Beschichtungsmittels auf Bögen eines Trägermaterials in einem Beschichtungsprozess"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Anlage zur automatischen Erfassung von

Auftragsmengen eines Beschichtungsmittels auf Bögen eines Trägermaterials in einem

Beschichtungsprozess sowie ein entsprechendes Verfahren unter Verwendung einer solchen mobilen Anlage.

In Beschichtungsprozessen wird ein Beschichtungsmittel auf ein Trägermaterial aufgebracht, wobei als Beschichtungsmittel beispielsweise ein Lack, ein Farbmittel oder ein Klebstoff vorgesehen sein kann. Klebstoffe werden insbesondere in Kaschierungsprozessen eingesetzt, bei denen zunächst ein Trägermaterial mit einem Klebstoffauftrag versehen wird, bevor eine weitere Materialschicht als Schutz- oder Dekorschicht aufkaschiert wird. Auf diese Weise werden zum Beispiel

Verpackungsmaterialien auf Basis von Wellpappe hergestellt, indem zunächst Wellpappebögen mit einer Kleberschicht versehen werden, bevor dann ein die gewünschten Produktinformationen tragender Druckbogen aufkaschiert wird. Auch Laminatpaneele werden in derartigen

Kaschierungsverfahren hergestellt.

Die genaue Kenntnis der Auftragsmenge eines Beschichtungsmittels ist sowohl unter

betriebswirtschaftlichen als auch unter verarbeitungstechnischen Aspekten bedeutsam. Unter der Auftragsmenge wird im Sinne der Erfindung die in einem konkreten Beschichtungsprozess auf eine gegebene Fläche eines Trägermaterials aufgebrachte Menge an Beschichtungsmittel verstanden, mit anderen Worten die aufgebrachte Menge an Beschichtungsmittel pro Flächeneinheit, beispielsweise angegeben in g/m ² .

Da unterschiedliche Beschichtungsmittel Qualitätsunterscheide aufweisen können, kann zur Beschichtung einer gegebenen Fläche zur Erzielung des gleichen Ergebnisses von einem höherqualitativen Beschichtungsmittel A eine geringere Menge erforderlich sein als von einem Beschichtungsmittel B niedrigerer Qualität. Da mit dem Qualitätsunterschied in der Regel auch Preisunterschiede einhergehen, ist zur Kalkulation der tatsächlichen Kosten einer Beschichtung die Auftragsmenge eine wesentliche Größe. Sie wird benötigt, um den Beschichtungsprozess möglichst kostengünstig zu realisieren.

Die konkrete Auftragsmenge in einem Beschichtungsprozess hat auch Auswirkungen auf weitere, sich an die Beschichtung bzw. Kaschierung anschließende Verfahrensschritte. So wird durch eine größere Auftragsmenge an Beschichtungsmittel im Allgemeinen auch mehr Feuchtigkeit in das Produkt eingebracht, die durch entsprechend angepasste Trocknungsmechanismen bzw. Trocknungszeiten nachfolgend wieder abgeführt werden muss. Die genaue Kenntnis der

Auftragsmenge ist daher auch in diesem Zusammenhang von Bedeutung, um auch hier den Beschichtungsprozess zu optimieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage und ein Verfahren bereitzustellen, mit Hilfe derer Auftragsmengen eines Beschichtungsmittels in einem Beschichtungsprozess auf einfache und effiziente Weise erfasst werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine mobile Anlage gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der

Unteransprüche.

Gemäß Patentanspruch 1 handelt es sich bei der Erfindung um eine mobile Anlage zur automatischen Erfassung von Auftragsmengen eines Beschichtungsmittels auf Bögen eines Trägermaterials in einem Beschichtungsprozess, umfassend: mindestens einen Längensensor sowie mindestens einen Breitensensor zur Erfassung der Länge und der Breite der Bögen; einen Zählsensor zur Erfassung der Anzahl der Bögen; einen Volumenmesser, wie beispielsweise einen Durchflussmesser, zur Bestimmung der Menge des aufgetragenen Beschichtungsmittels; eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der von dem Längensensor, dem

Breitensensor, dem Zählsensor und dem Volumenmesser erfassten Daten und zur Gewinnung von Informationen aus diesen Daten, sowie ein Speichermedium zur Speicherung der erfassten Daten und der gewonnenen Informationen.

Mit anderen Worten sieht die Erfindung ein mobiles Set bestehend aus verschiedenen Sensoren, einer angeschlossenen Datenverarbeitungseinrichtung sowie einem Speichermedium vor, wobei sämtliche für die Bestimmung der Auftragsmenge des Beschichtungsmittels erforderlichen Parameter über die Sensoren automatisch erfassbar und der Datenverarbeitungseinrichtung zur weiteren Verarbeitung zuführbar sind. Das Speichermedium erlaubt die dauerhafte Speicherung aller Daten.

Die Auftragsmenge wird dabei aus der Fläche der zu beschichtenden Bögen sowie aus der auf die Bögen aufgebrachten Beschichtungsmittelmenge bestimmt. Zur automatischen Ermittlung der Fläche der Bögen des Trägermaterials sind erfindungsgemäß mindestens ein Längensensor und mindestens ein Breitensensor vorgesehen. Der Längensensor erfasst die Länge eines zu beschichtenden Bogens, während der Breitensensor dessen Breite erfasst. Bei einem im

Wesentlichen rechteckigen Bogen wird unter der Länge des Bogens dessen Erstreckung in Richtung des Durchlaufs durch die Beschichtungs- bzw. Kaschieranlage verstanden, während die Breite des Bogens dessen Erstreckung senkrecht zur Durchlaufrichtung beschreibt. Die Signale des Längen- und des Breitensensors werden der Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt, welche aus den automatisch erfassten Maßen die Fläche eines Bogens berechnet. Die Erfindung sieht weiter einen Zählsensor zur Erfassung der Anzahl der zu beschichtenden Bögen vor, dessen Ausgangssignal ebenfalls der Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt wird. Aus der Fläche eines Bogens sowie der Anzahl der zu beschichtenden Bögen errechnet die

Datenverarbeitungseinrichtung die zu beschichtende Gesamtfläche.

Zur Erfassung der Menge des auf die Bögen aufgebrachten Beschichtungsmittels ist

erfindungsgemäß ein Volumenmesser vorgesehen. Auch das Ausgangssignal des

Volumenmessers wird der Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt, und diese errechnet aus der zuvor bestimmten Gesamtfläche und der von dem Volumenmesser erfassten

Beschichtungsmittelmenge die Auftragsmenge an Beschichtungsmittel pro Flächeneinheit, beispielsweise in g/m ² .

Sowohl die von den Sensoren unmittelbar gelieferten Rohdaten als auch die aus diesen Rohdaten mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung gewonnenen Informationen wie Fläche eines einzelnen Bogens, Gesamtfläche und Auftragsmenge werden auf einem Speichermedium gespeichert und stehen so für einen späteren Zugriff dauerhaft zur Verfügung. Bei dem Speichermedium kann es sich beispielsweise um eine in die Datenverarbeitungseinrichtung integrierte oder externe

Festplatte, einen USB-Stick, eine Speicherkarte oder ähnliches handeln.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht darüber hinaus einen Höhensensor zur Erfassung der Höhe der zu beschichtenden Bögen vor, wobei auch die von dem Höhensensor erfassten Daten von der Datenverarbeitungseinrichtung weiterverarbeitbar und auf dem Speichermedium speicherbar sind. Unter der Höhe der Bögen wird hier die Höhe bzw. Stärke eines einzelnen Bogens des Trägermaterials verstanden. Die Höhe kann dabei über eine Messung eines

Walzenspalts bestimmt werden, durch den das Trägermaterial geführt wird. Insbesondere ist über den Höhensensor bei Verwendung von Wellpappe als Trägermaterial die Wellenart der Wellpappe automatisch erfassbar.

Gemäß einem weiteren Vorschlag sieht die Erfindung zwei Breitensensoren zur Erfassung der Breite eines zu beschichtenden Bogens vor, wobei ein erster Breitensensor auf einer ersten Seite des Bogens und ein zweiter Breitensensor auf einer dieser gegenüberliegenden zweiten Seite des Bogens angeordnet ist. Bei dieser Anordnung werden die Positionen der beiden Kanten eines Bogens in Breitenrichtung erfasst und die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt hieraus sowie aus dem bekannten Abstand der beiden Breitensensoren durch Differenzbildung die Breite des Bogens. Als geeignete Sensoren für den Längensensor, den Breitensensor und/oder den Höhensensor schlägt die Erfindung Lasersensoren vor, welche einen Abstand beispielsweise über eine

Laufzeitmessung eines Laserpulses oder über Lasertriangulation messen. Derartige Sensoren erlauben eine berührungslose Messung.

Der Zählsensor zur Erfassung der Anzahl der Bögen kann erfindungsgemäß in einen allgemein bekannten Bogenanleger integriert sein. Der Bogenanleger nimmt die zu beschichtenden Bögen einzeln mittels eines oder mehrerer Vakuum-Sauger von einem Bogenstapel auf und führt sie der Beschichtungsanlage zu, wo er sie gemäß einer voreinstellbaren Ausrichtung ablegt. Der Zählsensor misst die Anzahl der getätigten Hübe und dieser Messwert wird der

Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Volumenmesser zur Bestimmung der Menge des aufgetragenen Beschichtungsmittels ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser vorgeschlagen. Derartige Durchflussmesser basieren auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion und sind geeignet zur Messung von Messgut, welches eine elektrische

Mindestleitfähigkeit aufweist. In einem senkrecht zur Flussrichtung des Messgutes orientierten, von außen angelegten Magnetfeld werden die in dem Messgut enthaltenen Ladungsträger unterschiedlich abgelenkt, so dass an entsprechend angeordneten Messelektroden eine durch die Ladungstrennung hervorgerufene Spannung abgreifbar ist. Diese Spannung ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Ladungsträger. In Kenntnis des von dem Messgut durchflossenen Querschnitts und der Strömungsgeschwindigkeit kann auf diese Weise die Durchflussmenge bestimmt werden.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Anlage eine Anzeigevorrichtung auf, auf welcher die von den Sensoren erfassten Daten sowie die mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung daraus gewonnenen Informationen darstellbar sind. Bei der Anzeigevorrichtung kann es sich um ein handelsübliches Display handeln, welches jedoch auch als Touchscreen ausgebildet sein kann, so dass eine Steuerung der Datenverarbeitungsanlage über das Touchscreen möglich ist.

Die erfindungsgemäße mobile Anlage ist unter anderem zur Erfassung von Auftragsmengen von Klebstoff geeignet, insbesondere von wasserbasierten ungeschäumten oder geschäumten Klebstoffen. Als Trägermaterialien für die Beschichtung kommen beispielsweise Materialien auf Basis von Papier oder Holz in Frage, insbesondere Karton oder Wellpappe. Die mobile Anlage kann z.B. auch bei der Herstellung von Laminatböden zum Einsatz kommen, bei der auf

Holzfaserträgerplatten eine weitere Schutz- oder Dekorschicht aufkaschiert wird.

Die erfindungsgemäße mobile Anlage zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sämtliche Komponenten in bereits bestehende Beschichtungs- und Kaschieranlagen integriert werden können, und zwar sowohl für den nur kurzzeitigen als auch für den Dauereinsatz. Die automatische Erfassung sämtlicher für die Bestimmung der Auftragsmengen relevanter Daten ist deutlich weniger fehleranfällig als eine manuelle Bestimmung, Eingabe und Berechnung dieser Daten durch einen Arbeiter und spart so Arbeitszeit und Arbeitskosten.

Die Erfindung sieht weiter ein Verfahren zur automatischen Erfassung von Auftragsmengen eines Beschichtungsmittels auf Bögen eines Trägermaterials in einem Beschichtungsprozess unter Verwendung einer mobilen Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vor, umfassend die folgenden Schritte:

- Bestimmung der Länge eines Bogens mit Hilfe des mindestens einen

Längensensors;

- Bestimmung der Breite eines Bogens mit Hilfe des mindestens einen

Breitensensors;

- Bestimmung der Anzahl der Bögen mit Hilfe des Zählsensors;

- Bestimmung der Menge des aufgetragenen Beschichtungsmittels mit Hilfe des Volumenmessers;

- Bestimmung der insgesamt beschichteten Fläche aus der Länge, der Breite und der Anzahl der Bögen mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung;

- Bestimmung der Auftragsmenge des Beschichtungsmittels aus der insgesamt beschichteten Fläche und der Menge des aufgetragenen Beschichtungsmittels mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung;

- Speicherung der von den Sensoren und dem Zähler erfassten Daten sowie der mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung daraus gewonnen Informationen auf einem Speichermedium.

Als weiteren Schritt kann das Verfahren die Bestimmung der Höhe eines Bogens mit Hilfe eines Höhensensors umfassen.

Die Bestimmung der Länge und/oder der Breite eines Bogens kann erfindungsgemäß über eine Differenzmessung erfolgen. Dabei werden die Positionen der Kanten eine Bogens mit Hilfe der Längen- bzw. Breitensensoren vermessen und aus den bekannten Positionen der Sensoren relativ zu den Abmessungen der gesamten Anlage kann die Länge bzw. die Breite des Bogens errechnet werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der

erfindungsgemäßen mobilen Anlage. Figur 1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete mobile Anlage zur automatischen Erfassung von Auftragsmengen eines Klebstoffes auf Bögen eines Karton-Trägermaterials. Die einzelnen Komponenten der Anlage sind weder in ihren Abmessungen noch in ihrer konkreten Anordnung zueinander maßstabsgetreu dargestellt, es handelt sich vielmehr um eine schematisierte

Darstellung zur Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips der Anlage.

Ein zu beschichtender Bogen 2 aus Karton mit einer Länge L und einer Breite B und mit Kanten 4, 5, 6 und 7 liegt mit seiner Kante 7 an einer Referenzlinie 8 innerhalb eines ansonsten nicht weiter dargestellten Bogenanlegers einer ebenfalls nicht dargestellten Beschichtungsanlage an. Im Betrieb der Beschichtungsanlage bewegt sich der Bogen 2 in der durch den Pfeil 14 angezeigten Bewegungsrichtung („Durchlaufrichtung") durch die Beschichtungsanlage hindurch.

Zur Bestimmung der Länge L und der Breite B des Bogens 2 sind im Bereich des Bogenanlegers ein Längensensor 10 sowie ein erster Breitensensor 1 1 und ein zweiter Breitensensor 12 vorgesehen. Bei allen drei Sensoren 10, 1 1 , 12 handelt es sich um Lasersensoren, die einen Abstand zu einem Messobjekt über eine Laufzeitmessung eines ausgesandten Laserpulses messen können. Die Sensoren 10, 1 1 , 12 sind für Abstandmessungen in einem Bereich zwischen etwa 50 mm und 2000 mm ausgelegt.

Der Längensensor 10 ist in Bewegungsrichtung hinter dem Bogen 2 angeordnet und misst den durch den Doppelpfeil A1 dargestellten Abstand des Sensors 10 zu der Kante 6 des Bogens 2. Das Ausgangssignal des Längensensors 10 wird über eine Signalleitung 18 einer

Datenverarbeitungseinrichtung 20 zugeführt, welche aus dem Messsignal des Sensors 10 sowie aus dem bekannten Abstand des Sensors 10 zu der Referenzlinie 8 des Bogenanlegers durch Differenzbildung die Länge L des Bogens 2 errechnet.

Die beiden Breitensensoren 1 1 und 12 sind einander gegenüberstehend auf einer Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung 14 angeordnet. Der Sensor 1 1 misst den Abstand A2 zu der Kante 4 des Bogens 2, während der Sensor 12 den Abstand A3 zu der Kante 5 des Bogens misst. Die

Ausgangssignale der beiden Breitensensoren 1 1 und 12 werden über Signalleitungen 16 und 17 der Datenverarbeitungseinrichtung 20 zugeführt, welche aus den Messsignalen der Sensoren 1 1 und 12 sowie aus dem bekannten Abstand der beiden Sensoren 1 1 und 12 zueinander die Breite B des Bogens 2 errechnet.

Als Produkt aus der ermittelten Länge L und der Breite B des Bogens 2 errechnet die

Datenverarbeitungseinrichtung 20 die Fläche des Bogens 2.

Zur Bestimmung der in einem Beschichtungsprozess insgesamt beschichteten Fläche ist die Fläche eines einzelnen Bogens 2 mit der Anzahl der gleichartigen Bögen zu multiplizieren. Zur Ermittlung dieser Anzahl weist die mobile Anlage 1 einen Zählsensor 9 auf, welcher in den Bogenanleger integriert ist. Der Bogenanleger hebt mit Hilfe eines Vakuumsaugers einen Bogen 2 von einem an der Beschichtungsanlage bereitgestellten Bogenstapel ab und legt diesen auf einem Kaschiertisch der Beschichtungsanlage ab. Der Zählsensor 9 erfasst die im Laufe eines

Beschichtungsprozesses getätigten Hübe des Bogenanlegers, welche der Anzahl der der Beschichtungsanlage zugeführten Bögen 2 entsprechen, und liefert über eine Signalleitung 15 ein entsprechendes Ausgangssignal an die Datenverarbeitungseinrichtung 20.

Als Produkt aus der Fläche eines einzelnen Bogens 2 und der Anzahl der insgesamt verarbeiteten Bögen errechnet die Datenverarbeitungseinrichtung 20 die zu beschichtende Gesamtfläche aller Bögen 2.

Wenn der Bogen 2 in Bewegungsrichtung 14 durch die Beschichtungsanlage hindurchläuft, passiert der Bogen 2 das Leimwerk der Beschichtungsanlage, von welchem in Figur 1 lediglich der Aufgabebehälter 3 für den Klebstoff schematisch dargestellt ist. Im Leimwerk erfolgt der Auftrag des Klebstoffes auf das Trägermaterial. Dies geschieht in an sich bekannter Weise und wird hier nicht näher ausgeführt. Zur Ermittlung der Menge des in einem Beschichtungsprozess

aufgebrachten Klebstoffes ist an den Aufgabebehälter 3 ein Volumenmesser 13 angeschlossen. Bei dem Volumenmesser 13 handelt es sich um einen magnetisch-induktiven Volumenmesser, welcher aus der Strömungsgeschwindigkeit des Klebstoffes und aus dem durchflossenen

Querschnitt die Durchflussmenge bzw. das Durchflussvolumen bestimmt. Das Ausgangssignal des Volumenmessers 13 wird über eine Signalleitung 19 der Datenverarbeitungseinrichtung 20 zugeführt. Der Volumenmesser 13 ist auf die Messung von Durchflussmengen zwischen etwa 1 L/Stunde und 1000 L/Stunde ausgelegt.

Als Verhältnis aus dem mit Hilfe des Volumenmessers 13 bestimmten Klebstoffvolumen und der ermittelten Gesamtfläche aller in dem Beschichtungsprozess beschichteten Bögen 2 errechnet die Datenverarbeitungseinrichtung 20 die Auftragsmenge, beispielsweise in g/cm ² .

Sämtliche von den Sensoren 9, 10, 1 1 , 12 und 13 unmittelbar gelieferten Rohdaten sowie die in der Datenverarbeitungseinrichtung 20 daraus gewonnen Informationen wie die Fläche eines einzelnen Bogens 2, die Gesamtfläche aller Bögen 2 und die Auftragsmenge, werden auf einem Speichermedium 22 dauerhaft gespeichert. Bei dem Speichermedium 22 handelt es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen handelsüblichen USB-Stick, welcher über eine entsprechende USB-Schnittstelle 21 an die Datenverarbeitungsanlage 20 angeschlossen werden kann. Auf dem USB-Stick 20 stehen die gespeicherten Daten für den jederzeitigen Zugriff dauerhaft zur Verfügung, so dass auf einfache Weise Vergleiche zwischen unterschiedlichen Beschichtungsprozessen durchgeführt werden können. Auch können, z.B. im Falle von

Reklamationen, rückwirkend die Bedingungen bei einem konkreten Beschichtungsprozess eingesehen werden und die gewonnenen und abgespeicherten Daten können so zur

Fehlervermeidung herangezogen werden. Schließlich weist die mobile Anlage 1 ein Display 24 auf, welches als Touchscreen ausgebildet ist und über eine Schnittstelle 23 an die Datenverarbeitungseinrichtung 20 angeschlossen ist. Auf dem Display 24 sind alle von den Sensoren 9 - 13 gelieferten Rohdaten sowie die daraus gewonnen Informationen darstellbar und somit für einen Arbeiter an der Beschichtungsanlage sowohl online während der Beschichtung als auch zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen aus dem Speichermedium einsehbar.

Zusätzlich zu den in Figur 1 dargestellten Sensoren kann die mobile Anlage 1 weitere Sensoren enthalten. So kann ein Höhensensor zur Bestimmung der Höhe des Bogens 2 vorgesehen sein. Handelt es sich bei dem Bogen 2 um einen Wellpappebogen, so kann über die Höhenmessung die Wellenart der Wellpappe ermittelt werden. Darüber hinaus können Sensoren zur Erfassung der Feuchte oder der Farbe des beschichteten Produkts in die mobile Anlage integriert sein. Die Ausgangssignale sämtlicher Sensoren können in oben beschriebener Weise der

Datenverarbeitungseinrichtung 20 zugeführt und von dieser weiterverarbeitet werden sowie auf dem Speichermedium 22 gespeichert und auf dem Display 24 dargestellt werden.

Aus den von den Sensoren gelieferten Daten können darüber hinaus weitere für den

Produktionsablauf interessante Informationen gewonnen werden, wie z.B. die

Produktionsgeschwindigkeit in m/min oder Bögen/Stunde. Auch die Klebstoffkosten, angegeben beispielsweise in€/m ² , können direkt ermittelt werden und erlauben so einen den tatsächlichen Verbrauch berücksichtigenden Vergleich zwischen unterschiedlichen Klebstoffarten.

Bezugszeichenliste

1 mobile Anlage

2 Bögen

3 Aufgabebehälter

4 Kante

5 Kante

6 Kante

7 Kante

8 Referenzlinie

9 Zählsensor

10 Längensensor

1 1 erster Breitensensor

12 zweiter Breitensensor

13 Volumenmesser

14 Bewegungsrichtung

15 Signalleitung

16 Signalleitung

17 Signalleitung

18 Signalleitung

19 Signalleitung

20 Datenverarbeitungseinrichtung

21 Schnittstelle

22 Speichermedium

23 Schnittstelle

24 Display