EP2412501B1 - Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken - Google Patents

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EP2412501B1
EP2412501B1 EP20110005025 EP11005025A EP2412501B1 EP 2412501 B1 EP2412501 B1 EP 2412501B1 EP 20110005025 EP20110005025 EP 20110005025 EP 11005025 A EP11005025 A EP 11005025A EP 2412501 B1 EP2412501 B1 EP 2412501B1
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EP
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nozzles
coating
plasma
plasma nozzles
feed direction
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Wilfried Hollmer
Helmut Hucke
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IMA Klessmann Holzbearbeitungssysteme GmbH
IMA Klessmann GmbH
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IMA Klessmann Holzbearbeitungssysteme GmbH
IMA Klessmann GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge

Definitions

  • the invention relates to a device for coating workpieces.
  • edge band and plate are brought together to form a joint gap in a joint zone and firmly connected to each other, wherein edge band and workpiece are thereby moved relative to each other.
  • edge band is transferred to an adhesive state.
  • plasma radiation has recently also been used to melt the functional layer.
  • a generic device is eg from the DE 20 2009 009 253 Ul known.
  • the functional layer of the edge band is heated with a radiation or flame emerging from a plasma nozzle.
  • the distance between edge band and plasma nozzle is important in order to achieve an optimal melting result.
  • this can happen because the functional layer is incompletely melted and can not develop its adhesive action; on the other hand, too intensive exposure of the plasma radiation / flame can cause the functional layer to burn and likewise no longer fulfill its function.
  • edge band In relative movement between edge band and workpiece, therefore, the edge band is guided past the plasma nozzle, so that in the longitudinal direction of the edge band, a homogeneous irradiation is realized.
  • the nozzles can not be placed arbitrarily close to each other due to space constraints, so that in the exiting rays or flames adjacent nozzles usually remains too low radiation intensity left to sufficiently melt the functional layer , Consequently, one makes do with a diagonal arrangement of the nozzles, as they are in the FIG. 2 is shown.
  • the edge band 2 is guided in the direction X, the nozzles 3a are arranged at an angle to the edge band 2 in a row, which is indicated by the dashed line D.
  • the individual nozzles 3a or their effective regions on the edge band 2 in the transverse direction Z of the edge strip 2 move closer to one another than would be the case with a perpendicular to the longitudinal or feed direction X of the edge strip 2.
  • this configuration also has shortcomings.
  • the improvement of the homogeneity in the direction Z leads to a deterioration in the homogeneity in the direction X, since the material sections of the edge band 2 melted by the individual nozzles 3a on the way to the point P, at which it comes into contact with the workpiece, have different distances have covered.
  • the portion of material (in the region of the upper edge 2a) heated by the front nozzle 3a in series D travels a lesser distance to P and is warmer than the portion of material heated by the nozzle D in the row D (in the region of the lower nozzle) Edge 2b).
  • the resulting temperature gradient is disadvantageous.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for coating workpieces, in which the mentioned disadvantages are at least reduced.
  • the plasma nozzles in at least two rows extending diagonally to the feed direction.
  • the openings of at least one plasma nozzle to be slit-shaped or slot-shaped, with an opening longitudinal extent, which takes place substantially transversely to the feed direction such that the coating lies completely within the effective range of the plasma nozzle. It can be provided in succession in the feed direction a plurality of nozzles with different sized or long nozzle openings in order to work with the effective range of the plasma nozzles different width coatings can.
  • the plasma nozzles of all embodiments can be turned on or off individually in order to be able to use in particular coatings such as edge bands or the like with different widths transversely to the feed direction.
  • FIG. 1 the coating process or the device used for this purpose is shown.
  • the plate 1, whose narrow side is to be coated with the edge band 2 is fed in a direction X '.
  • From a magazine is transported via a feeder 6 usually stored on a roll edge band 2 in the direction X towards the plate 1 and added in the region of a joining zone F to the narrow plate side and pressed against the plate 1 by means of printing tools such as the pinch roller 4, wherein the pressure primarily perpendicular to the direction X 'of the plate 1 in a direction Y' is exercised.
  • P describes the area at which the edge band 2 contacts the panel 1 at the end of the joining zone F. To connect plate 1 and edge band 2, these are moved relative to each other.
  • a functional layer (not shown) provided on the edge band is activated. This is done by irradiating the same with a plasma source 3 which generates plasma jets and / or a flame which emerges through plasma jets (referred to below as nozzles) 3a in the direction of the edge band 2 (essentially in the direction Y transverse to the direction X) and to strike at the same thing.
  • a plasma source 3 which generates plasma jets and / or a flame which emerges through plasma jets (referred to below as nozzles) 3a in the direction of the edge band 2 (essentially in the direction Y transverse to the direction X) and to strike at the same thing.
  • the distance between the edge band 2 and the plasma source 3 can optionally be varied, either by moving the source 3 or by moving the guide 5 of the edge band 2 opposite the plasma source 3 by the irradiation
  • the edge band 2 is melted up or melted in the region of its functional layer as a result of the heat development, thereby rendering it "sticky” or liable.
  • the so-melted edge band 2 is pressed against the narrow side of the plate 1 as described above.
  • the functional layer solidifies and melts with the plate 1.
  • FIG. 3 are two (not necessarily parallel) nozzle rows D with the nozzles 3a and D 'shown with the nozzles 3a', which are angled or inclined to the running direction X of the edge strip 2 and to its transverse direction Z and in particular with the direction X about the angle form ⁇ or ⁇ '.
  • this arrangement is opposite to in FIG. 2
  • a larger area of the edge band 2 in the effective region of the plasma nozzles 3a, 3a ' so that the melting is more effective.
  • this arrangement achieves an overlap of the effective range of the nozzles of the row D and those of the row D ', which are not available in the prior art.
  • banding in the longitudinal direction X on the edge band 2 can be reduced by varying the heat input over the width of the edge band.
  • This can also be done by moving the rows of nozzles, such as the row D 'opposite to in FIG. 3 shown Configuration is offset by half the distance A (Z component of the distance between two nozzles 3a) in the Z direction.
  • the entire nozzle assembly which is preferably provided on a block to vibrate in the Z direction, move or swing to achieve the spaces between "stripes" on the edge band 2.
  • FIG. 4 An inventive plasma nozzle arrangement is in the FIG. 4 where also combinations with the in FIG. 3 embodiment shown are conceivable.
  • the possibilities of vibration, of movement or of the oscillation of the nozzles 3a, 3a ', 3a are additionally conceivable in this embodiment FIG.
  • the two nozzle rows D, D are inclined in opposite directions so that they form approximately a V-shape, the legs of which form the individual nozzle rows, whereby (as is generally possible also in the above embodiments not according to the invention), the nozzles can also be individually activated resp It is essential that the nozzles can be activated so that the edge band over its entire width, which is defined by the distance in the Z direction between its upper edge 2a and its lower edge 2b, in the effective region of the plasma nozzles 3a, 3a "(this applies to all embodiments discussed here).
  • the outermost nozzles of the V-shape, the nozzles 3b and 3b are in the region of the upper edge 2a and the lower edge 2b, respectively.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken.
  • Bei der Beschichtung von Schmalseiten von plattenförmigen Erzeugnissen mittels sogenannten Kantenbändern werden Kantenband und Platte aneinander unter Bildung eines Fügespaltes in einer Fügezone zusammengeführt und miteinander fest verbunden, wobei Kantenband und Werkstück dabei relativ zueinander verschoben werden. Dabei wird das Kantenband in einen haftenden Zustand überführt. Dies wurde in der Vergangenheit durch einen Schmelzkleberauftrag erreicht. Inzwischen ist es Stand der Technik, eine Funktionsschicht des Kantenbandes vor dem Fügen an das Werkstück durch Strahlung anzuschmelzen und dann durch Druck mit dem Werkstück zu verbinden.
  • Zum Anschmelzen der Funktionsschicht wird neben Laserstrahlung neuerdings auch Plasmastrahlung verwendet. Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist z.B. aus der DE 20 2009 009 253 Ul bekannt. Dabei wird die Funktionsschicht des Kantenbandes mit einer aus einer Plasmadüse austretenden Strahlung oder Flamme erwärmt. Gerade bei dem Einsatz der Plasmatechnik ist der Abstand zwischen Kantenband und Plasmadüse wichtig, um ein optimales Aufschmelzergebnis zu erzielen. Ebenso ist es wichtig, das Anschmelzen der Funktionsschicht über dessen Fläche so homogen wie möglich zu gestalten, da ansonsten die Aktivierung und infolgedessen die Verbindung mit dem Werkstück ungleichmäßig erfolgt, was insbesondere lokal dazu führen kann, dass sich das Kantenband nach dem Fügen an das Werkstück wieder von diesem lösen kann. Dies kann einerseits dadurch geschehen, dass die Funktionsschicht unvollständig angeschmolzen wird und ihre Haftwirkung gar nicht entfalten kann, andererseits kann ein zu intensives Aussetzen der Plasmastrahlung/Flamme dazu führen, dass die Funktionsschicht verbrennt und ebenfalls ihrer Funktion nicht mehr nachkommt.
  • Bei relativer Bewegung zwischen Kantenband und Werkstück wird deshalb das Kantenband an der Plasmadüse vorbei geführt, so dass in Längsrichtung des Kantenbandes eine homogene Bestrahlung realisiert wird. Allerdings ist es auch wichtig, die Bestrahlung homogen über die Querrichtung des Kantenbandes zu realisieren. Dies ist mit einer Düse, welche einen runden Öffnungsquerschnitt aufweist, nicht möglich. Zwar besteht die Möglichkeit eine Mehrzahl Düsen in Querrichtung des Kantenbandes nebeneinander anzuordnen, jedoch können die Düsen bauraumbedingt nicht beliebig nah aneinander gesetzt werden, so dass bei den austretenden Strahlen oder Flammen benachbarter Düsen im Regelfall eine zu geringe Strahlungsintensität übrig bleibt, um die Funktionsschicht ausreichend anzuschmelzen. Man behilft sich dabei folglich mit einer Diagonalanordnung der Düsen, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist. Das Kantenband 2 wird in Richtung X geführt, die Düsen 3a sind gewinkelt zum Kantenband 2 in einer Reihe angeordnet, welche durch die gestrichelte Linie D angedeutet ist. So kann erreicht werden, dass die einzelnen Düsen 3a bzw. deren Wirkbereiche auf dem Kantenband 2 in Querrichtung Z des Kantenbandes 2 betrachtet näher aneinander rücken, als dies bei einer senkrecht zur Längs-oder Vorschubrichtung X des Kantenbandes 2 der Fall wäre. Allerdings weist diese Konfiguration auch Unzulänglichkeiten auf. Denn die Verbesserung der Homogenität in Richtung Z bewirkt umgekehrt eine Verschlechterung der Homogenität in Richtung X, da die von den einzelnen Düsen 3a aufgeschmolzenen Materialanschnitte des Kantenbandes 2 auf dem Weg zu dem Punkt P, an welchem es mit dem Werkstück in Kontakt gerät, unterschiedliche Entfernungen zurückgelegt haben. Anders ausgedrückt, der von der in Reihe D vorderen Düse 3a erwärmte Materialabschnitt (im Bereich des oberen Randes 2a) legt bis P einen geringeren Weg zurück und ist wärmer als der von der in der Reihe D hinteren Düse 3a erwärmte Materialabschnitt (im Bereich des unteren Randes 2b). Das resultierende Temperaturgefälle ist nachteilig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken anzugeben, bei welcher die erwähnten Nachteile wenigstens verringert werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, die Plasmadüsen in wenigstens zwei diagonal zur Vorschubrichtung verlaufenden Reihen anzuordnen. Es sind dabei wenigstens zwei Reihen Düsen vorgesehen, welche entgegengesetzt geneigt sind, so dass sich beispielsweise eine V-förmige Anordnung der Plasmadüsen ergibt. Wichtig ist in jedem Fall, dass so viele Düsen vorgesehen sind,
    dass in jedem Fall das Beschichtungsmaterial über dessen volle Breite im Wirkbereich der Plasmadüsen liegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die Öffnungen wenigstens einer Plasmadüse spalt- oder schlitzförmig, mit einer Öffnungslängserstreckung vorzusehen, welche im Wesentlichen quer zur Vorschubrichtung so erfolgt, dass die Beschichtung vollständig im Wirkbereich der Plasmadüse liegt. Es können hintereinander in Vorschubrichtung mehrere Düsen mit unterschiedlich großen bzw. langen Düsenöffnungen vorgesehen sein, um mit dem Wirkbereich der Plasmadüsen unterschiedlich breite Beschichtungen bearbeiten zu können.
  • Bevorzugt können die Plasmadüsen aller Ausführungsformen individuell ein- bzw. ausgeschaltet werden, um insbesondere Beschichtungen wie Kantenbänder oder dergleichen mit quer zur Vorschubrichtung verschiedener Breite einsetzen zu können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren 1 und 4 schematisch näher erläutert. Die Erfindung betrifft allgemein das Anbringen von Beschichtungen auf Werkstücken. Nachfolgend wird beispielhaft, aber nicht einschränkend für Beschichtung der Begriff Kantenband und für Werkstück der Begriff Platte verwendet.
    • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Draufsicht.
    • Figur 2 zeigt eine Plasmadüsenanordnung nach dem Stand der Technik.
    • Figur 3 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Plasmadüsenanordnung.
    • Figur 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Plasmadüsenanordnung.
  • In der Figur 1 ist der Beschichtungsvorgang bzw. die dazu verwendete Vorrichtung dargestellt. Die Platte 1, deren Schmalseite mit dem Kantenband 2 beschichtet werden soll, wird in einer Richtung X' zugeführt. Aus einem Magazin wird über eine Zuführeinrichtung 6 das üblicherweise auf einer Rolle bevorratete Kantenband 2 in Richtung X zur Platte 1 hin transportiert und im Bereich einer Fügezone F an die Plattenschmalseite angefügt sowie an die Platte 1 mittels Druckwerkzeugen wie der Andruckrolle 4 angedrückt, wobei der Druck vorrangig senkrecht zur Laufrichtung X' der Platte 1 in einer Richtung Y' ausgeübt wird. P beschreibt den Bereich, an welchem am Ende der Fügezone F der Kontakt des Kantenbandes 2 mit der Platte 1 erfolgt. Zur Verbindung von Platte 1 und Kantenband 2 werden diese relativ zueinander bewegt. Vor dem Fügen wird eine am Kantenband vorgesehene Funktionsschicht (nicht gezeigt) aktiviert. Dies geschieht mittels Bestrahlen derselben mit einer Plasmaquelle 3, welche Plasmastrahlen und/oder eine Flamme erzeugt, welche durch Plasmadüsen (kurz im Folgenden Düsen genannt) 3a in Richtung auf das Kantenband 2 (im Wesentlichen also in Richtung Y quer zur Laufrichtung X) austreten und auf dasselbe auftreffen. Der Abstand zwischen Kantenband 2 und Plasmaquelle 3 kann ggf. variiert werden, entweder durch Bewegen der Quelle 3 oder durch Bewegen der der Plasmaquelle 3 gegenüberliegenden Führung 5 des Kantenbandes 2. Durch die Bestrahlung mit dem aus den Düsen 3a austretenden Plasmastrahlen bzw. daraus erzeugten Flammen wird infolge der Wärmeentwicklung das Kantenband 2 im Bereich seiner Funktionsschicht auf- oder angeschmolzen und dadurch "klebrig" oder haftbar gemacht. Das so angeschmolzene Kantenband 2 wird gegen die Schmalseite der Platte 1 gedrückt wie oben beschrieben. Die Funktionsschicht verfestigt sich und verschmilzt mit der Platte 1.
  • Für die Anordnung der Plasmadüsen 3a wird die in Figur 4 gezeigte Geometrie gewählt.
  • In Figur 3 sind zwei (nicht notwendigerweise parallele) Düsenreihen D mit den Düsen 3a und D' mit den Düsen 3a' dargestellt, die zur Laufrichtung X des Kantenbandes 2 bzw. zu dessen Querrichtung Z gewinkelt oder schräg angeordnet sind und insbesondere mit der Laufrichtung X etwa die Winkel α bzw. α' bilden. Durch diese Anordnung liegt gegenüber dem in Figur 2 gezeigten Stand der Technik (siehe oben) beim Durchlauf des Kantenbandes durch den Bereich zwischen Plasmaquelle 3 und Führung 5 ein größerer Bereich des Kantenbandes 2 im Wirkbereich der Plasmadüsen 3a, 3a', so dass das Aufschmelzen effektiver wird. Insbesondere erreicht man durch diese Anordnung eine Überschneidung des Wirkbereiches der Düsen der Reihe D und denen der Reihe D', die beim Stand der Technik nicht zur Verfügung stehen. So kann insbesondere auch eine Streifenbildung in Längsrichtung X auf dem Kantenband 2 durch über die Breite des Kantenbandes variierenden Wärmeeintrag reduziert werden. Dies kann auch durch Versetzen der Düsenreihen geschehen, indem etwa die Reihe D' gegenüber der in Figur 3 gezeigten Konfiguration um den halben Abstand A (Z-Komponente des Abstandes zweier Düsen 3a) in Z-Richtung versetzt wird. Hierdurch überlappen die Wirkbereiche der einzelnen Düsen, so dass ein homogeneres Aufschmelzen der Funktionsschicht des Kantenbandes 2 möglich ist. Es ist auch alternativ oder ergänzend hierzu möglich, die komplette Düsenanordnung, die bevorzugt an einem Block vorgesehen ist, in Z-Richtung vibrieren, bewegen oder schwingen zu lassen, um die Zwischenräume zwischen "Streifen" auf dem Kantenband 2 zu erreichen.
  • Eine erfindungsgemäße Plasmadüsen anordnung ist in der Figur 4 gezeigt, wobei auch Kombinationen mit der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform denkbar sind. Auch die Möglichkeiten der Vibration, der Bewegung oder des Schwingenlassens der Düsen 3a, 3a', 3a" sind bei dieser Ausführungsform ergänzend denkbar. In Figur 4 sind die beiden Düsenreihen D, D" entgegengesetzt zueinander geneigt, so dass sie etwa eine V-Form bilden, deren Schenkel die einzelnen Düsenreihen bilden. Wobei (wie auch in den obigen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen generell möglich) die Düsen auch hier einzeln aktivierbar bzw. deaktivierbar sind. Wesentlich ist, dass die Düsen so aktivierbar sind, dass das Kantenband über seine gesamte Breite, die durch den Abstand in Z-Richtung zwischen dessen oberen Rand 2a und dessen unteren Rand 2b definiert ist, im Wirkbereich der Plasmadüsen 3a, 3a " liegt (dies gilt für alle hier diskutierten Ausführungsbeispiele). Im gezeigten Beispiel sind die jeweils äußersten Düsen der V-Form, die Düsen 3b und 3b " im Bereich des oberen Randes 2a bzw. des unteren Randes 2b. Die gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil gegenüber der im Stand der Technik gem. Figur 2 bekannten einreihigen Form, dass sich dadurch der Abstand der ersten zur letzten Düse in Lauf- bzw. Vorschubrichtung X verringern lässt, wodurch der eingangs angesprochene zeitliche Versatz zwischen der Erwärmung des im Wirkbereich der vordersten Düse befindlichen Kantenbandabschnitts und der Erwärmung der weiter hinten liegenden Bereiche verringert und ein homogeneres Aufschmelzergebnis erzielt werden kann. Zudem ist die in Figur 4 gezeigte Anordnung wesentlich flexibler, wenn insbesondere breitere Kantenbänder 2 eingesetzt werden sollen.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken (1) aus Holz oder Holzaustauschstoffen mit einer Beschichtung (2), insbesondere zur Bekantung der Schmalseiten plattenförmiger Werkstücke (1) mit einem Kantenband (2), wobei die Vorrichtung eine Andruckrolle (4) und eine Fügezone (F) sowie eine Plasmaquelle (3) mit Plasmadüsen (3a; 3a") aufweist, mittels derer eine Funktionsschicht der Beschichtung (2) erwärmt oder aktiviert wird und unter Andrücken gegen das Werkstück (1) im Bereich der Fügezone (F) mittels der Andruckrolle (4) mit dem Werkstück (1) bei Relativbewegung entlang einer Vorschubrichtung (X) von Werkstück (1) und Beschichtung (2) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmadüsen (3a; 3a") in einer ersten Reihe (D) und in wenigstens einer zweiten Reihe (D; D") hintereinander angeordnet sind, wobei sich die erste und die zweite Reihe von Plasmadüsen (3a; 3a") jeweils in einem Winkel (α; α") zur Vorschubrichtung (X) erstrecken, wobei
    wenigstens zwei Reihen (D, D") die beiden Schenkel einer etwa V-förmigen Anordnung von Plasmadüsen (3a; 3a") bilden, wobei die Spannweite der V-förmigen Anordnung so gewählt ist, dass die zwischen zwei gegenüberliegenden, in Vorschubrichtung (X) verlaufenden Seiten (2a, 2b) der Beschichtung (2) definierte Breite der Beschichtung (2) vollständig im Wirkbereich der Plasmadüsen (3a; 3a") liegen kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Winkel (α; α") der ersten und zweiten Reihe Plasmadüsen (3a; 3a") zur Vorschubrichtung gleich groß sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmadüsen an einem Düsenblock (3) montiert sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Führungseinrichtung (5) für die Beschichtung (2) vorgesehen ist, wobei die Führungseinrichtung (5) den Plasmadüsen (3a, 3a") zugewandt und so ausgebildet ist, dass die durch die Führungseinrichtung geführte Beschichtung (2) in einem definierten Abstand zu den Plasmadüsen (3a, 3a") gehalten wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der relative Abstand zwischen Beschichtung (2) und Plasmadüsen (3a, 3a") variabel ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmadüsen so ausgelegt sind, dass sie einzeln oder in Gruppen ein- oder ausgeschaltet werden können.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmadüsen wenigstens senkrecht zur Vorschubrichtung (X) beweglich angeordnet sind, um in Schwingungen versetzt werden zu können.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsenreihen (D, D') in Richtung (Z) quer zur Vorschubrichtung (X) zueinander versetzt angeordnet sind.
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