DE4305991C1 - Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer - Google Patents
Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier HölzerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung
einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer.
Die DIN-Norm 68 140 betrifft die Keilzinkenverbindung
von Holz und regelt in Ziffer 4.3.2. den Leimauftrag auf
die Keilzinkenfläche.
Es ist bekannt, Leim auf die Keilzinkenfläche mit Auftra
geköpfen mechanisiert aufzutragen (US 3 938 467 und US
4 220 114). Dennoch ist nicht gewährleistet, daß der
Leim in allen Fällen die gesamte oder einen ausreichen
den Prozentsatz der Keilzinkenfläche benetzt.
Ferner ist es bekannt, den Leim mit einer Zinkenwalze
aufzutragen, die mit einem zu den Keilzinken komplemen
tären Zinkenprofil versehen ist. Leim- und/oder Spanreste
können sich in dem Zinkenprofil festsetzen und verhin
dern, daß dieses bis zur Solltiefe in die Keilzinken
eindringt. Dann wird der Spalt zwischen Werkzeug und
Werkstück zu groß, und ein sachgemäßer Leimauftrag ist
erschwert oder unmöglich.
Aus der DE 38 90 059 T1 ist es an sich bekannt, auf eine
von zwei miteinander zu verbindenden Bahnen
mit einer Klebstoffauftragevorrichtung eine Schicht
Klebstoff aufzutragen. Dem Klebstoff ist eine fluores
zierende Substanz zugesetzt. Auf die Klebstoffschicht
wird mit einer UV-Strahlungsquelle ultraviolettes
Licht gesandt, das die fluoreszierende Substanz zu
Fluoreszenz anregt. Die Fluoreszenz wird durch wenigstens
zwei Photodioden einer Meßeinheit aufgefangen
und in elektrische Signale umgewandelt, die einem Aus
wertesystem zugeleitet werden. In dem Auswertesystem
wird festgestellt, in welcher Menge oder ob überhaupt
Klebstoff auf der Bahn vorhanden ist.
Aus der DE 37 36 725 A1 ist es an sich bekannt, das
Auftragen von Klebstoffpunkten auf eine Leiterplatte
auf optischem Wege zu kontrollieren.
Aus der DE 31 12 128 A1 ist ein optisches Verfahren zur
Bestimmung der Dicke von Klebstoffschichten auf Buch
blockrücken an sich bekannt.
Aus der DE 29 07 620 A1 sind ein Verfahren und eine
Einrichtung zum optischen Messen der Dicke durchsichti
ger dünner Schichten, insbesondere Schmierstoffilme, an
sich bekannt. Der Schicht ist ein Fluoreszenz bewirken
der Stoff zugesetzt. Der Film wird durch Fluoreszenz
anregende Strahlung beleuchtet und die Intensität der
Fluoreszenzstrahlung als Maß für die Schichtdicke er
mittelt.
Aus der JP 2-110354 A in: Patent Abstracts of Japan,
P-1076, 16. Juli 1990, Vol. 14./No. 329 ist es an sich
bekannt, die Klebstoffmenge auf miteinander zu verbin
denden Gegenständen zu prüfen. Auch hier ist dem
Klebstoff ein Fluoreszenz erzeugender Stoff zugesetzt,
dessen Fluoreszenz aufgrund erregender Bestrahlung
gemessen und ausgewertet wird.
Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die bereichsweise Vollstän
digkeit des Leimauftrags auf eine Keilzinkenfläche zu
prüfen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Das Ergebnis der Prüfung kann in geeigneter
Weise angezeigt, registriert und dokumentiert
werden. Man findet mit der erfindungsgemäßen Prüfung
nicht nur leimfreie Bereiche der Keilzinkenfläche,
sondern mittelbar auch Ausrisse und Ausbrüche in den
Keilzinken selbst, weil dort naturgemäß ebenfalls kein
Leimauftrag vorhanden ist. Jede derartige Fehlstelle
führt beim späteren Zusammenfügen der Keilzinkenprofile
der beiden Hölzer zu einer mechanischen Schwachstelle.
Solche Schwachstellen sind insbesondere bei Holzbautei
len, die nach der DIN-Norm 1052 berechnet werden müssen
oder hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind
(Beanspruchungsgruppe I), nicht tolerierbar. Mit der
erfindungsgemäßen Prüfung der bereichsweisen Vollständigkeit des Leim
auftrags ergeben sich mehrere wichtige Vorteile. In der
Regel wird für Keilzinkenverbindungen ein Zweikomponen
tenleim verwendet, dessen eine Komponente ein Leimharz
und dessen andere Komponente ein Härter sind. Jede
dieser Komponenten ist für sich verhältnismäßig lange
haltbar. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, auf die
eine Keilzinkenfläche die erste Komponente und auf die
gegenüberliegende Keilzinkenfläche die andere Komponente
des Leims aufzutragen, jeden dieser beiden Aufträge zu
prüfen und erst dann die Keilzinkenverbindung zusammenzu
fügen. Durch dieses Vorgehen können Verschmutzungen und
Blockierungen der Auftragewerkzeuge praktisch ausgeschlossen
werden. Der Reinigungsaufwand für die Auftragevorrichtung
und die Umweltbelastung sind entsprechend gering. Dank
kontinuierlicher erfindungsgemäßer Prüfung kann außerdem
das je Flächeneinheit aufzutragende Volumen der beiden
Leimkomponenten auf einen optimalen Wert reduziert
werden. Bei einer auftretenden Auftragestörung würde
diese durch die erfindungsgemäße Prüfung sofort auffal
len und durch Gegenmaßnahmen an der Auftragevorrichtung
beseitigt werden können. So ergibt sich eine Einsparung
beim Leim. Wenn dagegen der Leim vor dem Auftragen aus
seinen Komponenten angemischt wird, kann er Dank der
erfindungsgemäßen kontinuierlichen Prüfung der Auftrage
qualität entweder nur auf eine oder auf beide der zusam
menwirkenden Keilzinkenflächen aufgetragen werden. Bei
Leimauftrag nur auf eine Keilzinkenfläche ist naturgemäß
der apparative, betriebliche und Kostenaufwand entspre
chend geringer. Auch hier ergibt sich eine Leimersparnis,
weil nicht mehr zur Sicherheit besonders dick aufgetra
gen werden muß. Der Reinigungsaufwand für die Auftrage
vorrichtung reduziert sich etwa um die Hälfte. Wenn
andererseits der Mischleim auf beide zusammenwirkenden
Keilzinkenflächen aufgetragen wird, kann auch dort der
Leimauftrag Dank der laufenden erfindungsgemäßen Überprü
fung dünner als bisher erfolgen, und dies bei größerer
Sicherheit der Verleimung in der Keilzinkenverbindung.
Durch einen kleinen Öffnungswinkel der Zeilenkameras
auch verhältnismäßig steile Zinkenflanken mit ausreichen
der Auflösung erfaßt werden. Eine aufwendige telezentri
sche Optik ist für die Zeilenkameras nicht erforderlich.
Die Zeilenkamera kann je nach der Art der Prüfung des
Leimauftrags als Schwarz-weiß- oder Farbzeilenkamera
ausgebildet sein. Bei Verwendung von Farbzeilenkameras
ist auch der nachfolgende Prozessor als Farbprozessor
ausgebildet.
Gemäß Anspruch 2 lassen sich Hölzer unterschiedlicher
Breite mit der gleichen Sicherheit auf Vollständigkeit
des Leimauftrags hin prüfen.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann die Auflösung
der Bildanalyse je nach Einsatzfall feiner oder gröber
gewählt werden. Es werden alle Bildpunkte ermittelt, die
die aufgetragene Schicht sehen. Diese Bildpunkte werden
durch das nachgeschaltete Auswertesystem ins Verhältnis
zu der Gesamtanzahl der Bildpunkte gesetzt, und dann
wird durch Vorprogrammierung des Systems entschieden, ob
die aufgetragene Schicht ausreichend groß oder zu klein
ist.
Die Merkmale des Anspruchs 3 gestatten darüber hinaus
eine Differenzierung der Bewertung über die Breite des
Holzes. Die Auswertung des Farbklassenbildes erfolgt
z. B. durch einen leistungsfähigen Bildspeicher mit
eigenem on board-Prozessor. Der Benutzer legt interaktiv
das Auswertenetz über das Bildfeld. Für jedes Feld des
Auswertenetzes kann ein Mindest-Prozentanteil an beschich
teter Fläche vorgegeben werden. Damit können bestimmte
Bereiche über die Breite des Objektfelds mit engeren
Toleranzen und andere mit etwas großzügigeren Toleranzen
belegt werden. Ein Fehleralarm kann immer dann ausgelöst
werden, wenn in wenigstens einem der Felder der Mindest
prozentsatz der beschichteten Fläche nicht erreicht
wird.
Die Merkmale des Anspruchs 5 gestatten eine besonders
sichere Beurteilung der Vollständigkeit des Leimauftrags.
Zur Beleuchtung kann z. B. ultraviolettes Licht mit einer
Wellenlänge von 365 nm dienen. Die Wellenlänge des von
den Luminophoren ausgesandten Lichtes kann z. B. etwa 450 nm
bis 750 nm betragen.
Auch die Merkmale des Anspurchs 6 führen zu einer siche
ren Erkennung von Fehlstellen in dem Leimauftrag. Dieses
Verfahren eignet sich z. B. dann, wenn von Natur aus
dunkler oder künstlich dunkel gefärbter Leim auf helles
Kiefern- oder Fichtenholz aufgetragen wird.
Gemäß Anspruch 7 wird der ohnehin meist erforderliche
Wasserzusatz zum Leim zur Überprüfung der Vollständigkeit
des Leimauftrags herangezogen. Die Meßwellenlänge, mit
der die beschichtete Keilzinkenfläche bestrahlt wird,
kann z. B. die Wellenlänge 1,93 µm sein.
Auch mit den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich eine
sichere Beurteilung des Leimauftrags. Die erhöhte Leim
temperatur hat außerdem den Vorteil, daß der Leim bei
erhöhter Temperatur besser, sicherer und schneller
abbindet als bei niedrigeren Temperaturen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei
spiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 die Schnittansicht nach Linie I-I in Fig. 2 durch
eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach dem Patentanspruch 1,
Fig. 2 die Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 die Ansicht gemäß Linie III-III in Fig. 2.
In Fig. 1 wird ein Paket 1 von Hölzern 2 in Richtung
eines Pfeils 3 durch eine Prüffstation 4 bewegt. Die
Hölzer 2 sind zuvor mit Keilzinken 5 versehen worden,
deren Zinkengrund 6 in Fig. 1 gestrichelt angedeutet
ist. Nach Herstellung der Keilzinken 5 ist in der Bahn
der Keilzinken 5 ein Auftragekopf 7 angeordnet, dem Leim
oder eine Leimkomponente durch eine Zuleitung 8 zugeführt
wird. Alternativ könnte der Leim oder seine Komponenten
auch durch eine Zinkenwalze aufgetragen werden. Der
Auftragekopf 7 ist mit zahlreichen Austrittsdüsen 9
versehen, die den Leim möglichst gleichmäßig auf die
gesamte Fläche der Keilzinken 5 einschließlich des
Zinkengrunds 6 auftragen sollen.
In der Prüfstation 4 sind in einem lichtdichten Gehäuse
10 vier Farbzeilenkameras 11 in einer Ebene
übereinander angeordnet. In die in Fig. 1 rechte Stirn
fläche des Gehäuses 10 ist eine Glasscheibe 12 staubdicht
eingesetzt. Hinter der Glasscheibe 12 sind in dem Gehäu
se 10 zwei Leuchtröhren 13 und 14 angeordnet, die ultra
violettes Licht durch die Glasscheibe 12 auf die Keilzin
ken 5 senden. Rückwärtige Abschirmungen 15 und 16 verhin
dern, daß ultraviolettes Licht unmittelbar in die Farb
zeilenkameras 11 gelangt.
Dem durch die Zuleitung 8 zugeführten Mischleim sind
fluoreszierende Leuchtstoffe (Luminophore) zugemischt.
Sobald die Luminophore in der Prüfstation 4 durch das
von den Leuchtröhren 13, 14 ausgesandte ultraviolette
Licht getroffen werden, senden sie längerwelliges Licht
17 aus, das durch die Farbzeilenkameras 11 aufgefangen
und in elektrische Signale umgewandelt wird.
Diese Signale werden gemäß Fig. 2 über Leitungen 18
einem Farbprozessor 19 zugeführt, an den periphere
Geräte, wie ein Farbmonitor 20 und eine Tastatur 21,
angeschlossen werden können.
Jede Farbzeilenkamera 11 weist gemäß Fig. 2 einen ver
hältnismäßig kleinen Öffnungswinkel 22 auf, so daß auch
verhältnismäßig steile Flanken der Keilzinken 5 mit
ausreichender Auflösung erfaßt werden. Die Farbzeilen
kameras 11 werden durch den Farbprozessor 19 angesteuert.
Durch eine Farbklassifikation im Grünbereich wird eine
robuste und kontrastreiche Erkennung des Leims mit
seinen eingelagerten Luminophoren auch bei den unter
schiedlichsten Grundfarben der Hölzer 2 erreicht.
Die Erkennung der durch die zugemischten Luminophore
"grünen" Leimflächen auf der Fläche der Keilzinken 5
erfolgt über eine pixelweise Farbklassifikation. Der
Benutzer legt gemäß Fig. 3 interaktiv ein Auswertenetz
23 über das Bildfeld. Das Auswertenetz 23 wird in eine
vom Benutzer frei einstellbare Anzahl von Feldern 24
unterteilt. Für jedes Feld 24 kann eine individuelle
Toleranzschwelle als Mindest-Prozentanteil an
Luminophore enthaltender Leimschicht gesetzt werden.
Dies würde z. B. bedeuten, daß eine in Fig. 3 eingezeich
nete Fehlstelle 25, wo sich kein Leim auf der
Fläche der Keilzinken 5 befindet, noch tolerierbar ist.
Dagegen würden größere, in Fig. 3 ebenfalls eingezeich
nete Fehlstellen 26 und 27, in denen ebenfalls kein Leim
aufgetragen wurde, die voreingestellte Toleranzschwelle
derjenigen Felder 24 überschreiten, in denen die Fehl
stellen 26, 27 beim Vorbeilauf des Paketes 1 erscheinen.
Sobald auf diese Weise die Toleranzschwelle eines Feldes
24 überschritten wird, wird in an sich bekannter Weise
Alarm ausgelöst und das Bedienungspersonal auf diese
unzulässig großen Fehlstellen 26, 27 aufmerksam gemacht.
Dank der Abbildung der Fehlstellen 25 bis 27 kann das
Bedienungspersonal sogleich feststellen, auf welchen
Bereich der Austrittsdüsen 9 des Auftragekopfes 7 (Fig. 1)
der unterlassene Leimauftrag zurückzuführen ist. So
kann sehr schnell durch Reinigung des entsprechenden
Bereichs des Auftragekopfes 7 Abhilfe geschaffen und
wieder zu qualitativ einwandfreier Produktion übergegan
gen werden.
In Fig. 2 ist die maximale Breite 28 der Hölzer 2 einge
tragen worden. Werden Hölzer geringerer Breite verarbei
tet, können die nicht mehr benötigten Farbzeilenkameras
11 stillgelegt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung
einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer
(2), bei dem
- A) möglichst auf die gesamte Fläche der Keilzinken (5) wenigstens eines der beiden miteinander zu verbindenden Hölzer (2) einschließlich des Zinkengrunds (6) eine Schicht aus Leim oder aus einer Leimkomponente aufgetragen wird,
- B) von der Schicht ausgehende elektromagnetische Wellen (17) durch wenigstens eine Zeilenkamera (11) mit kleinem Öffnungswinkel aus Empfangseinrichtung aufgefangen und in elektrische Signale umge wandelt werden, und
- C) die so gewonnenen Signale an einen Prozessor (19) eines Auswertesystems übertragen werden und dort festge stellt wird, welche Bereiche der Keilzin kenfläche durch die Schicht bedeckt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung mehrerer Zeilenkameras (11) diese
so angeordnet werden, daß sich ihre Objektfelder
berühren oder leicht überlappen und die gesamte
Breite (28) des Holzes (2) quer zu einer relativen
Bewegungsrichtung (3) von Holz (2) und Zeilenkameras
(11) überdecken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erkennung der mit der Schicht
bedeckten Bereiche der Keilzinkenfläche über eine
pixelweise Farbklassifikation des Zeilenkamerabildes vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das durch die wenigstens eine Zeilenkamera (11)
beobachtete Objektfeld in ein Auswertenetz (23) mit
einer wählbaren Anzahl von Feldern (24) unterteilt
wird,
und daß für jedes Feld (24) eine individuelle Tole ranzschwelle gesetzt wird, die jeweils einen geforderten Mindestanteil beschichteter Fläche pro Feld angibt.
und daß für jedes Feld (24) eine individuelle Tole ranzschwelle gesetzt wird, die jeweils einen geforderten Mindestanteil beschichteter Fläche pro Feld angibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Leim oder der Leimkomponente fluoreszierende
Leuchtstoffe (Luminophore) zugemischt werden,
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit ultravio lettem Licht bestrahlt wird,
und daß die durch das ultraviolette Licht angeregten fluoreszierenden Leuchtstoffe (Luminophore) in der Schicht längerwel liges Licht aussenden als nicht mit der Schicht versehene Bereiche (25 bis 27) der Keilzinkenfläche.
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit ultravio lettem Licht bestrahlt wird,
und daß die durch das ultraviolette Licht angeregten fluoreszierenden Leuchtstoffe (Luminophore) in der Schicht längerwel liges Licht aussenden als nicht mit der Schicht versehene Bereiche (25 bis 27) der Keilzinkenfläche.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leim oder die Leimkomponente eine Farbe
aufweist, die sich deutlich von den
Farben auf der unbeschichteten Keilzinkenfläche
unterscheidet,
und daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit elektromagnetischen Wellen einer geeig neten Wellenlänge bestrahlt wird, bei der die Farbunterschiede erkennbar sind.
und daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit elektromagnetischen Wellen einer geeig neten Wellenlänge bestrahlt wird, bei der die Farbunterschiede erkennbar sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Leim oder der Leimkomponente Wasser zuge
mischt wird, so daß der Wassergehalt der Schicht
deutlich höher ist als der Wassergehalt der un
beschichteten Keilzinkenfläche,
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit nahem Infrarotlicht einer Wellenlänge bestrahlt wird, die von Wassermolekülen stärker als vom Holz der Keilzin kenfläche absorbiert wird,
daß von der Schicht und eventuellen, nicht beschich teten Fehlstellen der Keilzinkenfläche reflektiertes nahes Infrarotlicht durch die Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in einem Feuchtigkeitsanalysator des Auswer tesystems der jeweilige Reflexionsgrad der Bereiche der Keilzinkenfläche und damit die Fehlstellen festgestellt werden.
daß die beschichtete Keilzinkenfläche mit nahem Infrarotlicht einer Wellenlänge bestrahlt wird, die von Wassermolekülen stärker als vom Holz der Keilzin kenfläche absorbiert wird,
daß von der Schicht und eventuellen, nicht beschich teten Fehlstellen der Keilzinkenfläche reflektiertes nahes Infrarotlicht durch die Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in einem Feuchtigkeitsanalysator des Auswer tesystems der jeweilige Reflexionsgrad der Bereiche der Keilzinkenfläche und damit die Fehlstellen festgestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leim oder die Leimkomponente vor dem Auftrag
auf eine Temperatur erwärmt wird,
die genügend über einer Basistemperatur der unbe
schichteten Keilzinkenfläche liegt,
daß Wärmestrahlung der Schicht und von eventuell nicht beschichteten Bereichen der Keilzinkenfläche durch die dafür empfindliche Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in dem Auswertesystem durch Vergleich der Strahlungsintensitäten eine Erkennung der nicht beschichteten Bereiche erfolgt.
daß Wärmestrahlung der Schicht und von eventuell nicht beschichteten Bereichen der Keilzinkenfläche durch die dafür empfindliche Empfangseinrichtung aufgefangen wird,
und daß in dem Auswertesystem durch Vergleich der Strahlungsintensitäten eine Erkennung der nicht beschichteten Bereiche erfolgt.
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DE19934305991 DE4305991C1 (de) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Verfahren zur Überwachung des Leimauftrags bei der Herstellung einer verleimten Keilzinkenverbindung zweier Hölzer |
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