DE102017114970A1 - Apparatus and method for refining workpieces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zum Veredeln von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen oder Kunststoff bestehen, umfassend: eine Formatbearbeitungseinheit (10) zum Formatbearbeiten der Werkstücke (2), insbesondere im Bereich einer Werkstückschmalfläche (2'), eine Beschichtungseinheit (20) zum Beschichten der Werkstücke (2) mit einem Beschichtungsmaterial (4) zumindest in einem mittels der Formatbearbeitungseinheit (10) bearbeiteten Bereich, und eine Fördereinrichtung (30) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen den Werkstücken (2) und der Formatbearbeitungseinheit (10) sowie zwischen den Werkstücken (2) und der Beschichtungseinheit (20).Device (1) for refining workpieces (2), which are preferably at least partially made of wood, wood materials or plastic, comprising: a format processing unit (10) for the format processing of the workpieces (2), in particular in the region of a workpiece surface (2 ') Coating unit (20) for coating the workpieces (2) with a coating material (4) at least in a region processed by the format processing unit (10), and a conveying device (30) for causing a relative movement between the workpieces (2) and the format processing unit (10 ) and between the workpieces (2) and the coating unit (20).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Veredeln von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen oder Kunststoff bestehen.The invention relates to a device and a method for finishing workpieces, which are preferably at least partially made of wood, wood materials or plastic.
Stand der TechnikState of the art
Im Bereich der Möbel- und Bauelemente-Industrie werden Werkstücke an ihrer Oberfläche häufig mit einem Beschichtungsmaterial versehen, beispielsweise einer Kante. Zum Anbringen des Beschichtungsmaterials an den Werkstücken kann beispielsweise eine mit Schmelzkleber vorbeschichtete Kante mittels einer Energiequelle erwärmt werden, um so den Schmelzkleber auf die gewünschte Aufschmelztemperatur für eine Verklebung zu bringen.In the field of furniture and components industry workpieces are often provided on their surface with a coating material, such as an edge. For attaching the coating material to the workpieces, for example, a pre-coated edge with hot melt can be heated by means of an energy source so as to bring the hot melt adhesive to the desired melting temperature for bonding.
So offenbart die
Diese Verfahren haben sich als effizient erwiesen, da die aktivierbare Schicht (beispielsweise vorbeschichteter Schmelzkleber) gezielt erwärmt bzw. aktiviert werden kann. Allerdings besteht das Bedürfnis, die Qualität der Fügeverbindung weiter zu verbessern.These methods have proved to be efficient, since the activatable layer (for example, precoated hot melt adhesive) can be specifically heated or activated. However, there is a need to further improve the quality of the joint connection.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine hohe Qualität der Fügeverbindung sicherstellen.It is therefore an object of the invention to provide a device and a method of the type mentioned, which ensure a high quality of the joint connection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstücks nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks nach Anspruch 11 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device for coating a workpiece according to claim 1 and a method for coating a workpiece according to claim 11. Particularly preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei der Beschichtung eines Werkstücks auch vorgelagerte und ggf. auch nachgelagerte Prozesse einzubeziehen. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich zu einer Beschichtungseinheit und einer Fördereinrichtung eine Formatbearbeitungseinheit zum Formatbearbeiten der Werkstücke, insbesondere im Bereich einer Werkstückschmalfläche, aufweist.The invention is based on the idea to include in the coating of a workpiece also upstream and possibly also downstream processes. For this purpose, it is provided according to the invention that, in addition to a coating unit and a conveying device, the device has a format-processing unit for size-machining the workpieces, in particular in the area of a workpiece narrow surface.
Auf diese Weise können der Betrieb der Beschichtungseinheit und der Formatbearbeitungseinheit gezielt aufeinander abgestimmt werden, um die Qualität der Fügeverbindung weiter zu steigern. So kann beispielsweise je nach Beschichtungsmaterial oder Fügetechnologie eine hierauf abgestimmte Formatbearbeitung erfolgen, die beispielsweise eine bestimmte Oberflächenrauhigkeit der zu beschichtenden Oberfläche bereitstellt.In this way, the operation of the coating unit and the format processing unit can be tailored to one another in order to further increase the quality of the joint connection. Thus, for example, depending on the coating material or joining technology, a tailored format processing can take place, which for example provides a certain surface roughness of the surface to be coated.
Darüber hinaus ermöglicht die Integration von Formatbearbeitung und Beschichtung in einer Vorrichtung einen zügigen und wenig störungsanfälligen Betrieb.In addition, the integration of format processing and coating in a device allows a speedy and less prone to failure operation.
Im Rahmen der Erfindung können unterschiedlichste Fügetechnologien zum Einsatz kommen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Beschichtungseinheit eine Energiequelle zum Aktivieren eines Haftmittels aufweist. Hierdurch lässt sich ein besonders gezielter und zügiger Beschichtungsvorgang erreichen. Dabei kann das Haftmittel beispielsweise innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf das Beschichtungsmaterial aufgetragen werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Haftmittel bereits vorab auf dem Beschichtungsmaterial vorgesehen ist, sodass auf einen Haftmittelauftrag in der Maschine verzichtet werden kann. Hierdurch wird nicht nur die Konstruktion der Maschine vereinfacht, sondern es wird auch die Verschmutzungs- und Brandgefahr vermindert.In the context of the invention, a wide variety of joining technologies can be used. According to one embodiment of the invention, however, it is provided that the coating unit has an energy source for activating an adhesive. As a result, a particularly targeted and rapid coating process can be achieved. In this case, the adhesive can be applied to the coating material, for example, within the device according to the invention. However, it is particularly preferred if the adhesive is already provided in advance on the coating material, so that can be dispensed with an adhesive agent in the machine. This not only simplifies the construction of the machine, but it also reduces the risk of contamination and fire.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Energiequelle einen Energieerzeugungsabschnitt auf, der bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lasererzeugungsabschnitt, Infraroterzeugungsabschnitt, Ultraschallerzeugungsabschnitt, Magnetfelderzeugungsabschnitt, Mikrowellenerzeugungsabschnitt, Plasmaerzeugungsabschnitt und Begasungsabschnitt.According to a further development of the invention, the energy source has a power generation section, which is preferably selected from the group consisting of laser generation section, infrared generation section, ultrasonic generation section, magnetic field generation section, microwave generation section, plasma generation section and gassing section.
Jede der genannten Energiequellen besitzt ihre spezifischen Vorteile. So ermöglicht ein Laser ein besonders zielorientiertes und zügiges Arbeiten, während Infrarot- und Plasmaquellen einen breitspurigen Betrieb und eine gute Tiefenwirkung zulassen. Energiequellen mit Ultraschall, Magnetfeld und Mikrowelle arbeiten berührungslos und sind besonders gut geeignet, auch während des Andrückens des Beschichtungsmaterials Energie in den Prozess einbringen. Dabei besitzen insbesondere ein Magnetfeld und eine Mikrowellenbeaufschlagung eine gute Tiefenwirkung.Each of these energy sources has its specific advantages. Thus, a laser enables a particularly goal-oriented and speedy work, while infrared and plasma sources allow a broad-track operation and a good depth effect. Energy sources with ultrasound, magnetic field and microwave work without contact and are particularly well suited to bring energy into the process even during the pressing of the coating material. In particular, a magnetic field and a Mikrowellenbeaufschlagung have a good depth effect.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner eine Nachbearbeitungseinheit zum Nachbearbeiten des aufgebrachten Beschichtungsmaterials aufweist. Hierdurch kann die Qualität der Fügeverbindung noch weiter gesteigert werden, da erneut eine besonders gezielte Abstimmung des Betriebs der Beschichtungseinheit einerseits und der Nachbearbeitungseinheit andererseits ermöglicht wird. So kann je nach verwendeter Fügetechnologie stets eine besonders geeignete Nachbearbeitungstechnologie zum Einsatz kommen. In addition, it is provided according to a development of the invention that the device further comprises a post-processing unit for reworking the applied coating material. In this way, the quality of the joint connection can be increased even further, since again a particularly targeted coordination of the operation of the coating unit on the one hand and the post-processing unit on the other hand is made possible. Thus, depending on the joining technology used, a particularly suitable post-processing technology can always be used.
Dabei ist zu beachten, dass in der Beschichtungseinheit auch unterschiedliche Fügetechnologien wechselweise zum Einsatz kommen können, sodass erfindungsgemäß stets die optimal hierauf abgestimmte Nachbearbeitungstechnologie (und gegebenenfalls auch vorgelagerte Formatbearbeitungstechnologie) ausgewählt und zum Einsatz kommen kann. So kann beispielsweise je nach verwendetem Haftmittel, je nach Dicke des Haftmittelauftrags oder je nach Material und Geometrie des Beschichtungsmaterials festgelegt werden, ob ein Fräswerkzeug, eine Ziehklinge oder ein anderes Werkzeug (wie beispielsweise auch ein Laser) zur Nachbearbeitung verwendet werden soll, und mit welchen Betriebsparametern das ausgewählte Werkzeug betrieben werden soll. Neben der Steigerung der Qualität der Fügeverbindung ergibt sich hieraus erneut auch eine erhöhte Effizienz und Betriebssicherheit.It should be noted that in the coating unit and different joining technologies can be used alternately, so that according to the invention always optimally matched thereto post-processing technology (and possibly also upstream format processing technology) can be selected and used. For example, depending on the adhesive used, depending on the thickness of the adhesive application or depending on the material and geometry of the coating material to determine whether a milling tool, a scraper blade or other tool (such as a laser) to be used for post-processing, and with which Operating parameters, the selected tool to be operated. In addition to the increase in the quality of the joint connection, this also results in increased efficiency and operational safety.
Der Gesamtaufbau der Maschine kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise nach Art einer sogenannten Stationärmaschine, nach Art einer sogenannten Durchlaufmaschine, oder auch in Gestalt von Kombinationen dieser Bauarten. Dabei ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Fördereinrichtung eingerichtet ist, die Werkstücke von mindestens einer Einheit zu mindestens einer anderen Einheit zu transportieren. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders gut für eine Durchlaufmaschine. In diesem Falle ermöglicht die durchlaufende Fördereinrichtung eine besonders hohe Leistung bzw. einen besonders hohen Werkstückdurchsatz bei geringer Störanfälligkeit und hoher Variabilität der durchzuführenden Bearbeitungen bzw. Beschichtungsvorgänge.The overall structure of the machine can be designed in the context of the present invention in different ways, for example in the manner of a so-called stationary machine, in the manner of a so-called continuous machine, or in the form of combinations of these types. It is provided according to a development of the invention that the conveyor is arranged to transport the workpieces of at least one unit to at least one other unit. This embodiment is particularly suitable for a continuous machine. In this case, the continuous conveyor allows a particularly high performance and a particularly high workpiece throughput with low susceptibility and high variability of the processing or coating operations to be performed.
Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Fördereinrichtung eingerichtet ist, mindestens eine Einheit zu bewegen. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders gut für sogenannte Stationärmaschinen, bei denen die Werkstücke während der Bearbeitung bzw. während des Beschichtungsvorganges im Wesentlichen stationär angeordnet sind oder innerhalb gewisser Grenzen bewegt werden. Diese Bauart zeichnet sich durch einen besonders geringen Platzbedarf aus und eignet sich besonders für Werkstücke mit Sondergeometrien, die nicht notwendigerweise rechteckig sind.Alternatively or additionally, it is provided according to a development of the invention that the conveyor is set up to move at least one unit. This embodiment is particularly well suited for so-called stationary machines, in which the workpieces are arranged substantially stationary during processing or during the coating process or are moved within certain limits. This design is characterized by a particularly small footprint and is particularly suitable for workpieces with special geometries, which are not necessarily rectangular.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens ein Messelement auf, das eingerichtet ist, mindestens eine beim Betrieb der Vorrichtung auftretende Prozessgröße, insbesondere Regelgröße und/oder Störgröße, zu messen. Auf diese Weise kann selbst bei variierenden Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen eine optimale Aktivierung der aktivierbaren Haftschicht erreicht werden. Dies führt im Ergebnis zu einer gesteigerten Qualität der Fügeverbindung.According to one development of the invention, the device has at least one measuring element which is set up to measure at least one process variable occurring during operation of the device, in particular controlled variable and / or disturbance variable. In this way, an optimal activation of the activatable adhesive layer can be achieved even with varying operating and / or environmental conditions. As a result, this leads to an increased quality of the joint connection.
So kann im Falle der energiebasierten Aktivierung beispielsweise eine ungewollte Überhitzung der Haftschicht, welche die Qualität der Fügeverbindung beeinträchtigen würde, vermieden werden.Thus, in the case of energy-based activation, for example, an undesired overheating of the adhesive layer, which would impair the quality of the joint connection, be avoided.
Andererseits kann erfindungsgemäß jedoch auch ein ausreichend hoher Energieeintrag sichergestellt werden, der für eine qualitativ hochwertige Fügeverbindung erforderlich ist. Insgesamt wird somit eine prozessinterne Qualitätssicherung des Aktivierungsverhaltens (z.B. Aufschmelzverhaltens) der aktivierbaren Haftschicht erzielt.On the other hand, however, a sufficiently high energy input can be ensured according to the invention, which is required for a high-quality joint connection. Overall, an in-process quality assurance of the activation behavior (e.g., reflow behavior) of the activatable adhesive layer is achieved.
Darüber hinaus lässt sich auch die Betriebssicherheit steigern. Dies gilt einerseits hinsichtlich der oben erwähnten, verminderten Überhitzungsgefahr.In addition, the reliability can also be increased. This applies on the one hand with regard to the above-mentioned, reduced risk of overheating.
Andererseits kann das erfindungsgemäße Vorsehen mindestens eines Messelements auch zur Detektion sonstiger Gefahren dienen, wie beispielsweise zur Erfassung ungewollt austretender Aktivierungsenergie wie beispielsweise gefährlicher elektromagnetischer Wellen, Laserstrahlen oder dergleichen.On the other hand, the provision according to the invention of at least one measuring element can also serve for the detection of other dangers, such as, for example, the detection of unintentionally exiting activation energy, such as dangerous electromagnetic waves, laser beams or the like.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Regelungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, mindestens ein Messergebnis eines Messelements einzulesen und auf dieser Grundlage den Betrieb der Vorrichtung, insbesondere der Aktivierungseinheit, zu regeln. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in die Lage versetzt, ihren eigenen Betrieb selbsttätig mit optimalem Fügeergebnis ablaufen zu lassen. Dabei zielt die Regelungseinrichtung vorteilhaft darauf ab, das mindestens eine Messergebnis fortlaufend oder zumindest intermittierend einzulesen und auf diese Weise darauf hinzuwirken, dass mindestens eine Regelgröße möglichst nah an eine entsprechende Führungsgröße angeglichen werden kann, wobei auf diese Größen untenstehend noch näher eingegangen werden wird. Ziel ist somit ein geschlossener Wirkungskreislauf im Sinne einer echten Regelung, und nicht lediglich einer Steuerung.According to one embodiment of the invention, it is provided that the device has a control device which is set up to read in at least one measurement result of a measuring element and to regulate the operation of the device, in particular the activation unit, on this basis. In this way, the device according to the invention is enabled to run its own operation automatically with optimum joining result. In this case, the control device advantageously aims to read in the at least one measurement result continuously or at least intermittently and in this way to ensure that at least one controlled variable can be adjusted as closely as possible to a corresponding reference variable, which will be discussed in more detail below. The goal is therefore a closed loop of action in the sense of a real regulation, and not just a control.
Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Regelungseinrichtung eingerichtet ist, den Betrieb der Vorrichtung anhand eines Vergleichs mindestens eines Messergebnisses mit einer entsprechenden Führungsgröße zu regeln. Against this background, according to an embodiment of the invention, it is also provided that the regulating device is set up to regulate the operation of the device on the basis of a comparison of at least one measurement result with a corresponding reference variable.
Um die jeweilige Regelgröße im Rahmen des Regelungsbetriebs an die entsprechende Führungsgröße anzunähern, kann prinzipiell auf eine oder mehrere beliebige Stellgrößen abgestellt werden. Ein besonders effektiver, zügiger und präziser Regelungsbetrieb ergibt sich jedoch, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Regelungseinrichtung eingerichtet ist, als Stellgröße zumindest den Betrieb der Energiequelle, insbesondere deren Leistung, und/oder der Fördereinrichtung, insbesondere deren Fördergeschwindigkeit, zu regeln.In order to approximate the respective controlled variable in the context of the control operation to the corresponding reference variable, it is possible in principle to focus on one or more random variables. However, a particularly effective, rapid and precise control operation results when, according to a development of the invention, the control device is set up to regulate at least the operation of the energy source, in particular its power, and / or the conveyor, in particular its conveying speed.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks ist Gegenstand des Anspruchs 11. Durch dieses Verfahren lassen sich die oben beschriebenen Vorteile ebenfalls erreichen.An inventive method for coating a workpiece is the subject of claim 11. By this method, the advantages described above can also be achieved.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.1 shows a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgen ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Eine Vorrichtung
Die Vorrichtung
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Beschichtungsmaterial
Ferner umfasst die Vorrichtung
Ferner umfasst die Vorrichtung
Darüber hinaus besitzt die Vorrichtung
Darüber hinaus besitzt die Vorrichtung
Zwischen der Andrückeinrichtung
Die Energiequelle
Darüber hinaus weist die in
Bei den Prozessgrößen kann es sich einerseits um mindestens eine Regelgröße handeln, andererseits aber auch um eine oder mehrere Störgrößen. Typische Prozessgrößen sind beispielsweise die Temperatur der Beschichtungsmaterials, die Temperatur der aktivierbaren Haftschicht, die Umgebungstemperatur, die Werkstücktemperatur, der Absorptionsgrad der mittels Energie aktivierbaren Schicht in Bezug auf die aufgebrachte Energie, die Relativgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterial zur Andrückeinrichtung und/oder zur Energiequelle, der Abstand oder die Transportzeit zwischen Andrückeinrichtung und Energiequelle. Diese Aufzählung ist jedoch rein exemplarisch, und es kommen im Rahmen der Erfindung vielfältige andere Prozessgrößen in Betracht.On the one hand, the process variables may be at least one controlled variable, but on the other hand also one or more disturbance variables. Typical process variables are, for example, the temperature of the coating material, the temperature of the activatable adhesive layer, the ambient temperature, the workpiece temperature, the absorption rate of the energy-activatable layer with respect to the applied energy, the relative speed of the coating material to the pressure device and / or the energy source, the distance or the transport time between pressing device and energy source. However, this list is purely exemplary, and in the context of the invention various other process variables come into consideration.
Zu den möglichen Prozessgrößen zählen auch Parameter der von der Energiequelle aufgebrachten Energie. Diese Parameter hängen naturgemäß von der Art der aufgebrachten Energie bzw. der Energiequelle ab. So kann es bei einer Laserquelle oder Mikrowellenquelle neben der Leistung beispielsweise auf die Wellenlänge ankommen. Bei einer Heißluftquelle kann es beispielsweise auf die Temperatur und/oder den Druck ankommen.Possible process variables also include parameters of the energy applied by the energy source. These parameters depend of course on the type of energy applied or the energy source. For example, in the case of a laser source or microwave source, it is possible for example to arrive at the wavelength in addition to the power. In the case of a hot-air source, it may, for example, arrive at the temperature and / or the pressure.
Zahlreiche der oben genannten Prozessgrößen kommen als Regelgröße in Betracht, d.h. als Prozessgröße, welche mittels der nachfolgend noch näher beschriebenen Regelungseinrichtung im Sinne einer Angleichung an eine Führungsgröße beeinflusst werden soll. Hierbei handelt es sich insbesondere um Prozessgrößen, die einen unmittelbaren Einfluss auf das Fügeergebnis besitzen, wie beispielsweise die Temperatur der aktivierbaren Schicht
Die Messelemente sind jeweils über eine Datenübertragungseinrichtung
Die Regelungseinrichtung
Der Betrieb der in
Ein zu veredelndes Werkstück
Anschließend wird das Werkstück
Während das Werkstück
Während dieses Ablaufs erfassen die Messelemente
Rein beispielhaft können die Messelemente
Nach Abschluss des Beschichtungsvorgangs in der Beschichtungseinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN - EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PA, DE |
|
R163 | Identified publications notified |