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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Verankern und Lösen der Verankerung einer Beschickung
in einer Wärmebehandlungsanlage
und insbesondere in einer solchen Anlage, die einen Ofen umfasst,
der eine nach unten gerichtete Öffnung
aufweist.
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Außerdem betrifft die vorliegende
Erfindung eine Wärmebehandlungsanlage,
die die Ausführung des
Verfahrens ermöglicht.
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Herkömmliche Wärmebehandlungsanlagen umfassen
einen oder mehrere Öfen
mit einer nach unten gerichteten Öffnung, die im allgemeinen
als Haubenöfen
bezeichnet werden, sowie Mittel zum Laden der zu behandelnden Teile
oder Beschickungen in den Ofen oder die Öfen und zum Entladen dieser
aus dem Ofen oder den Öfen.
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Das Laden der Beschickungen in die Öfen erfolgt
im allgemeinen folgendermaßen:
Die Beschickung wird auf einer Trägerplatte platziert, die die Form
eines wabenartigen, ebenen, starren Gitters hat, das auf einem Elevator
ruht, der zwischen zwei Positionen, einer unteren und einer oberen
Position, beweglich ist. Der Ofen weist in seinem unteren Teil Klötze oder
Träger
auf, die von der Innenwand des Ofens radial vorstehen. Diese Klötze verleihen
der Öffnung
des Ofens einen ausgezackten Umriss. Das Gitter weist seinerseits
einen dazu komplementären Umriss
sowie Abmessungen auf, die geringfügig kleiner als jene der Öffnung des
Ofens sind, damit das Gitter unbehindert mit der Beschickung durch
die Öffnung
gelangen kann. Folglich kann das mit der Beschickung versehene Gitter
von dem Elevator von unten in die Öffnung des Ofens eingebracht
werden, während
das Gitter parallel zu dieser Öffnung
ausgerichtet ist. Wenn das Gitter von dem Elevator auf eine Höhe hochgehoben
worden ist, die höher
als jene der Klötze
ist, wird das Gitter in bezug auf die Klötze so in eine Relativbewegung
versetzt, dass es dann, wenn der Elevator abgesenkt wird, auf den
Klötzen zu
liegen kommt.
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Das Lösen der Verankerung der Beschickung
erfolgt einfach dadurch, dass das oben angegebene Verfahren in umgekehrter
Reihenfolge ausgeführt
wird.
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In einigen Anlagen wird das Gitter
selbst in bezug auf die Klötze
geschwenkt. Eine solche Anlage wird von EP-A-671 476 offenbart.
In diesem ersten Fall ist es erforderlich, Elevatoren vorzusehen,
die mit Mitteln ausgestattet sind, die die Drehung des Gitters ermöglichen,
wodurch sich die Herstellkosten des Elevators erhöhen.
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In weiteren Anlagen wird die Innenwand
oder Haube des Ofens in bezug auf das Gitter gedreht. In diesem
zweiten Fall ist es erforderlich, eine komplizierte Anordnung vorzusehen,
die das Drehen der Haube bei sehr hohen Temperaturen ermöglichen. Nun
treten aber bei diesen Temperaturen erhebliche Wärrneausdehnungserscheinungen
und Verformungen von Organen unter Spannungen auf, die Funktionsstörungen,
insbesondere ein Festfressen, hervorrufen, wodurch diese Anlagen
wenig zuverlässig sind.
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Die Erfindung hat folglich zum Hauptziel,
die oben erwähnten
Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Verfahren
sowie eine Anlage zu schaffen, die ermöglichen, auf einfache und preiswerte
Weise, ohne ein Drehbewegungssystem an einem Elevator anzubringen
und ohne Organe in einer Umgebung mit erhöhter Temperatur zu bewegen, das
Verankern einer Beschickung in einem Ofen und das Lösen ihrer
Verankerung von einem Ofen zu verwirklichen.
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Dazu hat die Erfindung ein Verfahren
zum Gegenstand, das jenem entspricht, das durch den Anspruch 1 definiert
ist. Außerdem
hat die Erfindung eine Anlage für
die Ausführung
des oben angegebenen Verfahrens zum Gegenstand, die jener entspricht,
die im Anspruch 5 beschrieben ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform
der Erfindung, die lediglich beispielhaft und nicht einschränkend gegeben
ist, wobei diese Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung
gegeben wird. Es zeigen:
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die 1a bis 1c Teilschnittansichten der Wärmebehandlungsanlage,
die die Schritte des Verankerns einer Beschickung in einer dem Verfahren gemäß der Erfindung
entsprechenden Station veranschaulichen;
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die 2a und 2b Schnittansichten längs der
Linien II-II der 1a und 1b;
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die 3a bis 3c ähnliche Ansichten wie die 1a bis 1c, wobei sie jedoch die Schritte des
Lösens
der Verankerung einer Beschickung entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung
veranschaulichen, und
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4 eine
Draufsicht einer Beschickungs-Trägerplatte,
die auf den Verankerungsmitteln einer teilweise dargestellten Station
liegt.
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In den 1a bis 1c und 2a, 2b,
auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Wärmebehandlungsanlage gemäß der Erfindung
zu sehen, die als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet
ist.
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Diese Anlage 1 umfasst einen
Haubenofen 2, d. h. einen nach unten offenen Ofen, in dessen
Innenraum über
eine Öffnung 4 durch
vertikales Verlagern eine aus einem zu behandelnden Teil oder einer Gesamtheit
von zu behandelnden Teilen gebildete Beschickung 6, die
auf einer Trägerplatte 8 (4) angeordnet ist, eingebracht
werden kann. Der Ofen 2 umfasst einen dichten Behälter 10,
dem Heizmittel 12 zugeordnet sind, wie beispielsweise Rampen
mit elektrischen Widerständen.
Die Öffnung 4 kann
während
der Behandlung mit einem Verschlussstück 14 verschlossen
werden.
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Im unteren Teil des Behälters 10,
in der Nähe der Öffnung 4,
sind drei Klötze
oder Träger 16 vorgesehen
(wovon nur zwei in den 1a–c und 2a–2c sichtbar
sind). Diese Klötze
stehen von der Innenwand des Behälters 10 radial
vor. Die Klötze 16 verleihen
der Öffnung 4 einen
ausgezackten Umriss, der in dem gezeigten Beispiel (2b) kreisförmig ist. Diese Klötze 16 sind
dazu bestimmt, die mit der Beschickung 6 versehene Trägerplatte 8 insbesondere zwischen
den Wärmebehandlungen
abzustützen, wenn
der Ofen offen ist (1c).
Wenn der Ofen 2 durch das Verschlussstück 14 verschlossen
ist, wird nämlich
die Trägerplatte 8 vorzugsweise
mittels der Stützenfüße 18,
die mit dem Verschlussstück
fest verbunden sind, über
die Klötze
gehoben, um das Fließen
der Klötze
unter dem Gewicht der Beschickung 6 zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten
Ausführungsform
können
diese Klötze 16 auf
einer anderen Höhe
der Innenwand des Behälters 10 angeordnet
sein.
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Die Anlage umfasst außerdem herkömmliche
Mittel zum Laden der Beschickung 6 in den Ofen 2 und
zum Entladen dieser aus dem Ofen 2, die mittels eines Manipulatorroboters 20 verwirklicht
sein können.
Dieser Roboter 20 umfasst einen Arm 22, der in
der Höhe
längs einer
nicht gezeigten Führungssäule durch
von einem Getriebemotor angetriebene Hubmittel, die beispielsweise
ein Kettenantriebssystem und Zahnräder umfassen, verlagert werden
kann.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ruht das Verschlussstück 14 auf
dem Arm 22. Außerdem
ist in diesem Beispiel der Ofen 2 beweglich angebracht
und kann aus einer ersten Position, der sogenannten Lade-/Entlade position,
die in 1a gezeigt ist,
in einer Richtung X-Y in eine zweite Position, die sogenannte Verankerungsposition, die
in 1b gezeigt ist, translatorisch
verlagert werden. Dazu umfasst die Anlage ein Führungsgleis, das aus zwei parallelen
Schienen 24 gebildet ist, auf denen sich der Ofen 2 mittels
Rollen 26 fortbewegen kann. Der Ofen 2 kann auf
diesem Gleis mit Hilfe von Antriebsmitteln M, die beispielsweise
aus einem Getriebemotor gebildet sind, der in herkömmlicher
Weise antreibt, in Reaktion auf Steuermittel translatorisch verlagert
werden, wobei ein Ritzel in eine Zahnstange greift (nicht gezeigt).
In dem hier beschriebenen Beispiel steht der Ofen 2 auf
den Schienen 24, jedoch kann selbstverständlich entsprechend
einer nicht gezeigten Variante der Ofen 2 mittels Rollen oder
eines Führungsgleises
oder mehrerer Führungsgleise über dem
Ofen 2 und/oder an den Seiten des Ofens 2 an einer
Trägerstruktur,
etwa an einem Portalrahmen, aufgehängt sein.
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Die hier gezeigte Anlage umfasst
außerdem (2a bis 2c) eine Kühlwanne 28, in welche
die Beschickung 6 getaucht werden soll, wobei diese Wanne 28 Mittel 30 zum
selbsttätigen Übertragen
umfasst, um die Beschickung 6 aus dem Ofen 2 in
die Wanne 28 zu entladen. Diese Mittel zum selbsttätigen Übertragen 30 umfassen
außerdem
einen Arm, der längs
einer nicht gezeigten Führungssäule durch Hubmittel
vom gleichen Typ wie jene, die in Verbindung mit den Hubmitteln 20 der 1a bis 1c beschrieben worden sind, in der Höhe verlagert
werden kann.
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Wie in 4 zu
sehen ist, hat die Trägerplatte 8 die
Form eines wabenartigen, ebenen, starren Gitters 32, das
an seinem Umfang in dem gezeigten Beispiel vier Aussparungen 34 hat.
Das Gitter 32 weist folglich einen zur Öffnung 4 im wesentlichen komplementären Umriss
sowie Abmessungen auf, die geringfügig kleiner als jene der Öffnung 4 sind,
so dass das Gitter beim Laden und Entladen unbehindert durch die Öffnung 4 gelangen
kann.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zum Verankern und Lösen
der Verankerung gemäß der Erfindung
beschrieben.
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Verankerung
der Beschickung
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Während
dieses ersten Schritts wird zunächst
der Arm 22 des Manipulatorroboters 20 in eine
untere Position gebracht. Die Trägerplatte 8 und die
Beschickung 6 werden auf den Stützenfüßen 18 des Verschlussstücks 14 ange ordnet.
Anschließend wird
der Arm 22 angehoben, indem die Hubmittel betätigt werden,
um die Beschickung in den Behälter 10 des
Ofens 2 einzubringen. Genauer gesagt wird während dieses
ersten Schritts die Trägerplatte 8 auf
den Füßen 18 in
einer Winkelposition angeordnet, derart, dass die Aussparungen 34 zu
den Klötzen
oder Trägern 16 ausgerichtet
sind.
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Die Beschickung 6 und die
Trägerplatte 8 werden
auf eine Höhe
gebracht, die höher
als jene der die Verankerungsmittel bildenden Klötze 16 ist. In dieser
Position befinden sich die Beschickung 6 und die Trägerplatte 8 in
der Lade-/Entladeposition.
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Wie die 1b und 2b zeigen, wird dann der Ofen 2 mit
Hilfe der Antriebsmittel M aus seiner Lade-/Entladeposition (1a und 2a) typisch um eine Strecke von etwa 100
mm bis zu einer sogenannten Verankerungsposition (1b und 2b),
in welcher die Klötze 16 und
die Trägerplatte 8 einander überdecken,
verlagert, wobei in diesem Beispiel die Klötze 16 teilweise unter
dieser Trägerplatte 8 in
Position gelangen. Danach können
die Hubmittel 20 abgesenkt werden (1c), und die in Überlagerung gelangten Abschnitte
der Trägerplatte 8 können auf
den Klötzen 16 in
Auflage kommen. Diese Klötze 16 dienen
als Verankerungsmittel für
die Beschickung 6 und tragen folglich die Trägerplatte 8 und
die Beschickung 6, die durch ihr Eigengewicht in dem Ofen 2 verankert
sind.
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Lösen der
Verankerung
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Das Lösen der Verankerung der Beschickung 6 und
der Trägerplatte 8 erfolgt
einfach, indem das oben angegebene Verfahren in umgekehrter Reihenfolge
ausgeführt
wird.
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Es wird jedoch angemerkt, dass in
dem beschriebenen Beispiel anstelle der Hubmittel 20 die Hubmittel 30 verwendet
werden, die in der Kühlwanne 28 (3a bis 3c) angeordnet sind.
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Folglich wird die Trägerplatte 8 auf
eine Höhe angehoben,
die höher
als jene der Klötze 16 ist,
um sie freizugeben (3a),
der Ofen 2 wird in bezug auf die Trägerplatte 8 in eine
Lade-/Entladeposition ähnlich
der weiter obenbeschriebenen translatorisch verlagert, und die Beschickung 6 sowie
die Trägerplatte 8 werden
mit Hilfe der Hubmittel 30 abgesenkt, um sie aus dem Ofen 2 zu
bringen.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform wird
der Ofen 2 für
das Härten bzw.
Abschrecken über
die Kühlwanne 28 verlagert,
wobei diese Kühlwanne 28 ortsfest
ist. Die Positionen zum Laden und Entladen sind folglich zueinander
versetzt. In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform
kann die Wanne 28 beweglich angebracht sein und unter dem Ofen 2 positioniert
werden, so dass das Laden und das Entladen an derselben Position
erfolgen. Folglich wird hier als Lade-/Entladeposition eine Position
bezeichnet, an der sich beide obenerwähnten Operationen oder eine
dieser Operationen verwirklichen lassen.
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Selbstverständlich können andere Mittel in Betracht
gezogen werden, um die Verankerung der Trägerplatte 8 in dem
Behälter 10 zu
gewährleisten. Beispielsweise
könnte
vorgesehen werden, die Trägerplatte 8 in
dem Behälter
aufzuhängen,
wobei die Beschickung 6 unter der Trägerplatte 8 positioniert wird,
indem sie durch geeignete Mittel mit der Trägerplatte 8 verbunden
wird oder aber indem sie in einem unter der Trägerplatte 8 vorgesehenen
Auffang platziert wird.
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Außerdem können weitere Modifikationen
an dem Verfahren und an der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgenommen werden, wovon soeben Ausführungsformen beschrieben worden
sind, ohne deswegen vom Geltungsbereich dieser Erfindung abzukommen.
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So ist es beispielsweise auch möglich, die Hubmittel 20 und 30 in
bezug auf den Ofen 2, der ortsfest sein kann, translatorisch
zu verlagern und die obenbeschriebene Verankerung zu gewährleisten. Genauso
ist es möglich,
eine Anlage zu verwirklichen, bei der eine Bewegung des Ofens 2 mit
Hubmitteln kombiniert wird.
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Außerdem kann das Verschlussstück 14 weggelassen
werden, damit die Beschickung direkt auf dem Arm 22 liegt.
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In dem beschriebenen Beispiel ist
die Verarbeitungsstation 22 aus einem Ofen gebildet; es
ist jedoch selbstverständlich,
dass diese Station aus jedem anderen Stationstyp gebildet sein kann,
etwa einer Abtropf- bzw. Entwässerungsstation.
Die Anlage kann außerdem
in der oberen Position mehrere Öfen und/oder
Entwässerungsstationen
und in der unteren Position mehrere Kühlstationen oder andere Elemente
einer herkömmlichen
Anlage zur Wärmebehandlung
umfassen.