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WO2018150041A2 - Steuervorrichtung und -verfahren zum dosieren eines bindemittels, eine einbringvorrichtung und -verfahren zum einbringen eines bindemittels in einen materialstrom sowie ein system zur herstellung von werkstoffplatten - Google Patents

Steuervorrichtung und -verfahren zum dosieren eines bindemittels, eine einbringvorrichtung und -verfahren zum einbringen eines bindemittels in einen materialstrom sowie ein system zur herstellung von werkstoffplatten Download PDF

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WO2018150041A2
WO2018150041A2 PCT/EP2018/054102 EP2018054102W WO2018150041A2 WO 2018150041 A2 WO2018150041 A2 WO 2018150041A2 EP 2018054102 W EP2018054102 W EP 2018054102W WO 2018150041 A2 WO2018150041 A2 WO 2018150041A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
binder
metering
control
determining
Prior art date
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Application number
PCT/EP2018/054102
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English (en)
French (fr)
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WO2018150041A3 (de
Inventor
Philipp-Jan ENDERS
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.)
Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Original Assignee
Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau filed Critical Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Publication of WO2018150041A2 publication Critical patent/WO2018150041A2/de
Publication of WO2018150041A3 publication Critical patent/WO2018150041A3/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/029—Feeding; Proportioning; Controlling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/0263—Mixing the material with binding agent by spraying the agent on the falling material, e.g. with the material sliding along an inclined surface, using rotating elements or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/10—Moulding of mats
    • B27N3/14—Distributing or orienting the particles or fibres
    • B27N3/146—Controlling mat weight distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/08—Control devices operated by article or material being fed, conveyed or discharged

Definitions

  • the present invention relates to a control device for controlling a metering element for metering a binder in the manufacture of.
  • the present invention relates to a control device for controlling a metering element for metering a binder in the manufacture of
  • Material plates of scatterable material a corresponding control method, a delivery device and a Einbringbacter for introducing a binder into a continuous material flow scatterable material and a system for producing material plates.
  • a mixture of particles and / or fibrous matter eg, wood chips or other lignocellulosic material
  • a binder eg, glue
  • This grit mat is then after a possibly required pre-treatment of a continuous or
  • discontinuous compression which can be done by means of pressure and / or heat.
  • chipboards, MDF (medium-density fiberboard) or Oriented Strand Board (OSB) boards can be produced in this manner.
  • a binder Before the material is fed to the compression, it is wetted with a binder (gluing).
  • This gluing can be done, for example, in a chute in which the binder is introduced by spraying when falling loosened material.
  • a so-called compulsory mixer can be used in which the particles are mixed together with the binder and possible other agents in a rotating role. After that one can
  • a balanced dosage of the binder is relevant in several respects. Too low a dosage of the binder can lead to a poorer stability and quality of the material plates.
  • the dosage of the amount of binder to be introduced usually takes place starting from the dry wood pulp (eg in percent solid resin to mass atro wood). Usually, it is noted in a recipe which dosage is to be selected depending on the material and / or depending on the required / desired properties of the material plates. The dosage of the binder is then
  • the theoretically optimal binder dosage depends on the surface of the individual particles of the raw material used (chips, fibers, etc.). Often, however, this material is inhomogeneous and contains particles of different geometries. Due to the different geometries, it may therefore happen that varies at a constant mass to be acted upon by the binder surface of the particles. This in turn means that the chosen from the wood mass starting
  • Binder dosage may be too high or too low. To ensure a sufficient amount of binder, therefore, an increased binder dosage is often used for safety's sake. This results in a fluctuating quality of
  • Bindeffens be created in the production of material plates from scatterable material. According to one aspect, the present invention relates to a solution to this problem
  • a measuring interface for receiving a measured value
  • a processor for calculating the material density based on the at least one measured value and for determining a dosage value based on the material density
  • the invention relates to a delivery device for
  • Introducing a binder into a continuous material stream of spreadable material comprising:
  • a measuring element for measuring a measured value with information for determining the material density of the scatterable material in the material feed, wherein the measuring element preferably comprises a displacement sensor for continuously determining a material height of the material and / or a weight sensor for continuously determining weight information;
  • a metering element for metering the binder in response to the control signal, wherein the metering element is preferably designed as a metering pump.
  • an aspect of the invention relates to a system for the continuous production of material plates, comprising:
  • Program code is executed. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It is understood that the control device, the control method, the insertion device, the insertion method, the system, and the computer program product may be implemented according to the embodiments described for the control device and the control method in the dependent claims.
  • glue is usually used as a binder.
  • the binder is continuously sprayed, for example by means of a nozzle in the flow of material.
  • material density herein is meant a quantity calculated from detected measurements for the continuously supplied mass per volume of the spreadable material.
  • the binder to be introduced was metered in accordance with a value specified for a specific weight of the material. This approach is not optimal because the total surface area of the material being fed also depends on the material composition and particle geometry.
  • the dosage of the binder is not determined by the weight, but based on the material density.
  • the material density is based on a sensor value
  • Material surface takes place.
  • the use of the binder is optimized. An optimal amount of binder is introduced. On the one hand costs of a excessive binder use can be avoided and on the other hand, a high quality of the produced material plates are ensured.
  • control device can in particular in a
  • Insertion device for introducing a binder in a system for
  • the inventive methods are particularly suitable for operation in a system for the production of material plates.
  • the control method can be used for
  • the measuring interface is designed to receive a height value from a, preferably tactile, displacement sensor for continuously determining a material height of the material in the material inlet; and the processor is configured to calculate the material density based on the material height.
  • a displacement sensor By means of a displacement sensor, the height of the material conveyed on a conveyor belt can be continuously measured.
  • a tactile sensor touchscreen sensor
  • no comparable sensors are used.
  • the material volume can be determined.
  • the measurement of the volume of the introduced material is often directly meaningful with regard to the material density. In comparison to previous approaches, a precise statement about the material density is used to optimize the use of the binder, whereby manufacturing costs can be saved.
  • the measurement interface is designed to receive a weight value from a weight sensor, preferably a belt scale, for continuously determining weight information of the material in the material feed; and the processor is configured to calculate the material density based on the weight information.
  • a weight sensor which is preferably designed as a belt weigher, it is possible to continuously measure the weight of the supplied material in the material feed. The measured weight is preferably used only as additional information in the calculation of
  • the processor is designed to determine the dosing value based on a basic value predefined for a nominal value of the material density.
  • a value for the amount of binder to be introduced is usually noted in a recipe.
  • this recipe is extended to the effect that, in addition, an expected material density (nominal value) is indicated.
  • an expected material density nominal value
  • the additional specification of the target value of the material density allows a precise control of the introduction of the binder and thus a high quality of the produced material plates at lower material costs.
  • the processor is designed to determine the dosing value based on a variable coefficient, preferably for determining the dosing value as the sum of the basic value and the coefficient; and the coefficient results from a
  • the processor is designed to determine the dosing value as a linear function between a minimum value as the lowest possible dosage and a maximum value as the highest possible dosage.
  • a linear function By using a linear function, an efficient derivation of the dosing value is made possible.
  • a double-sided limit for the amount of binder to be introduced (minimum value or maximum value) ensures that a
  • control interface for transmitting the control signal to a metering pump is formed; and the control signal comprises a rotational speed information of the metering pump.
  • the metering element is as
  • Binder quantity can be varied speed-controlled. Due to a higher speed, a higher amount of binder is introduced. An immediate effect on the amount of binder is made possible.
  • control interface for transmitting the control signal to controllable valves for spray nozzles and / or a nozzle arrangement or their supply lines may be formed and the
  • Control signal include a control information for the valves.
  • Straight direct valves in the nozzles allow a particularly precise control of the binder and the discharge amount.
  • the accuracy of the discharge amount can be optimized by measuring devices in the supply lines and / or the nozzles for the flow rate.
  • the method comprises a step of determining the dosing value based on a basic value predefined for a desired value of the material density.
  • a basic value predefined for a desired value of the material density.
  • an indication of a material density is thus predefined for a specific binder dosage.
  • a control can be made based on deviations of the current material density from this setpoint. Deviations can be corrected to the extent that the amount of binder introduced is adjusted accordingly.
  • control method comprises a step of determining the dosing value based on a variable coefficient, preferably the determination of the dosing value as the sum of the basic value and the coefficient, wherein the coefficient results from a predefined assignment to a deviation of the calculated material density from the desired value ,
  • a simple and robust control can be achieved by a variable coefficient, which is determined from a predefined assignment to a deviation of the actual material density from the desired value.
  • control method further comprises a step of determining the dosage value as a linear function between a minimum value as
  • a linear function can be implemented easily and in a memory-efficient manner. An amount that moves between a minimum and a maximum value allows a reliable indication of minimum and maximum dosages, as often required in a manual or a product description.
  • a measuring or a control interface in particular a hardware or software implemented connection point for connecting or reading a transmitter (sensor).
  • the interface is according to the
  • a measured value is understood to be a value provided by a sensor, or a signal that is a physical one Reflects phenomenon.
  • an analog or digital signal is to be understood by it.
  • Under a control signal is an analog or digital, usually continuously transmitted signal, which in a trained accordingly
  • Dosing can be processed.
  • continuous is understood herein to mean continuous production of material plates, determination of a measurand, control of a dosing element, etc. However, it is possible that parts of a continuous process also run clocked.
  • the invention achieves excellent results, in particular, when, instead of a pure material flow from one type of material (wood), particles of another type, for example plastics, fillers, wood or plastic recyclates or other substances, are added.
  • the transport of the material stream can then lead to classifying effects which require a suitable wetting.
  • the control device preferably has a high degree of stability
  • Dosing element in their control or regulation involves.
  • slowly fluctuating bulk densities result from the fact that optimal chips are produced at the beginning of production in a knife ring chipper (during the production of chips).
  • a deteriorating state of the knives affects the quality of the chips and changes their geometry. For this reason, the blades must be regularly reground, which can lead to periodic changes in the chip geometries. According to the invention, such fluctuations can be responded by adjusting the binder dosage.
  • Scatterable material 14 is in particular wood chips (eg.
  • the present invention is suitable for use in the manufacture of chipboards and OSB boards from wood chips. Fluctuations in the
  • Material density results from the fact that usually a wood mix is used as material. For example, solid wood of different types of wood, recycled wood, wood with different dust content, wood shavings, etc. can be used. In addition, in the wood mix used, fluctuations can also occur over the production time, which then lead to variations in the material density. Furthermore, different chip geometries can occur in the material to be used, which cause a different bulk density.
  • the material is introduced into the system 10 via a material feed 26.
  • the material supply 26 is followed in the illustrated embodiment, a material bunker 28, which serves as a material storage for buffering.
  • the material is from the material bunker 28 by means of floor belt 31 and discharge rollers 30 of
  • Feeding device 12 is supplied for introducing the binder.
  • Insertion device 12 comprises in the region of a material inlet 16 a conveying means 32, which is preferably designed as a conveyor belt.
  • the discharged material is noticeable this conveyor 32 or is scattered on the conveyor belt. While the material is in the material inlet 16, the material density by means of a
  • Measuring element 18 measured In the case of a conveyor belt on which the material is scattered, the material density can therefore also be referred to as spreading density or bulk density.
  • a radiating X-ray unit can be mentioned here, for example, whereby the radiographic values determined in this case must be converted in the control device, which can also be part of the X-ray unit.
  • the suitable measured value for determining the density is transmitted via a control line to the control device 20, possibly also wirelessly, and utilized insofar as the control device can control a metering element 22 which is arranged for the wetting of the material.
  • the material density is dependent, inter alia, also on the chip geometry. Therefore, it is possible to conclude on the basis of the material density on the surface to be wetted with the binder of the particles and thus to respond to these variations with an adjustment of the dosage of the binder.
  • Weight information of the dry wood continuously determined and used as the basis for the calculation of the amount of binder to be introduced is compared to this approach, by taking into account the material density avoided, for example, that although a high weight of material measured and thus a relatively high amount of binder is introduced, but this is mainly due to the current material composition of predominantly large and thus heavy chips with a relatively smaller surface , According to the invention an excessive binder consumption and thus high costs are avoided without reducing the quality of the material plates.
  • the material 14 is formed by means of a Abtschwalze 34 in an example, as a compulsory mixer
  • wetting device 24 transferred.
  • the binder is introduced via a nozzle arrangement 36, which is in operative connection with the controlled metering element 22 is.
  • Wetting device 24 mixes the spreadable material 14 with the
  • the material 14 leaves the compulsory mixer to be fed to the compression.
  • this bunker (not shown) provided as a buffer memory, in which the material is first stored to compensate for short-term capacity fluctuations can.
  • This bunker is connected downstream of the illustrated Materialweiter Unit 38.
  • the actual compression of the material to material plates then takes place preferably by means of a continuous (belt) press and under pressure / heat.
  • the wetting device 24 is formed as a chute with corresponding spray nozzles 40 for introducing the binder.
  • the design of the wetting device 24 has no influence on the application of the
  • the spray nozzles 40 can be considered as part of the metering element 22, since they set the manner of the quantity distribution of the binder on behalf of the metering element 22, which is controlled by the control device 20 to.
  • a displacement sensor 18a and a weight sensor 18b are provided.
  • the displacement sensor 18a is designed as a tactile (touch) sensor, which scans the surface of the material scattered on the conveying means 32 and performs an (indirect) volume measurement (with a known scattering width).
  • Weight sensor 18b is designed as a belt scale, which is in the material inlet 16, respectively belonging to the conveyor belt, integrated and clocked or continuously provides weight information. It is understood that in other embodiments, other numbers as well as other types of sensors, such as laser distance sensors, as
  • Measuring element can be used.
  • FIG 3 is a schematic representation of an inventive
  • the control device 20 shown.
  • the control device 20 includes a
  • Measuring interface 42 which is in communication with at least one measuring element (sensor) and receives from this a measured value.
  • Measurement interface can be implemented in hardware and / or in software.
  • the measurement interface a plug or a corresponding
  • the inventive control device 20 can in particular as a microcontroller, but also as software in one
  • At least one measured value is obtained by at least one measuring element 18 via the measuring interface 42.
  • the measured value contains information for determining the
  • Received measurement signal that reflects the current value of a measured variable. Based on the measured value in a processor 44 in the control device 20 is the
  • a metering value for the dosage of the binder to be introduced is then determined.
  • a metering value is to be understood in particular as meaning the amount of binder to be introduced per unit time. Based on this Dosierwert is via a control interface 46, the
  • Control signal can be both an analog and a digital signal.
  • the determination of the dosage amount based on the material density is preferably implemented as a function or as a lookup table.
  • a setpoint is included, which is one of expected
  • Material density corresponds.
  • the correction of the basic value takes place on the basis of a deviation of the current measured value of the material density from this desired value.
  • Material density is deviated from this setpoint up or down is over the variable coefficient a correction of the dosage made.
  • a variable material value of 180 kg / m 3 (x1) can be assigned a variable coefficient of -0.4% (y1) and a current material density of 250 kg / m 3 (x3) a variable coefficient of +0.4%. (y3), resulting in a dosage of 9.6% and 10.4%, respectively.
  • a minimum value of the variable coefficient can additionally be provided (for x ⁇ x1), which is not undershot even if the material density continues to decrease.
  • a maximum value for x> x3
  • the principle of the present invention is particularly advantageous in chipboard and OSB boards in which the material is applied in the material inlet of the introduction device by scattering and as a material density a scattering density can be measured. It is understood that it is possible and useful to determine the material density even with differently designed material feeds, for example in blow-lines, in the production of MDF boards, based on the
  • a computer program may be distributed along with hardware and / or as part of a hardware, for example, via the Internet or via wired or wireless communication systems.
  • Reference signs in the claims are not intended to be limiting.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (20) zum Ansteuern eines Dosierelements (22) einer Benetzungsvorrichtung (24) zum Dosieren eines Bindemittels im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material (14), mit: einer Messschnittstelle (42) zum Empfangen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in einem Materialzulauf (16) einer Einbringvorrichtung (12) für eine Benetzungsvorrichtung (24); einem Prozessor (44) zum Berechnen der Materialdichte basierend auf dem mindestens einen Messwert und zum Ermitteln eines Dosierwerts basierend auf der Materialdichte; und einer Steuerschnittstelle (46) zum Übermitteln eines Steuersignals an das Dosierelement (22), um das Dosierelement (22) zum Dosieren des Bindemittels entsprechend dem ermittelten Dosierwert anzusteuern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuerverfahren, eine Einbringvorrichtung (12) und ein Einbringverfahren zum Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials (14) sowie ein System (10) zur Herstellung von Werkstoff platten.

Description

Steuervorrichtung und -verfahren zum Dosieren eines Bindemittels, eine Einbringvorrichtung und -verfahren zum Einbringen eines Bindemittels in einen Materialstrom sowie ein System zur Herstellung von Werkstoff platten Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Dosierelements zum Dosieren eines Bindemittels in der Herstellung von
Werkstoffplatten aus streufähigem Material, ein entsprechendes Steuerverfahren, eine Einbringvorrichtung sowie ein Einbringverfahren zum Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials und ein System zum Herstellen von Werkstoff platten.
Bei der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material wird ein Gemisch aus Partikeln und/oder faserartigen Stoffen (beispielsweise Holzspäne oder anderes lignocelluloses Material) und einem Bindemittel (beispielsweise Leim) zu einer Streugutmatte auf ein Form- oder Förderband (Streubandförderer) gestreut. Diese Streugutmatte (auch als Partikelmatte bezeichnet) wird anschließend nach einer gegebenenfalls erforderlichen Vorbehandlung einer kontinuierlichen oder
diskontinuierlichen Verpressung zugeführt, die mittels Druck und/oder Wärme erfolgen kann. Beispielsweise können in dieser Art Spanplatten, MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten) oder OSB-Platten (Oriented Strand Board oder Grobspanplatten) hergestellt werden.
Bevor das Material der Verpressung zugeführt wird, wird es mit einem Bindemittel benetzt (Beleimung). Diese Beleimung kann beispielsweise in einem Fallschacht erfolgen, in dem das Bindemittel durch Sprühen beim Fallen aufgelockertes Material eingebracht wird. Alternativ kann auch ein sogenannter Zwangsmischer eingesetzt werden, bei dem die Partikel zusammen mit dem Bindemittel und möglichen weiteren Mitteln in einer sich drehenden Rolle vermengt werden. Danach kann eine
Zwischenspeicherung in einem Streugutspeicher, der als Puffer fungiert, erfolgen. Aus diesem Puffer wird das Material dann wieder ausgetragen, mittels einer
Streuvorrichtung auf das Pressenband gestreut und der Verpressung zugeführt.
Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht ist mit der EP 2 747 966 B1 , der WO 2014 079 987 A1 und der WO 2014 079 988 A1 bekannt geworden. Eine beispielhafte Vorrichtung zur Dosierung von Bindemittel in einen Materialstrom ist mit der DE 10 2008 059 877 A1 bekannt geworden.
Beim Einbringen des Bindemittels ist eine abgestimmte Dosierung des Bindemittels in mehrfacher Hinsicht relevant. Eine zu geringe Dosierung des Bindemittels kann zu einer schlechteren Stabilität und Qualität der Werkstoffplatten führen. Eine
Überdosierung vermag ebenfalls die Plattenqualität zu verschlechtern, aber vielmehr stellen das Bindemittel sowie mögliche andere einzubringende Additive einen wesentlichen Faktor der Materialkosten dar und wirken sich damit direkt auf die
Herstellungskosten aus.
Bisher erfolgt die Dosierung der Menge des einzubringenden Bindemittels zumeist ausgehend von der trockenen Holzmasse (z. B. in Prozent Festharz auf Masse atro Holz). Üblicherweise ist in einem Rezept vermerkt, welche Dosierung abhängig vom Werkstoff und/oder abhängig von den erforderlichen/gewünschten Eigenschaften der Werkstoffplatten zu wählen ist. Die Dosierung des Bindemittels erfolgt dann
gravi metrisch.
Die theoretisch optimale Bindemitteldosierung hängt von der Oberfläche der einzelnen Partikel des verwendeten Rohmaterials (Späne, Fasern, etc.) ab. Oft ist dieses Material jedoch inhomogen und enthält Partikel unterschiedlicher Geometrien. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien kann es demnach dazu kommen, dass bei konstanter Masse die mit Bindemittel zu beaufschlagende Oberfläche der Partikel variiert. Dies wiederum führt dazu, dass die von der Holzmasse ausgehend gewählte
Bindemitteldosierung zu hoch oder zu niedrig sein kann. Um eine ausreichende Binde- mittelmenge sicherzustellen, wird daher oft sicherheitshalber eine erhöhte Bindemitteldosierung verwendet. Hierdurch ergibt sich eine schwankende Qualität der
hergestellten Werkstoffplatten sowie höhere Kosten für das Bindemittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ausgehend hiervon, die Dosierung des Bindemittels zu optimieren, um Werkstoffplatten hoher Qualität bei möglichst geringem Bindemitteleinsatz zu ermöglichen. Insbesondere soll eine Steuervorrichtung sowie ein Steuerverfahren zum Ansteuern eines Dosierelements zum Dosieren eines
Bindemittels in der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material geschaffen werden. Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe eine
Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Dosierelements einer
Benetzungsvorrichtung zum Dosieren eines Bindemittels im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material, mit:
einer Messschnittstelle zum Empfangen eines Messwerts mit
Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in einem Materialzulauf einer Einbringvorrichtung für die Benetzungsvorrichtung;
einem Prozessor zum Berechnen der Materialdichte basierend auf dem mindestens einen Messwert und zum Ermitteln eines Dosierwerts basierend auf der Materialdichte; und
einer Steuerschnittstelle zum Übermitteln eines Steuersignals an das Dosierelement, um das Dosierelement zum Dosieren des Bindemittels entsprechend dem ermittelten Dosierwert anzusteuern.
Der Prozessor wird in vorteilhafter Weise bevorzugt nicht nur die Materialdichte aufgrund der Messwerte ermittelt, sondern noch Materialkonstanten,
Kennlinienstrukturen und weitere Informationen zur Ermittlung der
Materialdichte/Schüttdichte gemäß seiner Vorgaben und Möglichkeiten in Betracht ziehen.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Steuerverfahren zum Ansteuern eines Dosierelements zum Dosieren eines Bindemittels in der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material, mit den Schritten:
- Empfangen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der
Materialdichte des streufähigen Materials in einem Materialzulauf einer Einbringvorrichtung zum Einbringen des Bindemittels;
Berechnen der Materialdichte basierend auf dem mindestens einen Messwert und Ermitteln eines Dosierwerts basierend auf der
Materialdichte; und
Übermitteln eines Steuersignals an das Dosierelement, um das Dosierelement zum Dosieren des Bindemittels entsprechend dem ermittelten Dosierwert anzusteuern. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Einbringvorrichtung zum
Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials, mit:
einem Materialzulauf zum Zuführen des streufähigen Materials, wobei der Materialzulauf bevorzugt ein Förderband umfasst;
- einem Messelement zum Messen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in dem Materialzulauf, wobei das Messelement bevorzugt einen Wegsensor zum kontinuierlichen Ermitteln einer Materialhöhe des Materials und/oder einen Gewichtssensor zum kontinuierlichen Ermitteln einer Gewichtsinformation umfasst;
einer Steuervorrichtung wie zuvor beschrieben; und
einem Dosierelement zum Dosieren des Bindemittels in Abhängigkeit des Steuersignals, wobei das Dosierelement bevorzugt als Dosierpumpe ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Einbringverfahren zum Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials, mit den Schritten:
Zuführen des streufähigen Materials in einem Materialzulauf;
Messen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der
Materialdichte des streufähigen Materials in dem Materialzulauf;
Ausführen eines Steuerverfahrens wie zuvor beschrieben; und
Dosieren des Bindemittels entsprechend dem berechneten Dosierwert. Zudem betrifft ein Aspekt der Erfindung ein System zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoff platten, mit:
- einer Einbringvorrichtung nach Anspruch wie zuvor beschrieben; und
- einer Benetzungsvorrichtung zum Benetzen des streufähigen Materials mit dem Bindemittel. Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger, auf dem Programmcode gespeichert ist, der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren mit den Schritten wie oben beschrieben auszuführen, wenn der
Programmcode ausgeführt wird. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die Steuervorrichtung, das Steuerverfahren, die Einbringvorrichtung, das Einbringverfahren, das System und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Steuervorrichtung und das Steuerverfahren in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein können.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung dient dazu, die durch ein Dosierelement in einen Strom aus streufähigem Material einzubringende Dosiermittelmenge
einzustellen. In der Herstellung von Werkstoffplatten wird als Bindemittel zumeist Leim verwendet. Das Bindemittel wird beispielsweise mittels einer Düse kontinuierlich in den Materialstrom eingesprüht.
Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, dass die Berücksichtigung der Dichte des mit Bindemittel zu versetzenden Materials zu einer präziseren Dosierung des Bindemittels verwendet werden kann. Unter der Materialdichte versteht sich hierin eine aus erfassten Messwerten berechnete Größe für die kontinuierlich zugeführte Masse pro Volumen des streufähigen Materials.
Beim bisherigen System wurde zumeist lediglich das Gewicht des zugeführten
Materials berücksichtigt. Das einzubringende Bindemittel wurde entsprechend einem für ein bestimmtes Gewicht des Materials vorgegebenen Wert dosiert. Dieser Ansatz ist nicht optimal, da die Gesamtoberfläche des zugeführten Materials auch von der Materialzusammensetzung und der Partikelgeometrie abhängt.
Erfindungsgemäß ist hingegen vorgesehen, dass die Dosierung des Bindemittels nicht anhand des Gewichts, sondern anhand der Materialdichte ermittelt wird. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen wird die Materialdichte basierend auf einem Sensorwert
(Messwert) berechnet und hiervon dann die Dosierung (Dosierwert) des Bindemittels abgeleitet. Anhand dieses Dosierwerts wird die Dosierung des Bindemittels, also die eingebrachte Bindemittelmenge, gesteuert. Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen ergibt sich der Vorteil, dass der Einsatz des Bindemittels direkt in Abhängigkeit der mit dem Bindemittel zu benetzenden
Materialoberfläche erfolgt. Der Einsatz des Bindemittels wird optimiert. Es wird eine optimale Menge an Bindemittel eingebracht. Hierdurch können einerseits Kosten eines übermäßigen Bindemitteleinsatzes vermieden werden und andererseits eine hohe Qualität der hergestellten Werkstoffplatten sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann insbesondere in einer
Einbringvorrichtung zum Einbringen eines Bindemittels in einem System zur
Herstellung von Werkstoffplatten zum Einsatz kommen. In einem solchen System wird streufähiges Material mit Bindemittel benetzt und der Verpressung zugeführt.
Bevorzugt wird hierzu eine kontinuierliche Bandpresse eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich insbesondere zum Betrieb in einem System zur Herstellung von Werkstoffplatten. Das Steuerverfahren kann zur
Ansteuerung eines Dosierelements in einer bestehenden Anlage, die gegebenenfalls um Sensorik erweitert wurde, verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Steuervorrichtung ist die Messschnittstelle zum Empfangen eines Höhenwerts von einem, bevorzugt taktilen, Wegsensor zum kontinuierlichen Ermitteln einer Materialhöhe des Materials im Materialzulauf ausgebildet; und ist der Prozessor zum Berechnen der Materialdichte basierend auf der Materialhöhe ausgebildet. Mittels eines Wegsensors kann kontinuierlich die Höhe des auf einem Förderband beförderten Materials gemessen werden. Bevorzugt ist hierzu ein taktiler Sensor (Tastsensor) vorgesehen. In bisherigen Anlagen werden keine vergleichbaren Sensoren eingesetzt. Durch die Verwendung eines Wegsensors wird es ermöglicht, kontinuierlich Informationen über das Volumen des eingebrachten Materials im Materialzulauf zu gewinnen. Der entsprechende Höhenwert (Messwert) wird im Prozessor, gegebenenfalls in Zusammenschau mit weiteren Messwerten, zum Berechnen der Materialdichte verwendet. Ausgehend von der Materialhöhe und einer durch die Anlagengeometrie vorgegebenen und vorbekannten Breite, kann das Materialvolumen bestimmt werden. Die Messung des Volumens des eingebrachten Materials ist oft direkt aussagekräftig bezüglich der Materialdichte. Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen wird eine präzise Aussage über die Materialdichte zum optimierten Einsatz des Bindemittels verwendet, wodurch Herstellungskoten gespart werden können. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Messschnittstelle zum Empfangen eines Gewichtswerts von einem Gewichtssensor, bevorzugt einer Bandwaage, zum kontinuierlichen Ermitteln einer Gewichtsinformation des Materials im Materialzulauf ausgebildet; und ist der Prozessor zum Berechnen der Materialdichte basierend auf der Gewichtsinformation ausgebildet. Durch die Verwendung eines Gewichtssensors, der bevorzugt als Bandwaage ausgebildet ist, wird es ermöglicht, kontinuierlich das Gewicht des zugeführten Materials im Materialzulauf zu messen. Das gemessene Gewicht dient bevorzugt lediglich als Zusatzinformation in der Berechnung der
Materialdichte (Masse pro Volumen). Durch die Verwendung eines Gewichtssensors kann eine präzise Aussage über die aktuelle Materialdichte getroffen werden und die Dosierung des Bindemittels optimiert werden.
Vorteilhafterweise ist der Prozessor zum Ermitteln des Dosierwerts basierend auf einem für einen Sollwert der Materialdichte vordefinierten Grundwert ausgebildet. In bisherigen Herstellungssystemen ist zumeist in einem Rezept ein Wert für die einzubringende Bindemittelmenge vermerkt. Erfindungsgemäß wird dieses Rezept dahingehend erweitert, dass zudem eine erwartete Materialdichte (Sollwert) angegeben ist. Durch einen Vergleich dieses Sollwerts mit dem aktuell gemessenen Wert der Materialdichte, kann festgestellt werden, ob die Bindemitteldosierung (im Vergleich zum Grundwert) erhöht oder verringert werden soll. Im Vergleich zu bisherigen Einrichtungen kann damit eine automatische Anpassung der
Bindemitteldosierung vorgenommen werden. Der Grundwert sowie der zugehörige Sollwert werden vorzugsweise von einem Anlagenhersteller oder von einem
erfahrenen Fachmann vorgegeben und können gegebenenfalls während des Betriebs angepasst werden. Die zusätzliche Angabe des Sollwerts der Materialdichte ermöglicht eine präzise Steuerung des Einbringens des Bindemittels und damit eine hohe Qualität der hergestellten Werkstoffplatten bei geringeren Materialkosten.
Vorteilhafterweise ist der Prozessor zum Ermitteln des Dosierwerts basierend auf einem variablen Beiwert, bevorzugt zum Ermitteln des Dosierwerts als Summe aus Grundwert und Beiwert, ausgebildet; und ergibt sich der Beiwert aus einer
vordefinierten Zuordnung zu einer Abweichung der berechneten Materialdichte von dem Sollwert. Der variable Beiwert wird ausgehend von der berechneten Materialdichte im Hinblick auf den Sollwert festgelegt. Durch die Verwendung eines vordefinierten variablen Beiwerts abhängig von der Abweichung der aktuellen Materialdichte von dem Sollwert, kann eine einfache und effiziente Steuerung der Bindemitteldosierung ermöglicht werden. Die eingebrachte Menge des Bindemittels ist demnach darauf abgestimmt, ob die Materialdichte zum aktuellen Zeitpunkt höher oder niedriger als der Sollwert, also der Erwartungswert, liegt. Die Dosierung des Bindemittels wird optimiert. Bei konstanter Plattenqualität kann die verwendete Bindemittelmenge verringert werden, sodass es zu einer Kostenersparnis kommt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Prozessor zum Ermitteln des Dosierwertes als lineare Funktion zwischen einem Minimalwert als geringstmögliche Dosierung und einem Maximalwert als höchstmögliche Dosierung ausgebildet. Durch die Verwendung einer linearen Funktion wird eine effiziente Ableitung des Dosierwerts ermöglicht. Durch die Verwendung einer beidseitigen Grenze für die Menge des einzubringenden Bindemittels (Minimalwert bzw. Maximalwert) wird sichergestellt, dass eine
Mindestmenge nicht unterschritten bzw. eine Höchstmenge nicht überschritten wird. Ausreißer werden verhindert. Es werden verlässliche Angaben bezüglich oberer und unterer Grenzwerte, die beispielsweise als Qualitätsangaben für Werkstoffplatten notwendig sind, ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuerschnittstelle zum Übermitteln des Steuersignals an eine Dosierpumpe ausgebildet; und umfasst das Steuersignal eine Drehzahlinformation der Dosierpumpe. Bevorzugt ist das Dosierelement als
Dosierpumpe ausgebildet. Bei einer Dosierpumpe kann die eingebrachte
Bindemittelmenge drehzahlgesteuert variiert werden. Durch eine höhere Drehzahl wird eine höhere Bindemittelmenge eingebracht. Eine unmittelbare Einwirkung auf die Bindemittelmenge wird ermöglicht.
In einer alternativen oder kumulativen Ausgestaltung kann die Steuerschnittstelle zum Übermitteln des Steuersignals an steuerbare Ventile für Sprühdüsen und/oder eine Düsenanordnung respektive deren Zuführleitungen ausgebildet sein und das
Steuersignal eine Stellinformation für die Ventile umfassen. Gerade Direktventile in den Düsen ermöglichen eine besonders genaue Steuerung des Bindemittels und der Abgabemenge. Die Genauigkeit der Abgabemenge kann durch Messvorrichtungen in den Zuleitungen und/oder den Düsen für die Durchflussmenge optimiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermitteins des Dosierwerts basierend auf einem für einen Sollwert der Materialdichte vordefinierten Grundwert. Wie zuvor bereits beschrieben, wird also für eine bestimmte Bindemitteldosierung eine Angabe einer Materialdichte (Sollwert) vordefiniert. Ausgehend von diesem Sollwert kann eine Steuerung basierend auf Abweichungen der aktuellen Materialdichte von diesem Sollwert vorgenommen werden. Abweichungen können insoweit korrigiert werden, als die Menge des eingebrachten Bindemittels entsprechend angepasst wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Steuerverfahren einen Schritt des Ermitteins des Dosierwerts basierend auf einem variablen Beiwert, bevorzugt des Ermitteins des Dosierwerts als Summe aus Grundwert und Beiwert, wobei sich der Beiwert aus einer vordefinierten Zuordnung zu einer Abweichung der berechneten Materialdichte von dem Sollwert ergibt. Wie ebenfalls zuvor beschrieben, kann durch einen variablen Beiwert, der aus einer vordefinierten Zuordnung zu einer Abweichung der aktuellen Materialdichte von dem Sollwert ermittelt wird, eine einfache und robuste Steuerung erreicht werden.
Vorteilhafterweise umfasst das Steuerverfahren weiterhin einen Schritt des Ermitteins des Dosierwertes als lineare Funktion zwischen einem Minimalwert als
geringstmögliche Dosierung und einem Maximalwert als höchstmögliche Dosierung. Eine lineare Funktion lässt sich einfach und speichereffizient umsetzen. Eine Menge, die sich zwischen einem Minimal-und einem Maximalwert bewegt, erlaubt eine verlässliche Angabe bezüglich Mindest- und Höchstdosierungen, wie sie in einem Handbuch oder einer Produktbeschreibung oft erforderlich ist.
Hierin bezeichnet eine Mess- oder eine Steuerschnittstelle insbesondere eine hard- oder softwaremäßig umgesetzte Anschlussstelle zum Anschließen bzw. Auslesen eines Messwertgebers (Sensors). Die Schnittstelle ist entsprechend des
angeschlossenen Geräts ausgebildet. Unter einem Messwert versteht sich ein von einem Sensor bereitgestellter Wert, bzw. ein Signal, der/das ein physikalisches Phänomen widerspiegelt. Zumeist ist ein analoges oder digitales Signal darunter zu verstehen. Unter einem Steuersignal versteht sich ein analoges oder digitales, zumeist kontinuierlich übermitteltes, Signal, das in einem entsprechend ausgebildeten
Dosierelement verarbeitet werden kann. Unter dem Ausdruck„kontinuierlich" wird hierin ein fortlaufendes Herstellen von Werkstoff platten, Ermitteln einer Messgröße, Steuern eines Dosierelements, etc. verstanden. Es ist jedoch möglich, dass Teile eines kontinuierlichen Prozesses auch getaktet ablaufen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Insbesondere kann als Dosierelement eine bereits bekannte Dosier- und/oder
Mischvorrichtung für Benetzungsmittel, beispielsweise Klebstoffe, Leime, Leimflotten, Addtive, Härter oder dergleichen gesteuert werden, welche ihrerseits die
entsprechenden Auftragsvolumina an die eine oder mehrere Düsen zur Benetzung verteilt.
Die Erfindung erzielt insbesondere dann hervorragende Resultate, wenn anstelle eines reinen Materialstromes aus einer Materialart (Holz) Partikel anderer Art, beispielsweise Kunststoffe, Füllstoffe, Holz- oder Kunststoffrecyclate oder andere Stoffe zugemischt werden. Durch den Transport des Materialstromes kann es dann zu Klassiereffekten kommen, die eine angepasste Benetzung benötigen. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang aber auch eigenständig für einen in seiner Materialart homogenen Materialstrom vorgesehen, dass die Steuereinrichtung, bevorzugt bei stark
schwankenden Dichten (Schüttdichten) eine Weg-Zeit-Verfolgung vom Ort der Messung (Messelement) bis hin zum Ort der Benetzung (Düsenanordnung,
Dosierelement) in ihre Steuerung oder Regelung einbezieht. Im Vergleich hierzu langsam schwankende Schüttdichten resultieren daraus, dass zu Beginn der Produktion in einem Messerringzerspaner (bei der Herstellung der Späne) optimale Späne erzeugt werden. Während der Produktionszeit beeinflusst dann ein schlechter werdender Zustand der Messer (Schleifzustand) die Qualität der Späne und verändert deren Geometrie. Aus diesem Grund müssen die Messer regelmäßig nachgeschliffen werden, was zu periodischen Änderungen der Spangeometrien führen kann. Erfindungsgemäß kann auf solche Schwankungen durch ein Anpassen der Bindemitteldosierung reagiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: eine schematische Darstellung eines Systems zur
kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten mit einer Einbringvorrichtung und einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung einer alternativen
Ausführungsform eines Systems zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten; eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Dosierelements zum Dosieren eines
Bindemittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und eine schematische Darstellung einer Zuordnung zwischen einer Materialdichte und einem variablen Beiwert zur Verwendung in der Berechnung des Dosierwerts.
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem System 10 einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffplatten in einer Schnittansicht schematisch dargestellt. In einer Einbringvorrichtung 12 wird Bindemittel in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials 14 eingebracht. Im Bereich eines Materialzulaufs 16 der Einbringvorrichtung 12 ist ein Messelement 18 angeordnet, durch das ein Messwert mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials 14 gewonnen werden kann. Erfindungsgemäß ist eine Steuervorrichtung 20 vorgesehen, durch die, basierend auf dem Messwert, ein Dosierelement 22 angesteuert wird. Durch das Dosierelement 22 wird in einer Benetzungsvorrichtung 24 Bindemittel in das streufähige Material 14 eingebracht. Als Bindemittel wird bevorzugt Leim verwendet, allerdings ist auch die erfindungsgemäße Dosierung anderer einzubringender Mittel möglich.
Solche Systeme werden insbesondere in der Herstellung von Werkstoffplatten in kontinuierlichen Presssystemen verwendet. In der vorliegenden Figur ist die eigentliche Presse zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Unter streufähigem Material 14 verstehen sich insbesondere Holzspäne (z. B.
Deckschichtspäne, Mittelschichtspäne), Grobschnitzel oder auch Holzfasern. Auch Zuschlagteile oder Recyclingmaterial kann in dem Materialstrom vorhanden sein. Die einzelnen Materialbestandteile werden als Partikel bezeichnet.
Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung zur Verwendung in der Herstellung von Spanplatten und OSB-Platten aus Holzspänen. Schwankungen in der
Materialdichte (bei gleichbleibendem Gewicht) resultieren hierbei daraus, dass in der Regel ein Holzmix als Material verwendet wird. Beispielsweise kann Festholz unterschiedlicher Holzarten, Recyclingholz, Holz mit unterschiedlichem Staubanteil, Hobelspäne, etc. verwendet werden. Zudem kann es in dem verwendeten Holzmix auch über die Produktionszeit zu Schwankungen kommen, die dann zu Variationen in der Materialdichte führen. Weiterhin können auch unterschiedliche Spangeometrien im zu verwendenden Material vorkommen, die eine unterschiedliche Schüttdichte bewirken.
Das Material wird über eine Materialzuführung 26 in das System 10 eingebracht. Der Materialzuführung 26 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Materialbunker 28 nachgeschaltet, der als Materialspeicher zur Pufferung dient. Das Material wird aus dem Materialbunker 28 mittels Bodenband 31 und Austragsrollen 30 der
Einbringvorrichtung 12 zum Einbringen des Bindemittels zugeführt. Die
Einbringvorrichtung 12 umfasst im Bereich eines Materialzulaufs 16 ein Fördermittel 32, das bevorzugt als Förderband ausgebildet ist. Das ausgetragene Material fällt auf dieses Fördermittel 32 bzw. wird auf das Förderband gestreut. Während sich das Material im Materialzulauf 16 befindet, wird die Materialdichte mittels eines
Messelements 18 gemessen. Im Fall eines Förderbandes, auf das das Material gestreut wird, kann die Materialdichte daher auch als Streudichte oder Schüttdichte bezeichnet werden. Als eine Möglichkeit eines Messelements 18 kann hier zum Beispiel eine durchstrahlende Rontgeneinheit genannt werden, wobei die hierbei ermittelten Durchstrahlungswerte in der Steuervorrichtung, welche auch Teil der Rontgeneinheit sein kann, umgerechnet werden müssen. Der geeigneter Messwert zur Ermittlung der Dichte wird über eine Steuerleitung an die Steuervorrichtung 20, ggfs. auch drahtlos, übertragen und dort insoweit verwertet, als dass die Steuervorrichtung ein Dosierelement 22 ansteuern kann, welches für die Benetzung des Materials angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung wird ausgenutzt, dass die Materialdichte unter anderem auch von der Spangeometrie abhängig ist. Daher ist es möglich, auf Basis der Materialdichte auf die mit Bindemittel zu benetzende Oberfläche der Partikel zu schließen und so auf diese Schwankungen mit einer Anpassung der Dosierung des Bindemittels zu reagieren.
Bei der Einbringung des Bindemittels werden bisher zumeist lediglich
Gewichtsinformationen des trockenen Holzes kontinuierlich ermittelt und als Grundlage für die Berechnung der Bindemittelmenge, die eingebracht werden soll, verwendet. Im Vergleich zu diesem Ansatz wird durch die Berücksichtigung der Materialdichte beispielsweise vermieden, dass zwar ein hohes Materialgewicht gemessen und damit eine vergleichsweise hohe Bindemittelmenge eingebracht wird, dies jedoch vor allem der aktuellen Materialzusammensetzung aus vorwiegend großen und damit schweren Spänen mit einer relativ kleineren Oberfläche geschuldet ist. Erfindungsgemäße werden ein übermäßiger Bindemittelverbrauch und damit hohe Kosten vermieden, ohne die Qualität der Werkstoffplatten zu verringern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird mittels einer Abschlagswalze 34 das Material 14 in eine beispielsweise als Zwangsmischer ausgebildete
Benetzungsvorrichtung 24 überführt. In der Benetzungsvorrichtung 24 wird das Bindemittel über eine Düsenanordnung 36 eingebracht, die in Wirkverbindung mit dem gesteuerten Dosierelement 22 steht. Die als Zwangsmischer ausgebildete
Benetzungsvorrichtung 24 vermengt das streufähige Material 14 mit dem
eingebrachten Bindemittel und benetzt so die einzelnen Partikel gleichmäßig. Nach der Vermengung mit dem Bindemittel verlässt das Material 14 den Zwangsmischer, um der Verpressung zugeführt zu werden. Zumeist ist hierfür ein weiterer Bunker (nicht dargestellt) als Pufferspeicher vorgesehen, in dem das Material zunächst gelagert wird, um kurzfristige Kapazitätsschwankungen ausgleichen zu können. Dieser Bunker ist der dargestellten Materialweiterführung 38 nachgeschaltet. Die eigentliche Verpressung des Materials zu Werkstoffplatten findet dann bevorzugt mittels einer kontinuierlichen (Band-) Presse und unter Druck/Hitze statt.
In der Figur 2 ist ebenfalls ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen System 10 schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt. Im Vergleich zur vorherigen
Darstellung ist die Benetzungsvorrichtung 24 als Fallschacht mit entsprechenden Sprühdüsen 40 zum Einbringen des Bindemittels ausgebildet. Die Ausführung der Benetzungsvorrichtung 24 hat keinen Einfluss auf die Anwendung der
Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Sprühdüsen 40 können als Teil des Dosierelements 22 betrachtet werden, setzen sie doch die Art und Weise der Mengenverteilung des Bindemittels im Auftrag des Dosierelements 22, welches durch die Steuervorrichtung 20 gesteuert wird, um.
Als Messelemente 18 zur Ermittlung der Materialdichte sind im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Wegsensor 18a sowie ein Gewichtssensor 18b vorgesehen. Der Wegsensor 18a ist als taktiler (Tast-) Sensor ausgebildet, der die Oberfläche des auf das Fördermittel 32 aufgestreuten Materials abtastet und eine (mittelbare) Volumenmessung (bei bekannter Streubreite) durchführt. Der
Gewichtssensor 18b ist als Bandwaage ausgebildet, der in den Materialzulauf 16, respektive dem Förderband zugehörig, integriert ist und getaktet oder laufend eine Gewichtsinformation liefert. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsbeispielen auch andere Anzahlen sowie andere Typen von Sensoren, wie zum Beispiel Laserabstandssensoren, als
Messelement verwendet werden können. In der Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung 20 dargestellt. Die Steuervorrichtung 20 umfasst eine
Messschnittstelle 42, die in Kommunikation mit zumindest einem Messelement (Sensor) steht und von diesem einen Messwert übermittelt bekommt. Die
Messschnittstelle kann in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Beispielsweise kann die Messschnittstelle einem Stecker oder einer entsprechenden
Treiberschnittstelle entsprechen. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 20 kann insbesondere als Mikrocontroller, jedoch ebenfalls als Software in einer
Anlagensteuerung ausgebildet sein. Über die Messschnittstelle 42 wird von mindestens einem Messelement 18 mindestens ein Messwert erhalten. Der Messwert enthält Informationen zur Ermittlung der
Materialdichte des streufähigen Materials. Bevorzugt wird ein kontinuierliches
Messsignal erhalten, das den aktuellen Wert einer Messgröße widerspiegelt. Basierend auf dem Messwert wird in einem Prozessor 44 in der Steuervorrichtung 20 die
Materialdichte berechnet. Beispielsweise kann die Materialdichte auf Basis eines Gewichts sowie eines Volumens des Materials, die mittels einem Weg- und einem Gewichtssensor erfasst wurden, bestimmt werden.
Ausgehend von dieser berechneten Materialdichte wird dann ein Dosierwert für die Dosierung des einzubringenden Bindemittels ermittelt. Unter einem Dosierwert ist insbesondere die Menge an einzutragendem Bindemittel pro Zeiteinheit zu verstehen. Basierend auf diesem Dosierwert wird über eine Steuerschnittstelle 46 das
Dosierelement 22 mittels eines Steuersignals so angesteuert, dass eine dem
Dosierwert entsprechende Dosierung des Bindemittels zustande kommt. Das
Steuersignal kann hierbei sowohl ein analoges als auch ein digitales Signal sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte der Steuervorrichtung 20 aus. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren als Steuerprogramm in einer, ohnehin vorhandenen, Maschinensteuerung einer
Gesamtanlage zur Herstellung von Werkstoffplatten oder einer kontinuierlich arbeitenden Presse umgesetzt sein. Die Bestimmung der Dosiermenge basierend auf der Materialdichte ist bevorzugt als Funktion oder als Nachschlageoperation (Lookup-Table) umgesetzt. Aus der
Eingangsgröße (aktuelle Materiadichte) wird gemäß einer vordefinierten Vorschrift oder Angabe eine Ausgangsgröße (Dosierwert bzw. Dosiermittelmenge) ermittelt. Zumeist bezieht sich der Dosierwert auf eine Prozentskala, in der der Anteil des Bindemittels am Gewicht der herzustellenden Werkstoffplatten angegeben ist.
In der Figur 4 ist schematisch eine beispielhafte Bestimmung des Dosierwerts dargestellt. Ein Grundwert der Dosierung (bevorzugt ebenfalls als Prozentangabe) wird zunächst wie in einer klassischen Regelung einem Rezept entnommen. Das Rezept stellt eine Art Empfehlung dar, die beispielsweise auf Basis eigener Erfahrungen oder auf Basis einer Vorgabe des Anlagenbauers ermittelt wurde. Der Grundwert legt eine „normale" Bindemittelmenge für eine bestimmte Materialart und bestimmte gewünschte Platteneigenschaften fest. Dieser Grundwert wird dann mittels eines variablen und auf Basis der Materialdichte ermittelten Beiwerts korrigiert, um möglichen Schwankungen in der Zusammensetzung des Materials und damit in der benötigten Bindemittelmenge auszugleichen. Der variable Beiwert stellt also eine Art Korrekturfaktor zur Abstimmung des Grundwerts auf das aktuelle zu benetzende Material dar.
In die Berechnung wird ein Sollwert miteinbezogen, der einer zu erwartenden
Materialdichte entspricht. Die Korrektur des Grundwerts findet ausgehend von einer Abweichung des aktuellen Messwerts der Materialdichte von diesem Sollwert statt.
Grundwert, Dosierwert, Sollwert und variabler Beiwert sind bevorzugt auf einer Prozentskala angegeben. Es versteht sich jedoch, dass auch die Angabe auf einer absoluten (Gewichts-) Skala möglich ist. Ebenfalls ist eine Kombination möglich.
Im dargestellten Beispiel ist auf der x-Achse die aktuell ermittelte Materialdichte und auf der y-Achse der resultierende (zugeordnete) Beiwert abgetragen. Vorliegend ist dem Sollwert an der Stelle x2 ein variabler Beiwert von y2 zugeordnet. Beispielsweise kann einer Materialdichte (Schüttdichte, Sollwert) von 215 kg/m3 (x2), die gemäß Rezept mit 10 % Bindemittel versetzt werden soll (Grundwert), ein variabler Beiwert von 0 % (y2) zugeordnet sein. Sofern dann bei der Bestimmung der aktuellen
Materialdichte von diesem Sollwert nach oben oder unten abgewichen wird, wird über den variablen Beiwert eine Korrektur der Dosierung vorgenommen. Beispielsweise kann einer aktuellen Materialdichte von 180 kg/m3 (x1 ) ein variabler Beiwert von -0,4 % (y1 ) zugeordnet sein und einer aktuellen Materialdichte von 250 kg/m3 (x3) ein variabler Beiwert von +0,4 % (y3), sodass sich ein Dosierwert von 9,6 % bzw. 10,4 % ergibt.
Wie im dargestellten Beispiel ersichtlich, kann zudem ein Minimalwert des variablen Beiwerts vorgesehen sein (für x < x1 ), der auch bei weiter abnehmender Materialdichte nicht unterschritten wird. Selbiges gilt auch für einen Maximalwert (für x > x3), der auch beim Überschreiten einer vordefinierten Materialdichte nicht überschritten werden darf. Hierdurch wird die Sicherheit der Anlage erhöht.
Es versteht sich, dass die o.g. Zahlen sowie auch die dargestellte teilweise lineare Funktion lediglich beispielhaft zu verstehen sind. Es sind verschiedene Zuordnungen des Sollwerts zu den Stellen x1 , x2 und x3 möglich. Ebenfalls ist es möglich, dass der Grundwert eine einseitige Limitierung des Dosierwerts nach oben oder unten darstellt, also nicht unter- bzw. überschritten werden kann (z. B. Grundwert entspricht Wert an der Stelle y3).
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei Span- und OSB-Platten vorteilhaft, bei denen das Material im Materialzulauf der Einbringvorrichtung durch Streuen aufgebracht wird und als Materialdichte eine Streudichte gemessen werden kann. Es versteht sich, dass es auch bei anders ausgebildeten Materialzuführungen, beispielsweise bei Blow-Lines, bei der Herstellung von MDF-Platten, möglich und sinnvoll ist, die Materialdichte zu ermitteln, um basierend darauf die
Bindemitteldosierung zu regeln.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten
Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden
Patentansprüche. In den Patentansprüchen schließen die Wörter„umfassen" und„mit" nicht das
Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel„ein" oder „eine" schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann.
Ein Computerprogramm kann auf einem nicht-flüchtigen Datenträger
gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme, vertrieben werden. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
Bezuqszeichenliste P1541 :
10 System
12 Einbringvorrichtung
14 Material
16 Materialzulauf
18 Messelement
18a Wegsensor
18b Gewichtssensor
20 Steuervorrichtung
22 Dosierelement
24 Benetzungsvorrichtung
26 Materialzuführung
28 Materialbunker
30 Austragsrollen
31 Bodenband
32 Fördermittel
34 Abschlagswalze
36 Düsenanordnung
38 Materialweiterführung
40 Sprühdüse
42 Messschnittstelle
44 Prozessor
46 Steuerschnittstelle

Claims

Patentansprüche
Steuervorrichtung (20) zum Ansteuern eines Dosierelements (22) einer
Benetzungsvorrichtung (24) zum Dosieren eines Bindemittels im Zuge der
Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigem Material (14), mit:
- einer Messschnittstelle (42) zum Empfangen eines Messwerts mit
Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in einem Materialzulauf (16) einer Einbringvorrichtung (12) für eine
Benetzungsvorrichtung (24);
- einem Prozessor (44) zum Berechnen der Materialdichte basierend auf dem mindestens einen Messwert und zum Ermitteln eines Dosierwerts basierend auf der Materialdichte; und
- einer Steuerschnittstelle (46) zum Übermitteln eines Steuersignals an das Dosierelement (22), um das Dosierelement (22) zum Dosieren des Bindemittels entsprechend dem ermittelten Dosierwert anzusteuern.
Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Messschnittstelle (42) zum Empfangen eines Höhenwerts von einem, bevorzugt taktilen, Wegsensor (18a) zum kontinuierlichen Ermitteln einer Materialhöhe des Materials (14) im Materialzulauf (16) ausgebildet ist und dass der Prozessor (44) zum Berechnen der Materialdichte basierend auf der Materialhöhe ausgebildet ist.
Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschnittstelle (42) zur Empfangen eines Gewichtswerts von einem
Gewichtssensor (18b), bevorzugt einer Bandwaage, zum kontinuierlichen Ermitteln einer Gewichtsinformation des Materials (14) im Materialzulauf (16) ausgebildet ist und der Prozessor (44) zum Berechnen der Materialdichte basierend auf der Gewichtsinformation ausgebildet ist. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (44) zum Ermitteln des Dosierwerts basierend auf einem für einen Sollwert der Materialdichte vordefinierten Grundwert ausgebildet ist.
Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (44) zum Ermitteln des Dosierwerts basierend auf einem variablen Beiwert, bevorzugt zum Ermitteln des Dosierwerts als Summe aus Grundwert und Beiwert, ausgebildet ist und sich der Beiwert aus einer vordefinierten Zuordnung zu einer Abweichung der berechneten Materialdichte von dem Sollwert ergibt.
Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (44) zum Ermitteln des Dosierwertes als lineare Funktion zwischen einem Minimalwert als geringstmögliche Dosierung und einem Maximalwert als höchstmögliche Dosierung ausgebildet ist.
Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschnittstelle (46) zum Übermitteln des
Steuersignals an eine Dosierpumpe ausgebildet ist und das Steuersignal eine Drehzahlinformation der Dosierpumpe umfasst und/oder dass die Steuerschnittstelle (46) zum Übermitteln des Steuersignals an steuerbare Ventile für Sprühdüsen (40) und/oder eine Düsenanordnung (36) respektive deren Zuführleitungen ausgebildet ist und das Steuersignal eine Stellinformation für die Ventile umfasst.
Einbringvorrichtung (12) zum Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials (14), mit:
- einem Materialzulauf (16) zum Zuführen des streufähigen Materials, wobei der Materialzulauf bevorzugt ein Förderband umfasst;
- einem Messelement (18) zum Messen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in dem Materialzulauf, 5 wobei das Messelement bevorzugt einen Wegsensor (18a) zum
kontinuierlichen Ermitteln einer Materialhöhe des Materials und/oder einen Gewichtssensor (18b) zum kontinuierlichen Ermitteln einer
Gewichtsinformation umfasst;
- einer Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche; und 10 - einem Dosierelement (22) zum Dosieren des Bindemittels in Abhängigkeit des
Steuersignals, wobei das Dosierelement bevorzugt als Dosierpumpe ausgebildet ist.
9. System (10) zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoff platten, mit 15 einer Einbringvorrichtung (12) nach Anspruch 8 und einer Benetzungsvorrichtung (24) zum Benetzen des streufähigen Materials (14) mit dem Bindemittel.
10. Steuerverfahren zum Ansteuern eines Dosierelements (22) zum Dosieren eines Bindemittels in einer Benetzungsvorrichtung (24) im Zuge der Herstellung von
20 Werkstoffplatten aus streufähigem Material (14), mit den Schritten:
Empfangen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte
des streufähigen Materials in einem Materialzulauf (16) einer
Einbringvorrichtung (12) zum Einbringen des Materials in die
25 Benetzungsvorrichtung (24);
Berechnen der Materialdichte basierend auf dem mindestens einen Messwert und Ermitteln eines Dosierwerts basierend auf der Materialdichte; und
Übermitteln eines Steuersignals an ein Dosierelement (22), um das Dosierelement (22) zum Dosieren des Bindemittels entsprechend dem
30 ermittelten Dosierwert anzusteuern.
1 1 . Steuerverfahren nach Anspruch 10, mit dem Schritt Ermitteln des Dosierwerts
basierend auf einem für einen Sollwert der Materialdichte vordefinierten Grundwert.
35 12. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , mit dem Schritt Ermitteln des Dosierwerts basierend auf einem variablen Beiwert, bevorzugt Ermitteln des Dosierwerts als Summe aus Grundwert und Beiwert, wobei sich der Beiwert aus einer vordefinierten Zuordnung zu einer Abweichung der berechneten Materialdichte von dem Sollwert ergibt.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit dem Schritt Ermitteln des Dosierwertes als lineare Funktion zwischen einem Minimalwert als geringstmögliche Dosierung und einem Maximalwert als höchstmögliche Dosierung.
Einbringverfahren zum Einbringen eines Bindemittels in einen kontinuierlichen Materialstrom streufähigen Materials (14), mit den Schritten:
Zuführen des streufähigen Materials in einem Materialzulauf (16);
Messen eines Messwerts mit Informationen zur Ermittlung der Materialdichte des streufähigen Materials in dem Materialzulauf;
Ausführen eines Steuerverfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13; und Dosieren des Bindemittels entsprechend dem berechneten Dosierwert.
Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger, auf dem Programmcode gespeichert ist, der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren mit den Schritten nach einem der Ansprüche 10 bis 14 auszuführen, wenn der Programmcode ausgeführt wird.
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