DE4305991C1 - Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer.

Die DIN-Norm 68 140 betrifft die Keilzinkenverbindung von Holz und regelt in Ziffer 4.3.2. den Leimauftrag auf die Keilzinkenfläche.

Es ist bekannt, Leim auf die Keilzinkenfläche mit Auftra­ geköpfen mechanisiert aufzutragen (US 3 938 467 und US 4 220 114). Dennoch ist nicht gewährleistet, daß der Leim in allen Fällen die gesamte oder einen ausreichen­ den Prozentsatz der Keilzinkenfläche benetzt.

Ferner ist es bekannt, den Leim mit einer Zinkenwalze aufzutragen, die mit einem zu den Keilzinken komplemen­ tären Zinkenprofil versehen ist. Leim- und/oder Spanreste können sich in dem Zinkenprofil festsetzen und verhin­ dern, daß dieses bis zur Solltiefe in die Keilzinken eindringt. Dann wird der Spalt zwischen Werkzeug und Werkstück zu groß, und ein sachgemäßer Leimauftrag ist erschwert oder unmöglich.

Aus der DE 38 90 059 T1 ist es an sich bekannt, auf eine von zwei miteinander zu verbindenden Bahnen mit einer Klebstoffauftragevorrichtung eine Schicht Klebstoff aufzutragen. Dem Klebstoff ist eine fluores­ zierende Substanz zugesetzt. Auf die Klebstoffschicht wird mit einer UV-Strahlungsquelle ultraviolettes Licht gesandt, das die fluoreszierende Substanz zu Fluoreszenz anregt. Die Fluoreszenz wird durch wenigstens zwei Photodioden einer Meßeinheit aufgefangen und in elektrische Signale umgewandelt, die einem Aus­ wertesystem zugeleitet werden. In dem Auswertesystem wird festgestellt, in welcher Menge oder ob überhaupt Klebstoff auf der Bahn vorhanden ist.

Aus der DE 37 36 725 A1 ist es an sich bekannt, das Auftragen von Klebstoffpunkten auf eine Leiterplatte auf optischem Wege zu kontrollieren.

Aus der DE 31 12 128 A1 ist ein optisches Verfahren zur Bestimmung der Dicke von Klebstoffschichten auf Buch­ blockrücken an sich bekannt.

Aus der DE 29 07 620 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum optischen Messen der Dicke durchsichti­ ger dünner Schichten, insbesondere Schmierstoffilme, an sich bekannt. Der Schicht ist ein Fluoreszenz bewirken­ der Stoff zugesetzt. Der Film wird durch Fluoreszenz anregende Strahlung beleuchtet und die Intensität der Fluoreszenzstrahlung als Maß für die Schichtdicke er­ mittelt.

Aus der JP 2-110354 A in: Patent Abstracts of Japan, P-1076, 16. Juli 1990, Vol. 14./No. 329 ist es an sich bekannt, die Klebstoffmenge auf miteinander zu verbin­ denden Gegenständen zu prüfen. Auch hier ist dem Klebstoff ein Fluoreszenz erzeugender Stoff zugesetzt, dessen Fluoreszenz aufgrund erregender Bestrahlung gemessen und ausgewertet wird.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die bereichsweise Vollstän­ digkeit des Leimauftrags auf eine Keilzinkenfläche zu prüfen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Ergebnis der Prüfung kann in geeigneter Weise angezeigt, registriert und dokumentiert werden. Man findet mit der erfindungsgemäßen Prüfung nicht nur leimfreie Bereiche der Keilzinkenfläche, sondern mittelbar auch Ausrisse und Ausbrüche in den Keilzinken selbst, weil dort naturgemäß ebenfalls kein Leimauftrag vorhanden ist. Jede derartige Fehlstelle führt beim späteren Zusammenfügen der Keilzinkenprofile der beiden Hölzer zu einer mechanischen Schwachstelle. Solche Schwachstellen sind insbesondere bei Holzbautei­ len, die nach der DIN-Norm 1052 berechnet werden müssen oder hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind (Beanspruchungsgruppe I), nicht tolerierbar. Mit der erfindungsgemäßen Prüfung der bereichsweisen Vollständigkeit des Leim­ auftrags ergeben sich mehrere wichtige Vorteile. In der Regel wird für Keilzinkenverbindungen ein Zweikomponen­ tenleim verwendet, dessen eine Komponente ein Leimharz und dessen andere Komponente ein Härter sind. Jede dieser Komponenten ist für sich verhältnismäßig lange haltbar. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, auf die eine Keilzinkenfläche die erste Komponente und auf die gegenüberliegende Keilzinkenfläche die andere Komponente des Leims aufzutragen, jeden dieser beiden Aufträge zu prüfen und erst dann die Keilzinkenverbindung zusammenzu­ fügen. Durch dieses Vorgehen können Verschmutzungen und Blockierungen der Auftragewerkzeuge praktisch ausgeschlossen werden. Der Reinigungsaufwand für die Auftragevorrichtung und die Umweltbelastung sind entsprechend gering. Dank kontinuierlicher erfindungsgemäßer Prüfung kann außerdem das je Flächeneinheit aufzutragende Volumen der beiden Leimkomponenten auf einen optimalen Wert reduziert werden. Bei einer auftretenden Auftragestörung würde diese durch die erfindungsgemäße Prüfung sofort auffal­ len und durch Gegenmaßnahmen an der Auftragevorrichtung beseitigt werden können. So ergibt sich eine Einsparung beim Leim. Wenn dagegen der Leim vor dem Auftragen aus seinen Komponenten angemischt wird, kann er Dank der erfindungsgemäßen kontinuierlichen Prüfung der Auftrage­ qualität entweder nur auf eine oder auf beide der zusam­ menwirkenden Keilzinkenflächen aufgetragen werden. Bei Leimauftrag nur auf eine Keilzinkenfläche ist naturgemäß der apparative, betriebliche und Kostenaufwand entspre­ chend geringer. Auch hier ergibt sich eine Leimersparnis, weil nicht mehr zur Sicherheit besonders dick aufgetra­ gen werden muß. Der Reinigungsaufwand für die Auftrage­ vorrichtung reduziert sich etwa um die Hälfte. Wenn andererseits der Mischleim auf beide zusammenwirkenden Keilzinkenflächen aufgetragen wird, kann auch dort der Leimauftrag Dank der laufenden erfindungsgemäßen Überprü­ fung dünner als bisher erfolgen, und dies bei größerer Sicherheit der Verleimung in der Keilzinkenverbindung. Durch einen kleinen Öffnungswinkel der Zeilenkameras auch verhältnismäßig steile Zinkenflanken mit ausreichen­ der Auflösung erfaßt werden. Eine aufwendige telezentri­ sche Optik ist für die Zeilenkameras nicht erforderlich. Die Zeilenkamera kann je nach der Art der Prüfung des Leimauftrags als Schwarz-weiß- oder Farbzeilenkamera ausgebildet sein. Bei Verwendung von Farbzeilenkameras ist auch der nachfolgende Prozessor als Farbprozessor ausgebildet.

Gemäß Anspruch 2 lassen sich Hölzer unterschiedlicher Breite mit der gleichen Sicherheit auf Vollständigkeit des Leimauftrags hin prüfen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann die Auflösung der Bildanalyse je nach Einsatzfall feiner oder gröber gewählt werden. Es werden alle Bildpunkte ermittelt, die die aufgetragene Schicht sehen. Diese Bildpunkte werden durch das nachgeschaltete Auswertesystem ins Verhältnis zu der Gesamtanzahl der Bildpunkte gesetzt, und dann wird durch Vorprogrammierung des Systems entschieden, ob die aufgetragene Schicht ausreichend groß oder zu klein ist.

Die Merkmale des Anspruchs 3 gestatten darüber hinaus eine Differenzierung der Bewertung über die Breite des Holzes. Die Auswertung des Farbklassenbildes erfolgt z. B. durch einen leistungsfähigen Bildspeicher mit eigenem on board-Prozessor. Der Benutzer legt interaktiv das Auswertenetz über das Bildfeld. Für jedes Feld des Auswertenetzes kann ein Mindest-Prozentanteil an beschich­ teter Fläche vorgegeben werden. Damit können bestimmte Bereiche über die Breite des Objektfelds mit engeren Toleranzen und andere mit etwas großzügigeren Toleranzen belegt werden. Ein Fehleralarm kann immer dann ausgelöst werden, wenn in wenigstens einem der Felder der Mindest­ prozentsatz der beschichteten Fläche nicht erreicht wird.

Die Merkmale des Anspruchs 5 gestatten eine besonders sichere Beurteilung der Vollständigkeit des Leimauftrags. Zur Beleuchtung kann z. B. ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm dienen. Die Wellenlänge des von den Luminophoren ausgesandten Lichtes kann z. B. etwa 450 nm bis 750 nm betragen.

Auch die Merkmale des Anspurchs 6 führen zu einer siche­ ren Erkennung von Fehlstellen in dem Leimauftrag. Dieses Verfahren eignet sich z. B. dann, wenn von Natur aus dunkler oder künstlich dunkel gefärbter Leim auf helles Kiefern- oder Fichtenholz aufgetragen wird.

Gemäß Anspruch 7 wird der ohnehin meist erforderliche Wasserzusatz zum Leim zur Überprüfung der Vollständigkeit des Leimauftrags herangezogen. Die Meßwellenlänge, mit der die beschichtete Keilzinkenfläche bestrahlt wird, kann z. B. die Wellenlänge 1,93 µm sein.

Auch mit den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich eine sichere Beurteilung des Leimauftrags. Die erhöhte Leim­ temperatur hat außerdem den Vorteil, daß der Leim bei erhöhter Temperatur besser, sicherer und schneller abbindet als bei niedrigeren Temperaturen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 die Schnittansicht nach Linie I-I in Fig. 2 durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1,

Fig. 2 die Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 die Ansicht gemäß Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 wird ein Paket 1 von Hölzern 2 in Richtung eines Pfeils 3 durch eine Prüffstation 4 bewegt. Die Hölzer 2 sind zuvor mit Keilzinken 5 versehen worden, deren Zinkengrund 6 in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Nach Herstellung der Keilzinken 5 ist in der Bahn der Keilzinken 5 ein Auftragekopf 7 angeordnet, dem Leim oder eine Leimkomponente durch eine Zuleitung 8 zugeführt wird. Alternativ könnte der Leim oder seine Komponenten auch durch eine Zinkenwalze aufgetragen werden. Der Auftragekopf 7 ist mit zahlreichen Austrittsdüsen 9 versehen, die den Leim möglichst gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Keilzinken 5 einschließlich des Zinkengrunds 6 auftragen sollen.

In der Prüfstation 4 sind in einem lichtdichten Gehäuse 10 vier Farbzeilenkameras 11 in einer Ebene übereinander angeordnet. In die in Fig. 1 rechte Stirn­ fläche des Gehäuses 10 ist eine Glasscheibe 12 staubdicht eingesetzt. Hinter der Glasscheibe 12 sind in dem Gehäu­ se 10 zwei Leuchtröhren 13 und 14 angeordnet, die ultra­ violettes Licht durch die Glasscheibe 12 auf die Keilzin­ ken 5 senden. Rückwärtige Abschirmungen 15 und 16 verhin­ dern, daß ultraviolettes Licht unmittelbar in die Farb­ zeilenkameras 11 gelangt.

Dem durch die Zuleitung 8 zugeführten Mischleim sind fluoreszierende Leuchtstoffe (Luminophore) zugemischt. Sobald die Luminophore in der Prüfstation 4 durch das von den Leuchtröhren 13, 14 ausgesandte ultraviolette Licht getroffen werden, senden sie längerwelliges Licht 17 aus, das durch die Farbzeilenkameras 11 aufgefangen und in elektrische Signale umgewandelt wird.

Diese Signale werden gemäß Fig. 2 über Leitungen 18 einem Farbprozessor 19 zugeführt, an den periphere Geräte, wie ein Farbmonitor 20 und eine Tastatur 21, angeschlossen werden können.

Jede Farbzeilenkamera 11 weist gemäß Fig. 2 einen ver­ hältnismäßig kleinen Öffnungswinkel 22 auf, so daß auch verhältnismäßig steile Flanken der Keilzinken 5 mit ausreichender Auflösung erfaßt werden. Die Farbzeilen­ kameras 11 werden durch den Farbprozessor 19 angesteuert. Durch eine Farbklassifikation im Grünbereich wird eine robuste und kontrastreiche Erkennung des Leims mit seinen eingelagerten Luminophoren auch bei den unter­ schiedlichsten Grundfarben der Hölzer 2 erreicht.

Die Erkennung der durch die zugemischten Luminophore "grünen" Leimflächen auf der Fläche der Keilzinken 5 erfolgt über eine pixelweise Farbklassifikation. Der Benutzer legt gemäß Fig. 3 interaktiv ein Auswertenetz 23 über das Bildfeld. Das Auswertenetz 23 wird in eine vom Benutzer frei einstellbare Anzahl von Feldern 24 unterteilt. Für jedes Feld 24 kann eine individuelle Toleranzschwelle als Mindest-Prozentanteil an Luminophore enthaltender Leimschicht gesetzt werden. Dies würde z. B. bedeuten, daß eine in Fig. 3 eingezeich­ nete Fehlstelle 25, wo sich kein Leim auf der Fläche der Keilzinken 5 befindet, noch tolerierbar ist. Dagegen würden größere, in Fig. 3 ebenfalls eingezeich­ nete Fehlstellen 26 und 27, in denen ebenfalls kein Leim aufgetragen wurde, die voreingestellte Toleranzschwelle derjenigen Felder 24 überschreiten, in denen die Fehl­ stellen 26, 27 beim Vorbeilauf des Paketes 1 erscheinen. Sobald auf diese Weise die Toleranzschwelle eines Feldes 24 überschritten wird, wird in an sich bekannter Weise Alarm ausgelöst und das Bedienungspersonal auf diese unzulässig großen Fehlstellen 26, 27 aufmerksam gemacht. Dank der Abbildung der Fehlstellen 25 bis 27 kann das Bedienungspersonal sogleich feststellen, auf welchen Bereich der Austrittsdüsen 9 des Auftragekopfes 7 (Fig. 1) der unterlassene Leimauftrag zurückzuführen ist. So kann sehr schnell durch Reinigung des entsprechenden Bereichs des Auftragekopfes 7 Abhilfe geschaffen und wieder zu qualitativ einwandfreier Produktion übergegan­ gen werden.

In Fig. 2 ist die maximale Breite 28 der Hölzer 2 einge­ tragen worden. Werden Hölzer geringerer Breite verarbei­ tet, können die nicht mehr benötigten Farbzeilenkameras 11 stillgelegt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer (2), bei dem

• A) möglichst auf die gesamte Fläche der Keilzinken (5) wenigstens eines der beiden miteinander zu verbindenden Hölzer (2) einschließlich des Zinkengrunds (6) eine Schicht aus Leim oder aus einer Leimkomponente aufgetragen wird,
• B) von der Schicht ausgehende elektromagnetische Wellen (17) durch wenigstens eine Zeilenkamera (11) mit kleinem Öffnungswinkel aus Empfangseinrichtung aufgefangen und in elektrische Signale umge­ wandelt werden, und
• C) die so gewonnenen Signale an einen Prozessor (19) eines Auswertesystems übertragen werden und dort festge­ stellt wird, welche Bereiche der Keilzin­ kenfläche durch die Schicht bedeckt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Zeilenkameras (11) diese so angeordnet werden, daß sich ihre Objektfelder berühren oder leicht überlappen und die gesamte Breite (28) des Holzes (2) quer zu einer relativen Bewegungsrichtung (3) von Holz (2) und Zeilenkameras (11) überdecken.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erkennung der mit der Schicht bedeckten Bereiche der Keilzinkenfläche über eine pixelweise Farbklassifikation des Zeilenkamerabildes vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die wenigstens eine Zeilenkamera (11) beobachtete Objektfeld in ein Auswertenetz (23) mit einer wählbaren Anzahl von Feldern (24) unterteilt wird,
und daß für jedes Feld (24) eine individuelle Tole­ ranzschwelle gesetzt wird, die jeweils einen geforderten Mindestanteil beschichteter Fläche pro Feld angibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leim oder der Leimkomponente fluoreszierende Leuchtstoffe (Luminophore) zugemischt werden,
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit ultravio­ lettem Licht bestrahlt wird,
und daß die durch das ultraviolette Licht angeregten fluoreszierenden Leuchtstoffe (Luminophore) in der Schicht längerwel­ liges Licht aussenden als nicht mit der Schicht versehene Bereiche (25 bis 27) der Keilzinkenfläche.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim oder die Leimkomponente eine Farbe aufweist, die sich deutlich von den Farben auf der unbeschichteten Keilzinkenfläche unterscheidet,
und daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit elektromagnetischen Wellen einer geeig­ neten Wellenlänge bestrahlt wird, bei der die Farbunterschiede erkennbar sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leim oder der Leimkomponente Wasser zuge­ mischt wird, so daß der Wassergehalt der Schicht deutlich höher ist als der Wassergehalt der un­ beschichteten Keilzinkenfläche,
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit nahem Infrarotlicht einer Wellenlänge bestrahlt wird, die von Wassermolekülen stärker als vom Holz der Keilzin­ kenfläche absorbiert wird,
daß von der Schicht und eventuellen, nicht beschich­ teten Fehlstellen der Keilzinkenfläche reflektiertes nahes Infrarotlicht durch die Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in einem Feuchtigkeitsanalysator des Auswer­ tesystems der jeweilige Reflexionsgrad der Bereiche der Keilzinkenfläche und damit die Fehlstellen festgestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim oder die Leimkomponente vor dem Auftrag auf eine Temperatur erwärmt wird, die genügend über einer Basistemperatur der unbe­ schichteten Keilzinkenfläche liegt,
daß Wärmestrahlung der Schicht und von eventuell nicht beschichteten Bereichen der Keilzinkenfläche durch die dafür empfindliche Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in dem Auswertesystem durch Vergleich der Strahlungsintensitäten eine Erkennung der nicht beschichteten Bereiche erfolgt.