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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbindungen
von dünnen,
flächigen
Elementen, wie z.B. Furnierstreifen, an ihren Kanten, um ein größeres flächiges Element
herzustellen.
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Furnierzusammensetzmaschinen
oder Stumpfverleimmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt. In derartigen Maschinen werden Holzfurniere an
ihren Schmalseiten mittels Kleben zusammengesetzt. Die Furnierstreifen
sind dabei längliche
Streifen, welche an den Kanten mit Leim versehen werden und dann
in den Maschinen verklebt werden. Hierzu werden die einzelnen Furnierstreifen
mittels eines Transportsystems in die Maschine eingeführt und
an den Stoßkanten,
welche mit Leim benetzt sind, zusammengefügt. Dabei wird einerseits ein Druck
auf die Fuge zwischen den einzelnen Furnierstreifen ausgeübt und andererseits
wird der Klebstoff üblicherweise
durch Wärme
ausgehärtet.
In den zur Zeit am Markt gängigen
Maschinen wird die Wärme durch
elektrische Widerstandsheizungen erzeugt und an sogenannte Gleitschienen
abgegeben. Die Gleitschienen sind, damit der Klebstoff nicht an
ihnen haften bleibt, mit einer Antihaft-Beschichtung ausgestattet.
Die Aufgabe der Gleitschienen ist bei der Fugenbildung einerseits,
die Wärme
in den Klebstoff und den benachbarten Fugenbereich zu transportieren
und andererseits die Furniere plan zu halten. Da durch die Wärmeübertragung
der Heizschienen nicht nur die Klebefugen, sondern auch die Bereiche
um die Fugen herum erwärmt
werden, kann dies zu partiellen Trocknungen führen und Spannungen in den Furnierstreifen
erzeugen. Dadurch können
die zusammengesetzten Furniere eine wellige Gestalt erhalten.
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Um
die Probleme mit den Heizschienen zu umgehen wurde in der
DE 197 37 593 C1 eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Verkleben von Furnierstreifen
beschrieben, bei dem Mikrowellen zur Aushärtung des Klebstoffs verwendet
werden. Dadurch kann ein berührungsloses
Aushärten
des Klebstoffs erfolgen, so dass die durch den Kontakt der Heizschienen
mit den Furnieren auftretenden Probleme nicht auftreten. Allerdings
werden die gesamten Furnierstreifen von den Mikrowellen bestrahlt,
was insbesondere bei feuchten Furnieren zur Austrocknung der Furniere
in diesen Bereichen führen
kann, wodurch Spannungen im Furnier entstehen können.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Verbinden von dünnen, flächigen Elementen,
insbesondere von Furnierstreifen, bereitzustellen, welche einfach
und kostengünstig
herstellbar ist und ein gezieltes Einbringen von Mikrowellen in
eine mit Klebstoff versehene Stoßfuge zwischen zwei flächigen Elementen
ermöglicht.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches
und kostengünstiges
Verfahren zum Verbinden von dünnen,
flächigen
Elementen mittels Klebstoff bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Die Unteransprüche haben
jeweils vorteilhafte Weiterbildungen zum Gegenstand.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Verbinden von dünnen,
flächigen
Elementen mittels eines Klebstoffs gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
1 ermöglicht
eine schnelle und sichere Verbindung der flächigen Elemente, ohne dass
andere Bereiche der flächigen
Elemente durch die Mikrowellen getroffen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Mikrowellen in einem Holleiter geführt sind,
welcher wenigstens einen Schlitz aufweist. Die Stoßfüge zwischen
zwei flächigen
Elementen wird dabei an dem Schlitz vorbeigeführt, wobei Mikrowellen aus
dem Schlitz austreten können, um
den Klebstoff auszuhärten.
Dadurch können
die Mikrowellen gezielt in die Stoßfuge zum Klebstoff eingebracht
werden, ohne dass weitere Bereiche der flächigen Elemente den Mikrowellen
ausgesetzt sind. Die dünnen,
flächigen
Elemente sind vorzugsweise Furnierstreifen, insbesondere aus Holz,
oder Kunststoffstreifen, welche an ihren Längsseiten miteinander verbunden
werden, um z.B. großflächige Furniere
bereitzustellen.
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Vorzugsweise
weist der Hohlleiter einen rechteckigen Querschnitt auf. Hierdurch
kann der Hohlleiter besonders kompakt ausgebildet werden, so dass
dementsprechend eine Zusammensetzmaschine möglichst kleinbauend sein kann.
Dieses ermöglicht
das Zusammensetzen auch schmaler Furnierstreifen. Weiter bevorzugt
weist der Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt dabei ein Verhältnis der Seitenlängen von
1 zu 4 auf. Hierbei hat sich herausgestellt, dass ein innerer Querschnitt
des rechteckigen Hohlleiters von 21,6 mm × 86,4 mm besonders vorteilhaft
ist. Vorzugsweise werden die Mikrowellen dabei mit einer Frequenz
von ca. 2,45 GHz erzeugt. Eine Einrichtung zur Erzeugung von Mikrowellen kann
beispielsweise ein Magnetron sein.
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Weiter
bevorzugt liegen die dünnen,
flächigen
Elemente während
des Durchführens
durch die Maschine zumindest teilweise auf dem Hohlleiter auf. Hierbei
ist eine rechteckige Ausbildung des Hohlleiters ebenfalls vorteilhaft,
da die flächigen
Elemente dann unmittelbar an der Außenseite des Hohlleiters aufliegen
können.
Die dünnen,
flächigen
Elemente werden vorzugsweise kontinuierlich an dem oder den Schlitzen
des Hohlleiters vorbeigeführt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltund der Erfindung sind im Hohlleiter eine
Vielzahl von Schlitzen gebildet, welche auf einer Linie angeordnet sind.
Dadurch kann die Stoßkante
von zwei zu verbindenden flächigen
Elementen in Längsrichtung über die
Schlitze geführt
werden. Zwischen den einzelnen Schlitzen sind dabei immer Stege
gebildet, an welchen die Mikrowellen nicht austreten können. Die Vielzahl
von Schlitzen ist dabei derart gebildet, dass vorzugsweise benachbarte
Schlitze jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen.
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Besonders
bevorzugt wird in dem Hohlleiter eine stehende Welle von Mikrowellen
erzeugt und die Schlitze sind jeweils in dem Bereich der stehenden Welle
angeordnet an dem die maximale Abstrahlung erfolgt. Dadurch kann
eine besonders schnelle Aushärtung
des Klebstoffs erreicht werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
die Vorrichtung einen Reflektor, welcher gegenüber dem Hohlleiter an der Seite
des Hohlleiters angeordnet ist, an welcher der wenigstens ein Schlitz
angeordnet ist. Somit werden die flächigen Elemente zwischen dem Hohlleiter
und dem Reflektor durch die Vorrichtung geführt. Der Reflektor dient zur
Aufnahme und Reflektion von durch die Schlitze im Hohlleiter ausgetretenen
Mikrowellen, wodurch der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung
deutlich verbessert werden kann. Weiterhin wird dadurch verhindert, dass
Probleme aufgrund von austretenden Mikrowellen aus dem Bereich der
Stoßfuge
auftreten.
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Vorzugsweise
ist der Reflektor ebenfalls als hohler Leiter mit Schlitzen ausgebildet,
wobei die Schlitze im Reflektor an den Positionen gebildet sind, an
denen die Schlitze im Hohlleiter gebildet sind. Mit anderen Worten
liegen die Schlitze im Hohlleiter und im Reflektor einander gegenüber. Somit
werden Mik rowellen, welche durch einen Schlitz im Hohlleiter austreten,
durch den Schlitz im Reflektor aufgefangen und reflektiert und wieder
durch den Schlitz im Reflektor abgegeben.
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Um
einen besonders großen
Wirkungsgrad zu erreichen, entspricht die Form des Reflektors vorzugsweise
der Form des Hohlleiters.
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Weiter
bevorzugt ist der Reflektor mit einer planen Ebene gebildet, in
welcher die Schlitze angeordnet sind und der Reflektor wird mit
einer vorbestimmten Kraft auf die flächigen Elmente gedrückt. Die
vorbestimmte Kraft ist dabei derart gewählt, dass die flächigen Elemente
noch zwischen dem Reflektor und dem Hohlleiter hindurchgeführt werden
können.
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Weiter
bevorzugt sind im Hohlleiter und/oder im Reflektor verschiebbare
Abstimmelemente angeordnet, um eine Veränderung des Verlaufs der Mikrowellen
im Hohlleiter und/oder im Reflektor zu ermöglichen. Das Abstimmelement
ist vorzugsweise ein Schieber mit einer Platte, durch welchen die
Länge des
Hohlleiters verändert
werden kann. Dadurch ist insbesondere eine Feinabstimmung der stehenden Welle
im Hohlleiter bzw. im Reflektor möglich, um eine optimale Auskopplung
von Mikrowellen über
die Schlitze zu ermöglichen.
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Um
eine Verschmutzung der Schlitze im Hohlleiter bzw. im Reflektor
zu verhindern, ist vorzugsweise zwischen den flächigen Elementen und dem Hohlleiter
und zwischen den flächigen
Elementen und dem Reflektor ein Abdeckelement angeordnet. Das Abdeckelement
ist aus einem Material hergestellt, welches Mikrowellen nicht oder
nur in geringem Umfang absorbiert. Vorzugsweise ist das Abdeckelement
ein flexibles Abdeckband oder eine Teflonplatte oder eine Quarzglasplatte.
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Die
Abdeckplatten sind vorzugsweise losbar mit dem Hohlleiter bzw. dem
Reflektor verbunden. Somit werden die flächigen Elemente zwischen den Abdeckplatten
durch die erfindungsgemäße Maschine
geführt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist besonders bevorzugt eine Furnierzusammensetzmaschine und die
dünnen,
flächigen
Elemente sind vorzugsweise Furnierstreifen. Die Furnierstreifen
können
dabei aus Holz oder Kunststoff sein.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Verbinden von dünnen,
flächigen
Elementen mittels eines Klebstoffs, der mittels Mikrowellen ausgehärtet wird,
werden die Mikrowellen in einem Hohlleiter geführt und über wenigstens einen im Hohlleiter gebildeten
Schlitz aus dem Hohlleiter ausgekoppelt. Dabei sind die Schlitze
im Hohlleiter derart angeordnet, dass sie auf die mit Klebstoff
versehene Stoßfuge
zwischen zwei flächigen
Elementen treffen. Die flächigen
Elemente werden dabei an ihrer Stoßfuge entlang der Schlitze
geführt,
bis der Klebstoff durch die aus den Schlitzen austretenden Mikrowellen
ausgehärtet
ist. Die flächigen
Elemente sind vorzugsweise Furnierstreifen aus Holz oder Kunststoff.
Die flächigen
Elemente werden dabei besonders bevorzugt kontinuierlich an den
Schlitzen vorbeigeführt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Maschine
zum Verbinden von dünnen,
flächigen
Elementen miteinander an einer Stoßkante und
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2 eine
schematische Schnittansicht durch die in 1 gezeigte
Maschine.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine
Furnierzusammensetzmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Furnierzusammensetzmaschine 1 ein
Magnetron 2 zur Erzeugung von Mikrowellen. Die im Magnetron 2 erzeugten Mikrowellen
werden in einen Hohlleiter 3 geleitet. Wie aus 1 ersichtlich
ist, geht der Hohlleiter 3 ausgehend vom Magnetron 2 senkrecht
nach oben und knickt dann in einem Winkel von 90° dazu ab. Ferner umfasst die
Furnierzusammensetzmaschine 1 einen Reflektor 6,
welcher gegenüber
dem Hohlleiter 3 angeordnet ist. Ein Transportsystem 9 umfasst
mehrere Zahnräder 9b und
mehrere umlaufende Kettenelemente 9a. Das Transportsystem 9 ist
in den 1 und 2 nur schematisch dargestellt
und wird mittels eines Elektromotors angetrieben. Das Transportsystem 9 dient
zum Hindurchführen
von zwei Furnieren 12a, 12b durch die Maschine.
Wie aus 2 ersichtlich ist, werden die
Furniere 12a, 12b durch jeweils ein oberes und
unteres Kettenelement 9a transportiert.
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Wie
insbesondere aus 1 ersichtlich ist, ist der Reflektor 6 unmittelbar über dem
Hohlleiter 3 angeordnet. Wie in 2 gezeigt,
sind im Hohlleiter 3 eine Vielzahl von Schlitzen 4 gebildet
und im Reflektor 6 eine Vielzahl von Schlitzen 7 gebildet.
Genauer, wie aus 1 ersichtlich ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel
im Reflektor 6 fünf
Schlitze 7 gebildet. Ebenso sind im Hohlleiter 3 fünf Schlitze 4 gebildet.
Wie aus dem Querschnitt von 2 ersichtlich ist,
sind der Hohlleiter 3 und der Reflektor 6 gleich aufgebaut
und weisen die gleichen Abmessungen auf. Der Hohlleiter 3 und
der Reflektor 6 sind dabei derart zueinander angeordnet,
dass die Schlitze 4 des Hohlleiters 3 und die
Schlitze 7 des Reflektors 6 jeweils gegenüberliegend
positioniert sind. Die Schlitze 4 und 7 weisen
dabei eine Breite von ca. 5 mm und eine Länge von ca. 60 mm auf. Die
Abstände zwischen
jeweils benachbarten Schlitzen im Reflektor bzw. im Hohlleiter 3 sind
dabei gleich. Die inneren Abmessungen des Hohlleiters 3 und
des Reflektors 6 sind, wie aus 2 ersichtlich,
in einem Verhältnis von
A:B von 1:4 gebildet. Genauer beträgt die innere Breite A des
Hohlleiters 3 21,6 mm und die innere Höhe B des Hohlleiters beträgt 86,4
mm. Die inneren Abmessungen des Reflektors 6 sind identisch
zu denen des Hohlleiters 3.
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Weiterhin
umfasst der Hohlleiter 3 einen Abstimmschieber 5,
um eine Feinabstimmung der Position der elektromagnetischen Felder
im Hohlleiter 3 durchzuführen. Der Abstimmschieber 5 umfasst
eine Platte 5a, eine Stange 5b und einen Griff 5c und
wird manuell betätigt.
Der Reflektor 6 umfasst ebenfalls einen Abstimmschieber 8,
welcher eine Platte 8a, eine Stange 8b und einen
Griff 8c aufweist. Durch Veränderung der Position der Platte 5a bzw. 8a ergibt sich
somit eine verschiebbare Rückwand
für den Hohlleiter 3 und
den Reflektor 6, so dass eine Feinabstimmung der elektromagnetischen
Felder in den Hohlbereichen möglich
ist.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, umfasst die
Furnierzusammensetzmaschine 1 ferner eine untere Abdeckplatte 10 und
eine obere Abdeckplatte 11. Die Abdeckplatten 10 und 11 sind
längliche Platten,
welche die Schlitze 4 im Hohlleiter 3 und die Schlitze 7 im
Reflektor 6 abdecken. Dadurch wird verhindert, dass die
Schlitze insbesondere an ihren Rändern
Klebstoff aufnehmen, welcher durch den Einzug der Furniere 12a, 12b in
die Maschine dort anhaften kann. In 1 sind die
Abdeckplatten 10, 11 ebenfalls schematisch angedeutet.
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Der
Pfeil X in 1 bezeichnet die Richtung, in
welcher die Furniere 12a und 12b in die Maschine 1 eingeführt werden.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, werden
die Furniere 12a und 12b parallel nebeneinander
eingeführt,
wobei an den einander zugewandten Kanten der Furniere 12a, 12b jeweils
Klebstoff aufgetragen wurde, so dass zwischen den Furnieren 12a, 12b eine
mit Klebstoff versehene Stoßfuge
gebildet ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich
ist, werden die Furniere 12a, 12b derart in die Maschine
eingezogen und vom Transportsystem 9 in Richtung des Pfeils
X fortbewegt, dass sich die Stoßfuge 13 unmittelbar
zwischen den Schlitzen 4 im Hohlleiter 3 und den
Schlitzen 7 im Reflektor 6 befindet.
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Die
Abdeckplatten 10 und 11 sind aus einem Material
hergestellt, welches nicht bzw. nur in geringem Maße Mikrowellen
absorbiert. Beispielsweise sind die Abdeckplatten 10, 11 aus
einem Quartzglas oder aus Teflon hergestellt. Das Material, aus
welchem der Hohlleiter 3 bzw. der Reflektor 6 gefertigt ist,
ist dagegen derart gewählt,
dass die Mikrowellen nicht hindurchtreten können.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Furnierzusammensetzmaschine 1 ist
dabei wie folgt: Die im Magnetron 2 erzeugten Mikrowellen
werden über eine
Antenne in den Hohlleiter 3 ausgestrahlt. Über den
90°-Bogen
werden die Mikrowellen dann in den länglichen elektrisch leitfähigen Bereich
des Hohlleiters 3 geführt.
Mikrowellen können
hierbei im Bereich der Schlitze 4 aus dem Hohlleiter 3 ausgekoppelt werden.
Da die Schlitze 7 des Reflektors 6 unmittelbar
gegenüber
den Schlitzen 4 des Hohlleiters 3 angeordnet sind,
kann der Reflektor 6 die aus dem Hohlleiter 3 ausgetretenen,
aber nicht von dem Klebstoff in der Stoßfuge 13 absorbierten
Mikrowellen auffangen und wieder reflektieren. Die Furnierstreifen 12a und 12b werden
an den Kanten, an welchen sie zusammengeklebt werden sollen, mit
einem Klebstoff benetzt, welcher mittels Mikrowellen aushärtbar ist. Die
Furnierstreifen 12a und 12b werden dann an den Klebekanten
durch seitlichen Druck zusammengedrückt und gemeinsam in die Maschine
eingeführt. Der
Vorgang des Zusammendrückens
kann dabei auch gleichzeitig mit dem Einführen der einzelnen Furnierstreifen 12a, 12b in
die Maschine erfolgen. Die Furnierstreifen 12a, 12b werden
dann von dem Transportsystem 9 vollständig in die Maschine eingezogen
und durch die Maschine in Pfeilrichtung X hindurchgeführt. Der
Anfangszustand des Durchführens der
Furnierstreifen 12a, 12b ist dabei in 1 dargestellt.
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Die
Furnierstreifen 12a, 12b werden dabei derart durch
die Maschine hindurchgeführt,
dass die mit Klebstoff versehene Stoßfuge 13 unmittelbar über den
Schlitzen 4 im Hohlleiter 3 bzw. unterhalb der Schlitze 7 im
Reflektor 6 angeordnet ist (vgl. 2). Dabei
dient die Wand des Hohlleiters 3, in welcher die Schlitze 4 gebildet
sind, als Auflagefläche 3a.
Wie weiter aus den 1 und 2 angedeutet
ist, ist der Reflektor 6 beweglich aufgehängt und
kann mit einer Kraft F derart auf die Furnierstreifen 12a, 12b gedrückt werden,
dass die Reflektorwand, in welcher die Schlitze 7 gebildet
sind, als eine Druckfläche 6a wirkt.
Somit kann erreicht werden, dass die Furnierstreifen 12a, 12b auf
dem fest fixierten unteren Hohlleiter 3 und den ebenfalls
fest fixierten Transportsystemen 9 in einer Ebene aufliegen
und durch die vorbestimmte Kraft F des Reflektors 6 gegen
die Auflagefläche 3a gedrückt wird.
Dadurch können
die Furnierstreifen 12a, 12b bündig und ohne Versatz durch die
Maschine geführt
werden. Die Kraft F ist dabei derart gewählt, dass die Furnierstreifen 12a, 12b nicht
beschädigt
werden und durch die Maschine geführt werden können.
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Wenn
nun die mit Klebstoff versehene Stoßfuge 13 an den Schlitzen 4 im
Hohlleiter 3 vorbeigeführt
wird, werden Mikro wellen durch die Schlitze 4 nach außen ausgekoppelt
und werden vom Klebstoff in der Stoßfuge 13 absorbiert,
wodurch der Klebstoff aushärtet.
Die nicht absorbierten ausgetretenen Mikrowellen treten über die
Schlitze 7 in den Reflektor 6 ein und werden von
diesem reflektiert und können ebenfalls
wieder durch die Schlitze 7 austreten und auf den Klebstoff
in der Stoßfuge 13 treffen
und den Klebstoff weiter aushärten.
Die Mikrowellen werden durch die Form des Hohlleiters 3 dabei
zu einer stehenden Welle positioniert, wobei die Maxima der Mikrowellen
im Bereich der Schlitze 4 positioniert sind, so dass eine
möglichst
hohe Energie aus den Schlitzen 4 austreten kann, um den
Klebstoff auszuhärten.
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Die
Abdeckelemente 10, 11 sind dabei möglichst
dünn ausgebildet,
um zu ermöglichen,
dass die Mikrowellen konzentriert auf den Fugenbereich wirken können, um
die Mikrowellenleckstrahlung möglichst
klein zu halten.
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Somit
kann erfindungsgemäß eine Furnierzusammensetzmaschine
bereitgestellt werden, welche ein Verkleben von Furnierstreifen
ermöglicht, ohne
dass Beschädigungen
durch Heizbalken an den Furnierstreifen auftreten bzw. unkontrolliertes Einwirken
von Mikrowellenstrahlung auf die Furnierstreifen verhindert werden
kann. Durch die Verwendung eines spiegelbildlich angeordneten Reflektors 6 kann
darüber
hinaus weitestgehend verhindert werden, dass Mikrowellen aus dem
Bereich der Klebstoffhärtzone
in die Umgebung austreten. Die Mikrowellen können erfindungsgemäß gezielt
und mit gewünschtem
Energiegehalt zum Aushärten
des Klebstoffs eingesetzt werden.
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- 1
- Furnierzusammensetzmaschine
- 2
- Magnetron
- 3
- Hohlleiter
- 3a
- Auflageebene
- 4
- Schlitze
- 5
- Abstimmschieber
- 5a
- Platte
- 5b
- Stange
- 5c
- Griff
- 6
- Reflektor
- 6a
- Druckfläche
- 7
- Schlitze
- 8
- Abstimmschieber
- 8a
- Platte
- 8b
- Stange
- 8c
- Griff
- 9
- Transportsystem
- 9a
- Kettenelemente
- 9b
- Zahnräder
- 10
- untere
Abdeckplatte
- 11
- obere
Abdeckplatte
- 12a,
12b
- Furnierstreifen
- 13
- Stoßfuge