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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmalflächenbeschichtungsvorrichtung zum Aufbringen eines insbesondere mehrschichtig kleberfrei oder mit einer Kleberschicht zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche, wärmeaktivierbaren, bandförmigen Kantenstreifens auf Schmalflächen eines Werkstücks.
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Vorrichtungen zum Aufbringen eines Kantenstreifens auf eine Schmalfläche eines Werkstücks, insbesondere eines Holzwerkstücks, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Diese sogenannten Kantenanleimvorrichtungen werden bei der Holzbearbeitung eingesetzt, um Kantenstreifen (auch Umleimer genannt) auf eine Schmalfläche eines Werkstücks aufzubringen. Häufig kommen zu diesem Zweck maschinell angetriebene Spezialmaschinen zum Einsatz, die überwiegend dazu geeignet sind, Kantenstreifen auf Werkstückschmalflächen aufzubringen. Diese Spezialmaschinen sind relativ teuer, liefern jedoch hinsichtlich der Passgenauigkeit des Kantenstreifens auf der Werkstückschmalflächen gute Ergebnisse.
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Dabei kommen bisher in der Regel Kantenstreifen zum Einsatz, die einseitig mit einem aktivierbaren Schmelzkleber versehen sind oder noch keinen Kleber aufgetragen haben. Der Kantenstreifen wird entsprechend der Schmalflächenlänge des zu bearbeitenden Werkstücks passgenau mit Überstand geschnitten, auf die Werkstückschmalfläche aufgesetzt, nach Auftragen eines unter Hitze zähflüssigen Klebers auf die Kante oder auf die Werkstückschmalfläche oder Aktivierung eines vorab aufgetragenen Schmelzklebers auf der Schmalfläche fixiert und gegebenenfalls manuell oder maschinell nachbearbeitet. Diese Methode liefert allerdings hinsichtlich der Passgenauigkeit des Kantenstreifens häufig nur unzureichende Ergebnisse. So ist neben der aufwändigen Handhabung von Heißklebern (z. B. EVA oder PUR) beim Auftragen und Andrücken insbesondere bei vorab als Schicht aufgetragenen thermisch aktivierbaren Schmelzklebern von Nachteil, dass die Schmelzkleberschicht nach dem Auftragen aufgrund ihrer notwendigen Schichtdicke und ihrer teilweisen Aushärtung am fertigen Werkstück ästhetisch nachteilig sichtbar bleibt. Auch ist die Temperierung der Schmelzkleberschicht heikel, da einerseits eine möglichst hohe Beschichtungstemperatur erreicht werden soll, die für eine Temperaturbeständigkeit und Haltbarkeit verantwortlich ist und um den Schmelzkleber auch bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten des Kantenstreifens sicher verarbeiten zu können, andererseits das Material des häufig aus Kunststoffmaterialien bestehenden Kantenstreifens aber hierdurch nicht beeinträchtigt werden darf. Auch kommt es durch die Zeit zwischen Aufheizung der Schmelzkleberschicht und dem tatsächlichen Andrücken des Kantenstreifens zu Abkühlungseffekten des Schmelzklebers, z. B. durch unterschiedlichen Wärmeabfluss in das in der Regel kalte Werkstück hinein, durch die der Schmelzkleber häufig nicht im optimalen Temperaturbereich bei der Verklebung vorliegt und daher entweder zu zäh oder zu dünnflüssig vorliegt, wodurch die Verklebung des Kantenstreifen nicht optimal erfolgt bzw. die Klebeschicht sichtbar bleibt.
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In Folge dieser Probleme sind andere Materialien für Kantenstreifen entwickelt worden, die diese Nachteile verhindern können. So sind beispielsweise aus der
EP 1 163 864 B1 und aus der
EP 1 852 242 B1 sog. kleberlose Kantenstreifen bekannt, die aus zwei bevorzugt koextrudierten Schichten von unterschiedlichen Kunststoffmaterialien besteht, von denen eine durch Einfluss von Laserlicht derart aufgeschmolzen wird, dass sie wie bei den bekannten Schmelzkleberschichten auf Schmalflächen aufgebracht werden kann und mit diesen Schmalflächen verklebt. Zusätzlich zu den koextrudierten Kanten gibt es auch weitere Kantenvarianten. Diese werden beispielsweise postkoextrudiert oder nachträglich mit einer Beschichtung (z. B. mit Polyolefin) versehen. Die unterschiedlichen Beschichtungen haben im Idealfall die gleiche oder eine ähnliche Farbe wie der Kantenstreifen selbst. Die andere der beiden Schichten wird durch das Laserlicht nicht verändert und bildet die sichtbare Außenseite des Kantenstreifens. Hierbei sind diese beiden koextrudierten, postkoextrudierten oder nachträglich beschichteten Schichten optisch gleich oder ähnlich aussehend ausgebildet und weisen insbesondere auch die gleiche oder eine ähnliche Farbe auf, so dass die ohnehin nur dünne aufgeschmolzene Schicht sich nach dem Aufbringen des Kantenstreifens optisch nicht oder nur geringfügig von dem Rest des Kantenstreifens unterscheidet. In der Branche wird daher entweder von der sog. Nullfuge oder unter Bezugnahme auf die bisher übliche Art der thermischen Aktivierung von der Laserkante gesprochen.
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An dieser Art der Beschichtung von Schmalflächen an Möbelplatten oder dgl. ist allerdings nachteilig, dass diese Art der Beschichtung der Schmalflächen einen hohen apparativen Aufwand benötigt. So sind umfangreiche Laseranlagen, z. B. Laser mit Leistungen von 2 kW und mehr, für die Erwärmung der Laserkanten erforderlich, zudem ist der Arbeitsschutz wegen der Verwendung von energiereichen Lasern problematisch und es gibt Probleme bei der Erwärmung der Kantenstreifen, die von der Form des Kantenstreifens abhängen. Es ist daher aus der
EP 1 800 813 A2 oder aus der
DE 20 2009 009 253 U1 bekannt, zur thermischen Aktivierung des Kantenstreifens statt eines Laserstrahls plasmaförmige Gase zu nutzen, deren Erzeugung und Handhabung einfacher als bei der Laseraktivierung sein sollen. Allerdings ist auch hierbei ein nicht unerheblicher apparativer Aufwand notwendig, so dass auch diese technische Lösung wie auch die Laseraktivierung der Kantenstreifen sich nicht für den kleineren Handwerker oder gar den Heimwerker eignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine preiswerte und flexible Art der Beschichtung von Schmalflächen von Werkstücken insbesondere mit mehrschichtig kleberfrei oder mit einer Kleberschicht zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche wärmeaktivierbaren Kantenstreifen zur Verfügung zu stellen, die apparativ einfach vorzunehmen ist und darüber hinaus eine hohe Passgenauigkeit und optische Qualität des Kantenstreifens an der Schmalfläche des Werkstücks gewährleistet.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich der Vorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 18 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Schmalflächenbeschichtungsvorrichtung zum Aufbringen eines bandförmigen Kantenstreifens auf Schmalflächen eines Werkstücks, wobei der Kantenstreifen mehrschichtig kleberfrei oder mit einer Schmelzkleberschicht zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche wärmeaktivierbar auf den Schmalflächen befestigbar ist (sog. Nullfuge oder Laserkante), aufweisend mindestens eine Zufuhreinrichtung für den Kantenstreifen und eine Anpresseinrichtung, die den Kantenstreifen an die Schmalfläche des Werkstücks andrückt. Bei einer derartigen Kantenbeschichtungsvorrichtung ist in erfindungsgemäßer Weise im Bereich von Zufuhreinrichtung und/oder Anpresseinrichtung ein Auslaß für Heißluft oder das Heißgas angeordnet, der die Heißluft oder das Heißgas unter Druck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens aufgibt, wobei mit dem Auslaß in fluidischer Verbindung für die Heißluft oder das Heißgas stehend eine Erwärmungseinrichtung vorgesehen ist, die die Heißluft oder das Heißgas mindestens auf die benötigte Aktivierungstemperatur für die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens oder des Schmelzklebers bringt. Unter Druck, mit dem die Heißluft oder das Heißgas auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens aufgegeben wird, ist hierbei ein Druck der Heißluft oder des Heißgases zu verstehen, der höher ist als der Druck, der mit bekannten Heißluftgebläsen gewährleistet werden kann.
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Es hat sich überraschend heraus gestellt, dass Kantenstreifen in Form der Nullfuge oder Laserkante, die üblicherweise aus zweischichtigen, meist koextrudierten, postkoextrudierten oder nachträglich z. B. mit Polyolefinen beschichteten Materialien bestehen, doch auch mit Heißluft oder das Heißgas derart wärmeaktivierbar sind, dass sie mit den Schmalflächen des Werkstücks sicher verklebt werden können. Dies ist insofern überraschend, da derartige Kantenstreifen gerade nicht in herkömmlicher Weise thermisch erhitzt werden, sondern mittels Laser bzw. Plasma sehr dosiert Wärme zugeführt bekommen, die eine nur kleine und wenig dicke wärmeaktivierte Zone hervorrufen, in der der Kantenstreifen dann unmittelbar mit der Schmalfläche des Werkstückes verklebt werden muss. Eine großflächigere Erhitzung der wärmeaktivierbaren Schicht des Kantenstreifens etwa durch Heißluft oder Heißgas, wie dies bei den herkömmlichen kleberbeschichteten Kantenstreifen grundsätzlich bekannt ist, führt zudem ebenfalls nicht zu dem gewünschten Ergebnis des lokalen Aufschmelzens der wärmeaktivierbaren Schicht des Kantenstreifens. Wird ein solches Erhitzen des Kantenstreifens mit handelsüblich hierzu verwendeten Heißluftgebläsen oder dgl. vorgenommen, so reicht der von solchen Gebläsen abgegebene Druck und teilweise der Volumenstrom der Heißluft oder des Heißgases zur Wärmeaktivierung bei entsprechendem Vorschub der hier zu Rede stehenden kleberfreien Kantenstreifen nicht aus. Die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens wird dabei nicht bzw. nicht ausreichend aufgeschmolzen, so dass eine Verklebung des Kantenstreifens mit der Schmalfläche des Werkstückes nicht oder nicht zuverlässig bei entsprechendem, wirtschaftlich tragbarem Vorschub erfolgen kann. Wird hingegen die Temperatur der Heißluft oder des Heißgases sowie der Volumenstrom der Heißluft oder des Heißgases deutlich erhöht und trifft die Heißluft oder das Heißgas daher mit einem entsprechend hohen Druck, der höher ist als der Druck, der mit bekannten Heißluftgebläsen gewährleistet werden kann, auf den Kantenstreifen bzw. dessen wärmeaktivierbare Schicht auf, so wird überraschend eine mit der Laseraktivierung bzw. der Plasmaaktivierung vergleichbare Wärmeaktivierung des Kantenstreifens erreicht, die eine Verarbeitung des Kantenstreifens wie bei den ursprünglich vorgesehenen Aktivierungsverfahren ermöglicht. Hierbei ist die Erzeugung eines entsprechenden Volumenstroms der Heißluft oder des Heißgases, unter höherem Druck, der höher ist als der Druck, der mit bekannten Heißluftgebläsen gewährleistet werden kann, der in bestimmungsgemäßer Weise auf den Kantenstreifen bzw. dessen wärmeaktivierbare Schicht auftrifft, mit wesentlich geringerem technischen Aufwand möglich als bei der Laseraktivierung bzw. der Plasmaaktivierung und damit insgesamt wesentlich kostengünstiger. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Kantenbeschichtungsvorrichtung die Verarbeitung entsprechender Kantenstreifen sowohl auf kleineren Kantenbeschichtungsvorrichtungen, wie sie etwa der Handwerker oder auch Heimwerker verwendet, bzw. es ist auch eine Nachrüstung bestehender konventioneller Kantenbeschichtungsvorrichtungen für die Verarbeitung entsprechender Kantenstreifen des Typs Nullfuge oder Laserkante möglich. Auch der Einsatz bei Industriebeschichtungsmaschinen funktioniert problemlos. Damit wird die Einsetzbarkeit von Kantenstreifen in Form von Nullfugen sowohl dem eher handwerklichen Einsatz als auch der Industrie zugänglich gemacht. Von Bedeutung ist hierbei vor allem, dass die Heißluft oder das Heißgas möglichst nah vor der ersten Andruckrolle sowie möglichst nah an dem Kantenstreifen bzw. der wärmeaktivierbaren Schicht auf diesen aufgegeben wird, da ansonsten ein deutlicher Druck- und Temperaturabfall der Heißluft oder des Heißgases gegenüber dem Druck und der Temperatur direkt am Austritt der Düse und zudem eine Beimischung von kalter Umgebungsluft festzustellen ist, durch die eine geforderte Erhitzung des Kantenstreifens bzw. der wärmeaktivierbaren Schicht erschwert oder unmöglich gemacht wird.
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Wird dies beachtet, so sind Vorschubgeschwindigkeiten bei der Beschichtung der Schmalseiten von Werkstücken erreichbar, die im Bereich von 1–20 m/min oder mehr liegen und damit auch eine wirtschaftliche Beschichtung erlauben. Diese Vorrichtung ist aufgrund ihrer Baugröße auch für den Einsatz auf Bearbeitungszentren zur Verarbeitung von Formteilen geeignet.
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Es hat sich aber auch heraus gestellt, dass das erfindungsgemäße Aufbringen der Heißluft oder des Heißgases die Verwendung von Kantenstreifen verbessern kann, bei denen zwischen Schmalfläche des Werkstücks und Kantenstreifen ein wärmeaktivierbarer Schmelzkleber angeordnet wird, z. B. vorab auf den Kantenstreifen oder die Schmalfläche des Werkstücks aufgebracht ist oder wird. Hierbei wird normalerweise der Schmelzkleber auf die Schmalfläche des Werkstücks (oder in seltenen Fällen auf den Kantenstreifen) z. B. durch einen filmartigen Auftrag einer Auftragsvorrichtung aufgebracht. Auf dem Weg zwischen der der eigentlichen Anpressung des Kantenstreifens vorgelagerten Auftragszone für den Schmelzkleber und der Anpressstelle des Kantenstreifens kühlt der Schmelzkleber schon wieder etwas aus, z. B. durch den Wärmeabfluss in das wesentlich kühlere Werkstück. Der Schmelzkleber verfügt daher zum Anpresszeitpunkt des Kantenstreifens meist nicht mehr über die optimale Zähflüssigkeit, so dass die Klebung des schon anfänglich erstarrenden Schmelzklebers verminderte Haftungswerte und nach der Verklebung sichtbar bleibende Klebekanten ergeben kann. Wird nun in erfindungsgemäßer Weise während des gesamten Zeitraums zwischen Auftragen des Schmelzklebers und dem Anpressen des Kantenstreifens oder kurz vor der ersten Andruckrolle in der beschriebenen Weise Heißluft oder Heißgas auf den Kantenstreifen oder auf die Schmalfläche des Werkstücks bzw. auf den Schmelzkleber aufgegeben, so bleibt der Kantenstreifen warm und damit auch der Schmelzkleber wie gefordert dünnflüssig und kann noch tiefer in das häufig poröse Trägermaterial des Werkstückes eindringen und sich dort verankern. Auch wird durch die aufgrund der laufenden Erwärmung hoch bleibende Zähflüssigkeit des Schmelzklebers die Schichtdicke des Schmelzklebers zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche des Werkstücks sehr gering, so dass eine Gestaltung der Fuge mit einem herkömmlichen Schmelzkleber zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche erzielt werden kann, die der sog. Nullfuge des Laser- oder Plasmaaktivierens sehr nahe kommt. Darüber hinaus wird durch die dünne Fuge des Schmelzklebers und dessen tiefes Eindringen in die Werkstückplatte sowie dessen gute Vernetzung mit der Schmalfläche die Haltbarkeit der Verklebung verbessert. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Heißluft oder das Heißgas im Abschnitt zwischen Schmelzkleberauftrag und Andrücken des Kantenstreifens so gerichtet wird, dass in diesem Abschnitt der Kantenstreifen oder die Schmalfläche des Werkstücks und damit der aufgetragene Kleber temperiert bleibt. Dies kann etwa durch eine Ausrichtung des Stroms der Heißluft oder des Heißgases parallel oder senkrecht oder in einem anderen Winkel zur Längserstreckung des Kantenstreifens oder der Schmalfläche des Werkstücks erfolgen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Auslaß für die Heißluft oder das Heißgas in Form einer Düse mit einem schmalen Auslaßschlitz oder mehreren kleinen Düsenöffnungen ausgebildet ist, der die Heißluft oder das Heißgas über die ganze Breite des Kantenstreifens bzw. die Schmalfläche des Werkstücks gleichmäßig auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens bzw. die Schmalfläche des Werkstücks aufbläst. Eine derartige Düse ermöglicht eine sehr gezielte Aufbringung der erzeugten Heißluft oder des Heißgases auf den Kantenstreifen bzw. dessen wärmeaktivierbare Schicht bzw. die Schmalfläche des Werkstücks, wobei über die ganze Breite des Kantenstreifens bzw. die Schmalfläche des Werkstücks gleichmäßige Erwärmungsverhältnisse der wärmeaktivierbaren Schicht des Kantenstreifens bzw. die Schmalfläche des Werkstücks erzielbar werden. Zudem beschleunigt eine derartige Düse den Volumenstrom der austretenden Heißluft oder des Heißgases zusätzlich, so dass die Austrittsgeschwindigkeit und damit auch die Auftreffgeschwindigkeit der Heißluft oder des Heißgases auf den Kantenstreifen bzw. dessen wärmeaktivierbare Schicht bzw. die Schmalfläche des Werkstücks und damit den Auftreffdruck gegenüber der bei der Kantenbeschichtung herkömmlichen Heißlufterzeugung stark erhöht werden kann. Damit wird der Kantenstreifen und die Schmalfläche des Werkstücks punktuell bzw. linienförmig kurzzeitig sehr stark erhitzt und die wärmeaktivierbare Schicht sicher aufgeschmolzen, so dass sie sich gut und fest an die Schmalflächen des Werkstückes andrücken und dort befestigen lässt. Gleichzeitig wird durch die nur kurzzeitige und starke Erwärmung des Kantenstreifens im Einwirkbereich des Auslasses für die Heißluft oder das Heißgas die nicht wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens nicht unzulässig und vor allem nicht mit optisch sichtbaren Auswirkungen erhitzt und behält damit ihre gewünschten technischen und optischen Eigenschaften bei. In weiterer Ausgestaltung ist es denkbar, dass der Auslaß für Heißluft oder Heißgas derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Heißluft oder das Heißgas in Richtung auf das Werkstück und/oder die Anpresszone für den Kantenstreifen auf der Schmalfläche entweicht. So kann der Kantenstreifen über einen längeren Abschnitt unmittelbar von der Anpressstelle des Kantenstreifens temperiert werden und entweder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens oder der separat aufgebrachte Schmelzkleber optimal für die Herstellung der Verklebung eingestellt werden.
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In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass der Auslaß für die Heißluft oder das Heißgas als eine Anordnung mehrerer Düsen oder verstellbarer Düsen ausgebildet ist, die die Heißluft oder das Heißgas über die ganze Breite des Kantenstreifens und/oder die Schmalfläche des Werkstücks oder Teile davon auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens und/oder die Schmalfläche des Werkstücks aufbläst. Hier können unterschiedliche Anordnungen der einzelnen Düsen angewendet werden, durch die etwa die Heißluft oder das Heißgas bei Verwendung unterschiedlich breiter Kantenstreifen nur in dem Bereich des jeweils zu verarbeitenden Kantenstreifens und/oder die Schmalfläche des Werkstücks aufgebracht wird und einzelne seitliche Düsen abgeschaltet werden, durch die der Kantenstreifen gar nicht erhitzt werden würde. Dies trägt zur Reduzierung der benötigten Menge der Heißluft oder des Heißgases bei schmaleren Kantenstreifen bei. Denkbar ist z. B., dass die Düse einen schmalen Auslassschlitz oder eine Anzahl benachbart angeordneter Auslassbohrungen aufweist.
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Von wesentlichem Vorteil ist es, wenn die Heißluft oder das Heißgas unter erhöhtem Druck, der höher ist als der Druck, der mit bekannten Heißluftgebläsen gewährleistet werden kann, gegenüber dem Atmosphärendruck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens auftrifft. Dieser erhöhte Druck, der üblicherweise vorrangig aus einem großen geförderten Volumenstrom der Heißluft oder des Heißgases in Verbindung mit der Vorschubgeschwindigkeit resultiert, trägt zu einer besonders effektiven Erwärmung der wärmeaktivierbaren Schicht des Kantenstreifens und/oder der Schmalfläche des Werkstücks bei, so dass sich die wärmeaktivierbare Schicht bei Temperaturen aufschmelzen lässt, die eine Beeinträchtigung der anderen Schicht des Kantenstreifens vermeiden. Hierbei kann die Heißluft oder das Heißgas unter einem Druck von mehr als einem bar, vorzugsweise von mehr als zwei bar gegenüber dem Atmosphärendruck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens auftreffen.
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Der erhöhte Druck der auf den Kantenstreifen geblasenen Heißluft oder Heißgas lässt sich vorteilhaft dadurch erreichen, dass die zugeführte Luft schon unter Druck, vorzugsweise von mehr als zwei bar gegenüber dem Atmosphärendruck, in die Erwärmungseinrichtung eingeblasen wird. Hierdurch werden zum einen unvermeidliche Strömungsverluste auf dem Weg durch die Erwärmungseinrichtung hindurch kompensiert und zum anderen eine turbulente Strömung durch die Erwärmungseinrichtung erzeugt, die einen besonders guten Wärmeübergang auf die zu erzeugende Heißluft oder das Heißgas erlaubt. Damit ist die unter erhöhtem Druck in die Erwärmungseinrichtung eingeblasene Luft besonders geeignet, die Wärmeaktivierung des Kantenstreifen hervorzurufen. Die in die Erwärmungseinrichtung eingeblasene Luft oder Gas kann beispielsweise von einem externen Drucklufterzeuger wie einem Kompressor oder dgl. stammen. Alternativ oder auch zusätzlich kann in oder an der Erwärmungseinrichtung eine luftfördernde Einrichtung, vorzugsweise ein Ventilator angeordnet sein.
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Gerade für den Einsatz der Kantenbeschichtungsvorrichtung im eher handwerklichen Bereich, aber auch im industriellen Bereich und für mobile Beschichtungsvorrichtungen ist es von Vorteil, wenn die Erwärmungseinrichtung platzsparend, insbesondere unterhalb oder oberhalb oder seitlich oder vor oder hinter der Zufuhreinrichtung und der Anpresseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch befindet sich die Erwärmungseinrichtung in der Nähe des Auslasses für die Heißluft oder das Heißgas, wodurch eine Abkühlung der Heißluft oder des Heißgases auf dem Weg von der Erwärmungseinrichtung zum Auslaß vermieden oder stark reduziert werden kann. Gleichzeitig behindert diese Anordnung der Erwärmungseinrichtung jedoch nicht die Handhabung von Werkstück und Kantenstreifen im Bereich der Kantenbeschichtungsvorrichtung und der Maschinenbediener kann räumlich unbehindert von der Erwärmungseinrichtung wie gewohnt an der Kantenbeschichtungsvorrichtung arbeiten. Bei stationären oder auch größeren mobilen Beschichtungsvorrichtungen kann die Erwärmungseinrichtung selbstverständlich auch an anderer Stelle, z. B. seitlich außerhalb des Arbeitsbereiches angeordnet werden, wenn die fluidische Verbindung zwischen Erwärmungseinrichtung und Auslaß und eine entsprechende Wärmeisolierung dieser Verbindung gewährleistet wird, so dass die Heißluft oder das Heißgas sich auf dem Weg zur Düse nicht zu sehr abkühlen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Erwärmungseinrichtung eine vorzugsweise mäanderförmig oder kreisförmig von außen nach innen oder umgekehrt verlaufende Gas- oder Luftführung in Form von nacheinander durchströmten Wärmetauscherelementen aufweist, in der die aus der Umgebung angesaugte oder unter Druck, z. B. mit zwei bar oder mehr eingeblasene Luft direkt oder indirekt in Kontakt mit Heizelementen gebracht wird und die diese Luft oder dieses Gas zur Heißluft oder zum Heißgas aufheizen. Derartige Wärmetauscherelemente können beispielsweise durch abschnittsweise zueinander parallele Rohrbündel gebildet werden, die angrenzend an mindestens je ein Heizelement oder ein anderes Rohr angeordnet sind und die Heizenergie des Heizelementes an die die Rohrbündel durchströmende Luft abgeben. Ebenfalls denkbar sind luftdurchlässige Sinterplatten mit Heizelementen. Derartige Erwärmungseinrichtungen können kostengünstig und basierend auf herkömmlichen Baueinheiten zusammen gestellt und damit kostengünstig produziert werden. Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass unterschiedliche Arten von Wärmetauschern oder Heizelementen zum Einsatz kommen, so können etwa elektrisch oder per Gas beheizte Heizelemente verwendet werden. Auch kann die Luftführung innerhalb der Erwärmungseinrichtung anders als mäanderförmig gestaltet werden, so ist lediglich beispielhaft eine eher kreisförmige Anordnung der Luftführung z. B. kreisförmig von außen nach innen oder umgekehrt denkbar. Bei Verwendung einer mäanderförmig ausgebildeten Anordnung der Luftführung ist es denkbar, dass zwischen den vorzugsweise abschnittsweise zueinander parallelen Rohrbündeln Überströmungsbereiche angeordnet sind, in denen die erhitzte Heißluft oder das Heißgas in das nachfolgende Rohrbündel des in Strömungsrichtung nachfolgenden Wärmetauschers überströmt.
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Von Vorteil insbesondere hinsichtlich der Effektivität der Wärmeübertragung auf die Heißluft oder das Heißgas ist es, wenn die Erwärmungseinrichtung gegenüber der Umgebung wärmeisoliert ausgebildet ist. Hierdurch kann die Erwärmungseinrichtung etwa in Zeiten, in denen keine Heißluft oder kein Heißgas benötigt wird, quasi auf Vorrat aufgeheizt werden, so dass bei Abforderung von Heißluft eine entsprechende Wärmemenge zur Verfügung steht, die auch einen länger dauernden Beschichtungsvorgang der Kantenbeschichtungsvorrichtung ohne Einbrüche in der Versorgung mit Heißluft oder Heißgas ermöglicht. In der Erwärmungseinrichtung wird die damit eine benötigte Wärmemenge quasi auf Vorrat gespeichert, die dann eine sehr schnelle und über einen längeren Zeitraum nutzbare Abrufung dieser Wärme beim Beschichten der Schmalflächen eines Werkstückes ermöglicht. Die Erwärmungseinrichtung kann hierzu sogar während Zeiten, in denen keine Heißluft oder kein Heißgas benötigt wird, überhitzt werden und dient dann zusätzlich quasi als Wärmespeicher, aus dem auch große Mengen von Heißluft oder Heißgas mit hohen Volumenstrom abrufbar sind. Auch im Hinblick auf den Arbeitsschutz ist es von Vorteil, wenn die Erwärmungseinrichtung durch eine Isolierung etwa in Form von Dämmmaterialien wie Steinwolle, Glaswolle oder dgl. geschützt ist, so dass offene heiße Flächen der Erwärmungseinrichtung nicht vorliegen und zu Verbrennungen des Bedienpersonals führen können.
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Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Verfahren zum Aufbringen eines bandförmigen Kantenstreifens auf Schmalflächen eines Werkstücks, wobei der Kantenstreifen, insbesondere mehrschichtig kleberfrei oder mit einer Schmelzkleberschicht zwischen Kantenstreifen und Schmalfläche, wärmeaktivierbar auf den Schmalflächen befestigt wird, mittels einer Zufuhreinrichtung für den Kantenstreifen und einer Anpresseinrichtung, die den wärmeaktivierten Kantenstreifen an die Schmalfläche des Werkstücks andrückt. Bei diesem Verfahren wird im Bereich von Zufuhreinrichtung und/oder Anpresseinrichtung Heißluft oder Heißgas unter Druck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens aufgegeben, wobei die Heißluft oder das Heißgas von einer Erwärmungseinrichtung mindestens auf die benötigte Aktivierungstemperatur für die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens oder des Schmelzklebers gebracht wird. Hierbei kann die Heißluft oder das Heißgas insbesondere auch unter erhöhtem Druck gegenüber dem Atmosphärendruck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens geblasen werden. So kann die Heißluft oder das Heißgas vorteilhaft unter einem Druck von mehr als einem bar, vorzugsweise von mehr als zwei bar gegenüber dem Atmosphärendruck auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens auftreffen.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die Wirkung der Heißluft oder des Heißgases beim Auftreffen auf den Kantenstreifen und/oder die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens durch Beeinflussung des Volumenstroms und/oder der Temperatur und/oder des Drucks der Heißluft oder des Heißgases und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Kantenstreifens beim Beschichten der Schmalfläche geregelt wird. Durch die Beeinflussung der Stellgrößen Volumenstrom und/oder Temperatur und/oder Druck der Heißluft oder des Heißgases sowie Vorschubgeschwindigkeit des Kantenstreifens beim Beschichten und deren Zusammenwirken beim Beschichtungsvorgang kann ein gewünschtes Maß der Wärmeaktivierung der wärmeaktivierbaren Schicht des Kantenstreifens durch das Aufschmelzen der wärmeaktivierbaren Schicht erreicht werden, die abhängig z. B. von der Biegbarkeit des Kantenstreifens, dessen Material und der Eigenschaften der wärmeaktivierbaren Schicht eine optimale Verklebung des Kantenstreifens an der Schmalfläche des Werkstückes erlaubt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kantenbeschichtungsvorrichtung zeigt die Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 – eine schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kantenbeschichtungsvorrichtung,
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2 – schematische dargestelltes Zusammenwirken der wesentlichen Komponenten der Kantenbeschichtungsvorrichtung zwischen Erwärmungseinrichtung und Kantenstreifen bei der Beschichtung von Werkstückschmalflächen.
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In 1 ist eine schematisierte Draufsicht auf eine Kantenbeschichtungsvorrichtung 1 zum Aufbringen eines Kantenstreifens 4 auf eine Schmalfläche 6 eines Werkstücks 5 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Die erfindungsgemäße Kantenbeschichtungsvorrichtung 1 weist einen Träger 2 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist. Auf dem Träger 2 sind eine Zufuhreinrichtung 7 zur kontinuierlichen Zufuhr des Kantenstreifens 4, eine erste Druckrolle 8b, eine Vorschubrolle 8a, eine Andruckrolle 9, ein Auslaß 10 für Heißluft 16 sowie eine Schneideinrichtung 11 angeordnet. Die Vorschubrolle 8a, die Druckrolle 8b und die Andruckrolle 9 sind jeweils drehbar gelagert. Die Zufuhreinrichtung 7 umfasst eine hier nicht im Detail dargestellte Führungsschiene, entlang welcher der Kantenstreifen 4 in Zufuhrrichtung geführt wird.
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Die Zufuhreinrichtung 7 ist so ausgebildet, dass sie den Kantenstreifen 4 der Schmalfläche 6 unter einem spitzen Winkel relativ zur Vorschubrichtung des Werkstücks 5 zuführt. Die Druckrolle 8b steht mit dem Kantenstreifen 4 innerhalb der Zufuhreinrichtung 7 in Wirkverbindung und sorgt in der Zufuhreinrichtung 7 für dessen kontinuierliche Zufuhr in Transportrichtung. Ferner ist eine zusätzliche Vorschubrolle 8a vorgesehen, die der Druckrolle 8b in der Weise gegenüberliegend angeordnet ist, dass die Zufuhreinrichtung 7 abschnittsweise zwischen der Druckrolle 8b und der Vorschubrolle 8a verläuft. Die Vorschubrolle 8a sorgt für eine sichere Führung des Kantenstreifens 4 in der Zufuhreinrichtung 7.
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In Vorschubrichtung hinter der Führungsrolle 8a ist ein Auslaß 10 für Heißluft 16 oder das Heißgas in der Weise angeordnet, dass die aus dem Auslaß 10 strömende Heißluft 16 oder das Heißgas im Wesentlichen auf die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens 4 und/oder die Schmalfläche des Werkstücks gerichtet ist. Bei dieser wärmeaktivierbaren Schicht handelt es sich üblicherweise um ein thermoplastisches, üblicherweise koextrudiertes, postkoextrudiertes oder nachträglich beschichtetes Material oder Schmelzkleber, das durch Wärmezufuhr bei einer bestimmten Temperatur durch Anschmelzen aktiviert wird, so dass der Kantenstreifen 4 an der Schmalfläche 6 des Werkstücks 5 haften kann.
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Ferner ist in Vorschubrichtung betrachtet hinter dem Auslaß 10 für die Heißluft 16 oder das Heißgas eine Andruckrolle 9 vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass der Kantenstreifen 4 in Vorschubrichtung in der Weise umgebogen wird, dass er im Wesentlichen parallel zur Schmalfläche 6 des Werkstücks 5 passgenau ausgerichtet wird. Während des manuellen oder maschinellen Vorschubs des Werkstücks 5 wirkt stets eine Kraftkomponente senkrecht zur Vorschubrichtung in Richtung der Kantenbeschichtungsvorrichtung 1. Dadurch wird zwischen der Schmalfläche 6 des Werkstücks 5, dem Kantenstreifen 4 und der Andruckrolle 9 ein Anpressdruck erzeugt, um eine Adhäsionsverbindung zwischen der Schmalfläche 6 und dem Kantenstreifen 4 herzustellen.
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Schließlich ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel noch eine manuell betätigbare, um eine Drehachse schwenkbar angelenkte Schneideinrichtung 11 vorgesehen. Eine Schneidfläche der Schneideinrichtung 11 ist dabei so angeordnet, dass sie bei einer manuellen Betätigung eines Betätigungshebels der Schneideinrichtung 11 den Kantenstreifen 4 etwa in einem Abschnitt zwischen der Vorschubrolle 8a und dem Auslaß 10 quer zur Transportrichtung durchtrennt. Die manuelle Betätigung der Schneideinrichtung 11 gestattet es somit, den Kantenstreifen 4 hinreichend passgenau zu durchtrennen, damit der Kantenstreifen 4 endseitig die Schmalfläche 6 des Werkstücks 5 im Wesentlichen bündig abschließt.
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Unterhalb des Trägers 2 ist die Erwärmungseinrichtung 3 in nicht näher angegebener Weise derart angeordnet, dass der Weg der erzeugten Heißluft 16 zum Auslaß 10 kurz ist und gleichzeitig die Erwärmungseinrichtung 3 den Betrieb und die Benutzung der Kantenbeschichtungsvorrichtung 1 nicht weiter behindert. Die Erwärmungseinrichtung 3 kann dabei wärmeisoliert werden, indem die Erwärmungseinrichtung 3 vollständig in ein Dämmmaterial wie Glaswolle, Steinwolle oder dgl. Eingepackt wird.
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Der Auslaß 10 der Kantenbeschichtungsvorrichtung 1 für die in der Erwärmungseinrichtung 3 erzeugte Heißluft 16 oder das Heißgas wird dabei in vorteilhafter Weise als Schlitzdüse ausgebildet, die einen längsförmigen schmalen Auslaß für die Heißluft 16 oder das Heißgas bildet. Die Düse kann aber auch aus mehreren kleinen Düsenöffnungen bestehen. Diese Schlitzdüse oder Düsenanordnung aus Einzeldüsen sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Heißluft 16 oder des Heißgases über die ganze Breite des Kantenstreifens 4 sowie eine zusätzliche Beschleunigung der Heißluft 16 oder des Heißgases beim Auftreffen auf den Kantenstreifen 4.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens zwischen Erwärmungseinrichtung 3 und Kantenstreifen 4 bei der Beschichtung von Werkstückschmalflächen 6 zu erkennen. Aus der Umgebung z. B. über einen nicht dargestellten Lüfter oder dgl. angesaugte oder aus einer ebenfalls nicht dargestellten Druckluftquelle in die Erwärmungseinrichtung 3 eingespeiste Luft 12 wird in der Erwärmungseinrichtung 3 über nicht weiter dargestellte Wärmetauscherelemente, z. B. parallele Rohrbündel oder Sintermaterial mit darin eingelagertem Heizelement, z. B. elektrischem oder gasbetriebenem Heizelement, mit der Wärme in Berührung gebracht und auf ca. 400–700°C aufgeheizt. Nach Durchtreten der Erwärmungseinrichtung 3 tritt diese Heißluft 16 oder das Heißgas durch den schlitzförmigen Auslaß 10 in Richtung auf den Kantenstreifen 4 und/oder die Schmalfläche des Werkstücks aus und erhitzt die wärmeaktivierbare Schicht des Kantenstreifens 4 und/oder die Schmalfläche des Werkstücks in der schon beschriebenen Weise. Durch die grundsätzlich bekannte Wirkungsweise der Kantenbeschichtungsvorrichtung 1 wird der Kantenstreifen 4 an die Schmalfläche 6 des Werkstückes 5 gedrückt und verklebt beim Abkühlen mit dieser Schmalfläche 6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kantenanleimvorrichtung
- 2
- Träger
- 3
- Erwärmungseinrichtung
- 4
- Kantenstreifen
- 5
- Werkstück
- 6
- Schmalfläche
- 7
- Zufuhreinrichtung
- 8a
- Führungsrolle
- 8b
- Vorschubrolle
- 9
- Andruckrolle
- 10
- Auslaß
- 11
- Schneideinrichtung
- 12
- Luftzufuhr
- 13
- Wärmezufuhr
- 14
- Anschlag
- 15
- Werkstückauflage
- 16
- Heißluft/Heißgas
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1163864 B1 [0004]
- EP 1852242 B1 [0004]
- EP 1800813 A2 [0005]
- DE 202009009253 U1 [0005]
