EP4072801A1 - Vorrichtung und verfahren zum beschichten eines werkstücks - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum beschichten eines werkstücks

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Publication number
EP4072801A1
EP4072801A1 EP20824193.5A EP20824193A EP4072801A1 EP 4072801 A1 EP4072801 A1 EP 4072801A1 EP 20824193 A EP20824193 A EP 20824193A EP 4072801 A1 EP4072801 A1 EP 4072801A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
workpiece
shielding
activation
joining means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20824193.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Albrecht
Ruven Weiss
Harald Rieger
Felix Schatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Homag GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Homag GmbH filed Critical Homag GmbH
Publication of EP4072801A1 publication Critical patent/EP4072801A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 and a method for coating a workpiece which preferably consists at least in sections of wood, wood-based materials, plastic or the like.
  • workpieces are often provided with a coating material on one of their surfaces, for example an edge.
  • the coating material is usually applied by means of a suitable joining or jointing device.
  • Adhesive that is applied to the workpiece or the coating material for example in the form of a hot melt adhesive.
  • the joining means is activated or kept activated in the course of the coating process by means of a suitable device, usually heated by means of a suitable energy source.
  • a suitable device usually heated by means of a suitable energy source.
  • laser and hot air units have established themselves as energy sources, with numerous other technologies such as microwave, infrared, plasma, ultrasound or the like also coming into consideration.
  • the joining agent is heated to the appropriate temperature or temperature window.
  • DE 102017 122 701 A discloses a coating device according to the preamble of claim 1, in which the temperature of the joining agent is monitored by a temperature sensor.
  • the measurement results of the temperature sensor are prone to fluctuations, so that the desired optimization of the temperature of the joining agent cannot be achieved with sufficient reliability.
  • the invention is based on the knowledge that in a generic coating device, fluctuations in the measurement result of a sensor such as a temperature sensor are primarily caused by soiling of the same. It is therefore provided according to the invention that the coating device has a shielding device for shielding a sensor section of the sensor.
  • zero joints particularly high-quality so-called "zero joints” can be created, in which the joint between the coating material and the workpiece is practically no longer visible.
  • a high-quality zero joint also has technical advantages, such as high impermeability to moisture and high strength of the joint.
  • the shielding device can be designed in a wide variety of ways. According to a development of the invention, however, it is provided that the shielding device has a barrier fluid outlet in order to discharge barrier fluid for shielding the sensor section. In this way, the desired shielding effect can be achieved in a particularly simple manner, and the device also has a simple construction, since a fluid supply (such as a compressed air supply) is usually available anyway in machines of the type under discussion here.
  • a fluid supply such as a compressed air supply
  • the activation device has a Has outlet arrangement for dispensing a preferably heated fluid, in particular gas, for activating the joining means.
  • a suitable source for fluid is already available, which can provide an additional function for providing a barrier fluid for shielding the sensor section with minimal technical effort.
  • the shielding device can also be provided independently of the activation device within the scope of the invention, it is preferred according to a development of the invention that the shielding device is at least partially integrated into the activation device. In this way, the shielding device can be provided not only with minimal structural effort, but also in a particularly compact design. It should be noted that the sensor must record the operating size of the joining agent in a narrow joint gap between the coating material and the workpiece, so that a compact design is of particular importance for the technical feasibility and construction of the device.
  • the activation device in particular the outlet arrangement, has at least one barrier fluid outlet in order to emit barrier fluid for shielding the sensor section.
  • a barrier fluid outlet within the scope of the present invention is possible with minimal effort and without any significant change in the overall structure.
  • a fluid outlet (which is already present) of the outlet arrangement can serve as a barrier fluid outlet so that - apart from a suitable connection or integration of the sensor on or in the nozzle arrangement - no structural change whatsoever
  • At least one barrier fluid outlet is provided independently of the fluid outlets of the outlet arrangement. In this way, depending on the design of the outlet arrangement, an easier connection of the sensor can be achieved, which in particular can also enable existing coating devices to be retrofitted more easily.
  • the shielding device has a suction device with at least one suction opening for generating a barrier fluid flow.
  • the desired barrier fluid effect can be achieved not only by blowing in but also by suction, whereby both concepts can also be combined.
  • the senor is set up to transmit and / or receive a sensor signal for detecting the operating variable of the joining means, which signal preferably runs through at least one barrier fluid outlet and / or the at least one suction opening.
  • the device has at least one deflection device for deflecting at least one sensor signal.
  • this results in a particularly compact design, particularly in the area of the So-called joint gap enables, because usually you have to feel horizontally in the joint gap, while the installation space is extremely limited in the horizontal direction.
  • the deflection device allows the sensor signal to follow the existing geometry in the area of the joint gap and, for example, run horizontally or obliquely and then, for example, be deflected in the vertical direction, so that the sensor can be provided outside the joint gap and the overall result is a narrow design.
  • a deflection device is integrated into the activation device. Like some of the above measures, this contributes to a compact design and a simple construction. However, the deflection device can advantageously also be provided entirely or partially independently of the activation device.
  • a deflection device can be designed in a variety of ways within the scope of the invention. According to a further development of the invention, it is provided that a deflection device has a reflection element such as, in particular, a mirror, which preferably comprises a polished metal surface and can optionally be partially transparent. However, other reflection elements such as a prism, a crystal with a fracture surface, etc. can also be used. Again, such a reflection element combines the advantages of a simple construction, a small footprint and also a high level of reliability. Alternatively or additionally, however, it is also possible within the scope of the present invention that at least one deflection device is a signal routing element such as, in particular, a Has optical waveguide. In this way, for example, a lower adjustment effort can be achieved, and the risk of soiling or misalignments of other types of deflection devices is minimized.
  • a reflection element such as, in particular, a mirror, which preferably comprises a polished metal surface and can optionally be partially transparent.
  • other reflection elements
  • the senor has a pyrometer and / or bolometer and / or a semiconductor sensor.
  • test sensor in particular
  • Temperature test sensor is provided, which is preferably arranged independently of the (temperature) sensor in an area whose operating variable the sensor can detect. This results in a particularly simple check and, if necessary, also calibration of the sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a partial perspective view of an embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a partial sectional view of the device shown in Fig. 1;
  • a device 1 for coating a workpiece 2 is shown schematically in FIG. 1 in a partial perspective view.
  • the device 1 is used to coat workpieces that are preferably made at least in sections of wood, wood-based materials, plastic or the like, as are widely used in the furniture and construction element industries.
  • the coating material 2 can be, for example, a
  • Narrow surface coating made of a wide variety of materials such as plastic, veneer, paper or metal. Alternatively or additionally, however, a broad area or any other desired surface of a workpiece 2 can also be provided with a coating material 4.
  • the coating material 4 in the present embodiment has a joining means 4 ′ which is provided on the side of the coating material 4 facing the workpiece 2.
  • the joining means 4 ' can be, for example, an adhesive that can be activated by means of heat, such as a hot-melt adhesive.
  • the coating material 4 has an integral layer 4 'which, through activation, develops adhesive properties, such as various meltable plastics.
  • the entire coating material 4 can also consist of a corresponding material, so that there is no discrete joining agent layer 4 '.
  • the coating device 1 initially comprises a pressing device 10, which in the present case Embodiment has a pressure roller and is used to press the coating material 4 against a surface 2 'of the workpiece 2 to be coated.
  • a pressing device 10 which in the present case Embodiment has a pressure roller and is used to press the coating material 4 against a surface 2 'of the workpiece 2 to be coated.
  • the coating device 1 comprises a conveyor device 20, which in the present embodiment is designed as a conveyor device, for example in the form of a conveyor belt, conveyor belt, conveyor chain or the like.
  • a conveyor device 20 instead of a continuous conveyor device for conveying the workpiece 2, a so-called stationary concept can also be used, in which the workpiece 2 is essentially stationary during the coating process and the pressing device 10 moves along the workpiece and possibly also around the workpiece becomes.
  • the conveying device 20 always serving to bring about a relative movement between the workpiece 2 and the pressing device 10.
  • the coating device 1 comprises an activation device 30 which, in the present embodiment, comprises a nozzle arrangement 32 for dispensing a heated fluid which is used to activate the joining means 4 ′.
  • the heated fluid is supplied as volume flow V via a feed line 36 to the nozzle arrangement 32, a fluid supply and a heating device being provided upstream.
  • the fluid supply can advantageously also be a pressurized fluid supply which, purely for example, supplies the fluid to the nozzle arrangement 32 with an overpressure of at least 1.5 bar.
  • the heated (pressure) fluid can be hot air.
  • the fluid it is also possible for the fluid to contain other gases and possibly also liquids or contains liquid droplets.
  • a nozzle arrangement instead of a nozzle arrangement, another type of outlet arrangement can be used in which the fluid is discharged to the outside through a tissue, for example.
  • the coating device 1 in the present embodiment has a temperature sensor 40 for detecting a temperature of the joining means 4 ′, which can be designed, for example, as a pyrometer or bolometer or semiconductor sensor.
  • the temperature sensor 40 emits a sensor signal such as a sensor beam 44 which, in the present embodiment, is directed to the joining means 4 ′ via a deflection mirror 62.
  • the corresponding reflection is detected and evaluated via a sensor section 42 of the temperature sensor 40 in order to infer the temperature of the joining means 4 '.
  • thermosensor As an alternative or in addition to the temperature sensor, other sensors can also be used within the scope of the invention to detect an operating variable, for example to detect the porosity of the workpiece, the viscosity of the joining agent, the layer thickness of the joining agent or the like.
  • the deflecting mirror 62 is a polished sheet of metal, such as V2A in particular, although other reflection elements can also be used, which may also be partially transparent.
  • the coating device 1 comprises a shielding device 50 which serves to shield the sensor section 42 of the temperature sensor 40 from external influences such as, in particular, also contamination.
  • the housing of the nozzle arrangement 32 acts as a shield against the environment.
  • the shielding device 50 of the present embodiment also comprises a barrier fluid outlet 52, which is used to discharge barrier fluid for shielding the sensor section 42.
  • the temperature sensor 40 is largely integrated into the nozzle arrangement 32 in such a way that a fluid outlet 34 of the nozzle arrangement 32, which can also be used to output heated fluid to the joining means 4 ′, serves as a barrier fluid outlet 52.
  • a fluid outlet 34 of the nozzle arrangement 32 which can also be used to output heated fluid to the joining means 4 ′, serves as a barrier fluid outlet 52.
  • the sensor signal 44 which is used to detect the temperature of the joining means 4 ′, extends through the barrier fluid outlet 52. Since heated fluid flows through this barrier fluid outlet 52 in any case during operation of the coating device 1, the temperature sensor 40 and in particular the sensor section 42 is effectively protected from environmental influences, contamination, etc., while at the same time a precise detection of the temperature of the bonding agent layer 4 'is made possible.
  • the coating device 1 in the present embodiment comprises a test sensor 70, which can be designed, for example, as a temperature test sensor such as a temperature resistor.
  • the temperature test sensor 70 can, for example, be arranged on a machine part of the coating device 1 in an area whose temperature the temperature sensor 40 can in principle detect, for example when no coating material 4 is currently inserted into the coating device 1. In this state - without an inserted coating material 4 - a checking or calibration process can then be carried out by means of of the temperature test sensor 70 as well as by means of the temperature sensor 40, the temperature of the relevant machine area is measured and compared with one another. This allows the reliability and precision of the temperature measurement according to the invention to be increased further.
  • the operation of the coating device 1 according to the invention takes place, for example, as follows. While a workpiece 2 to be coated is conveyed by the conveying device 20 in the direction indicated by an arrow in FIG. 1, the joining layer 4 'of the coating material 4 that is also supplied is activated by the activating device 30 by hot pressure fluid. Simultaneously with this, the temperature actually reached by the joining means 4 ′ is recorded using the temperature sensor 40 and then compared with a setpoint temperature or a setpoint temperature range of the joining means 4. If the recorded temperature deviates from the temperature of the joining means 4 ′ or lies outside the target range, various operating parameters can be adapted in order to bring the recorded temperature closer to the target temperature. In addition to an adaptation of the temperature, the pressure or the volume flow of the fluid output by the activation device 30, the throughput speed can also be changed, for example, since this also varies the energy input.
  • an activation device in the form of a nozzle arrangement for fluid was described in the embodiments disclosed above, other activation devices such as lasers, microwaves, ultrasound, infrared, plasma or the like can also be used within the scope of the invention. With these activation devices, too, a temperature sensor shielded by a shielding device can advantageously be used in order to optimize the joining process advantageously and, above all, reliably and permanently.
  • the embodiment of the invention shown in FIG. 3 largely corresponds to the embodiment described above and shown in FIG. 2, so that only the differences between the two embodiments will be discussed below.
  • a separate, essentially L-shaped channel 54 is provided in the nozzle arrangement 32, which is used to accommodate the temperature sensor 40 and the deflection device 60.
  • the embodiment shown in FIG. 3 comprises a barrier fluid outlet 52 which is provided independently of the fluid outlets 34 of the nozzle arrangement 10.
  • the nozzle arrangement 32 has a fluid chamber 36 ′, which is supplied with the pressure fluid via the supply line 36 and distributes it to the fluid outlets 34.
  • This fluid chamber 36 ′ is connected to the L-shaped chamber 54 via a passage 38 in such a way that a barrier fluid flow is established into the L-shaped chamber 54, which flow leaves the L-shaped chamber 54 via the barrier fluid outlet 52.
  • the temperature sensor 40 detects the temperature of the joining means 4 ′ through this barrier fluid outlet 52, whereby it is again effectively and permanently protected from external influences such as, in particular, contamination.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Vorrichtung (1) zum Beschichten eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, umfassend eine Andrückeinrichtung (10) zum Andrücken eines Beschichtungsmaterials (4) an eine zu beschichtende Oberfläche (2') des Werkstücks (2), eine Fördereinrichtung (20) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (2) und der Andrückeinrichtung (10), einer Aktivierungseinrichtung (30) zum Aktivieren eines Fügemittels (4'), das zum Fügen des Beschichtungsmaterials (4) auf die zu beschichtende Oberfläche (2') des Werkstücks (2) dient, und einen Sensor (40) zum Erfassen einer Betriebsgröße des Fügemittels (4'), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abschirmeinrichtung (50) zum Abschirmen eines Sensorabschnitts (42) des Sensors (40) aufweist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht.
Stand der Technik
Beispielsweise im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie werden Werkstücke häufig an einer ihrer Flächen mit einem Beschichtungsmaterial versehen, beispielsweise einer Kante. Das Anbringen des Beschichtungsmaterials erfolgt üblicherweise mittels eines geeigneten Füge- bzw.
Haftmittels, das beispielsweise in Form von Schmelzkleber auf das Werkstück oder auf das Beschichtungsmaterial aufgebracht wird.
Alternativ ist es ebenfalls üblich, das Füge- bzw. Haftmittel bereits vorab auf dem Beschichtungsmaterial oder auch dem Werkstück vorzusehen bzw. integral mit diesen auszubilden. In diesem Falle wird das Fügemittel im Zuge des Beschichtungsvorganges mittels einer geeigneten Vorrichtung aktiviert oder aktiviert gehalten, meist mittels einer geeigneten Energiequelle erwärmt. Als Energiequellen haben sich dabei insbesondere Laser- und Heißluftaggregate durchgesetzt, wobei auch zahlreiche andere Technologien wie Mikrowelle, Infrarot, Plasma, Ultraschall oder dergleichen infrage kommen. Für die Qualität des Beschichtungsergebnisses ist es unter anderem entscheidend, dass das Fügemittel auf die jeweils geeignete Temperatur bzw. Temperaturfenster erhitzt wird. Vor diesem Hintergrund offenbart die DE 102017 122 701 A eine Beschichtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei welcher die Temperatur des Fügemittels durch einen Temperatursensor überwacht wird. Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Messergebnisse des Temperatursensors schwankungsanfällig sind, sodass die gewünschte Optimierung der Fügemitteltemperatur nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit erreicht werden kann.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die mit erhöhter Zuverlässigkeit auch über längere Zeiträume ein hochwertiges Beschichtungsergebnis ermöglichen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer gattungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung Schwankungen des Messergebnisses eines Sensors wie etwa eines Temperatursensors in erster Linie durch Verschmutzungen desselben hervorgerufen werden. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Beschichtungsvorrichtung eine Abschirmeinrichtung zum Abschirmen eines Sensorabschnitts des Sensors aufweist.
Auf diese Weise lässt sich durch eine vergleichsweise einfache Maßnahme eine drastische Erhöhung der Messgenauigkeit des Sensors erzielen, und diese Messgenauigkeit kann mit geringen Schwankungen auch über lange Zeiträume aufrechterhalten werden. Dies führt dazu, dass für die Qualität des Beschichtungsvorgangs wichtige Betriebsparameter des Fügemittels sehr präzise geregelt werden können, was im Ergebnis zu einem dauerhaft hochwertigen Beschichtungsergebnis führt. Im Rahmen der Erfindung hat sich die Temperatur des Fügemittels als besonders wichtiger Betriebsparameter erwiesen. Es können jedoch alternativ oder zusätzlich auch andere Betriebsparameter mittels des mindestens einen Sensors erfasst werden, wie etwa die Porosität des Werkstücks, die Viskosität des Fügemittels, die Schichtdicke des Fügemittels oder dergleichen mehr.
Insbesondere lassen sich unter Einsatz der Erfindung besonders hochwertige sogenannte „Nullfugen" erstellen, bei denen die Fuge zwischen Beschichtungsmaterial und Werkstück praktisch nicht mehr sichtbar ist. Darüber hinaus besitzt eine solche, qualitativ hochwertig ausgeführte Nullfuge auch technische Vorteile, wie eine hohe Dichtigkeit gegenüber Feuchtigkeit und eine hohe Festigkeit der Fügeverbindung.
Die Abschirmeinrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf vielfältige Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Abschirmeinrichtung einen Sperrfluidauslass aufweist, um Sperrfluid zum Abschirmen des Sensorabschnitts abzugeben. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Weise gewünschte Abschirmwirkung erzielen, und es ergibt sich auch eine einfache Konstruktion der Vorrichtung, da eine Fluidversorgung (wie etwa eine Druckluftversorgung) bei Maschinen der hier zur Rede stehenden Art üblicherweise ohnehin vorhanden ist.
Besondere Synergien ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Aktivierungseinrichtung eine Auslassanordnung zum Abgeben eines bevorzugt erwärmten Fluids, insbesondere Gases, zum Aktivieren des Fügemittels aufweist. In diesen Fällen ist mit der Auslassanordnung im Fügebereich bereits eine geeignete Quelle für Fluid vorhanden, die mit minimalem technischen Aufwand eine Zusatzfunktion zum Bereitstellen eines Sperrfluids zum Abschirmen des Sensorabschnitts vorsehen kann.
Obgleich die Abschirmeinrichtung im Rahmen der Erfindung auch unabhängig von der Aktivierungseinrichtung vorgesehen sein kann, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, dass die Abschirmeinrichtung zumindest teilweise in die Aktivierungseinrichtung integriert ist. Die Abschirmeinrichtung lässt sich auf diese Weise nicht nur mit minimalem konstruktiven Aufwand, sondern auch in einer besonders kompakten Bauform bereitstellen. Dabei ist zu beachten, dass der Sensor die Betriebsgröße des Fügemittels in einem engen Fügespalt zwischen Beschichtungsmaterial und Werkstück erfassen muss, sodass eine kompakte Bauweise besondere Bedeutung für die technische Umsetzbarkeit und Konstruktion der Vorrichtung besitzt.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Aktivierungseinrichtung, insbesondere Auslassanordnung, mindestens einen Sperrfluidauslass aufweist, um Sperrfluid zum Abschirmen des Sensorabschnitts abzugeben. Bei dieser Variante wird besonders deutlich, dass das Vorsehen eines Sperrfluidauslasses im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit minimalem Aufwand und ohne nennenswerte Änderung des Gesamtaufbaus möglich ist. Im Extremfall kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein (ohnehin vorhandener) Fluidauslass der Auslassanordnung als Sperrfluidauslass dienen, sodass - abgesehen von einer geeigneten Anbindung oder Integration des Sensors an oder in die Düsenanordnung - überhaupt keine konstruktive Änderung der
Beschichtungsvorrichtung erforderlich ist. Dennoch können erfindungsgemäß die oben genannten, erheblichen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenso möglich, dass mindestens ein Sperrfluidauslass unabhängig von den Fluidauslässen der Auslassanordnung vorgesehen ist. Hierdurch kann je nach Konstruktion der Auslassanordnung eine leichtere Anbindung des Sensors erzielt werden, was insbesondere auch leichteres Nachrüsten bestehender Beschichtungsvorrichtungen ermöglichen kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Abschirmeinrichtung eine Absaugeinrichtung mit mindestens einer Absaugöffnung zum Erzeugen eines Sperrfluidstroms auf. Somit kann nicht nur durch Einblasen, sondern auch durch Absaugen die gewünschte Sperrfluidwirkung erzielt werden, wobei auch beide Konzepte kombiniert werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Sensor eingerichtet ist, ein Sensorsignal zur Erfassung der Betriebsgröße des Fügemittels auszusenden und/oder zu empfangen, das bevorzugt durch mindestens einen Sperrfluidauslass und/oder die mindestens eine Absaugöffnung verläuft. Durch Integration des Pfades des Sensorsignals in die Struktur des Sperrfluidauslasses kann eine räumliche Trennung zwischen der schmutzbehafteten Außenseite (stromabwärts des Sperrfluidauslasses) und der geschützten Innenseite (stromaufwärts des Sperrfluidauslasses ) geschaffen werden, was zu einer besonders wirksamen Abschirmung bei einfacher Konstruktion führt.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Vorrichtung mindestens eine Umlenkeinrichtung zum Umlenken mindestens eines Sensorsignals aufweist. Hierdurch wird einerseits eine besonders kompakte Bauweise insbesondere im Bereich des sogenannten Fügespalt ermöglicht, denn üblicherweise muss im Fügespalt horizontal getastet werden, während der Bauraum in horizontaler Richtung extrem begrenzt ist. Durch die Umlenkeinrichtung kann das Sensorsignal im Bereich des Fügespalts der vorhandenen Geometrie folgen und beispielsweise horizontal oder schräg verlaufen und anschließend beispielsweise in die vertikale Richtung umgelenkt werden, sodass der Sensor außerhalb des Fügespalts vorgesehen werden kann und sich insgesamt eine schmale Bauweise ergibt. Hieraus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass der Sensor als solcher mit gewissem Abstand von dem meist sehr stark erwärmten Fügespalt angeordnet werdend kann, sodass eine noch genauere Erfassung der relevanten Betriebsgröße ergibt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Umlenkeinrichtung in die Aktivierungseinrichtung integriert ist. Dies trägt, ebenso wie einige der obigen Maßnahmen zu einer kompakten Bauweise und einer einfachen Konstruktion bei. Die Umlenkeinrichtung kann jedoch vorteilhaft auch ganz oder teilweise unabhängig von der Aktivierungseinrichtung vorgesehen sein.
Die Umlenkeinrichtung kann im Rahmen der Erfindung auf vielfältige Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Umlenkeinrichtung ein Reflektionselement wie insbesondere einen Spiegel aufweist, der bevorzugt eine polierte Metallfläche umfasst und ggf. teildurchlässig sein kann. Es können jedoch auch andere Reflektionselemente wie etwa ein Prisma, ein Kristall mit Bruchfläche etc. zum Einsatz kommen. Erneut vereint ein solches Reflektionselement die Vorteile einer einfachen Konstruktion, eines geringen Platzbedarfs und auch einer hohen Zuverlässigkeit in sich. Alternativ oder zusätzlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenfalls möglich, dass mindestens eine Umlenkeinrichtung ein Signalführungselement wie insbesondere einen Lichtwellenleiter aufweist. Hierdurch kann beispielsweise ein geringerer Justierungsaufwand erzielt werden, und die Gefahr von Verschmutzungen oder Verstellungen andersartiger Umlenkeinrichtungen wird minimiert.
Um im Dauerbetrieb präzise und zuverlässige Messergebnisse zu erzielen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Sensor ein Pyrometer und/oder Bolometer und/oder einen Halbleitersensor aufweist.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein Prüfsensor, insbesondere
Temperaturprüfsensor vorgesehen ist, der bevorzugt unabhängig von dem (Temperatur-)Sensor in einem Bereich angeordnet ist, dessen Betriebsgröße der Sensor erfassen kann. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache Überprüfung und gegebenenfalls auch Kalibrierung des erfindungsgemäßen Sensors.
Die oben genannten Vorteile lassen sich besonders ausgeprägt bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielen, das in Patentanspruch 16 definiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt schematisch eine teilweise Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt schematisch eine teilweise Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 3 zeigt schematisch eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform. Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben .
Eine Vorrichtung 1 zum Beschichten eines Werkstücks 2 ist in Fig. 1 schematisch in einer teilweisen Perspektivansicht gezeigt. Die Vorrichtung 1 dient zum Beschichten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wie sie im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie verbreitet zum Einsatz kommen. Bei dem Beschichtungsmaterial 2 kann es sich beispielsweise um eine
Schmalflächenbeschichtung (Kante) aus unterschiedlichsten Materialien wie etwa Kunststoff, Furnier, Papier oder auch Metall handeln. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine Breitfläche oder jede andere beliebige Oberfläche eines Werkstücks 2 mit einem Beschichtungsmaterial 4 versehen werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, weist das Beschichtungsmaterial 4 in der vorliegenden Ausführungsform ein Fügemittel 4' auf, das auf der dem Werkstück 2 zugewandten Seite des Beschichtungsmaterials 4 vorgesehen ist. Bei dem Fügemittel 4' kann es sich beispielsweise um ein mittels Wärme aktivierbares Haftmittel wie etwa einen Schmelzkleber handeln. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Beschichtungsmaterial 4 eine integrale Schicht 4' aufweist, die durch Aktivierung Hafteigenschaften entfaltet, wie etwa verschiedene aufschmelzbare Kunststoffe. Auch kann das gesamte Beschichtungsmaterial 4 aus einem entsprechenden Material bestehen, sodass keine diskrete Fügemittelschicht 4' vorliegt.
Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst zunächst eine Andrückeinrichtung 10, die in der vorliegenden Ausführungsform eine Andruckrolle aufweist und zum Andrücken des Beschichtungsmaterials 4 an eine zu beschichtende Oberfläche 2' des Werkstücks 2 dient.
Darüber hinaus umfasst die Beschichtungsvorrichtung 1 eine Fördereinrichtung 20, die in der vorliegenden Ausführungsform als Fördereinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise in Form eines Förderbandes, Förderriemens, Förderkette oder dergleichen. Es ist jedoch zu beachten, dass anstelle einer Durchlauffördereinrichtung zum Fördern des Werkstücks 2 auch ein sogenanntes Stationärkonzept angewendet werden kann, bei welchem das Werkstück 2 während des Beschichtungsvorganges im Wesentlichen stationär ist und die Andrückeinrichtung 10 entlang des Werkstücks und gegebenenfalls auch um das Werkstück herum bewegt wird. Auch Mischvarianten beider Konzepte sind im Rahmen der Erfindung möglich, wobei die Fördereinrichtung 20 stets zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück 2 und der Andrückeinrichtung 10 dient.
Darüber hinaus umfasst die Beschichtungsvorrichtung 1 eine Aktivierungseinrichtung 30, die in der vorliegenden Ausführungsform eine Düsenanordnung 32 zum Abgeben eines erwärmten Fluids umfasst, welches zum Aktivieren des Fügemittels 4' dient. Wie in Fig. 2 am besten zu erkennen ist, wird das erwärmte Fluid als Volumenstrom V über eine Zuleitung 36 zu der Düsenanordnung 32 zugeführt, wobei stromaufwärts eine Fluidversorgung sowie eine Erwärmungseinrichtung vorgesehen sind. Bei der Fluidversorgung kann es sich vorteilhaft auch um eine Druckfluidversorgung handeln, die das Fluid mit einem Überdruck rein beispielhaft von mindestens 1,5 bar zu der Düsenanordnung 32 zuführt.
Bei dem erwärmten (Druck-)Fluid kann es sich im einfachsten Falle um Heißluft handeln. Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Fluid andere Gase und gegebenenfalls auch Flüssigkeiten bzw. Flüssigkeitströpfchen enthält. Ferner ist zu beachten, dass anstelle einer Düsenanordnung auch eine andersartige Auslassanordnung zu Einsatz kommen kann, bei welcher das Fluid beispielsweise durch ein Gewebe hindurch nach außen abgegeben wird.
Weitere Details der Beschichtungsvorrichtung 1 sind in den Figuren 2 und 3 schematisch in Schnittansichten dargestellt, die jeweils eine unterschiedliche Ausführungsform zeigen. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Beschichtungsvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform einen Temperatursensor 40 zum Erfassen einer Temperatur des Fügemittels 4' auf, der beispielsweise als Pyrometer oder Bolometer oder Halbleitersensor ausgeführt sein kann. Der Temperatursensor 40 sendet ein Sensorsignal wie etwa einen Sensorstrahl 44 aus, der in der vorliegenden Ausführungsform über einen Umlenkspiegel 62 auf das Fügemittel 4' geleitet wird. Die entsprechende Reflektion wird über einen Sensorabschnitt 42 des Temperatursensors 40 erfasst und ausgewertet, um auf die Temperatur des Fügemittels 4' zu schließen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Temperatursensor können im Rahmen der Erfindung auch andere Sensoren zur Erfassung einer Betriebsgröße zum Einsatz kommen, etwa zur Erfassung der Porosität des Werkstücks, der Viskosität des Fügemittels, der Schichtdicke des Fügemittels oder dergleichen mehr.
Bei dem Umlenkspiegel 62 handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform um ein poliertes Blech aus Metall wie insbesondere V2A, obgleich auch andere Reflektionselemente zum Einsatz kommen können, die ggf. auch teiltransparent sein können. Alternativ ist es ebenso möglich, den Sensorstrahl 44 durch ein geeignetes Signalführungselement wie etwa einen Lichtwellenleiter zu dem abzutastenden Fügemittel 4' zu leiten. Darüber hinaus umfasst die Beschichtungsvorrichtung 1 eine Abschirmeinrichtung 50, die dazu dient, den Sensorabschnitt 42 des Temperatursensors 40 gegenüber äußeren Einflüssen wie insbesondere auch Verschmutzungen abzuschirmen. Zu diesem Zweck wirkt einerseits das Gehäuse der Düsenanordnung 32 als Abschirmung gegenüber der Umgebung. Darüber hinaus umfasst die Abschirmeinrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform jedoch auch einen Sperrfluidauslass 52, der dazu dient, Sperrfluid zum Abschirmen des Sensorabschnitts 42 abzugeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Temperatursensor 40 derart weitgehend in die Düsenanordnung 32 integriert, dass ein Fluidauslass 34 der Düsenanordnung 32, der auch zum Ausgeben von erwärmtem Fluid an das Fügemittel 4' verwendet werden kann, als Sperrfluidauslass 52 dient. Dies wird dadurch erreicht, dass sich in der vorliegenden Ausführungsform das Sensorsignal 44, der zur Erfassung der Temperatur des Fügemittels 4' dient, durch den Sperrfluidauslass 52 erstreckt. Da durch diesen Sperrfluidauslass 52 jedenfalls im Betrieb der Beschichtungsvorrichtung 1 erwärmtes Fluid strömt, wird der Temperatursensor 40 und insbesondere der Sensorabschnitt 42 wirksam vor Umwelteinflüssen, Verschmutzungen, etc. geschützt, während gleichzeitig eine präzise Erfassung der Temperatur der Fügemittelschicht 4' ermöglicht wird.
Darüber hinaus umfasst die Beschichtungsvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform einen Prüfsensor 70, der beispielsweise als Temperaturprüfsensor wie etwa als Temperaturwiderstand ausgebildet sein kann. Der Temperaturprüfsensor 70 kann beispielsweise an einem Maschinenteil der Beschichtungsvorrichtung 1 in einem Bereich angeordnet sein, dessen Temperatur der Temperatursensor 40 prinzipiell erfassen kann, beispielsweise wenn gerade kein Beschichtungsmaterial 4 in die Beschichtungsvorrichtung 1 eingelegt ist. In diesem Zustand - ohne eingelegtes Beschichtungsmaterial 4 - kann dann ein Überprüfungs- oder Kalibriervorgang durchgeführt werden, indem sowohl mittels des Temperaturprüfsensors 70 als auch mittels des Temperatursensors 40 die Temperatur des betreffenden Maschinenbereichs gemessen und miteinander abgeglichen wird. Hierdurch lässt sich die Zuverlässigkeit und Präzision der erfindungsgemäßen Temperaturmessung weiter steigern.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Während ein zu beschichtendes Werkstück 2 mittels der Fördereinrichtung 20 in der durch einen Pfeil in Fig. 1 gekennzeichneten Durchlaufrichtung gefördert wird, wird die Fügemittelschicht 4 ' des ebenfalls zugeführten Beschichtungsmaterials 4 mittels der Aktivierungseinrichtung 30 durch heißes Druckfluid aktiviert. Simultan hierzu wird die tatsächlich erreichte Temperatur des Fügemittels 4' unter Einsatz des Temperatursensors 40 erfasst und anschließend mit einer Solltemperatur bzw. einem Solltemperaturbereich des Fügemittels 4 verglichen. Falls die erfasste Temperatur von der Temperatur des Fügemittels 4' abweicht bzw. außerhalb des Sollbereichs liegt, können verschiedene Betriebsparameter angepasst werden, um die erfasste Temperatur näher an die Solltemperatur zu bringen. Neben einer Anpassung der Temperatur, des Drucks oder des Volumenstroms des von der Aktivierungseinrichtung 30 ausgegebenen Fluids kann beispielsweise auch die Durchlaufgeschwindigkeit verändert werden, da auch hierdurch der Energieeintrag variiert wird.
Obgleich bei den vorstehend offenbarten Ausführungsformen eine Aktivierungseinrichtung in Form einer Düsenanordnung für Fluid beschrieben wurde, können im Rahmen der Erfindung auch andere Aktivierungseinrichtungen zum Einsatz kommen, wie etwa Laser, Mikrowelle, Ultraschall, Infrarot, Plasma oder dergleichen. Auch bei diesen Aktivierungseinrichtungen kann vorteilhaft ein durch eine Abschirmeinrichtung abgeschirmter Temperatursensor zum Einsatz kommen, um den Fügeprozess vorteilhaft und vor allem auch zuverlässig und dauerhaft zu optimieren . Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung entspricht weitgehend der vorstehend beschriebenen, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, sodass nachfolgend nur auf die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen eingegangen wird. So ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ein eigener, im Wesentlichen L-förmiger Kanal 54 in der Düsenanordnung 32 vorgesehen, der zur Aufnahme des Temperatursensors 40 sowie der Umlenkeinrichtung 60 dient. Ferner umfasst die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform einen Sperrfluidauslass 52, der unabhängig von den Fluidauslässen 34 der Düsenanordnung 10 vorgesehen ist.
Neben dem L-förmigen Kanal 54 besitzt die Düsenanordnung 32 eine Fluidkammer 36', die über die Zuleitung 36 mit dem Druckfluid versorgt wird und dieses an die Fluidauslässe 34 verteilt. Diese Fluidkammer 36' steht über einem Durchgang 38 mit der L-förmigen Kammer 54 derart in Verbindung, dass sich ein Sperrfluidstrom in die L-förmige Kammer 54 einstellt, welcher die L-förmige Kammer 54 über den Sperrfluidauslass 52 verlässt. Durch diesen Sperrfluidauslass 52 hindurch erfasst der Temperatursensor 40 die Temperatur des Fügemittels 4', wobei er erneut wirksam und dauerhaft vor äußeren Einflüssen wie insbesondere Verschmutzungen geschützt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Beschichten eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, umfassend: eine Andrückeinrichtung (10) zum Andrücken eines Beschichtungsmaterials (4) an eine zu beschichtende Oberfläche (2') des Werkstücks (2), eine Fördereinrichtung (20) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (2) und der Andrückeinrichtung (10), einer Aktivierungseinrichtung (30) zum Aktivieren eines Fügemittels (4'), das zum Fügen des
Beschichtungsmaterials (4) auf die zu beschichtende Oberfläche (2') des Werkstücks (2) dient, und einen Sensor (40), insbesondere Temperatursensor, zum Erfassen einer Betriebsgröße, insbesondere Temperatur, des Fügemittels (4'), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abschirmeinrichtung (50) zum Abschirmen eines Sensorabschnitts (42) des Sensors (40) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (50) einen
Sperrtluidauslass (52) aufweist, um Sperrfluid zum Abschirmen des Sensorabschnitts (42) abzugeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (30) eine Auslassanordnung wie insbesondere eine Düsenanordnung (32) zum Abgeben eines bevorzugt erwärmten Fluids, insbesondere Gases, zum Aktivieren des Fügemittels aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (50) zumindest teilweise in die Aktivierungseinrichtung (30) integriert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (30), insbesondere Auslassanordnung (32), mindestens einen
Sperrtluidauslass (52) aufweist, um Sperrfluid zum Abschirmen des Sensorabschnitts abzugeben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fluidauslass der Auslassanordnung (32) als Sperrtluidauslass (52) dient.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sperrtluidauslass (52) unabhängig von den Fluidauslässen (34) der
Auslassanordnung (32) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung eine Absaugeinrichtung mit mindestens einer Absaugöffnung zum Erzeugen eines Sperrtluidstroms aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (40) eingerichtet ist, ein Sensorsignal (44) zur Erfassung der Betriebsgröße des Fügemittels (4') auszusenden und/oder zu empfangen, das bevorzugt durch mindestens einen Sperrtluidauslass (52) und/oder mindestens eine Absaugöffnung verläuft.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Umlenkeinrichtung (60) zum Umlenken mindestens eines Sensorsignals (44) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Umlenkeinrichtung (60) in die Aktivierungseinrichtung (30) integriert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Umlenkeinrichtung (60) ein Reflektionselement (62) umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Umlenkeinrichtung ein Signalführungselement wie insbesondere einen Lichtwellenleiter aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (40) ein Pyrometer und/oder Bolometer und/oder einen Halbleitersensor aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüfsensor, insbesondere Temperaturprüfsensor (70) vorgesehen ist, der bevorzugt unabhängig von dem Sensor (40) in einem Bereich angeordnet ist, dessen Betriebsgröße der Sensor (40) erfassen kann.
16. Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, unter Einsatz einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: Aktivieren eines Fügemittels (4'), das zum Fügen eines Beschichtungsmaterials (4) auf eine zu beschichtende Oberfläche (2') des Werkstücks (2) dient, mittels der Aktivierungseinrichtung (30),
Erfassen einer Betriebsgröße, insbesondere Temperatur des Fügemittels (4') unter Einsatz des Sensors (40),
Vergleichen der erfassten Betriebsgröße mit einer Sollbetriebsgröße des Fügemittels (4'), und
Anpassen mindestens eines Betriebsparameters, insbesondere der mittels der Aktivierungseinrichtung (30) in das Fügemittel (4') eingebrachten Energie, um die erfasste Betriebsgröße näher an die Sollbetriebsgröße zu bringen.
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