DE19627450C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Folienbeschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Folienbe­ schichtung von plattenförmigen Werkstücken in einer Presse gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.

Bei den bekannten Beschichtungsverfahren wird als Beschichtungsfolie entweder Blattware eingesetzt, die in den unterschiedlichen Längen und Breiten der zu beschichtenden Werkstücke vorgehalten werden muß, was eine teure und platzbeanspruchende Lagerhaltung bedingt, oder die Folie wird als Folienbahn von Folienrollen abgespult und mittels Messern oder anderer mechanischer Trennvorrichtungen passend abgelängt, wobei der Verschleiß der Schneidwerkzeuge und die dadurch bedingte Schnittgüte der Trennstelle ständiger Überwachung bedürfen. Weiterhin können beim Trennvorgang erzeugte Partikel zwischen Folie und Werk­ stück gelangen und das fertig gepreßte Produkt wesentlich abwerten, da insbesondere an die hauptsächlich gefertigten Möbelbauplatten erhöhte Qualitätsanforderungen gestellt werden. Ein weitere Nachteil der be­ kannten Verfahren liegt darin begründet, daß das Belegen der Werk­ stücke mit Folie diskontinuierlich erfolgt, so daß zwischen den einzelnen Arbeitsgängen wesentliche Produktivitätslücken vorhanden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, welche ohne me­ chanischen Verschleiß der Trennwerkzeuge einen gleichbleibend saube­ ren Zuschnitt der Beschichtungsfolien gewährleisten, ohne daß während des Trennvorganges der Folien Partikel entstehen, die zwischen Werk­ stück und Folie gelangen können. Weiterhin sollen Stillstandszeiten weit­ gehend minimiert und der Arbeitsprozeß optimiert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffs­ merkmalen erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 7 angegebenen technischen Lehren vermit­ telt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das Verfahren zum ein- oder beidseitigen Folienbeschichten, insbeson­ dere von Möbelbauplatten mit melaminharzgetränkten Papierfolien, zeichnet sich dadurch aus, daß der Trennvorgang der von einer Folien­ rolle zugeführten Folienbahn berührungslos ohne mechanische Trenn­ werkzeuge erfolgt, so daß kein mechanischer Verschleiß an Schneid­ werkzeugen auftreten kann und auch keine Span- oder Staubbildung erfolgt, so daß keine beim Trennvorgang erzeugte Partikel zwischen Fo­ lie und Werkstück gelangen und zu einer Verschlechterung des Endpro­ duktes führen können. Die durch einen Spalt von etwa 2 bis 3 cm von­ einander beabstandeten Werkstücke werden dabei hintereinanderlie­ gend an die Presse herantransportiert und gleichzeitig mit von Vorratsrol­ len abgespulten Folien bahnen überzogen, wobei die sich über den Spalt erstreckenden Folienabschnitte mittels eines auf sie fokussierten Brenn­ punkts eines Laserstrahls getrennt werden, der entlang dem Spalt über ihn und die Folienbahn bzw. die Folienbahnen hinwegbewegt wird. Im Brennpunkt des Laserstrahls verdampft die Folie, ohne daß dabei freie Partikel solcher Größe entstehen, die das Verfahrensergebnis negativ beeinflussen könnten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der Trennvorgang kontinuierlich während die Werkstücke weiter in Richtung auf die Presse zubewegt werden. Eine weitere Besonderheit be­ steht in der einseitigen Anordnung der beiden Fokussiervorrichtungen auf einem gemeinsamen Schneidkopf, welcher insbesondere oberhalb der Werkstücke angeordnet ist, wobei zunächst ein erster Laserstrahl die obere Folienbahn durchtrennt und anschließend ein in Bewegungsrich­ tung des Schneidkopfes parallel dahinter durchgeführter Laserstrahl die untere Folienbahn zerschneidet. Zwischen den beiden Wirkungslinien der Laserstrahlen weitet ein Teiler den engen Trennspalt in der oberen Folie auf, damit der zweite Laserstrahl ungehindert bis zur unteren Foli­ enbahn durchdringen kann, auf die dessen Brennpunkt fokussiert ist. Beide Schnitte können bevorzugterweise gleichzeitig erfolgen, insbeson­ dere dann, wenn der Laserstrahl nur von einem Laser erzeugt und von einem Strahlteiler in zwei Laserstrahlen geteilt wird, die zudem unter­ schiedliche, beispielsweise auf die Folienart und die Entfernung abge­ stimmte Leistungsverhältnisse aufweisen können.

Die einseitige Anordnung des Schneidkopfes oberhalb der Werkstücke hat den Vorteil, daß die gesamte Vorrichtung sehr gut zugänglich ist und das die Transportstrecken der Werkstücke weitgehend unverändert blei­ ben können.

Es sind aber auch Ausführungsformen des Verfahrens denkbar, bei de­ nen nur ein Laserstrahl eingesetzt wird, der zunächst nur die obere Foli­ enbahn und anschließend, nach Änderung der Fokussierung und/oder einer Zustellbewegung der Fokussiervorrichtung und einer Bewegungs­ umkehr, die untere Folienbahn zertrennt.

Vorteilhaft ist zudem, daß die obere Folie nicht mechanisch, sondern über einen durch die Fokussiervorrichtung senkrecht auf die Folienober­ fläche gerichteten Luftstrom auf die Werkstückoberfläche gedrückt wird, so daß der auf kurz oberhalb der Werkstückoberfläche fokussierte Brennpunkt immer in der Folienebene verbleibt. Der untere Brennpunkt ist kurz oberhalb der unteren Werkstückauflagerung fokussiert, dessen Lage im Gegensatz zu der des oberen Brennpunkts nur von der Dicke der Folie und nicht auch von der Dicke der Werkstücke abhängig ist.

Die erfinderische Vorrichtung weist bevorzugterweise einen über den Werkstücken querverfahrbaren Schneidkopf auf, der in Querrichtung zwei hintereinander angeordnete Fokussiervorrichtungen für Laserstrah­ len aufweist, deren Brennpunkte auf die Folienebenen einstellbar sind. Da der Trennspalt in der oberen Folie sehr schmal ist, der zweite Laser­ strahl aber erst im Bereich der unteren Folie scharf gebündelt ist, greift hinter dem ersten Laserstrahl ein Mittel zu seiner Erweiterung durch den Trennspalt hindurch bis in den Spalt zwischen den Werkstücken. Damit ist sichergestellt, daß der zweite Laserstrahl nicht von den Rändern des ersten oberen Trennschnittes beeinflußt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist dabei ein Mittel, welches als fingerartiger Teiler ausgebildet ist, der höhenverfahr- und/oder verschwenkbar ist und sich in einer Betriebsstellung bis in den Spalt erstreckt und sich in einer an­ gehobenen Stellung oberhalb der Werkstücke befindet, so daß der Schneidkopf frei darüber hinweg bewegbar ist. In seinem Endbereich besitzt er eine Ausnehmung, durch die der zweite Laserstrahl ungehin­ dert passieren und auf der unteren Folienbahn fokussiert werden kann. Der Teiler kann über eine Zustellvorrichtung in den Spalt abgesenkt oder für eine Rückführbewegung des Schneidkopfes aus ihm herausgehoben werden.

Der Teiler könnte auch anders ausgebildet sein, so z. B. aus einer oder zwei Rollen mit kegligem oder trapezförmigen Randquerschnitt, die auf den Rändern zweier benachbarter Werkstücke abrollen und mit einem Teil ihres Umfanges in den Spalt hinreichen und die die beiden nach der Trennung der Folienbahn entstandenen Folienfahnen nach innen drücken und so den Trennspalt aufweiten. Leine Rolle könnte dabei auch hin­ ter der Wirkungslinie des zweiten Laserstrahls angeordnet sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Laserstrahlen von nur einem Laser erzeugt, dessen Strahl von einem am Schneidkopf angeordneten Strahlteiler in zwei Teilstrahlen zerlegt wird, die dann den Fokussiervorrichtungen zugeleitet werden. Weiterhin kann auf diese Wei­ se die Gesamtleistung des Lasers zwischen den beiden Laserstrahlen unterschiedlich aufgeteilt werden, beispielsweise 30% für den ersten La­ serstrahl, der die nähergelegene Folie durchtrennt und 70% für den zweiten Laserstrahl, der die weiter entfernte untere Folie durchtrennt.

Die Fokussiervorrichtung für den ersten Laserstrahl ist vorteilhafterweise auf einem separaten vertikal verstellbaren Träger angeordnet, so daß die Einstellung auf einfache Weise den verschiedenen Werkstückdicken angepaßte werden kann. An diesem Träger ist auch der Teiler befestigt, dessen Position zur vorderen Fokussiervorrichtung damit konstant bleibt. Die hinter Fokussiervorrichtung ist an dem Schneidkopf selbst befestigt, da ihr Brennpunkt relativ konstant kurz oberhalb der unteren Auflageflä­ che der Werkstücke bleibt.

Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Austrittsbereich des vor­ deren Laserstrahles als Düse ausgebildet ist, durch die ein Luftstrom senkrecht auf die Oberfläche der Folienbahn geleitet werden kann, um diese gegen die Werkstückoberfläche anzudrücken.

Der den Laserstrahl erzeugende Laser kann fest mit dem quer- und längsverfahrbaren Schneidkopf verbunden oder aber ortsfest angeord­ net sein, wobei der Laserstrahl über fliegende Optiken zu den Fokussier­ vorrichtungen geleitet werden kann.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht der Vorrichtung im Bereich des Schneidkopfes,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Schneidkopfes und

Fig. 3 eine Seitenansicht im Bereich des Spaltes zwischen zwei Werk­ stücken im Schnitt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur ein- oder beidsei­ tigen Folienbeschichtung insbesondere von Möbelbauplatten besteht aus einem zur Presse führenden Transportweg für hintereinander geringfügig voneinander beabstandete Werkstücke 1, die während des Weitertrans­ portes auf der Ober- und Unterseite mit einer Folienbahn 3, 4 belegt werden, die jeweils von einer Folienrolle abgespult wird und aus einer Schneidvorrichtung für die Folienbahnen 3, 4, die aus einem quer- und längsverfahrbaren Schneidkopf 13 mit darauf angeordneten Fokussier­ vorrichtungen 5, 6 für einen von einem Laser 20 erzeugten Laserstrahl besteht, der von einem Strahlungsteiler 18 in zwei Teilstrahlen, einem vorderen Laserstrahl 8 und einem hinteren Laserstrahl 9 zerlegt wird.

Die vordere Fokussiervorrichtung 5 ist auf einem vertikal einstellbaren Träger 15 auf dem Schneidkopf 13 angeordnet, um eine grobe Anpas­ sung an die verschiedenen Dicken der Werkstücke 1 zu ermöglichen. Die hintere Fokussiervorrichtung 6 ist unmittelbar am Schneidkopf 13 angeordnet, da der Abstand zur unteren Folienbahn 4, auf der das Werkstück 1 aufliegt, konstant bleibt. Der Brennpunkt 11 des vorderen Laserstrahls 7 ist auf die obere Folienbahn 3 fokussiert und der Brenn­ punkt 12 des hinteren Laserstrahls 8 auf die untere Folienbahn 4.

Um für den zweiten Laserstrahl 8 einen ungehinderten Durchtritt zu ge­ währleisten, ist ein Mittel vorgesehen, welches den engen Trennspalt zwischen beiden entstandenen Folienfahnen 10 der oberen Folienbahn 3 aufweitet. Diese Mittel besteht aus einem gelenkig am Träger 15 des Schneidkopfes 13 angeordneten fingerartigen Teiler 9, der den Trenn­ spalt aufweitet und bis hinter die Wirkungslinie des zweiten Laserstrahls 8 aufgeweitet hält. Dies wird über eine Ausnehmung 14 im Endbereich des Teilers 9 erreicht, durch die der Laserstrahl 8 ungehindert hindurch­ treten kann. Nach einem abgeschlossenen Trennvorgang kann der Tei­ ler 9 mittels eines Stellgliedes 16 über die Gesamtoberfläche angehoben werden, um den Schneidkopf 13 auf kürzestem Weg in eine Ausgangs­ lage zu verfahren.

Der Schneidkopf 13 ist quer- und längsverfahrbar angeordnet und nimmt während des Trennvorganges an der Vorschubbewegung der sandwichartig mit Folienbahnen 3, 4 belegten Werkstücke 1 teil um an­ schließend in eine Ausgangslage zurückzuverfahren.

Die vordere Fokussiervorrichtung ist mit einem Druckluftanschluß 19 ver­ sehen und der Strahlaustrittsbereich düsenförmig ausgebildet, um mit dem Luftstrom die Folienbahn 3 auf die Oberfläche des Werkstückes 1 zu drücken.

Claims (15)

1. Verfahren zur ein- oder beidseitigen Folienbeschichtung von platten­ förmigen Werkstücken in einer Presse; insbesondere von Möbelbauplat­ ten mit melaminharzgetränkten Papierfolien, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke (1) durch einen Spalt (2) voneinander beabstandet, hintereinanderliegend an die Presse herantransportiert werden und daß die zu beschichtenden Ober- und/ oder Unterseiten mit einer oberen Folienbahn (3) und einer unteren Folienbahn (4) überdeckt werden, die jeweils von einer Rolle abgespult werden, wobei das Werkstück (1) auf der unteren Folienbahn (4) aufgelegt wird, wonach jede Folienbahn (3, 4) im Bereich des Spaltes (2) von einem durch eine auf einem Schneidkopf (13) angeordnete Fokussiervorrichtung (5, 6) auf die Folienbahn (3, 4) fokussierten Brennpunkt (11, 12) des Laserstrahls (7, 8) getrennt wird, der dazu aus einer seitlichen Anfangslage entlang des Spaltes (2) in eine Endlage bewegt wird, worauf das belegte Werkstück (1) in die Presse eingefahren und die Fokussiervorrichtung (5, 6) in ihre Ausgangslage zurückbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hin­ tereinander angeordneten Werkstücke (1) und die Folienbahnen (3, 4) während des Trennvorganges weiter in Richtung auf die Presse zubewegt werden.

3. Verfahren nach einem oder beiden der vorgenannten Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei beidseitiger Beschichtung der Werkstücke (1) und einseitiger Anordnung der Fokussiervorrichtung (5, 6) zunächst ein erster Laserstrahl (7) die erste, ihm nähere Folienbahn (3) durchtrennt, worauf ein Teiler (9) in den Spalt (2) zwischen den zwei benachbarten Werkstücken (1) eingreift und den engen Trennschnitt zwischen den ent­ standenen Folienfahnen (10) aufweitet, wonach ein zweiter Laserstrahl (8) die dahinterliegende zweite Folienbahn (4) zertrennt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel hintereinander angeordnete Fokussiervorrichtungen (5, 6) mit dazwischen angeordnetem Teiler (9) beide Trennungsschnitte in einem gemeinsamen Arbeitsschritt ausführen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussiervorrichtung (5) in einer Verfahrrich­ tung die erste, ihr nähere Folienbahn (3) und in der entgegengesetzten Verfahrrichtung die zweite Folienbahn (4) trennt, wobei im Bereich des Umkehrpunktes die Fokussierung angepaßt und/oder die Fokussiervor­ richtung (5) zugestellt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der oberen Fokussiervorrich­ tung (5), oder durch sie hindurch, ein senkrecht zur Oberfläche der Foli­ enbahn (3) gerichteter Luftstrom ausgeblasen wird, der die Folienbahn (3) an die Oberfläche des Werkstückes (1) andrückt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder meh­ reren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen quer über die mit einer oder zwei Folienbahnen (3, 4) bedeckten Werkstücke (1) verfahrbaren Schneidkopf (13) mit zwei in Verfahrrich­ tung hintereinander angeordneten Fokussiervorrichtungen (5, 6) für La­ serstrahlen (7, 8) aufweist, von denen der Brennpunkt (11) eines ersten Laserstrahls (7) auf die obere Folienbahn (3) und der Brennpunkt (12) eines zweiten Laserstrahls (8) auf die untere Folienbahn (4) fokussiert ist und daß zwischen den Wirkungslinien der Laserstrahlen (7, 8) ein Mittel zur Erweiterung des engen Trennspaltes in der oberen Folienbahn (3) angeordnet ist, welches sich mindestens geringfügig bis in den Spalt (2) zwischen den Werkstücken (1) erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mit­ tel aus einem höhenverfahr- und/oder verschwenkbaren fingerartigen Teiler (9) besteht, der sich in einer abgesenkten Betriebsstellung beim Trennvorgang hinter dem ersten Schnitt in der oberen Folienbahn (3) bis in den Spalt (2) zwischen zwei Werkstücke (1) erstreckt und in einer an­ gehobenen Stellung über der oberen Folienbahn (3) arretiert ist und der in seinem Endbereich eine Ausnehmung (14) für den Durchtritt des zweiten Laserstrahls (8) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tei­ ler (9) gelenkig an einem am Schneidkopf (13) vertikal verstellbaren Träger (15) der vorderen Fokussiervorrichtung (5) angeordnet ist und über ein Stellglied (16) um den Gelenkdrehpunkt (17) aus einer ange­ hobenen Stellung in eine abgesenkte Betriebsstellung absenkbar ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprü­ che 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Schneidkopf (13) ein Strahlteiler (18) angeordnet ist, durch den der von einem Laser (20) er­ zeugte Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufteilbar und als erster Laser­ strahl (7) und zweiter Laserstrahl (8) den beiden Fokussiervorrichtungen (5, 6) zuleitbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teilstrahl eine Leistung von 30% und der zweite Teilstrahl eine Lei­ stung von 70% der Leistung des erzeugten Laserstrahls aufweist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprü­ che 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Fokussiervorrich­ tung (5) auf einem vertikal verstellbaren Träger (15) auf dem Schneid­ kopf (13) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsbereich des Laserstrahls (7) der vorderen Fokussiervorrichtung (5) als nach unten auf die Folien­ bahn (5) abstrahlende Luftdüse ausgebildet ist und daß die Fokussier­ vorrichtung mit einem Preßluftanschluß (21) versehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprü­ che 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (13) auf einem Querschlitten angeordnet und querverfahrbar ist, der auf einem Längsschlitten befestigt und parallel zu einem Werkstück (1) und entge­ gengesetzt dazu längsverfahrbar ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (20) fest mit dem Schneid­ kopf (13) verbunden oder daß der Laser (20) ortsfest angeordnet und der Laserstrahl über freie Strecken und dazwischen angeordnete feste oder bewegliche Optiken und/oder über Lichtleiterkabel bis zu der oder den Fokussiervorrichtungen (5, 6) führbar ist.