RICHTER, WERDERMANN & ©ERBAÜLt'T
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS · PATENTANWÄLTE EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS
HAMBURG · BERLIN
DiPL-ING. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET
DIPL.-ING. FRANZ WERDERMANN
- 1986
NEUER WALL IO KURFURSTENDAMM
2O354 HAMBURG IO719 BERLIN
'S {&Ogr;&Lgr;&Ogr;) 34 OO 45/34 OO 56 1S (O3O) S 82 74
TELEFAX (O4O) 35 24 15 TELEFAX (O3O) S 82 32
IN BÜROGEMEINSCHAFT MIT MAINITZ & PARTNER
RECHTSANWÄLTE · NOTARE
unserzeichen HAMBURG
YOUR FILE OUR FILE
H 97455 III 5789 19.06.1997
Anmelder: Heidel GmbH & Co. KG Werkzeuge und Maschinen
Linder Straße 34
D-41751 Viersen ( Boisheim)
Titel: Transportvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung mit einem Motor angetriebenen endlos umlaufenden Transportmittel.
Typische Transportmittel der eingangs genannten Art sind umlaufende Gewebebänder, die an einem Ende um
eine Antriebstrommel und am anderen Ende um eine Umlenktrommel geführt und dazwischen durch Tragrollen
gestützt werden. Diese Endlosförderer besitzen Gurte, die beispielsweise aus Gummi mit zugfesten Einlagen,
als Drahtgurt sowie Stahlband-Gurte ausgeführt werden können. Bekannt sind auch Gewebebänder mit beidseitigen
Beschichtungen, z.B. aus Polytetrafluorethylen (PTFE), das unter dem Handelsnamen Teflon
bekannt ist.
Für die Herstellung von Halbzeugen (Platinen) aus Faserverbundmaterial mit einer Kunststoffmatrix ist
es erforderlich, die Rohteilplatinen auf die notwendige Verarbeitungstemperatur zu erhitzen. Dies
geschieht vorzugsweise durch Kontaktheizpressen, bei denen die für die thermische Aktivierung oder dem Umschmelzprozeß
erforderliche thermische Energie durch den Kontakt von ebenen Heizelementen mit dem Rohmaterial
auf das Produkt übertragen wird. Die verwendete Oberflächentemperatur der Heizelemente beträgt
bis zu 250° C. Die Heizelemente werden mit einem Preßdruck zwischen 2 00 Ncm2 bis zu 500 Ncm2
an das Ausgangsmaterial angepreßt, wodurch einerseits eine Konsolidierung des Ausgangsmaterials z.B. bis
auf eine Stärke von 2 bis 4 mm, d.h. eine Vorverdichtung durchgeführt wird. Ferner behindert der
Preßdruck eine unerwünschte Geometrieänderung in Folge von Schrumpfreaktionen.
Aufgrund des hohen Preßdruckes in Verbindung mit der relativ hohen Temperatur entwickelt sich eine starke
Haftneigung der Halbzeugplatinen, der man durch eine Trennschicht aus PTFE-beschichteten Zwischenlagen ent-
gegenwirkt. Bei quasi-kontinuierlichen Fertigungsprozessen
dienen die Zwischenlagen gleichzeitig als Transportmittel, wobei die Rohmaterial-Platine zwischen
zwei Zwischenlagen aufgenommen und durch die Heizeinrichtung gefördert wird. Nach dem Stand der Technik
werden die erwähnten Zwischenlagen jeweils als umlaufende, endlose Bänder ausgeführt.
Es ist auch bekannt, daß umlaufende Fördereinrichtungen, z.B. durch die Anordnung von zwei Bandfördereinrichtungen
vorteilhaft sind, die das Rohteil im Zwischenraum von zwei zugewandten Bandelementen aufnehmen.
Durch synchrone Bewegungen dieser Bandelemente werden die Rohteile gefördert. Bandelemente nach dem
Stand der Technik bestehen beispielsweise aus dehnungsarmen Glasfasergeweben, die PTFE-beschichtet sind.
Solche Bänder sind in Transportrichtung vorgespannt und werden mittels Friktion von Walzen angetrieben.
Diese Transportvorrichtungen benötigen eine kostenaufwendige Bandlaufsteuerung, um einen unvermeidbaren
Seitenversatz regelmäßig und selbständig zu kompensieren.
Die Bänder unterliegen neben der Belastung durch hohe Preßdrücke und wechselnde Temperaturen weiteren extremen
Beanspruchungen in Folge der Vorspannkraft in Längsrichtung, der Beanspruchung durch Reibverschleiß
beim prozeßbedingten Start-Stopp-Betrieb und der Korrekturmaßnahmen durch die Bandlaufsteuerung.
In einer nach dem Stand der Technik bekannten Aus-
führungsform werden an vorgesehenen Positionen, während die Bänder zeitweise Stillstehen, von beiden
Seiten Heizplatten gegen die Bandaußenseite gedrückt, so daß ein Wärmefluß durch die Bänder in das Rohteil
stattfindet. Die Dauer des Heizvorganges beträgt z.B. bei Rohteilplatinen mit einem Flächengewicht von 1,5
bis 2,5 kg/m2 ca. 0,5 bis 2 Minuten.
Jedoch haftet bei den prozeßbedingten erforderlichen Endtemperaturen das erweichte Rohteil so stark an den
zum Schutz und für den Transport vorgesehenen PTFE-beschichteten Transportbändern, daß eine Beeinträchtigung
der Eigenschaften des erhitzten Rohteiles bei der Entnahme aus der Heizeinrichtung stattfindet: entweder
löst sich das Teil nicht gleichmäßig von den Bändern an den Umlenkrollen der Entnahmestation und wird von
einem Band mitgenommen oder es findet ein gleichmäßiger Austrag des Rohteiles statt, wobei aber durch teilweises
Anhaften des auf ein Sollmaß konsolidierten Rohteiles, dieses wieder expandiert wird und eine
ungleichmäßige, unerwünschte Oberflächenstruktur annimmt.
Bekannt sind Vorschläge und Versuchseinrichtungen, gemäß denen das Rohteil durch eine kurzzeitige Kühleinwirkung
in den Randzonen abgeschreckt wird und die Haftneigung aufgehoben wird. Diese Einrichtungen weisen
in Folge eine Aufgabestation für die Fasermatten, zwei Heizstationen und eine Kühlstation mit einer Abgabemöglichkeit
auf, in denen - taktweise - durch ein Doppelband-Transportsystem Rohteile von einer Station
zur nächsten Station gefördert werden. In den Stationen werden jeweils beheizte bzw. gekühlte Platten mit definierten
Kräften gegen die Wandrückseiten gedrückt.
Nach jedem Heiz-Takt mit einer Dauer von 0,5 bis 2 Minuten wird das Bandsystem weitergetaktet, eine
Kühlphase von wenigen Sekunden für das vorderste Rohteil vorgesehen und anschließend dieses Teil an der
Übergabestation abgegeben. Da sich am Ende des Abgabevorganges das teilerhitzte Rohteil aus der ersten Heizstufe
in der Kühlzone befindet, muß das Bandtransportsystem reversieren, um die eingelegten Rohteile in die
zugewiesenen zwei Heizzonen zu transportieren. Zum Teil
weisen solche Einrichtungen auch zusätzlich eine Nachheizstation auf, um den Wärmeverlust auszugleichen.
Führt man am Austritt der gepreßten Halbzeugplatine eine Schockkühlung durch, bei der das ehemals auch
bis zu 250° C erhitzte PTFE-Band auf nahezu 0° C für wenige Sekunden abgeschreckt wird, so geht hiermit
eine zyklische Kontraktion und Dilatation der PTFE-beschichteten Bänder einher, wodurch dem Endlosband
eine schwellende Längenveränderung aufgeprägt wird. Diese Längenveränderungen führen zu kinematischen
Unbestimmtheiten in den umlaufenden Bandsystemen und auch zu örtlichen Spannungswechseln in den Gewebebändern,
wodurch vorzeitige Ermüdungserscheinigungen wie beispielsweise ein Bruch der Gewebefasern, und
ein Verschleiß der PTFE- Beschichtung hervorgerufen werden.
Durch die o.g. Nachteile weisen die Transportbänder
eine stark reduzierte Lebensdauer auf und müssen so regelmäßig, ggf. auch vorbeugend, ersetzt werden, was
in entsprechendem Maße die Betriebskosten erhöht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Möglichkeiten zu finden, um die Beanspruchung der Transportmittel
zu senken, wodurch die Standzeit dieser Transportmittel deutlich erhöht ist. Die geht aufgabengemäß
einher mit einer Verringerung der Stillstandszeiten, einer Verringerung der Betriebskosten und einer
Minimierung des Transportmittelverschleißes.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Transportvorrichtung
gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß besteht das Transportmittel nicht mehr aus einem
Endlos-Band, sondern aus einzelnen Tüchern, die über seitliche Einspannvorrichtungen gehalten werden, die
sich beidseitig der Transportbahn befinden und die mit einem endlosen Zugmittel als Antriebsmittel verbunden
sind.
Grundsätzlich ist es alternativ zu der nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform der in Transportrichtung
bekannten Ausführungsform der in Transportrichtung
vorgespannten Endlosbänder möglich, die Endlosbänder durch seitliche Zugfedern zu haltern, die
mit beidseitig angeordneten Zugmitteln, wie z.B. Rollen, Ketten verbunden sind. Diese Zugmittel können vorzugsweise
über Kettenräder oder seitliche Führungsschienen geführt werden und bewirken somit die Transportbewegung
der Bänder. Durch diese Maßnahme werden die umlaufenden
&Ggr;:.:": &Kgr;. Q
Bänder zwar von der Längsvorspannkraft zur Erzeugung der Haftung auf den Antriebswalzen entlastet, jedoch
kann hiermit allein noch nicht die thermische Wechselbeanspruchung, die auf das gesamte Band wirkt, vermieden
werden. Die thermische Wechselbeanspruchung führt somit nach wie vor zu der schwellenden Längenänderung
des Endlosbandes.
Durch Verwendung der einzelnen Tücher, die in Form eines Endlos-Kreislaufes umlaufend bewegt werden,
wird der Vorteil einer Endlos-Bandführung erhalten, allerdings verbunden mit dem weiteren Vorteil, daß
die einzelnen Tücher voneinander thermisch entkoppelt sind. Die Länge eines jeden einzelnen Tuches wird
entsprechend der Größe des zu transportierenden Teiles bzw. der Länge der erwähnten Heiz- bzw. Kühlplatten
entsprechend gewählt, wodurch zwei achsige Spannungszustände in Folge der thermischen Wechselbelastung
weitgehend vermeidbar sind.
Da nur noch einzelne Tücher anstelle eines Endlosbandes verwendet werden, kann auch in entsprechender
Weise Tuchmaterial eingespart werden. Einzelne, ggf. beschädigte Tücher oder alle Tücher können leicht
und schnell ausgetauscht werden, wobei insbesondere bei einer lokalen Zerstörung oder Beschädigung eines
einzelnen Tuches nur dieses Tuch und nicht das gesamte Endlosband ausgetauscht werden muß. Dies minimiert
in erheblichen Maße die Betriebskosten. Auch die Ersatzteillagerung ist erheblich preiswerter,
da es nicht mehr erforderlich ist, komplette Ersatz-
bänder (mehrfach) vorrätig zu halten.
Es ist ebenso möglich, verschiedene Tuchsorten bzw. Beschichtungen testweise nebeneinander in einer Transportvorrichtung
laufen zu lassen, um Verschleißoptimierungs-Untersuchungen durchzuführen. Die weitgehend
erreichbare Vermeidung der oben erwähnten zweiachsigen Spannungszustände erhöht in erheblichem Maße
die Lebensdauer der Transportmittel (Tücher). Durch die "Aufsplittung" des Endlosbandes in einzelne seriell
hintereinander angeordnete Tücher arbeitet die Transportvorrichtung ruhiger, da schwellende Längenveränderungen
nicht mehr auftreten. Toleranzen bei der Tuchbewegung haben aufgrund der Entkopplung keine
Auswirkungen auf andere Vorgänge und gleichen sich über der Strecke einer Tuchlänge aus.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So werden als Einspannvorrichtungen vorzugsweise Zugfedern verwendet und/oder als endlose Zugmittel,
Zugseile oder Rollenketten, die über Kettenräder und seitliche Führungsschienen geführt werden.
Um ein unerwünschtes Reißen der Tücher an den Angriffspunkten der Einspannvorrichtungen zu vermeiden,
weisen die Tücher verstärkte Ränder auf, die vorzugsweise mit Ösen, insbesondere Hohlnieten versehen
sind, in welche die Einspannvorrichtungen (Zugfedern) eingreifen. An den vorderen Tuchecken (in Förder-
/ij'Üv' ": :
richtung gesehen) sind stärkere Zugfedern als in den hinterliegenden Bereichen vorgesehen, womit die
Gefahr eines "Aufwellens" des Tuches beim Transport
weiter minimiert wird. Die jeweils letzten zwei oder drei Zugfedern an den Tuchenden werden nach vorne mit
einem Vorlaufwinkel und nach hinten mit einem Vorlaufwinkel
von jeweils 5 bis 10 Grad angeordnet, um optimale Planizität und optimale kinematische Abrollverhältnisse
zu erreichen.
An den Umlenkpunkten werden die Tücher durch eine mitdrehende Trommel unterstützt.
Vorzugsweise ist die quer zur Transportrichtung liegende Vorder- und/oder die Hinterkante (ebenfalls)
mit einer Randverstärkung versehen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Randverstärkung
der Vorder- und/oder der Hinterkante zu einer Schlaufe geformt, durch die ein Feder-Rundstab
zur Versteifung geführt ist. Dieser Rundstab ist an seinen Enden in Hohlnieten der seitlichen Rollenkettenbolzen
gelagert. Um die Führung im Bereich der Umlenktrommel zu gewährleisten, weist diese
entsprechende Querrillen auf.
Vorzugsweise werden zwei solcher Transporteinrichtungen verwendet, die synchronisiert laufen
und ein zu verarbeitendes Teil zwischen zwei Tüchern der beiden Transportmittel führen können.
Vorzugsweise wird das oder werden die Transport-
mittel durch eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Teilen, insbesondere zur Verarbeitung von Halbzeugen
(Platinen) aus Faserverbundmaterial mit einer Kunststoffmatrix wie beispielsweise Polypropylen
(PP) geführt, in der im Abstand zueinander Bearbeitungsstationen angeordnet sind. Solche Bearbeitungsstationen
sind insbesondere Preß-, Heiz- und/oder Kühlstationen. Vorzugsweise wird die Transportvorrichtung durch folgende in Transportrichtung
hintereinander angeordnete Bearbeitungsstationen geführt: eine Rohteilaufgabestation, eine
erste Heizstation, eine Zwischenstation, eine zweite Heizstation, eine Kühlstation und eine Fertigteil-Abgabestation
.
Die nach dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen weisen in Folge eine Aufgabestation für
die Fasermatten, zwei Heizstationen und eine Kühlstation mit einer Abgabemöglichkeit auf, in denen
- taktweise - durch ein Doppelband-Transportsystem Rohteile von einer Station zur nächsten Station
gefördert werden. In den jeweiligen Bearbeitungsstationen werden beheizte bzw. gekühlte Platten
mit definierten Kräften gegen die Bandrückseiten gedrückt. Nach jedem Heiztakt wird das Bandsystem
weiter getaktet, wobei eine Kühlphase von wenigen Sekunden für das vorderste Rohteil vorgesehen ist
und anschließend dieses Teil an die Übergabestation abgegeben wird. Da sich am Ende des Abgabevorganges
das teilerhitzte Rohteil aus der ersten Heizstufe in der Kühlzone befindet, muß das bisher
verwendete Bandtransportsystem reversieren, um
die eingelegten Rohrteile in die zugewiesenen Heizzonen I und II zu transportieren.
Als verfahrensbedingter Nachteil wird u.a. ein vorgeheiztes Teil während des Abgabevorganges in die
Kühlzone verbracht, wo es Wärmeenergie verliert, die wieder eingebracht werden muß, was zu Taktzeiterhöhung
und höherem Energieverbrauch führt.
Das Reversieren des Transportsystems führt bei der ohnehin sehr hohen mechanischen und thermischen Beanspruchung
der Bandeinrichtungen zu einer starken Verkürzung der Lebensdauer der umlaufenden Transportbänder,
was die bereits erwähnten hohen wirtschaftlichen Nachteile, hervorgerufen durch Stillstandszeiten
und Ersatzteilkosten hat.
Beim Reversiervorgang kann ferner technisch nicht
ausgeschlossen werden, daß die Bandsysteme, z.B. aufgrund von Schlupf an den Antriebswalzen, Relativbewegungen
zueinander ausführen, die zu Walkvorgängen oder auch zur Zerstörung der vorkonsolidierten Rohteilplatinen
führen. Da diese schädigenden Vorgänge im gesamten Prozeßablauf nicht mit vertretbaren Aufwand
entdeckt werden können, sind sie aufgrund einer geeigneten technischen Auslegung der Anlage und des
Verfahrens grundsätzlich ausschließend. Darüberhinaus werden nach Abgabe eines erhitzten Rohteiles im
Verlauf des Reversierens der Bandsysteme ungereinigte Bandzonen wieder in die Heizeinrichtung bewegt, was
unerwünscht ist und qualitätsbeeinflussende Ver-
schmutzungen nach sich ziehen kann. Zur Vermeidung dieser Nachteile weist die Heizeinrichtung eine Aufgabestation,
eine erste Heizstation, eine Zwischenposition, die mit zusätzlichen Strahlerheizungen ausgerüstet
werden kann, eine zweite Heizstation, eine Kühlstation und eine Übergabestation auf. Ferner ist
die vorgeschriebene Transportvorrichtung als Doppeltransportvorrichtung vorgesehen, bei der zwei umlaufende
Reihen von jeweils eingespannten Tüchern einander zugewandt sind, welche die Rohteile in ihren
Zwischenräumen aufnehmen und den taktweisen Transport durch die Hei&zgr;einrichtungen bewerkstelligen. Vorzugsweise
werden bei zwei oder mehr Heizstationen und einer Kühlstation die Tücher in einem dem Abstand der Heizstationen
entsprechenden (gleichen) Abstand angeordnet, d.h. zwischen zwei Tuchsets (Tuchpaaren) ist ein Leerraum,
der einer Teileposition entspricht. Der Aufwand für die Bestückung einer solchen Anlage mit den notwendigen
Tüchern verringert sich somit gegenüber einem geschlossenen Endlosband auf die Hälfte des Bedarfs.
Von Arbeitstakt zu Arbeitstakt wird der Tuchvortrieb um zwei Positionen vorwärts bewegt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können jeweils die Leerräume zwischen jeweils zwei Tüchern
einer Transportvorrichtung mit eingespannten Reservetüchern ausgefüllt sein, so daß wahlweise eine erste
Serie von jeweils übernächsten Tüchern oder die dazwischenliegenden Reservetüchern als Transportmittel
benutzbar sind. Die Reservetücher bleiben wie zuvor beschrieben die Leer-Positionen zunächst ungenutzt.
Versagt ein Tuch bzw. ein Tuchset, so besteht die Möglichkeit, den Tuchvortrieb einmalig um nur eine
Teilung vorwärts zu bewegen, so daß die bis dahin ungenutzt umlaufenden Tuchsets (Reservetücher) zu
nutzen. Der Ersatz der beschädigten Tücher kann dann bis zu einer geplanten Betriebspause aufgeschoben
werden·
Die Zwischenstation hat die gleiche Länge wie die Heizstationen und die Kühlstation (oder die Kühlstationen)
; zum Betrieb der Einrichtungen werden die Rohteile im Abstand der Heizstationen auf einem Tuch
der unteren Transportvorrichtung aufgelegt. Wenn sich die Rohteile in den vorbestimmten Positionen innerhalb
der Heizstationen befinden, werden die Tuchantriebe angehalten, die Pressensysteme aktiviert und
der HeizVorgang vorgenommen. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne von ca. 40 - 60 Sekunden werden die Heizfelder
durch Entlastung der Pressensysteme in ihre Ausgangssituation zurückgefahren, jede der synchronisierten
Transportvorrichtungen um eine Station weiter gefahren, wobei die auf dem genannten Tuch liegenden
Rohteile eine Station weiter gefördert werden, so daß sich das vorderste Rohteil in der Kühlstation befindet,
Durch Anpressen der Kühlplatten wird dem Rohteil in den Randzonen Wärmeenergie entzogen, so daß hier ein
kurzzeitiges Einfrieren stattfindet, was die Haftneigung nahezu beseitigt. Dieser Vorgang dauert
wenige Sekunden und muß empirisch optimiert werden. Anschließend wird das Rohteil durch erneutes Weiter-
&Mgr; :·
takten der Transportvorrichtungen abgegeben. Der Vorgang wiederholt sich zyklisch.
Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung einschließlich der geschilderten Bearbeitungsvorrichtung mit
mehreren Stationen ist einfach aufgebaut, besitzt jedoch erhebliche verfahrenstechnische Vorteile, insbesondere
ist ein reversionsfreier Taktbetrieb durch das Einfügen einer Zwischenstation möglich.
Für ein störungsfreien Betrieb sind an der Auslaufseite der Transportvorrichtungen, mit der Transportvorrichtungen
synchronisierte Reinigungseinrichtungen vorgesehen, beispielsweise in Form von gegenläufig
rotierenden Bürsten oder Schabemesser.
Im vorliegenden Fall ist insbesondere jede der Transportvorrichtungen, zwischen deren Tüchern jeweils
Rohteile aufgenommen worden gleich lang, wie die Länge des gesamten Transportweges von der Aufgabe-
bis zur Entnahmestelle. Zum Erhalten einer vorbestimmten Temperatur der zu bearbeitenden Teile,
welche sich in der Zwischenstation befinden, ist dort ein Heizmittel, insbesondere ein Heizstrahler
vorgesehen.
Die Pressensysteme sind vorteilhafterweise Unterkolbensysteme. Zur Energieeinsparung bei der Heizleistung
kann zwischen der als "Leertrum11 laufenden Tuchfolge des Transportsystems und den Pressplatten
eine Isolierschicht vorgesehen sein.
Es ist möglich, zwei, drei oder mehr Heizstationen und/oder eine zweite oder mehrere Kühlstationen vorzusehen.
Die Gesamtpress- und Heizarbeit, die zu leisten ist, wird dann in entsprechender Weise auf
mehrere Heizstationen verteilt.
Für einen stabilen Aufbau und zum Erzielen hoher Preßdrücke ist vorgesehen, daß ein stationärer Teil
einer jeweiligen Station mit Pressensystemen ein Pressenrahmen in Form eines C-Bügels ist. Dieser ist
dabei in vorteilhafterweise an seiner offenen Seite mittels eines Riegels kraftschlüssig verschließbar.
In vorteilhafterweise sind die Andruckmittel der Heizstationen Heizplatten. Dies ergibt einen gleichmäßigen
Wärmeübergang auf die zu bearbeitenden Teile.
In vorteilhafterweise ist die Zwischenstation zusätzlich mit einem Pressensystem und Andruckmitteln
ausgerüstet.
Zum Verhindern des Anklebens der zu bearbeitenden Teile an dem aus zwei Transportvorrichtungen bestehenden
Transportsystem und für eine störungsfreie Abgabe an der Abgabestation ist eine mit den zu verarbeitenden
Teilen in Kontakt stehende Oberfläche der Tücher mit einem Kunststoff, insbesondere PTFE
(Teflon) beschichtet.
In vorteilhafterweise sind die Andruckmittel der Kühlstation Kühlplatten, womit eine schnelle und gleich-
mäßige Abkühlung des zu bearbeitenden Teils erzielbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Andruckmittel der Kühlstation Walzen und/oder
Umlenkrollen. Dadurch erzielt man einen kontinuierlichen Betriebsablauf, da eine ausreichende Kontaktzeit
zwischen zu bearbeitendem Teil und Kühlung auch ohne Stoppen der Transportvorrichtung sichergestellt
ist. Für eine ausreichende Kühlung weisen die Walzen in ihrem Inneren eine Zwangskühlung auf.
In vorteilhafterweise sind die Transportmittel jeweils umlaufend geführte Tücher und die Walzen sind
auf der Rückseite jeweiliger Tücher angeordnet. In einer Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens
zwei Kühlwalzen derart angeordnet, daß eine Verbindungslinie zwischen jeweiligen Auflagepunkten
des Transportmittels an den Kühlwalzen einen vorbestimmten Winkel mit einer Transportebene der zu
verarbeitenden Teile vor der Kühlstation einschließt. Dies erhöht auf einfache Weise die wirksame Kontaktzeit
und Kontaktfläche zwischen Walzen und zu bearbeitendem Teil. Der Winkel beträgt bevorzugterweise
1 Grad bis 90 Grad, insbesondere 45 Grad.
Zur Sicherstellung eines ausreichenden Andruckes sind die Walzen federbelastet. Vorzugsweise sind
die Kühlwalzen doppelwandig ausgebildet. Nach einer weiteren Ausgestaltung sind wenigstens ein Paar
Kühlwalzen vorgesehen, wobei die Walzen eines Paares
an gegenüberliegenden Seiten des Transportmittels angeordnet sind. Dies erzielt einen besonders guten
Wärmeübergang, da sich die Andruckkräfte der jeweiligen
Walzen addieren.
Für eine zusätzliche wirkungsvolle Kühlung erfolgt in der Kühlstation eine Kühlung durch Anblasen der
Transportmittelrückseiten (Tücher) mit kalter Luft oder durch eine Verdampfung von verflüssigten Gasen,
wie beispielsweise CO2 oder N2.
Für die Zuführ von Kühlluft oder verflüssigten Gasen
in der Kühlstation und/oder in der Teileabgabestation ist vorzugsweise ein Düsenkamm angeordnet.
Bei einer solchen Kühlstation ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Andruckmittel Kühlwalzen und/
oder Umlenkrollen sind.
Vorzugsweise weitere Ausgestaltungen der Kühlstation sind in den Ansprüchen 3 3 bis 42 beschrieben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in
Fig. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Heiz- bzw. Kühlstation
in Transportrichtung,
Fig. 2 eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Heiz- bzw. Kühlstation
von Fig. 1 senkrecht zur Transportrichtung,
Vi
Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
senkrecht zur Transportrichtung,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer ersten alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlstation,
Fig. 5 eine Schnittansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlstation,
Fig. 6 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen
Transportvorrichtung und
Fig. 7 die Art der Befestigung der einzelnen Tücher mit Hilfe von Einspannvorrichtungen, die über
Zugmittel auf einer Endlosbahn geführt werden.
Zunächst soll die erfindungsgemäße Tansportvorrichtung
anhand der Fig. 6 und 7 erläutert werden. In Fig. 6 arbeiten zwei synchron laufende Transportvorrichtungen
90 und 91 zusammen, deren Transportmittel einzelne Tücher 901 und 902 bzw. 911 und 912 sind. Diese Tücher
sind jeweils über seitliche Einspannvorrichtungen 93 gehalten, die sich beidseitig der Transportbahn (Pfeil
94) befinden und die auf einer Endlosbahn - ähnlich wie bei einem Endlos-Förderband - geführt werden. Hierbei
bilden die Tücher 901 und 911 jeweils Paare (Tuchsets), die geeignet sind, eine Rohteilplatine zwischen den ein-
VU Uo
ander zugewandten Seiten aufzunehmen. Zwischen den Tuchsets 901, 911 und 902, 912 ist ein Leerraum vorgesehen
bzw. die Tuchsets sind in einem Abstand zueinander angeordnet.
Wie Fig. 7 zu entnehmen ist, wird jedes der Tücher durch Zugfedern 95 gehalten, die in Laschen 96 der
umlaufenden Rollenketten 97 eingehängt sind. Die Rollenketten 97 der umlaufenden Transportvorrichtungen
90 und 91 werden über nicht dargestellte Kettenräder und durch seitliche Führungsschienen
geführt. An Umlenkungen 97 werden die Tücher 901, 902, 911, 912 durch eine mitdrehende Trommel unterstützt.
Jedes der Tücher weist Randverstärkungen 98 auf, in denen Hohlnieten als Ösen 99 eingebracht sind.
Die an den vorderen Tuchecken vorgesehenen Zugfedern 95 sind gegenüber den nachfolgenden Zugfedern verstärkt
ausgeführt.
Die Vorder- und Hinterkante 101 der Tücher ist ebenfalls mit einer Randverstärkung versehen.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Transportvorrichtung 90 oder 91 als Endlos-Stetigförderer
angesehen werden, allerdings mit der Maßgabe, daß das eigentliche Transportmittel aus einzelnen
Tüchern (anstelle eines Endlosbandes) besteht. Die beiderseitige Einhängung der Tücher und die Führung
&Iacgr;&Ggr;&Igr;&Igr;&Ggr;··&Mgr;«··
>!&Iacgr;&Ggr;&Igr;&Igr;
20
sowie der Antrieb der betreffenden Befestigungen auf einer Endlosbahn durch geeignete Zugmittel ergibt
das Endlos-Fördermittel, bei dem die Transportmittel jeweils physisch voneinander getrennt
sind. Bei Beschädigung oder Verschleiß nur eines der Tücher oder einer geringen Anzahl von Tüchern
muß nicht das komplette Förderband wie bisher ausgetauscht werden.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen
Transportvorrichtung, hier bei einer Führung durch eine Station 11, die sowohl als Heiz- als auch als Kühlstation verwendet werden
kann. Diese Station 11 hat einen stationären Rahmen in Form eines C-Bügels 10, der an seinem offenen
Ende mittels einer Vertikalriegels 12 kraftschlüssig verschließbar ist. Dieser Riegel 12 ist im entlasteten
Zustand demontierbar.
Innerhalb des Rahmens 10, 12 ist ein Hydraulikzylinder 16 angeordnet, welcher in abgesenkter Stellung
dargestellt ist und zum Erzeugen eines Presshubes dient. Dieser Presshub wird auf einen höhenverschieblichen
Untertisch 14 ausgeübt. Zwischen dem Untertisch 14 und dem Oberteil des C-Bügels
werden von unten nach oben bei Erzeugen eines Presshubes folgende Komponenten zusammengepreßt:
Die rücklaufenden Tücher 18 einer unteren Transportvorrichtung 64 (Fig. 3), eine druckfeste
Isolierplatte 22, eine untere Preß- bzw. Heiz-/ Kühlplatte 24, ein förderndes Tuch 28 der unteren
f ·
|
4 *
|
•
|
• ·
|
«
|
|
•
|
• ···
|
|
|
|
|
Transportvorrichtung 64 (Fig. 3), ein förderndes Tuch 30 einer oberen Transportvorrichtung 62 (Fig.
3) sowie ein zwischen dem Tuch 28 und dem Tuch 30 eingeklemmtes Teil 32, eine obere Preß- bzw. Heiz-/
Kühlplatte 26, eine weitere Isolierplatte 22 und rücklaufende Tücher 20 der oberen Transportvorrichtung
62 (Fig. 3). Das Rohteil 32 befindet sich in der Darstellung von Fig. 1 in ungepreßtem Zustand
.
Die Flächen des Oberteils des C-Bügels 10, der Isolierplatten 22 und des Untertisches 14, welche
den jeweiligen Tüchern 18 und 20 der Transportvorrichtungen zugewandt sind, weisen zum Gleiten der
Tücher eine Kunststoffbeschichtung 34, insbesondere eine PTFE-Gleitschutz-Beschichtung 34 auf.
Nach dem Abnehmen des Riegels 12 sind die Heizbzw. Kühlelemente 22, 24 und 26 seitlich demontierbar,
wie dies durch gestrichelte Linien 44 dargestellt ist.
Die Heiz- bzw. Kühlelemente 22, 24, 26 sind in vertikalen Schiebesitzen 3 6 geführt, welche zusätzlich
einen Anschlag für Endanschläge der Isolierplatten 22 für eine abgesenkte Position bilden.
Ferner ist mit 38 ein Freiraum für eine reibungsfreie Randbewegung während der Transportphase bezeichnet.
Fig. 2 zeigt die Station 11 von Fig. 1 in einer
Schnittansicht senkrecht zur Transportrichtung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei gleiche
Teile wie in Fig. 1. Dies trifft ebenfalls auf die nachfolgenden Figuren zu. Zusätzlich sind in
Fig. 2 ein Pressenoberteil 40, ein Fundament 42 und Wärme- bzw. Kälteträgerbohrungen erkennbar.
Fig. 3 zeigt in einer Schittansicht senkrecht zur Transportrichtung eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Diese weist in Transportrichtung folgende Komponenten auf:
Eine Rohteilaufgäbe 50, eine erste Heizstation 51, eine Zwischenstation 52, eine zweite Heizstation
53, eine Kühlstation 54 und eine Teileabgabe 55.
Ferner sind eine obere Transportvorrichtung 62 und eine untere Transportvorrichtung 64 zu erkennen.
Die einzelnen Tücher dieser Transportvorrichtung werden durch entsprechende seitliche Befestigungen
auf Endlosbahnen geführt, wobei in der Fig. 3 die Tücher 28, 30 nach rechts und die Tücher 18, 20 nach
links laufen. Die Tücher 28, 30 der beiden Transportvorrichtungen sind einander zugewandt. Diese bilden
die transportierenden Tücher 28 und 30 und transportieren zwischen sich in einem Zwischenraum Rohteile
taktweise durch die Vorrichtung 100. Die Transportvorrichtung 62, 64 sind über diverse Umlenk- und
Führungsrollen 82 geführt und werden von einer Antriebswalze 66 angetrieben. Spannrollen 60 sorgen
für eine ausreichende Spannung der Transportvorrichtungen 62 und 64 bzw. der hier aufgespannten
Tücher. Die Transportvorrichtungen 62 und 64 werden synchron betrieben und transportieren zwischen den
Tüchern 28 und 30 ein zu bearbeitendes Rohteil 32. In der Darstellung der Fig. 3 befindet sich gerade
je ein Rohteil in der ersten und zweiten Heizstation 51 und 53. In der Aufgabestation 50 werden Rohteile
in Pfeilrichtung zugeführt und an der Teilabgabe-Station werden bearbeitete Teile 32 in Pfeilrichtung
69 abgegeben.
Die Heizstationen 51 und 53 sowie die Kühlstation haben einen Aufbau wie oben unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 und 2 beschrieben. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen dabei gleiche Teile. Für eine detaillierte
Beschreibung wird auf die obige Beschreibung bezüglich der Fig. 1 und 2 verwiesen.
Die Zwischenstation 52 trennt in Transportrichtung die erste und zweite Heizstation 51 und 53 voneinander
über eine Länge, die im wesentlichender Länge in Transportrichtung der ersten bzw. zweiten Heizstation
51, 53 entspricht. Diese Zwischenstation dient als Puffer zur Aufnahme eines Teiles 32,
während ein weiteres Teil 32 für eine vorbestimmte Zeit vor der Abgabe in der Kühlstation 54 verweilt.
So können unabhängig von der Verweildauer eines Teiles 32 in der Kühlstation 54 in einem intervall-
bzw. taktweise verlaufenden Prozeß zwei Heizzyklen ablaufen, ohne dabei die Transportrichtung umkehren
zu müssen. Die Zwischenstation weist dabei Wärmebzw. Heizstrahler 74 auf, die ein unerwünschtes Ab-
kühlen eines Teiles 32 während der Verweildauer in der Zwischenstation 52 vermeiden. Zusätzlich sind
auch in der Zwischenstation 52 Wärmeisolierungen 22 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlstation 200. Hier
sind die Andruckmittel als Walzen 78 ausgebildet, welche federbelastet und doppelwandig ausgeführt
sind. Diese ersetzen die Kühlplatten 24, 25 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 bis 3. In der dargestellten
Ausführungsform sind zwei Paar Kühlwalzen
78 dargestellt, zwischen denen ein abzugebendes Teil 32 hindurchläuft und gekühlt wird. Dieser
Kühlprozeß verläuft, im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen, kontinuierlich, ohne daß die
Transportvorrichtungen für eine vorbestimmte Verweildauer des Teiles 32 in der Kühlstation 200 angehalten
werden müssen. Dies erzielt einen kontinuierlichen Abschreckvorgang.
Für eine zusätzliche Kühlung ist in der Ausführungsform 200 gemäß Fig. 4 ein Düsenkamm 80 vorgesehen,
welcher Kühlluft oder verflüssigtes Gas, wie beispielsweise CO2 oder N2, an der Rückseite der Transportvorrichtungen
62, 64 in geeigneter Weise zur Kühlung des zwischen den Transportvorrichtungen 62,
64 liegenden Teiles 32 zuführt.
Für eine längere Kontaktzeit und eine größere Kontaktfläche für einen Wärmeübergang zwischen Teil
32 und Walzen 78 sind letztere gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform 300, wie in Fig.
5 dargestellt, gegeneinander versetzt angeordnet. Das Teil 32 wird hierbei, wie aus Fig. 5 ersichtlich,
in einer Ebene versetzt zur Transportebene abgegeben. Eine Verbindungslinie 48 zwischen jeweiligen
Kontaktpunkten zwischen Teil 32 und Walzen 78 schließt hierbei einen vorbestimmten
Winkel Alpha mit der Transportebene vor der Kühlstation 300 ein. Zwischen Walzenoberfache und Teil
32 ist dabei noch an jeder Seite des Teiles die jeweilige Transportvorrichtung 62, 64 angeordnet,
über die ein Wärmeabzug vom Teil 32 auf die Walzen 78 erfolgt. In der Ausführungsform 300 gemäß Fig.
5 ist somit durch die versetzte Anordnung ein kühlaktiver Umschlingungswinkel vergrößert.
Unter Bezugnahme auf die vorstehend näher erläuterten Fig. 1 bis 5 und insbesondere auf Fig. 3
wird nachfolgend die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben.
Zum Betrieb der Einrichtungen werden die Rohteile im Abstand der Heizstationen auf Tücher der unteren
Transportvorrichtung 64 aufgelegt. Wenn sich die Rohteile 32 in den vorbestimmten Positionen innerhalb
der Heizstationen 51, 53 befinden, werden die Bandantriebe 66 angehalten, die Pressensysteme 16
aktiviert und der Heizvorgang vorgenommen. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne von ca. 40 bis 60
Sekunden werden die Heizfeider durch Entlastung der
Pressensysteme 16 in ihre Ausgangsposition zurückgefahren, die Transportvorrichtung 62, 64 fördert
die Rohteile 32 eine Station weiter, so daß sich das vorderste Rohteil 32 in der Kühlstation 54 befindet.
Durch Anpressen der Kühlplatten 24, 26 wird dem Rohteil 32 in den Randzonen Wärmeenergie entzogen,
so daß hier ein kurzzeitiges Einfrieren stattfindet, was die Haftneigung nahezu beseitigt. Dieser Vorgang
dauert wenige Sekunden und wird vorzugsweise empirisch optimiert. Anschließend wird das Rohteil
durch erneutes Weitertakten des Antriebes der Transportvorrichtung 62, 64 abgegeben. - Dieser Vorgang
wiederholt sich zyklisch.
Aufgrund einer gezielten Überhitzung des Rohteiles 32 und eines Wärmeflusses von den Innenbereichen
des Rohteiles 32 in die (abgeschreckten) Randzonen wird eine ausreichende Konditionierung des Rohteiles
32 für den nachfolgenden Verformungsvorgang sichergestellt.
Während des ggf. kurzzeitigen Kühlschrittes befindet sich das hintere Rohteil 32 in der isolierten
Zwischenposition bzw. in der Zwischenstation 52 und wird ggf. zusätzlich durch Strahler 74 beheizt.
Aufgrund der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchung ist eine wartungsfreundliche Gestaltung
der gesamten Einrichtung 100 vorgesehen. Die sta-
tistische Struktur der Pressenbereiche ist dazu als C-Bügel 10 ausgeführt, deren offene Schenkel durch
leicht demontierbare Vertikalriegel 12 verbunden werden. Die an jeder Station statisch zu ertragenden
Kräfte betragen bis zu 2.000 kN. Die Pressensysteme 16 werden vorzugsweise als Unterkolbensystem aufgebaut.
Für den Betrieb der Einrichtung ist vorgesehen, daß während der Bewegung der Transportvorrichtungen 62,
64 keine gleitende Beanspruchung Auftritt, sondern die Tücher aufgespannt und auf Stützrollen 82 bewegt
werden. Zu diesem Zweck sind die Heiz- und Kühlplatten 24, 26 vertikal-verschieblich angeordnet, so
daß sie mit dem Pressentisch 14 und dem Pressenoberteil 40 einen Freiraum 38 bilden, durch den die Tücher
18, 20 der Transportvorrichtungen geführt werden. Zwischen den genannten Tüchern 18, 20 und den Pressplatten
24, 26 ist eine Isolierschicht 22 angeordnet, die die notwendigen Druckkräfte überträgt, aber keine
Biegebelastung übernimmt. Die den Tüchern 18, 20 zugewandten Seiten sind mit einem teilelastischen Kunststoff
34, vorzugsweise mit einem auf die Bandbeschichtung abgestimmten PTFE-Werkstoff, verkleidet.
Während eines Pressvorganges (Heizen oder Kühlen) werden die Druckkräfte statisch durch diesen Aufbau
von der C-Bügel-Struktur 10 auf die Rohteile 32 übertragen.
Die Transportvorrichtungen 62, 64 weisen an der Auslaufseite eine Reinigungsmöglichkeit, z.B. durch
eine gegenläufig drehende Bürste 72 und Schabemesser 70, auf. Alle Stützrollen 82 mit typischerweise sehr
geringem Umschlingungswinkel werden zwangsweise angetrieben, damit einerseits kein Reibverschleiß an
diesen Stützrollen stattfindet und andererseits hohe Beschleunigungskräfte in den Transportvorrichtungen
realisiert werden können.
Die Transportvorrichtungen 62, 64 sind zwangsweise synchronisiert und weisen eine feder- oder druckspeicherbelastete
Spann- und Ausgleichsvorrichtung 60 auf.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weisen die
Tücher der Transportvorrichtungen 62, 64 verstärkte Ränder 98, 101 (siehe Fig. 6) auf, die mit hochfesten,
umlaufenden Zugmitteln verbunden sind, wie z.B. Zugseile oder Ketten, die die Längsverspannung
der Tücher aufnehmen und gleichzeitig aufgrund ihrer besonderen Seitenführung die Tücher von primären
Zugspannungen entlastet sind.
Zur Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit kann zur Wartung oder Demontage der Vertikalriegel 12
auf der Stirnseite der C-Bügel 10 entfernt werden. Ferner sind die Heiz- und Kühlplatten 24, 26 seitlich
verschieblich gelagert, so daß sie zu Wartungsoder Umrüstzwecken mit geringem Montageaufwand demontiert
werden können.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Kühl-
station, bestehend aus gekühlten und angepressten Platten 24, 26, durch eine oder mehrere Walzen 78
oder Umlenkrollen (Fig. 4 und 5) ersetzt, die im Inneren zwangsgekühlt werden und auf der Rückseite
der oberen und der unteren Transportvorrichtung 62, 64 angeordnet sind und die Grenzschichten des erhitzten
Rohteils 32 kontinuierlich, während des Fördervorganges, abschrecken und somit die Haftneigung
aufheben. Durch eine geeignete Gestaltung der Kühlwalzen 78 und der Bandführung ist eine ausreichende
Kontaktzeit zur Erzielung der Abschreckung sichergestellt. Die Kühlwirkung kann durch Anblasen
der Bandrückseiten mit kalter Luft oder durch die Verdampfungswirkung von verflüssigten Gasen wie CO2
oder N2 unterstützt werden.
Fasermatten aus natürlichen Rohstoffen weisen in der Regel einen Feuchtigkeitsgehalt auf, der bei den
nachfolgenden Prozeßschritten zu Störungen durch Wasserdampfbildung (Aufbau eines Druckpotentials)
führen kann und aus diesem Grunde zu berücksichtigen ist.
Es ist in der Regel bei der Beheizung von Faserstoffmatten, insbesondere aus natürlichen Rohstoffen,
deswegen vorteilhaft, im Verlauf des Aufheizungsprozesses die Heizeinrichtung zu öffnen, damit bereits
entstandener Wasserdampf durch einen Lüftvorgang der Beheizungsvorrichtung entweichen kann.
Dieser notwendige Prozeßschritt findet vorteil-
hafterweise während des kurzen Aufenthaltes des in der ersten Heizstation 51 teilerwärmten Teiles in
der Zwischenstation 52 statt.
Somit hat die Zwischenstation 52 eine weitere, wichtige Aufgabe im Verlauf des Prozesses zu erfüllen.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung zur Verarbeitung von Teilen 200, 300 Kühlstation
10 C-Bügel
11 Kühl-/Heizstation
12 Vertikalriegel
14 Untertisch / Hubtisch 16 Presszylinder
18 rücklaufende Tücher der unteren Transportvorrichtung
20 rücklaufende Tücher der oberen Transportvorrichtung
22 druckfeste Isolierplatten 24 untere Heiz-/Kühlplatte 26 obere Heiz-/Kühlplatte
2 8 förderndes Tuch der unteren Transportvorrichtung
30 förderndes Tuch der oberen Transportvorrichtung
32 Rohteil 34 Teflongleitschicht 36 vertikaler Schiebesitz
38 Freiraum für die reibungsfreie Bandbewegung
40 Pressenoberteil 42 Fundament 44 gestrichelte Linien der Entnahmeposition
32
4 6 Wärme-/KäIteträgerbohrungen
48 Verbindungslinie
50 Rohteilaufgabe
51 1. Heizstation
52 Zwischenstation
53 2. Heizstation
54 Kühlstation
55 Teilabgabe 60 Spannrolle
62 obere Transportvorrichtung
64 untere Transportvorrichtung
66 Antriebswalze
68 Pfeil für Rohteilzufuhr
69 Pfeil für Teilabgabe
70 Reinigungsmesser 72 Reinigungsbürste 74 Wärmestrahler
76 Linie
78 Kühlwalzen
80 Düsenkamm
82 Umlenk- und Führungsrollen
9 0 Transportvorr ichtung
91 Transportvorrichtung
901, 902 Tücher 911, 912 Tücher
93 Einspannvorrichtungen
94 Transportbahn
95 Zugfeder
96 Lasche
Rollenkette Randverstärkung Öse Randverstärkung
Winkel
♦♦ ·♦