulate or control a
niedrigeren bzw. bevorzugt optimalen Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung zu erreichen während der to achieve lower or preferably optimal vibration state of the machining device during the
Bearbeitungsvorgang weitergeführt wird. Durch das Processing process is continued. By the
Weiterführen des Bearbeitungsvorgangs wird weiterhin eine geringe Durchlaufzeit erreicht. Continuing the processing process continues to achieve a short throughput time.
Erfindungsgemäß wird daher ein Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, die bevorzugt zumindest According to the invention, therefore, a machining method for machining workpieces is preferably at least
abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, an einer Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, wobei während eines Bearbeitungsvorgangs ein Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung erfasst wird, und eine Regelung bzw. Steuerung hin zu einem niedrigeren bzw. bevorzugt optimalen Schwingungszustand der in sections made of wood, wood-based materials, plastic or the like, on a processing device provided, wherein a vibration state of the processing device is detected during a machining process, and a regulation or control towards a lower or preferably optimal vibration state of the
Bearbeitungsvorrichtung erfolgt während der Machining device takes place during the
Bearbeitungsvorgang weitergeführt wird. Processing process is continued.
Durch ein erfindungsgemäßes Bearbeitungsverfahren können dabei zahlreiche Vorteile ermöglicht werden. So werden Numerous advantages can be made possible by a machining method according to the invention. Be like that
Schwingung- und Lärmemission aufgrund des optimierten Vibration and noise emissions due to the optimized
Betriebsbereiches optimiert. Auch eine Steigerung der Operating area optimized. Also an increase in
Prozesssicherheit durch Erkennung von falschen Process security through detection of wrong
Prozessparametern kann erreichen, etwa bei abnormen Process parameters can reach, for example, abnormal
Schwingungszuständen. Dies ermöglicht auch eine Reduzierung der Wartungskosten durch Früherkennung von Bauteilfehlern und geht einher mit einer erhebliche Erhöhung von Standzeit und Verfügbarkeit der Maschine und einer Prüfung der Vibrational states. This also enables a reduction in maintenance costs through early detection of component defects and goes hand in hand with a considerable increase in the service life and availability of the machine and an inspection of the
Werkzeugspannung durch etwa Unwucht. Weiterhin können auch die Detektion von Verschleiß und Sonderereignissen wie etwa Kraft- und Spannungsspitzen erreicht werden. All dies erhöht die Standzeit von Bearbeitungsvorrichtungen, und erhöht ihre Bearbeitungsqualität . Tool clamping due to imbalance, for example. Furthermore, the detection of wear and tear and special events such as force and tension peaks can also be achieved. All of this increases the service life of machining devices and increases their machining quality.
Bevorzugt erfolgt die Regelung bzw. Steuerung hin zu einem niedrigeren bzw. bevorzugt optimalen Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung durch Anpassen einer The regulation or control towards a lower or preferably optimal vibration state of the machining device is preferably carried out by adapting a
Bearbeitungsdrehzahl des Bearbeitungsvorgangs. Machining speed of the machining process.
Die Bearbeitungsdrehzahl des Bearbeitungsvorgangs wird zum Beispiel mittels Elektromotoren erreicht, die The machining speed of the machining process is achieved, for example, by means of electric motors that
entsprechend gesteuert werden können. Hierbei ist zu can be controlled accordingly. Here is to
beachten, dass eine Drehfrequenz der Elektromotoren der Frequenz des Schwingungszustands der Bearbeitungsvorrichtung entspricht. Insbesondere die Drehzahl von Elektromotoren kann unkompliziert und akkurat angepasst werden. Bevorzugt ist weiterhin, dass der Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung durch einen Kraftsensor und/oder Dehnungsmessstreifen und/oder Schwingungssensor und/oder Lasersensor und/oder Akustiksensor und/oder Note that a rotation frequency of the electric motors corresponds to the frequency of the vibrating state of the machining device. In particular, the speed of electric motors can be adjusted easily and accurately. It is also preferred that the vibration state of the machining device is determined by a force sensor and / or strain gauge and / or vibration sensor and / or laser sensor and / or acoustic sensor and / or
Körperschallsensor und/oder Piezoelement erfasst wird, wobei der Schwingungssensor bevorzugt ein Beschleunigungssensor, Geschwindigkeitssensor oder Wegsensor ist. Structure-borne sound sensor and / or piezo element is detected, wherein the vibration sensor is preferably an acceleration sensor, speed sensor or displacement sensor.
Zur Messung von Schwingungszuständen haben sich diese Messeinrichtungen etabliert. These measuring devices have become established for measuring vibration states.
Noch weiter bevorzugt ist, dass ein Zusammenhang zwischen einer Bearbeitungsdrehzahl des Bearbeitungsvorgangs und dem Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung mittels einer Initialmessung im Leerlauf stattfindet. It is even more preferred that there is a relationship between a machining speed of the machining process and the vibration state of the machining device by means of an initial measurement while idling.
Dies kann es ermöglichen, einen funktionalen Zusammenhang zwischen Drehzahl und Schwingungszustand herzustellen, d.h., Schwingungsminima und Schwingungsmaxima mit verschieden This can make it possible to establish a functional relationship between speed and vibration state, i.e. vibration minima and vibration maxima with different
Drehzahlen zu korrelieren. Correlate speeds.
Hierbei kann die Initialmessung im Leerlauf ein The initial measurement can be started while idling
Drehzahlsweep sein bei dem auftretende Schwingungen bei vorgegebenen, variierenden Drehzahlen erfasst werden. Be a speed sweep in which vibrations are detected at specified, varying speeds.
Somit können systematisch alle relevanten Drehzahlen erfasst werden, und diesen Drehzahlen Schwingungszustände zuzuordnen . In this way, all relevant speeds can be systematically recorded and vibration states can be assigned to these speeds.
Bei dem Bearbeitungsverfahren können weiterhin erfasste Daten aus dem Betrieb und/oder aus der Initialmessung einer Datenbank bzw. einer IoT (Internet of Things) Plattform bereitgestellt werden und bevorzugt die Regelung bzw. In the processing method, recorded data from the operation and / or from the initial measurement of a database or an IoT (Internet of Things) platform can also be provided and preferably the control or
Steuerung durch Daten der Datenbank bzw. der IoT-Plattform angepasst werden. Durch das Sammeln von Daten in einer Datenbank bzw. einer IoT-Plattform können unter Verwendung von vielen Datensätzen Vorhersagen getroffen werden zur Lebensdauer und damit etwa eine vorbeugende Wartung basierend auf Messdaten, Control can be adjusted using data from the database or the IoT platform. By collecting data in a database or an IoT platform, predictions can be made about the service life and thus preventive maintenance based on measurement data using many data sets.
statistischen Modellen und IoT-Algorithmen erreicht werden. Dies entspricht einer Cloudfunktionalität . statistical models and IoT algorithms can be achieved. This corresponds to a cloud functionality.
Noch weiter bevorzugt wird der Bearbeitungsvorgang während der Regelung bzw. Steuerung weitergeführt, indem die Relativbewegung zwischen Bearbeitungsvorrichtung und Even more preferably, the machining process is continued during the regulation or control by the relative movement between the machining device and
Werkstück nicht unterbrochen wird. Workpiece is not interrupted.
Dies bedeutet kürzere Bearbeitungszeiten je Werkstück, was die Produktivität erhöht. This means shorter processing times per workpiece, which increases productivity.
Dabei ist der Bearbeitungsvorgang bevorzugt ein The machining process is preferably a
Fräsvorgang und/oder ein Bohrvorgang. Diese Milling process and / or a drilling process. This
Bearbeitungsvorgänge ermöglichen es, Schwingungszustände bei dessen Durchführung schnell und unkompliziert anzupassen, etwa durch ein Anpassen der Antriebsdrehzahl. Machining processes make it possible to quickly and easily adapt vibration states when they are carried out, for example by adapting the drive speed.
In einer weiteren Darstellung der vorliegenden Erfindung wird das Bearbeitungsverfahren an mehreren In a further representation of the present invention, the machining method is applied to several
Bearbeitungsvorrichtungen durchgeführt, die zu einem eigenen Schwingungszustand geregelt bzw. gesteuert werden, der unterschiedlich voneinander ist. Machining devices carried out, which are regulated or controlled to its own vibration state, which is different from each other.
Durch das Entkoppeln von verschiedenen By decoupling different
Bearbeitungsvorrichtungen kann eine verstärkte Anregung infolge von Lagekopplungen der Unwuchten der Machining devices can generate increased excitation as a result of positional coupling of the imbalances
Bearbeitungsmotoren verhindert werden. Machining motors are prevented.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Bearbeitungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a view of a processing device of a first embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a flow chart of a first embodiment of the present invention.
Fig. 3 zeigt einen Ist- und einen Soll-Zustand eines Schwingungszustands einer ersten Ausführungsform der FIG. 3 shows an actual and a target state of a vibration state of a first embodiment of FIG
vorliegenden Erfindung. present invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen In the following, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The ones described below
Ausführungsformen können ganz oder teilweise kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen auszubilden. Embodiments can be wholly or partially combined in order to form further embodiments.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Bearbeitungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a view of a processing device of a first embodiment of the present invention.
Insbesondere zeigt Fig. 1 dabei eine In particular, FIG. 1 shows a
Bearbeitungsvorrichtung 1, welche an Werkstücken, die Machining device 1, which on workpieces that
bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, preferably at least partially made of wood,
Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren durchführen kann. Wood-based materials, plastic or the like exist, can carry out processing methods according to the invention.
Dies wird in der Bearbeitungsvorrichtung 1 durch einen Fräskopf 10 ermöglicht, der mittels rotierender Bewegungen Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken durchführen kann, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, This is made possible in the machining device 1 by a milling head 10 which, by means of rotating movements, can carry out machining operations on workpieces that are preferably made of wood, at least in sections,
Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen. Made of wood-based materials, plastic or the like.
Weiterhin weist die Bearbeitungsvorrichtung 1 einen Furthermore, the processing device 1 has a
Sensor 11 auf, der ausgestaltet ist, Schwingungen während eines Bearbeitungsvorgangs zu messen. Die genaue Position des Sensors 11 ist dabei insbesondere dort vorteilhaft, wo eine besondere Dehnung/Stauchung des entsprechenden Teils der Bearbeitungsvorrichtung 1 stattfindet. Dies kann mittels Modalanalysen gemessen und/oder simuliert werden und/oder durch Ausprobieren festgestellt werden. Sensor 11, which is designed to measure vibrations during a machining process. The exact position of the sensor 11 is particularly advantageous where a particular expansion / compression of the corresponding part of the processing device 1 takes place. This can be done using Modal analyzes can be measured and / or simulated and / or determined by trial and error.
Der Sensor 11 leitet die erfassten Daten an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung weiter. Die Steuereinrichtung ist dabei in der Lage, die gesammelten Daten zu analysieren und auf deren Grundlage ein Steuersignal an den Fräskopf 10 zu senden. Auf Grundlage dieses Steuersignals kann der The sensor 11 forwards the recorded data to a control device (not shown). The control device is able to analyze the collected data and to send a control signal to the milling head 10 on the basis thereof. Based on this control signal, the
Fräskopf 10 anschließend seine Fräsgeschwindigkeit anpassen. Milling head 10 then adjust its milling speed.
Die Steuereinrichtung der hier dargestellten bevorzugten ersten Ausführungsform umfasst auch ein Kommunikationsmodul, mit dem die gesammelten Daten auf eine Datenbank bzw. eine IoT (Internet of Things) Plattform übertragen werden können. Das Kommunikationsmodul ist bevorzugt als Netzwerkmodul oder WLAN Modul vorgesehen. Weiterhin kann das Kommunikationsmodul auch Daten von der Datenbank bzw. der IoT-Plattform The control device of the preferred first embodiment shown here also comprises a communication module with which the collected data can be transmitted to a database or an IoT (Internet of Things) platform. The communication module is preferably provided as a network module or WLAN module. Furthermore, the communication module can also receive data from the database or the IoT platform
empfangen, um so eine bestehende Steuerung anzupassen. received in order to adapt an existing control.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Fig. 2 shows a flow chart of a first
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Embodiment of the present invention.
Im linken Bereich ist eine Initialmessung dargestellt. Diese Initialmessung kann periodisch, etwa täglich oder wöchentlich durchgeführt werden und als Kalibrierung dienen. Weiterhin kann es auch notwendig sein, etwa für die An initial measurement is shown on the left. This initial measurement can be carried out periodically, for example daily or weekly, and serve as a calibration. It may also be necessary, for example for the
Verwendung eines neuen Fräskopfes eine neue Regelung zu entwerfen, wofür auch die Initialmessung durchgeführt wird. Using a new milling head to design a new control, for which the initial measurement is also carried out.
Bei der Initialmessung liefert ein Sensor Daten bei einem Drehzahlsweep . Hierbei werden mit aufsteigender During the initial measurement, a sensor supplies data during a speed sweep. Here are with ascending
Geschwindigkeit Drehzahlen etwa dem Fräskopf 10 vorgegeben, und es werden resultierende Schwingungen des Sensors 11 erfasst. Somit kann ein funktionaler Zusammenhang zwischen Drehzahl und Schwingungsintensität hergestellt werden. Die so erfassten Daten können der Datenbank bzw. der IoT- Plattform bereitgestellt werden. Speed Rotational speeds are predefined for example for milling head 10, and resulting vibrations of sensor 11 are detected. A functional relationship between speed and vibration intensity can thus be established. The data recorded in this way can be made available to the database or the IoT platform.
Im rechten Bereich ist eine Betriebsmessung dargestellt. An operational measurement is shown on the right.
Hierbei startet die Bearbeitungsvorrichtung 1 die Here, the processing device 1 starts the
Bearbeitung in einer vorgegebenen Drehfrequenz in einem vordefinierten Drehfrequenzbereich. Der Betrieb mit dieser Drehfrequenz verursacht Schwingungen, die von dem Sensor 11 erfasst werden. Die Steuereinrichtung passt auf Grundlage der Schwingungen mit einer bestimmten Drehfrequenz nun die Machining at a given rotational frequency in a predefined rotational frequency range. Operation at this rotational frequency causes vibrations which are detected by the sensor 11. The control device now adapts the
Drehfrequenz innerhalb von dem vordefinierten Rotation frequency within the predefined
Drehfrequenzbereich, um somit die Schwingungen zu minimieren bzw. zumindest zu reduzieren. Rotational frequency range in order to minimize or at least reduce the vibrations.
Bei diesem Vorgang handelt es sich folglich um einen Regelkreis, bei dem eine Ist-Größe hin zu einer Soll-Größe geregelt wird. Als Regler kann hierbei etwa ein PID-Regler zum Einsatz kommen, der sich aus einem Proportional-, einem Integral-, und einem Differentialregler zusammensetzt. This process is consequently a control loop in which an actual variable is controlled towards a target variable. A PID controller, which is composed of a proportional, an integral and a differential controller, can be used as a controller.
Auch andere Regler sind dabei selbstverständlich denkbar, es ist allgemein bevorzugt, dass einzelne Regelparameter während des Betriebs weiter optimiert werden können. Other controllers are of course also conceivable; it is generally preferred that individual control parameters can be further optimized during operation.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit einem Ist- und einen Soll- Zustand eines Schwingungszustands einer ersten 3 shows a diagram with an actual and a desired state of a vibration state of a first
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Embodiment of the present invention.
Aufgetragen ist bei beiden Diagrammen der Verlauf der Schwingungsintensität einer zunehmenden Drehzahl. Diese Kurve kann etwa mittels eines Drehzahlsweeps im Rahmen einer Both diagrams show the course of the vibration intensity of an increasing speed. This curve can for example by means of a speed sweep as part of a
Initialmessung wie oben dargestellt erfasst werden. Ein Maß für die Schwingungsintensität ist zum Beispiel die Initial measurement can be recorded as shown above. A measure of the vibration intensity is, for example, the
Schwingungsamplitude . Bei einer Ist-Drehzahl, die in Diagramm I dargestellt ist, treten dabei vergleichsweise hohe Vibration amplitude. At an actual speed, which is shown in diagram I, comparatively high speeds occur
Schwingungsintensitäten auf. Durch die erfindungsgemäße Vibration intensities. By the invention
Regelung kann erreicht werden, dass hin zu einer Soll- Drehzahl in Diagramm II geregelt wird, die ein lokales Regulation can be achieved that a target speed in Diagram II is regulated, which is a local
Minimum darstellt. Dabei kann ein Drehfrequenzbereich Represents minimum. A rotational frequency range can be used
vorgegeben werden, in dem der Berbeitungsvorgang stattfindet. Für Fräsvorgänge im (CNC-) Stationärbetrieb an Werkstücken, die zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wird hierbei can be specified in which the machining process takes place. For milling processes in (CNC) stationary operation on workpieces that are at least partially made of wood, wood-based materials, plastic or the like, here
beispielsweise eine Drehfrequenz von 24000 U/min als optimal angesehen, wobei dies beispielsweise in einem For example, a rotational frequency of 24000 rpm is considered optimal, this being for example in a
Drehfrequenzbereich von 10000 U/min bis 30000 U/min, Rotational frequency range from 10000 rpm to 30000 rpm,
bevorzugt 20000 U/min bis 28000 U/min und weiter bevorzugt 22000 U/min bis 25000 U/min variiert werden kann. Für preferably 20,000 rpm to 28,000 rpm and more preferably 22,000 rpm to 25,000 rpm can be varied. For
Fräsvorgänge im Durchlaufbetrieb an Werkstücken, die Milling operations in continuous operation on workpieces that
zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, at least in sections made of wood, wood-based materials,
Kunststoff oder dergleichen bestehen, wird wiederum Plastic or the like are made in turn
beispielsweise eine Drehfrequenz von 6000 U/min als optimal angesehen, wobei dies beispielsweise in einem For example, a rotational frequency of 6000 rpm is considered optimal, this being for example in a
Drehfrequenzbereich von 4000 U/min bis 30000 U/min, bevorzugt 5000 U/min bis 12000 U/min und weiter bevorzugt 5000 U/min bis 7000 U/min variiert werden kann. Innerhalb von diesen Bereichen kann nun also mittels Drehzahlsweep ein Optimum identifiziert werden, was als neue Soll-Größe dient. The rotational frequency range can be varied from 4000 rpm to 30000 rpm, preferably 5000 rpm to 12000 rpm and more preferably 5000 rpm to 7000 rpm. Within these ranges, an optimum can now be identified by means of a speed sweep, which serves as the new target variable.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bearbeitungsvorrichtung, die einen A second embodiment of the present invention includes a processing apparatus that includes a
Bearbeitungsvorgang des Kappens und/oder des Kantenanleimens durchführt. Bei beiden möglichen Bearbeitungsvorgängen können Schwingungen entstehen, die mittels der vorliegenden Carries out machining process of capping and / or edge banding. In both possible machining operations, vibrations can arise that are caused by the present
Erfindung minimiert werden. So kann das Kappen mittels eines Kappsägeblatts durchgeführt werden, bei dem die Drehzahl variiert wird, und beim Kantenanleimen kann die Rotation einer Andruckrolle und/oder die Bewegung von mechanischen Bauteilen einer Anleimvorrichtung variiert werden. In einer dritten, nicht dargestellten Ausführungsform weist das Bearbeitungsverfahren mehrere Invention can be minimized. Thus, the cutting can be carried out by means of a cutting saw blade, in which the speed is varied, and when edge banding, the rotation of a pressure roller and / or the movement of mechanical components of a gluing device can be varied. In a third embodiment, not shown, the processing method has several
Bearbeitungsvorrichtungen, etwa entsprechend der ersten oder zweiten Ausführungsform, auf. Diese verschiedenen Processing devices, for example according to the first or second embodiment. These different
Bearbeitungsvorrichtungen werden mit unterschiedlichen Processing devices are made with different
Zieldrehfrequenzbereichen gesteuert bzw. geregelt, so dass jede Bearbeitungsvorrichtung hierbei in einer nur einmalig vorkommenden Drehfrequenz arbeitet. Dies führt dazu, dass eine verstärkte Anregung infolge von Lagekopplungen der Unwuchten der Bearbeitungsmotoren verhindert wird. Target rotational frequency ranges controlled or regulated, so that each machining device works at a rotational frequency that only occurs once. This means that increased excitation due to position coupling of the imbalances of the machining motors is prevented.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
I Bearbeitungsvorrichtung I processing device
10 Fräskopf 10 milling head
II Sensor II sensor

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, 1. Processing method for processing workpieces, which are preferably at least partially made of wood,
Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, an einer Bearbeitungsvorrichtung wobei Wood materials, plastic or the like are made on a processing device
während eines Bearbeitungsvorgangs ein during an edit
Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung erfasst wird, und The vibration state of the machining device is detected, and
eine Regelung bzw. Steuerung hin zu einem niedrigeren bzw. bevorzugt optimalen Schwingungszustand der a regulation or control towards a lower or preferably optimal vibration state of the
Bearbeitungsvorrichtung erfolgt während der Machining device takes place during the
Bearbeitungsvorgang weitergeführt wird. Processing process is continued.
2. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei 2. Processing method according to claim 1, wherein
die Regelung bzw. Steuerung hin zu einem niedrigeren bzw. bevorzugt optimalen Schwingungszustand der the regulation or control towards a lower or preferably optimal oscillation state of the
Bearbeitungsvorrichtung durch Anpassen einer Machining device by adapting a
Bearbeitungsdrehzahl des Bearbeitungsvorgangs erfolgt. Machining speed of the machining process takes place.
3. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei 3. Processing method according to claim 1 or 2, wherein
der Schwingungszustand der Bearbeitungsvorrichtung durch einen Kraftsensor und/oder Dehnungsmessstreifen und/oder Schwingungssensor und/oder Lasersensor und/oder Akustiksensor und/oder Körperschallsensor und/oder Piezoelement erfasst wird, wobei der Schwingungssensor bevorzugt ein the vibration state of the machining device is detected by a force sensor and / or strain gauge and / or vibration sensor and / or laser sensor and / or acoustic sensor and / or structure-borne noise sensor and / or piezo element, the vibration sensor preferably being a
Beschleunigungssensor, Geschwindigkeitssensor oder Wegsensor ist . Acceleration sensor, speed sensor or distance sensor.
4. Bearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei 4. Processing method according to one of the preceding claims, wherein
ein Zusammenhang zwischen einer Bearbeitungsdrehzahl des Bearbeitungsvorgangs und dem Schwingungszustand der a relationship between a machining speed of the machining process and the vibration state of the
Bearbeitungsvorrichtung mittels einer Initialmessung im Processing device by means of an initial measurement in
Leerlauf stattfindet. Idling takes place.
5. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 4, wobei die Initialmessung im Leerlauf ein Drehzahlsweep ist bei dem auftretende Schwingungen bei vorgegebenen, variierenden Drehzahlen erfasst werden. 5. Processing method according to claim 4, wherein The initial measurement at idle is a speed sweep in which vibrations are recorded at specified, varying speeds.
6. Bearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei 6. Processing method according to one of the preceding claims, wherein
erfasste Daten aus dem Betrieb und/oder aus der collected data from the company and / or from the
Initialmessung einer Datenbank bzw. einer IoT (Internet of Things) Plattform bereitgestellt werden und bevorzugt die Regelung bzw. Steuerung durch Daten der Datenbank bzw. der IoT-Plattform angepasst wird. Initial measurement of a database or an IoT (Internet of Things) platform can be provided and the regulation or control is preferably adapted using data from the database or the IoT platform.
7. Bearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei 7. Processing method according to one of the preceding claims, wherein
der Bearbeitungsvorgang während der Regelung bzw. the processing process during the regulation or
Steuerung weitergeführt wird, indem die Relativbewegung zwischen Bearbeitungsvorrichtung und Werkstück nicht Control is continued by the relative movement between processing device and workpiece not
unterbrochen wird. is interrupted.
8. Bearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei 8. Processing method according to one of the preceding claims, wherein
der Bearbeitungsvorgang ein Fräsvorgang und/oder ein Bohrvorgang ist. the machining process is a milling process and / or a drilling process.
9. Bearbeitungsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei 9. Processing method according to one of the preceding claims, wherein
das Bearbeitungsverfahren an mehreren the machining process on several
Bearbeitungsvorrichtungen durchgeführt wird, die zu einem eigenen Schwingungszustand geregelt bzw. gesteuert werden, der unterschiedlich voneinander ist. Processing devices is carried out, which are regulated or controlled to a separate vibration state, which is different from each other.
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