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EP4069482B1 - Vorrichtung sowie ein verfahren zum beschichten einer fläche eines werkstücks - Google Patents

Vorrichtung sowie ein verfahren zum beschichten einer fläche eines werkstücks Download PDF

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Publication number
EP4069482B1
EP4069482B1 EP20820132.7A EP20820132A EP4069482B1 EP 4069482 B1 EP4069482 B1 EP 4069482B1 EP 20820132 A EP20820132 A EP 20820132A EP 4069482 B1 EP4069482 B1 EP 4069482B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pretreatment
workpiece
printing
detection
heads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20820132.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4069482A1 (de
Inventor
Sergej Schwarz
Johannes Schmid
Achim Homeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Homag GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Homag GmbH filed Critical Homag GmbH
Publication of EP4069482A1 publication Critical patent/EP4069482A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4069482B1 publication Critical patent/EP4069482B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • C23C18/1813—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by radiant energy
    • C23C18/182—Radiation, e.g. UV, laser

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for coating a surface of a workpiece, in particular a narrow side of a plate-shaped workpiece.
  • a device and such a method are known from the document WO 02/00449 A1 known.
  • edge band In many cases, narrow sides of panel-shaped workpieces made of wood or wood-based materials are closed with a so-called edge band.
  • the edge band can be, for example, a veneer strip or a strip made of a plastic material.
  • Such a procedure is particularly necessary when the panel-shaped workpiece is a chipboard or generally a workpiece with a core layer that needs to be protected or concealed for optical reasons and that has relatively open-pored structures on the narrow side.
  • Conventional edge bands have a defined width. An edge band with a certain width is therefore used for a workpiece with a corresponding thickness. In order to increase variability, edge bands with different widths and in different patterns are therefore used. However, this leads to increased logistical effort.
  • the EP 1 726 443 A1 which describes a device and a method for patterning the narrow side of plate-shaped workpieces.
  • the device comprises a stationary printing unit with at least one inkjet print head, a conveyor device and a detection device for detecting the dimensions and/or the position of the narrow side to be patterned.
  • This device avoids having to make new adjustments each time the component dimensions change. Instead, for example, components with a wide variety of dimensions can be patterned in continuous operation without stopping the device.
  • the device in question results in improved pattern quality.
  • the individual detection of each individual workpiece ensures that only the narrow sides are actually patterned, and not, for example, the top or bottom sides of the workpieces.
  • the document EN 10 2015 219 108 A1 known which relates to a method for narrow side coating on, in particular, plate-shaped workpieces, with the steps: bringing about a relative movement between a workpiece and an application unit, which application unit is provided for applying a mass, setting an application area for applying the mass, in particular depending on the width of the narrow side of a workpiece to be provided with the mass, and applying the mass to a narrow side of the workpiece to form a three-dimensional body.
  • the invention aims to provide a device and a method for coating a surface of a workpiece, in particular a narrow side of a workpiece, with high quality, whereby a high degree of variability is to be achieved.
  • the invention provides a corresponding device. Further embodiments are listed in the dependent claims.
  • the invention also relates to a method according to claim 10. Features of the method and further embodiments thereof can be used within the scope of the device. The same applies to features of the device and its preferred developments that can be used within the scope of the method.
  • the device according to the invention is suitable for coating a surface of a workpiece.
  • the surface is preferably a narrow side of a plate-shaped workpiece.
  • the device comprises: at least one pretreatment device for pretreating a surface to be coated, a device for bringing about a relative movement between the pretreatment device and the workpiece, and at least one printing device, in particular an inkjet printing device, wherein the printing device comprises at least one digital print head.
  • the print head can be designed as an inkjet print head. It is further provided that the pretreatment device is set up to apply a pretreatment material to the surface of the workpiece to be printed.
  • the device further comprises a detection device for detecting a property of the surface to be coated. Furthermore, a control device of the device is set up to control and/or regulate the pretreatment device and/or the printing device on the basis of the detection result of the detection device. In this way, intelligent monitoring can be provided to a certain extent, which in the case of regulation provides a self-adjusting system.
  • the detection device has a first detection module that is arranged and set up to detect the surface to be coated before pretreatment.
  • the first detection module is thus arranged in the direction of flow before the pretreatment module. Differences in the bulk density and/or porosity of the surface to be coated can be determined using the first detection module. This information can be used to specifically influence the pretreatment.
  • the detection device comprises a second detection module which is arranged and set up to detect the surface to be coated after pretreatment.
  • the second detection module is arranged after the pretreatment module in the direction of flow.
  • the invention has particular advantages in that the coating of a workpiece can be carried out with high variability and quality of the surface. Furthermore, the logistics associated with coating narrow sides are simplified and thus production costs are reduced. In addition, the user of the device/method is given the opportunity to influence the design and quality of the coating of the workpiece.
  • the pretreatment device is designed to apply a lacquer, a Hot melt adhesive, a two-component material or a thermoplastic material.
  • the pretreatment material e.g. paint, hot melt adhesive, two-component material or thermoplastic material
  • the pretreatment material is suitable for closing pores on the surface of the workpiece and/or leveling out unevenness so that a high-quality result can be achieved in a subsequent step for coating the surface of the workpiece.
  • thermoplastic material can be applied to a workpiece in a heated state and then hardens.
  • the hardening process can be accelerated, for example, by a cooling device.
  • a two-component material has proven to be particularly advantageous because this material is self-hardening.
  • the pretreatment device can comprise an activation device, in particular a UV activation device, in order to achieve rapid curing of a pretreatment material, in particular if it is a UV varnish or UV hot melt adhesive.
  • the pretreatment device comprises a nozzle, in particular a slot nozzle, and a stripping device for smoothing the material discharged from the nozzle. In this way, a high-quality pretreatment result can be achieved.
  • the pretreatment device comprises an application nozzle/spray nozzle or several application nozzles. In this way, a contactless and uniform application of a pretreatment material can take place.
  • pretreatment materials for example, a hardener in the edge area of a two-component material.
  • dyes can be added in a targeted manner.
  • the printing device has at least one print head, preferably several print heads.
  • the nozzles of the print head have a diameter in the range from 2 ⁇ m to 200-300 ⁇ m, preferably in the range from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly preferably in the range from 2 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • each print head can be used to apply a cover layer to the workpiece in such a way that a multi-layer structure is created starting from the surface pretreated with the pretreatment device.
  • an outermost layer can be designed as a protective layer made of a particularly resistant material. If this outermost layer is transparent, a decorative layer can be formed underneath this protective layer.
  • layers can be provided that give the entire coating a certain thickness that is coordinated with the design of the cover layer present on the broad side.
  • an electrically conductive material can be provided in one of the layers.
  • the print heads of the printing device each have a separate material storage. This allows the print heads to be supplied with different materials.
  • the print heads of the printing device can have a variable print height. This means that, for example, workpieces of different thicknesses can be printed on a narrow surface.
  • the invention further relates to a method for coating a surface of a workpiece, such as in particular a narrow side of a plate-shaped workpiece.
  • a device according to one of the preceding claims can be used within the scope of the method.
  • the method comprises the steps of: pretreating a surface to be coated with a pretreatment device, bringing about a relative movement between the pretreatment device and the workpiece, and printing the pretreated surface using one or more print heads.
  • a material applied by the pretreatment device is a UV varnish, a UV hot melt adhesive, a two-component material or a thermoplastic material.
  • a UV varnish or a UV hot melt adhesive can be cured in particular using a UV source. The surface pretreated in this way can therefore be printed relatively quickly.
  • a thermoplastic material can be applied to a workpiece in a heated state and then hardens. The curing process can be accelerated, for example, by a cooling device.
  • a two-component material has proven to be particularly advantageous in that a two-component material is self-curing.
  • a material applied by at least one of the print heads is PVC (polyvinyl chloride), PP (polypropylene), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), wood-plastic composite material (WPC; wood-plastic composites) or acrylic resin.
  • the surface has a profile, for example one or more radii and/or bevels. It can be provided that the profile is introduced into the workpiece by means of a processing device, for example a milling cutter, and then the pretreatment step takes place. In a further embodiment, a property of the surface to be coated is recorded before or after pretreatment. Based on the recording result, the pretreatment device and/or the print head(s) can be controlled and/or regulated (in particular by means of a control device).
  • FIG. 1 A device is shown schematically with which plate-shaped workpieces can be provided with a coating on their narrow side.
  • the plate-shaped workpieces mentioned are workpieces made of wood, wood materials or composite materials, in particular chipboard, MDF boards or the like.
  • a coating is to be applied to the narrow side of such workpieces in order to improve the narrow side.
  • the main side also called the broad side, either has a top layer or does not require any further coating.
  • a workpiece W is moved in a horizontal direction by means of the device.
  • the direction of movement is indicated in the attached figure with an arrow.
  • the device comprises a conveyor device, such as a Transport belt, a conveyor belt or conveyor chain.
  • a workpiece can also be moved using a robot.
  • the device also has a pretreatment device 20, which is designed to apply a pretreatment material to the narrow side of the workpiece W to be coated.
  • the pretreatment device 20 comprises a nozzle (in particular a slot nozzle) and a stripping device for smoothing the material applied by the nozzle.
  • the pretreatment device can comprise a spray nozzle.
  • the pretreatment material is used to even out pores and unevenness on a narrow side of the workpiece W and to provide a flat and uniform surface.
  • a UV varnish, a UV hot melt adhesive, a two-component material or a thermoplastic material have proven to be particularly advantageous as pretreatment materials, whereby a UV varnish and a UV hot melt adhesive in particular can be cured using a UV source.
  • a thermoplastic material can be applied to a workpiece in a heated state and then hardens. The curing process can be accelerated, for example, by a cooling device.
  • a two-component material can be mixed from two components before being applied to the workpiece, so that a self-curing process is started.
  • the pretreatment device 20 is therefore designed to apply at least one of the materials mentioned to the narrow side of the workpiece W and thus to prepare the narrow side for a subsequent processing step.
  • the narrow side of the workpiece W provided with the hardened pretreatment material provides a surface that is tempered during further processing, in particular Such a surface has a similarly hard structure as other sides of the workpiece.
  • the device further comprises a printing device 30 which has a plurality of printing heads 30a, 30b.
  • a printing device 30 which has a plurality of printing heads 30a, 30b.
  • two printing heads are provided, although a larger number (number n) of printing heads can also be used.
  • the print heads are designed as inkjet print heads, whose nozzles have a diameter in the range of approx. 2 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • an outermost layer can be designed as a protective layer made of a particularly resistant material. If this outermost layer is transparent, a decorative layer can be formed underneath this protective layer. Furthermore, layers can be provided that give the entire coating a certain thickness that is coordinated with the design of the cover layer present on the broad side. An electrically conductive material can be provided in one of the layers.
  • the surfaces to be coated may already be provided with a profile. Accordingly, the print heads 30a, 30b of the printing device 30 are also adapted to such a profile in order to ensure that the nozzles of the print heads are at the same distance from the surface to be coated.
  • the device further comprises a detection device 10, which has a first detection module 10a and a second detection module 10b.
  • the first detection module 10a is arranged in front of the pretreatment device 20, whereas the second detection module 10b is arranged downstream of the pretreatment device 20.
  • the detection modules 10a, 10b are designed to carry out contactless detection of a surface.
  • the first detection module 10a detects a still untreated surface of the workpiece W and, based on the detection result, a setting or adjustment of the pretreatment device 20 is carried out. For example, the amount of pretreatment material to be dosed can be set or changed. This ensures that possible pores or unevenness on the narrow side of the workpiece W are compensated and/or filled.
  • the second detection module 10b can be used to check the work result of the pretreatment device 20 in order to ensure a high-quality surface before printing with the printing device 30.
  • the device can further comprise a processing device for processing the surface of a workpiece W.
  • a processing device for processing the surface of a workpiece W.
  • a profile can be introduced into the surface of a workpiece W if required before a pretreatment material is applied to the narrow side of the workpiece W to be coated by means of the pretreatment device 20.
  • the processing device can be omitted, in particular if the device is to be used to coat workpieces that have a flat narrow side or have already been provided with a profile.
  • Processing of a plate-shaped workpiece is carried out as described below.
  • the workpiece W is placed on a conveyor of the device and moved in the direction of movement.
  • the workpiece W is aligned and conveyed into the area of the first detection module 10a of the detection device 10.
  • the first detection module 10a determines whether the narrow side of the workpiece being evaluated has unevenness and/or pores. A quantitative detection of the unevenness and/or pores is also carried out.
  • the result determined by the first detection module 10a is transmitted to the control device of the device, wherein the control device is configured to make settings on the pretreatment device 20 arranged downstream in the flow direction based on the detection result.
  • the surface of the workpiece W is then pretreated using the pretreatment device 20 by applying a pretreatment material to the surface of the workpiece.
  • This pretreatment material is preferably a UV varnish, UV hot melt adhesive, or a thermoplastic material, which is applied using a nozzle and distributed and smoothed on the surface of the workpiece W using a smoothing device.
  • a second detection module 10b is provided in the direction of flow, downstream of the pretreatment device 20, which detects the area pretreated with the pretreatment device 20.
  • the detection result is transmitted to the control device of the device.
  • the control device is set up to carry out a control of the pretreatment device 20 based on the detection result of the second detection module 10b, for example by to reduce or increase the amount applied to the pretreatment device 20.
  • the workpiece W then enters the area of the printing device 30, which has a plurality of print heads.
  • a multi-layer structure is generated on the narrow side of the workpiece W in order to temper the narrow side of the workpiece W.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Werkstücks, insbesondere einer Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus dem Dokument WO 02/00449 A1 bekannt.
    • Stand der Technik
  • Schmalseiten plattenförmiger Werkstücke aus Holz oder Holzwerkstoffen werden in vielen Fällen mit einem sogenannten Kantenband verschlossen. Das Kantenband kann dabei beispielsweise ein Furnierstreifen oder ein Streifen aus einem Kunststoffmaterial sein. Ein derartiges Vorgehen ist gerade dann notwendig, wenn es sich bei dem plattenförmigen Werkstück um eine Spanplatte oder generell um ein Werkstück mit einer zu schützenden oder aus optischen Gründen zu verdeckenden Kernschicht handelt, die an der Schmalseite vergleichsweise offenporige Strukturen aufweist. Konventionelle Kantenbänder weisen eine definierte Breite auf. Ein Kantenband mit einer bestimmten Breite wird somit bei einem Werkstück mit entsprechender Dicke eingesetzt. Um die Variabilität zu steigern, werden deshalb Kantenbänder mit unterschiedlichen Breiten und in unterschiedlichen Mustern bereitgehalten. Dies führt allerdings zu einem erhöhten logistischen Aufwand.
  • In diesem Zusammenhang ist beispielsweise die EP 1 726 443 A1 bekannt, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bemustern der Schmalseite von plattenförmigen Werkstücken beschreibt. Die Vorrichtung umfasst eine stationäre Druckeinheit mit mindestens einem Tintenstrahldruckkopf, eine Fördereinrichtung sowie eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Abmessungen und/oder der Lage der zu bemusternden Schmalseite. Mit dieser Vorrichtung wird vermieden, dass bei wechselnden Bauteilabmessungen jedes Mal erneut justiert werden muss. Vielmehr können beispielsweise im Durchlaufbetrieb Bauteile mit unterschiedlichsten Abmessungen bemustert werden, ohne den Betrieb der Vorrichtung anzuhalten. Darüber hinaus erhält man durch die genannte Vorrichtung eine verbesserte Bemusterungsqualität. So wird durch die individuelle Erfassung jedes einzelnen Werkstücks sichergestellt, dass tatsächlich nur die Schmalseiten, und nicht beispielsweise die Ober- oder Unterseiten der Werkstücke unerwünscht bemustert werden.
  • Ferner ist das Dokument DE 10 2015 219 108 A1 bekannt, das ein Verfahren zur Schmalseitenbeschichtung an insbesondere plattenförmigen Werkstücken betrifft, mit den Schritten: Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen einem Werkstück und einer Auftragseinheit, welche Auftragseinheit zum Aufbringen einer Masse vorgesehen ist, Einstellen eines Aufbringbereichs zum Aufbringen der Masse, insbesondere in Abhängigkeit von der Breite der Schmalseite eines mit der Masse zu versehenden Werkstücks, und Aufbringen der Masse an einer Schmalseite des Werkstücks zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers.
  • Im Dokument EP 1 892 107 A1 wird eine Vorrichtung zum Bemustern von Werkstücken beschrieben.
    • Gegenstand der Erfindung
  • Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, um eine Fläche eines Werkstücks, insbesondere eine Schmalseite eines Werkstücks, mit hoher Qualität zu beschichten, wobei eine hohe Variabilität erreicht werden soll.
  • Die Erfindung stellt eine entsprechende Vorrichtung bereit. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Merkmale des Verfahrens sowie weiterer Ausführungsformen hiervon können im Rahmen der Vorrichtung eingesetzt werden. Entsprechendes gilt für Merkmale der Vorrichtung sowie deren bevorzugte Weiterbildungen, die im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommen können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Beschichten einer Fläche eines Werkstücks geeignet. Bei der Fläche handelt es sich bevorzugt um eine Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks. Die Vorrichtung umfasst: zumindest eine Vorbehandlungseinrichtung zum Vorbehandeln einer zu beschichtenden Fläche, eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Vorbehandlungsvorrichtung und dem Werkstück, und mindestens eine Druckeinrichtung, insbesondere eine Inkjet-Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung mindestens einen digitalen Druckkopf umfasst. Der Druckkopf kann als Inkjet-Druckkopf ausgebildet sein. Ferner ist es vorgesehen, dass die Vorbehandlungseinrichtung eingerichtet ist, ein Vorbehandlungsmaterial auf die zu bedruckende Fläche des Werkstücks aufzutragen.
  • Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Eigenschaft der zu beschichtenden Fläche auf. Ferner ist eine Steuereinrichtung der Vorrichtung eingerichtet, auf Grundlage des Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung die Vorbehandlungseinrichtung und/oder die Druckeinrichtung zu steuern und/oder zu regeln. Somit kann gewissermaßen eine intelligente Überwachung bereitgestellt werden, die im Fall der Regelung ein sich selbst justierendes System bereitstellt.
  • Die Erfassungseinrichtung weist ein erstes Erfassungsmodul auf, das angeordnet und eingerichtet ist, um die zu beschichtende Fläche vor dem Vorbehandeln zu erfassen. Somit ist das erste Erfassungsmodul im Fall einer Durchlaufmaschine in Durchlaufrichtung vor dem Vorbehandlungsmodul angeordnet. Mittels des ersten Erfassungsmoduls können Unterschiede in der Rohdichte und/oder der Porigkeit der zu beschichtenden Fläche ermittelt werden. Diese Informationen können genutzt werden, um die Vorbehandlung gezielt zu beeinflussen.
  • Zusätzlich umfasst die Erfassungseinrichtung ein zweites Erfassungsmodul, das angeordnet und eingerichtet ist, die zu beschichtende Fläche nach dem Vorbehandeln zu erfassen. Im Fall einer Durchlaufmaschine ist das zweite Erfassungsmodul in Durchlaufrichtung nach dem Vorbehandlungsmodul angeordnet.
  • Die Erfindung hat insbesondere Vorteile, dass das Beschichten eines Werkstücks mit hoher Variabilität und Qualität der Oberfläche durchgeführt werden kann. Ferner werden auch die mit einer Beschichtung von Schmalseiten verbundene Logistik vereinfacht und damit die Produktionskosten reduziert. Darüber hinaus wird dem Nutzer der Vorrichtung/ des Verfahrens die Möglichkeit gegeben, das Design und die Qualität der Beschichtung des Werkstücks zu beeinflussen.
  • In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Vorbehandlungseinrichtung eingerichtet ist, einen Lack, einen Schmelzkleber, ein Zweikomponenten-Material oder ein thermoplastisches Material auszubringen. Das Vorbehandlungsmaterial (beispielsweise Lack, Schmelzkleber, Zweikomponenten-Material oder thermoplastisches Material) ist dazu geeignet, Poren an der Oberfläche des Werkstücks zu verschließen und/oder Unebenheiten auszugleichen, so dass in einem nachfolgenden Schritt zum Beschichten der Fläche des Werkstücks ein hochwertiges Ergebnis erzielt werden kann.
  • Ein thermoplastisches Material kann im erwärmten Zustand auf ein Werkstück aufgebracht werden und härtet nachfolgend aus. Der Aushärteprozess kann beispielsweise durch eine Kühleinrichtung beschleunigt werden. Ein Zweikomponenten-Material hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, da dieses Material selbsthärtend ist.
  • Die Vorbehandlungseinrichtung kann eine Aktivierungseinrichtung, insbesondere eine UV-Aktivierungseinrichtung, umfassen, um ein zügiges Aushärten eines Vorbehandlungsmaterials zu erreichen, insbesondere wenn es sich um einen UV-Lack oder UV-Schmelzkleber handelt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Vorbehandlungseinrichtung eine Düse, insbesondere eine Schlitzdüse, und eine Abstreifeinrichtung zum Glätten des von der Düse ausgebrachten Materials umfasst. Somit kann ein hochwertiges Vorbehandlungsergebnis erreicht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorbehandlungseinrichtung eine Auftragsdüse/Spritzdüse oder mehrere Auftragsdüsen. Auf diese Weise kann ein kontaktloser und dabei gleichmäßiger Auftrag eines Vorbehandlungsmaterials erfolgen.
  • Ferner ist es möglich, unterschiedliche Vorbehandlungsmaterialien an der Fläche des Werkstücks aufzutragen, beispielsweise bei einem Zweikomponenten-Werkstoff einen Härter im Randbereich der Fläche. Alternativ oder zusätzlich können Farbstoffe gezielt beigemischt werden.
  • Die Druckeinrichtung weist zumindest einen Druckkopf, bevorzugt mehrere Druckköpfe auf. Die Düsen des Druckkopfs haben in einer Ausführungsform einen Durchmesser im Bereich von 2µm bis 200-300µm, bevorzugt im Bereich von 2µm bis 100µm, besonders bevorzugt im Bereich von 2µm bis 12µm.
  • Wenn die Druckeinrichtung mehrere Druckköpfe aufweist, wie dies gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, kann mit jedem Druckkopf jeweils eine Deckschicht am Werkstück derart aufgetragen werden, dass ausgehend von der mit der Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelten Oberfläche ein mehrschichtiger Aufbau entsteht.
  • Dabei ist es auch möglich, bestimmten Schichten des mehrschichtigen Aufbaus bestimmte Funktionen zuzuweisen. Insbesondere kann eine äußerste Schicht als Schutzschicht ausgebildet sein, die aus einem besonders widerstandsfähigen Material ausgebildet ist. Ist diese äußerste Schicht transparent, so kann eine Dekorschicht unterhalb dieser Schutzschicht ausgebildet sein. Ferner können Schichten bereitgestellt werden, die der gesamten Beschichtung eine bestimmte Dicke verleihen, die mit der Ausgestaltung der an der Breitseite vorliegenden Deckschicht abgestimmt ist. In einer der Schichten kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein elektrisch leitfähiges Material vorgesehen sein.
  • Es ist bevorzugt, dass die Druckköpfe der Druckeinrichtung jeweils einen separaten Materialspeicher aufweisen. Somit können die Druckköpfe mit unterschiedlichen Materialien versorgt werden.
  • Die Druckköpfe der Druckeinrichtung können eine veränderbare Druckhöhe aufweisen. Somit können beispielsweise unterschiedlich dicke Werkstücke an einer Schmalfläche bedruckt werden.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Werkstücks, wie insbesondere einer Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks. Im Rahmen des Verfahrens kann eine Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zum Einsatz kommen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Vorbehandeln einer zu beschichtenden Fläche mit einer Vorbehandlungseinrichtung, Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Vorbehandlungsvorrichtung und dem Werkstück, und Bedrucken der vorbehandelten Fläche mittels einem oder mehrerer Druckköpfe.
  • Es ist bevorzugt, dass ein von der Vorbehandlungseinrichtung ausgebrachtes Material ein UV-Lack, ein UV-Schmelzkleber, ein Zweikomponenten-Material oder ein thermoplastisches Material ist. Ein UV-Lack oder ein UV-Schmelzkleber kann insbesondere mittels einer UV-Quelle ausgehärtet werden. Somit kann die derart vorbehandelte Fläche relativ zügig bedruckt werden. Ein thermoplastisches Material kann im erwärmten Zustand auf ein Werkstück aufgebracht werden und härtet nachfolgend aus. Der Aushärteprozess kann beispielsweise durch eine Kühleinrichtung beschleunigt werden. Ein Zweikomponenten-Material hat sich dahingehend als besonders vorteilhaft erwiesen, dass ein Zweikomponenten-Material selbsthärtend ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass ein von zumindest einem der Druckköpfe ausgebrachtes Material PVC (Polyvinylchlorid), PP (Polypropylen), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), Holz-Kunststoff-Verbundmaterial (WPC; Wood-Plastic-Composites) oder Akrylharz ist.
  • Es ist bevorzugt, dass die Fläche ein Profil aufweist, beispielsweise einen oder mehrere Radien und/oder Fasen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Profil mittels einer Bearbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Fräser, in das Werkstück eingebracht und anschließend der Schritt des Vorbehandelns erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Eigenschaft der zu beschichtenden Fläche vor oder nach einem Vorbehandeln erfasst. Auf Grundlage des Erfassungsergebnisses kann (insbesondere mittels einer Steuereinrichtung) die Vorbehandlungseinrichtung und/oder der oder die Druckköpfe gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
    • Fig. 1
    ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Anhand der beigefügten Figur wird eine bevorzugte Ausführung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. In diesem Zusammenhang genannte Modifikationen einzelner Merkmale können jeweils einzeln kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden. Obwohl die nachfolgend beschriebene Vorrichtung sowie das entsprechende Verfahren rein beispielhaft, und nicht einschränkend, zu verstehen sind, können Merkmale der beschriebenen Ausführungsform auch zur weiteren Charakterisierung der in den Ansprüchen genannten Vorrichtung und des Verfahrens herangezogen werden.
  • In Figur 1 wird schematisch eine Vorrichtung dargestellt, mit der plattenförmige Werkstücke mit einer Beschichtung an deren Schmalseite versehen werden können. Beispielsweise handelt es sich bei den genannten plattenförmigen Werkstücken um Werkstücke aus Holz, Holzwerkstoffen oder Verbundstoffen, insbesondere um Spanplatten, MDF-Platten oder dergleichen.
  • An der Schmalseite solcher Werkstücke soll im Rahmen der Verarbeitung eine Beschichtung aufgebracht werden, um die Schmalseite zu vergüten. Die Hauptseite, auch Breitseite genannt, verfügt entweder über eine Deckschicht oder bedarf keiner weiteren Beschichtung.
  • Ein Werkstück W wird mittels der Vorrichtung in einer horizontalen Richtung bewegt. Die Bewegungsrichtung ist in der beigefügten Figur mit einem Pfeil angedeutet. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Fördereinrichtung, wie einen Transportriemen, ein Förderband oder Förderkette. Auch kann das Bewegen eines Werkstücks mittels eines Roboters erfolgen.
  • Die Vorrichtung verfügt ferner über eine Vorbehandlungseinrichtung 20, die eingerichtet ist, ein Vorbehandlungsmaterial auf die zu beschichtende Schmalseite des Werkstücks W aufzubringen. Die Vorbehandlungseinrichtung 20 umfasst hierzu eine Düse (insbesondere Schlitzdüse) und eine Abstreifeinrichtung zum Glätten des von der Düse ausgebrachten Materials. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorbehandlungseinrichtung eine Spritzdüse umfassen. Das Vorbehandlungsmaterial wird dazu verwendet, Poren und Unebenheiten einer Schmalseite des Werkstücks W auszugleichen und eine ebene und gleichmäßige Oberfläche bereitzustellen.
  • Als Vorbehandlungsmaterial haben sich insbesondere ein UV-Lack, ein UV-Schmelzkleber, ein Zweikomponenten-Material oder ein thermoplastisches Material als vorteilhaft erwiesen, wobei insbesondere ein UV-Lack und ein UV-Schmelzkleber mittels einer UV-Quelle ausgehärtet werden können. Ein thermoplastisches Material kann im erwärmten Zustand auf ein Werkstück aufgebracht werden und härtet nachfolgend aus. Der Aushärteprozess kann beispielsweise durch eine Kühleinrichtung beschleunigt werden. Ein Zweikomponenten-Material kann vor dem Auftrag auf das Werkstück aus zwei Komponenten gemischt werden, so dass ein selbstaushärtender Prozess gestartet wird.
  • Die Vorbehandlungseinrichtung 20 ist demnach eingerichtet, zumindest eines der genannten Materialien an der Schmalseite des Werkstücks W aufzubringen und die Schmalseite somit für einen nachfolgenden Verarbeitungsschritt vorzubereiten.
  • Die mit dem ausgehärteten Vorbehandlungsmaterial versehene Schmalseite des Werkstücks W stellt eine Oberfläche bereit, die im Zuge der weiteren Verarbeitung vergütet, insbesondere bedruckt, werden kann. Eine derartige Oberfläche hat eine ähnlich harte Struktur wie andere Seiten des Werkstücks.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung eine Druckeinrichtung 30, die über mehrere Druckköpfe 30a, 30b verfügt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Drückköpfe vorgesehen, wobei auch eine größere Anzahl (Anzahl n) an Druckköpfen eingesetzt werden kann. Mit den Druckköpfen 30a, 30b wird jeweils eine Deckschicht am Werkstück W derart aufgetragen, dass ausgehend von der mit der Vorbehandlungseinrichtung 20 vorbehandelten Oberfläche ein mehrschichtiger Aufbau entsteht.
  • Die Druckköpfe sind als Inkjet-Druckköpfe ausgebildet, deren Düsen einen Durchmesser im Bereich von ca. 2µm bis 12µm aufweisen.
  • Dabei ist es möglich, bestimmten Schichten des mehrschichtigen Aufbaus bestimmte Funktionen zuzuweisen. Insbesondere kann eine äußerste Schicht als Schutzschicht ausgebildet sein, die aus einem besonders widerstandsfähigen Material ausgebildet ist. Ist diese äußerste Schicht transparent, so kann eine Dekorschicht unterhalb dieser Schutzschicht ausgebildet sein. Ferner können Schichten bereitgestellt werden, die der gesamten Beschichtung eine bestimmte Dicke verleihen, die mit der Ausgestaltung der an der Breitseite vorliegenden Deckschicht abgestimmt ist. In einer der Schichten kann ein elektrisch leitfähiges Material vorgesehen sein.
  • Je nach Anwendung können die zu beschichtenden Oberflächen bereits mit einem Profil versehen sein. Dementsprechend sind auch die Druckköpfe 30a, 30b der Druckeinrichtung 30 an ein solches Profil angepasst, um einen gleichen Abstand der Düsen der Druckköpfe zur zu beschichtenden Oberfläche zu gewährleisten.
  • Die Vorrichtung umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 10, die ein erstes Erfassungsmodul 10a sowie ein zweites Erfassungsmodul 10b aufweist. In Durchlaufrichtung ist das erste Erfassungsmodul 10a vor der Vorbehandlungseinrichtung 20 angeordnet, wohingegen das zweite Erfassungsmodul 10b der Vorbehandlungseinrichtung 20 nachrangig angeordnet ist. Die Erfassungsmodule 10a, 10b sind eingerichtet, eine kontaktlose Erfassung einer Fläche vorzunehmen.
  • Mit dem ersten Erfassungsmodul 10a wird eine noch unbehandelte Oberfläche des Werkstücks W erfasst und basierend auf dem Erfassungsergebnis eine Einstellung oder Justierung der Vorbehandlungseinrichtung 20 vorgenommen. Beispielweise kann die zu dosierende Menge des Vorbehandlungsmaterials eingestellt oder verändert werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass mögliche Poren oder Unebenheiten an der Schmalseite des Werkstücks W ausgeglichen und/oder verfüllt werden.
  • Mit dem zweiten Erfassungsmodul 10b kann das Arbeitsergebnis der Vorbehandlungseinrichtung 20 überprüft werden, um eine hochwertige Oberfläche vor dem Bedrucken mit der Druckeinrichtung 30 sicherzustellen.
  • Die Vorrichtung kann ferner eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der Fläche eines Werkstücks W. Mit dieser Bearbeitungseinrichtung kann bei Bedarf ein Profil in der Fläche eines Werkstücks W eingebracht werden, bevor mittels der Vorbehandlungseinrichtung 20 ein Vorbehandlungsmaterial auf die zu beschichtende Schmalseite des Werkstücks W aufgebracht wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Bearbeitungseinrichtung entfallen, insbesondere wenn mit der Vorrichtung Werkstücke beschichtet werden sollen, die eine ebene Schmalseite aufweisen oder bereits mit einem Profil versehen wurden.
  • Eine Verarbeitung eines plattenförmigen Werkstücks wird wie nachfolgend erläutert durchgeführt.
  • Zunächst wird das Werkstück W auf eine Fördereinrichtung der Vorrichtung aufgebracht und in der Bewegungsrichtung bewegt. Beim Auflegen oder beim Bewegen des Werkstücks W wird dieses ausgerichtet und in den Bereich des ersten Erfassungsmoduls 10a der Erfassungseinrichtung 10 gefördert. Das erste Erfassungsmodul 10a ermittelt, ob die bewertete Schmalseite des Werkstücks Unebenheiten und/oder Poren aufweist. Dabei wird auch eine quantitative Erfassung der Unebenheiten und/oder Poren vorgenommen.
  • Das vom ersten Erfassungsmodul 10a ermittelte Ergebnis wird an die Steuereinrichtung der Vorrichtung übertragen, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, basierend auf dem Erfassungsergebnis Einstellungen an der in Durchlaufrichtung nachranging angeordneten Vorbehandlungseinrichtung 20 vorzunehmen.
  • Mit der Vorbehandlungseinrichtung 20 wird nachfolgend die Fläche des Werkstücks W vorbehandelt, indem ein Vorbehandlungsmaterial an der Fläche des Werkstücks aufgebracht wird. Dieses Vorbehandlungsmaterial ist bevorzugt ein UV-Lack, UV-Schmelzkleber, oder ein thermoplastisches Material, der/das mittels einer Düse ausgebracht und mittels einer Glättungseinrichtung auf der Fläche des Werkstücks W verteilt und geglättet wird.
  • In Durchlaufrichtung nachrangig zur Vorbehandlungseinrichtung 20 ist ein zweites Erfassungsmodul 10b vorgesehen, das die mit der Vorbehandlungseinrichtung 20 vorbehandelte Fläche erfasst. Das Erfassungsergebnis wird an die Steuereinrichtung der Vorrichtung übermittelt. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, basierend auf dem Erfassungsergebnis des zweiten Erfassungsmoduls 10b eine Regelung der Vorbehandlungseinrichtung 20 durchzuführen, bspw. die durch die Vorbehandlungseinrichtung 20 ausgebrachte Menge zu verringern oder zu erhöhen.
  • Nachfolgend gelangt das Werkstück W in den Bereich der Druckeinrichtung 30, die eine Vielzahl von Druckköpfen aufweist. Durch Verwendung mehrerer Druckköpfe 30a, 30b wird an der Schmalseite des Werkstücks W ein mehrschichtiger Aufbau generiert, um die Schmalseite des Werkstücks W zu vergüten.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Beschichten einer Fläche eines Werkstücks (W), insbesondere einer Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks, umfassend:
    zumindest eine Vorbehandlungseinrichtung (20) zum Vorbehandeln einer zu beschichtenden Fläche,
    eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Vorbehandlungsvorrichtung (20) und dem Werkstück (W), und
    mindestens eine Druckeinrichtung (30), insbesondere eine Inkjet-Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung (30) mindestens einen digitalen Druckkopf (30a, 30b) umfasst, wobei
    die Vorbehandlungseinrichtung (20) eingerichtet ist, ein Vorbehandlungsmaterial auf die zu bedruckende Fläche des Werkstücks (W) aufzutragen,
    ferner aufweisend eine Erfassungseinrichtung (10) zum Erfassen einer Eigenschaft der zu beschichtenden Fläche, wobei eine Steuereinrichtung der Vorrichtung eingerichtet ist, auf Grundlage des Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung (10) die Vorbehandlungseinrichtung (20) und/oder die Druckeinrichtung (30) zu steuern und/oder zu regeln,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10) umfasst:
    ein erstes Erfassungsmodul (10a), das angeordnet und eingerichtet ist, um die zu beschichtende Fläche vor dem Vorbehandeln zu erfassen, und
    ein zweites Erfassungsmodul (10b), das angeordnet und eingerichtet ist, die Fläche nach dem Vorbehandeln zu erfassen.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (20) eingerichtet ist, einen Lack, einen Schmelzkleber, ein Zweikomponenten-Material oder ein thermoplastisches Material auszubringen.
  3. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (20) eine Aktivierungseinrichtung, insbesondere eine UV-Aktivierungseinrichtung, umfasst.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (20) eine Düse, insbesondere eine Schlitzdüse oder Spritzdüse, und bevorzugt eine Abstreifeinrichtung zum Glätten des von der Düse ausgebrachten Materials umfasst.
  5. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen des Druckkopfs einen Durchmesser im Bereich von 2µm bis 300µm, bevorzugt 2µm bis 200µm, weiter bevorzugt im Bereich von 2µm bis 100µm, besonders bevorzugt im Bereich von 2µm bis 12µm aufweist.
  6. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Druckeinrichtung mehrere Druckköpfe (30a, 30b) aufweist.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (30a, 30b) der Druckeinrichtung (30) jeweils einen separaten Materialspeicher aufweisen.
  8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (30a, 30b) der Druckeinrichtung (30) eine veränderbare Druckhöhe aufweisen.
  9. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der Fläche eines Werkstücks (W), insbesondere zum Einbringen eines Profils in der Fläche eines Werkstücks (W).
  10. Verfahren zum Beschichten einer Fläche eines Werkstücks (W), insbesondere einer Schmalseite eines plattenförmigen Werkstücks, umfassend:
    Vorbehandeln einer zu beschichtenden Fläche mit einer Vorbehandlungseinrichtung (20),
    Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Vorbehandlungsvorrichtung (20) und dem Werkstück (W), und
    Bedrucken der vorbehandelten Fläche mittels eines digitalen Druckkopfs oder mehrerer digitaler Druckköpfe (30a, 30b),
    gekennzeichnet durch ein Erfassen einer Eigenschaft der zu beschichtenden Fläche vor und nach dem Vorbehandeln, wobei auf Grundlage des Erfassungsergebnisses die Vorbehandlungseinrichtung (20) und/oder der oder die Druckköpfe gesteuert und/oder geregelt werden
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Vorbehandlungseinrichtung (20) ausgebrachtes Material ein UV-Lack, ein UV-Schmelzkleber, ein Zweikomponenten-Material oder ein thermoplastisches Material ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Druckkopf oder von zumindest einem der Druckköpfe (30a, 30b) ausgebrachtes Material Polyvinylchlorid, Polypropylen, ABS, Holz-Kunststoff-Verbundmaterial oder Akrylharz ist.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche ein Profil aufweist.
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