CN107787374A - 用于对摩擦元件、特别是制动衬块进行热处理的方法和设施 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于对摩擦元件(2)进行热处理的方法和设施(1)，该方法包括在对流隧道烤炉(5)内执行的对流加热步骤；其中摩擦元件被布置成以有序的方式铺放在多个托盘(16)上，该多个托盘各自具有穿孔支承板(18)，该摩擦元件(2)在仅彼此贴近但不重叠的位置铺放在穿孔支承板上；并且其中托盘(16)堆积在彼此的顶部上，同时彼此在堆叠方向上保持一定量的距离，所述量大于摩擦元件的厚度；包含摩擦元件的堆积托盘的组(19)并排布置在带传送装置(10)上，该带传送装置穿过隧道烤炉(5)，以便将摩擦元件(2)输送通过隧道烤炉。

Description

用于对摩擦元件、特别是制动衬块进行热处理的方法和设施
技术领域
本发明涉及用于对摩擦元件、特别是制动元件诸如制动衬块进行热处理的方法和设施。
背景技术
在制动元件成形步骤完成之后，用作车辆和其他设备(诸如离合器盘)的鼓式制动器的制动蹄中的密封件及用作盘式制动器中的制动衬块的摩擦材料需要经历热处理，这不仅增强所述材料的特性，还可以消除任何残余气体。
具体地讲，就制动衬块而言，衬块在离开成形压力机后通常通过对流烤炉在大致略高于200℃的温度下进行一段时间的加热。
如今常用的热处理设施包括卧式或立式对流烤炉作为主要元件。
立式烤炉(称为“Paternoster”烤炉)设置有链式传送机，该链式传送机具有布置在绝热外壳内的升臂和降臂。制动衬块布置在托盘支撑件上，这些托盘支撑件单独地附接到链式传送机，该链式传送机在绝热外壳内传送制动衬块，其中布置了设置有电阻的一系列加热区；当支撑件到达降臂的端部时，制动衬块的热处理应当已完成，此时移除制动衬块并将托盘支撑件运输到升臂的起点以便加载进行新的工作循环。
这种类型的设施较昂贵、复杂且非常烦琐。
如果使用卧式对流隧道烤炉，则后者也存在不便之处，即较大的妨碍性，例如，在WO2014162282中，为了也进行IR处理，制动衬块必须设置在沿与热空气/气体流相同的纵向方向在隧道烤炉内运行的传送带上，该热空气/气体流从一端到另一端穿过对流烤炉。
从DE202009015250U和DE202012103521U还可得知用于在常规烤炉中对瓷砖或其他砖块进行烘焙的方法，其中待烘焙的物体布置在由陶瓷材料制成的可堆叠架子上。
发明内容
本发明的目的是提供用于对摩擦元件、特别是制动元件诸如制动衬块进行热处理的方法和设施，从而允许在尺寸减小且前置时间缩短的情况下处理大量制动元件，同时确保设施所执行的实际热循环与设计阶段的设想情形最佳相符。
本发明因此涉及用于对摩擦元件、尤其是制动元件诸如制动衬块进行热处理的方法和设施，其具有所附权利要求中陈述的特征。
本发明的设施可布置在紧邻制动元件的成形步骤的下游，并且允许在相同温度下对所有处理的制动元件进行均匀加热。这还允许连续热处理。最后，使用本发明的方法和设施处理的制动元件令人惊讶地显示出具有比使用传统方法或设施处理的相同制动元件更好的性能。
具体地讲，与现有技术烤炉相比，实现了生产力的明显提高。另外，考虑到本发明的方法包括将制动元件布置在独立托盘上，所述托盘可在烤炉内储存和管理，从而最大程度提高整个可用体积的填充。最后，本发明的方法和设施比“paternoster”烤炉更有效，尤其是在需要高输出量时。另一个优点是，如上所述，与可在使用现有技术烤炉处理的相同衬块上测得的那些温度相比，在使用本发明的设施处理的制动衬块上测得的温度非常准确、稳定和可重复。
附图说明
参照附图内的各图，从以下仅以举例方式给出的示例非限制性实施例的描述，可以清楚地看到本发明的其他特征和优点，在附图中：
-图1示出了根据本发明的用于对摩擦元件、特别是制动衬块进行热处理的设施的纵向示意图；
-图2示出了图1中的设施的示意性平面图；
-图3示出了从根据使用配置来布置的图1和图2中的设施的关键部件的四分之三上面的大比例尺透视俯视图；并且
-图4示出了图1中的设施的第二部件的放大比例尺横向示意图；
具体实施方式
参照图1和图2，使用1作为整体给出了用于对制动元件2、特别是制动衬块(图3)进行热处理的设施，所述制动衬块是已知的，但为了简单起见，仅示意性地示出。更一般来说，设施1尽管被设计成处理制动元件，但可对任何类型的摩擦元件(例如离合器盘)进行所需的热处理。在下面的非限制性描述中，在大体上不丢失任何信息的情况下，将具体参照制动衬块。
优选地(但并非必需)将设施1设置在紧邻工位3的下游，该工位是已知的且在图2中用阴影块示意性地指示，并且被设计为对制动元件2进行已知的成形步骤，该成形步骤包括将摩擦材料块压制在金属支撑件上。
制动元件2离开工位3和对应的成形步骤，并且通过已知类型的传送机4(例如由传送带组成)转移到设施1，制动元件2根据已知的布置方式和技术铺开在该传送机上。
设施1包括对流隧道烤炉5，该对流隧道烤炉在其第一端7处具有入口开口6，并且在与第一端相对的其第二端9处具有出口开口8。
设施1还包括传送装置10，例如其由一个或多个“带”式传送机构成，这些传送机以单个传送带的形式或以头对头和/或并排排列的多个传送带的形式实现，并且经过对流隧道烤炉5；在所示示例中有两个传送机10，它们彼此贴近地定位，并且伸展长度大于隧道烤炉5，以使传送机10的其相对的第一端和第二端11和12布置在隧道烤炉5的外部，所述第一端和第二端分别通过入口开口和出口开口6和8从隧道烤炉露出。
传送机10优选地以已知的所谓“环状”类型的输送带形式实现，其中至少一个柔性元件(带)13(只要带的相对末端连接在一起以形成闭合拉伸环，即为“环状的”)由辊14(至少一些是电动的)支撑和移动，所述辊由结构15支撑。
根据本发明的第一特征，设施1还包括多个托盘16，其中的两个将详细阐释并在图3中以大比例尺示出。
托盘16各自具有支承板18，该支承板被均匀打孔，并被设计成使得摩擦元件2可在仅彼此贴近但不重叠的位置直接铺放在穿孔支承板18上，如图3中充分示出。
托盘16进一步被设计成堆积在彼此的顶部上(大致在垂直方向上)，同时彼此在堆叠方向上保持一定量的距离，该量大于摩擦元件2在相同堆叠方向上的厚度；
在图3中，两个托盘16堆叠在彼此的顶部上，但一般而言，托盘16可以多个托盘16(诸如七个或八个)的组19形式堆叠。
另外，传送机10被设计成在其第一端11处加载包含摩擦元件2的堆叠托盘16的组19，并且在例如由电动辊14或由为简单起见而未示出的已知类型的其他推进装置(例如机械推动器)决定的受控速度下，将彼此贴近地布置的堆叠托盘16的多个组19通过对流烤炉5一直输送到出口开口8。
根据本发明的一个方面，每个托盘16包括对应于至少一对其相对的侧面20(在图3所示的示例中，托盘16为矩形并且侧面20为纵向侧面)的多个支承脚21，每个支承脚具有底端22和上端23。
每个托盘16的支承脚21是悬臂式的，并朝向及从其底端22的低于托盘16的穿孔支承板18的部分突出，并且每个支承脚21的上端23具有座24，该座被设计成接收并支撑另一托盘16的对应支承脚21的底端22。支承脚21的底端22为锥形并且上端23的座24为圆形，使得两个重叠托盘16的支承脚21决定堆积托盘16的自动定心作用。
根据本发明的一个方面，托盘16从金属薄片切割并压制而成，并且支承脚21(其也为金属)内部空心并沿着侧面20焊接。托盘16因此是相对轻质的。
根据本发明的另一个方面，设施1包括至少一个第一操作机器人25和一个第二操作机器人26，每个机器人具有至少三个数控运动轴线，第一机器人25定位在传送机10的第一端11的前方，并且第二机器人26定位在传送机10的第二端12的前方。
机器人25和26可为任何已知的类型，在所示的非限制性示例中，它们为拟人类型，并且各自设置有头部27(图1)，该头部被设计成一次夹持一个托盘16，并且通过单次移动使成组的摩擦元件2往返于托盘16，往返于摩擦元件2的相应传送机。
在所示的非限制性示例中，头部27设置有吸盘和/或夹持器和/或磁性夹持器(它们是已知的，但为简单起见，并未示出)，并且设施1由两个传送机服务，传送机4侧向地布置在传送装置10的端部11处，而传送机40侧向地布置在传送装置10的端部12处。
机器人25通过头部27(例如使用吸盘)例如从传送机4拾取一组三个摩擦元件2(如果需要，还会使它们旋转)，并且将它们置于传送装置10上所放置和支承的托盘16的穿孔支撑板18上，以便以与侧面20垂直的方式布置该组元件2。机器人25继续拾取另一组三个(在所示的非限制性示例中)摩擦元件2，并且将它们以与前一侧面相邻但不重叠的方式贴近地设置，优选地以交错方式设置(如图3所示)，诸如以便提高穿孔支撑板18的填充，直至托盘16完全装满；值得注意的是，根据本发明，用元件2填充托盘16从未装满，在这个意义上讲，支撑板18的设置有穿孔的部分一定留有空余，使得空气可自由地在摩擦元件2周围流通。
如图所示，机器人25随后再次通过头部27拾取空托盘26，并且将其设置在刚用摩擦元件2填充的托盘16上方，但在垂直方向上远离该托盘，然后又开始用摩擦元件2填充该托盘16，以此类推，直到形成堆叠托盘16的组19。与此同时，缓慢移动的传送机10将刚完成的托盘16的组19输送到烤炉5中，在所示的示例中，以一次两个并排布置在传送装置10上的组进行输送，为简单起见，该传送装置在图1和图2中示出为单个直线传送带。然而，可以清楚地看到，传送装置10可包括例如两个相邻生产线，它们通过彼此贴近地定位的两个相同传送带10(如图4所示)或通过例如头对头排列的三个传送带(每个传送带独立地机动化)实现。
在相对端12处，机器人26从离开出口开口8的托盘16的每个组19顶部处的托盘16拾取三个(在所示的示例中)摩擦元件2的组，并且例如在头部27旋转之后将它们设置在传送机40上，该传送机将经处理的摩擦元件2运载到后续加工和/或包装之处。当托盘16的每个组19顶部处的托盘16上不再有摩擦元件时，机器人26拾取空托盘16，然后转到下一托盘，以此类推，直至托盘16的每个组19的托盘16都为空的。
在所示的非限制性示例(图1)中，在烤炉5的下方和外部，有两个并排的传送带28，这些传送带的上表面沿着与传送机10的上表面相反的方向移动，如图1中的箭头所示。
机器人26将空托盘16设置在位于每个传送机10下方的传送带28上，这些空托盘在彼此顶部上堆叠成组19。空托盘16的组19由传送带28向后朝端部11输送，在该端部处由机器人25一次一个地拾取空托盘并且在传送机10上向后输送，在该传送机处用摩擦元件2填充空托盘并且如此前所述重新堆叠以便重新送入烤炉5中。当然，另外在这种情况下，这两个传送机28可被更换为单个双倍宽传送机28和/或沿着烤炉5的纵向长度头对头一前一后地布置的一系列传送机28。
根据本发明的另一个特征，对流隧道烤炉5包括环境空气抽吸装置29(图1)和燃烧器装置30(仅用方框示意性地示出，包括例如被供给从装置29抽吸的空气及合适的燃料的一个或多个燃烧器，这些燃烧器被设计成生成已燃气体流F(图1和图4))。装置29和30布置在沿着隧道烤炉5的基本上中间；还存在燃烧产物(即，已燃气体流F)的抽吸装置31，其由基本上布置在隧道烤炉5的相应相对端7和9处的至少一对抽气机组成。
然后通过叠堆32(图2)排放烟气，烟气可能在经过腔体之后才排放，以便对装置29吸入的空气进行预热。
根据本发明的非次要特征，为了确保设施所执行的热循环与单独制动元件2的设计阶段期间设想的情形最佳相符，将抽吸装置29和燃烧器30所产生的热气体流F被分成多个流F1-Fn和F2-Fm，它们被沿着传送带10和托盘16行进的方向横向地引导，并且在不同高度处送入烤炉5中，使得每个流F1-Fn或F2-Fm基本上沿着每个托盘16的支承板18侧面或正上方流动。
具体地讲，流F1-Fn和F1-Fm被送入烤炉5中，以与传送机10成直角的方式从外部向内部经过烤炉5的相对的纵向侧壁50，然后通过中心烟道51(图4)由抽气机31抽吸，该中心烟道沿着烤炉5的全长延伸。越过托盘16的流F1-n和F2-m的横向速度必须介于5与15米/秒之间，以便在每个托盘16处及烤炉5内获得湍流，该湍流被设计用于实现与制动元件2的最佳热交换。
在所示的非限制性示例中，入口开口6和出口开口8设置有通往输入和输出34处的“补偿”室的闸刀式滑动门33，所述室继而通过由门关闭的另外通路连接到烤炉5的内部。
基于已经描述的内容，显而易见的是通过设施1，可以根据本发明执行方法，以便对特别是由制动元件诸如制动衬块组成的摩擦元件2进行热处理，该方法包括对流加热步骤，其中摩擦元件2被输送通过对流烤炉5，该对流烤炉以一定方式加热，从而获得摩擦元件2上所需的温度分布，并且其中根据本发明，摩擦元件2被布置成以有序的方式铺放在多个托盘16上，每个托盘具有穿孔支承板18，摩擦元件2铺放在其上的位置仅彼此贴近但不重叠。
托盘16成功堆积在彼此的顶部上，同时彼此在堆叠方向上保持一定量的距离，该量大于摩擦元件2在相同堆叠方向上的厚度，并且在具有从其穿过的传送装置10的对流隧道式烤炉5内进行对流加热步骤，在该传送装置上设置被堆积的且包含摩擦元件2的托盘16，从而在传送装置10上形成并排布置的堆积托盘16的多个组19，使得通过沿着图1中用D1指示的箭头的方向推进传送机10，将摩擦元件2从端部7向端部9输送通过整个隧道烤炉5，通过入口开口6进入烤炉5并通过出口开口8离开。
在对流加热步骤期间，通过流通使优选包括制动衬块的摩擦元件2以受控方式升高到140℃和300℃之间的温度，从而由于强制对流而引起已燃气体流F在隧道烤炉5内的受控流通，将所述流F分成多个重叠流F1-n和F2-m，所述流彼此相对并且被沿着传送机10的行进方向D1横向地引导。
通过以下方式产生所述已燃气体流F1-n和F2-m：使用装置29和30抽吸环境空气并在沿着隧道烤炉5的长度的基本上中间发生燃烧，然后通过基本上定位在隧道烤炉5的相应相对端7,9处的至少一对抽气机31抽吸燃烧产物。
根据已经描述的内容，通过具有至少三个数控运动轴线的至少一对操作机器人25,26(机器人25,26也可为四个，即定位在烤炉5的相对的侧面上的两个机器人25和两个机器人26)将摩擦元件2布置在托盘16上，然后从托盘16取下，并且一个或多个第一机器人25布置在设置有入口开口6的隧道烤炉5的第一端7处，而一个或多个第二机器人26布置在与第一端7相对且设置有隧道烤炉出口开口8的隧道烤炉5的第二端9处。
另外，由第一机器人25在第一端7处拾取空的托盘16，将这些空的托盘置于传送机10上，第一托盘16直接铺放在传送装置10的上表面上，随后由第一机器人25在其中填充多个摩擦元件2，并且后续的托盘16一次一个地堆积在第一托盘16的顶部上，并由第一机器人25在其中填充摩擦元件2，从而形成堆积托盘16的组19；
由第二机器人26在第二端9处从托盘16拾取经热处理的摩擦元件2，并且由机器人26一次一个地从传送装置10移除空托盘16，并将这些空托盘布置在定位于隧道烤炉5下方的一个或多个传送带28上，通过第二传送带28，将托盘16运载回到第一端7以由第一机器人25一次一个地拾取。
正是由于所述的方法和设施，优化了烤炉5的填充并且大大加快了烤炉的输出，也就是增加了每单位时间处理的摩擦元件2的数量，与此同时减少了烤炉5的占用空间。选择对流隧道烤炉也引起了垂直尺寸上的大幅减小，与此同时提高了生产力。
最后，已通过实验发现，在根据本发明的设施和方法的情况下，基于等同热循环在摩擦元件2上获得的温度分布明显更恒定且均匀，其中在已知的烤炉中处理相同的摩擦元件2就是这种情况，其中摩擦元件在移动经过烤炉之后直接铺放在传送带上或支撑件上，并且其中最重要的是，对流热气体流沿着与摩擦元件的行进方向平行的方向引导经过烤炉。
因此已经实现本发明的每个范围。

Claims (10)

1.一种用于对摩擦元件(2)、特别是制动元件进行热处理的方法，所述方法包括对流加热步骤，其中摩擦元件被输送通过受热的对流烤炉，其特征在于以下的组合：
i)-所述摩擦元件(2)被布置成以有序的方式铺放在多个托盘(16)上，所述多个托盘各自具有穿孔支承板(18)，所述摩擦元件(2)在仅彼此贴近但不重叠的位置铺放在所述穿孔支承板上；
ii)-所述托盘(16)堆积在彼此的顶部上，同时彼此在堆叠方向上保持一定量的距离，所述量大于所述摩擦元件(2)在所述相同堆叠方向上的厚度；
iii)-在具有穿过其的传送装置(10)的对流隧道烤炉(5)内进行所述对流加热步骤，在所述传送装置上放置有堆积的且包含所述摩擦元件(2)的所述托盘(16)，从而在所述传送装置上形成并排布置的堆积托盘(16)的多个组(19)，使得通过沿着行进方向(D1)推进所述传送装置(10)，所述摩擦元件(2)被输送通过所述隧道烤炉(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述对流加热步骤期间，使所述摩擦元件(2)升高到140℃和300℃之间的温度，从而由于强制对流而引起已燃气体流(F)在所述隧道烤炉5内的受控流通；将所述已燃气体流(F)被分成多个重叠流(F1-n)和(F2-m)，所述流彼此相对并且被沿着所述行进方向(D1)横向地引导。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于通过以下方式产生所述已燃气体流(F)：抽吸环境空气，然后通过基本上定位在所述隧道烤炉的相应相对端(7,9)处的至少一对抽气机(31)来抽吸燃烧产物。
4.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于所述摩擦元件(2)由制动衬块组成。
5.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于通过具有至少三个数控运动轴线的至少一对操作机器人(25,26)将所述摩擦元件(2)布置在所述托盘(16)上，然后从所述托盘取下，所述至少一对操作机器人被布置为在所述隧道烤炉的第一端(7)处的第一机器人(25)以及在所述隧道烤炉的与所述第一端相对的第二端(9)处的第二机器人(26)，所述第一端具有进入所述烤炉的入口开口(6)，所述第二端具有离开所述隧道烤炉的出口开口(8)；由所述第一端处的所述第一机器人(25)取下空的所述托盘(16)，将空的所述托盘置于所述传送装置(10)上，第一托盘(16)直接铺放在所述传送装置(10)上，随后由所述第一机器人(25)填充多个摩擦元件(2)，并且后续的托盘(16)一次一个地堆积在所述第一托盘的顶部上并由所述第一机器人(25)填充摩擦元件，从而形成堆积托盘的组(19)；由所述第二端(9)处的所述第二机器人(26)从所述托盘(16)取下所述摩擦元件，并且由所述第二机器人(26)一次一个地从所述传送装置(10)移除所述空托盘(16)，并将所述空托盘布置于在外部定位于所述隧道烤炉(5)下方的带传送机(28)上，通过所述带传送机，所述空托盘被运载回到所述第一端(7)以由所述第一机器人(25)一次一个地取下。
6.一种用于对摩擦元件(2)、特别是制动元件诸如制动衬块进行热处理的设施(1)，所述设施包括隧道对流烤炉(5)和传送装置(10)，所述隧道对流烤炉在其第一端(7)处具有入口开口(6)并在与所述第一端相对的其第二端(9)处具有出口开口(8)，所述传送装置穿过所述隧道对流烤炉(5)，并且延伸长度大于所述隧道烤炉，以便使其相对的第一端(11)和第二端(12)布置在所述隧道烤炉(5)的外部，所述第一端和所述第二端分别通过入口开口和出口开口(6,8)从所述隧道烤炉露出；其特征在于其还包括：
i)多个托盘(16)，所述多个托盘各自具有穿孔支承板(18)，所述穿孔支承板被设计成使得所述摩擦元件(2)能够在仅彼此贴近但不重叠的位置直接铺放在所述穿孔支承板上；
ii)所述托盘(16)被设计成堆积在彼此的顶部上，同时彼此在堆叠方向上保持一定量的距离，所述量大于所述摩擦元件(2)在所述相同堆叠方向上的厚度；
iii)所述传送装置(10)被设计成在其第一端(11)处加载包含所述摩擦元件(2)的堆积托盘的组(19)，并且在受控速度下沿着行进方向(D1)将并排布置的堆积托盘的多个组(19)通过所述对流隧道烤炉(5)运载到所述出口开口(8)之外。
7.根据权利要求6所述的设施，其特征在于每个托盘(16)包括至少一对其相对的侧面(20)、多个支承脚(21)，所述多个支承脚中的每个支承脚具有底端(22)和上端(23)，所述支承脚(21)朝其底端伸出到所述支承板(18)下方，并且每个支承脚的所述上端(23)设置有座(24)，所述座被设计成接收并支撑另一托盘(16)的对应支承脚(21)的所述底端(22)。
8.根据权利要求7所述的设施，其特征在于所述支承脚(21)的所述底端(22)为锥形，并且所述上端的所述座(24)为圆形，使得两个重叠托盘(16)的所述支承脚(21)决定所述堆积托盘(16)的自动定心作用。
9.根据权利要求6至8中一项所述的设施，其特征在于其还包括至少一个第一操作机器人(25)和一个第二操作机器人(26)，所述第一操作机器人和所述第二操作机器人各自具有至少三个数控运动轴线，所述第一机器人(25)定位在所述传送装置(10)的所述第一端(11)的前方，并且所述第二机器人(26)定位在所述传送装置(10)的所述第二端(12)的前方；所述第一机器人和所述第二机器人设置有头部(27)，所述头部被设计成一次抓住一个所述托盘(16)，并且通过单次移动使成组的所述摩擦元件(2)一次一个地移入和移出所述托盘(16)，往返于所述摩擦元件的其相应传送机(4,40)。
10.根据权利要求6至9中一项所述的设施，其特征在于所述对流隧道烤炉(5)包括环境空气抽吸装置(29)和燃烧器装置(30)以及燃烧产物抽吸装置(31)，所述燃烧器装置被设计成生成多个重叠已燃气体流(F1-n；F2-m)，所述燃烧产物抽吸装置由基本上定位在所述隧道烤炉的所述相应相对端(7,9)处的至少一对抽气机组成；所述重叠已燃气体流(F1-n；F2-m)彼此相对并且被沿着所述行进方向(D1)横向地引导。
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