DE102015001408A1 - Plant for the form hardening of workpieces - Google Patents

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Eisenmann SE
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Abstract

Eine Anlage zum Formhärten von Werkstücken umfasst eine Ofeneinrichtung (8), in welcher Werkstücke (4) auf eine Umformtemperatur erwärmbar sind, und eine Umformeinrichtung (12), in welcher die erwärmten Werkstücke (4) formbar sind. Mittels einer Übergabeeinrichtung (10) sind Werkstücke (4) von der Ofeneinrichtung (8) an die Umformeinrichtung (12) übergebbar. Die Übergabeeinrichtung (10) ist in einem Übergaberaum (36) angeordnet, welcher zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse (38) begrenzt ist und den Raum zwischen der Ofeneinrichtung (8) und der Umformeinrichtung (12) weitgehend überbrückt. Außerdem ist ein Verfahren zum Formhärten von Werkstücken (4) angegeben.A plant for work hardening of workpieces comprises a furnace device (8), in which workpieces (4) can be heated to a forming temperature, and a forming device (12), in which the heated workpieces (4) are malleable. By means of a transfer device (10), workpieces (4) can be transferred from the furnace device (8) to the forming device (12). The transfer device (10) is arranged in a transfer space (36), which is bounded at least in regions by a housing (38) and largely bridges the space between the furnace device (8) and the forming device (12). In addition, a method for the form hardening of workpieces (4) is specified.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Formhärten von Werkstücken mit

  • a) einer Ofeneinrichtung, in welcher Werkstücke auf eine Umformtemperatur erwärmbar sind;
  • b) einer Umformeinrichtung, in welcher die erwärmten Werkstücke formbar sind;
  • c) einer Übergabeeinrichtung, mittels welcher Werkstücke von der Ofeneinrichtung an die Umformeinrichtung übergebbar sind.
The invention relates to a system for the molding of workpieces with
  • a) a furnace device in which workpieces are heated to a forming temperature;
  • b) a forming device in which the heated workpieces are malleable;
  • c) a transfer device, by means of which workpieces can be transferred from the furnace device to the forming device.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Formhärten von Werkstücken, bei dem

  • a) die Werkstücke in einer Ofeneinrichtung auf eine Umformtemperatur erwärmt werden;
  • b) die Werkstücke in einer Umformeinrichtung geformt werden;
  • c) die Werkstücke von der Ofeneinrichtung an die Umformeinrichtung übergeben werden.
Moreover, the invention relates to a method for the form hardening of workpieces, in which
  • a) the workpieces are heated in a furnace device to a forming temperature;
  • b) the workpieces are formed in a forming device;
  • c) the workpieces are transferred from the oven device to the forming device.

Formhärten hat sich besonders als Verfahren zur Warmumformung von Werkstücken aus Metall zu Bauteilen insbesondere in der Automobilindustrie etabliert und ist auch unter den Begriffen Presshärten oder Hot Stamping geläufig. Die umzuformenden Werkstücke werden in einer Ofeneinrichtung erwärmt, mit einer Übergabeeinrichtung wie beispielsweise einem mehrachsigen Roboter von der Ofeneinrichtung an eine Umformeinrichtung übergeben und dort durch ein Presswerkzeug in das gewünschte Bauteil umgeformt.Form hardening has become particularly established as a method for hot working metal parts into components, in particular in the automotive industry, and is also familiar under the terms press hardening or hot stamping. The workpieces to be reshaped are heated in a furnace device, transferred by means of a transfer device, such as a multi-axis robot, from the furnace device to a forming device, where they are shaped by a pressing tool into the desired component.

Zum Beispiel werden Werkstücke aus Stahlblech bei einer so genannten Austenitisierung auf eine Umformtemperatur zwischen etwa 800°C und 1100°C erwärmt. In der Praxis liegt die Umformtemperatur bei Stahlblechen aus gängigen Bor-Mangan-Stahl-Legierungen bei 930°C. Häufig sind derartige Stahlbleche mit einer Aluminium-Silicium-Beschichtung (AlSi) versehen. Ein solches Stahlblech-Werkstück kann beispielsweise eine flache Stahlblechtafel oder -platine oder auch ein bereits in einem vorhergehenden Schritt, zum Beispiel durch kaltes Tiefziehen, vorgeformtes Stahlblechteil sein. Anschließend wird das erwärmte Werkstück in der Umformeinrichtung mit einem gekühlten Presswerkzeug umgeformt und zugleich abgeschreckt. Hierdurch ändert sich beim Formprozess das Materialgefüge und die erhaltenden Bauteile haben eine beträchtlich höhere Festigkeit und Steifigkeit als Bauteile, die aus dem Werkstück kalt geformt wurden.For example, workpieces made of sheet steel are heated to a forming temperature between about 800 ° C and 1100 ° C during so-called austenitization. In practice, the forming temperature for steel sheets made from common boron-manganese-steel alloys is 930 ° C. Frequently, such steel sheets are provided with an aluminum-silicon coating (AlSi). Such a sheet steel workpiece may be, for example, a flat steel sheet or board or even a sheet steel preformed in a previous step, for example by cold drawing. Subsequently, the heated workpiece is formed in the forming device with a cooled pressing tool and quenched at the same time. As a result, the material structure changes during the molding process and the components obtained have a considerably higher strength and rigidity than components that have been cold-formed from the workpiece.

Auf dem Weg der Werkstücke von der Ofeneinrichtung zur Umformeinrichtung kommen die Werkstücke regelmäßig mit der Umgebungsatmosphäre und dabei insbesondere mit Luftsauerstoff in Kontakt.On the way of the workpieces from the oven device to the forming device, the workpieces come regularly in contact with the ambient atmosphere and in particular with atmospheric oxygen.

Dies kann jedoch die Materialeigenschaften der Werkstücke und damit auch der resultierenden Bauteile in unerwünschter Weise negativ beeinflussen.However, this can adversely affect the material properties of the workpieces and thus the resulting components in an undesirable manner.

Zudem kühlt das zuvor erwärmte Werkstück ab. Das Ausmaß dieser Abkühlung hängt dabei von Umsetzparametern wie Zeit, Weg und/oder Geschwindigkeit ab, die von der Entnahme des Werkstücks aus der Ofeneinrichtung bis zum Umformen vorherrschen. Die Qualität der beim Formhärten erhaltenen Bauteile kann jedoch beträchtlich variieren, wenn verschiedene Werkstücke mit Sauerstoff in Kontakt kommen und mit unterschiedlichen Temperaturen umgeformt werden.In addition, the previously heated workpiece cools down. The extent of this cooling depends on conversion parameters such as time, distance and / or speed, which prevail from the removal of the workpiece from the oven device to forming. However, the quality of the components obtained in the case hardening can vary considerably when different workpieces come into contact with oxygen and are formed at different temperatures.

Um die Werkstücke auf die erforderliche Umformtemperatur zu erwärmen, sind verschiedene Ofenkonzepte bekannt. Am Markt vertreten sind derzeit besonders Durchlauföfen, bei denen die Werkstücke mit einem Fördersystem im Durchlauf durch einen Ofentunnel gefördert werden. Üblich sind dabei Rollenöfen, bei denen die Werkstücke auf einer Rollenbahn im Durchlauf durch den Ofen gefördert werden. Heutzutage hat es sich auch etabliert, eine Mehrzahl von kleineren Einzelöfen zu verwenden, in denen gegebenenfalls jeweils nur ein einziges Werkstück oder jedenfalls eine geringe Anzahl von Werkstücken auf die Umformtemperatur gebracht werden kann.In order to heat the workpieces to the required forming temperature, various furnace concepts are known. On the market are currently particularly running furnaces in which the workpieces are conveyed with a conveyor system in the passage through an oven tunnel. Usual are roller furnaces, in which the workpieces are conveyed on a roller conveyor in the passage through the oven. Today, it has also become established to use a plurality of smaller individual ovens, in which, if appropriate, only a single workpiece or in any case a small number of workpieces can be brought to the forming temperature.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Anlage und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diesen Gedanken Rechnung tragen.It is an object of the invention to provide a system and a method of the type mentioned, which take into account this idea.

Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

  • d) die Übergabeeinrichtung in einem Übergaberaum angeordnet ist, welcher zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse begrenzt ist und den Raum zwischen der Ofeneinrichtung und der Umformeinrichtung weitgehend überbrückt.
This object is achieved in a system of the type mentioned in that
  • d) the transfer device is arranged in a transfer space, which is at least partially limited by a housing and largely bridges the space between the furnace device and the forming device.

Erfindungsgemäß ist somit zwischen der Ofeneinrichtung und der Umformeinrichtung ein Übergaberaum mit einem eigenen Gehäuse angeordnet. In diesem Übergaberaum kann eine von der Umgebungsatmosphäre abweichende Atmosphäre vorliegen. Insbesondere kann dort eine sauerstofffreie oder zumindest sauerstoffreduzierte Arbeitsatmosphäre herrschen. Darüber hinaus kann in dem Übergaberaum eine weitgehend konstante Temperatur aufrechterhalten werden. Das Gehäuse muss den Übergaberaum dabei nicht vollständig begrenzen. Beispielsweise kann zwischen Wandelementen und dem Anlagenboden ein Zwischenraum verbleiben, ohne dass dies die Arbeitsatmosphäre im Übergaberaum negativ beeinflusst. Das Gehäuse kann auch zumindest teilweise durch flexible Gehäuseelemente gebildet sein.According to the invention, a transfer space with a separate housing is thus arranged between the furnace device and the forming device. In this transfer room, there may be an atmosphere deviating from the ambient atmosphere. In particular, there may be an oxygen-free or at least oxygen-reduced working atmosphere. In addition, a largely constant temperature can be maintained in the transfer room. The housing need not completely limit the transfer space. For example, a gap may remain between wall elements and the plant floor, without this adversely affecting the working atmosphere in the transfer room. The housing can also be formed at least partially by flexible housing elements.

Es ist günstig, wenn das Gehäuse einen Zugang umfasst, über welchen ein oder mehrere Werkstücke in den Übergaberaum einbringbar sind. Die Werkstücke gelangen dann nicht über die Ofeneinheit, die dann gegebenenfalls über einen vom Übergaberaum abliegenden Einlass beschickt werden kann, sondern separat in den Übergaberaum, und können dort von der Übergabeeinrichtung gehandhabt werden.It is favorable if the housing comprises an access, via which one or more workpieces can be introduced into the transfer space. The workpieces then do not pass through the oven unit, which may then optionally be charged via an inlet remote from the transfer room, but separately in the transfer room, and can be handled there by the transfer device.

In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn der Zugang als Zugangsschleuse ausgebildet ist, durch welche die Atmosphäre des Übergaberaums von der Umgebungsatmosphäre getrennt bleibt.In this case, it is advantageous if the access is designed as an access lock, by means of which the atmosphere of the transfer room remains separated from the ambient atmosphere.

Es ist günstig, wenn zwischen der Ofeneinrichtung und der Übergabeeinrichtung ein Temperatur-Schleusenbereich ausgebildet ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich der Bereich des Übergaberaumes, in dem die Übergabeeinrichtung positioniert ist, so erhitzen kann, dass die Übergabeeinrichtung Schaden nehmen könnte. Ohne einen solchen Temperatur-Schleusenbereich könnte bei jeder Entnahme eines Werkstückes aus der Ofeneinheit zuviel heiße Ofenatmosphäre zur Übergabeeinrichtung gelangen.It is favorable if a temperature lock region is formed between the furnace device and the transfer device. In this way it is avoided that the area of the transfer room in which the transfer device is positioned, can heat up so that the transfer device could be damaged. Without such a temperature lock area, too much hot furnace atmosphere could reach the transfer device each time a workpiece is removed from the furnace unit.

Vorzugsweise umfasst der Temperatur-Schleusenbereich eine Strömungseinrichtung, mittels welcher ein Fluid-Strömungsvorhang vor der Ofeneinrichtung erzeugbar ist.Preferably, the temperature-lock region comprises a flow device, by means of which a fluid flow curtain can be generated in front of the furnace device.

Vorteilhaft umfasst das Gehäuse einen Ausgang, über welchen ein aus der Ofeneinrichtung entnommenes Werkstück an die Umformeinrichtung übergebbar ist und welches durch eine Toreinheit verschließbar oder freigebbar ist. Bei der Übergabe an die Umformeinrichtung lässt sich eine Verbindung des Übergaberaumes zur Umwelt nicht vermeiden. Durch einen Ausgang mit einer Toreinheit kann diese Verbindung bei der Übergabe jedoch jeweils zeitlich so kurz wie möglich gehalten werden, so dass ein Atmosphärenverlust oder eine Temperaturänderung mit Auswirkungen auf die Betriebsbedingungen nur über den Zeitraum erfolgt, der für die Übergabe des Werkstückes an die Umformeinrichtung benötigt wird.Advantageously, the housing comprises an output, via which a workpiece removed from the furnace device can be transferred to the shaping device and which can be closed or released by a gate unit. When transferring to the forming device, a connection of the transfer room to the environment can not be avoided. By an output with a gate unit, however, this connection can be kept as short as possible during the transfer, so that a loss of atmosphere or a temperature change affecting the operating conditions only over the period required for the transfer of the workpiece to the forming device becomes.

Die Übergabeeinrichtung ist vorzugsweise als Gelenkarmroboter ausgebildet. Vorzugsweise ist dieser am Boden positioniert.The transfer device is preferably designed as Gelenkarmroboter. Preferably, this is positioned on the ground.

Alternativ kann die Übergabeeinrichtung auch als Hängesystem ausgebildet sein.Alternatively, the transfer device can also be designed as a hanging system.

Es ist günstig, wenn das Volumen des Übergaberaumes so gering wie möglich ist. Um nicht benötigtes Leervolumen zu vermeiden, kann es von Vorteil sein, wenn in dem Übergaberaum ein oder mehrere Füllköper untergebracht sind.It is favorable if the volume of the transfer space is as small as possible. In order to avoid unneeded void volume, it may be advantageous if one or more Füllköper housed in the transfer room.

Die oben genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

  • d) die Übergabe der Werkstücke in einem Übergaberaum erfolgt, welcher zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse begrenzt ist und den Raum zwischen der Ofeneinrichtung und der Umformeinrichtung weitgehend überbrückt.
The above object is achieved in a method of the type mentioned in that
  • d) the transfer of the workpieces takes place in a transfer room, which is limited at least partially by a housing and largely bridges the space between the oven device and the forming device.

Die hierdurch erreichten Vorteile entsprechen den oben zu Anlage erläuterten Vorteilen.The advantages achieved thereby correspond to the advantages explained above for the system.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. In these show:

1 eine Seitenansicht einer Anlage zum Formhärten von Werkstücken mit einem Übergaberaum, welcher eine Ofeneinrichtung, die für ein jeweiliges Werkstück ein gesondertes Ofenmodul umfasst, und eine Umformeinrichtung verbindet; 1 a side view of a system for work hardening of workpieces with a transfer chamber, which connects a furnace device, which comprises a separate furnace module for a respective workpiece, and a forming device;

2 eine Ansicht von oben auf die Anlage von 1; 2 a view from above on the plant of 1 ;

3 eine Seitenansicht einer abgewandelte Anlage zum Formhärten von Werkstücken. 3 a side view of a modified plant for the form hardening of workpieces.

In den Figuren bezeichnet 2 insgesamt eine Anlage zum Formhärten, in welcher Werkstücke 4 in Bauteile 6 umgeformt werden. Bei den Werkstücken 4 handelt es sich beispielsweise um Werkstücke aus Stahlblech, wie es eingangs erläutert wurde.Denoted in the figures 2 altogether a plant for form hardening, in which workpieces 4 in components 6 be transformed. For the workpieces 4 These are, for example, workpieces made of sheet steel, as explained above.

Die Anlage 2 umfasst eine Ofeneinrichtung 8, in welcher die Werkstücke auf eine Umformtemperatur erwärmt werden. Wenn ein Werkstück 4 seine Umformtemperatur erreicht hat, wird es mit Hilfe einer Übergabeeinrichtung 10 aus der Ofeneinrichtung 8 entnommen und an eine Umformeinrichtung 12 übergeben. Diese umfasst in an und für sich bekannter Weise ein gekühltes Presswerkzeug 14, mit dem das Werkstück 4 in einem Umformprozess in das Bauteil 6 umgeformt und abgeschreckt wird. Nach einer vorgegebenen Verweilzeit in dem Presswerkzeug 14, in welcher das nun erzeugte Bauteil 6 auf eine Endtemperatur abkühlt, wird das Bauteil 6 freigegeben und mit Hilfe einer Entnahmeeinrichtung 16 aus der Umformeinrichtung 12 entnommen und sodann seiner weiteren Bestimmung, wie beispielsweise einer mechanischen Nachbearbeitung, zugeführt.The attachment 2 includes a furnace device 8th , in which the workpieces are heated to a forming temperature. If a workpiece 4 has reached its forming temperature, it is using a transfer device 10 from the oven device 8th taken and to a forming device 12 to hand over. This comprises, in a manner known per se, a cooled pressing tool 14 with which the workpiece 4 in a forming process in the component 6 transformed and quenched. After a predetermined residence time in the pressing tool 14 , in which the now produced component 6 Cools to a final temperature, the component is 6 released and with the help of a withdrawal device 16 from the forming device 12 taken and then its further determination, such as a mechanical post-processing supplied.

Sowohl als Übergabeeinrichtung 10 als auch als Entnahmeeinrichtung 16 können mehrachsige Gelenkarmroboter 18 eingesetzt werden, wie sie an und für sich zum Handhaben von Werkstücken bekannt sind; vorliegend sind daher ein Übergaberoboter 18a und ein Entnahmeroboter 18b vorhanden.Both as a transfer device 10 as well as a withdrawal facility 16 can multi-axis articulated robots 18 be used as they are in and of itself for handling workpieces are known; In the present case, therefore, a transfer robot 18a and a picking robot 18b available.

Wie in den Figuren zu erkennen ist, umfasst die Ofeneinrichtung 8 mehrere gesonderte Ofenmodule 20 mit jeweils einem eigenen Modulgehäuse 22, welches einen Ofenraum 24 begrenzt, welcher bei jeweils einem der Ofenmodule gestrichelt veranschaulicht ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Ofenmodule 20a, 20b gezeigt.As can be seen in the figures, the oven device comprises 8th several separate oven modules 20 each with its own module housing 22 which has a stove room 24 limited, which is illustrated by dashed lines in each case one of the oven modules. In the present embodiment, two furnace modules 20a . 20b shown.

Der Ofenraum 24 ist über eine Öffnung 26 im Modulgehäuse 22 von außen zugänglich, die über einer Modultür 28 freigegeben oder verschlossen werden kann. Im Ofenraum 24 befindet sich ein nicht eigens gezeigter Werkstückträger, welcher ein einzelnes Werkstück 4 oder eine Werkstückgruppe aus zwei oder mehreren Werkstücken 4 beim Erwärmen lagert. Der Werkstückträger stellt die einwandfreie Positionierung des oder der Werkstücke 4 bezogen auf das Ofenmodul 20 sicher. Der Werkstückträger kann insbesondere aus reaktionsgebundenem siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid gefertigt sein.The oven room 24 is over an opening 26 in the module housing 22 accessible from the outside, over a module door 28 can be released or closed. In the oven room 24 There is a not specifically shown workpiece carrier, which is a single workpiece 4 or a group of workpieces consisting of two or more workpieces 4 stored during heating. The workpiece carrier ensures proper positioning of the workpiece (s) 4 based on the furnace module 20 for sure. The workpiece carrier can in particular be made of reaction-bonded silicon-infiltrated silicon carbide.

Es sind Ofenmodule 20a, 20b veranschaulicht, in denen jeweils nur ein einzelnes Werkstück 4 erwärmbar ist. Dies spiegelt grundsätzlich den Idealfall wieder, lässt sich jedoch unter Berücksichtigung des dafür erforderlichen Raumbedarfs und der Durchsatzrate der Anlage 2 nicht immer verwirklichen.They are oven modules 20a . 20b illustrates, in each of which only a single workpiece 4 is heated. This basically reflects the ideal case, but can be done taking into account the required space requirements and the throughput rate of the system 2 not always realize.

Wenn daher eine Werkstückgruppe aus zwei oder mehreren Werkstücken 4 in einem Ofenmodul 20 erwärmt werden sollen, baut das Modulgehäuse 22 jeweils entsprechend höher und der Werkstückträger gibt mehrere Trägeretagen vor. In diesem Fall kann das Modulgehäuse 22 auf Höhe jeder dieser Trägeretagen eine jeweilige Öffnung 26 aufweisen und für jede dieser Öffnungen 26 eine Modultür 28 umfassen. Alternativ ist auch das Heranführen mehrerer Trägeretagen an eine einzige Öffnung 26 in einem Ofenmodul 20 möglich.Therefore, if a group of workpieces consists of two or more workpieces 4 in a furnace module 20 to be heated, builds the module housing 22 each correspondingly higher and the workpiece carrier specifies several carrier floors. In this case, the module housing 22 at the height of each of these carrier floors a respective opening 26 and for each of these openings 26 a module door 28 include. Alternatively, it is also the bringing of several carrier floors to a single opening 26 in a furnace module 20 possible.

Die Ofenmodule 20 einer Anlage 2 müssen nicht baugleich sein. Es können auch verschiedene Ofenmodule 20 vorhanden sein, deren Abmessungen, insbesondere das Volumen des Ofenraums 24 und der Querschnitt der Öffnung oder Öffnungen 26, jeweils an verschiedene Arten von Werkstücken 4 oder an eine unterschiedliche Anzahl von unterzubringenden Werkstücken 4 angepasst sind.The oven modules 20 a plant 2 do not have to be identical. There are also different oven modules 20 be present, their dimensions, in particular the volume of the furnace chamber 24 and the cross section of the opening or openings 26 , in each case to different types of workpieces 4 or to a different number of workpieces to be accommodated 4 are adjusted.

Jedes Ofenmodul 20 arbeitet autark und führt hierfür zumindest eine eigene Heizeinrichtung 30 mit sich. Bei der Heizeinrichtung 30 kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Heizaggregat mit einer Heizspirale handeln. Alternativ kommen auch IR-Strahler oder Gasbrenner oder dergleichen etablierte Heiztechniken in Betracht.Each oven module 20 works independently and leads for this at least one own heating device 30 with himself. At the heater 30 it may be, for example, an electric heating unit with a heating coil. Alternatively, IR radiators or gas burners or the like established heating techniques come into consideration.

Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann in dem Ofenraum 24 eines Ofenmoduls 20 noch zusätzlich eine Muffel angeordnet sein, welche den Werkstückträger dicht umschließt. Die Muffel kann für eine gleichmäßige Temperaturverteilung sorgen und den Ofenraum 24 und dort besonderes Komponenten der Heizeinrichtung 32 vor Verunreinigungen wie Zunder oder Beschichtungsbestandteilen schützen, die im Ofenmodul 20 von den Werkstücken 4 herabfallen können. Ein Schutz von Heizkomponenten kann ohne Muffel über eine Kapselung der fraglichen Bauteile erfolgen; mit einer Muffel ist dies nicht nötig, wodurch dieser bauliche Aufwand entfallen kann und Kosten gegebenenfalls gesenkt werden können.In a modification not specifically shown, in the furnace room 24 a furnace module 20 additionally be arranged a muffle, which surrounds the workpiece carrier tight. The muffle can provide a uniform temperature distribution and the oven space 24 and there special components of the heater 32 protect from contaminants such as scale or coating components in the oven module 20 from the workpieces 4 can fall down. A protection of heating components can be done without muffle on an encapsulation of the components in question; with a muffle this is not necessary, so that this structural complexity can be omitted and costs can be reduced if necessary.

Wenn eine Schutzgasatmosphäre benötigt wird, wird der Schutzgasverbrauch verringert, da die Muffel ein kleineres Volumen hat als der Ofenraum 24. Auch müssen die Ofenwände nicht in dem Maße wie sonst üblich von Sauerstoff und Wasser befreit werden.If a protective gas atmosphere is required, the shielding gas consumption is reduced because the muffle has a smaller volume than the furnace chamber 24 , Also, the furnace walls do not need to be freed of oxygen and water as usual.

Jedes Ofenmodul 20 wird über ein Leitungsbündel 32 mit zum Betrieb notwendigen elektrischen oder fluiden Betriebsmitteln versorgt. Hierzu zählt insbesondere die Energie- oder Brennstoffversorgung der Heizeinrichtung 30, wozu das Leitungsbündel 32 entsprechend eine elektrische Leitung und/oder eine Brennstoffleitung umfasst. In besonderen Fällen kann in den Ofenmodulen 20 eine eigene Ofenatmosphäre erzeugt werden, in welcher die Werkstücke 4 erwärmt werden und welche anders als die Umgebungsatmosphäre ist. In diesem Fall umfasst das Leitungsbündel 32 auch Fluidleitungen, über welche ein Atmosphärengas in den Ofenraum 24 eingeblasen oder die Ofenatmosphäre abgesaugt werden kann. Die einzelnen Leitungen des Leitungsbündels 32 führen zu den einzelnen Versorgungsquellen, die hier nicht eigens gezeigt sind.Each oven module 20 is about a trunk group 32 supplied with necessary for operation electrical or fluid equipment. This includes in particular the energy or fuel supply of the heater 30 what the trunk group 32 correspondingly comprises an electrical line and / or a fuel line. In special cases, in the oven modules 20 a separate furnace atmosphere can be generated, in which the workpieces 4 are heated and which is different than the ambient atmosphere. In this case, the trunk group includes 32 also fluid lines through which an atmosphere gas into the furnace chamber 24 blown or the furnace atmosphere can be sucked off. The individual lines of the trunk group 32 lead to the individual supply sources, which are not shown here.

Eine nicht eigens gezeigte Prozesssteuerung überwacht den einwandfreien Betrieb und die Parameter der einzelnen Ofenmodule 20. Jedes Ofenmodul 20 ist zu diesem Zweck mit entsprechenden Sensoren bestückt, welche die Betriebsparameter des Ofenmoduls 20 überwachen und entsprechende Ausgangssignale an diese Prozesssteuerung senden. Das Leitungsbündel 32 umfasst hierzu neben den erwähnten Versorgungsleitungen entsprechende Datenleitungen.A process control not specifically shown monitors the correct operation and the parameters of the individual furnace modules 20 , Each oven module 20 is equipped for this purpose with appropriate sensors which the operating parameters of the oven module 20 monitor and send corresponding output signals to this process control. The trunk group 32 includes for this purpose in addition to the mentioned supply lines corresponding data lines.

Wenn bei einem bestimmten Ofenmodul 20 eine Störung auftritt, beispielsweise wenn die Heizeinrichtung 30 eines bestimmten Ofenmoduls 20 ausfällt, kann dieses Ofenmodul 20 selektiv erkannt werden. Das defekte Ofenmodul 20 kann dann aus dem Arbeitsprozess ausgegliedert und separat gewartet werden, ohne dass dies den sonstigen Ablauf des Umformungsprozesses merklich beeinflusst oder gar vorübergehend zu einem Stillstand des Ablaufs führt.If at a certain furnace module 20 a fault occurs, for example, when the heater 30 a particular oven module 20 fails, this furnace module 20 be selectively recognized. The defective oven module 20 can then be separated from the work process and maintained separately, without this affecting the other flow of the forming process noticeably or even temporarily leads to a standstill of the process.

Durch die einzelnen Ofenmodule 20 kann von jedem Werkstück 4 ein individueller Erwärmvorgang durchlaufen werden, der für jedes Werkstück 4 separat über die Prozesssteuerung gesteuert werden kann. Through the individual oven modules 20 can from any workpiece 4 undergo an individual heating process, which for each workpiece 4 can be controlled separately via the process control.

Die Ofenmodule 20 bilden eine Ofeneinheit 34, welche bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen auch mehr als zwei Ofenmodule 20 oder auch nur ein einziges Ofenmodul 20 umfassen kann.The oven modules 20 form a furnace unit 34 , which in not specifically shown modifications also more than two oven modules 20 or even a single furnace module 20 may include.

Die Übergabeeinrichtung 10, d. h. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Übergaberoboter 18a, ist in einem Übergaberaum 36 angeordnet, welcher den Raum zwischen der Ofeneinrichtung 8 und der Umformeinrichtung 12 weitgehend überbrückt.The transfer device 10 ie, in the present embodiment, the transfer robot 18a , is in a transfer room 36 arranged, which the space between the oven device 8th and the forming device 12 largely bypassed.

Der Übergaberaum 36 ist durch ein Gehäuse 38 mit Gehäusewänden 40 begrenzt, wobei die Ofenmodule 20 derart durch eine Gehäusewand 40 in den Übergaberaum 36 hineinragen, dass deren Öffnungen 26 von der Übergabeeinrichtung 10 erreicht werden können. Die Gehäusewände 40 sind thermisch isoliert und können gegebenenfalls durch eine gesonderte Einrichtung gekühlt werden.The transfer room 36 is through a housing 38 with housing walls 40 limited, the furnace modules 20 such by a housing wall 40 in the transfer room 36 protrude that their openings 26 from the transfer facility 10 can be achieved. The housing walls 40 are thermally isolated and can optionally be cooled by a separate device.

In dem Übergaberaum 36 kann eine andere Atmosphäre herrschen, als im den Übergabebereich 36 umgebenden Umfeld der Anlage 2. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung sind außerdem Mittel vorhanden, mit denen eine gesonderte Arbeitsatmosphäre in dem Übergaberaum 36 aufgebaut und/oder aufrechterhalten werden kann.In the transfer room 36 can have a different atmosphere than in the transfer area 36 surrounding environment of the plant 2 , In a modification not specifically shown, means are also provided which allow a separate working atmosphere in the transfer room 36 can be built and / or maintained.

Im laufenden Betrieb heizt sich die Atmosphäre im Übergaberaum durch die heißen, aus der Ofeneinrichtung 8 kommenden Werkstücke 4 und gegebenenfalls durch die austretende heiße Ofenatmosphäre auf, bis sich eine weitgehend konstante Betriebstemperatur einstellt. Gegebenenfalls kann ergänzend eine Temperiereinrichtung vorgesehen sein, durch welche eine bestimmte Betriebstemperatur in dem Übergaberaum 36 erzeugt und/oder aufrechterhalten werden kann.During operation, the atmosphere in the transfer room heats up through the hot, out of the oven equipment 8th coming workpieces 4 and optionally by the exiting hot furnace atmosphere until a largely constant operating temperature is established. Optionally, a tempering device can be provided in addition, by which a certain operating temperature in the transfer room 36 can be generated and / or maintained.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen der Ofeneinrichtung 8 und der Übergabeeinrichtung 10 ein Temperatur-Schleusenbereich 42 ausgebildet. Hierzu ist eine Strömungseinrichtung 44 vorgesehen, mittels welcher ein Fluid-Strömungsvorhang 46 vor der Ofeneinheit 8 erzeugt werden kann. Als Fluid wird dabei in der Praxis ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoff verwendet. Durch den Fluid-Strömungsvorhang 46 ist ein Temperaturschott zwischen den Ofenmodulen 20 und der Übergabeeinrichtung 10 ausgebildet. So wird verhindert, dass die Übergabeeinrichtung 10 mit der heißen Atmosphäre der Ofenmodule 20 in Kontakt kommt, die freigesetzt wird, wenn die Modultüren 28 geöffnet sind. Durch eine entsprechende Steuerung des Fluid-Strömungsvorhanges 46 werden negative Einflüsse, wie insbesondere eine Abkühlung, auf das Werkstück 4 vermindert, wenn das Werkstück 4 den Strömungsvorhang 46 erreicht. Dies kann zum Beispiel durch eine Änderung der Strömungsrichtung und/oder der Strömungsgeschwindigkeit erfolgen.In the present embodiment is between the furnace device 8th and the transfer facility 10 a temperature lock area 42 educated. For this purpose, a flow device 44 provided by means of which a fluid flow curtain 46 in front of the oven unit 8th can be generated. As the fluid, an inert gas such as nitrogen is used in practice. Through the fluid flow curtain 46 is a temperature bulkhead between the oven modules 20 and the transfer facility 10 educated. This prevents the transfer device 10 with the hot atmosphere of the oven modules 20 comes into contact, which is released when the module doors 28 are open. By appropriate control of the fluid flow curtain 46 Be negative influences, in particular a cooling, on the workpiece 4 diminished when the workpiece 4 the flow curtain 46 reached. This can be done for example by changing the flow direction and / or the flow rate.

Das Gehäuse 38 des Übergaberaumes 36 umfasst ferner einen Zugang 48, über welchen Werkstücke 4 in den Übergaberaum 36 eingebracht werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Zugang 48 einen Magazinträger 50, welcher mehrere zu bearbeitende Werkstücke 4 aufnehmen kann. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann auch immer nur ein einzelnes Werkstück 4 von außen über den Zugang 48 in den Übergaberaum 36 eingebracht werden.The housing 38 the transfer room 36 also includes access 48 over which workpieces 4 in the transfer room 36 be introduced. In the present embodiment, the access includes 48 a magazine carrier 50 , which several workpieces to be machined 4 can record. In a modification not specifically shown, only a single workpiece may be used 4 from outside via the access 48 in the transfer room 36 be introduced.

Außerdem umfasst das Gehäuse 38 einen Ausgang 52, über welchen ein aus einem Ofenmodul 20 entnommenes Werkstück 4 an die Umformeinrichtung 12 übergeben werden kann. Der Ausgang 52 kann durch eine Toreinheit 54 verschlossen oder geöffnet werden.In addition, the housing includes 38 an exit 52 over which one from a furnace module 20 removed workpiece 4 to the forming device 12 can be handed over. The exit 52 can through a gate unit 54 closed or opened.

In 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anlage 2' gezeigt, bei welcher Komponenten und Bauteile, die Komponenten und Bauteilen der Anlage 2 nach den 1 und 2 entsprechen, dieselben Bezugszeichen tragen. Dort gibt es keinen Ofen-Schleusenbereich 42 mit einer Strömungseinrichtung 44. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann ein Ofen-Schleusenbereich 42 aber in entsprechender Art und Weise wie bei der Anlage 2 vorgesehen sein.In 3 is as a further embodiment of a system 2 ' shown in which components and components, the components and components of the plant 2 after the 1 and 2 correspond, bear the same reference numerals. There is no oven lock area 42 with a flow device 44 , In a modification not specifically shown, an oven-lock area 42 but in the same way as in the system 2 be provided.

Im Unterschied zur Anlage 2 ist die Übergabeeinrichtung 10 nicht als Gelenkarmroboter 18, sondern als Hängesystem 56 mit einem verfahrbaren Teleskoparm 58 ausgebildet, der mit Hilfe eines Antriebs 60 in Schienen 62 verfahren und um eine vertikale Achse verdreht werden kann. Die Schienen 62 sind an der Decke des Übergaberaumes 36 angeordnet. Der Teleskoparm 58 führt an seinem unteren Ende eine Greifeinheit 64, mit welcher Werkstücke 4 gegriffen werden können.In contrast to the system 2 is the handover facility 10 not as articulated arm robot 18 but as a hanging system 56 with a movable telescopic arm 58 trained, with the help of a drive 60 in rails 62 method and can be rotated about a vertical axis. The rails 62 are on the ceiling of the transfer room 36 arranged. The telescopic arm 58 leads at its lower end a gripping unit 64 , with which workpieces 4 can be grasped.

Der Zugang 48 ist bei der Anlage 2' als Zugangsschleuse 66 ausgebildet, so dass die Atmosphäre des Übergaberaums dort von der Umgebungsatmosphäre getrennt bleibt. Eine entsprechende Zugangsschleuse kann auch bei der Anlage 2 nach den 1 und 2 vorgesehen sein.Access 48 is at the plant 2 ' as an access lock 66 formed so that the atmosphere of the transfer room remains there separated from the ambient atmosphere. A corresponding access lock can also be used in the system 2 after the 1 and 2 be provided.

Um das Betriebsvolumen des Übergaberaumes 36 möglichst klein zu halten, können im Übergaberaum 36 Füllkörper 68 unterbracht sein, von denen beispielhaft lediglich in 1 drei Füllkörper 68 gezeigt sind.To the operating volume of the transfer room 36 keep as small as possible, in the transfer room 36 packing 68 be located, of which only in example 1 three fillers 68 are shown.

Die Anlagen 2, 2' arbeiten wie folgt:
Werkstücke 4 werden durch den Zugang 48 in den Übergaberaum 36 eingebracht. Die Übergabeeinrichtung 10 nimmt ein Werkstück 4 von dem Magazinträger 50 auf und legt das Werkstück 4 in einem Ofenmodul 20 ab. Während dieses Werkstück 4 auf seine Umformtemperatur gebracht wird, beschickt die Übergabeeinrichtung 10 das zweite Ofenmodul 20 mit einem weiteren Werkstück 4.The facilities 2 . 2 ' work as follows:
workpieces 4 be through the access 48 in the transfer room 36 brought in. The transfer device 10 takes a workpiece 4 from the magazine carrier 50 on and puts the workpiece 4 in a furnace module 20 from. During this work 4 is brought to its forming temperature, feeds the transfer device 10 the second oven module 20 with another workpiece 4 ,

Wenn das erste Werkstück 4 seine Umformtemperatur erreicht hat, entnimmt die Übergabeeinrichtung 10 das Werkstück 4 und übergibt es durch die geöffnete Toreinheit 54 am Ausgang 52 an die Umformeinrichtung 12, wo das Werkstück 4 in ein Bauteil 6 umgeformt und hiernach von der Entnahmeeinrichtung 16 weiter gefördert wird.When the first workpiece 4 has reached its forming temperature, removes the transfer device 10 the workpiece 4 and pass it through the open gate unit 54 at the exit 52 to the forming device 12 where the workpiece 4 in a component 6 transformed and hereafter from the withdrawal facility 16 is further promoted.

Währenddessen nimmt die Übergabeeinrichtung 10 ein weiteres Werkstück 4 auf und legt dieses in dem nun freien Ofenmodul 20 ab. Ein solcher Zyklus wiederholt sich nun, wobei die Ofenmodule 20 entsprechend alternierend beschickt und geleert werden.Meanwhile, the handover facility picks up 10 another workpiece 4 and places this in the now free oven module 20 from. Such a cycle is repeated now, the furnace modules 20 be alternately charged and emptied accordingly.

Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen umfasst die Ofeneinrichtung 8 Ofenmodule 20, in welche der Übergaberoboter 18a hineingreifen muss, um ein Werkstück 4 zu entnehmen. Alternativ kann auch ein Modulkonzept umgesetzt werden, bei welchem das Werkstück 4 bereits aus dem Ofenraum 24 herausgebracht ist, bevor der Übergaberoboter 18a das Werkstück 4 aufnimmt. Dies kann beispielsweise durch eine Art Schubladenlösung realisiert werden, bei welcher eine Trägerschublade zusammen mit dem Werkstück 4 aus dem Ofenraum 24 herausfahren kann, so dass der Übergaberoboter 18a außerhalb des Ofenraumes 24 einen Zugang zum Werkstück 4 erhält.In the embodiments explained above, the furnace device comprises 8th oven modules 20 into which the transfer robot 18a has to reach in to a workpiece 4 refer to. Alternatively, a modular concept can be implemented in which the workpiece 4 already from the oven room 24 is brought out before the handover robot 18a the workpiece 4 receives. This can be realized for example by a kind of drawer solution, in which a carrier drawer together with the workpiece 4 from the oven room 24 can exit, leaving the transfer robot 18a outside the oven room 24 an access to the workpiece 4 receives.

Die Ofeneinrichtung 8 kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung auch als kontinuierlich arbeitender Rollenofen ausgebildet sein, wie es eingangs bereits angesprochen wurden.The oven equipment 8th can also be designed as a continuously operating roller furnace in a variant not shown specifically, as already mentioned at the outset.

Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ist die Übergabeeinrichtung 10 mit allen wesentlichen Komponenten und Bauteilen innerhalb des Übergaberaumes 36 angeordnet. Bei einer weiteren nicht eigens gezeigten Abwandlung kann vorgesehen sein, dass sich lediglich die beweglichen Komponenten der Übergabeeinrichtung 10 in dem Übergaberaum 36 befinden. Bei dem Übergaberoboter 18a sind diese beweglichen Komponenten zum Beispiel durch den Roboterarm gegeben, welcher kein eigenes Bezugszeichen trägt. Eine Funktionsverbindung zwischen den Bauteilen außerhalb und innerhalb des Übergaberaumes 36 kann durch eine Gehäusewand 40 hindurch ausgebildet sein.In the embodiments explained above, the transfer device 10 with all essential components and components within the transfer room 36 arranged. In another modification not specifically shown, it may be provided that only the movable components of the transfer device 10 in the transfer room 36 are located. At the transfer robot 18a For example, these movable components are given by the robot arm, which does not bear its own reference numeral. A functional connection between the components outside and inside the transfer room 36 can through a housing wall 40 be formed through.

Claims (10)

Anlage zum Formhärten von Werkstücken mit a) einer Ofeneinrichtung (8), in welcher Werkstücke (4) auf eine Umformtemperatur erwärmbar sind; b) einer Umformeinrichtung (12), in welcher die erwärmten Werkstücke (4) formbar sind; c) einer Übergabeeinrichtung (10), mittels welcher Werkstücke (4) von der Ofeneinrichtung (8) an die Umformeinrichtung (12) übergebbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass d) die Übergabeeinrichtung (10) in einem Übergaberaum (36) angeordnet ist, welcher zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse (38) begrenzt ist und den Raum zwischen der Ofeneinrichtung (8) und der Umformeinrichtung (12) weitgehend überbrückt.Apparatus for the form hardening of workpieces with a) a furnace device ( 8th ), in which workpieces ( 4 ) are heatable to a forming temperature; b) a forming device ( 12 ), in which the heated workpieces ( 4 ) are malleable; c) a transfer facility ( 10 ), by means of which workpieces ( 4 ) from the oven device ( 8th ) to the forming device ( 12 ) are transferable; characterized in that d) the transfer device ( 10 ) in a transfer room ( 36 ), which at least partially by a housing ( 38 ) is limited and the space between the oven device ( 8th ) and the forming device ( 12 ) largely bridged. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) einen Zugang (48) umfasst, über welchen ein oder mehrere Werkstücke (4) in den Übergaberaum (36) einbringbar sind.Plant according to claim 1, characterized in that the housing ( 38 ) an access ( 48 ) over which one or more workpieces ( 4 ) in the transfer room ( 36 ) can be introduced. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang (48) als Zugangsschleuse (66) ausgebildet ist, durch welche die Atmosphäre des Übergaberaums (36) von der Umgebungsatmosphäre getrennt bleibt.Plant according to claim 2, characterized in that the access ( 48 ) as an access lock ( 66 ) is formed, through which the atmosphere of the transfer room ( 36 ) remains separated from the ambient atmosphere. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ofeneinrichtung (8) und der Übergabeeinrichtung (10) ein Temperatur-Schleusenbereich (42) ausgebildet ist.Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the furnace device ( 8th ) and the transfer facility ( 10 ) a temperature lock area ( 42 ) is trained. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Schleusenbereich (42) eine Strömungseinrichtung (44) umfasst, mittels welcher ein Fluid-Strömungsvorhang (46) vor der Ofeneinrichtung (8) erzeugbar ist.Plant according to claim 4, characterized in that the temperature lock area ( 42 ) a flow device ( 44 ) by means of which a fluid flow curtain ( 46 ) in front of the furnace ( 8th ) is producible. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) einen Ausgang (52) umfasst, über welchen ein aus der Ofeneinrichtung (8) entnommenes Werkstück (4) an die Umformeinrichtung (12) übergebbar ist und welches durch eine Toreinheit (54) verschließbar oder freigebbar ist.Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 38 ) an output ( 52 ), over which one of the oven device ( 8th ) removed workpiece ( 4 ) to the forming device ( 12 ) and which by a gate unit ( 54 ) is lockable or releasable. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeeinrichtung (10) als Gelenkarmroboter (18a) ausgebildet ist.Installation according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transfer device ( 10 ) as an articulated arm robot ( 18a ) is trained. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeeinrichtung (10) als Hängesystem (56) ausgebildet ist.Installation according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transfer device ( 10 ) as a hanging system ( 56 ) is trained. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Übergaberaum (36) ein oder mehrere Füllköper (68) untergebracht sind.Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the transfer room ( 36 ) one or more filler bodies ( 68 ) are housed. Verfahren zum Formhärten von Werkstücken, bei dem a) die Werkstücke (4) in einer Ofeneinrichtung (8) auf eine Umformtemperatur erwärmt werden; b) die Werkstücke (4) in einer Umformeinrichtung (12) geformt werden; c) die Werkstücke (4) von der Ofeneinrichtung (8) an die Umformeinrichtung (12) übergeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Übergabe der Werkstücke (4) in einem Übergaberaum (36) erfolgt, welcher zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse (38) begrenzt ist und den Raum zwischen der Ofeneinrichtung (8) und der Umformeinrichtung (12) weitgehend überbrückt. Method for the form hardening of workpieces, in which a) the workpieces ( 4 ) in a furnace device ( 8th ) are heated to a forming temperature; b) the workpieces ( 4 ) in a forming device ( 12 ) are formed; c) the workpieces ( 4 ) from the oven device ( 8th ) to the forming device ( 12 ), characterized in that d) the transfer of the workpieces ( 4 ) in a transfer room ( 36 ), which at least partially by a housing ( 38 ) is limited and the space between the oven device ( 8th ) and the forming device ( 12 ) largely bridged.
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