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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ferner ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks.
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Stand der Technik
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Im Bereich der Möbel- und Bauelemente-Industrie werden Werkstücke an ihrer Oberfläche häufig mit einem Beschichtungsmaterial versehen, beispielsweise einer Kante. Zum Anbringen des Beschichtungsmaterials an den Werkstücken kann beispielsweise eine mit Schmelzkleber vorbeschichtete Kante mittels einer Energiequelle erwärmt werden, um so den Schmelzkleber auf die gewünschte Aufschmelztemperatur für eine Verklebung zu bringen.
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So offenbart die
DE 10 2006 056 010 eine Beschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher ein auf dem Beschichtungsmaterial oder dem Werkstück vorgesehenes Haftmittel unter Einsatz eines Lasers erwärmt bzw. aktiviert wird. Ferner offenbart die
DE 10 2014 213 526 A1 eine Beschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher ein auf dem Beschichtungsmaterial oder dem Werkstück vorgesehenes Haftmittel unter Einsatz einer Mikrowellenquelle erwärmt bzw. aktiviert wird.
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Diese Verfahren haben sich als effizient erwiesen, da die aktivierbare Schicht (beispielsweise vorbeschichteter Schmelzkleber) gezielt erwärmt bzw. aktiviert werden kann. Allerdings besteht das Bedürfnis, den Einsatz an aktivierbarer Schicht und Energie weiter zu vermindern und die Qualität der Fügeverbindung weiter zu verbessern. Darüber hinaus ist bei den bekannten Vorrichtungen eine gewisse Mindestmenge des Beschichtungsmaterials erforderlich, sodass nicht alle Werkstücklängen beschichtet werden können. Darüber hinaus ist der Bauraum im Fügespalt bisweilen ein kritischer Faktor.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei hoher Qualität der Fügeverbindung einen verminderten Ressourceneinsatz ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstücks nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks nach Anspruch 10 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die bei herkömmlichen Beschichtungsverfahren auftretende „offene Zeit“, d.h. die Zeitspanne zwischen dem Aktivieren der aktivierbaren Haftschicht und dem eigentlichen Fügevorgang, zu eliminieren. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstücks die Aktivierungseinheit dazu angeordnet und eingerichtet ist, die aktivierbare Haftschicht in einem Zustand zu aktivieren, in welchem das Beschichtungsmaterial und das Werkstück in dem mittels der Aktivierungseinheit beaufschlagten Bereich bereits zumindest teilweise über die aktivierbare Haftschicht aneinander anliegen.
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Auf diese Weise kann die im Stand der Technik auftretende „offene Zeit“ eliminiert werden. Hierdurch ergibt sich eine weiter gesteigerte Qualität der Fügeverbindung, während gleichzeitig der Aktivierungsvorgang (z.B. Energieeintrag) besser gesteuert werden kann. Im beispielhaften Falle einer Aktivierung mittels Energie kann insgesamt auch mit einem geringeren Energieniveau gearbeitet werden. Darüber hinaus lässt sich der Aktivierungsvorgang auch von den Umgebungsbedingungen entkoppeln. So hängt im beispielhaften Falle einer Aktivierung mittels Energie die erforderliche Energie nicht mehr von den Umgebungsbedingungen, der Länge der offenen Zeit etc. ab.
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Darüber hinaus ergeben sich dank der vorliegenden Erfindung jedoch noch weitere Vorteile. So können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch sehr kurze Kantenlängen verarbeitet werden, während im Stand der Technik die minimale Kantenlänge durch den Abstand zwischen Aktivierungseinheit und Andrückeinrichtung vorgegeben war. Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Bauraum optimal ausgenutzt werden, insbesondere da im sogenannten Fügespalt zwischen Werkstück und Beschichtungsmaterial keine Aktivierungseinheit mehr vorgesehen werden muss. Hierdurch ergibt sich auch eine erhöhte Flexibilität der Konstruktion.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktivierungseinheit auf einer von der Fördereinrichtung abgewandten Seite der Andrückeinrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der auch Restriktionen hinsichtlich des Bauraums vermieden oder minimiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Aktivierungseinheit eine Energiequelle mit mindestens einem Energieerzeugungsabschnitt aufweist, der bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lasererzeugungsabschnitt, Infraroterzeugungsabschnitt, Ultraschallerzeugungsabschnitt, Magnetfelderzeugungsabschnitt, Mikrowellenerzeugungsabschnitt, Plasmaerzeugungsabschnitt, Beflammungsabschnitt und Begasungsabschnitt.
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Jede der genannten Energiequellen besitzt ihre spezifischen Vorteile. So ermöglicht ein Laser ein besonders zielorientiertes und zügiges Arbeiten, während Infrarot- und Plasmaquellen einen breitspurigen Betrieb und eine gute Tiefenwirkung zulassen. Energiequellen mit Ultraschall, Magnetfeld und Mikrowelle arbeiten berührungslos und sind besonders gut geeignet, auch während des Andrückens des Beschichtungsmaterials Energie in den Prozess einbringen. Dabei besitzen insbesondere ein Magnetfeld und eine Mikrowellenbeaufschlagung eine gute Tiefenwirkung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Andrückeinrichtung mindestens ein Andrückmittel aufweist, das für die von dem Energieaufbringabschnitt ausgegebene Energie zumindest teilweise durchlässig ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Variabilität und freie Gestaltbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden kann. Darüber hinaus werden auch Wartungs- oder Reparaturarbeiten erleichtert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sie ferner eine Abschirmungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, zumindest einen Teil der von der Energiequelle ausgegebenen Energie abzuschirmen. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter erhöht. Gleichzeitig wird aber auch die Flexibilität des Betriebs der Vorrichtung gesteigert, beispielsweise da sich die Aktivierungseinheit insbesondere bei geeigneter Abschirmungseinrichtung auch frei im Raum bewegen kann, beispielsweise bei sogenannten Stationärmaschinen, bei denen das Werkstück während des Beschichtungsvorgangs im Wesentlichen stationär ist.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Abschirmungseinrichtung zumindest teilweise im Bereich einer Ausgabeöffnung der Aktivierungseinheit vorgesehen ist, da an dieser Stelle besonders wirksam und effizient eine Abschirmung stattfinden kann. Bevorzugt ist die Abschirmungseinrichtung als Energiefalle ausgestaltet, insbesondere als sogenannte λ/4-Falle. Hierdurch kann mit geringem konstruktivem Aufwand und hoher Effizienz der gewünschte Abschirmeffekt erzielt werden.
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Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Abschirmungseinrichtung eingerichtet ist, ein zu beschichtendes Werkstück zumindest teilweise zu umgeben. Hierdurch wird die Betriebssicherheit und Effizienz der Abschirmungseinrichtung noch weiter gesteigert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann prinzipiell mit beliebigen Beschichtungsmaterialien und aktivierbaren Haftschichten eingesetzt werden. So kann die (beispielsweise mittels Energie) aktivierbare Haftschicht beispielsweise an der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks vorgesehen sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch separat eine aktivierbare Haftschicht zugeführt werden. Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass in der Zuführeinrichtung ein Beschichtungsmaterial angeordnet ist, das die aktivierbare Haftschicht enthält. Hierdurch ergeben sich nicht nur eine besonders einfache Konstruktion und ein störungsarmer Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sondern es lässt sich auch ein besonders ansprechendes Fugenbild bei hoher Qualität der Fügeverbindung erreichen. Dabei kann die aktivierbare Haftschicht beispielsweise im Wege der Coextrusion, aber auch im Wege der Beschichtung auf dem Beschichtungsmaterial vorgesehen sein, wobei die Beschichtung sowohl vorab, gegebenenfalls aber auch innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen kann.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks ist Gegenstand des Anspruchs 10. Durch dieses Verfahren lassen sich die oben beschriebenen Vorteile ebenfalls erreichen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 zeigt schematisch eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 zeigt schematisch eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 4 zeigt schematisch eine seitliche Detailansicht aus 3.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgen ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Eine Vorrichtung 1 zum Beschichten eines Werkstücks 2 ist in 1 schematisch in einer Perspektivansicht gezeigt. Die Vorrichtung 1 dient zum Beschichten von Werkstücken 2, die z.B. vollständig oder abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen. Derartige Werkstücke können beispielsweise im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie zum Einsatz kommen, aber auch in anderen Bereichen.
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Die Vorrichtung 1 umfasst zunächst eine Zuführeinrichtung 10 zum Zuführen eines Beschichtungsmaterials 12, wobei die Zuführeinrichtung 10 auch einen nicht näher gezeigten Vorrat an Beschichtungsmaterial 12 beinhalten kann. Bei dem Beschichtungsmaterial kann es sich beispielsweise um sogenannte Kantenbänder handeln, die aus unterschiedlichsten Materialien bestehen können wie beispielsweise Kunststoff, Furnier, Aluminium etc. Es kann sich jedoch auch um ein eher bahnförmiges Material handeln, das nicht notwendigerweise für eine Schmalfläche, sondern gegebenenfalls auch für eine Breitfläche des zu beschichtenden Werkstücks 2 vorgesehen ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Beschichtungsmaterial 12 mit einer mittels Energie aktivierbaren Haftschicht 14 versehen, die beispielsweise mit dem Beschichtungsmaterial 12 coextrudiert sein kann oder auch im Nachgang zur Herstellung des Beschichtungsmaterials 12 auf dieses aufgebracht worden sein kann. Prinzipiell kann es sich auch um eine integrale Schicht des Beschichtungsmaterials 12 handeln, die jedenfalls mit bloßem Auge nicht als separate Schicht 14 ersichtlich ist und möglicherweise insgesamt einstückig und strukturell identisch mit dem Beschichtungsmaterial 12 ausgestaltet ist. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es jedoch ebenso möglich, die mittels Energie aktivierbare Haftschicht 14 alternativ oder zusätzlich auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks 2 vorzusehen und/oder als separate Schicht in der Vorrichtung 1 zuzuführen.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Andrückeinrichtung 20 zum Andrücken des Beschichtungsmaterials 12 an eine zu beschichtende Oberfläche 2a des Werkstücks 2. Die Andrückeinrichtung 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Andrückwalze ausgestaltet, wobei selbstverständlich auch mehrere Andrückwalzen vorgesehen sein können und auch andersartige Andrückelemente zum Einsatz kommen können.
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Darüber hinaus besitzt die Vorrichtung 1 eine Fördereinrichtung 4 zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 20 und dem Werkstück 2. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Fördereinrichtung 4 als Durchlauffördereinrichtung ausgestaltet, beispielsweise als Förderband, Förderkette oder dergleichen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Fördereinrichtungen beschränkt. Vielmehr kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 die Fördereinrichtung auch dazu dienen, die Andrückeinrichtung 20 und gegebenenfalls andere Bauteile zu bewegen, während das Werkstück 2 während des Beschichtungsvorgangs stationär gehalten wird. Darüber hinaus sind auch Mischformen beider Konzepte möglich, bei denen sich gegebenenfalls auch zumindest zeitweise Werkstück und Andrückeinrichtung bewegen können.
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Zwischen der Andrückeinrichtung 20 und der Zuführeinrichtung 10 ist eine Aktivierungseinheit 30 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Aktivierungseinheit als Energieaufbringabschnitt 30 zum Aufbringen von Energie auf die mittels Energie aktivierbare Haftschicht 14 ausgestaltet. Der Energieaufbringabschnitt 30 dient dazu, die aktivierbare Haftschicht 14 derart durch Energieeintrag zu aktivieren, dass die aktiverbare Haftschicht 14 zum Fügen des Beschichtungsmaterials 12 und des Werkstücks 2 verwendet werden kann. Dabei ist der Energieaufbringabschnitt 30 auf der vom Werkstück 2 abgewandten Seite des Beschichtungsmaterials 12 angeordnet. Somit kann der Energieaufbringabschnitt 30 die aktivierbare Haftschicht 14 mit Energie beaufschlagen, während das Beschichtungsmaterial 12 und das Werkstück 2 in dem mit Energie beaufschlagten Bereich bereits unter Zwischenschaltung der aktivierbaren Haftschicht 14 aneinander anliegen. Der Energieaufbringabschnitt 30 ist somit derart angeordnet und eingerichtet, dass die Energie zumindest teilweise durch das Beschichtungsmaterial 2 hindurch auf die aktivierbare Haftschicht 14 aufgebracht wird.
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Der Energieaufbringabschnitt 30 ist mit einer Energiequelle 34 verbunden, die einen Energieerzeugungsabschnitt aufweist, der auf unterschiedlichsten Energieerzeugungstechnologien beruhen kann. Dabei ist der Energieerzeugungsabschnitt bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lasererzeugungsabschnitt, Infraroterzeugungsabschnitt, Ultraschallerzeugungsabschnitt, Magnetfelderzeugungsabschnitt, Mikrowellenerzeugungsabschnitt, Plasmaerzeugungsabschnitt, Beflammungsabschnitt und Begasungsabschnitt. Die besonderen Vorteile dieser unterschiedlichen Technologien wurden bereits vorstehend beschrieben.
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Ferner umfasst die in 1 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 eine Abschirmungseinrichtung 40, die dazu dient, zumindest einen Teil der von dem Energieaufbringabschnitt 30 ausgegebenen Energie abzuschirmen. Dabei weist die Abschirmungseinrichtung 40 in der vorliegenden Ausführungsform eine Ausgabeöffnung 32 auf, in die das zu beschichtende Werkstück 2 teilweise hineinreicht. Ferner weist die Abschirmungseinrichtung 40 vorteilhaft eine Energiefalle 42 auf, die je nach Technologie der Energiequelle unterschiedlich ausgestaltet sein kann. Eine mögliche Ausgestaltung der Energiefalle 42 ist in 4 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Danach kann die Energiefalle 42 beispielsweise als λ/4-Falle ausgestaltet sein, die eine Mehrzahl von Rippen 44 aufweist. Diese Art von Energiefalle eignet sich besonders gut für eine MikrowellenEnergiequelle, wobei Geometrie und Anordnung der Rippen dann vorteilhaft auf die Betriebsparameter der Mikrowellenenergiequelle abgestimmt werden können.
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Der Betrieb der in 1 schematisch dargestellten Vorrichtung 1 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Während ein Werkstück 2 auf der Fördereinrichtung 4 bewegt wird, wird das Beschichtungsmaterial 12 mit der aktivierbaren Haftschicht 14 mittels der Zuführeinrichtung 10 zugeführt und mit der zu beschichtenden Oberfläche 2a des Werkstücks 2 in Anlage gebracht. In diesem Zustand wird die sandwichartig zwischen dem Beschichtungsmaterial 12 und dem Werkstück 2 vorgesehene aktivierbare Haftschicht 14 mittels des Energieaufbringabschnitts 30 durch Energieeintrag aktiviert, insbesondere aufgeschmolzen. Dabei liegt das Beschichtungsmaterial 12 unter der Zwischenschaltung der aktivierbaren Haftschicht 14 an der zu beschichtenden Oberfläche 2a des Werkstücks 2 an. Anschließend wird das Beschichtungsmaterial 12 noch mittels der Andrückeinrichtung 20 an das Werkstück 2 angedrückt.
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Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist in 2 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Andrückeinrichtung 20 und der Energieaufbringabschnitt 30 verschränkt bzw. überlappend angeordnet, wobei der Energieaufbringabschnitt 30 zumindest teilweise auf einer von der Fördereinrichtung 4 abgewandten Seite der Andrückeinrichtung 20 vorgesehen ist. Diese verschränkte bzw. teilweise überlappende Anordnung von Andrückeinrichtung 20 und Energieaufbringabschnitt 30 ist in 3 noch näher gezeigt. Dabei sind zumindest diejenigen Andrückmittel der Andrückeinrichtung 20, die sich überlappend zu dem Energieaufbringabschnitt 30 befinden, zumindest teilweise durchlässig für die von dem Energieaufbringabschnitt 30 ausgegebene Energie.
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Der übrige Aufbau der in 2 und 3 gezeigten Vorrichtung 1 entspricht ansonsten prinzipiell dem in 1 schematisch dargestellten Aufbau, wobei gleiche oder entsprechende Bauteile jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006056010 [0003]
- DE 102014213526 A1 [0003]
