用于制造材料板的设备和方法与流程

2021-01-12 12:01:20|

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本发明涉及一种用于制造材料板、尤其是用于分割沿三个空间方向延伸并且在至少两个空间方向上具有有限尺寸的幅材的设备，所述设备包括至少一个具有分离刀具和基座的分离机构以及导向机构，至少分离机构的基座设置成沿导向机构可移动的，所述设备具有用于使分离刀具相对于基座移动的第一驱动装置和用于使基座相对于导向机构移动的第二驱动装置。

本发明还涉及一种用于制造材料板、尤其是用于分割沿三个空间方向延伸并且在至少两个空间方向上具有有限尺寸的幅材的方法，借助设置在属于分离机构的基座上的分离刀具依次从幅材上分离出材料板，为此基座沿与同一分离机构相配的导向机构移动，第一驱动装置驱动分离刀具并且第二驱动装置使基座沿导向机构移动。

背景技术：

材料板生产可节拍或连续地进行。在节拍生产中材料板被制成为在所有三个空间方向上都具有有限尺寸的面状物体，而在连续过程中生产的材料板则是仅在两个空间方向上具有有限尺寸的幅材的定尺寸剪切。在此接合和/或压缩单元的工作方式预规定整个过程是节拍过程还是连续过程。由于压缩单元或组合的接合和压缩单元通常在材料板生产中也以显著的压力工作，因此技术人员通常将这些单元相对于整个设备称为压力机部件。在按本文件意义生产材料板时，根据待生产材料板的材料和尺寸，工作压力通常在约80n/cm²至330n/cm²之间的范围内并且有利地在130n/cm²至280n/cm²之间的范围内。

按本文件意义材料板优选由复合材料并且在此优选由纤维、尤其是木材复合材料、石膏复合材料、织物复合材料和/或增强热塑性塑料制成。木材复合材料例如包括层压纸板、osb材料(定向刨花板材料)、mdf材料(中密度木纤维材料)、hdf材料(高密度木纤维材料)、多层板、胶合板、轻质建筑板、傅里叶胶合板等。石膏复合材料在此尤其是理解为各种类型的石膏板。术语织物复合材料应理解为这样的复合物，其中至少一种复合组分包括织物。在所谓的织物增强层压板中通常是这种情况。但在最简单的实施方式中，该术语也可包括仅浸渍的织物。增强热塑性塑料根据一般的语言习惯应理解为所有(纤维)增强热塑性塑料。

本文件意义上的材料板还可由层压板形式的混合复合材料制成，只要层压板的至少一层相应于所述复合材料之一。

根据复合材料和板厚度在此产生约3.0kg/m²和约55.0kg/m²之间的单位面积重量。现在常见的板尺寸约为1.8m至3.7m宽并且长度介于4.0m至12.0m之间、大多为6.0m。这可导致每个材料板的总重量超过2,400公斤。

节拍压力机部件的优点主要在于更低成本的机器设计。而连续工作的压力机部件和相应制造方法的特点则是生产率显著提高并且因此降低了总生产成本。例如在此通常只需切割材料板四个侧边中的两个，以便在整个板上实现足够均匀的产品特性。本申请人的压力机在此是技术领先的。

新一代压力机应达到更高的生产速度。在此规定，可能的生产速度应从约2m/s的幅材速度增加大约50％至约3m/s的幅材速度。

这给在下游连接压力机的设备提出了巨大的挑战，因为这些设备负责从连续到不连续生产和/或继续加工过程的过渡或者已完全设计用于不连续加工由幅材产生的材料板。所谓的最后加工区域的这些设备例如包括纵向切割机、如修边或切边设备、横向切割机、如多对角线切割机、冷却和存放设备、预堆叠和堆叠系统、标记区域、包装装置以及各种运输单元。

这些分配给最后加工区域的设备的生产能力必须能够跟随它们上游的压力机的生产速度，以免不必要地降低材料板生产设备的整体生产率。

因为与连续工作的生产过程相比不连续工作的生产过程还包括与有用阶段交替的静止和加速阶段，因此有用阶段内的加工速度必须高于相对应的、连续工作的生产过程中的加工速度。

横切装置(其一般也称为制造设备)在最后加工区域的设备中占据特殊位置并且通过从仅在两个维度中尺寸有限并以幅材速度移动的幅材分离出在三个维度中尺寸都有限的材料板来将生产过程从连续工作方式转变为不连续的工作方式。

现有技术中已知的横切装置大多包括切割装置，该切割装置通常可通过横梁相对于移动的幅材以一定角度被引导。这种横切装置例如在de3217941a1、de10002802a1或de102004015891a1中被描述。为了使横切装置能够从移动的幅材中生产矩形材料板，其移动速度必须角度相关地与幅材速度同步。为了获得整齐的切口或材料板边缘，还必须相应地同步通常围绕沿横梁线性移动的轴线旋转的切削刃的切削速度。

从所引用的文献中可知，在过去多个横切装置依次设置或一个横切装置配备有多个切割装置，以便可以提高材料板生产设备的生产率。

此外，驱动单元也已适应了不断提高的要求。

为了能够满足所描述的新一代压力机的要求及其提高的生产速度(幅材速度)，必须优化有用和加速阶段并且最大程度地减少静止时间。

但从简单的物理关系可以看出，将加速能力提高50％意味着为此所需的发动机功率将提高到输出功率的3倍。如果再考虑其它方面、例如驱动单元的惯性增加，则功率需求甚至还将进一步增加。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于为(尤其是用于木质材料板的)材料板生产设备的运营者提供一种尤其是在运行中特别经济的、制造材料板的可能性。尤其是应减少从以高生产速度移动的幅材上制造材料板所需的能量成本。

本发明的任务在开头所述类型的设备中以下述方式得以解决：设置至少一个用于在电动机式运行和发电机式运行之间切换的驱动装置。

由此可回收至少一部分在制动分离刀具时或在基座减速过程中以热量消散的能量，这极大地提高了设备运行的经济性。相关驱动装置可在发电机式运行中执行制动器的任务并在某些情况下也可完全替代原本必需的制动器，从而例如只需再设置一个紧急制动器，其在正常运行中不使用或仅非常有限地使用。

在此优选该设备包括蓄电装置并且优选包括可与蓄电装置作用连接的控制装置。

以此方式可实现特别经济的能源预算。通过发电机式运行获得的(回收)能量当然也可间接地(即在暂存之后)或直接提供到设备的其它位置处或设备附近或上级的系统中。

但在设备内设置蓄电装置的优点在于路径短并且避免了长线路路径中的能量损失。

蓄电装置优选可包括电容器。

此外可优选规定，所述蓄电装置具有一个消耗点并且与至少一个在正常运行期间具有基本上恒定的能量需求的用电器、尤其是电机作用连接。

为此，虽然需要将控制装置构造用于从间歇地馈入蓄电装置中的能量来计算恒定待输出的能量，但可以此方式特别好地降低所需的能量成本。

也可优选规定，蓄电装置具有一个消耗点并且与至少一个在正常运行期间具有变化的能量需求的用电器、尤其是所述驱动装置之一作用连接。

对此有利的是，蓄电装置构造用于至少在短时间内提供高电压。

即使这可能稍逊于前述实施方式的总效率，但这种实施方式也是优选的，因为它能覆盖较小的电网最大供应峰值。由于保证材料板生产设备运行所需的、可从(公共)电网调用的供应峰值(例如在启动兆瓦级设备时)通常会导致高昂的合同成本，因此对于运营者而言重要的是，保持小的最大供应峰值。对此，先前被馈入能量的蓄电装置可具有很高的价值，该能量到目前为止被无用地转化为磨损和热量。

在某些情况下可有利的是，将至少一个驱动装置构造为旋转电机。

这种驱动装置价格便宜。市场上也有可简单地设置用于发电机式运行的旋转电机。因此可想到，可通过相应的措施、如接口、控制装置、蓄电装置和/或类似物相应按本发明意义对现有设备——其具有构造为旋转电机的驱动装置——进行升级或改造。

也可有利的是，至少一个驱动装置构造为线性电机。

线性电机具有特别好的加速度值并且非常适合于快速、精确和有效地加速小至中等的质量(例如直到约300kg范围)。线性电机因此可有利影响设备的能源预算。

优选至少一个驱动装置的标称功率在2.5kw至19.5kw之间、尤其是在4.0kw至14.5kw之间、特别优选在4.5kw至9.5kw之间。

测试令人意想不到地表明，这些相对低的功率范围结合线性电机的设置已经完全足够用于加工材料板、如厚度在2.5mm至70mm之间的木质材料板。

有利的是，所述设备包括形成运输路径的、用于运输幅材和/或材料板的运输机构或与这种运输机构作用连接。

设置形成运输路径的、用于运输幅材和/或材料板的运输机构能使为制造材料板待分离的材料板(“母板”)或优选待分离的幅材经过所述设备的分离机构并在幅材和/或(产生的多个)材料板移动期间进行分离。

为此可优选运输路径包括优选可借助电机驱动的、循环设置的运输装置的一区段。

以此方式待分离的材料板(“母板”)或优选待分离的幅材可以恒定的工作方式经过所述设备的分离机构，由此避免了不必要的启动/停止过程以及与此相关的不必要的磨损和能耗。

有利的是，所述设备包括至少一个另外的分离机构。

由此，所述设备也可从相对快地经过分离机构的母板或幅材上切下相对短的材料板，因为在一个分离机构不可使用、即例如在其返回初始位置的途中，另一分离机构可使用。例如当运输速度(沿运输路径)为2.5m/s至例如3.0m/s时，也可切下长度(沿运输路径的移动方向)为4.0m至6.0m的材料板。

在一种用于制造材料板、尤其是用于分割沿三个空间方向延伸并且在至少两个空间方向上具有有限尺寸的幅材的方法中，借助设置在属于分离机构的基座上的分离刀具依次从幅材上分离出材料板，为此基座沿与同一分离机构相配的导向机构移动，第一驱动装置驱动分离刀具并且第二驱动装置使基座沿导向机构移动。本发明的任务通过下述方式来解决：在运行期间至少一个驱动装置在电动机式运行和发电机式运行之间转换至少一次。

为此优选使用根据权利要求1至10中任一项所述的设备来实施该方法。

在使用该方法以及使用该设备时产生的优点可按意义从对该设备的优点描述中获知或从中简单地转移或导出。

附图说明

下面根据仅示出一种实施例的附图详细阐述本发明。附图如下：

图1以透视图示出根据现有技术的材料板生产设备，其具有连接其上的横切装置以及用于运输材料板的设备。

图2示出用于制造材料板的设备的示意图。

具体实施方式

图1以透视图示出如从现有技术中已知的材料板生产设备23的一区段，其具有连接其上的、用于制造材料板10的设备1。

材料板生产设备23这样设置在空间中，使得其纵向方向沿x轴、其横向方向(宽度)沿y轴并且其高度方向沿z轴形成。所示区段相应于用于运输并且尤其是用于分离和分割材料板10的系统的至少一部分，材料板作为连续幅材2从生产设备34中出来，该生产设备尤其是具有连续工作的压力机、如本申请人的压力机，在此也可包括用于制造材料板10、尤其是用于分割沿三个空间方向x、y、z延伸并且在至少两个空间方向y、z上具有有限尺寸的幅材2的设备，所述设备1包括至少一个具有分离刀具3和基座4的分离机构5以及包括导向机构6，至少分离机构5的基座4设置成可沿导向机构6移动的，所述设备1包括用于使分离刀具3相对于基座4移动的第一驱动装置和用于使基座4相对于导向机构6移动的第二驱动装置。

所述设备1可包括形成运输路径18的、用于运输幅材2和/或材料板10的运输机构17或与这种运输机构17作用连接。

图2现在以示意图示出根据本发明的用于制造材料板10的设备1的一种实施方式。图中所示的用于制造材料板10、尤其是用于分割沿三个空间方向x、y、z延伸并且在至少两个空间方向y、z上具有有限尺寸的幅材2的设备1包括至少一个具有分离刀具3和基座4的分离机构5以及包括导向机构6，至少分离机构5的基座4设置成可沿导向机构6移动的，所述设备1包括用于使分离刀具3相对于基座4移动的第一驱动装置和用于使基座4相对于导向机构6移动的第二驱动装置，该设备的特征在于第三驱动装置9，其与第二驱动装置8一样设置用于使同一基座4相对于导向机构6移动。

所述设备具有控制装置27，借助该控制装置至少可控制和/或调节第二驱动装置8和第三驱动装置9并且在所示情况下也适合于无线的数据传输。替代或附加地，控制装置27也可适合于有线数据传输。

分离刀具3在设备1的正常运行中在所示阶段中与幅材2接合，该幅材通过运输机构17沿运输路径18基本上沿x方向(即从图平面出来)被运输。在分离过程的进一步过程中，从图的左边缘、即从第一侧24方向形成一个材料板10。分离刀具通过第一驱动装置7驱动并且在当前情况下围绕作为基座4部件的轴旋转。基座4又通过第二驱动装置8驱动，第二驱动装置使循环的皮带35移动，该皮带设计成能通过联接器22与基座并且因此间接地与第三驱动装置9可拆地连接的。第三驱动装置9和第二驱动装置8的结构不同。第二驱动装置8构造为旋转电机19，而第三驱动装置构造为线性电机20。虽然第二驱动装置8和第三驱动装置9都介于4.0kw和12.5kw之间的标称功率范围内，但其标称功率彼此不同。

构造为线性电机20的第三驱动装置9包括一个轨道11和两个动子12和13，所述动子相对于导轨6位置固定地设置在机架上，而轨道11则与基座4连接。在所示情况下，轨道11的宽度(沿y方向)构造得短于有用区域14的宽度(同样沿y方向)。但由此在待分离幅材2的每一侧24或25上产生的重叠作用长度足以使第三驱动装置9将第二驱动装置8充分加速，以便在基座4相对于幅材2运输方向成一定角度在待分离材料上移动时使基座4达到笔直且完美切割幅材2所需的速度。

因此，在设置在有用区域14旁的边缘区域15或16之一中，基座在较短的行程上通过两个驱动装置8和9一起加速并且随后在有用区域中仅通过驱动装置8移动。这以节省空间和能量的方式进行。由于轨道11在离开相应动子12或13的作用区域时自动脱开，因此相应动子的朝向幅材的端点也可以说是一种联接器。

但作为替代方案，轨道也可以未示出的形式构造得如此长(沿y方向)，以至于其至少完全覆盖有用区域(沿y方向)。

动子12和13分别与一个冷却装置21作用连接。当然，这也可以是具有两个作用区域的同一冷却装置21。

线性电机20在基座4加速时在电动机式运行中起作用，而其在分离过程之后所需的基座4减速时则在发电机式运行中起作用并且因此适合于将待在减速过程中减少的动能的一部分转换成可存储的能量并将其供应给存储装置。

对于返回路径，即不应使分离刀具3与待分离幅材2作用接合的路径，分离刀具构成为可通过基座4的伸缩结构向上(在z方向上)抬起并因此可改变其与幅材的距离a。

为了促进特别精确的分离过程，但例如也为了优化线性电机20和因此设备1的能源经济性，线性电机的轨道11甚至具有两个(出于冗余原因)指示器36。

在线性电机的发电机式运行中“获得”的能量可直接或间接地(通过蓄电装置26)提供给设备1或材料板生产设备23的用电器。在所示情况下，蓄电装置为此具有消耗点32，通过该消耗点，构造为旋转电机19的驱动装置8可调用能量。为此可相应地通过控制装置27来控制或调节驱动装置8和/或蓄电装置26。此外，蓄电装置26具有消耗点33，该消耗点是开放的用以连接用电器，但例如可与设备1或材料板生产设备23中的用电器连接。

当然可以认为，在图平面中依次设置的多个分离机构5、5'或5、5'和5”可设置在所描述的设备1中。也可沿传输路径18相继设置多个设备1。

当然也可以认为，其它分离机构5'或5”可分别相应于所描述的分离机构5构造并且可设置成沿同一导向机构6或与其相配的、分开的导向机构6'或6”可移动。仅示例性在图2中代表其它分离机构5'、5”以及必要时相配的导向机构6'、6”和相应的驱动装置7'、7”、8'、8”、9'、9”示出一个基座4'，该基座在待分离幅材的移动方向上甚至设置在上述包括分离刀具3、基座4、导向机构6和驱动装置7至9的组件之前。但该顺序在此仅用于更好的显示并且其命名当然是可逆的。

在不脱离本发明范围的情况下，可在本文件的公开内容内以各种方式对所示实施方式进行调整、改变和扩展。

例如也可想到这样的实施方式，其为每个基座设置仅一个驱动装置，该驱动装置例如构造为简单的旋转电机。

附图标记列表

1设备

2幅材

3分离刀具

4基座

5分离机构

5'第二分离机构/其它分离机构

6导向机构

7第一驱动装置

8第二驱动装置