DE3320160C2

DE3320160C2 - Vorrichtung zum Beschichten von keramischen Platten, vorzugsweise zum Aufbringen einer Glasurschicht

Info

Publication number: DE3320160C2
Application number: DE3320160A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Dipl.-Ing. 5410 Höhr-Grenzhausen Schröder
Original assignee: Ibs Engineering and Consulting Ingenieurbuero Schroeder 5410 Hoehr-Grenzhausen De GmbH; Ibs Engineering and Consulting Ingenieurbuero Schroeder 5410 Hoehr Grenzhausen GmbH
Current assignee: Ibs Engineering and Consulting Ingenieurbuero Schro
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1986-07-03
Also published as: DE3320160A1

Abstract

Es wird eine verbesserte Vorrichtung zur Dickensteuerung beim Beschichten von flachen Gegenständen, beispielsweise beim Aufbringen einer Glasurschicht auf keramischen Platten, geschaffen, die zwei optische Dickenmeßvorrichtungen aufweist, um die Dicke des Gegenstandes vor und nach dem Beschichten zu messen und den hieraus ermittelten Dickenunterschied mit einem Sollwert für die Beschichtungsdicke zu vergleichen. Die Abweichung der ermittelten Dickendifferenz vom Sollwert wird zur Betätigung von Steuervorrichtungen für die Auftragvorrichtungen und ggf. eine den Gegenstand an der Auftragvorrichtung vorbeitragende Transportvorrichtung benutzt. Die Dickenmessung erfolgt vorzugsweise mit zwei optischen Abtastvorrichtungen zu beiden Seiten des Gegenstandes. Bevorzugt wird hierzu ein Lichtpunkt mit einem fokussierten Infrarotlichtstrahl auf die jeweilige Oberfläche projiziert und dieser Lichtpunkt in einer schräg zum einfallenden Strahl liegenden Richtung optisch aufgenommen und auf einem positionsempfindlichen Fotodetektor abgebildet.

Description

steuerung an der Transportgeschwindigkeit vornehmen, um durch Erhöhung der Transportgeschwindigkeit die Bcschichtungsdicke zu vermindern oder durch Verminderung der Transportgeschwindigkiet die Beschichtungsdicke zu erhöhen.

Falls die Auftragvorrichtungen mit direkt an der Beschichtung angreifenden Regeleinrichtungen für die Beschichtungsdicke, beispielsweise mit Rakel oder Abstreifern ausgestattet sind, whd man sich für das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzunehmende Nachsteuern auf einen Eingriff in die vorhandenen Steuereinrichtungen solcher Auftragvorrichtungen beschränken.

Durch die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgenommene Speicherung der Meßwerte aus der ersten Dickenmeßvorrichtung und die gesteuert verzögerte Aufgabe auf die Meßwertvergleichsstufe wird erreicht, daß wirküch die von derselben Stelle der Platte herrührenden Dickenmeßwerte miteinander verglichen werden. Dadurch werden Dickenschwankungen der zu beschichtenden Platten eliminiert. Dies ist besonders von Wichligkeil, da die zulässigen Dickentoleranzen keramischer Platten im allgemeinen wesentlich größer als die zulässigen Dickentoleranzen der Glasurschicht sind.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung enthält jede der beiden Dickenmeßvorrichtungen ein Paar von optischen Abtastvorrichtungen, von weichen die eine der zu beschichtenden bzw. beschichteten Seite und die andere der gegenüberliegenden Seite der vorbeigeführten Platte gegenüberstehend fest angebracht ist Der unmittelbare Vergleich der beiden Abtastmeßwerte ergibt die Plattendicke, wobei jegliche Einflüsse der die Platten tragenden Unterlage, insbesondere der Transportvorrichtung, eliminiert sind.

Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform, bei der die optische Dickenmeßvorrichtungen solche Abtastvorrichtungen enthalten, bei denen ein fokussierter Infrarot-Lichtstrahl als Lichtpunkt auf die abzutastende Oberfläche projiziert und dieser Lichtpunkt mittels einer optischen Einrichtung in einem vorher bestimmten Winkel schräg zum einfallenden Strahl aufgenommen und auf einem positionsempfindlichen Fotodetektor abgebildet wird. Eine solche Abtastvorrichtung zeichnet sich durch gute Abtastgenauigkeit und Unempfindlichkeit gegen Streulicht und sonstige Einflüsse aus. Die mit derartigen Abtastvorrichtungen vorgenommene optische Triangulationsmessung umfaßt die festgestellten Werte einer großen Anzahl von innerhalb des projizierten Lichtpunktes erfolgten Einzelmessungen, wobei die Auswertung dieser Meßwerte in dem positionsempfindlichen Fotodetektor durch Bildung eines Scheitelwertes des Abtastergebnisses unmittelbar vorgenommen wird. Dadurch werden durch Oberflächenrauhigkeit und kleine Oberflächenfehler bedingte Dickenschwankungen ausgeglichen.

In vorteilhafter Weiterbildung und Ergänzung der Erfindung kann eine Registriervorrichtung an die Meßwertvergleichsvorrichtung angeschlossen sein. Hierdurch lassen sich die in der Meßwertvergieichsvorrichtung ermittelten Werte der Beschichtungsdicke zusatzlieh als Überwachungswerte und Chargenwerte auswerten und registrieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ergänzung und Weiterbildung der Erfindung kann eine Alarmvorrichtung mit als Ansprechschwelle festgelegten oder einstellbaren unteren und oberen Wertgrenzen der Beschichtungsdicke über ein Verzögerungsglied mit festgelegter oder einstellbarer Zeitverzögerung an die Meßwertvergleichsvorrichtung angeschlossen sein. Hierdurch wird im Betriebsablauf einer Beschickungsvorrichtung oder Beschichtungsanlage sichergestellt, daß rechtzeitig abgeschaltet oder ein entsprechender Eingriff vorgenommer» wird, falls die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgenommene Nachsteuerung nicht ausreicht, um irgendwelche Abweichungen in der Beschichtungsdicke zu beheben. Dies kann notwendig werden, wenn Defekte in der einen oder anderen Auftragvorrichtung oder in der Transportvorrichtung auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen einer Glasurschicht auf keramische Platten;

F i g. 2 das Blockschema einer Steuervorrichtung;

Fig.3 das Schema einer optischen Triangulations-Abtastvorrichtung und

F i g. 4 das Arbeitsschema eines bei der optischen Triangulations-Abtastvorrichtung gemäß F i g. 3 benutzten positionsempfindlichen Fotodetektorf-

Im Betspiel der F i g. 1 ist eine Beschichtungsstation 10 zum Aufbringen einer Glasurschicht 11 auf keramische Platten 12, beispielsweise Fliesen oder Kacheln, mit einer Auftragvorrichtung 13 in Form einer Spritzvorrichtung vorgesehen. Die zu beschichtenden keramischen Platten 12 werden durch eine Transportvorrichtung 14 mit praktisch konstanter Transportgeschwindigkeit durch die Beschichtungsstation 10 und innerhalb dieser durch den Wirkungsbereich der Auftragvorrichtung 13 hindurchbewegt. Die Antriebsvorrichtung 15 der Transportvorrichtung 14 ist mit ihrer Grundsteuerung auf eine normale Transportgeschwindigkeit eingestellt, die zusammen mit der von der Auftragvorrichtung 13 abzugebenden und dementsprechend dieser zuzuführenden Materialmenge auf die gewünschte Dicke der Glasurschicht 11 berechnet ist.

Der Auftragvorrichtung 13 ist in ihrer Materialzufuhr 16 eine Dosiervorrichtung 17 vorgeschaltet, die in ihrer Grundsteuerung zusammen mit der Grundsteuerung der Transportgeschwindigkeit auf die gewünschte Difcke der Glasurschicht 11 eingestellt ist.

Vor der Beschichtungsstation 10 ist eine optische Dikkenmeßvorrichtung 20 angeordnet, die ein Paar von optischen Abtastvorrichtungen 21 und 22 enthält. Dabei ist die Abtastvorrichtung 21 der zu beschichtenden Seite der keramischen Platten gegenübergestellt fest angebracht, während die Abtastvorrichtung der gegenüberliegenden Seite der keramischen Platten 12 gegenübergestellt fest angebracht ist. Aus dem Abtastergebnis AOt der Abtastvorrichtung 21, dem Abtastergebnis A U\ der Abtastvorrichtung 22 und dem gegenseitigen Abstand A1 der beiden Abtastvorrichtungen 21 und 22 läßt sich dip Dicke S\ der unbeschichteten keramischen Platte 12 berechnen. In entsprechender Weise ist hinter der BeschichtungsstaticT 10 die zweite Dickenmeßvorrichtung30 an der Transportvorrichtung 14 angeordnet und enthält ein Paar von in gegenseitigem Abstand A₂ angeordneten Abtastvorrichtungen 31 und 32, aus deren Abtastergebnissen AOi, AU₂ und dem gegenseitigen Abstand A₂ die Gesamtdicke von keramischer Platte und Beschichtung zu berechnen ist. Beide Dickenmeßvorrichtungen 20 und 30 haben einen Abstand A₃ entlang der Transportvorrichtung 14. Die Abtastergebnisse AOh AU\ und AO₂, AU2 sind Entfernungswerte, die aus den Meßsignal-Größeii an den Abtastvorrichtungen 21 und 22 mittels Eichkurven ermittelt werden. Für die Auswertung der Abtastergebnisse ist eine Auswerte-

vorrichtung 40 vorgesehen, deren Blockschema in F i g. 2 wiedergegeben ist. Hiernach werden die aus den Abtastvorrichtungen 21 und 22 kommenden Abtastergebnisse in einer Umrechnungsvorrichtung 41 addiert, und diese Summe wird von dem Abstand A\ abgezogen, um dadurch den Wert für die Dicke S\ der unbeschichteten Keramikplatte zu ermitteln. In analoger Weise wird aus den Abtastergebnissen AO2 und AU2 der Abtastvorrichtungen 31 und 32 in einer Umrechnungsvorrichtung 42 der Wert für die Gesamtdicke 52 von Keramikplatte und Beschichtung ermittelt.

Der augenblicklich ermittelte Wert für die Dicke Si der unbeschichteten Keramikplatte wird einem Speicher Sp zugeleitet und über eine Verzögerungsvorrichtung 43 auf eine Meßwertvergleichsvorrichtung 44 gegeben. Die augenblicklich ermittelten Werte für die Gesamtdicke S2 von keramischer Platte 12 und Beschichtung 11 werden dagegen unmittelbar in die Meßwertvergieichsvorrichtung 44 eingefünri. Außerdem wird aus einem Speicher 45 der Sollwert W für die Beschichtungsdicke in die Meßwertvergleichsvorrichtung 44 eingeführt. Die Verzögerungsvorrichtung 43 wird gesteuert aufgrund der Werte für die augenblickliche Vorschubgeschwindigkeit V_TR und den gegenseitigen Abstand A₃ der beiden Dickenmeßvorrichtungen 20 und 30. Hierdurch führt die Verzögerungsvorrichtung 43 den ermittelten Wert für die Dicke S₁ der unbeschichteten Keramikplatte mit dem ermittelten Wert für die Gesamtdicke S₂ von Keramikplatte 12 und Beschichtung 11 zusammen, der für die gleiche Keramikplatte und sogar die gleiche Stelle dieser Keramikplatte gilt. In der Meßwertvergleichsvorrichtung 44 wird dann die Differenz dieser beiden Dickenwerte JSg = S2 — Si berechnet und mit dem Sollwert W für die Schichtdicke verglichen. Aufgrund eines sich aus diesem Vergleich ergebenden Wertes werden dann die an die Meßwert-',crglcichsvorrichtung 44 angeschlossene Steuervorrichtung 18 (Sj₄) für die Dosiervorrichtung 17 der Auftragvorrichtung 13 und die Steuervorrichtung 19 (Stm) für die Antriebsvorrichtung 15 der Transportvorrichtung 14 im einen oder anderen Sinne betätigt. Ist die Dickendifferenz JSc kleiner als der Sollwert W für die Beschichtungsdicke, dann erfolgt eine Betätigung der Steuervorrichtung 18 im Sinne einer Erhöhung der von der Dosiervorrichtung 17 an die Auftragvorrichtung 13 gegebenen Materialmenge bzw. die Betätigung der Steuervorrichtung 19 im Sinne einer Verminderung der Transportgeschwindigkeit. Eine Betätigung im entgegengesetzten Sinne erfolgt dann, wenn die ermittelte Dickendifferenz AS_C größer als der Sollwert W\sl

Ferner ist an die Meßwertvergleichsvorrichtung 44 eine Registriervorrichtung 46 (R) angeschlossen, die die Dickendifferenzwerte ASg zur ständigen Überwachung bereithält und außerdem als Chargen-Information auswertbar macht Schließlich ist an die Meßwertvergleichsvorrichtung 44 eine Alarmvorrichtung 48 über eine Zeitverzögerungsvorrichtung 47 angeschlossen. Bleibt die Abweichung des ermittelten Wertes der Dikkendifferenz^/Scvom Sollwert Wtrotz Ansprechen der Steuervorrichtungen 18 und 19 und der angeschlossenen Vorrichtungsteile über eine an der Zeitverzögerungsvorrichtung 47 eingestellte oder einstellbare Zeitdauer hinaus bestehen, dann spricht die Alarmvorrichtung 48 an.

Ein bevorzugtes Beispie! für den Aufbau der Abtastvorrichtungen 21, 22, 31 und 32 ergibt sich aus den F i g. 3 und 4 wie folgt:
Von einer Infrarot-Lichtquelle 51 wird mittels einer optischen Einrichtung, beispielsweise einer Linse 52. ein fokussierter, d. h. gebündelter Infrarot-Lichtstrahl 53 als nahezu punktförmiger Lichtfleck a. b auf die Plattenoberfläche 54,54' projiziert. Dieser Lichtpunkt a. b wird von einer zweiten optischen Einrichtung 55 in einer Richtung erfaßt, die in einem Winkel λ, beispielsweise von etwa 20 bis 50°, schräg zum einfallenden Infrarot-Lichtstrahl 53 liegt, und auf einen positionsempfindlichen Fotodetektor 56 bei a' bzw. b'. beispielsweise in Form eines sich quer über die lichtempfindliche Oberfläche des Fotodetektors 56 erstreckenden Balkens (Fig.4) abgebildet. Wie Fig.3 zeigt, bestimmen der gegenseitige Abstand B zwischen der den Infrarot-Lichtstrahl 53 bildenden Linse 52 und der aufnehmenden Einrichtung 55 und der Abstand AO\ der aufnehmenden Einrichtung 55 von der Plattenoberfläche 54 bzw. 54' den jeweiligen Winkel λ und damit die Position des Bildes a' bzw. b' des Lichtpunktes a bzw. b. Dies wird deutlicher aus F ä g. 4, in der das Bild a'eines l-ichtpunktes in seiner Position auf dem positionsempfindlichen Fotodetektor schematisch dargestellt ist. Da der Lichtpunkt a nicht absolut punktförmig ausgebildet werden kann und außerdem die Plattenoberfläche eine unvermeidliche Rauhigkeit aufweist, ist das balkenförmige Bild a'des Lichtpunktes a etwas verbreitert. Jedoch zeigt die in F i g. 4 oberhalb des Fotodetektors 56 dargestellte Leitfähigkeitskurve, daß ein deutlich ausgeprägter f-cheitelwert für die Leitfähigkeit besteht, der als die maßgebliche Positionslinie am Fotodetektor ermittelt werden kann. Die hierfür erforderlichen Einrichtungen sind bekannt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beschichten von keramischen Platten, wie Fliesen und Kacheln, vorzugsweise beim Aufbringen einer Glasurschicht, mit einer Beschichtungsstation, in der mindestens eine Auftragvorrichtung für das Beschichtungsmaterial angebracht ist und durch die die Platten mittels einer Transportvorrichtung hindurchgeführt werden, sowie mit einer Einrichtung zur Steuerung der Dicke der aufgebrachten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportvorrichtung der Platten (12) vor und hinter der Beschichtungsstation (10) je eine optische Dickenmeßvorrichtung (20, 30) für die unbeschichteten und die beschichteten Platten (12) angeordnet ist, daß diese Dickenmeßvorrichtungen (20, 30) an eine elektronische Meßwertvergleichsvorrichtung (44) zum Ermitteln der Dickendiffereaz (dSc) angeseiJossen sind, welche einen Speicher (Sp) zum Aufnehmen der von der vor der Beschichtungsstation (10) angeordneten Dickenmeßvorrichtung (20) kommenden Meßwerte (S\) und eine aufgrund des Abstandes (A3) zwischen den beiden Dikkenmeßvorrichtungen (20, 30) und der jeweiligen Transportgeschwindigkeit (Vtr) gesteuerte Verzögerungsvorrichtung (43) zum Aufgeben der gespeicherten Meßwerte auf eine Meßwertvergleichsstufe enthält, und daß an die Meßwertvergleichsvorrichtung (44) Steuereinrichtungen (18), die die Auftragvorrichtung (13. Yl) bezüglich der abgegebenen Auftragmenge steuern, und/oder Steuereinrichtungen (19), die die Transportvorrichtung (14) bezüglich der Transportgeschwindigkeit steuern, angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Dickenmeßvorrichtungen (20, 30) ein Paar von optischen Abtastvorrichtungen (21, 22; 31, 32) enthält, von welchen die eine (21; 31) der zu beschichtenden bzw. beschichteten Seite und die andere (22; 32) der gegenüberliegenden Seite der vorbeigeführten Platte (12) gegenüberstehend fest angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Dickenmeßvorrichtungen (20, 30) solche Abtastvorrichtungen (21, 22,31,32) enthalten, bei denen ein fokussierter Infrarot-Lichtstrahl (53) als Lichtpunkt (a, b) auf die abzutastende Oberfläche (54, 54') projiziert und dieser Lichtpunkt (a, b) in einem vorher bestimmten Winkel (λ) schräg zum einfallenden Lichtstrahl (53) aufgenommen und auf einem positionsempfindlichen Fotodetektor (56) abgebildet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Registriervorrichtung und/oder Regelvorrichtung (46) an die Meßwertvergleichsvorrichtung (44) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmvorrichtung (48) mit als Ansprechschwelle festgelegten oder einstellbaren unteren und oberen Wertgrenzen der Beschichtungsdicke über ein Verzögerungsglied (47) mit festgelegter oder einstellbarer Zeitverzögerung an die Meßwertvergleichsvorriehtung (44) angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten von keramischen Platten, wie Fliesen und Kacheln, vorzugsweise zum Aufbringen einer Glasurschicht mit einer Beschichtungsstation, in der mindcstens eine Auftragvorrichtung für das Beschichtungsmaterial angebracht ist und durch die die Platten mittels einer Transportvorrichtung hindurchgeführt werden, sowie mit einer Einrichtung zur Steuerung der Dicke der aufgebrachten Schicht.

Beim Beschichten von keramischen Platten war es bisher nur möglich, eine ungefähre Steuerung der Beschichtungsdicke vorzunehmen. Dazu war es bisher möglich, bei kontinuierlich arbeitenden Auftragvorrichtungen, beispielsweise Sprühvorrichtungen, die zeitliche zugeführte Menge an Beschichtungsmaterial mit der Transportgeschwindigkeit abzustimmen. Es sind auch mechanische Einrichtungen zur Steuerung der Beschichtungsdicke, wie Abstreifer, Rakeleinrichtungen u.dgl. bekannt. Eine ständige Überwachung der Beschichtungsdicke und ein sofortiges Nachsteuern bei auftretenden Abweichungen der Beschichtungsdicke waren bei den bekannten Vorrichtungen nicht mögiich.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine

Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf-

fen, bei der eine ständige Überwachung der Beschichtungsdicke verbunden mit der Möglichkeit praktisch sofort wirksamer Nachsteuerung bei Abweichungen und mit wesentlich erhöhter Steuerungsgenauigkeit möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Transportrichtung der Platten vor und hinter der Beschichtungsstation je eine optische Dickenmeßvorrichtung für die unbeschichteten und die beschichteten Platten angeordnet ist, daß diese Dickenmcßvorrichtungen an eine elektronische Meßwertvergleichsvorrichtung zum Ermitteln der Dickendifferenz angeschlossen sind, welche einen Speicher zum Aufnehmen der von der vor der Beschichtungsstation angeordneten Dickenmeßvorrichtung kommenden Meßwerte und eine aufgrund des Abstandes zwischen den beiden Dickenmeßvorrichtungen und der jeweiligen Transportgeschwindigkeit gesteuerte Verzögerungsvorrichtung zum Aufgeben der gespeicherten Meßwerte auf eine Meßwcrtvergleichsstufe enthält, und daß an die Meßwertvergleichsvorrichtung Steuereinrichtungen, die die Auftragsvorrichtung bezüglich der abgegebenen Auftragsmenge steuern, und/oder Steuereinrichtungen, die die Transportvorrichtung bezüglich der Transportgeschwindigkeit steuern, angeschlossen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch eine zweifache optische, d. h. berührungsfreie Dickenmessung, und zwar einer ersten Dickenmessung der unbeschichteten Platte und einer zweiten Dickenmessung der beschichteten Platte, die Beschichtungsdicke fcstgcstellt unmittelbar nachdem die Platte die Beschichtungsstation verlassen hat. Werden bei dieser Überwachung Abweichungen von der gewünschten Beschichtungsdikke festgestellt, erfolgt unmittelbar entsprechende Nachsteuerung an den Auftragvorrichtungen und bzw. oder an der Transportvorrichtung. Die Art der Nachsteuerung ist natrugemäß auf die Art der jeweiligen Auftragvorrichtungen abgestimmt. Sind beispielsweise die Auftragvorrichtungen Spritzgeräte mit Steucreinrichiungen für die zugeführte bzw. verspritzte Matcrialmcngc.

dann kann die erfindungsgemäßc Vorrichtung /um Nachsteuern nn diesen Mengcnsteucrungsvorrichiiingen der Spritzgeräte eingreifen. Man kann in solchem Fall aber auch stattdessen oder zusätzlich eine Nach-