EP4655110A1 - Vorrichtung und verfahren zur erfassung der dicke einer aufgetragenen schicht und maschine zur beschichtung mit einer erfassung der dicke einer aufgetragenen schicht - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur erfassung der dicke einer aufgetragenen schicht und maschine zur beschichtung mit einer erfassung der dicke einer aufgetragenen schicht

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Publication number
EP4655110A1
EP4655110A1 EP24702106.6A EP24702106A EP4655110A1 EP 4655110 A1 EP4655110 A1 EP 4655110A1 EP 24702106 A EP24702106 A EP 24702106A EP 4655110 A1 EP4655110 A1 EP 4655110A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesive
temperature
application
thickness
distance
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
EP24702106.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonathan Würz
Patrick Seeger
Lars Weimer
Yimin Gan
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 EP4655110A1 publication Critical patent/EP4655110A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1015—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target
    • B05C11/1021—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target responsive to presence or shape of target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/006—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to the edges of essentially flat articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1015—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target
    • B05C11/1018—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target responsive to distance of target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0204—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to the edges of essentially flat articles
    • 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 method for detecting the thickness of a layer applied to a surface, in particular an adhesive layer, and to a machine for coating a surface, in particular a narrow surface of a plate-shaped workpiece consisting at least partially of wood, wood-based material, plastic or the like, with adhesive in order to attach an edge band thereto.
  • Panel-shaped workpieces made of wood or wood-like materials are usually provided with an edge band that is connected to the narrow surface of the workpiece using an adhesive.
  • Thermoplastic hot melt adhesives such as EVA and PO, but also PUR hot melt, are mainly used for this.
  • the thickness of the adhesive layer is also a significant factor influencing the quality of the connection.
  • DE 10 2017 122701 A1 discloses a coating device for coating a narrow side of a workpiece, which device controls a detection device for detecting a surface property on the surface of the workpiece to be coated and, based thereon, a device for acting on the adhesive.
  • the device comprises a first measuring unit which is designed to detect a first property of an adhesive layer applied to a narrow surface of a workpiece, a surface of an edge band or a surface of an application roller in a contactless manner, and a control unit which is designed to determine a layer thickness of the applied adhesive on the basis of the first property.
  • the device further comprises a second measuring unit which is designed to detect a second property of an adhesive layer applied to a narrow surface of a workpiece, a surface of an edge band or a surface of an application roller or a reference property in a contactless manner, wherein the The control unit is set up to determine the layer thickness of the applied adhesive on the basis of the first and second recorded properties.
  • a second measuring unit which is designed to detect a second property of an adhesive layer applied to a narrow surface of a workpiece, a surface of an edge band or a surface of an application roller or a reference property in a contactless manner, wherein the The control unit is set up to determine the layer thickness of the applied adhesive on the basis of the first and second recorded properties.
  • the first property and/or the second property is a temperature and/or a distance to a surface and/or can be detected by means of laser triangulation, fluorescence laser scanning, optical coherence tomography, active thermography and/or terahertz radar technology.
  • adhesive is often used which is first heated to a defined application temperature and then continuously applied to the workpiece surface to be coated at a defined relative speed in the longitudinal direction.
  • the device according to the invention can therefore be set up to be connected to the coating machine in such a way that the first measuring unit has a defined distance in the longitudinal direction behind the location of the adhesive application.
  • the defined relative speed and the defined distance result in a time difference that any point on the workpiece surface or on the adhesive layer needs to travel from the location of the adhesive application to the location of the temperature detection by the first measuring unit.
  • the cooling rate and consequently the thickness of the applied adhesive layer can be determined by taking into account the time difference, the known application temperature and the recorded temperature.
  • the alternative distance measurement also makes it possible to determine the layer thickness of adhesives that are not heated first, but are applied directly to the surface to be coated at room temperature.
  • the distance measurement is less susceptible to influence by other factors such as the dimensions, nature and temperature of the surface before the adhesive is applied, the temperature and humidity of the ambient air, as well as the heat capacity and heat conduction of the adhesive and the material to which the adhesive is applied.
  • the layer thickness measurement by means of temperature or distance detection is characterized by high accuracy, speed, Economic efficiency and practicability, particularly against the background of high tolerances of the transport chain within two measuring points.
  • the first property and/or the second property can also be other layer thickness-dependent properties that can be detected by corresponding measuring methods such as laser triangulation, fluorescence laser scanning, optical coherence tomography, active thermography or terahertz radar technology.
  • the methods mentioned are characterized by high measurement accuracy.
  • laser triangulation the light section technique with linear detection has proven to be particularly advantageous, while for fluorescence laser scanning, a UV laser with a wavelength ⁇ 400 nm is preferably used.
  • control unit is configured to determine and/or regulate an adhesive quantity to be applied in the future on the basis of the determined layer thickness, in particular by means of a corresponding interface for controlling a provided adhesive flow and/or a generated relative speed.
  • Determining the amount of adhesive to be applied in the future makes it possible to compensate for deviations from the specifications in the form of an adhesive layer that is too thick, too thin or too inhomogeneous by adjusting the production process accordingly, for example by adjusting the adhesive flow provided or the relative speed generated. Automated control through an appropriate machine interface also saves costs and shortens the reaction time, so that deviations from the specifications can be further reduced, thereby improving quality and reducing waste.
  • the machine according to the invention comprises a dosing unit for
  • a Application unit for applying the adhesive to the surface as well as the device according to the invention, wherein the application unit is set up to apply the adhesive, e.g. by means of an application nozzle, directly to the narrow surface of the workpiece and/or directly to the surface of the edge band or to first apply it to the surface of an application roller which is set up to subsequently apply the adhesive to the narrow surface of the workpiece and/or to the surface of the edge band.
  • the provision of a machine for applying adhesive with the device according to the invention has the advantage that the individual components of the machine and the device can be better coordinated with one another and that possible problems which can arise when retrofitting an existing machine with the device according to the invention can be avoided.
  • the additional provision of a movement unit has the advantage that an automated relative movement with a defined speed can be realized between the machine and the surface to be coated. Due to the precise and uniform speed of an automated relative movement, resulting Deviations from the specified thickness of the applied adhesive layer can be avoided as far as possible.
  • the additional provision of a pressing unit has the advantage that the coating of the surface with adhesive and the subsequent joining process can be carried out immediately one after the other in the same machine. Since the adhesive has only hardened or cooled slightly during the joining process, the quality of the adhesive bond is improved compared to a separate joining process. In addition, time and costs can be saved because no additional machines or work steps are required for the joining process.
  • the adhesive is heated to a defined application temperature for application
  • the first and/or second measuring unit are set up to detect a first and/or a second temperature of the applied adhesive and/or the surface before the adhesive is applied and/or the ambient air
  • the control unit is set up to determine the thickness of the applied adhesive layer on the basis of the first and/or the second temperature, in particular taking into account the speed of the relative movement, the first and/or the second detected distance, the application temperature, the surface temperature before the adhesive is applied, the ambient temperature, the heat capacity and/or heat conduction of the surface and/or the adhesive .
  • a temperature measurement has the advantage that the recorded temperature can be influenced by fluctuations in the distance between the first measuring unit and the surface to be coated, for example due to tolerances in the relative movement or the parallelism of the workpiece edges, cannot be distorted.
  • the temperature can be measured, for example, using a pyrometer that detects a point on the surface of the adhesive layer that moves longitudinally over it at the relative speed, whereby temperature fluctuations and thus fluctuations in the layer thickness in the longitudinal direction can also be detected.
  • a thermal camera can be used, which detects a larger area of the adhesive layer, so that temperature fluctuations and thus fluctuations in the layer thickness in the height direction can also be detected.
  • the first measuring unit is configured to detect a first temperature of the applied adhesive at a first defined distance from the application unit
  • the second measuring unit is configured to detect a second temperature of the applied adhesive at a second defined distance from the application unit
  • the control unit is configured to determine the thickness of the applied adhesive layer on the basis of a temperature difference between the first temperature and the second temperature.
  • the recording of the second temperature has the advantage that the thickness of the applied adhesive layer can be reliably determined even if the original application temperature is unknown or can only be set imprecisely. Since thinner layers cool down more quickly, the difference between the first temperature and the second temperature is greater the thinner the applied layer is. Based on the distance between the first measuring unit and the second measuring unit and the difference between the first temperature and the second temperature, the cooling speed and consequently the thickness of the adhesive layer can be determined. If the If the original application temperature is known, the accuracy can also be improved by taking into account both the recorded temperatures and their difference when determining the cooling rate or the thickness of the adhesive layer.
  • the first and/or the second measuring unit are configured to detect a first and/or a second distance to the applied adhesive layer and/or to the surface before the adhesive is applied, and the control unit is configured to determine the thickness of the applied adhesive layer on the basis of the first and/or the second detected distance.
  • Distance measurement has the advantage that it can also be used to determine layer thicknesses of adhesives that are not first heated but are applied directly to the surface to be coated at room temperature.
  • distance measurement is less susceptible to influence by other factors such as the dimensions, condition and temperature of the surface before the adhesive is applied, the temperature and humidity of the ambient air, and the heat capacity and heat conduction of the adhesive and the material to which the adhesive is applied.
  • the distance can be measured using light section sensors or triangulation sensors, for example.
  • the measuring beam and the measuring surface can extend spatially in all spatial axes, whereby the spatial positions of the measuring unit(s) are known or are referenced when the machine is put into operation.
  • the difference between the thickness of the adhesive layer on the applicator roller before and after transfer or the depth of a corresponding depression in the adhesive layer on the application roller after transfer essentially corresponds to the thickness of the adhesive layer that is applied to the surface to be coated.
  • the thickness of the applied adhesive layer can be determined from the known thickness of the adhesive layer on the application roller, the known distance of the measuring unit to the surface of the application roller and the distance to the bottom of the depression in the adhesive layer on the application roller.
  • Detecting the second distance has the advantage that the thickness of the adhesive layer applied to the surface to be coated can be reliably determined even if the thickness of the adhesive layer on the application roller is not known or is subject to fluctuations. As long as the distance between the first and second measuring units is known, the exact distance to the application roller does not have to be known, since the thickness of the applied adhesive layer is the result of the difference between the two measured distances. If the distance to the application roller is known, the accuracy can also be improved by taking both the measured distances and their difference into account when determining the layer thickness.
  • Distance measurement has the advantage that it can also be used to determine layer thicknesses of adhesives that are not first heated but are applied directly to the surface to be coated at room temperature.
  • distance measurement is less susceptible to influence by other factors such as the dimensions, condition and temperature of the surface before the adhesive is applied, the temperature and humidity of the ambient air, and the heat capacity and heat conduction of the adhesive and the material to which the adhesive is applied.
  • the distance can be measured using light section sensors or triangulation sensors, for example.
  • the measuring beam and the measuring surface can extend spatially in all spatial axes, whereby the spatial positions of the measuring unit(s) are known or are referenced when the machine is put into operation.
  • the method according to the invention further comprises determining and/or regulating an adhesive quantity to be applied in the future on the basis of the determined layer thickness, in particular by means of a corresponding interface for controlling a provided adhesive flow and/or a generated relative speed.
  • Fig. 1a is a perspective view of a first and second embodiment of a device according to the invention and of a machine according to the invention;
  • Fig. 1b is a plan view of the first and second embodiment of an inventive
  • Fig. 1c shows schematically two cooling curves of adhesive layers with different layer thicknesses:
  • Fig. 2a is a perspective view of a third and fourth embodiment of a device according to the invention and of a machine according to the invention;
  • Fig. 2b is a plan view of the third and fourth embodiment of an inventive
  • Fig. 3b is a plan view of the fifth embodiment of a device according to the invention and a machine according to the invention;
  • Fig. 4 is a perspective view of a sixth embodiment of an inventive
  • Fig. 1a and 1b show a first and second embodiment of a device (1) according to the invention for determining an amount of adhesive (3) applied to a surface (2a) and a machine (10) according to the invention for applying adhesive (3) to a surface (2a).
  • the device (1) according to the invention can be retrofitted into an existing machine (10) or can already be integrated into a machine (10) according to the invention.
  • the devices, machines and methods described are suitable for applying adhesive both to the workpiece (4) and to the edge band (5). In the following, only the application of adhesive to the workpiece (4) is described in more detail.
  • the device (1) comprises a first measuring unit (7a) and an optional second measuring unit (7b), which are connected to a control unit (8).
  • the machine (10) comprises a dosing unit (11) for dosing a stream of adhesive to be applied, an application unit (12) for applying the adhesive (3) to a narrow surface (2a, 2b) of a plate-shaped workpiece (4), and the device (1) for determining the amount of adhesive applied.
  • the machine (10) further comprises a movement unit (not shown) for moving the workpiece (4) at a speed (v) in a direction of movement (X) along the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4).
  • the application unit (12) can be moved along the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4), both manually and automatically.
  • the dosing unit (11) removes a defined amount of adhesive (3) per unit of time from a reservoir (not shown) and passes it on to the application unit (12), which then applies the adhesive (3) evenly to the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4).
  • the dosing unit (11) can be designed, for example, as a valve, pump or scraper unit (such as a doctor blade) and can be integrated into the application unit (12).
  • the application unit (12) can have a slot-shaped outlet (not shown), the width of which can be adjustable and the height of which extends over the entire height of the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4).
  • the adhesive (3) applied by the application unit (12) is evenly distributed over the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4), so that a uniform adhesive layer (3) is formed thereon.
  • the thickness (d) of the adhesive layer (3) can be varied by varying the Dosing unit (11) provided adhesive flow and/or by varying the relative speed (v) generated by the movement unit between the workpiece (4) and the application unit (12).
  • the adhesive (3) is heated to a defined application temperature (TO) during application.
  • the first measuring unit (7a) can be designed, for example, as a pyrometer or as a thermal camera and records a first temperature (Ta) of the applied adhesive layer (3) without contact at a defined distance (Xa) from the application unit (12) in the direction of movement (X).
  • the relative speed (v) and the distance (Xa) result in a defined time difference between the temperature (TO) during application of the adhesive (3) and the first temperature (Ta).
  • the adhesive (3) cools down more slowly the thicker the applied layer is.
  • the cooling rate and consequently the thickness (d) of the applied adhesive layer (3) can thus be determined on the basis of the application temperature (TO) and the first temperature (Ta).
  • thermal camera with an area sensor has the advantage that each pixel value reflects the temperature of the adhesive layer being photographed (at feed rate at different time intervals).
  • a thermal camera can therefore record a large number of temperature values in order to determine the cooling curve more precisely using several reference values, so that the layer thickness can be recorded more precisely.
  • a second measuring unit (7b) can optionally be provided, which measures the temperature of the ambient air, the temperature of the surface (2b) before the adhesive is applied (as shown in Fig. 1a and 1b) or the temperature of the adhesive (3) after the adhesive is applied (not shown).
  • the second measuring unit (7b) is in a defined Distance (Xb) to the application unit (12) and thus in the direction of movement (X) at a defined distance in front of or behind the first measuring unit (7a).
  • the difference between the first temperature (Ta) and the second temperature (Tb) is greater the thinner the applied layer is, since thinner layers cool down more quickly.
  • the cooling rate and consequently the thickness (d) of the adhesive layer (3) can be determined.
  • Fig. 1c shows two cooling curves of adhesive layers with different layer thicknesses.
  • both layers have the same application temperature (T0).
  • the thick layer has cooled to the temperature (Tal) and the thin layer to the temperature (Ta2), whereby the temperature of the thick layer is still higher than the temperature of the thin layer (Tal > Ta2).
  • the thickness (d) of the adhesive layer can therefore already be determined on the basis of the application temperature (T0) and the first temperature (Ta).
  • the thick layer has cooled further to the temperature (Tbl) and the thin layer to the temperature (Tb2), whereby the difference (AT) between the first temperature (Ta) and the second temperature (Tb) of the thin layer is greater than that of the thick layer (AT2 ⁇ ATI).
  • the thickness (d) of the adhesive layer can thus be determined, even if the original application temperature (TO) is not known or can only be set imprecisely.
  • the first and second points in time (ta, tb) correspond to the first and second distances (Xa, Xb) of the respective measuring units (7a, 7b) from the application unit (12).
  • the cooling rate of the adhesive depends on other influencing factors such as the dimensions, the condition and the temperature of the surface before the adhesive is applied, the temperature and humidity of the ambient air, as well as the heat capacity and heat conduction of the adhesive and the material to which the adhesive is applied.
  • the influence of the layer thickness on the cooling rate can be determined through appropriate tests.
  • the influencing factors must be kept as constant as possible or taken into account accordingly.
  • the first measuring unit (7a) is arranged at a defined distance in a normal direction (Y) perpendicular to the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4) and detects a first distance (Da) to the applied adhesive layer (3).
  • the difference between the defined distance to the workpiece surface (2a) and the detected first distance (Da) thus corresponds to the thickness (d) of the applied adhesive layer (3).
  • a second measuring unit (7b) can optionally be provided in addition to the first measuring unit (7a), which is also arranged at a defined distance in a normal direction (Y) perpendicular to the narrow surface (2a, 2b) of the workpiece (4) and detects a second distance (Db) to the workpiece surface (2b) before the adhesive is applied.
  • the second distance (Db) serves as a reference value in order to detect fluctuations in the distance between the first measuring unit (7a) and the workpiece surface (2a), for example due to relative movement, and to take this into account when determining the layer thickness.
  • both measuring units (7a, 7b) have the same distance from the workpiece surface (2a, 2b), which essentially corresponds to the second distance (Db), so that the difference between the recorded distances (Da, Db) corresponds to the thickness (d) of the applied adhesive layer (3).
  • the two measuring units (7a, 7b) can also have different distances from the workpiece (4), which are taken into account when determining the layer thickness.
  • the control unit (8) can also be configured to determine and regulate an adhesive quantity to be applied in the future on the basis of the determined thickness (d) of the applied adhesive layer (3), in particular by controlling the adhesive flow provided by the dosing unit (11) and/or the relative speed (v) generated by the movement unit between the workpiece (4) and the application unit (12).
  • Fig. 2a and 2b show a third and fourth embodiment of a device (1) according to the invention for determining an amount of adhesive applied to a surface (2a)
  • the third and fourth embodiments comprise essentially the same components and features as the first and second embodiments described above and differ therefrom only in that the adhesive (3) is not applied directly by the application unit (12) to the workpiece (4), but indirectly via an application roller (6).
  • the adhesive layer (3) is applied to the workpiece (4) in the area of the narrow surface (2a, 2b) by the application roller (6), so that that in this area of the application roller (6) a depression is formed in the adhesive layer (3), the depth of which essentially corresponds to the thickness of the adhesive layer (3) that was applied to the workpiece (4).
  • the depression in the adhesive layer (3) of the application roller (12) is then refilled by the application unit (12).
  • Fig. 3a and 3b show a fifth embodiment of a device (1) according to the invention for determining an amount of adhesive (3) applied to a surface (2a) and a machine (10) according to the invention for applying adhesive (3) to a surface (2a). Except for the arrangement of the first measuring unit (7a) and/or the second measuring unit (7b), the fifth embodiment essentially corresponds to the fourth embodiment described above. For better clarity, the workpiece (4) is not shown in Fig. 3a, which is arranged as shown in Fig. 2a.
  • the first measuring unit (7a) and the optional second measuring unit (7b) are not directed at the workpiece (4), but at an area of the application roller (6) before the adhesive is applied by the application unit (12) and after the adhesive is transferred to the workpiece (4), which area has the recess in the adhesive layer (3).
  • the first measuring unit (7a) is arranged at a defined distance from the outer surface of the application roller (6) and detects a first distance (Da) from the bottom of the depression, i.e. from the adhesive layer (3) after transfer to the workpiece (4). If the entire adhesive (3) has been applied to the workpiece (4) in the area of the depression, the first distance (Da) corresponds to the defined distance from the outer surface of the application roller (6). The difference between the defined distance and the defined thickness of the adhesive layer (3) corresponds to the distance between the first measuring unit (7a) and the adhesive layer (3) before transfer to the workpiece (4). The thickness (d) of the adhesive layer (3) applied to the workpiece (4) is thus determined from the difference in the distance to the adhesive layer (3) on the application roller (6) before and after transfer to the workpiece (4).
  • a second measuring unit (7b) can optionally be provided, which is also arranged at a defined distance from the outer surface of the application roller (6) and detects a second distance (Db) to the adhesive layer (3) on the application roller (6) before transfer to the workpiece (4) or in an area in which no transfer to the workpiece (4) takes place.
  • the second distance (Db) serves as a reference value in order to detect fluctuations in the defined thickness of the adhesive layer (3) on the application roller (6) and to take this into account when determining the thickness (d) of the adhesive layer (3) applied to the workpiece (4).
  • both measuring units (7a, 7b) have the same distance to the outer surface of the application roller (12), so that the difference between the measured distances (Da, Db) corresponds to the thickness (d) of the adhesive layer (3) applied to the workpiece (4).
  • the two measuring units (7a, 7b) can also have different distances to the
  • first distance (Da) and the second distance (Db) can also be measured with the same measuring unit (7a) (see Fig. 4).
  • Fig. 4 shows a sixth embodiment of a device (1) according to the invention for determining an amount of adhesive (3) applied to a surface (2a) and a machine (10) according to the invention for fastening an edge band (5) on the narrow side (2a, 2b) of a plate-shaped workpiece (4) by means of adhesive (3).
  • the sixth embodiment essentially corresponds to the fifth embodiment, in which the adhesive (3) is applied by means of a rotating application roller (6) to the narrow side of a plate-shaped workpiece (4), which is moved along the application roller (6) at a defined speed (v).
  • the dosing unit (11) and the application unit (12) are integrated into the application roller (6).
  • the machine (10) also comprises a pressing unit (14) for pressing the edge band (5) onto the workpiece (4).
  • the edge band (5) is pressed by the pressing unit (14) onto the narrow side of the workpiece (4) coated with adhesive (3) in order to connect it to the workpiece (4).
  • the first measuring unit (7a) records both the first distance (Da) to the bottom of the recess and the second distance (Db) to the surface of the adhesive layer (3) on the application roller (6) in an area in which no transfer to the workpiece (4) takes place.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2) aufgetragenen Menge an Klebstoff (3), insbesondere um auf einer Schmalfläche eines plattenförmigen und zumindest teilweise aus einem Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bestehenden Werkstücks (4) ein Kantenband (5) zu befestigen, insbesondere mittels einer Auftragswalze (6), umfassend eine erste Messeinheit (7a) zur Messung einer ersten Eigenschaft des aufgetragenen Klebstoffs (3) und eine Steuereinheit (8), die eingerichtet ist auf Basis der gemessenen ersten Eigenschaft die Schichtdicke (d) des aufgetragenen Klebstoffs (3) zu ermitteln, wobei die Oberfläche (2) eine Oberfläche des Werkstücks (4), des Kantenbandes (5) oder der Auftragswalze (6) ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Dicke einer aufgetragenen Schicht und Maschine zur Beschichtung mit einer Erfassung der Dicke einer aufgetragenen Schicht
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Dicke einer auf einer Oberfläche auf getragenen Schicht, insbesondere einer Klebstoff schicht , und eine Maschine zur Beschichtung einer Oberfläche, insbesondere einer Schmalfläche eines plattenförmigen und zumindest teilweise aus einem Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bestehenden Werkstücks mit Klebstoff, um darauf ein Kantenband zu befestigen.
Stand der Technik
Plattenförmige Werkstücke aus Holz oder holzähnlichen Werkstoffen werden üblicherweise mit einem Kantenband versehen, das mithilfe eines Klebstoffs mit der Schmalfläche des Werkstücks verbunden wird. Hierzu werden überwiegend thermoplastische Schmelzklebstoffe wie EVA und PO aber auch PUR Hotmelt eingesetzt. Neben der Auf tragstemperatur des Klebstoffs, der Substrattemperaturen des Werkstücks bzw. des Kantenbandes vor dem Klebstoff auf trag und der Anpresskraft ist auch die Dicke der Klebstoff schicht eine wesentliche Einflussgröße auf die Verbindungsqualität.
Aktuell wird stichprobenartig bzw. vor Beginn der Produktion durch händisches Wiegen eines mit Klebstoff beschichteten Prüfwerkstücks das Differenzgewicht zu einem unbeschichteten Werkstück gemessen und anschließend die resultierende Schichtdicke berechnet. Da kein Kantenband auf geklebt wird, ist das Prüfwerkstück Ausschuss . Ferner ist dadurch keine kontinuierliche Überwachung des Produktionsprozesses möglich . Die Ermittlung der Schichtdicke durch Wiegen erweist sich in der Praxis zudem als sehr aufwendig und ungenau, da die aufgetragene Klebstof fmasse im Vergleich zur Werkstückmasse relativ klein ist und die benötigte Mechanik die konstruktive Umsetzung erschwert . Aufgrund einer diskontinuierlichen Klebstof f abnahme und einer hohen Viskosität des Klebstof fs ist auch eine Volumenstromüberwachung nicht praktikabel .
Hol z und hol zähnliche Werkstof fe sind inhomogen und lassen in der metallverarbeitenden Industrie etablierte Messverfahren aufgrund der geringen Klebstof f-Schichtdicken nicht zu .
Die DE 10 2017 122701 Al of fenbart eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer Schmalseite eines Werkstücks , die eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Oberflächeneigenschaft an der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks und darauf basierend eine Einrichtung zum Einwirken auf das Haftmittel ansteuert .
Die DE 10 2020 129553 Al of fenbart ferner eine Vorrichtung zum Aufträgen von Haftmittel auf die Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks aus Hol z- oder Hol zersatzstof fen oder auf Kantenbänder mit einer Vorrichtung zur Erfassung der in der Auftragsvorrichtung vorhandenen oder verbrauchten Haftmittelmenge oder deren zeitlicher Veränderung .
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Vorrichtung, eine Maschine und ein Verfahren bereitzustellen, um die Dicke einer auf einer Oberfläche auf getragenen Klebstof f schicht berührungslos , präzise und kontinuierlich zu erfassen, um die aufgetragene Klebstof fmenge sowie die zukünftig auf zutragende Klebstof fmenge zu ermitteln und/oder zu regeln . Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 1 definiert . Eine erfindungsgemäße Maschine ist in Anspruch 5 definiert . Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist in Anspruch 12 definiert . Die Unteransprüche beziehen sich auf bestimmte Aus führungs formen .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine erste Messeinheit , die eingerichtet ist , eine erste Eigenschaft einer auf einer Schmal fläche eines Werkstücks , einer Oberfläche eines Kantenbandes oder einer Oberfläche einer Auftragswal ze auf getragenen Klebstof f schicht berührungslos zu erfassen, und eine Steuereinheit , die eingerichtet ist auf Basis der ersten Eigenschaft eine Schichtdicke des auf getragenen Klebstof fs zu ermitteln .
Die berührungslose Erfassung der Eigenschaften ermöglicht es , die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht und somit die Masse bzw . die Homogenität der auf getragenen Klebstof f schicht auf einfache Weise , mit hoher Genauigkeit und bereits kurz nach dem Klebstof f auf trag zu ermitteln, was eine lückenlose Qualitätsüberwachung aller Werkstücke und eine automatisierte Regelung des Klebstof f auf trags ermöglicht . Insbesondere können Abweichungen von einer vorgegebenen Klebstof fmenge oder Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozess frühzeitig erkannt werden, so dass entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können, um eine gleichbleibend hohe Qualität der Klebeverbindung sicherzustellen und zu dokumentieren . Da keine Proben mehr entnommen werden müssen, die manuell gewogen und anschließend entsorgt werden müssen, können zudem Zeit , Kosten und Rohstof fe eingespart werden .
In einer Aus führungs form umfasst die Vorrichtung ferner eine zweite Messeinheit , die eingerichtet ist , eine zweite Eigenschaft einer auf einer Schmal fläche eines Werkstücks , einer Oberfläche eines Kantenbandes oder einer Oberfläche einer Auftragswal ze auf getragenen Klebstof f schicht oder eine Referenzeigenschaft berührungslos zu erfassen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist auf Basis der ersten und zweiten erfassten Eigenschaften die Schichtdicke des auf getragenen Klebstof fs zu ermitteln .
Die berührungslose Erfassung der zweiten Eigenschaft ermöglicht es , die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht mit einer höheren Genauigkeit zu ermitteln . Die zweite Eigenschaft kann beispielsweise eine Eigenschaft der Klebstof f schicht , eine Eigenschaft einer Referenzoberfläche wie zum Beispiel der zu beschichtenden Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag oder eine Eigenschaft eines Referenzmediums wie zum Beispiel der Umgebungsluft sein . Ferner kann die Vorrichtung eine dritte Messeinheit zur Erfassung einer dritten Eigenschaft umfassen, wodurch die Genauigkeit der Schichtdickenermittlung weiter verbessert werden kann .
In einer Aus führungs form ist die erste Eigenschaft und/oder die zweite Eigenschaft eine Temperatur und/oder ein Abstand zu einer Oberfläche und/oder mittels Lasertriangulation, Fluores zenz-Laserscanning, Optischer Kohärenztomographie , Aktiv-Thermographie und/oder Terahertz-Radartechnik erfassbar .
In handelsüblichen Beschichtungsmaschinen wird oft Klebstof f verwendet , der erst auf eine definierte Auf tragstemperatur erhitzt und dann mit einer definierten Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung der zu beschichtenden Werkstückoberfläche kontinuierlich darauf aufgetragen wird . Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher eingerichtet sein derart mit der Beschichtungsmaschine verbunden zu sein, dass die erste Messeinheit einen definierten Abstand in Längsrichtung hinter dem Ort des Klebstof f auf trags aufweist . Aus der definierten Relativgeschwindigkeit und dem definierten Abstand ergibt sich ein Zeitunterschied, den ein beliebiger Punkt auf der Werkstückoberfläche oder auf der Klebstof f schicht vom Ort des Klebstof f auf trags zum Ort der Temperaturerfassung durch die erste Messeinheit benötigt . Auf Basis des bekannten Zeitunterschiedes , der bekannten Auf tragstemperatur und der erfassten Temperatur kann somit die Abkühlgeschwindigkeit und folglich die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht ermittelt werden .
Die alternative Abstandsmessung ermöglicht es auch die Schichtdicke von Klebstof fen zu ermitteln, die nicht erst erhitzt werden, sondern bei Raumtemperatur direkt auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden . Zudem ist die Abstandsmessung weniger anfällig für die Beeinflussung durch weitere Faktoren wie den Abmessungen, der Beschaf fenheit und der Temperatur der Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag, der Temperatur und der Feuchtigkeit der Umgebungsluft , sowie der Wärmekapazität und Wärmeleitung des Klebstof fs und des Materials , auf dem der Klebstof f aufgetragen wird .
Temperaturschwankungen der Umgebungsluft bei der Lagerung der unbeschichteten Werkstücke oder beim Klebstof f auf trag können die Abkühlgeschwindigkeit der auf getragenen Klebstof f schicht beeinflussen . Daher kann die Genauigkeit der Ermittlung der Schichtdicke auf Basis des Abkühlverhaltens der auf getragenen Klebstof f schicht durch die Erfassung und Berücksichtigung einer entsprechenden Ref erenztemperatur verbessert werden .
Ebenso können Abstandsschwankungen zwischen der ersten Messeinheit und der unbeschichteten Werkstückoberfläche , zum Beispiel aufgrund von Toleranzen bei der Relativbewegung oder bei der Parallelität der Werkstückkanten, den erfassten Abstand zur auf getragenen Klebstof f schicht beeinflussen bzw . verfälschen . Daher kann die Genauigkeit der Ermittlung der Schichtdicke auf Basis der Abstandsmessung zur auf getragenen Klebstof f schicht durch die Erfassung und Berücksichtigung eines entsprechenden Referenzabstandes verbessert werden .
Die Schichtdickenmessung mittels Temperatur- bzw . Abstandserfassung zeichnet sich im Gegensatz zu bekannten Messverfahren durch eine hohe Genauigkeit , Geschwindigkeit , Wirtschaftlichkeit und Praktikabilität aus , insbesondere vor dem Hintergrund hoher Toleranzen der Transportkette innerhalb zweier Messpunkte .
Die erste Eigenschaft und/oder die zweite Eigenschaft können ferner andere schichtdickenabhängige Eigenschaften sein, die durch entsprechende Messverfahren wie Lasertriangulation, Fluores zenz-Laserscanning, Optische Kohärenztomographie , Aktiv-Thermographie oder Terahertz-Radartechnik erfassbar sind . Die genannten Verfahren zeichnen sich durch hohe Messgenauigkeiten aus . Bei der Lasertriangulation hat sich die Lichtschnitttechnik mit einer linienförmigen Erfassung als besonders vorteilhaft herausgestellt , während für das Fluores zenz-Laserscanning vorzugsweise ein UV-Laser mit einer Wellenlänge < 400nm verwendet wird .
In einer Aus führungs form ist die Steuereinheit eingerichtet auf Basis der ermittelten Schichtdicke eine zukünftig auf zutragende Klebstof fmenge zu ermitteln und/oder zu regeln, insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zur Steuerung eines bereitgestellten Klebstof f Stroms und/oder einer erzeugten Relativgeschwindigkeit .
Die Ermittlung einer zukünftig auf zutragende Klebstof fmenge ermöglicht es , Abweichungen von den Vorgaben in Form einer zu dicken, zu dünnen oder zu inhomogenen Klebstof f schicht durch eine entsprechende Anpassung des Produktionsprozesses zu kompensieren, zum Beispiel durch eine entsprechende Anpassung des bereitgestellten Klebstof f Stroms oder der erzeugten Relativgeschwindigkeit . Eine automatisierte Regelung durch eine entsprechende Maschinenschnittstelle spart zudem Kosten und verkürzt die Reaktions zeit , so dass Abweichungen von den Vorgaben weiter reduziert werden können, wodurch die Qualität verbessert , und der Ausschuss reduziert werden kann .
Die erfindungsgemäße Maschine umfasst eine Dosiereinheit zur
Dosierung eines bereitgestellten Klebstof f Stroms , eine Auftragseinheit zur Auftragung des Klebstof fs auf die Oberfläche , sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Auftragseinheit eingerichtet ist den Klebstof f z . B . mittels einer Auftragsdüse direkt auf die Schmal fläche des Werkstücks und/oder direkt auf die Oberfläche des Kantenbandes auf zutragen oder zunächst auf die Oberfläche einer Auftragswal ze auf zutragen, die eingerichtet ist den Klebstof f anschließend auf die Schmal fläche des Werkstücks und/oder auf die Oberfläche des Kantenbandes auf zutragen .
Die Bereitstellung einer Maschine zum Aufträgen von Klebstof f mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den Vorteil , dass die einzelnen Komponenten der Maschine und der Vorrichtung besser aufeinander abgestimmt werden können und dass mögliche Probleme , die bei der Nachrüstung einer bestehenden Maschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auftreten können, vermieden werden können .
In einer Aus führungs form umfasst die erfindungsgemäße Maschine ferner eine Bewegungseinheit zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Oberfläche und der Maschine mit einer definierten Geschwindigkeit in eine Längsrichtung der Oberfläche und/oder eine Anpresseinheit zum Anpressen des Kantenbandes an das Werkstück und/oder eine Auftragswal ze zur Auftragung des Klebstof fs auf die Oberfläche , wobei die Auftragseinheit eingerichtet ist den Klebstof f auf die Auftragswal ze auf zutragen, um darauf eine Klebstof f schicht zu bilden, und die Auftragswal ze eingerichtet ist den auf getragenen Klebstof f auf die Oberfläche auf zutragen, um darauf eine Klebstof f schicht zu bilden .
Die zusätzliche Bereitstellung einer Bewegungseinheit hat den Vorteil , dass eine automatisierte Relativbewegung mit einer definierten Geschwindigkeit zwischen der Maschine und der zu beschichtenden Oberfläche realisiert werden kann . Aufgrund der genauen und gleichmäßigen Geschwindigkeit einer automatisierten Relativbewegung können daraus resultierende Abweichungen von der vorgegebenen Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht weitestgehend vermieden werden .
Die zusätzliche Bereitstellung einer Anpresseinheit hat den Vorteil , dass die Beschichtung der Oberfläche mit Klebstof f sowie der anschließende Fügevorgang unmittelbar nacheinander in derselben Maschine erfolgen können . Da der Klebstof f beim Fügen nur geringfügig ausgehärtet bzw . abgekühlt ist , wird dadurch die Qualität der Klebeverbindung im Vergleich zu einem separaten Fügevorgang verbessert . Zudem können Zeit und Kosten eingespart werden, da für das Fügen keine zusätzlichen Maschinen oder Arbeitsschritte erforderlich sind .
In einer Aus führungs form besteht zwischen der Auftragseinheit und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit ein erster und/oder zweiter definierter Abstand in Längsrichtung der Oberfläche , besteht zwischen der Oberfläche und der Auftragseinheit sowie zwischen der Oberfläche und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit eine Relativbewegung mit einer definierten Geschwindigkeit in Längsrichtung der Oberfläche , wird der Klebstof f zum Aufragen auf eine definierte Auf tragstemperatur erhitzt , sind die erste und/oder die zweite Messeinheit eingerichtet eine erste und/oder eine zweite Temperatur des auf getragenen Klebstof fs und/oder der Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag und/oder der Umgebungsluft zu erfassen, und ist die Steuereinheit eingerichtet auf Basis der ersten und/oder der zweiten Temperatur die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht zu ermitteln, insbesondere unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Relativbewegung, des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes , der Auf tragstemperatur , der Oberflächentemperatur vor dem Klebstof f auf trag, der Umgebungstemperatur, der Wärmekapazität und/oder Wärmeleitung der Oberfläche und/oder des Klebstof fs .
Eine Temperaturmessung hat den Vorteil , dass die erfasste Temperatur durch Schwankungen des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit und der zu beschichtenden Oberfläche , zum Beispiel aufgrund von Toleranzen bei der Relativbewegung oder bei der Parallelität der Werkstückkanten, im Wesentlichen nicht verfälscht werden kann . Die Temperaturmessung kann beispielsweise über ein Pyrometer erfolgen, das einen Punkt auf der Oberfläche der Klebstof f schicht erfasst , der sich mit der Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung darüber bewegt , wodurch auch Temperaturschwankungen und somit Schwankungen der Schichtdicke in Längsrichtung erfasst werden können . Alternativ kann auch eine Thermokamera verwendet werden, die einen größeren Bereich der Klebstof f schicht erfasst , so das s auch Temperaturschwankungen und somit Schwankungen der Schichtdicke in Höhenrichtung erfasst werden können .
In einer Aus führungs form ist die erste Messeinheit eingerichtet eine erste Temperatur des auf getragenen Klebstof fs in einem ersten definierten Abstand zur Auftragseinheit zu erfassen, ist die zweite Messeinheit eingerichtet eine zweite Temperatur des auf getragenen Klebstof fs in einem zweiten definierten Abstand zur Auftragseinheit zu erfassen, und ist die Steuereinheit eingerichtet auf Basis eines Temperaturunterschiedes zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht zu ermitteln .
Die Erfassung der zweiten Temperatur hat hierbei den Vorteil , dass die Schichtdicke der auf getragenen Klebstof f schicht auch dann zuverlässig ermittelt werden kann, wenn die ursprüngliche Auf tragstemperatur nicht bekannt oder nur ungenau einstellbar ist . Da dünnere Schichten schneller abkühlen, ist die Di f ferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur umso größer, j e dünner die auf getragene Schicht ist . Auf Basis des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit und der zweiten Messeinheit und der Di f ferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur kann somit die Abkühlgeschwindigkeit und folglich die Dicke der Klebstof f schicht ermittelt werden . Wenn die ursprüngliche Auf tragstemperatur bekannt ist , kann zudem die Genauigkeit verbessert werden, indem sowohl die erfassten Temperaturen als auch deren Di f ferenz bei der Ermittlung der Abkühlgeschwindigkeit bzw . der Dicke der Klebstof f schicht berücksichtigt werden .
In einer Aus führungs form besteht zwischen der Oberfläche und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit ein definierter Abstand in Normalrichtung senkrecht zur Oberfläche , sind die erste und/oder die zweite Messeinheit eingerichtet einen ersten und/oder einen zweiten Abstand zur auf getragenen Klebstof f schicht und/oder zur Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag zu erfassen, und ist die Steuereinheit eingerichtet auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes die Dicke der auf getragenen
Klebstof f schicht zu ermitteln .
Die Abstandsmessung hat den Vorteil , dass auch Schichtdicken von Klebstof fen ermittelt werden können, die nicht erst erhitzt werden, sondern bei Raumtemperatur direkt auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden . Zudem ist die Abstandsmessung weniger anfällig für die Beeinflussung durch weitere Faktoren wie den Abmessungen, der Beschaf fenheit und der Temperatur der Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag, der Temperatur und der Feuchtigkeit der Umgebungsluft , sowie der Wärmekapazität und Wärmeleitung des Klebstof fs und des Materials , auf dem der Klebstof f aufgetragen wird . Der Abstand kann beispielsweise durch Lichtschnittsensoren oder Triangulationssensoren erfasst werden . Der Messtrahl und die Mess fläche können dabei eine räumliche Ausdehnung in alle Raumachsen aufweisen, wobei die räumlichen Positionen der Messeinheit ( en) bekannt sind oder bei der Inbetriebnahme der Maschine referenziert werden .
In einer Aus führungs form ist die Auftragswal ze eingerichtet den Klebstof f in einem Bereich der Auftragswal ze auf die Oberfläche auf zutragen, besteht zwischen der Oberfläche der Auftragswal ze ( 6 ) und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit ( 7a, 7b ) ein definierter Abstand, sind die erste und/oder die zweite Messeinheit eingerichtet einen ersten und/oder einen zweiten Abstand zur Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze zu erfassen, und ist die Steuereinheit eingerichtet auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht zu ermitteln .
Der Klebstof f auf trag mittels Auftragswal ze stellt sicher, dass ein möglichst gleichmäßiger Klebstof f auf trag auf die zu beschichtende Oberfläche erfolgt . Aufgrund der geringen Lage- und Oberf lächen-Toleranzen der Auftragswal ze wird zudem die Genauigkeit der Abstandsmessung verbessert und es können auch Verfahren zur Erfassung der Schichtdicke eingesetzt werden, die eine metallische Oberfläche erfordern . Wenn der gesamte Klebstof f in einem Bereich der Auftragswal ze auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird, entspricht die Dicke der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze vor dem Übertrag im Wesentlichen der Dicke der Klebstof f schicht , die auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird . Wenn j edoch nur ein Teil des Klebstof fs in einem Bereich der Auftragswal ze auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird, entspricht die Di f ferenz zwischen der Dicke der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze vor und nach dem Übertrag bzw . die Tiefe einer entsprechenden Vertiefung in der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze nach dem Übertrag im Wesentlichen der Dicke der Klebstof f schicht , die auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird . Somit kann die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht auch bei einer unvollständigen Übertragung von der Auftragswal ze auf die Oberfläche aus der bekannten Dicke der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze , dem bekannten Abstand der Messeinheit zur Oberfläche der Auftragswal ze und dem Abstand zum Boden der Vertiefung in der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze ermittelt werden . In einer Aus führungs form ist die erste Messeinheit eingerichtet den ersten Abstand zu einem Boden einer Vertiefung in der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze , die nach dem Klebstof fübertrag auf die Oberfläche entsteht , zu erfassen und/oder ist die zweite Messeinheit eingerichtet den zweiten Abstand zur Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze vor dem Klebstof fübertrag auf die Oberfläche oder in einem Bereich, in dem kein Klebstof fübertrag auf die Oberfläche erfolgt , zu erfassen .
Die Erfassung des zweiten Abstandes hat den Vorteil , dass die Dicke der Klebstof f schicht , die auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird, auch dann noch zuverlässig ermittelt werden kann, wenn die Dicke der Klebstof f schicht auf der Auftragswal ze nicht bekannt ist oder Schwankungen unterliegt . Solange der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messeinheit bekannt ist , muss der genaue Abstand zur Auftragswal ze nicht bekannt sein, da sich die Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht aus der Di f ferenz der beiden erfassten Abstände ergibt . Wenn der Abstand zur Auftragswal ze bekannt ist , kann zudem die Genauigkeit verbessert werden, indem sowohl die erfassten Abstände als auch deren Di f ferenz bei der Ermittlung der Schichtdicke berücksichtigt werden .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung der Dicke einer auf einer Oberfläche auf getragenen Klebstof f schicht , insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Maschine , wobei zwischen der Oberfläche und einem Ort des Klebstof f auf trags eine Relativbewegung mit einer definierten Geschwindigkeit in eine Längsrichtung der Oberfläche besteht und ein Klebstof f zum Aufragen auf eine definierte Auf tragstemperatur erhitzt wird, umfasst Erfassen einer ersten und/oder einer zweiten Temperatur der auf getragenen Klebstof f schicht in einem ersten und/oder einem zweiten definierten Abstand in der Längsrichtung nach dem Ort des Klebstof fauftrags , und Ermitteln der Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht auf Basis der Auf tragstemperatur und der ersten und/oder der zweiten Temperatur .
Eine Temperaturmessung hat den Vorteil , dass die erfasste Temperatur durch Schwankungen des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit und der zu beschichtenden Oberfläche , zum Beispiel aufgrund von Toleranzen bei der Relativbewegung oder bei der Parallelität der Werkstückkanten, im Wesentlichen nicht verfälscht werden kann . Die Temperaturmessung kann beispielsweise über ein Pyrometer erfolgen, das einen Punkt auf der Oberfläche der Klebstof f schicht erfasst , der sich mit der Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung darüber bewegt , wodurch auch Temperaturschwankungen und somit Schwankungen der Schichtdicke in Längsrichtung erfasst werden können . Alternativ kann auch eine Thermokamera verwendet werden, die einen größeren Bereich der Klebstof f schicht erfasst , so das s auch Temperaturschwankungen und somit Schwankungen der Schichtdicke in Höhenrichtung erfasst werden können .
Die Erfassung der zweiten Temperatur hat hierbei den Vorteil , dass die Schichtdicke der auf getragenen Klebstof f schicht auch dann zuverlässig ermittelt werden kann, wenn die ursprüngliche Auf tragstemperatur nicht bekannt oder nur ungenau einstellbar ist . Da dünnere Schichten schneller abkühlen, ist die Di f ferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur umso größer, j e dünner die auf getragene Schicht ist . Auf Basis des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit und der zweiten Messeinheit und der Di f ferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur kann somit die Abkühlgeschwindigkeit und folglich die Dicke der Klebstof f schicht ermittelt werden . Wenn die ursprüngliche Auf tragstemperatur bekannt ist , kann zudem die Genauigkeit verbessert werden, indem sowohl die erfassten Temperaturen als auch deren Di f ferenz bei der Ermittlung der Abkühlgeschwindigkeit bzw . der Dicke der Klebstof f schicht berücksichtigt werden . Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung der Dicke einer auf einer Oberfläche auf getragenen Klebstof f schicht , insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Maschine , umfasst Erfassen eines ersten und/oder eines zweiten Abstandes zur auf getragenen Klebstof f schicht und/oder zur Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag, und Ermitteln der Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes .
Die Abstandsmessung hat den Vorteil , dass auch Schichtdicken von Klebstof fen ermittelt werden können, die nicht erst erhitzt werden, sondern bei Raumtemperatur direkt auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden . Zudem ist die Abstandsmessung weniger anfällig für die Beeinflussung durch weitere Faktoren wie den Abmessungen, der Beschaf fenheit und der Temperatur der Oberfläche vor dem Klebstof f auf trag, der Temperatur und der Feuchtigkeit der Umgebungsluft , sowie der Wärmekapazität und Wärmeleitung des Klebstof fs und des Materials , auf dem der Klebstof f aufgetragen wird . Der Abstand kann beispielsweise durch Lichtschnittsensoren oder Triangulationssensoren erfasst werden . Der Messtrahl und die Mess fläche können dabei eine räumliche Ausdehnung in alle Raumachsen aufweisen, wobei die räumlichen Positionen der Messeinheit ( en) bekannt sind oder bei der Inbetriebnahme der Maschine referenziert werden .
In einer Aus führungs form umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner Ermitteln und/oder Regeln einer zukünftig auf zutragenden Klebstof fmenge auf Basis der ermittelten Schichtdicke , insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zur Steuerung eines bereitgestellten Klebstof f Stroms und/oder einer erzeugten Relativgeschwindigkeit .
Die Ermittlung einer zukünftig auf zutragenden Klebstof fmenge ermöglicht es , Abweichungen von den Vorgaben in Form einer zu dicken, zu dünnen oder zu inhomogenen Klebstof f schicht durch eine entsprechende Anpassung des Produktionsprozesses zu kompensieren, zum Beispiel durch eine entsprechende Anpassung des bereitgestellten Klebstof f Stroms oder der erzeugten Relativgeschwindigkeit . Eine automatisierte Regelung durch eine entsprechende Maschinenschnittstelle spart zudem Kosten und verkürzt die Reaktions zeit , so dass Abweichungen von den Vorgaben weiter reduziert werden können, wodurch die Qualität verbessert , und der Ausschuss reduziert werden kann .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung, einer Verwendung und/oder eines Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungs formen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen . Von diesen Zeichnungen zeigt :
Fig . la eine perspektivische Ansicht einer ersten und zweiten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine ;
Fig . 1b eine Draufsicht der ersten und zweiten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine ;
Fig . 1c zeigt schematisch zwei Abkühlkurven von Klebstof f schichten mit unterschiedlichen Schicht dicken :
Fig . 2a eine perspektivische Ansicht einer dritten und vierten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine ;
Fig . 2b eine Draufsicht der dritten und vierten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine ; Fig. 3a eine perspektivische Ansicht einer fünften Aus führungs form einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine;
Fig. 3b eine Draufsicht der fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer sechsten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und einer erfindungsgemäßen Maschine;
Beschreibung von Aus führungs formen
Gleiche Bezugszeichen, die in verschiedenen Figuren aufgeführt sind, benennen identische, einander entsprechende, oder funktionell ähnliche Elemente. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass einzelne, jeweils in verschiedenen Aus führungs formen beschriebene Merkmale auch in einer einzigen Aus führungs form umgesetzt werden können, sofern sie nicht strukturell inkompatibel sind. Gleichermaßen können verschiedene Merkmale, die im Rahmen einer einzelnen Aus führungs form beschrieben sind, auch in mehreren Aus führungs formen einzeln oder in jeder geeigneten Unterkombination vorgesehen sein.
Fig. la und 1b zeigen eine erste und zweite Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2a) auf getragenen Menge an Klebstoff (3) und einer erfindungsgemäßen Maschine (10) zum Aufträgen von Klebstoff (3) auf eine Oberfläche (2a) .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) kann in eine bestehende Maschine (10) nachgerüstet werden oder bereits in einer erfindungsgemäßen Maschine (10) integriert sein. Die beschriebenen Vorrichtungen, Maschinen und Verfahren sind für den Klebstoff auf trag sowohl auf das Werkstück (4) als auch auf das Kantenband (5) anwendbar. Im Folgenden wird nur der Klebstoff auf trag auf das Werkstück (4) näher beschrieben.
Die Vorrichtung (1) umfasst eine erste Messeinheit (7a) und eine optionale zweite Messeinheit (7b) , die mit einer Steuereinheit (8) verbunden sind. Die Maschine (10) umfasst eine Dosiereinheit (11) zur Dosierung eines aufzutragenden Klebstoff stroms, eine Auftragseinheit (12) zur Auftragung des Klebstoffs (3) auf eine Schmalfläche (2a, 2b) eines plattenförmigen Werkstücks (4) sowie die Vorrichtung (1) zur Ermittlung der auf getragenen Klebstoffmenge. Die Maschine (10) umfasst ferner eine Bewegungseinheit (nicht dargestellt) zur Bewegung des Werkstücks (4) mit einer Geschwindigkeit (v) in eine Bewegungsrichtung (X) entlang der Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) . Alternativ kann die Auftragseinheit (12) entlang der Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) bewegt werden, sowohl manuell als auch automatisiert.
Die Dosiereinheit (11) entnimmt eine definierte Menge an Klebstoff (3) pro Zeiteinheit aus einem Reservoir (nicht dargestellt) und leitet diesen an die Auftragseinheit (12) weiter, welche den Klebstoff (3) anschließend gleichmäßig auf die Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) aufträgt. Die Dosiereinheit (11) kann beispielsweise als Ventil, Pumpe oder Abstreifeinheit (wie etwa Rakel) ausgeprägt sein und kann in der Auftragseinheit (12) integriert sein. Die Auftragseinheit (12) kann einen schlitzförmigen Auslass (nicht dargestellt) aufweisen, dessen Breite einstellbar sein kann und dessen Höhe sich über die gesamte Höhe der Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) erstreckt.
Während das Werkstück (4) entlang der Auftragseinheit (12) bewegt wird, wird der von der Auftragseinheit (12) aufgetragene Klebstoff (3) gleichmäßig über die Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) verteilt, so dass darauf eine gleichmäßige Klebstoff schicht (3) entsteht. Die Dicke (d) der Klebstoff schicht (3) kann dabei durch Variation des von der Dosiereinheit (11) bereitgestellten Klebstoff Stroms und/oder durch Variation der von der Bewegungseinheit erzeugten Relativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Werkstück (4) und der Auftragseinheit (12) eingestellt werden.
Gemäß der ersten Aus führungs form wird der Klebstoff (3) beim Aufträgen auf eine definierte Auf tragstemperatur (TO) erhitzt. Die erste Messeinheit (7a) kann beispielsweise als Pyrometer oder als Thermokamera ausgeprägt sein und erfasst berührungslos eine erste Temperatur (Ta) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) in einem definierten Abstand (Xa) zur Auftragseinheit (12) in der Bewegungsrichtung (X) . Aus der Relativgeschwindigkeit (v) und dem Abstand (Xa) ergibt sich ein definierter Zeitunterschied zwischen der Temperatur (TO) beim Aufträgen des Klebstoffs (3) und der ersten Temperatur (Ta) . Der Klebstoff (3) kühlt dabei umso langsamer ab je dicker die auf getragene Schicht ist. Auf Basis der Auf tragstemperatur (TO) und der ersten Temperatur (Ta) kann somit die Abkühlgeschwindigkeit und folglich die Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) ermittelt werden.
Durch den Einsatz einer Thermokamera mit Flächensensor ergibt sich der Vorteil, dass jeder Pixelwert die Temperatur an der abgelichteten Klebstoff schicht wiedergibt (in Vorschubgeschwindigkeit zu unterschiedlichen zeitlichen Abständen) . Somit kann mit einer Thermokamera eine Vielzahl an Temperaturwerten erfasst werden, um die Abkühlkurve anhand mehrere Stützwerte genauer zu ermitteln, so dass die Schichtdicke genauer erfasst werden kann.
Um die Messgenauigkeit zu verbessern, kann zusätzlich zur ersten Messeinheit (7a) optional eine zweite Messeinheit (7b) vorgesehen sein, die die Temperatur der Umgebungsluft, die Temperatur der Oberfläche (2b) vor dem Klebstoff auf trag (wie in Fig. la und 1b gezeigt) oder die Temperatur des Klebstoffs (3) nach dem Klebstoff auf trag (nicht dargestellt) erfasst. Im zweiten Fall ist zweite Messeinheit (7b) in einem definierten Abstand (Xb) zur Auftragseinheit (12) und somit in der Bewegungsrichtung (X) in einem definierten Abstand vor oder hinter ersten Messeinheit (7a) angeordnet. Die Differenz zwischen der ersten Temperatur (Ta) und der zweiten Temperatur (Tb) ist umso größer, je dünner die aufgetragene Schicht ist, da dünnere Schichten schneller abkühlen. Auf Basis des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit (7a) und der zweiten Messeinheit (7b) und der Differenz zwischen der ersten Temperatur (Ta) und der zweiten Temperatur (Tb) kann somit die Abkühlgeschwindigkeit und folglich die Dicke (d) der Klebstoff schicht (3) ermittelt werden.
Fig. 1c zeigt zwei Abkühlkurven von Klebstoff schichten mit unterschiedlichen Schichtdicken. Zum Auftragszeitpunkt (tO) haben beide Schichten dieselbe Auf tragstemperatur (TO) . Zum ersten Zeitpunkt (ta) , in dem die erste Temperatur (Ta) von der ersten Messeinheit (7a) erfasst wird, ist die dicke Schicht auf die Temperatur (Tal) und die dünne Schicht auf die Temperatur (Ta2) abgekühlt, wobei die Temperatur der dicken Schicht noch höher ist als die Temperatur der dünnen Schicht (Tal > Ta2) . Auf Basis der Auf tragstemperatur (TO) und der ersten Temperatur (Ta) kann somit bereits die Dicke (d) der Klebstoff schicht ermittelt werden.
Zum zweiten Zeitpunkt (tb) , in dem die zweite Temperatur (Tb) von der zweiten Messeinheit (7b) erfasst wird, ist die dicke Schicht auf die Temperatur (Tbl) und die dünne Schicht auf die Temperatur (Tb2) weiter abgekühlt, wobei die Differenz (AT) zwischen der ersten Temperatur (Ta) und der zweiten Temperatur (Tb) der dünnen Schicht größer ist als die der dicken Schicht (AT2 < ATI) . Auf Basis der ersten Temperatur (Ta) und der zweiten Temperatur (Tb) kann somit die Dicke (d) der Klebstoff schicht ermittelt werden, auch wenn die ursprüngliche Auf tragstemperatur (TO) nicht bekannt oder nur ungenau einstellbar ist. Bei einer konstanten Geschwindigkeit (v) entsprechen die ersten und zweiten Zeitpunkte (ta, tb) den ersten und zweiten Abständen (Xa, Xb) der jeweiligen Messeinheiten (7a, 7b) von der Auftragseinheit (12) .
Neben der Schichtdicke hängt die Abkühlgeschwindigkeit des Klebstoffs von weiteren Einflussfaktoren ab wie zum Beispiel den Abmessungen, der Beschaffenheit und der Temperatur der Oberfläche vor dem Klebstoff auf trag, der Temperatur und der Feuchtigkeit der Umgebungsluft, sowie der Wärmekapazität und Wärmeleitung des Klebstoffs und des Materials, auf dem der Klebstoff aufgetragen wird. Der Einfluss der Schichtdicke auf die Abkühlgeschwindigkeit kann über entsprechende Versuche ermittelt werden. Dabei müssen die Einflussfaktoren möglichst konstant gehalten oder entsprechend berücksichtigt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform, die ebenfalls in Fig. la und 1b dargestellt ist, ist die erste Messeinheit (7a) in einem definierten Abstand in einer Normalrichtung (Y) senkrecht zur Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) angeordnet und erfasst einen ersten Abstand (Da) zur auf getragenen Klebstoff schicht (3) . Die Differenz zwischen dem definierten Abstand zur Werkstückoberfläche (2a) und dem erfassten ersten Abstand (Da) entspricht somit der Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) .
Um die Messgenauigkeit zu verbessern, kann zusätzlich zur ersten Messeinheit (7a) optional eine zweite Messeinheit (7b) vorgesehen sein, die ebenfalls in einem definierten Abstand in eine Normalrichtung (Y) senkrecht zur Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) angeordnet ist und einen zweiten Abstand (Db) zur Werkstückoberfläche (2b) vor dem Klebstoff auf trag erfasst. Der zweite Abstand (Db) dient dabei als Referenzwert, um Schwankungen des Abstandes zwischen der ersten Messeinheit (7a) und der Werkstückoberfläche (2a) , zum Beispiel aufgrund der Relativbewegung, zu erfassen und bei der Ermittlung der Schichtdicke zu berücksichtigen. In Fig. la und 1b weisen beide Messeinheiten (7a, 7b) denselben Abstand zur Werkstückoberfläche (2a, 2b) auf, der im Wesentlichen dem zweiten Abstand (Db) entspricht, so dass die Differenz der erfassten Abstände (Da, Db) der Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) entspricht. Die beiden Messeinheiten (7a, 7b) können jedoch auch unterschiedliche Abstände zum Werkstück (4) aufweisen, die bei der Ermittlung der Schichtdicke berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit (8) kann zudem eingerichtet sein, auf Basis der ermittelten Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) eine zukünftig aufzutragende Klebstoffmenge zu ermitteln und zu regeln, insbesondere durch Steuerung des von der Dosiereinheit (11) bereitgestellten Klebstoff Stroms und/oder der von der Bewegungseinheit erzeugten Relativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Werkstück (4) und der Auftragseinheit (12) .
Fig. 2a und 2b zeigen eine dritte und vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2a) auf getragenen Menge an Klebstoff
(3) und einer erfindungsgemäßen Maschine (10) zum Aufträgen von Klebstoff (3) auf eine Oberfläche (2a) . Die dritte bzw. vierte Aus führungs form umfassen dabei im Wesentlichen die gleichen Komponenten und Merkmale wie die oben beschriebene erste bzw. zweite Aus führungs form und unterscheiden sich davon lediglich dadurch, dass der Klebstoff (3) von der Auftragseinheit (12) nicht direkt, sondern indirekt über eine Auftragswalze (6) auf das Werkstück (4) aufgetragen wird.
Die Auftragseinheit (12) verteilt den Klebstoff (3) zunächst gleichmäßig mit einer definierten Schichtdicke auf der Außenoberfläche der rotierenden Auftragswalze (6) , deren Länge in Höhenrichtung (Z) größer ist als die Höhe der Schmalfläche (2a, 2b) des Werkstücks (4) . Wenn das Werkstück
(4) an der Auftragswalze (6) vorbei bewegt wird, wird die Klebstoff schicht (3) im Bereich der Schmalfläche (2a, 2b) von der Auftragswalze (6) auf das Werkstück (4) aufgetragen, so dass sich in diesem Bereich der Auftragswalze (6) eine Vertiefung in der Klebstoff schicht (3) bildet, deren Tiefe im Wesentlichen der Dicke der Klebstoff schicht (3) entspricht, die auf das Werkstück (4) aufgetragen wurde. Die Vertiefung in der Klebstoff schicht (3) der Auftragswalze (12) wird von der Auftragseinheit (12) anschließend wieder aufgefüllt. Ferner wird auf die obigen Beschreibungen der ersten und zweiten Aus führungs formen verwiesen.
Fig. 3a und 3b zeigen eine fünfte Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2a) auf getragenen Menge an Klebstoff (3) und einer erfindungsgemäßen Maschine (10) zum Aufträgen von Klebstoff (3) auf eine Oberfläche (2a) . Bis auf die Anordnung der ersten Messeinheit (7a) und/oder der zweiten Messeinheit (7b) entspricht die fünfte Aus führungs form im Wesentlichen der oben beschriebenen vierten Aus führungs form. Zur besseren Übersichtlichkeit ist das Werkstück (4) in Fig. 3a nicht dargestellt, welches wie in Fig. 2a gezeigt angeordnet ist.
In dieser Aus führungs form sind die erste Messeinheit (7a) und die optionale zweite Messeinheit (7b) nicht auf das Werkstück (4) , sondern auf einen Bereich der Auftragswalze (6) vor dem Klebstoff auf trag durch die Auftragseinheit (12) und nach dem Klebstoffübertrag auf das Werkstück (4) gerichtet, der die Vertiefung in der Klebstoff schicht (3) aufweist.
Die erste Messeinheit (7a) ist in einem definierten Abstand zur Außenoberfläche der Auftragswalze (6) angeordnet und erfasst einen ersten Abstand (Da) zum Boden der Vertiefung, d.h. zur Klebstoff schicht (3) nach dem Übertrag auf das Werkstück (4) . Wurde im Bereich der Vertiefung der gesamte Klebstoff (3) auf das Werkstück ( 4 ) auf getragen, entspricht der erste Abstand (Da) dem definierten Abstand zur Außenoberfläche der Auftragswalze (6) . Die Differenz zwischen dem definierten Abstand und der definierten Dicke der Klebstoff schicht (3) entspricht dem Abstand zwischen der ersten Messeinheit (7a) und der Klebstoff schicht (3) vor dem Übertrag auf das Werkstück (4) . Aus der Differenz des Abstandes zur Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) vor und nach dem Übertrag auf das Werkstück (4) ergibt sich somit die Dicke (d) der auf das Werkstück (4) auf getragenen Klebstoff schicht (3) .
Um die Messgenauigkeit zu verbessern, kann zusätzlich zur ersten Messeinheit (7a) optional eine zweite Messeinheit (7b) vorgesehen sein, die ebenfalls in einem definierten Abstand zur Außenoberfläche der Auftragswalze (6) angeordnet ist und einen zweiten Abstand (Db) zur Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) vor dem Übertrag auf das Werkstück (4) oder in einem Bereich, in dem kein Übertrag auf das Werkstück (4) erfolgt, erfasst. Der zweite Abstand (Db) dient dabei als Referenzwert, um Schwankungen der definierten Dicke der Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) zu erfassen und bei der Ermittlung der Dicke (d) der auf das Werkstück (4) auf getragenen Klebstoff schicht (3) zu berücksichtigen.
In Fig. 3a und 3b weisen beide Messeinheiten (7a, 7b) denselben Abstand zur Außenoberfläche der Auftragswalze (12) auf, so dass die Differenz der erfassten Abstände (Da, Db) der Dicke (d) der auf das Werkstück (4) auf getragenen Klebstoff schicht (3) entspricht. Die beiden Messeinheiten (7a, 7b) können jedoch auch unterschiedliche Abstände zur
Auftragswalze (12) aufweisen, die dann bei der Ermittlung der Schichtdicke berücksichtigt werden. Ferner können der erste Abstand (Da) und der zweite Abstand (Db) auch mit derselben Messeinheit (7a) erfasst werden (siehe Fig. 4) .
Fig. 4 zeigt eine sechste Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2a) auf getragenen Menge an Klebstoff (3) und einer erfindungsgemäßen Maschine (10) zum Befestigen eines Kantenbandes (5) auf der Schmalseite (2a, 2b) eines plattenförmigen Werkstücks (4) mittels Klebstoffs (3) . Die sechste Aus führungs form entspricht im Wesentlichen der fünften Ausführungsform, in der der Klebstoff (3) mittels einer rotierenden Auftragswalze (6) auf die Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks (4) aufgetragen wird, welches mit einer definierten Geschwindigkeit (v) an der Auftragswalze (6) entlang bewegt wird. In der sechsten Aus führungs form sind die Dosiereinheit (11) und die Auftragseinheit (12) in die Auftragswalze (6) integriert. Zudem umfasst die Maschine (10) zusätzlich noch eine Anpresseinheit (14) zum Anpressen des Kantenbandes (5) an das Werkstück (4) .
Nachdem der Klebstoff (3) von der Auftragswalze (6) auf die Schmalseite des Werkstücks (4) aufgetragen wurde, wird das Kantenband (5) von der Anpresseinheit (14) an die mit Klebstoff (3) beschichtete Schmalseite des Werkstücks (4) angepresst, um es mit dem Werkstück (4) zu verbinden. Die erste Messeinheit (7a) erfasst dabei sowohl den ersten Abstand (Da) zum Boden der Vertiefung als auch den zweiten Abstand (Db) zur Oberfläche der Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) in einem Bereich, in dem kein Übertrag auf das Werkstück (4) erfolgt.
Bezugs zeichenliste
I Vorrichtung
2a/2b Oberf läche/Ref erenz f lache
3 Klebstof f schicht
4 Werkstück
5 Kantenband
6 Auftragswal ze
7a/ 7b erste/ zweite Messeinheit
8 Steuereinheit
10 Maschine
I I Dosiereinheit
12 Auftragseinheit
14 Anpresseinheit
X Längsrichtung
Y Normalrichtung
Z Höhenrichtung v Geschwindigkeit der Relativbewegung
TO Auf tragstemperatur der Klebstof f schicht d Dicke der auf getragenen Klebstof f schicht h Höhe der Oberfläche und der Klebstof f schicht s Tiefe der Vertiefung in der Klebstof f schicht Xa/Xb definierter Abstand zur ersten/ zweiten Messeinheit
Da/Db erfasster erster/ zweiter Abstand
Ta/Tb erfasste erste/ zweite Temperatur

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer auf einer Oberfläche (2a) auf getragenen Klebstoffmenge, insbesondere um auf einer Schmalfläche eines plattenförmigen und zumindest teilweise aus einem Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bestehenden Werkstücks (4) ein Kantenband (5) zu befestigen, insbesondere mittels einer Auftragswalze (6) , umfassend eine erste Messeinheit (7a) zur berührungslosen Erfassung einer ersten Eigenschaft eines auf getragenen Klebstoffs (3) und eine Steuereinheit (8) , die eingerichtet ist auf Basis der erfassten ersten Eigenschaft eine Schichtdicke (d) des auf getragenen Klebstoffs (3) zu ermitteln, wobei die Oberfläche (2a) eine Oberfläche des Werkstücks (4) , eine Oberfläche des Kantenbandes (5) und/oder eine Oberfläche der Auftragswalze (6) ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite Messeinheit (7b) zur berührungslosen Erfassung einer zweiten Eigenschaft einer Referenzfläche (2b) oder eines Referenzmediums, wobei die Referenzfläche (2b) eine Schmalfläche des Werkstücks (4) vor dem Klebstoff auf trag, eine Oberfläche des Kantenbandes (5) vor dem Klebstoff auf trag oder eine Oberfläche der Auftragswalze (6) nach dem Klebstoffübertrag auf das Werkstück (4) oder auf das Kantenband (5) sein kann und das Referenzmedium Umgebungsluft sein kann, wobei die Steuereinheit (8) eingerichtet ist auf Basis der erfassten ersten und zweiten Eigenschaften die Schichtdicke (d) des auf getragenen Klebstoffs (3) zu ermitteln .
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Eigenschaft und/oder die zweite Eigenschaft eine Temperatur (Ta, Tb) und/oder ein Abstand (Da, Db) zu einer Oberfläche ist und/oder mittels Lasertriangulation, Fluoreszenz-Laserscanning, Optischer Kohärenztomographie, Aktiv-Thermographie und/oder Terahertz-Radartechnik erfassbar sind .
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (8) ferner eingerichtet ist auf Basis der ermittelten Schichtdicke (d) eine zukünftig aufzutragende Klebstoffmenge zu ermitteln und/oder zu regeln, insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zur Steuerung eines bereitgestellten Klebstoff Stroms und/oder einer erzeugten Relativgeschwindigkeit (v) .
5. Maschine (10) zum Aufträgen von Klebstoff (3) auf eine Oberfläche (2a) , insbesondere zur Befestigung eines Kantenbandes (5) auf einer Schmalfläche eines plattenförmigen und zumindest teilweise aus einem Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bestehenden Werkstücks (4) mittels des Klebstoffs (3) , umfassend eine Dosiereinheit (11) zur Dosierung eines bereit gestellt en Klebstoff Stroms , eine Auftragseinheit (12) zur Auftragung des Klebstoffs (3) auf die Oberfläche (2a) , und eine Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auftragseinheit (12) eingerichtet ist, den Klebstoff (3) z.B. mittels einer Auftragsdüse direkt auf die Schmalfläche des Werkstücks (4) und/oder direkt auf die Oberfläche des Kantenbandes (5) aufzutragen oder den Klebstoff (3) zunächst auf die Oberfläche einer Auftragswalze (6) aufzutragen, und die Auftragswalze (6) eingerichtet ist, den Klebstoff (3) dann auf die Schmalfläche des Werkstücks (4) und/oder auf die Oberfläche des Kantenbandes (5) aufzutragen.
6. Maschine (10) nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Bewegungseinheit zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Oberfläche (2a, 2b) und der Maschine (10) mit einer definierten Geschwindigkeit (v) in eine Längsrichtung (X) der Oberfläche (2a, 2b) und/oder eine Anpresseinheit (14) zum Anpressen des Kantenbandes (5) an das Werkstück (4) .
7. Maschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei zwischen der Auftragseinheit (12) und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit (7a, 7b) ein erster und/oder zweiter definierter Abstand (Xa, Xb) in der Längsrichtung (X) der Oberfläche (2a, 2b) besteht, zwischen der Oberfläche (2a, 2b) und der Auftragseinheit (12) sowie zwischen der Oberfläche (2a, 2b) und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit (7a, 7b) die Relativbewegung mit der definierten Geschwindigkeit (v) in der Längsrichtung (X) der Oberfläche (2a, 2b) besteht, der Klebstoff (3) zum Aufragen auf eine definierte Auf tragstemperatur (TO) erhitzt wird, die erste und/oder die zweite Messeinheit (7a, 7b) eingerichtet sind eine erste und/oder eine zweite Temperatur (Ta, Tb) des auf getragenen Klebstoffs (3) und/oder der Oberfläche (2b) vor dem Klebstoff auf trag und/oder der Umgebungsluft zu erfassen, und die Steuereinheit (8) eingerichtet ist auf Basis der ersten und/oder der zweiten Temperatur (Ta, Tb) die Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) zu ermitteln, insbesondere unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit (v) der Relativbewegung, des ersten und/oder des zweiten definierten Abstandes (Xa, Xb) , der Auf tragstemperatur (T0) , der Oberflächentemperatur vor dem Klebstoff auf trag, der Umgebungstemperatur, der Wärmekapazität und/oder Wärmeleitung der Oberfläche (2a) und/oder des Klebstoffs (3) .
8. Maschine (10) nach Anspruch 7, wobei die erste Messeinheit (7a) eingerichtet ist eine erste Temperatur (Ta) des auf getragenen Klebstoffs (3) in einem ersten definierten Abstand (Xa) zur Auftragseinheit (12) zu erfassen, die zweite Messeinheit (7b) eingerichtet ist eine zweite Temperatur (Tb) des auf getragenen Klebstoffs (3) in einem zweiten definierten Abstand (Xb) zur Auftragseinheit (12) zu erfassen, die Steuereinheit (8) eingerichtet ist auf Basis eines Temperaturunterschiedes (AT) zwischen der ersten Temperatur (Ta) und der zweiten Temperatur (Tb) die Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) zu ermitteln.
9. Maschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei zwischen der Oberfläche (2a, 2b) und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit (7a, 7b) ein definierter Abstand in Normalrichtung (Y) senkrecht zur Oberfläche (2a, 2b) besteht, die erste und/oder die zweite Messeinheit (7a, 7b) eingerichtet sind einen ersten und/oder einen zweiten Abstand (Da, Db) zur auf getragenen Klebstoff schicht (3) und/oder zur Oberfläche (2b) vor dem Klebstoff auf trag zu erfassen, und die Steuereinheit (8) eingerichtet ist auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes (Da, Db) die Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) zu ermitteln .
10. Maschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei zwischen der Oberfläche der Auftragswalze (6) und der ersten und/oder der zweiten Messeinheit (7a, 7b) ein definierter Abstand besteht, die erste und/oder die zweite Messeinheit (7a, 7b) eingerichtet sind einen ersten und/oder einen zweiten Abstand (Da, Db) zur Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) zu erfassen, und die Steuereinheit (8) eingerichtet ist auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes (Da, Db) die Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) zu ermitteln .
11. Maschine (10) nach Anspruch 9, wobei die erste Messeinheit (7a) eingerichtet ist den ersten Abstand (Da) zu einem Boden einer Vertiefung in der Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) , die nach dem Klebstoffübertrag auf die Oberfläche (2a, 2b) entsteht, zu erfassen und/oder die zweite Messeinheit (7b) eingerichtet ist den zweiten Abstand (Db) zur Klebstoff schicht (3) auf der Auftragswalze (6) vor dem Klebstoffübertrag auf die Oberfläche (2a, 2b) oder in einem Bereich, in dem kein Klebstoffübertrag auf die Oberfläche (2a, 2b) erfolgt, zu erfassen.
12. Verfahren zur Erfassung der Dicke (d) einer auf einer Oberfläche (2a, 2b) auf getragenen Klebstoff schicht (3) , insbesondere mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Maschine (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei zwischen der Oberfläche (2a, 2b) und einem Ort des
Klebstoff auf trags eine Relativbewegung mit einer definierten Geschwindigkeit (v) in eine Längsrichtung (X) der Oberfläche (2a, 2b) besteht, ein Klebstoff (3) zum Aufragen auf eine definierte Auf tragstemperatur (TO) erhitzt wird, und das Verfahren umfasst
Erfassen einer ersten und/oder einer zweiten Temperatur (Ta, Tb) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) in einem ersten und/oder einem zweiten definierten Abstand (Xa, Xb) in der Längsrichtung (X) nach dem Ort des Klebstof fauftrags,
Ermitteln der Dicke (d) der auf getragenen Klebstof f schicht (3) auf Basis der Auf tragstemperatur (TO) und der ersten und/oder der zweiten Temperatur (Ta, Tb) .
13. Verfahren zur Erfassung der Dicke (d) einer auf einer Oberfläche (2a, 2b) auf getragenen Klebstoff schicht (3) , insbesondere mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Maschine (10) nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 9 bis 11, wobei das Verfahren umfasst
Erfassen eines ersten und/oder eines zweiten Abstandes (Xa, Xb) zur auf getragenen Klebstoff schicht (3) und/oder zur Oberfläche (2a, 2b) vor dem Klebstoff auf trag,
Ermitteln der Dicke (d) der auf getragenen Klebstoff schicht (3) auf Basis des ersten und/oder des zweiten erfassten Abstandes (Xa, Xb) .
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend
Ermitteln und/oder Regeln einer zukünftig aufzutragenden Klebstoffmenge auf Basis der ermittelten Schichtdicke (d) , insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zur Steuerung eines bereitgestellten Klebstoff Stroms und/oder einer erzeugten Relativgeschwindigkeit (v) .
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