DE102016200175A1 - Device for heating a functional layer - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1, 100) zur Erwärmung einer Funktionsschicht (2) eines Beschichtungsmaterials (3, 16), wie einer Oberflächenbeschichtung oder eines Kantenbandes, insbesondere zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials (3, 16) auf eine Fläche eines Werkstücks, mit einer Mikrowellenquelle (4) und einem Applikator (5, 10, 102, 200), wobei in der Mikrowellenquelle (4) erzeugte Mikrowellenstrahlung dem Applikator (5, 10, 102, 200) zuführbar ist, wobei in dem Applikator (5, 10, 102, 200) ein Mikrowellenfeld aufgrund der zugeführten Mikrowellenstrahlung erzeugbar ist, wobei der Applikator (5, 10, 102, 200) zumindest einen Materialkanal (7, 15, 103, 201) aufweist, welcher den Applikator (5, 10, 102, 200) durchquert und durch welchen das Beschichtungsmaterial (3, 16) durchführbar ist, so dass die Funktionsschicht (2) des Beschichtungsmaterials (3, 16) im Mikrowellenfeld innerhalb des Applikators (5, 10, 102, 200) erwärmbar ist, wobei im Applikator (5, 10, 102, 200) zumindest ein verlagerbares dielektrisches Funktionselement (104, 105, 202, 203) angeordnet ist, mittels welchem die Lage eines Maximums der Feldstärke des Mikrowellenfelds relativ zum Materialkanal positionierbar ist.The invention relates to a device (1, 100) for heating a functional layer (2) of a coating material (3, 16), such as a surface coating or an edge band, in particular for applying the coating material (3, 16) to a surface of a workpiece, with a Microwave source (4) and an applicator (5, 10, 102, 200), wherein in the microwave source (4) generated microwave radiation to the applicator (5, 10, 102, 200) can be fed, wherein in the applicator (5, 10, 102 , 200) a microwave field can be generated on the basis of the supplied microwave radiation, wherein the applicator (5, 10, 102, 200) has at least one material channel (7, 15, 103, 201) which surrounds the applicator (5, 10, 102, 200) traverses and through which the coating material (3, 16) is feasible, so that the functional layer (2) of the coating material (3, 16) in the microwave field within the applicator (5, 10, 102, 200) is heated, wherein in the applicator (5 , 10, 102, 20 0) at least one displaceable dielectric functional element (104, 105, 202, 203) is arranged, by means of which the position of a maximum of the field strength of the microwave field can be positioned relative to the material channel.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials, wie einer Oberflächenbeschichtung oder eines Kantenbandes, insbesondere zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Fläche eines Werkstücks. The invention relates to a device for heating a functional layer of a coating material, such as a surface coating or an edge strip, in particular for applying the coating material to a surface of a workpiece.
Stand der Technik State of the art
Im Stand der Technik ist es bekannt, auf Werkstücke Beschichtungen aufzubringen. Dabei sind die Werkstücke beispielsweise insbesondere plattenförmige oder dreidimensional aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder Ähnlichem hergestellte Elemente, wie sie beispielsweise im Möbelbau oder bei der Herstellung von Bauelementen, wie beispielsweise Fußbodenelementen, verwendbar sind. In the prior art, it is known to apply coatings on workpieces. The workpieces are, for example, in particular plate-shaped or three-dimensional made of wood, wood materials, plastic or the like elements, such as those used in furniture or in the manufacture of components, such as floor elements.
Die Beschichtungen sind dabei flächige Beschichtungen zur Beschichtung von zumindest einer flächigen Breitseite des Werkstücks oder so genannte Kantenbänder zur Beschichtung von zumindest einer Schmalseite des Werkstücks. The coatings are laminar coatings for coating at least one flat broad side of the workpiece or so-called edge strips for coating at least one narrow side of the workpiece.
Dabei ist es bekannt, dass die Beschichtung aus einer Oberflächenschicht und einer Funktionsschicht besteht, wobei die Funktionsschicht zum Verbinden der Beschichtung mit dem Werkstück dient. Dazu ist die Funktionsschicht zu aktivieren, damit sie ihre klebenden Eigenschaften annimmt, so dass der Fügeprozess gezielt vorgenommen werden kann. It is known that the coating consists of a surface layer and a functional layer, wherein the functional layer is used for connecting the coating to the workpiece. For this purpose, the functional layer is to be activated so that it adopts its adhesive properties so that the joining process can be carried out in a targeted manner.
Im Stand der Technik ist die Aktivierung der Funktionsschicht mittels Laserstrahlen oder mittels heißer Druckluft bekannt. Die Aktivierung mittels Laserstrahlen hat ihre Vorteile in der punktgenauen Applizierung des Laserstrahls zur punktgenau gesteuerten Aktivierung. Die Vorrichtung zur Aktivierung mittels Laserstrahlen hat jedoch den Nachteil, dass die Anwendung ihre Vorteile eher erst bei hohen Stückzahlen zeigt. Auch ist es nachteilig, dass die durch den Laser applizierte Energie mit der Eindringtiefe der Laserstrahlung in das Material der Funktionsschicht abnimmt. Die vollständige Aktivierung der Funktionsschicht erfolgt dann mittels Wärmeleitung in die Tiefe der Funktionsschicht, um eine gleichmäßige Erwärmung oder Aktivierung der Funktionsschicht zu erreichen. Die Eindringtiefe der Laserstrahlung in die Funktionsschicht ist dabei abhängig von dem Material der Funktionsschicht, der Art und der Menge des verwendeten Laserabsorbers und der Art und Menge des verwendeten Farbstoffes. In the prior art, the activation of the functional layer by means of laser beams or by means of hot compressed air is known. The activation by means of laser beams has its advantages in the pinpoint application of the laser beam for precisely controlled activation. The device for activation by means of laser beams, however, has the disadvantage that the application shows its advantages rather only at high quantities. It is also disadvantageous that the energy applied by the laser decreases with the penetration depth of the laser radiation into the material of the functional layer. The complete activation of the functional layer then takes place by means of heat conduction into the depth of the functional layer in order to achieve a uniform heating or activation of the functional layer. The penetration depth of the laser radiation into the functional layer is dependent on the material of the functional layer, the type and amount of the laser absorber used and the type and amount of the dye used.
Auch ist die Aktivierung über heiße Druckluft im Stand der Technik bekannt. Die
Die ältere Anmeldung der Anmelderin offenbart eine Vorrichtung zur Erwärmung einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Fläche eines Werkstücks, mit einer Mikrowellenquelle, einem Applikator und einem Mikrowellenkanal zur Zuführung der in der Mikrowellenquelle erzeugten Mikrowellenstrahlung zu dem Applikator, wobei in dem Applikator ein Mikrowellenfeld aufgrund der zugeführten Mikrowellenstrahlung erzeugbar ist, wobei der Applikator zumindest einen Materialkanal aufweist, welcher den Applikator durchquert und durch welchen das Beschichtungsmaterial durchführbar ist, so dass die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials im Mikrowellenfeld innerhalb des Applikators erwärmt wird. Dabei wird im Applikator abseits der Mikrowellenquelle eine dielektrische Füllung vorgesehen, um die Baulänge des Applikators reduzieren zu können. Der Materialkanal ist dabei so angeordnet, dass das Maximum der Feldstärke des elektrischen Mikrowellenfeldes im Bereich des Materialkanals liegen sollte. Es zeigt sich jedoch, dass sich die Position des Maximums des Mikrowellenfelds je nach dem durchzuführenden Beschichtungsmaterial relativ zum Materialkanal verschiebt. Dadurch kann sich eine nicht optimale Temperierung des Beschichtungsmaterials ergeben. Applicant's earlier application discloses an apparatus for heating a functional layer of a coating material for applying the coating material to a surface of a workpiece, comprising a microwave source, an applicator, and a microwave channel for delivering the microwave radiation generated in the microwave source to the applicator, wherein in the applicator Microwave field due to the supplied microwave radiation can be generated, the applicator having at least one material channel which traverses the applicator and through which the coating material is feasible, so that the functional layer of the coating material is heated in the microwave field within the applicator. In the applicator off the microwave source is a dielectric filling provided in order to reduce the overall length of the applicator can. The material channel is arranged so that the maximum of the field strength of the electric microwave field should be in the region of the material channel. It turns out, however, that the position of the maximum of the microwave field shifts relative to the material channel, depending on the coating material to be carried out. This may result in a non-optimal temperature of the coating material.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Presentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Erwärmung einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials, wie insbesondere einer Oberflächenbeschichtung oder eines Kantenbandes, insbesondere zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Fläche eines Werkstücks, zu schaffen, die einfach und kompakt ausgebildet ist und dennoch hinsichtlich der Temperierung des Beschichtungsmaterials optimiert ist. Auch betrifft die Erfindung ein diesbezügliches Verfahren. It is the object of the invention to provide a device for heating a functional layer of a coating material, such as in particular a surface coating or an edge strip, in particular for applying the coating material to a surface of a workpiece, which is simple and compact and yet with respect to the temperature of the Coating material is optimized. The invention also relates to a related method.
Diese Aufgabe zur Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. This object of the device is achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials, wie einer Oberflächenbeschichtung oder eines Kantenbandes, insbesondere zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Fläche eines Werkstücks, mit einer Mikrowellenquelle und einem Applikator, wobei in der Mikrowellenquelle erzeugte Mikrowellenstrahlung dem Applikator zuführbar ist, wobei in dem Applikator ein Mikrowellenfeld aufgrund der zugeführten Mikrowellenstrahlung erzeugbar ist, wobei der Applikator zumindest einen Materialkanal aufweist, welcher den Applikator durchquert und durch welchen das Beschichtungsmaterial durchführbar ist, so dass die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials im Mikrowellenfeld innerhalb des Applikators erwärmbar ist, wobei im Applikator zumindest ein verlagerbares dielektrisches Funktionselement angeordnet ist, mittels welchem die Lage eines Maximums der Feldstärke des Mikrowellenfelds relativ zum Materialkanal positionierbar ist. Durch die Position und Einstellung des dielektrischen Funktionselements kann das Maximum der Feldstärke räumlich positioniert werden, so dass unabhängig vom verwendeten Beschichtungsmaterial und dessen Material und Materialstärke das Maximum der Feldstärke entweder in dem Bereich der Funktionsschicht, der Dekorschicht oder außerhalb des Beschichtungsmaterials angeordnet werden kann. An embodiment of the invention relates to a device for heating a functional layer of a coating material, such as a surface coating or an edge strip, in particular for applying the coating material to a surface of a workpiece, with a microwave source and an applicator, wherein microwave radiation generated in the microwave source can be fed to the applicator, wherein in the applicator a microwave field due to the supplied microwave radiation can be generated, wherein the applicator has at least one material channel which traverses the applicator and through which the coating material is feasible, so that the functional layer of the coating material in the microwave field within the applicator can be heated, wherein in the applicator at least one displaceable dielectric functional element is arranged, by means of which the position of a maximum of the field strength of the microwave field relative to the material channel is positionable. As a result of the position and setting of the dielectric functional element, the maximum of the field strength can be spatially positioned, so that the maximum of the field strength can be arranged either in the region of the functional layer, the decorative layer or outside the coating material, regardless of the coating material used and its material and material thickness.
Vorteilhaft kann der Applikator direkt mit der Mikrowellenquelle verbunden sein. Alternativ kann zwischen der Mikrowellenquelle und dem Applikator auch ein Mikrowellenkanal angeordnet sein. Advantageously, the applicator can be connected directly to the microwave source. Alternatively, a microwave channel can also be arranged between the microwave source and the applicator.
Je nach Betriebsmodus ergeben sich dabei durchaus unterschiedliche Anforderungen an die selektive Erwärmung des Beschichtungsmaterials. In einem ersten Betriebsmodus beispielsweise für Durchlaufmaschinen und Bearbeitungszentren mit geraden Werkstücken wird das beispielsweise als Kantenband ausgebildete Beschichtungsmaterial möglichst nicht oder nur geringfügig erwärmt. Die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials wird dabei auf Prozesstemperatur erwärmt. Depending on the operating mode, this results in quite different requirements for the selective heating of the coating material. In a first mode of operation, for example, for continuous machines and machining centers with straight workpieces, the coating material formed, for example, as an edge band, is not or only slightly heated as far as possible. The functional layer of the coating material is heated to the process temperature.
In einem weiteren Betriebsmodus, beispielsweise für Bearbeitungszentren mit einem Anbringen des Beschichtungsmaterials auf Radien kann das beispielsweise als Kantenband ausgebildete Beschichtungsmaterial auf eine Zieltemperatur von ca. 40° C bis etwa 70° C erwärmt werden. Durch die Erwärmung des Beschichtungsmaterials werden die Rückstellkräfte des Beschichtungsmaterials bei der Anleimung an Werkstücke mit Radien reduziert. Die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials wird dabei auf Prozesstemperatur erwärmt. In a further mode of operation, for example for machining centers with an application of the coating material to radii, the coating material formed for example as an edge band can be heated to a target temperature of about 40 ° C. to about 70 ° C. By heating the coating material, the restoring forces of the coating material are reduced when gluing to workpieces with radii. The functional layer of the coating material is heated to the process temperature.
So ist es auch vorteilhaft, wenn das zumindest eine verlagerbare dielektrische Funktionselement zwischen der Mikrowellenquelle und dem Materialkanal angeordnet ist. Dadurch kann die Verlagerung des Maximums auch hin zur Mikrowellenquelle erreicht werden. Je nach dem Grad der Verlagerung kann das Maximum auch auf die der Mikrowellenquelle gegenüberliegende Seite des Materialkanals verlagert werden. Thus, it is also advantageous if the at least one displaceable dielectric functional element is arranged between the microwave source and the material channel. As a result, the displacement of the maximum can also be achieved towards the microwave source. Depending on the degree of displacement, the maximum can also be shifted to the side of the material channel opposite the microwave source.
Durch die mechanische Verschiebung und/oder Rotation des zumindest einen dielektrischen Funktionselementes und/oder zweier oder mehr solcher dielektrischer Funktionselemente kann die Position des Maximums des elektrischen Feldes in den Bereich der Position der Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials, wie beispielsweise eines Kantenbands, verschoben werden. Die Vorrichtung ist vorteilhaft so ausgelegt, dass diese Optimierung für jedes Kantenband in dem jeweiligen Betriebsmodus durchgeführt werden kann. Vorteilhaft kann ein Tuner und das verlagerbare dielektrische Funktionselement zur Verschiebungen der Position des Maximums elektrischen Feldes gemeinsam gesteuert oder geregelt werden. Die beabsichtigten Zielgrößen sind dabei: eine günstige oder optimale Einstellung der Resonanzfrequenz des Vorrichtung und/oder eine günstige oder optimale Positionierung des Maximums des elektrischen Feldes relativ zur Position des Beschichtungsmaterials im Applikator, insbesondere entsprechend den technischen Anforderungen des Beschichtungsmaterials. As a result of the mechanical displacement and / or rotation of the at least one dielectric functional element and / or two or more such dielectric functional elements, the position of the maximum of the electric field can be shifted into the region of the position of the functional layer of the coating material, such as an edgeband. The device is advantageously designed so that this optimization can be carried out for each edge band in the respective operating mode. Advantageously, a tuner and the displaceable dielectric functional element for displacing the position of the maximum electric field can be jointly controlled or regulated. The intended target variables are: a favorable or optimal setting of the resonant frequency of the device and / or a favorable or optimal positioning of the maximum of the electric field relative to the position of the coating material in the applicator, in particular according to the technical requirements of the coating material.
Dabei beeinflussbare Einflussgrößen sind unter anderem: das Material oder die Materialien des Beschichtungsmaterials, wie des Kantenbands, der verwendete Betriebsmodus, ob der Applikator zu 100% mit dem Beschichtungsmaterial, wie mit dem Kantenband, gefüllt ist oder ob der Applikator beim Einlauf oder Auslauf des Beschichtungsmaterials zwischen 0% und 99% mit dem Beschichtungsmaterial gefüllt ist. Factors which can be influenced here include: the material or materials of the coating material, such as the edgeband, the operating mode used, whether the applicator is 100% filled with the coating material, such as the edge band, or whether the applicator is at the inlet or outlet of the coating material between 0% and 99% is filled with the coating material.
Auch ist es vorteilhaft, wenn im Applikator ein weiteres dielektrisches Funktionselement angeordnet ist. Dieses weitere dielektrische Element kann in Zusammenwirken mit dem ersten dielektrischen Funktionselement die Verlagerung des Maximums der Feldverteilung auf einfache Weise bewirken. It is also advantageous if a further dielectric functional element is arranged in the applicator. This further dielectric element can effect the displacement of the maximum of the field distribution in a simple manner in cooperation with the first dielectric functional element.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn auch das weitere dielektrische Funktionselement verlagerbar angeordnet ist. Dadurch kann bei Verlagerbarkeit auch des weiteren dielektrischen Funktionselements die Lage des Maximums geeigneter eingestellt werden. It is also advantageous if the further dielectric functional element is arranged to be displaceable. As a result, in the case of displaceability of the further dielectric functional element, the position of the maximum can be set more appropriately.
Vorteilhaft ist auch, wenn das weitere dielektrische Funktionselement zwischen der Mikrowellenquelle und der der Mikrowellenquelle gegenüberliegenden Seite des Materialkanals angeordnet ist. Dadurch kann je nach Ausbildung des elektrischen Mikrowellenfelds die Lage des Maximums der Feldstärke in Bezug auf das Beschichtungsmaterial geeignet eingestellt werden. It is also advantageous if the further dielectric functional element is arranged between the microwave source and the side of the material channel opposite the microwave source. As a result, depending on the design of the electric microwave field, the position of the maximum of the field strength with respect to the coating material can be suitably adjusted.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn das erste dielektrische Funktionselement und/oder das weitere dielektrische Funktionselement verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnet ist bzw. sind. Dabei kann das erste dielektrische Funktionselement oder das weitere dielektrische Funktionselement auch achsenparallel verlagert werden oder es kann auch verkippt werden. Thus, it is particularly advantageous if the first dielectric functional element and / or the further dielectric functional element is or are arranged to be displaceable and / or rotatable. In this case, the first dielectric functional element or the further dielectric functional element can also be displaced parallel to the axis or it can also be tilted.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Antrieb vorgesehen ist zur Verlagerung des ersten dielektrischen Funktionselements und/oder des weiteren dielektrischen Funktionselements. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn mittels des zumindest einen Antriebs das jeweilige Funktionselement automatisiert einstellbar ist. Dadurch kann eine automatische Anpassung an die Lage und Beschaffenheit des Beschichtungsmaterials erfolgen. Furthermore, it is advantageous if at least one drive is provided for displacing the first dielectric functional element and / or the further dielectric functional element. It may be advantageous if the respective functional element is automatically adjustable by means of the at least one drive. This allows an automatic adaptation to the position and nature of the coating material.
So ist es auch vorteilhaft, wenn jeweils ein Antrieb vorgesehen ist zur Verlagerung des ersten dielektrischen Funktionselements und/oder des weiteren dielektrischen Funktionselements. Dadurch kann jedes der Funktionselemente individuell positioniert werden, was der Genauigkeit der Einstellung der Lage des Maximums dient. Thus, it is also advantageous if in each case a drive is provided for displacing the first dielectric functional element and / or the further dielectric functional element. As a result, each of the functional elements can be positioned individually, which serves for the accuracy of the adjustment of the position of the maximum.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das erste und/oder das weitere dielektrische Funktionselement derart verlagerbar ist bzw. sind, dass es oder sie parallel zu einem Beschichtungsmaterial im Materialkanal ausrichtbar und anordenbar ist oder sind. Dabei kann auch eine schräge Einstellung des Funktionselements oder der Funktionselemente im Materialkanal vorgenommen werden, so dass das Funktionselement der Schrägstellung des Beschichtungsmaterials nachfolgen kann. Dies ist insbesondere bei einer Schrägstellung des Beschichtungsmaterials im Materialkanal vorteilhaft um diese dennoch zu berücksichtigen. It is also advantageous if the first and / or the further dielectric functional element is displaceable in such a way that it is or can be aligned and arranged parallel to a coating material in the material channel. In this case, an oblique adjustment of the functional element or the functional elements in the material channel can be made, so that the functional element can follow the inclination of the coating material. This is advantageous in particular in the case of an inclined position of the coating material in the material channel in order to nevertheless take this into account.
Auch ist es zweckmäßig, wenn eine Messvorrichtung vorgesehen ist zur Messung der Position des ersten dielektrischen Funktionselements und/oder des weiteren dielektrischen Funktionselements. Dadurch kann die Positionierung überwacht und automatisch eingestellt werden, wie geregelt oder gesteuert werden. It is also expedient if a measuring device is provided for measuring the position of the first dielectric functional element and / or the further dielectric functional element. This allows the positioning to be monitored and automatically adjusted, as controlled or controlled.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste und/oder das weitere dielektrische Funktionselement Segmente von dielektrischen Funktionselementen aufweisen, die unabhängig oder in Gruppen oder gemeinsam verlagerbar sind. Dadurch kann auch beispielsweise einem gekrümmten Verlauf des Beschichtungsmaterials nachgefolgt werden. Furthermore, it is advantageous if the first and / or the further dielectric functional element have segments of dielectric functional elements which can be displaced independently or in groups or jointly. As a result, for example, a curved course of the coating material can be followed.
So ist es auch vorteilhaft, wenn ein dielektrisches Funktionselement oder ein Segment eines dielektrischen Funktionselements aus einem der folgenden Materialien besteht: PTFE, Keramik, Glas, Technisches Glas, Al2O3, Kieselglas, SiO2, Fused Silica, Fused Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. Dies erlaubt den gezielten Einsatz eines Materials mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften. Thus, it is also advantageous if a dielectric functional element or a segment of a dielectric functional element consists of one of the following materials: PTFE, ceramic, glass, technical glass, Al 2
Durch die Applikation der Mikrowellenenergie auf das Beschichtungsmaterial wird eine gleichmäßige Volumenerwärmung erreicht, weil das Beschichtungsmaterial in dem Applikator in das Mikrowellenfeld eingeführt wird. Dadurch wird schnell eine gleichmäßige Erwärmung erreicht, wobei die Energie sehr fokussiert zur Verfügung gestellt wird, was den Energieverbrauch insgesamt minimiert. Dies führt zu einer gut einstellbaren und dosierbaren Energieapplikation, was dazu führt, dass die Temperatur der Funktionsschicht sehr genau und einfach einstellbar ist. Besonders vorteilhaft bei der Volumenerwärmung ist die Einhaltung bzw. Unterschreitung der kurzeitig zulässigen Maximaltemperatur des Materials der Funktionsschicht. By applying the microwave energy to the coating material, uniform volume heating is achieved because the coating material in the applicator is introduced into the microwave field. As a result, a uniform heating is achieved quickly, the energy is provided very focused, which minimizes the total energy consumption. This leads to a well adjustable and metered energy application, which means that the temperature of the functional layer is very precisely and easily adjustable. Particularly advantageous in volume heating is the compliance or undershooting of the short-term permissible maximum temperature of the material of the functional layer.
Die Vorrichtung ist dabei sowohl in einer Durchlaufanlage als auch in einem Bearbeitungszentrum zur Herstellung und Bearbeitung von Werkstücken einsetzbar The device can be used both in a continuous system and in a machining center for the production and processing of workpieces
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl von Applikatoren vorgesehen ist. Dadurch können bei Bedarf mehrere Beschichtungsmaterialien gleichzeitig erwärmt werden, die parallel auf das gleiche Werkstück oder auf unterschiedliche Werkstücke aufbringbar sind. Alternativ könnte mittels mehrerer Applikatoren ein einziges Beschichtungsmaterial auch an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich erwärmt werden, so dass eine gezielte Verklebung auf unterschiedlichen Untergrundverhältnissen erfolgen kann. It is particularly advantageous if a plurality of applicators is provided. As a result, if required, a plurality of coating materials can be heated simultaneously, which can be applied in parallel to the same workpiece or to different workpieces. Alternatively, a single coating material could also be heated differently at different points by means of a plurality of applicators, so that a targeted bonding can be carried out on different substrate conditions.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Applikator oder alle Applikatoren ein Applikatorsegment oder eine Mehrzahl von Applikatorsegmenten aufweist oder aufweisen. Dadurch kann der Applikator in unterschiedliche Bereiche bzw. Segmente unterteilt werden, in welche das Mikrowellenfeld unterschiedlich eingestellt werden könnte. Dies würde eine spezifische Anpassung der eingetragenen Wärmemenge an die spezifischen Bedürfnisse der Verklebung erlauben. It is also advantageous if at least one applicator or all applicators has or have an applicator segment or a plurality of applicator segments. As a result, the applicator can be subdivided into different regions or segments into which the microwave field could be set differently. This would allow a specific adaptation of the amount of heat input to the specific needs of the bond.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn ein Applikator oder ein Applikatorsegment einen Materialkanal oder eine Mehrzahl von Materialkanälen aufweist. Dadurch kann ein Beschichtungsmaterial oder mehrere Beschichtungsmaterialien gleichzeitig erwärmt werden. Bei besonders breiten bzw. flächigen Beschichtungsmaterialien können auch mehrere Applikatoren eingesetzt werden, um nebeneinander angeordnete Bereiche eines Beschichtungsmaterials zu erwärmen. It is likewise advantageous if an applicator or an applicator segment has a material channel or a plurality of material channels. Thereby, one or more coating materials can be heated simultaneously. In the case of particularly wide or areal coating materials, it is also possible to use a plurality of applicators in order to heat adjacent areas of a coating material.
Auch ist es zweckmäßig, wenn an zumindest einem Applikator und/oder an zumindest einem Applikatorsegment eine Blende für die Mikrowellenstrahlung vorgesehen ist. Dadurch kann die einzusetzende Mikrowellenenergie bzw. das Mikrowellenfeld auf den individuellen Bedarf eingestellt werden. It is also expedient if an aperture for the microwave radiation is provided on at least one applicator and / or on at least one applicator segment. As a result, the microwave energy or the microwave field to be used can be adjusted to the individual requirements.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn in zumindest einem Applikator und/oder in zumindest einem Applikatorsegment eine Modulationsvorrichtung zur Einstellung der Modulation der Mikrowellenstrahlung vorgesehen ist. Dadurch kann die Resonanzfrequenz des Applikators als Resonator an die Resonanzfrequenz der Mikrowellenquelle, wie des Magnetrons, angepasst werden. Dabei verändert das zu erwärmende Beschichtungsmaterial, welches durch den Applikator geführt wird, das Mikrowellenfeld bzw. die Resonanzfrequenz des Applikators, so dass die Modulationsvorrichtung das sich aufbauende Mikrowellenfeld so einstellt, dass das Beschichtungsmaterial optimal erwärmt werden kann. Dabei kann die besagte Modulationsvorrichtung auch durch ein dielektrisches Funktionselement ausgebildet sein. It is also particularly advantageous if a modulation device for adjusting the modulation of the microwave radiation is provided in at least one applicator and / or in at least one applicator segment. Thereby, the resonant frequency of the applicator can be adapted as a resonator to the resonant frequency of the microwave source, such as the magnetron. In this case, the coating material to be heated, which is guided through the applicator, alters the microwave field or the resonance frequency of the applicator, so that the modulation device adjusts the microwave field that builds up so that the coating material can be optimally heated. In this case, the said modulation device can also be formed by a dielectric functional element.
Erfindungsgemäß ist es bei einem Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der zumindest eine Applikator oder eine Gruppe von Applikatoren durch eine Mikrowellenquelle oder durch eine Mehrzahl von Mikrowellenquellen mit Mikrowellenstrahlung gespeist wird, wobei insbesondere jeder Applikator oder jede Gruppe von Applikatoren von einer eigenen Mikrowellenquelle gespeist wird. According to the invention, it is expedient in one embodiment if the at least one applicator or a group of applicators is supplied with microwave radiation by a microwave source or by a plurality of microwave sources, wherein in particular each applicator or each group of applicators is fed by its own microwave source.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Applikatorsegment oder eine Gruppe von Applikatorsegmenten durch eine Mikrowellenquelle oder durch eine Mehrzahl von Mikrowellenquellen mit Mikrowellenstrahlung gespeist wird, wobei insbesondere jedes Applikatorsegment oder jede Gruppe von Applikatorsegmenten durch eine eigene Mikrowellenquelle gespeist wird. So können unterschiedliche Bedingungen spezifisch erzeugt werden, was den jeweiligen Bedürfnissen des jeweiligen Beschichtungsmaterials gerecht wird. It is also advantageous if the at least one applicator segment or a group of applicator segments is supplied with microwave radiation by a microwave source or by a plurality of microwave sources, wherein in particular each applicator segment or group of applicator segments is fed by its own microwave source. Thus, different conditions can be generated specifically, which meets the needs of each coating material.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl von Applikatoren oder eine Mehrzahl von Applikatorsegmenten von einer Mikrowellenquelle gespeist wird, wobei zur Aufteilung der Mikrowellenstrahlung und/oder der Mikrowellenenergie auf die jeweiligen Applikatoren oder Applikatorsegmente eine Aufteilvorrichtung vorgesehen ist. Die Aufteilvorrichtung teilt die Mikrowellenstrahlung insbesondere hinsichtlich der Leistung auf die jeweiligen Applikatoren oder auf die jeweiligen Applikatorsegmente auf, so dass eine spezifische Applikation der Mikrowellenenergie erfolgen kann. It is particularly advantageous if a plurality of applicators or a plurality of applicator segments is fed by a microwave source, wherein an allocation device is provided for dividing the microwave radiation and / or the microwave energy into the respective applicators or applicator segments. The dividing device divides the microwave radiation, in particular with regard to the power, to the respective applicators or to the respective applicator segments, so that a specific application of the microwave energy can take place.
Auch ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Mikrowellenkanal vorgesehen ist, insbesondere ein Mikrowellenkanal je Mikrowellenquelle und/oder ein Mikrowellenkanal je Applikator und/oder je ein Mikrowellenkanal je Applikatorsegment vorgesehen ist. Der Mikrowellenkanal dient der Weiterleitung der Mikrowellenstrahlung auf die jeweiligen beteiligten Applikatoren oder Applikatorsegmente, so dass eine gezielte Erwärmung des Beschichtungsmaterials erfolgen kann. It is also advantageous that at least one microwave channel is provided, in particular one microwave channel per microwave source and / or one microwave channel per applicator and / or one microwave channel per applicator segment is provided. The microwave channel serves to forward the microwave radiation to the respective applicators or applicator segments involved, so that a targeted heating of the coating material can take place.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Mikrowellenkanal ein Hohlleiter und/oder ein Koaxialkabel ist. Sind mehrere Applikatorsegmente oder Applikatoren vorgesehen, kann es vorteilhaft sein, wenn der Hohlleiter in Segmente unterteilt ist und so die Mikrowellenstrahlung weitergeleitet werden kann. Auch kann die Energieleitung der Mikrowellenenergie von der Mikrowellenquelle zum Applikator mittels Koaxialkabeln vorgenommen werden. Dies wird mit angepassten Übergängen durchgeführt, die auch als "tapered coaxial transitions" bezeichnet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Applikator einfach demontiert werden kann, so dass Wartungsarbeiten am Applikator vereinfacht werden können. It is particularly advantageous if the microwave channel is a waveguide and / or a coaxial cable. If a plurality of applicator segments or applicators are provided, it may be advantageous if the waveguide is subdivided into segments and thus the microwave radiation can be forwarded. Also, the power line of the microwave energy from the microwave source to the applicator can be made by means of coaxial cables. This is done with adapted transitions, also referred to as tapered coaxial transitions. This has the advantage that the applicator can be easily disassembled so that maintenance work on the applicator can be simplified.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Materialkanal durch den zumindest einen Applikator und/oder durch das zumindest eine Applikatorsegment verläuft, wobei der Kanal eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, welche dazu dienen, das Beschichtungsmaterial in den Materialkanal einzulassen und es wieder auszulassen. Durch den Materialkanal wird die Positionierung im Mikrowellenfeld des Applikators bzw. des Applikatorsegments definiert, was einen definierteren Energieeintrag erbringt. Auch kann durch den Materialkanal eine Trennung erfolgen, so dass das Beschichtungsmaterial nicht unmittelbar mit dem Applikator in Berührung gelangt, weil eventuelle Verschmutzungen aus dem Applikator nur schlecht entfernbar sind. It is particularly advantageous if the material channel through the at least one applicator and / or or passing through the at least one applicator segment, the channel having an inlet opening and an outlet opening serving to admit and discharge the coating material into the material channel. Through the material channel, the positioning in the microwave field of the applicator or the applicator segment is defined, which provides a more defined energy input. Also, a separation can occur through the material channel, so that the coating material does not come into direct contact with the applicator, because any contamination from the applicator are only badly removable.
Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist es auch vorteilhaft, wenn der Materialkanal eine umlaufende Wand aufweist, welche den Materialkanal von dem Innenraum des Applikators oder von dem Innenraum des Applikatorsegments trennt. Dadurch kann eine vollständige Trennung vorgenommen werden, was den Applikator schützt. Auch wird dadurch der Weg des Beschichtungsmaterials durch den Applikator definiert, was dem definierten Energieeintrag förderlich ist. According to another inventive concept, it is also advantageous if the material channel has a circumferential wall which separates the material channel from the interior of the applicator or from the interior of the applicator segment. This allows a complete separation, which protects the applicator. This also defines the path of the coating material through the applicator, which is conducive to the defined energy input.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn an der Einlassöffnung und/oder an der Auslassöffnung eine Vorrichtung angeordnet ist, welche einen Austritt von Mikrowellenstrahlung aus der Eintrittsöffnung bzw. aus der Austrittsöffnung reduziert oder verhindert. Dadurch kann die austretende Mikrowellenstrahlung verhindert oder zumindest unter die zulässigen Grenzwerte reduziert werden. It is particularly advantageous if at the inlet opening and / or at the outlet opening, a device is arranged, which reduces or prevents leakage of microwave radiation from the inlet opening or from the outlet opening. As a result, the emerging microwave radiation can be prevented or at least reduced below the permissible limit values.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Blende zwischen der Mikrowellenquelle und dem Applikator oder dem Applikatorsegment angeordnet ist. Dadurch kann die Einstellung der Modulation der Mikrowellenstrahlung, insbesondere zur Erzeugung einer stehenden und/oder laufenden Welle der Mikrowellenstrahlung in dem Applikator oder in dem Applikatorsegment vorgenommen werden. Dadurch wird die Form der Resonanzkurve des Applikators veränderbar. Dabei verschiebt sich die Charakteristik des Applikators von einer resonanten Vorrichtung zu einer Vorrichtung mit einer laufenden Welle, je nach Wahl der Blende. Dadurch können die absorptiven Einflüsse durch das Beschichtungsmaterial auf das Mikrowellenfeld ausgeglichen oder kompensiert werden. It is particularly advantageous if the diaphragm is arranged between the microwave source and the applicator or the applicator segment. As a result, the adjustment of the modulation of the microwave radiation, in particular for the production of a stationary and / or traveling wave of the microwave radiation, can be carried out in the applicator or in the applicator segment. As a result, the shape of the resonance curve of the applicator is variable. In this case, the characteristic of the applicator shifts from a resonant device to a device with a running shaft, depending on the choice of the aperture. As a result, the absorptive influences by the coating material on the microwave field can be compensated or compensated.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Blende eine Öffnung, insbesondere eine Öffnung in einer Metallwandung ist. So kann die Metallwandung die Mikrowellenstrahlung abschirmen, so dass nur die durch die Öffnung durchtretende Mikrowellenstrahlung an die Applikatoren bzw. Applikatorsegmente weitergeleitet wird. It is also advantageous if the diaphragm is an opening, in particular an opening in a metal wall. Thus, the metal wall can shield the microwave radiation, so that only the microwave radiation passing through the opening is forwarded to the applicators or applicator segments.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Öffnungsquerschnitt der Öffnung der Blende veränderlich einstellbar ist. Dadurch kann je nach Bedarf die Modulation der Mikrowellenstrahlung verstellt werden. It when the opening cross-section of the opening of the aperture is variably adjustable is particularly advantageous. As a result, the modulation of the microwave radiation can be adjusted as needed.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Blende ein Metallelement aufweist, welches in die Öffnung ragend einstellbar ist. So kann der Effekt der Blende weiterhin eingestellt werden, ohne die Öffnung zu verstellen. Dabei ist es besonders vorteilhaft für die Wirkung als Blende, wenn das Metallelement derart einstellbar ist, dass die Eindringtiefe des Metallelements in die Öffnung einstellbar ist. It is also advantageous if the diaphragm has a metal element, which is projecting into the opening. Thus, the effect of the aperture can still be adjusted without adjusting the opening. It is particularly advantageous for the effect of aperture, when the metal element is adjustable so that the penetration depth of the metal element is adjustable in the opening.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Metallelement ein Metallbolzen oder ein anderweitiges Metallelement ist. Dieser bzw. dieses kann die Mikrowellenstrahlung besonders gut beeinflussen. It is particularly advantageous if the metal element is a metal bolt or another metal element. This or this can influence the microwave radiation particularly well.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Materialkanal in dem Applikator oder in dem Applikatorsegment feststehend angeordnet ist und das Mikrowellenfeld veränderlich in dem Applikator und/oder in dem Applikatorsegment einstellbar ist. So kann das Mikrowellenfeld an die Materialeigenschaften des Beschichtungsmaterials oder an die Größenverhältnisse des Beschichtungsmaterials eingestellt werden. It is also advantageous if the at least one material channel is arranged fixed in the applicator or in the applicator segment and the microwave field is variably adjustable in the applicator and / or in the applicator segment. Thus, the microwave field can be adjusted to the material properties of the coating material or to the size ratios of the coating material.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Materialkanal in dem Applikator oder in dem Applikatorsegment verlagerbar einstellbar ist. Auch so kann eine Anpassung an das zu erwärmende Beschichtungsmaterial vorgenommen werden. It is also advantageous if the at least one material channel is displaceably adjustable in the applicator or in the applicator segment. Even so, an adaptation to the coating material to be heated can be made.
Vorteilhaft ist es, wenn der Materialkanal und/oder das Mikrowellenfeld derart einstellbar ist, dass eine Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials in einem Bereich maximaler elektrischer Feldstärke anordenbar oder durchführbar ist. It is advantageous if the material channel and / or the microwave field is adjustable such that a functional layer of the coating material can be arranged or carried out in a range of maximum electric field strength.
Auch ist es vorteilhaft, wenn sich ein Applikator in mehrere Applikatorsegmente unterteilt, wobei die Applikatorsegmente im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen aufweisen. So kann eine individuelle Mikrowellenenergie in den Applikatorsegmenten angesteuert werden, was den Bedürfnissen an das Beschichtungsmaterial gerecht werden kann, wenn diese eine unterschiedliche Erwärmung beispielsweise über die Höhe benötigt. Auch ist es vorteilhaft, wenn sich ein Applikator in mehrere Applikatorsegmente unterteilt, wobei zumindest einzelne der Applikatorsegmente in der Höhe oder in der Breite unterscheiden. Auch dies kann vorteilhaft sein, wenn Beschichtungsmaterialien mit unterschiedlicher Höhe, wie Kantenbänder mit unterschiedlicher Höhe verwendet werden. It is also advantageous if an applicator is subdivided into a plurality of applicator segments, wherein the applicator segments have substantially the same geometric dimensions. Thus, an individual microwave energy can be controlled in the applicator segments, which can meet the needs of the coating material, if it requires a different heating, for example, over the height. It is also advantageous if an applicator is subdivided into a plurality of applicator segments, with at least some of the applicator segments differing in height or in width. This too may be advantageous when using different height coating materials, such as variable height edgebands.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Gedanken ist es vorteilhaft, wenn der Applikator oder die Applikatoren oder das Applikatorsegment oder die Applikatorsegmente austauschbar sind. Dadurch kann der jeweilige bevorzugte Applikator bzw. die Applikatoren oder die Applikatorsegmente eingesetzt werden, die für das zu erwärmende Beschichtungsmaterial bevorzugt geeignet sind. According to an inventive concept, it is advantageous if the applicator or the applicators or the applicator segment or the Applicator segments are interchangeable. As a result, the respective preferred applicator or the applicators or the applicator segments can be used, which are preferably suitable for the coating material to be heated.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Materialkanal aus einem Material besteht, welches eines der folgenden Materialen ist oder eines der Materialien aufweist: PTFE, Keramik, Glas, Technisches Glas, Al2O3, Kieselglas, SiO2, Fused Silica, Fused Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. Dadurch kann eine Passivierung der Oberfläche erreicht werden. Furthermore, it is advantageous if the material channel is made of a material which is one of the following materials or has one of the following materials: PTFE, ceramic, glass, technical glass, Al 2 O 3 , silica glass, SiO 2 , fused silica, fused quartz, Alumina, silica. As a result, a passivation of the surface can be achieved.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Materialkanal innen mit einem Material beschichtet ist, welches eines der folgenden Materialen ist oder eines der Materialien aufweist: PTFE, Keramik, Glas, Technisches Glas, Al2O3, Kieselglas, SiO2, Fused Silica, Fused Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. It is also advantageous if the material channel is coated on the inside with a material which is one of the following materials or has one of the following materials: PTFE, ceramic, glass, technical glass, Al 2 O 3 , silica glass, SiO 2 , fused silica, fused Quartz, alumina, silica.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Applikator oder die Applikatoren oder das Applikatorsegment oder die Applikatorsegmente innen mit einem Material beschichtet ist/sind, welches eines der folgenden Materialen ist oder eines der Materialien aufweist: PTFE, Keramik, Glas, Technisches Glas, Al2O3, Kieselglas, SiO2, Fused Silica, Fused Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. Furthermore, it is expedient if the applicator or the applicators or the applicator segment or the applicator segments is coated on the inside with a material which is one of the following materials or has one of the following materials: PTFE, ceramic, glass, technical glass, Al 2 O. 3 , fused silica, SiO 2 , fused silica, fused quartz, alumina, silica.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist es vorteilhaft wenn in dem Applikator und/oder in einem der Applikatorsegmente oder in mehreren der Applikatorsegmente oder in allen Applikatorsegmenten eine Modulationsvorrichtung angeordnet ist, welche insbesondere die Resonanzfrequenz des gefüllten Resonators an die Frequenz des Magnetrons anpasst. Die Modulationsvorrichtung beeinflusst das Mikrowellenfeld derart, dass in Abhängigkeit des gewählten Beschichtungsmaterials dieses im Bereich eines Maximums der Feldstärke angeordnet wird. According to a further idea, it is advantageous if in the applicator and / or in one of the applicator segments or in a plurality of the applicator segments or in all applicator segments a modulation device is arranged, which in particular adapts the resonance frequency of the filled resonator to the frequency of the magnetron. The modulation device influences the microwave field in such a way that, depending on the selected coating material, it is arranged in the region of a maximum of the field strength.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Temperaturmessvorrichtung vorgesehen ist, welche die Überwachung der Temperatur des Beschichtungsmaterials im Materialkanal und/oder am Eingang und/oder am Ausgang des Materialkanals ermöglicht. So kann die Temperatur des Beschichtungsmaterials bestimmt werden, so dass die aufzuwendende Energie, das Mikrowellenfeld und dessen Verteilung entsprechend an die Solltemperaturen angepasst werden kann. Furthermore, it is advantageous if a temperature measuring device is provided which allows the monitoring of the temperature of the coating material in the material channel and / or at the entrance and / or at the outlet of the material channel. Thus, the temperature of the coating material can be determined, so that the energy to be expended, the microwave field and its distribution can be adjusted according to the target temperatures.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Spülvorrichtung vorgesehen ist, welche ein Einleiten oder Durchleiten eines Fluids, wie insbesondere eines Gases oder Luft, in den Materialkanal ermöglicht. Dadurch kann eine gezielte Kühlung des Beschichtungsmaterials auf der Oberflächenseite vorgenommen werden, während die Seite der Funktionsschicht gespült werden kann, um beispielsweise gasförmige Medien und/oder Mikropartikel aus dem Materialkanal zu entfernen. It is also advantageous if a flushing device is provided, which allows an introduction or passage of a fluid, in particular a gas or air, into the material channel. As a result, targeted cooling of the coating material on the surface side can be carried out, while the side of the functional layer can be rinsed in order, for example, to remove gaseous media and / or microparticles from the material channel.
Auch ist es insbesondere vorteilhaft, wenn eine Führungsvorrichtung vorgesehen ist, welche eine Führung des Beschichtungsmaterials im Materialkanal ermöglicht. Dadurch kann das Beschichtungsmaterial gezielt und sicher durch das Mikrowellenfeld geführt werden. It is also particularly advantageous if a guide device is provided which allows guidance of the coating material in the material channel. As a result, the coating material can be guided in a targeted and secure manner through the microwave field.
Die Aufgabe zum Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst. The object of the method is achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei im Applikator zumindest ein verlagerbares dielektrisches Funktionselement angeordnet ist und positioniert wird, um die Lage eines Maximums der Feldstärke des Mikrowellenfelds relativ zum Materialkanal zu positionieren. An embodiment of the invention relates to a method for operating a device according to the invention, wherein at least one displaceable dielectric functional element is arranged in the applicator and is positioned to position the position of a maximum of the field strength of the microwave field relative to the material channel.
Die Aufgabe zum Verfahren wird auch mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst. The object of the method is also achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials, wie einer Oberflächenbeschichtung oder eines Kantenbandes, insbesondere zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Fläche eines Werkstücks, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst
- – Erzeugen einer Mikrowellenstrahlung,
- – Bilden eines Mikrowellenfeldes aus der erzeugten Mikrowellenstrahlung in einem Applikator, und
- – Durchführen des Beschichtungsmaterials durch den Applikator durch einen Materialkanal, so dass zumindest eine Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials im Mikrowellenfeld innerhalb des Applikators erwärmt wird, wobei im Applikator zumindest ein verlagerbares dielektrisches Funktionselement angeordnet wird, mittels welchem die Lage eines Maximums der Feldstärke des Mikrowellenfelds relativ zum Materialkanal positioniert wird.
- Generating a microwave radiation,
- Forming a microwave field from the generated microwave radiation in an applicator, and
- - Passing the coating material through the applicator through a material channel, so that at least one functional layer of the coating material is heated in the microwave field within the applicator, wherein in the applicator at least one displaceable dielectric functional element is arranged, by means of which the position of a maximum of the field strength of the microwave field relative to the material channel is positioned.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben. Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung Brief description of the figures of the drawing
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail on the basis of at least one embodiment with reference to the figures of the drawing. Show it:
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Dabei ist das Beschichtungsmaterial insbesondere ein Kantenband, welches auf ein Werkstück an einer Schmalseite aufbringbar ist oder insbesondere ein eher flächiges Beschichtungsmaterial, welches auch auf eine eher flächige Breitseite eines Werkstücks aufbringbar ist. In this case, the coating material is in particular an edge band, which can be applied to a workpiece on a narrow side, or in particular a rather flat coating material, which can also be applied to a rather flat broad side of a workpiece.
Die Erwärmung oder Aktivierung der Funktionsschicht
Die Vorrichtung
Der Applikator
Das Mikrowellenfeld ist dabei derart ausgebildet oder ansteuerbar, dass beim Durchlaufen des Beschichtungsmaterials durch das Mikrowellenfeld die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials erwärmt oder aktiviert wird. The microwave field is designed or controllable such that when passing through the coating material through the microwave field, the functional layer of the coating material is heated or activated.
Das Beschichtungsmaterial besteht dabei zumindest aus zwei Schichten, wovon eine Schicht die Funktionsschicht ist, welche erwärmt bzw. aktiviert wird, wobei die zumindest eine andere Schicht, welche im Nachfolgenden als Dekorschicht bezeichnet wird, je nach Anwendungsfall möglichst nicht oder nur etwa auf 40°C bis 70°C erwärmt wird. The coating material consists of at least two layers, of which one layer is the functional layer, which is heated or activated, wherein the at least one other layer, which is referred to below as a decorative layer, depending on the application as possible not possible or only about 40 ° C. is heated to 70 ° C.
Die Funktionsschicht und die Dekorschicht können jeweils auch aus einem entsprechenden eigenen Schichtaufbau aus mehreren einzelnen Schichten bestehen. So können die Funktionsschicht und/oder die Dekorschicht des Beschichtungsmaterials aus zumindest einer Schicht oder aus einer Mehrzahl von Schichten bestehen. The functional layer and the decorative layer can each also consist of a corresponding own layer structure of several individual layers. Thus, the functional layer and / or the decorative layer of the coating material may consist of at least one layer or of a plurality of layers.
Die Funktionsschicht und die Dekorschicht weisen jeweils einen Verlustfaktor ε‘‘eff auf, welcher als Verlustfaktor des jeweiligen Materials der Funktionsschicht und der Dekorschicht betrachtet wird. Dabei ist der Verlustfaktor der Imaginärteil der komplexen relativen Dielektrizitätskonstante des jeweiligen Materials. The functional layer and the decorative layer each have a loss factor ε " eff , which is considered as a loss factor of the respective material of the functional layer and the decorative layer. The loss factor is the imaginary part of the complex relative dielectric constant of the respective material.
Dabei wird der Verlustfaktor ε‘‘eff (FS) der Funktionsschicht oder der Verlustfaktor ε‘‘eff (DS) der Dekorschicht für Frequenzen (ISM) bei 915 MHz, 2,45 GHz oder 5,8 GHz angegeben. In this case, the loss factor ε " eff (FS) of the functional layer or the loss factor ε" eff (DS) of the decorative layer for frequencies (ISM) at 915 MHz, 2.45 GHz or 5.8 GHz is specified.
Das Verhältnis R = ε‘‘eff (FS)/ε‘‘eff (DS) bei einer der angegebenen Frequenzen von 915 MHz, 2,45 GHz oder 5,8 GHz definiert das Verhältnis der Verlustfaktoren. The ratio R = ε " eff (FS) / ε" eff (DS) at one of the specified frequencies of 915 MHz, 2.45 GHz or 5.8 GHz defines the ratio of the loss factors.
Dabei ist das Beschichtungsmaterial derart spezifiziert, dass R > 1, vorzugsweise R > 10 gilt. Dies bewirkt, dass sich die Funktionsschicht FS sich wesentlich stärker erwärmt als die Dekorschicht des Beschichtungsmaterials, so dass es zu einer selektiven Erwärmung des Beschichtungsmaterials kommt, insbesondere bei einer Anwendung von Mikrowellenapplikatoren bei den ISM-Frequenzen von 915 MHz oder 2,45 GHz oder 5,8 GHz. In this case, the coating material is specified such that R> 1, preferably R> 10 applies. This has the effect that the functional layer FS heats up considerably more than the decorative layer of the coating material, resulting in selective heating of the coating material, in particular when using microwave applicators at the ISM frequencies of 915 MHz or 2.45 GHz or 5 , 8 GHz.
Insbesondere bei einer Einstellung des Applikators als Applikator mit einer laufenden Welle ist R > 1 und ε‘‘eff (FS) > 1. Bei einem resonanten Applikator ist R > 1 und ε‘‘eff (FS) < 50. In particular, when the applicator is set as an applicator with a running shaft, R> 1 and ε " eff (FS)> 1. For a resonant applicator, R> 1 and ε" eff (FS) <50.
Dabei ist der Applikator von der Mikrowellenquelle mit Mikrowellenstrahlung einer Leistung von 0,1 kW bis etwa 50 kW beaufschlagt. Daraus resultiert je nach Verlustfaktor des jeweiligen Materials eine Erwärmung des jeweiligen Materials der Funktionsschicht bzw. der Dekorschicht. Die Erwärmung der Funktionsschicht ist dabei größer als die Erwärmung der Dekorschicht, so dass die Dekorschicht nicht oder gegebenenfalls nur geringfügig erwärmt wird, während die Funktionsschicht auf Prozesstemperatur erwärmt wird. In this case, the applicator of the microwave source with microwave radiation of a power of 0.1 kW to about 50 kW is applied. Depending on the loss factor of the respective material, this results in a heating of the respective material of the functional layer or the decorative layer. The heating of the functional layer is greater than the heating of the decorative layer, so that the decorative layer is not or possibly only slightly heated, while the functional layer is heated to process temperature.
Werden mehrere Applikatoren verwendet, so kann jeder Applikator von der gleichen Mikrowellenquelle gespeist werden oder alternativ kann jeder Applikator von einer separaten Mikrowellenquelle gespeist werden. Auch können Gruppen von Applikatoren oder von Applikatorsegmenten von einer Mikrowellenquelle gespeist werden oder von einer Mehrzahl von Mikrowellenquellen gespeist werden. If multiple applicators are used, each applicator can be powered by the same microwave source, or alternatively, each applicator can be powered by a separate microwave source. Also, groups of applicators or applicator segments may be powered by a microwave source or powered by a plurality of microwave sources.
Die
Der Applikator
Die Applikatorsegmente
Seitlich des Materialkanals
Die
Dabei kann die Verteilung der Mikrowellenstrahlung beispielsweise über die Höhe des Beschichtungsmaterials veränderlich sein. Beispielsweise kann der obere und/oder der untere Rand des Beschichtungsmaterials stärker oder weniger stark erwärmt werden als ein mittlerer Bereich. In this case, the distribution of the microwave radiation can be variable, for example, via the height of the coating material. For example, the upper and / or lower edge of the coating material may be heated to a greater or lesser extent than a middle region.
Die Figuren zeigen einen Applikator mit einem Materialkanal, der durch den Applikator führt, durch welchen das Beschichtungsmaterial durchgeführt wird. Erfindungsgemäß kann durch den zumindest einen Applikator auch eine Mehrzahl von Materialkanälen geführt sein, die hintereinander und/oder übereinander angeordnet sein können. Dadurch können gleichzeitig mehrere Bänder, Streifen oder Bahnen von Beschichtungsmaterial erwärmt werden. Dies mag bei einer Vorrichtung vorteilhaft sein, bei der gleichzeitig mehrere solcher erwärmter Beschichtungsmaterialien verarbeitet werden. So können gleichzeitig mehrere Werkstücke beschichtet werden oder es kann ein Werkstück an mehreren Seiten beschichtet werden. The figures show an applicator with a material channel leading through the applicator through which the coating material is passed. According to the invention can be performed by the at least one applicator also a plurality of material channels, which can be arranged one behind the other and / or one above the other. As a result, several strips, strips or webs of coating material can be heated at the same time. This may be advantageous in a device in which several such heated coating materials are processed simultaneously. Thus, several workpieces can be coated at the same time or it can be a workpiece coated on several sides.
In
Sowohl die Lochblende
Die Blende
Auch das als Blende wirkende Metallelement
Das Metallelement
Erfindungsgemäß ist das Metallelement ein Metallbolzen, der in das Applikatorsegment hineinragt. According to the invention, the metal element is a metal bolt which projects into the applicator segment.
Weiterhin ist in den
In den
In den
Alternativ dazu kann der zumindest eine Materialkanal
Das Beschichtungsmaterial wird dabei mittels eines Antriebs durch den Materialkanal geführt. Dabei kann der Antrieb an dem Applikator angebracht oder diesem zugeordnet sein. Alternativ kann der Antrieb auch ein Antrieb einer Vorrichtung sein, die das Beschichtungsmaterial auf das Werkstück aufbringt. So kann der Antrieb Teil einer Kantenverleimvorrichtung sein, wenn das Beschichtungsmaterial beispielsweise eine Kante ist, die auf die Schmalseite eines Werkstücks aufgebracht werden kann. Dabei kann dem Applikator auch eine Andruckvorrichtung nachgeordnet werden, um das Beschichtungsmaterial auf das Werkstück zu applizieren und dort anzupressen. The coating material is guided by a drive through the material channel. The drive can be attached to the applicator or assigned to this. Alternatively, the drive can also be a drive of a device which applies the coating material to the workpiece. Thus, the drive may be part of an edge banding device if the coating material is for example an edge that can be applied to the narrow side of a workpiece. In this case, a pressure device can also be arranged downstream of the applicator in order to apply the coating material to the workpiece and press it there.
In den
Zur Modulation der Erwärmung bzw. der Aktivierung des Beschichtungsmaterials kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Applikator oder die Applikatoren oder das Applikatorsegment oder die Applikatorsegmente austauschbar sind. So können die Applikatoren oder die Applikatorsegmente in verschiedenen Höhen oder Breiten eingesetzt werden, um an das Beschichtungsmaterial angepasst zu sein. In order to modulate the heating or the activation of the coating material, it may also be advantageous if the applicator or the applicators or the applicator segment or the applicator segments are exchangeable. Thus, the applicators or the applicator segments may be used in different heights or widths to suit the coating material.
Der Materialkanal
Auch kann der Materialkanal
Auch kann der Applikator
Die
Die Führungsvorrichtung kann dabei auch federnd gelagert sein, wie insbesondere die Führungsschienen, um ein Verklemmen des Beschichtungsmaterials zu vermeiden. The guide device can also be resiliently mounted, in particular the guide rails, in order to avoid jamming of the coating material.
Auch kann die Führungsvorrichtung, wie die obere und/oder die untere Führungsschiene, an eine Spülvorrichtung angeschlossen und mit Kanälen versehen sein, um mit einem Spülmedium, wie Luft, gespült zu werden. So kann auf das Beschichtungsmaterial in seitlicher Richtung und/oder direkt von oben oder unten das Spülmedium beaufschlagt werden, um eine Überhitzung in der Führungsschiene zu vermeiden. Hierzu weisen die Führungsschienen bevorzugt in der unteren Fläche und/oder in der oberen Fläche sowie in den seitlichen Flächen Kanäle auf, durch welche das Spülmedium geleitet werden kann. Also, the guiding device, such as the upper and / or the lower guide rail, may be connected to a flushing device and provided with channels to be flushed with a flushing medium, such as air. Thus, the flushing medium can be applied to the coating material in the lateral direction and / or directly from above or below in order to avoid overheating in the guide rail. For this purpose, the guide rails preferably in the lower surface and / or in the upper surface and in the lateral surfaces channels, through which the flushing medium can be passed.
Die
Die
Besonders bevorzugt ist eine Temperaturmessvorrichtung
Damit kann beispielsweise eine Steuerung oder eine Regelung der Temperatur der Funktionsschicht als Funktion der Ausgangsleistung der Mikrowellenquelle, der Positionen der dielektrischen Funktionselemente und/oder der Blende bzw. dem Metallelement
Dabei kann beispielsweise der Sollwert der Temperatur der Funktionsschicht über die Länge des Kantenbandes konstant gehalten werden. Alternativ ist es zweckmäßig, wenn der Sollwert der Temperatur des Beschichtungsmaterials variiert werden kann, wobei die Variation entsprechend eines anwenderspezifischen Profils vorgenommen werden kann. In this case, for example, the desired value of the temperature of the functional layer can be kept constant over the length of the edge band. Alternatively, it is useful if the desired value of the temperature of the coating material can be varied, wherein the variation can be made according to a user-specific profile.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Erwärmung oder Aktivierung eines Beschichtungsmaterials. Dabei kann der Erwärmungsprozess mittels des Mikrowellenapplikators mit anderen Heizvorrichtungen oder Heizmethoden kombiniert werden. Dabei können diese weiteren Heizvorrichtungen zur Vorwärmung und/oder zur Erreichung bzw. zum Halten der Prozesstemperatur der Funktionsschicht eingesetzt werden. Dabei kann das zu erreichende Temperaturprofil des Beschichtungsmaterials in Prozessrichtung und senkrecht zur Prozessrichtung durch die Kombination der Heizprofile der einzelnen Heizvorrichtungen erzielt werden. Zur Vorwärmung wird die Heizvorrichtung bezogen auf die Vorschubrichtung des Beschichtungsmaterials vor der Mikrowellenheizvorrichtung angeordnet. Dazu sind folgende Heizvorrichtungen geeignet: Die direkte Erwärmung der Funktionsschicht über mechanischen Kontakt mit geheizten mechanischen Bauteilen, Heißluft, IR-, VIS-, oder UV-Lampen, LED- oder Laservorrichtungen oder Ultraschall. Zum Erreichen bzw. zum Halten der Prozesstemperatur der Funktionsschicht wird die zusätzliche Heizvorrichtung bezogen auf die Vorschubrichtung des Beschichtungsmaterials nach der Mikrowellenheizvorrichtung angeordnet. Hierzu sind folgende Energiequellen vorteilhaft: Heißluft, IR-, VIS-, oder UV-Lampen, LED- oder Laservorrichtungen oder Ultraschall. The device according to the invention serves to heat or activate a coating material. In this case, the heating process can be combined by means of the microwave applicator with other heating devices or heating methods. In this case, these further heating devices can be used for preheating and / or for achieving or for holding the process temperature of the functional layer. In this case, the temperature profile of the coating material to be achieved in the process direction and perpendicular to the process direction can be achieved by the combination of the heating profiles of the individual heating devices. For preheating, the heating device is arranged in front of the microwave heating device in relation to the feed direction of the coating material. The following heating devices are suitable for this: The direct heating of the functional layer via mechanical contact with heated mechanical components, hot air, IR, VIS or UV lamps, LED or laser devices or ultrasound. To achieve or to hold the process temperature of the functional layer, the additional heating device is arranged relative to the feed direction of the coating material after the microwave heating device. For this purpose, the following energy sources are advantageous: hot air, IR, VIS, or UV lamps, LED or laser devices or ultrasound.
Die gezeigten Applikatoren können einzeln oder in Gruppen verwendet werden. Auch können die Applikatoren einzelne Applikatorsegmente oder Gruppen davon aufweisen. Dabei können sich die Applikatorsegmente eines Applikators in der Höhe unterscheiden, um eine optimale Erwärmung von verschieden hohen Beschichtungsmaterialien, beispielsweise als Bänder, erreichen zu können. Die Anzahl der Applikatoren liegt vorzugsweise zwischen 1 und 20 oder mehr. Die Anzahl der Applikatorsegmente liegt vorzugsweise zwischen 1 und 20 oder mehr. The applicators shown can be used individually or in groups. Also, the applicators may have individual applicator segments or groups thereof. In this case, the applicator segments of an applicator can differ in height in order to achieve optimal heating of different high coating materials, for example as tapes. The number of applicators is preferably between 1 and 20 or more. The number of applicator segments is preferably between 1 and 20 or more.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
In dem Applikator
Im Applikator
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest eine verlagerbare dielektrische Funktionselement
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn im Applikator
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das weitere dielektrische Funktionselement
Die Verlagerbarkeit bedeutet dabei, dass das zumindest eine erste dielektrische Funktionselement
Die
Die
Durch die insbesondere gleichzeitige Verschiebung der beiden dielektrischen Funktionselemente
Die
In
Die
Zur Verlagerung bzw. Positionierung ist zumindest ein Antrieb
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste und/oder das weitere dielektrische Funktionselement
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Messvorrichtung
Alternativ ist es auch möglich, dass das erste und/oder das weitere dielektrische Funktionselement
Das dielektrische Funktionselement oder ein Segment eines dielektrischen Funktionselements ist aus einem der folgenden Materialien hergestellt: PTFE, Keramik, Glas, Technisches Glas, Al2O3, Kieselglas, SiO2, Fused Silica, Fused Quarz, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. The dielectric functional element or a segment of a dielectric functional element is made of one of the following materials: PTFE, ceramic, glass, engineering glass, Al 2
Mit dem dielektrischen Funktionselement oder mit den dielektrischen Funktionselementen kann oder können aber nicht nur die Position des Maximums der Feldverteilung bestimmt werden. Es kann damit auch die Resonanzfrequenz der Vorrichtung vorteilhaft eingestellt werden. Das dielektrische Funktionselement dient oder die dielektrischen Funktionselemente dienen somit insbesondere dazu, die Resonanzfrequenz einzustellen und mit ihnen kann insbesondere auch die Lage des Maximums der Feldverteilung, insbesondere relativ zum Materialkanal, eingestellt werden. With the dielectric functional element or with the dielectric functional elements, however, not only can the position of the maximum of the field distribution be determined. It can thus be advantageously adjusted, the resonant frequency of the device. The dielectric functional element is used or the dielectric functional elements thus serve, in particular, to set the resonant frequency and with them in particular also the position of the maximum of the field distribution, in particular relative to the material channel, can be set.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Vorrichtung contraption
- 2 2
- Funktionsschicht functional layer
- 3 3
- Beschichtungsmaterial coating material
- 4 4
- Mikrowellenquelle microwave source
- 5 5
- Applikator applicator
- 6 6
- Mikrowellenkanal microwave channel
- 7 7
- Materialkanal material channel
- 10 10
- Applikator applicator
- 11 11
- Applikatorsegment Applikatorsegment
- 12 12
- Applikatorsegment Applikatorsegment
- 13 13
- Applikatorsegment Applikatorsegment
- 14 14
- Kammer chamber
- 15 15
- Materialkanal material channel
- 16 16
- Beschichtungsmaterial coating material
- 17 17
- Mikrowellenkanal microwave channel
- 18 18
- Mikrowellenkanal microwave channel
- 19 19
- Mikrowellenkanal microwave channel
- 20 20
- Vorrichtung contraption
- 21 21
- Einlassöffnung inlet port
- 22 22
- Auslassöffnung outlet
- 23 23
- Wand wall
- 24 24
- Blende cover
- 25 25
- Lochblende pinhole
- 26 26
- Metallelement metal element
- 27 27
- Modulationsvorrichtung modulation device
- 28 28
- Öffnung opening
- 29 29
- Metallwandung metal wall
- 30 30
- Führungsvorrichtung guiding device
- 40 40
- Spülvorrichtung flushing
- 41 41
- Spülmediumanschluss Spülmediumanschluss
- 42 42
- Spülmediumanschluss Spülmediumanschluss
- 43 43
- Kanal channel
- 50 50
- Füllung filling
- 51 51
- Resonator resonator
- 60 60
- Temperaturmessvorrichtung Temperature measuring device
- 100 100
- Vorrichtung contraption
- 101 101
- Mikrowellenkanal microwave channel
- 102 102
- Applikator applicator
- 103 103
- Materialkanal material channel
- 104 104
- dielektrisches Funktionselement dielectric functional element
- 105 105
- dielektrisches Funktionselement dielectric functional element
- 120 120
- Amplitude amplitude
- 121 121
- Amplitude amplitude
- 200 200
- Applikator applicator
- 201 201
- Materialkanal material channel
- 202 202
- dielektrisches Funktionselement dielectric functional element
- 203 203
- dielektrisches Funktionselement dielectric functional element
- 204 204
- Antrieb drive
- 205 205
- Antrieb drive
- 206 206
- Messvorrichtung measurement device
- 207 207
- Messvorrichtung measurement device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011015898 [0006] DE 102011015898 [0006]
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- 2016-01-08 DE DE102016200175.2A patent/DE102016200175A1/en not_active Withdrawn
- 2016-12-12 EP EP16816624.7A patent/EP3400759A1/en not_active Withdrawn
- 2016-12-12 WO PCT/EP2016/080677 patent/WO2017118534A1/en unknown
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