DE102009004967B4

DE102009004967B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ausrichtung von erwärmten Werkstücken

Info

Publication number: DE102009004967B4
Application number: DE200910004967
Authority: DE
Inventors: Rolf-Josef Schwartz
Original assignee: Individual
Current assignee: Schwartz GmbH
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: DE102009004967A1; WO2010081660A1

Abstract

Verfahren zur Handhabung von wenigstens zwei Werkstücken (20; 21; 22; 23), bei dem die Werkstücke (20; 21; 22; 23) gleichzeitig innerhalb eines Durchlaufofens (10) von Heizmitteln erwärmt werden, wobei die Werkstücke (20; 21; 22; 23) nebeneinander mittels einer Ofen-Transporteinrichtung (11) durch den Durchlaufofen (10) bewegt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass folgende Schritte erfolgen, nachdem die Werkstücke (20; 21; 22; 23) den Durchlaufofen (10) durchlaufen haben:
a) Übergabe der Werkstücke (20; 21; 22; 23) an eine Auslauf-Transporteinrichtung (30) eines Auslaufrollentisches außerhalb des Ofens (10) und Transport der Werkstücke (20; 21; 22; 23) mittels der Auslauf-Transporteinrichtung (30) in Richtung einer Übergabeposition (40);
b) Ermittelung der Position eines Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') jedes einzelnen Werkstücks (20; 21; 22; 23), wobei die Position des Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') eines jeden Werkstücks (20; 21; 22; 23) auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) bestimmt wird;
c)...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung von wenigstens zwei Werkstücken, bei dem die Werkstücke gleichzeitig innerhalb eines Durchlaufofens von Heizmitteln erwärmt werden, wobei die Werkstücke nebeneinander mittels einer Ofen-Transporteinrichtung durch den Durchlaufofen bewegt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Zu den wichtigen Zielen der Fahrzeugindustrie zählen heute und auch zukünftig die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, die Senkung des CO₂-Ausstoßes und die Erhöhung der Insassensicherheit. Ein übliches Mittel zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und somit zur Senkung des CO₂-Ausstoßes liegt dabei beispielsweise in der Reduzierung des Fahrzeuggewichts. Um jedoch gleichzeitig eine Erhöhung der Insassensicherheit zu erreichen, müssen die verwendeten Karosseriebaustähle bei geringerem Gewicht eine höhere Festigkeit aufweisen.
Es besteht daher ein stark zunehmendes Interesse an Karosseriebaustählen mit einem günstigen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Dies wird üblicherweise durch den Prozess des so genannten Presshärtens oder auch Formhärtens erreicht. Dabei wird ein Blechteil auf etwa 800°C bis 1000°C erwärmt und anschließend in einem gekühlten Werkzeug verformt und abgeschreckt. Die Festigkeit des Bauteils nimmt dadurch bis auf etwa das Dreifache zu. Das Presshärten ermöglicht den Bau leichter und dennoch steifer Karosseriebauteile durch die Kombination von Wärmebehandlung, Formgebung und gleichzeitiger kontrollierter Abkühlung.
Für die Wärmebehandlung der Karosseriebaustähle haben sich in der Vergangenheit verschiedene Ofenkonzepte herausgebildet. Insbesondere das Prinzip des Durchlaufofens hat beim Presshärten große Verbreitung gefunden. Bei diesem Ofenprinzip werden die zu erwärmenden Karosseriebaustähle über Fördereinrichtungen durch den Ofen transportiert. Als Fördereinrichtung kommen Rollen, Ketten oder Bänder zum Einsatz.
Nachdem die Werkstücke in einem Durchlaufofen auf die erforderliche Temperatur erwärmt wurden, müssen sie zu einem Umformwerkzeug wie einer Presse transportiert werden. Dies kann beispielsweise durch Übergabe der Werkstücke an die Transporteinrichtung eines Auslaufrollentisches erfolgen. Diese Transporteinrichtung vorzugsweise in Form eines Rollenförderers transportiert die erwärmten Werkstücke zu einer Übergabeposition entfernt von dem Durchlaufofen, und an dieser Übergabeposition werden die Werkstücke üblicherweise von einem Roboter aufgenommen und in ein Umformwerkzeug eingebracht.
Um den Durchsatz eines Durchlaufofens zu erhöhen, können mehrere Werkstücke nebeneinander auf die Transporteinrichtung des Ofens gelegt werden. Diese Werkstücke können bei entsprechend ausgeformten Umformwerkzeugen nach der Erwärmung auch gleichzeitig in das Umformwerkzeug eingebracht werden, das heißt sie werden gleichzeitig von einem Roboter aufgenommen und von der Transporteinrichtung des Auslaufrollentisches zu dem Umformwerkzeug umgesetzt. Hierzu ist es erforderlich, dass sich die Werkstücke an der Übergabeposition stets an einer vorgegeben Position befinden, damit der Roboter sie bei jedem Umsetzvorgang sicher aufnehmen kann. Üblicherweise kann dies jedoch ohne Hilfsmittel nicht gewährleistet werden. Selbst wenn Werkstücke in der richtigen Ausrichtung zueinander auf der Transporteinrichtung des Durchlaufofens abgelegt werden, erreichen sie die Ausgangsöffnung des Ofens oftmals nicht in der gleichen Lage, sondern üblicherweise werden einzelne Werkstücke schneller oder langsamer durch den Ofen transportiert. Insbesondere bei Rollenförderern erfolgt bei laufendem Betrieb des Rollenförderers eine Verformung der einzelnen Rollen, wodurch die Rollen üblicherweise eine von oben gesehen konkave Form annehmen. Einzelne Rollen biegen sich somit nach unten durch, was absolut zu einem größeren Außendurchmesser führt, wodurch sich gegenüber nicht oder nicht so stark durchgebogenen Rollen die Umfangsgeschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit des auf der jeweiligen Rolle transportierten Werkstücks erhöht. Ferner kann es auf den Rollen des Rollenförderers zu Ablagerungen aus dem Material der Werkstücke kommen, was ebenfalls zu einem größeren Durchmesser der Rolle und somit zu einer erhöhten Umfangsgeschwindigkeit führt.
Die einzelnen Effekte können bei jeder Rolle des Rollenförderers unterschiedlich stark sein, so dass die Werkstücke auf mehreren Rollen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten transportiert werden, was am Ende des Durchlaufofens zu einer erheblichen Verschiebung der Positionen der Werkstücke zueinander führen kann.
Werden die so verschobenen Werkstücke nach der Erwärmung mit der Transporteinrichtung eines Auslaufrollentisches zu einer Übergabeposition transportiert, kann an der Übergabeposition nicht gewährleistet werden, dass die Werkstücke stets in der richtigen Lage an der Übergabeposition ankommen und von einem Roboter aufgenommen werden können. Um dieses Problem zu lösen, werden in der Praxis üblicherweise Stopper an der Übergabeposition eingesetzt, welche die ankommenden Werkstücke in eine vorgegeben Lage bringen. Handelt es sich um Werkstücke mit gleicher Form, kann im einfachsten Fall ein ebenes Profil vorgesehen sein, welches die ankommenden Werkstücke nacheinander abbremst, bis alle Werkstücke an dem Profil anliegen. Die Werkstücke werden somit mit ihrer vorderen Kante an einer Linie ausgerichtet.
Um auch Werkstücke unterschiedlicher Form ausrichten zu können, wobei diese nicht alle mit der vordersten Kante an einer Linie ausgerichtet werden sollen, kommen gezielt ausgeformte Stopper zum Einsatz, wie sie beispielhaft in 1 dargestellt sind. Hierbei sollen die Werkstücke nicht an ihrer vorderen Kante ausgerichtet werden, sondern eher an ihren Schwerpunkten, die beispielsweise alle auf einer Linie senkrecht zur Transportrichtung liegen sollen. Hierzu können durchgehende Stopper eingesetzt werden, die für jedes abzubremsende Werkstück eine entsprechende Ausbuchtung aufweisen, so dass die Werkstücke unterschiedlich früh bzw. spät abgebremst und in dieser Position gehalten werden. Ein solcher Stopper ist an der Übergabeposition im linken Abschnitt der 1 eingebaut. Diese Art von Stoppern hat jedoch den Nachteil, dass sie vollständig ausgetauscht werden muss, wenn die Art und Form der Werkstücke bei verschiedenen Chargen variiert werden soll. Daher kommen oftmals auch einzelne Stopper zum Einsatz, die für jedes Werkstück gezielt angebracht und ausgerichtet werden können. Diese Art von Stopper ist in 1 an der Übergabeposition im rechten Abschnitt eingebaut.
Die Verwendung von derartigen Stoppern erfüllt den angestrebten Zweck, ankommende Werkstücke an einer definierten Position abzubremsen und auszurichten. Diese Vorgehensweise hat jedoch insbesondere bei dünnen Bauteilen mit Bauteildicken unter einem Millimeter und Temperaturen im Bauteil von bis zu 900°C den Nachteil, dass es beim Abbremsen und Ausrichten zu Verformungen der vorderen Werkstückkanten kommt, wenn diese auf den Stopper prallen. Verwendete Transporteinrichtungen von Auslaufrollentischen haben Transportgeschwindigkeiten von bis zu 3 m/s, so dass die Kräfte beim Aufprall auf einen Stopper ausreichen, um dünne und aufgrund der hohen Temperaturen weiche Bauteile zu verformen.
Eine weitere Möglichkeit für eine positionsgenaue Aufnahme der Werkstücke vor einem Ofen sowie für eine positionsgenaue Übergabe der Werkstücke nach dem Aufheizen an eine nachfolgende Weiterverarbeitung ist aus der DE 10 2005 057 742 B3 bekannt. Hier werden die Werkstücke auf Trägern durch den Ofen transportiert, wobei die Träger bauteilspezifisch ausgestaltet sind und durch eine Öffnung in der Ofenwand hindurch an eine Transporteinrichtung angekoppelt werden. Für jedes Werkstück wird damit ein eigener Träger mit der spezifischen Form des Werkstückes sowie mit einer Kopplungsmöglichkeit für die Ankoppelung an die Transporteinrichtung benötigt. Ein universeller Einsatz der Träger ist damit allerdings nicht gegeben. Zudem muss der Ofen eine spezifische Ausgestaltung mit einer Öffnung in einer Ofenwand aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein alternatives Verfahren zur Handhabung von Werkstücken nach der Erwärmung in einem Durchlaufofen bereitzustellen, mit dem die Werkstücke auf einem Auslaufrollentisch in einer definierten Position ausgerichtet werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–8. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 10–14.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Handhabung von wenigstens zwei Werkstücken vor, bei dem die Werkstücke gleichzeitig innerhalb eines Durchlaufofens von Heizmitteln erwärmt werden, wobei die Werkstücke nebeneinander mittels einer Ofen-Transporteinrichtung durch den Durchlaufofen (10) bewegt werden. Nachdem die Werkstücke den Durchlaufofen durchlaufen haben, erfolgt eine Übergabe der Werkstücke an eine Auslauf-Transporteinrichtung eines Auslaufrollentisches außerhalb des Ofens und ein Transport der Werkstücke mittels der Auslauf-Transporteinrichtung in Richtung einer Übergabeposition. Dabei erfolgt eine Ermittelung der Position eines Bezugspunktes jedes einzelnen Werkstücks, wobei die Position des Bezugspunktes eines jeden Werkstücks auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung bestimmt wird. Die so ermittelten Positionen der Bezugspunkte der Werkstücke werden an eine Steuereinheit übermittelt, und die Steuereinheit führt eine Auswertung der Bezugspunkte in Bezug zu einer in der Steuereinheit hinterlegten Vorgabeposition durch. Anhand dieser Auswertung erfolgt eine temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks durch die Steuereinheit, wodurch bewirkt wird, dass die Bezugspunkte der Werkstücke sich bei Erreichen der Übergabeposition an der in der Steuereinheit hinterlegten Vorgabeposition befinden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks durch die Steuereinheit, dass die Bezugspunkte der Werkstücke sich bei Erreichen der Übergabeposition auf einer Linie befinden, die senkrecht zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung liegt.
Vorzugsweise umfasst die Auslauf-Transporteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens jeweils ein separates Transportmittel für jedes Werkstück, und die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks erfolgt durch eine temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit des jeweiligen Transportmittels. Alternativ oder ergänzend kann die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks jedoch auch durch eine temporäre Entkopplung des jeweiligen Werkstücks von der Auslauf-Transporteinrichtung erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich der Bezugspunkt eines Werkstücks an der in Transportrichtung vorne liegenden Werkstückkante. Die Position eines Bezugspunktes eines Werkstücks kann durch ein Erfassungsmittel erfasst werden, welches das jeweilige Werkstück nach Austritt aus dem Durchlaufofen passiert. Das Erfassungsmittel kann beispielsweise eine Lichtschranke, ein Kamerasystem und/oder ein Mikroschalter sein.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks durch die Steuereinheit, dass die Bezugspunkte der Werkstücke sich bereits bei Erreichen einer Zwischenposition, welche in Transportrichtung vor der Übergabeposition liegt, an einer in der Steuereinheit hinterlegten Vorgabeposition befinden. Anschließend werden die Werkstücke durch Umkehrung der Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung teilweise zurück in den Durchlaufofen gefahren, so dass sich ein erster Teilbereich jedes Werkstücks wieder innerhalb des Durchlaufofens befindet, während sich ein zweiter Teilbereich weiterhin außerhalb des Durchlaufofens befindet. So erfolgt ein partielles Erwärmen der Werkstücke, nachdem sie ausgerichtet wurden. Die Werkstücke werden anschließend mittels erneuter Umkehrung der Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung zur Übergabeposition transportiert, an der sie in ein Umformwerkzeug umgesetzt werden können.
Von der Erfindung umfasst ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, umfassend einen Durchlaufofen mit Heizmitteln zur gleichzeitigen Erwärmung mehrerer Werkstücke, eine Ofen-Transporteinrichtung zum Transport von wenigstens zwei nebeneinander liegenden Werkstücken durch den Durchlaufofen und einen Auslaufrollentisch mit einer Auslauf-Transporteinrichtung, mittels derer Werkstücke nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens zu einer Übergabeposition transportiert werden können. Die Vorrichtung weist folgende Merkmale auf:

– Erfassungsmittel zur Ermittelung der Position eines Bezugspunktes jedes einzelnen Werkstücks nach Durchlaufen des Durchlaufofens, wobei die Position des Bezugspunktes eines jeden Werkstücks auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung bestimmbar ist;
– Steuereinheit mit Rechenmitteln zur Auswertung der Bezugspunkte in Bezug zu einer in der Steuereinheit hinterlegten Vorgabeposition;
– Mittel zur temporären Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks durch die Steuereinheit, wodurch bewirkbar ist, dass die Bezugspunkte der Werkstücke sich bei Erreichen der Übergabeposition an der in der Steuereinheit hinterlegten Vorgabeposition befinden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Auslauf-Transporteinrichtung jeweils ein separates Transportmittel für jedes Werkstück, wobei die Transportgeschwindigkeit jedes Transportmittels temporär durch die Steuereinheit veränderbar ist. Alternativ oder ergänzend kann die Auslauf-Transporteinrichtung Mittel zur temporären Entkopplung des jeweiligen Werkstücks von der Auslauf-Transporteinrichtung aufweisen. Ist die die Auslauf-Transporteinrichtung ein Rollenförderer, kann die temporäre Entkopplung des jeweiligen Werkstücks von der Auslauf-Transporteinrichtung durch temporäres Anheben des jeweiligen Werkstücks in eine Position erfolgen, in welcher das Werkstück keinen Kontakt zum Rollenförderer hat.
Vorzugsweise ist das Erfassungsmittel zwischen der Ausgangsöffnung des Durchlaufofens und der Auslauf-Transporteinrichtung angebracht. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Lichtschranke, ein Kamerasystem und/oder ein Mikroschalter handeln.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Von den Abbildungen zeigt:
1 eine Lösung aus dem Stand der Technik mit zwei verschiedenen Arten von Stoppern;
2 eine schematische Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 die Lage von ausgerichteten Werkstücken an einer Zwischenposition; und
4 das partielle Erwärmen von ausgerichteten Werkstücken.
Die Darstellung in 1 zeigt schematisch eine bekannte Lösung aus dem Stand der Technik, bei der am Ende der Transporteinrichtung eines Auslaufrollentisches mehrere Stopper angebracht sind, die ankommende Werkstücke abhängig von deren Form in verschiedenen Positionen abbremsen und dort ausrichten. Jeder Stopper kann in dem Bereich, in dem das Werkstück auftrifft, an die Form der Vorderkante des Werkstücks angepasst sein. Die im linken Abschnitt dargestellte Art eines Stoppers ist durchgehend ausgebildet und weist vorzugsweise für jedes Werkstück eine Ausbuchtung auf, in der das jeweilige Werkstück aufgenommen und abgebremst werden kann. Eine flexiblere Art von Stoppern ist dagegen im rechten Abschnitt dargestellt, wobei für jedes ankommende Werkstück ein eigener Stopper mit einer angepassten Form angebracht wird, so dass die Stopper im Bedarfsfall einzeln ausgetauscht werden können. Ferner kann die Lage jedes einzelnen Stoppers verändert werden, um Werkstücke früher oder später aufzufangen.
Im Gegensatz dazu sollen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das zugehörige erfindungsgemäße Verfahren anhand der schematischen Darstellung in 2 beschrieben werden. 2 zeigt in einer Aufsicht den Endbereich eines Durchlaufofens 10 mit einer Ofen-Transporteinrichtung 11, mittels derer mehrere Werkstücke 20, 21, 22 und 23 durch den Durchlaufofen 10 transportiert wurden. Dabei wurden die Werkstücke nebeneinander durch den Ofen bewegt und dabei gleichzeitig von nicht dargestellten Heizmitteln auf eine Temperatur von beispielsweise 800–1000°C erwärmt. Die Erfindung eignet sich für wenigstens zwei Werkstücke, die gleichzeitig durch einen Durchlaufofen bewegt werden. Es kann jedoch auch eine größere Anzahl von Werkstücken gehandhabt werden, und das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt beispielhaft vier Werkstücke, die gleichzeitig nebeneinander durch den Ofen 10 transportiert und dabei erwärmt wurden.
Eine Ausgangsöffnung im Endbereich des Ofens 10 weist vorzugsweise einen Ofenschieber zum Öffnen und Schließen des Ofens auf. Nach erfolgter Erwärmung der Werkstücke auf die erforderliche Temperatur öffnet sich der Ofenschieber und die Werkstücke 20, 21, 22 und 23 werden aus dem Ofen bewegt und an einem Auslaufrollentisch übergeben. Der Auslaufrollentisch weist eine zweite Auslauf-Transporteinrichtung 30 auf, mittels derer die Werkstücke nun zu einer Übergabeposition 40 bewegt werden, die entfernt von dem Ofen 10 angeordnet ist. Der Auslaufrollentisch hat typischerweise eine Länge von 4–6 m, vorzugsweise von 5 m. Am Ende des Auslaufrollentisches an der Übergabeposition 40 werden die Werkstücke von einem nicht dargestellten Roboter aufgenommen und beispielsweise in ein Formwerkzeug 70 umgesetzt, in dem sie in entsprechenden Ausformungen 71 umgeformt werden. Dabei werden vorzugsweise alle Werkstücke gleichzeitig umgesetzt, um die Arbeitsabläufe möglichst effektiv zu gestalten und die Verweilzeit der Werkstücke in der Umgebungsluft konstant zu halten.
Der Roboter zum Aufnehmen, Umsetzen und Absetzen der Werkstücke kann verschiedene Arten von Greifern aufweisen, die für die jeweiligen Werkstücke geeignet sind. Dies kann beispielsweise durch mechanische oder magnetische Greifer erfolgen oder es werden Sauggreifer eingesetzt. Damit die Greifer immer an der gleichen Stelle eines Werkstücks ansetzen können, ohne durch aufwändige Sensorik zuvor die Lage des jeweiligen Werkstücks bestimmen zu müssen, ermöglicht es die Erfindung, dass die Werkstücke an der Übergabeposition 40 in der erforderlichen Lage positioniert sind. Hierzu wird vorzugsweise sofort bei Übergabe der Werkstücke vom Ofen 10 an die Auslauf-Transporteinrichtung 30 die Position von bestimmten Bezugspunkten der Werkstücke ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise durch Erfassungsmittel 50, welche zwischen Ofen und Auslauf-Transporteinrichtung 30 angeordnet sind. Bei diesen Erfassungsmitteln kann es sich beispielsweise um Sensoren wie Lichtschranken, Mikroschalter oder Kamerasysteme handeln. Die verwendeten Sensoren sind so angebracht, dass sie die Lage von Werkstücken auf allen Transportbahnen a, b, c und d bestimmen können, auf denen sich Werkstücke bewegen. Dabei wird die Position eines Werkstücks auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Werkstücke bestimmt, wobei es erforderlich sein kann, pro Transportbahn beispielsweise nicht nur einen sondern mehrere Sensoren einzusetzen.
Als Bezugspunkte der Werkstücke können beispielsweise die vorderen Kanten oder die Schwerpunkte der Werkstücke verwendet werden. Greifen die Greifer an der Übergabeposition an einer bestimmten Stelle des Werkzeugs an, können diese Punkte als Bezugspunkte verwendet werden. Da die Form und die Abmessungen der Werkstücke bekannt sind, kann die Lage von Bezugspunkten auch durch Ermittlung der Lage eines anderen Bezugspunktes ermittelt werden. Dies erfolgt in einer Steuereinheit 60, die an die Erfassungsmittel 50 angeschlossen ist und deren Signale empfängt und auswertet. Werden als Erfassungsmittel 50 beispielsweise Lichtschranken eingesetzt, welche durch eine Unterbrechung des Lichtstrahls die vorderen und hinteren Kanten vorbeikommender Werkstücke erfassen können, können aus diesen Signalen beliebige andere Bezugspunkte des jeweiligen Werkstücks bestimmt werden, wenn die Form und Größe des Werkstücks in der Steuereinheit 60 hinterlegt ist. Um eine genauere Bestimmung der Position und Lage eines Werkstücks zu ermöglichen, werden pro Transportbahn mehrere Sensoren oder beispielsweise ein Kamerasystem eingesetzt.
Wie eingangs beschrieben, werden die Werkstücke 20, 21, 22 und 23 nicht genau in der Lage zueinander aus dem Ofen bewegt werden, in der sie zuvor für die Erwärmung in den Ofen eingebracht wurden. Die Werkstücke werden vielmehr versetzt zu ihrer ursprünglichen Lage aus dem Ofen austreten, so dass Bezugspunkte, welche sich zuvor beispielsweise schon auf einer Linie senkrecht zur Transportrichtung befanden, nun zueinander versetzt angeordnet sind. Werden als Bezugspunkte beispielsweise beliebige Mittelpunkte 20', 21', 22' und 23' der Werkstücke gewählt, wie sie in 2 mit einem Kreuz gekennzeichnet sind, befinden sich diese nicht mehr auf einer Linie senkrecht zur Transportrichtung. An der Übergabeposition 40 soll dies jedoch der Fall sein. Würden die Werkstücke nun in dieser Lage von der Auslauf-Transporteinrichtung 30 bis zur Übergabeposition 40 bewegt, kämen die Werkstücke in der falschen Ausrichtung dort an.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass beim Transport der Werkstücke zur Übergabeposition 40 eine temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks erfolgt, um so seine Lage im Bezug zu den anderen Werkstücken zu ändern, so dass die gewählten Bezugspunkte 20', 21', 22' und 23' der Werkstücke sich bei Erreichen der Übergabeposition 40 an einer in der Steuereinheit 60 hinterlegten Vorgabeposition 41 befinden. Dabei kann eine Reduzierung oder Erhöhung der jeweiligen Transportgeschwindigkeit der einzelnen Werkstücke erforderlich sein. Welche Werkstücke hierzu wie lange verzögert oder beschleunigt werden müssen, wird von der Steuereinheit 60 aus den Signalen der Erfassungsmittel 50 ermittelt.
Die Steuereinheit 60 wertet die Signale der Erfassungsmittel 50 anhand einer hinterlegten Programmierung aus und bestimmt daraus die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit eines oder mehrerer Werkstücke, welche erforderlich ist, damit die gewählten Bezugspunkte der Werkstücke spätestens an der Übergabestation 40 einer Vorgabeposition 41 erreicht haben. Dabei muss es sich bei der in der Steuereinheit 60 hinterlegten Vorgabeposition 41 nicht um eine Linie senkrecht zur Transporteinrichtung handeln, wie es in dem Ausführungsbeispiel der 1 vereinfacht dargestellt ist. Vielmehr kann es sich bei beliebig gewählten Bezugspunkten um beliebige Vorgabepositionen handeln, die beispielsweise von dem Roboter an der Übergabeposition oder der Form eines Formwerkzeugs 70 vorgegeben werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die vorderen Kanten der Werkstücke als Bezugspunkte genommen werden und diese entlang einer stufigen Linie ausgerichtet werden sollen. Oder die Schwerpunkte der Werkstücke werden als Bezugspunkte genommen und diese werden an einer Linie 41 ausgerichtet.
Anhand der hinterlegten Vorgabeposition für den Bezugspunkt jedes Werkstücks steuert die Steuereinheit 60 Mittel zur temporären Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks an. Dies kann schon ausreichen, um die Lage der Bezugspunkte aller Werkstücke zueinander zu korrigieren. Es kann jedoch auch erforderlich sein, die Transportgeschwindigkeit mehrerer oder aller Werkstücke temporär zu verändern, um dies zu erreichen.
Die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit einzelner Werkstücke auf dem Weg vom Ofen 10 zur Übergabeposition 40 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Vorzugsweise ist für jede Transportbahn a, b, c und d eine separate Transporteinrichtung 30'; 30''; 30'''; 30^IV vorgesehen, so dass die Auslauf-Transporteinrichtung 30 in mehrere Bahnen aufgeteilt ist, deren Geschwindigkeiten von der Steuereinheit 60 einzeln ansteuerbar sind. Dies kann durch separate Antriebe bzw. Getriebe erfolgen. So können die Geschwindigkeiten der auf diesen Transportbahnen befindlichen Werkstücke einzeln variiert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung befinden sich unterhalb der Auslauf-Transporteinrichtung Stößel zum temporären Anheben einzelner Werkstücke von der Auslauf-Transporteinrichtung 30. Soll die Transportgeschwindigkeit eines Werkstücks temporär auf Null gesetzt werden, damit der Abstand zu dahinter liegenden Werkstücken reduziert werden kann, wird dieses Werkstück kurzfristig von den Stößeln hochgehoben und von der Auslauf-Transporteinrichtung entkoppelt. Die oberen Flächen der Stößel sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie Werkstücke sicher einzeln aufnehmen können, ohne dass es hierbei zu Verformungen des Werkstücks kommt.
Um an der Übergabeposition 40 möglichst genau die Vorgabeposition 41 für jedes Werkstück zu erreichen, können vor der Übergabeposition weitere Erfassungsmittel mit Sensoren vorgesehen sein, welche die Lage der Werkstücke nochmals kontrollieren. Haben die bisherigen Maßnahmen noch nicht die gewünschte Ausrichtung herbeigeführt, können die Werkstücke auf dem letzten Stück bis zur Übergabeposition nochmals beschleunigt oder verlangsamt werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkstücke bereits an einer Zwischenposition 42 eine vorgegebene Vorgabeposition 43 erreicht haben, was in 3 dargestellt ist. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn Werkstücke in einem Ofen partiell auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden sollen. Im Bereich der Fertigung und Behandlung von Formbauteilen ist es üblich, Formteile gezielt mit gewünschten Werkstoffeigenschaften herzustellen. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Bauteile wie Querlenker, B-Säulen oder Stoßfänger für Kraftfahrzeuge durch eine vollständige Erwärmung mit einer anschließenden Abschreckung gehärtet. In verschiedenen Anwendungsfällen der Kraftfahrzeugstechnik ist es jedoch vorteilhaft, dass Formbauteile in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Werkstoffeigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein Bauteil in einem Bereich eine hohe Festigkeit, jedoch in einem anderen Bereich eine im Verhältnis dazu höhere Duktilität aufweisen soll.
Um solche Formbauteile zu realisieren, welche in mehreren Bereichen unterschiedlichen Beanspruchungen genügen, besteht die Möglichkeit, Formbauteile bereits bei der Herstellung so zu behandeln, dass Bereiche mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften erzeugt werden. Beispielsweise ist hierzu die partielle Erwärmung von Bauteilen bekannt. Besonders vorteilhaft kann dies dadurch erreicht werden, dass Werkstücke nach einer Grunderwärmung in einem Ofen nur teilweise aus dem Ofen herausgefahren werden, so dass sich in dem im Ofen verbleibenden Bereich des Bauteils eine höhere Temperatur einstellt als in dem Bereich, der sich bereits außerhalb des Ofen befindet.
Soll dieses partielle Erwärmen für mehrere Werkstücke gleichzeitig durchgeführt werden, um beispielsweise den Durchsatz eines Ofens zu erhöhen, könnte dies aufgrund der Verschiebung der Lage der Werkstücke zueinander nicht verlässlich durchgeführt werden. Wie bereits erläutert, würden die Werkstücke unterschiedlich schnell durch den Durchlaufofen 10 bewegt. Würden sie nun teilweise aus dem Ofen herausgefahren, ließe sich der außerhalb des Ofens liegende Bereich eines jeden Bauteils nicht exakt festlegen, so dass es nicht möglich wäre, für definierte Bereiche unterschiedliche Werkstoffeigenschaften herzustellen. Hierbei wäre somit ebenfalls eine vorherige Ausrichtung der Werkstücke erforderlich, die vorteilhaft durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann.
Die erforderliche Ausrichtung wäre vorzugsweise schon an einer Zwischenposition 42 erreicht, woraufhin die Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung 30 von der Steuereinheit 60 umgekehrt wird und die Werkstücke 20, 21, 22 und 23 wieder zurück zum Ofen 10 transportiert werden. Die Übergabeposition 40 und die Zwischenposition 42 könnten jedoch auch zusammenfallen, so dass die Werkstücke den ganzen Weg bis zur Übergabeposition und wieder zurück transportiert werden. Der Ofenschieber des Ofens öffnet sich wieder und die Werkstücke können teilweise zurück in den Ofen gefahren werden. Die vorgesehene Ausrichtung der Werkstücke könnte anhand der Erfassungsmittel 50 nochmals überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden, indem die Werkstücke nochmals mit variierenden Geschwindigkeiten zur Zwischenposition 42 und wieder zurück zum Ofen bewegt werden.
Sind die Werkstücke ordnungsgemäß ausgerichtet, werden die jeweiligen Bereiche der Werkstücke innerhalb des Ofens auf höhere Temperaturen erwärmt als die Bereiche des Werkstücke, die sich weiterhin außerhalb des Ofens befinden. Nach einer definierten Verweildauer wird der Ofenschieber wieder geöffnet und die Werkstücke werden von der Auslauf-Transporteinrichtung 30 zur Übergabeposition 40 bewegt, an der sie von einem Roboter aufgenommen und in das Werkzeug 70 eingebracht werden. Innerhalb des Werkzeugs erfolgt eine Abkühlung, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Anfangstemperaturen in den verschiedenen Bereichen der Werkstücke unterschiedliche Gefüge und damit unterschiedliche Materialeigenschaften einstellen.

10: Durchlaufofen, Ofen
11: Ofen-Transporteinrichtung
20, 21, 22, 23: Werkstück
20', 21', 22', 23': Bezugspunkt eines Werkstücks
30: Auslauf-Transporteinrichtung
30', 30'', 30''', 30^IV: Transporteinrichtung
a, b, c, d: Transportbahn
40: Übergabeposition
41: Vorgabeposition, Linie
42: Zwischenposition
43: Vorgabeposition
50: Erfassungsmittel, Lichtschranke, Kamerasystem, Mikroschalter
60: Steuereinheit
70: Formwerkzeug, Presse
71: Ausformung

Claims

Verfahren zur Handhabung von wenigstens zwei Werkstücken (20; 21; 22; 23), bei dem die Werkstücke (20; 21; 22; 23) gleichzeitig innerhalb eines Durchlaufofens (10) von Heizmitteln erwärmt werden, wobei die Werkstücke (20; 21; 22; 23) nebeneinander mittels einer Ofen-Transporteinrichtung (11) durch den Durchlaufofen (10) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte erfolgen, nachdem die Werkstücke (20; 21; 22; 23) den Durchlaufofen (10) durchlaufen haben: a) Übergabe der Werkstücke (20; 21; 22; 23) an eine Auslauf-Transporteinrichtung (30) eines Auslaufrollentisches außerhalb des Ofens (10) und Transport der Werkstücke (20; 21; 22; 23) mittels der Auslauf-Transporteinrichtung (30) in Richtung einer Übergabeposition (40); b) Ermittelung der Position eines Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') jedes einzelnen Werkstücks (20; 21; 22; 23), wobei die Position des Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') eines jeden Werkstücks (20; 21; 22; 23) auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) bestimmt wird; c) Übermittelung der ermittelten Positionen der Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') der Werkstücke (20; 21; 22; 23) an eine Steuereinheit (60) und Auswertung der Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') in Bezug zu einer in der Steuereinheit (60) hinterlegten Vorgabeposition (41); d) Temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) durch die Steuereinheit (60), wodurch bewirkt wird, dass die Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') der Werkstücke (20; 21; 22; 23) sich bei Erreichen der Übergabeposition (40) an der in der Steuereinheit (60) hinterlegten Vorgabeposition (41) befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) durch die Steuereinheit (60) bewirkt, dass die Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') der Werkstücke (20; 21; 22; 23) sich bei Erreichen der Übergabeposition (40) auf einer Linie (41) befinden, die senkrecht zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauf-Transporteinrichtung (30) jeweils ein separates Transportmittel (30'; 30''; 30'''; 30^IV ) für jedes Werkstück (20; 21; 22; 23) umfasst, und die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) gemäß Verfahrensschritt d) durch eine temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit des jeweiligen Transportmittels (30'; 30''; 30'''; 30^IV ) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) gemäß Verfahrensschritt d) durch eine temporäre Entkopplung des jeweiligen Werkstücks (20; 21; 22; 23) von der Auslauf-Transporteinrichtung (30) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bezugspunkt (20'; 21'; 22'; 23') eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) an der in Transportrichtung vorne liegenden Werkstückkante befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) durch ein Erfassungsmittel (50) erfasst wird, welches das jeweilige Werkstück (20; 21; 22; 23) nach Austritt aus dem Durchlaufofen (10) passiert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (50) eine Lichtschranke, ein Kamerasystem und/oder ein Mikroschalter ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die temporäre Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) durch die Steuereinheit (60) bewirkt, dass die Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') der Werkstücke (20; 21; 22; 23) sich bei Erreichen einer Zwischenposition (42), welche in Transportrichtung vor der Übergabeposition (40) liegt, an einer in der Steuereinheit (60) hinterlegten Vorgabeposition (43) befinden, und dass die Werkstücke (20; 21; 22; 23) anschließend durch Umkehrung der Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) teilweise zurück in den Durchlaufofen (10) gefahren werden, so dass sich ein erster Teilbereich jedes Werkstücks (20; 21; 22; 23) wieder innerhalb des Durchlaufofens (10) befindet, während sich ein zweiter Teilbereich weiterhin außerhalb des Durchlaufofens (10) befindet, und dass die Werkstücke (20; 21; 22; 23) anschließend mittels erneuter Umkehrung der Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) zur Übergabeposition (40) transportiert werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Durchlaufofen (10) mit Heizmitteln zur gleichzeitigen Erwärmung mehrerer Werkstücke (20; 21; 22; 23), eine Ofen-Transporteinrichtung (11) zum Transport von wenigstens zwei nebeneinander liegenden Werkstücken (20; 21; 22; 23) durch den Durchlaufofen (11) und einen Auslaufrollentisch mit einer Auslauf-Transporteinrichtung (30), mittels derer Werkstücke (20; 21; 22; 23) nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens (10) zu einer Übergabeposition (40) transportiert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: – Erfassungsmittel (50) zur Ermittelung der Position eines Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') jedes einzelnen Werkstücks (20; 21; 22; 23) nach Durchlaufen des Durchlaufofens (10), wobei die Position des Bezugspunktes (20'; 21'; 22'; 23') eines jeden Werkstücks (20; 21; 22; 23) auf einer Achse parallel zur Transportrichtung der Auslauf-Transporteinrichtung (30) bestimmbar ist; – Steuereinheit (60) mit Rechenmitteln zur Auswertung der Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') in Bezug zu einer in der Steuereinheit (60) hinterlegten Vorgabeposition (41); – Mittel zur temporären Veränderung der Transportgeschwindigkeit wenigstens eines Werkstücks (20; 21; 22; 23) durch die Steuereinheit (60), wodurch bewirkbar ist, dass die Bezugspunkte (20'; 21'; 22'; 23') der Werkstücke (20; 21; 22; 23) sich bei Erreichen der Übergabeposition (40) an der in der Steuereinheit (60) hinterlegten Vorgabeposition (41) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauf-Transporteinrichtung (30) jeweils ein separates Transportmittel (30'; 30''; 30'''; 30^IV ) für jedes Werkstück (20; 21; 22; 23) umfasst, wobei die Transportgeschwindigkeit jedes Transportmittels (30'; 30''; 30'''; 30^IV ) temporär durch die Steuereinheit (60) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauf-Transporteinrichtung (30) Mittel zur temporären Entkopplung des jeweiligen Werkstücks (20; 21; 22; 23) von der Auslauf-Transporteinrichtung (30) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauf-Transporteinrichtung (30) ein Rollenförderer ist, und die temporäre Entkopplung des jeweiligen Werkstücks (20; 21; 22; 23) von der Auslauf-Transporteinrichtung (30) durch temporäres Anheben des jeweiligen Werkstücks (20; 21; 22; 23) in eine Position erfolgt, in welcher das Werkstück (20; 21; 22; 23) keinen Kontakt zum Rollenförderer hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (50) zwischen der Ausgangsöffnung des Durchlaufofens (10) und der Auslauf-Transporteinrichtung (30) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (50) eine Lichtschranke, ein Kamerasystem und/oder ein Mikroschalter ist.