专利名称：用于对工件覆层的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的用于对工件覆层的设备，所述工件优选至少部分地由木头、木质材料、塑料等制成，以及涉及一种使用所述设备的方法。
背景技术：
例如在家具工业和构件工业的领域中，工件在其表面上，例如棱边上经常设有覆层材料。覆层材料经常借助于合适的热熔胶施加到工件上，所述热熔胶例如在热的、熔融状态下涂覆到棱边上或工件上。可替代地，还可能的是，将用热熔胶预先覆层的棱边借助于热风机加热，并且因此使热熔胶达到所希望的熔融温度。此外，DE 10 2006 056 010公开了一种开始所述类型的覆层方法，其中，使用激光加热或活化设置在覆层材料或工件上的粘合剂。因为能够目的明确地加热或活化粘合剂，所以所述方法被证实为是有效的。然而,对构件覆层的进一步的改进可能性在于,覆层材料和工件之间的接合部应构成为尽可能不可见的。为了这个目的，覆层材料和工件之间的接合部应该是尽可能薄的，或者存在于接合位置上的功能层(所述功能层也能够是覆层材料的或工件的一部分)应该尽可能少地损害接合部的外观。然而同时，接合连接部应具有足够的强度，因此覆层材料可靠地粘附在工件上。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种开始所述类型的设备和方法，所述设备和方法可实现覆层材料和工件之间的尽可能不可见的以及同时足够固定的连接。根据本发明，所述目的通过根据权利要求I所述的设备以及根据权利要求12所述的方法得以实现。在从属权利要求中给出本发明的尤其优选的改进形式。本发明基于下述认识所使用的粘合剂或功能层的粘附能力常常没有被完全利用。为了实现粘附能力的更好利用，根据本发明提出，在这种类型的设备中，能量源具有至少两个能量产生部，其中，控制装置设置成用于使至少两个能量产生部至少有时以至少一个彼此不同的工作参数工作。以这种方式，相应的粘合剂和相应的功能层的活化带宽能够明显变宽，以至于在不降低接合连接部的强度的情况下，能够借助更薄的粘合剂层或所述功能层的更小的损坏来工作。由此，获得已覆层的工件的改善的外观以及接合连接部的如有可能甚至提高的强度。此外发明人发现，通过根据本发明设置至少两个能量产生部还可获得根据本发明的设备对改变的工作条件的改进的适应能力，所述至少两个能量产生部能够以至少一个彼此不同的工作参数工作。因此，借助根据本发明的设备例如能够更容易地在不同的覆层材料、粘合剂或者功能层和/或工件之间转换。这方面鉴于一直持续增长的、个性化的用户要求同样具有显著的意义。
虽然在本发明的范围中，借助至少两个同类型的能量产生部工作在许多情况下是有利的，但根据本发明可替代地提出，设有至少两个不同的能量产生部。在这种情况下可能出现，两个不同的能量产生部根本不具有共同的工作参数，而是以基本上不同的方式和方法工作。通过能量产生部的差别能够使上述能够通过工作参数的差别来实现的效果变得更加显著。因此，例如可能的是，首先通过第一能量产生部为待活化(或待变粘)的材料做准备，而在第二、位于下游的步骤中才通过第二(或其他)能量产生部真正活化所述材料。由此，如上所述能够更充分地利用相应的、待活化的材料的粘附能力，以至于在接合连接部的强度相同的情况下能够实现视觉上更吸引人的外观。在本发明的范围中能够用不同类型和数量的能量产生部构造能量源，其中在本发明的范围中可从广泛意义上理解术语“能量”。然而，根据本发明的一个改进形式提出，从激光产生部、红外线产生部、超声波产生部、磁场产生部、微波产生部、等离子产生部和气体处理部组成的组中选择至少一个能量产生部。在发明人进行的研究过程中，所述能量产生部被证实为特别适于将覆层材料接合到工件上。
上述列举清楚地表明，除了传统的能量源外，还考虑能量产生部，例如处理气体源，所述能量产生部将能量例如通过化学反应施加到覆层材料上。在本文中还要注意的是，相应的能量产生部一方面能够活化已经作为粘合剂存在的介质，并且另一方面也能够通过能量加载、化学反应等将不用作粘合剂的介质变成粘附的介质。已提及的能量产生部中的每个都具有其特有的优点。因此激光器可实现特别符合目的的和顺畅的工作，而红外线辐射源和等离子源允许宽轨工作和好的穿透效果。带有超声波、磁场和微波的能量产生部以无接触的方式工作并且还能够在压紧覆层材料期间将能量引入过程中。在此，磁场尤其具有好的穿透效果。基于气体处理的能量源尤其好地适用于，通过作用于覆层材料上和与所述覆层材料的反应才形成具有粘附特性的物质。能量产生部的工作参数能够以多样化的方式方法来确定，根据本发明，所述能量产生部在至少两个能量产生部处不同地设定。然而，根据本发明的一个改进形式提出，从由能量强度、能量方向和能量产生时间分布曲线、尤其还有接通或断开能量产生部的时间点所组成的组中选择能够彼此无关地设定的工作参数。通过这些参数特别有效地提高了对相应的粘合剂或相应的功能层的活化。因此，例如在活化塑料材料时示出，通过能量强度的差别而活化不同的分子团，以至于总体上能够处理待活化材料中的大部分。在能量导入方向的方面，这能够相应地适用，例如通过根据能量导入方向来处理待活化材料的不同分子团而适用。除了前面已提及的效果以外，通过能量产生时间分布曲线的差别还能够实现其他效果，例如通过对于待活化材料的确定的部分以确定的工作参数目的明确地加载，为待活化的材料的其他区域改变所述工作参数，以至于获得最优的接合连接部。因此，例如在接合连接部的边缘区域中能够以与核心区域中不同的工作参数工作。特别是也能够通过有差别地接通或断开唯一的或多个能量产生部来实现最优的接合连接部。根据本发明的一个改进形式，能量产生部的一个特别有利的组合在于，设有至少两个激光产生部。在活化接合材料时，激光产生部提供快的响应行为、高可变性、高精确性和很多其他优点。此外，根据本发明的以至少一个彼此不同的工作参数工作的至少两个激光产生部的组合可实现对相应的接合材料的粘附能力的最优的利用，以至于在接合连接部的最优的强度下获得接合连接部的吸引人的外观和高耐久性。根据本发明的一个改进形式，至少两个激光产生部的设置能够通过将至少两个激光产生部设置成激光器的分开的棒而实现。由此获得能够容易地控制的根据本发明的设备的简单结构。可替代地或附加地，根据本发明的一个改进形式提出，至少两个激光产生部设置为分开的激光器。由此，开启了根据需要广泛地扩展相应的工作参数的可能性，并且在需要时也能够借助不同的激光器工作原理(例如，二极管激光器、CO2激光器等)工作。取决于覆层材料、工件材料以及粘附材料，通过这种组合能够实现上述优点。根据本发明的一个改进形式还提出，控制装置设置成用于使至少两个激光产生部以不同的激光功率和/或激光波长工作。通过对所述工作参数的分级，能够尤其在由塑料制成的待活化的材料的情况下提高材料的活化带宽。这能够通过由不同的激光功率和激光波长处理材料的不同的分子区域来解释，以至于获得改进的或变宽的材料活化。由此，显著 地有助于实现基本目的。虽然所述至少两个能量产生部原则上能够彼此无关地作用在待活化的材料上，但根据本发明的一个改进形式提出，至少两个能量产生部设置成，其施加在覆层材料和/或工件上的能量至少部分地叠加。因此，能够特别显著地使用所述至少两个能量产生部的至少一个不同的工作参数的相互作用，以便实现基本目的。可替代地或附加地，根据本发明的一个改进形式提出，控制装置设置成用于在能量源和覆层材料或工件之间的相对运动的过程中改变至少一个工作参数。以这种方式能够目的明确地实现接合连接部在不同区域中的差别，例如以便将接合连接部的边缘构成为视觉上吸引人的或者甚至是水密的，而在接合连接部的内部区域中满足较低的要求。同样能够通过工作参数在时间空间上的差别来实现不同的叠加效果，所述叠加效果可实现关于活化相应的材料的上述优点。此外，根据本发明的一个改进形式提出，所述设备具有用于测量通过能量源施加到覆层材料和/或工件上的能量的量的测量装置，尤其是高温计。由此，相应的工作参数能够特别精确地适应于待加工的材料和相应的边界条件，从而获得最优的接合结果。在此同样可能的是，使用测量装置来参考正待加工的材料和/或参考其他边界条件预先“校准”整个设备，以便随后在测量装置不工作或偶尔工作时使用相应的能量产生部。然而同样可能的是，借助测量装置对施加的能量的量进行连续的检测，例如也在质量控制的意义上进行连续的检测。在此，测量装置不仅能够设置成分开的组件，然而也能够集成到能量源中(或集成到一个或多个能量产生部中)，并且例如通过透镜系统和/或反射光学系统纳入过程中。在权利要求12中定义了根据本发明的用于使用根据本发明的设备对工件覆层的方法。借助于所述方法能够特别显著地实现根据本发明的设备的上述优点。
图I示出作为本发明的优选的实施方式的覆层设备I的示意的俯视图；图2示出作为本发明的第二优选的方式的覆层设备I的示意的俯视图3示出施加到覆层材料上的能量分布曲线的示意图；图4示出施加到覆层材料上的其他可能的能量分布曲线的示意图。
具体实施例方式下面参考附图详细地说明本发明的优选的实施方式。在图I中示出作为本发明的优选的实施方式的用于对工件2覆层的覆层设备I的示意的俯视图。在本实施方式中，覆层设备I用于对板状的工件2覆层，所述板状的工件2至少部分地由木头、木质材料、塑料等制成，如所述板状的工件2目前例如使用在家具工业和构件工业的领域中。在此可以是例如实木板或木屑板、轻型结构板、夹层板、底板、用于型材护套的型材等的不同工件。然而，要注意的是，本发明不局限于这类工件。
覆层设备I首先包括输送装置4，在本实施方式中，所述输送装置4构成为例如具有辊式输送机、传送带式输送机或类似形式的连续输送装置。在此，输送装置4用于将工件2在通过方向上(在图I中由左向右)输送。然而，可替代地，本发明也能够使用在所谓的固定式机器中，其中工件是固定的，并且加工机组是移动的。这些机械概念的组合也是可能的。除了输送装置4以外，设置输入装置10以用于输入覆层材料12，其中覆层材料例如可以是用于工件的窄面的棱边材料，也可以是用于工件2的宽面的或任意其他表面的覆盖材料。输入装置10包括对覆层材料12的供给，所述覆层材料能够由不同的材料组成，例如塑料、胶合板、纸、硬纸板、金属等以及上述材料的多样化的组合。在此覆层材料例如能够以(必要时在盒中的)卷的形式设置，但是也能够以单独的部的形式设置。然而，在根据图I的本实施方式中是包含整体的或分散的层14的覆层材料，所述层通过能量输入而具有粘附特性。这种整体的覆层材料例如能够由塑料材料形成，所述塑料材料包括通过能量输入而显示出粘附特性的层14。在设置分散的层14时，其余的覆层材料原则上能够由任意材料组成。在每种情况下将分散的层14设置在覆层材料12的朝向工件2的侧上。输入装置10将覆层材料12输送给用于将覆层材料12压紧到工件2的表面2a上的压紧装置20。在本实施方式中，压紧装置20为压紧滚筒(代替压紧滚筒也能够使用例如带、鞋状物等)，所述压紧滚筒在工件2的表面2a上滚动，并且以这种方式将覆层材料12压紧到工件2的表面2a上。此外，覆层设备I包括用于将能量施加到粘合剂或能够变粘的介质14上的能量源30。在此，在本实施方式中，能量源具有两个能量产生部30'和30"，在本实施方式中，所述能量产生部由激光器形成。在本发明的范围中，为所述能量产生部30 '和30"中的每个考虑可替代的不同的装置，例如激光器、红外线辐射源、超声波源、磁场源、微波源、等离子源和处理气体源等。所有这些能量产生部以定向的方式提供能量，并且将所述能量定向到粘合剂或能够变粘的介质14上，所述粘合剂或能够变粘的介质作为覆层材料12的整体的或分散的部分输入。这些成束的或定向的能量如图I中那样通过分别从能量产生部30丨和30"发出的线示出。这些线穿过聚焦装置32或36，所述聚焦设备设置成用于将由能量产生部30 '和30"提供的能量定向到所选择的待活化的或待实现的粘合剂14的区域上。
在最简单的情况下，聚焦装置32可以是透镜。然而要注意的是，根据能量产生部30'或30"能够使用不同的聚焦装置32，其中聚焦装置能够分别设置成用于调节散射宽度，并且如有可能还能够用于调节所施加的能量的强度。以这种方式，聚焦装置32将由能量源30提供的能量定向到在紧接着压紧区域32的上游的区域中，在所述区域中覆层材料被压紧到工件2的表面2a上。能量产生部30 ’和30"和聚焦装置32、36的这种工作通过控制装置50控制，其中所述控制装置尤其也控制能量产生部30 '和30"的工作参数。所述工作参数例如可以是能量强度、能量方向和能量产生的时间分布曲线、尤其也可以是接通或断开能量产生部30 ;和30"的时间点。对于在图I中示例地示出的激光器3(Γ和30"，控制装置50尤其能够将相应的激光功率和/或激光波长作为工作参数来控制。根据本发明，在此将工作参数控制为，使得能量产生部至少有时以至少一个彼此 不同的工作参数工作。激光器30'例如能够以与激光器30"不同的波长工作。以这种方式实现对层14的改进的活化，因为不同的波长分别处理不同的分子团。类似的效果也可通过其他工作参数，例如激光功率等的差别来实现。替代同种的能量产生部中的至少一个工作参数的所述差别，在本发明的范围中，也能够使用不同类型的能量产生部30'和30"，如其在上面概述的。通过所述差别也能够改进对层14的活化，因为不同类型的能量产生部的不同的作用机制例如能够处理材料的不同的分子团。在每种情况下，能量产生部的工作参数应与粘合剂的或能够变粘的介质14的特性和尺寸、以及与在能量源30和粘合剂14之间的相对速度相协调。在此背景下，控制装置50也能够评估监控覆层设备的工作的传感器，例如设置在压紧区域22的区域中并且例如检测所施加的覆层材料12的温度的传感器。为了所述目的，在本实施方式中，设备I还具有一个或多个高温计60，所述高温计通过半反射镜62集成到激光器30 '和30"的光程中。可替代地，也能够将高温计或其他合适的测量装置集成到相应的能量产生部中。借助于高温计能够测量加热，并且从而测量实际上导入到所述材料14中的能量。在此，既能够连续地也能够间断地进行所述测量。同样可能的是，在之前的步骤中测定能量导入并且在此基础上“校准”机器。在这些信息的基础上，控制装置50能够确定能量产生部3(Γ和30"的工作参数，并且若有可能同样也能够控制聚焦装置32、36或其他装置部件。在本实施方式中，聚焦装置32设置成用于根据需要振荡，例如在垂直于图I中的绘图平面的方向上振荡。在此，振荡运动理解为带有例如至少IOHz (例如50Hz)的频率的振动。在此，控制装置确保，聚焦装置振荡地越快，相对于工件2的相对运动就越快。此外，在本实施方式中，聚焦装置32能够与能量源30 —起移动，更确切地说，在横向于传输装置4的通过方向的方向上移动。这对于大面积的覆层任务，例如用于工件的宽面的覆层是特别有利的。在图2中示出根据本发明的覆层设备I的第二优选的实施方式的示意的俯视图。所述第二优选的实施方式与图I中示出的第一优选的实施方式的区别主要在于，粘合剂或能够变粘的介质14不与覆层材料12 —起输入，而是借助于具有粘合剂涂覆辊40的形式的粘合剂供应装置施加到工件2的待覆层的表面2a上。不言而喻，可替代地或附加地，同样可能的是，将粘合剂通过粘合剂供应装置40施加到覆层材料12上。然后，也通过借助于能量源30的能量加载而活化或产生这样施加的粘合剂或能够变粘的介质14，更确切地说，又紧接在压紧区域22的上游而活化或产生这样施加的粘合剂或能够变粘的介质14。不言而喻，虽然在图2中没有示出 ，根据本发明的覆层设备12也能够具有其他粘合剂供应装置，例如第二粘合剂涂覆辊、用于粘合剂带的输入装置等，其中所述不同的粘合剂供应装置也优选提供彼此不同的粘合剂或能够变粘的介质14。由此，一方面能够在单个工件上实现特别的效果，另一方面同样可能的是，在不同的工件和边界条件下根据需要交替地使用不同的粘合剂供应装置。此外，在图2中示出的第二实施方式的特征在于，能量产生部30 ’和30"集成在共同的激光器装置(能量源)30中。在这种情况下，称为所谓的“激光棒”，虽然所述“激光棒”集成在一个激光器中，然而能够以不同的(并且如有可能也能够是相同的)工作参数工作。因此，借助在图2中示出的实施方式可实现与其在前面参考图I中示出的实施方式所说明的相同的效果。在此，替代“激光棒”也能够将其他类型的能量产生部(所述能量产生部又能够为同类型的或彼此不同的)集成在共同的装置单元中。由此，也获得根据本发明的整个设备的简化的结构。下面参考图3和图4示例地说明根据本发明的设备的参考图I和图2说明的实施方式的工作。在两个附图中分别示出覆层材料12的侧视图，并且示意地标出覆层材料的区域，在所述覆层材料的区域中用能量产生部30 '或30"的能量加载覆层材料。因此在图3中可见，覆层材料12的边缘区域用能量产生部30"的能量加载，而覆层材料12的核心区域用能量产生部30"的能量加载。可替代地，同样可能的是，覆层材料12的整个表面用能量产生部30"的能量加载，以至于在通过能量产生部30 '进行能量加载的区域中获得叠加。那么，在这些区域中特别显著地出现使用不同工作参数的特别效果。在此，也能够在能量源和覆层材料之间的相对运动的过程中改变叠加的范围。在图4中示意地示出的实施方式中，沿着矩形正弦曲线型的路径将能量施加到覆层材料上，所述路径的走向通过箭头标明。在此，多个能量产生部跟随所述路径，或者也可以仅一个能量产生部跟随所述路径，而其他能量产生部平面地或部分平面地用能量加载覆层材料。在矩形正弦曲线型走向的过程中，能够目的明确地改变一个或多个能量产生部的工作参数，例如在覆层材料12的用阴影线示出的边缘区域中改变。在所述用阴影线示出的边缘区域中，例如能够降低进给速度，提高能量源的功率(例如激光功率)或者首先接通和断开确定的能量产生部。以这种方式能够目的明确地影响在涂层材料的不同区域中的接合连接部的质量，以至于能够实现接合连接部的强度以及接合连接部的最优的外观的最优组
口 ο此外，在范围中通过接通或断开一个或多个能量产生部也能够有利地实现对工件或覆层材料的变化的尺寸的适配。
权利要求
1.用于对工件(2)覆层的设备(1)，所述工件(2)优选至少部分地由木头、木质材料、塑料等制成，所述设备(I)包括 用于输入覆层材料(12)的输入装置(10)； 用于将所述覆层材料(12)压紧到所述工件(2)的表面(2a)上的压紧装置(20)； 用于引起所述压紧装置(20)和相应的所述工件(2)之间的相对运动的输送装置(4)； 用于将能量施加到所述覆层材料(12)和/或所述工件(2)上的能量源(30);以及 用于控制至少所述能量源(30)的控制装置(50)， 其特征在于， 所述能量源(30)具有至少两个能量产生部(30 '、30")，其中，所述控制装置(50)设置成用于使至少两个能量产生部(30 ' 30")至少有时以至少一个彼此不同的工作参数工作，或者所述能量产生部是不同的。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，至少一个能量产生部(30'、30")从由激光产生部、红外线产生部、超声波产生部、磁场产生部、微波产生部、等离子产生部以及气体处理部组成的组中选择。
3.根据权利要求I或2所述的设备，其特征在于，从能量强度、能量方向和能量产生的时间分布曲线、尤其也从接通或断开能量产生部(30 '、30")的时间点组成的组中选择能够彼此无关地设置的工作参数。
4.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，设置有至少两个激光产生部(30 ; 、30")。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，至少两个激光产生部(30'、30")设置为激光器(30)的分开的棒。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，至少两个激光产生部(30'、30")设置为分开的激光器。
7.根据权利要求4至6之一所述的设备，其特征在于，所述控制装置(50)设置成用于使至少两个激光产生部(30 '、30")以不同的激光功率和/或激光波长工作。
8.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，至少两个能量产生部(30'、30")设置成，使得所述能量产生部(30 '、30")施加到所述覆层材料(12)和/或所述工件(2)上的能量至少部分地叠加。
9.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述控制装置(50)设置成用于在所述能量源(30)和所述覆层材料(12)或所述工件(2)之间的相对运动的过程中改变至少一个工作参数。
10.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备还具有测量装置(60)，尤其是高温计，所述测量装置(60)用于测量通过所述能量源(30)施加到所述覆层材料(12)和/或所述工件(2)上的能量的量。
11.用于使用根据上述权利要求之一所述的设备(I)对工件(2)覆层的方法，所述工件(2)优选地至少部分地由木头、木质材料、塑料等制成，其特征在于，至少两个能量产生部(30 ;、30")以至少一个彼此不同的工作参数工作。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述能量源(30)和所述覆层材料(12)或所述工件(2)之间的相对运动的过程中改变至少一个工作参数。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，借助于测量装置(60)至少有时测量通过所述能量源施加到所述覆层材料(12)和/或所述工件(2)上的能量的量，并且在考虑所测量的所述能量的量的情况下确定至少一个能量产生部(30 '、30")的至少一个工作参数。
全文摘要
本发明涉及一种用于对工件(2)覆层的设备(1)，所述工件(2)优选地至少部分地由木头、木质材料、塑料等制成，所述设备(1)包括用于输入覆层材料(12)的输入装置(10)、用于将覆层材料(12)压紧到工件(2)表面(2a)上的压紧装置(20)、用于引起在压紧装置(20)和相应的工件(2)之间的相对运动的输送装置(4)、用于将能量施加到覆层材料(12)和/或工件(2)上的能量源(30)、以及用于控制至少所述能量源(30)的控制装置(50)。根据本发明的设备的特征在于，所述能量源(30)具有至少两个能量产生部(30＇、30″)，其中所述控制装置(50)设置成用于使至少两个能量产生部(30＇、30″)至少有时以至少一个彼此不同的工作参数工作，或者所述能量产生部是不同的。
文档编号B27D5/00GK102741025SQ201180006447
公开日2012年10月17日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月18日
发明者约翰内斯·施密德 申请人:豪迈木材加工系统股份公司