DE102010053979A1

DE102010053979A1 - Etagenofen

Info

Publication number: DE102010053979A1
Application number: DE102010053979A
Authority: DE
Inventors: Stefan Adelbert; Otto Buschsieweke; Dr. Pohl Martin
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102564117B; DE102010053979B4; US20120315592A1; CN102564117A

Abstract

Der Etagenofen (1) weist mehrere übereinander angeordnete beheizbare Ebenen (E) für die Aufnahme von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen (2) aus Stahl auf. In den Ebenen (E) sind die dort eingebrachten Platinen (2) punktuell oder linienförmig abgestützt. Ferner sind in den Ebenen (E) Heizeinheiten als Bestandteil von zumindest zwei Erwärmungszonen (9) für die partielle Erwärmung der Platinen (2) vorgesehen. Darüberhinaus ist dem Etagenofen (1) eine Transfereinrichtung (12) zur Verlagerung der Platinen (2) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Etagenofen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Etagenofen zählt im Umfang der DE 10 2006 020 781 B3 zum Stand der Technik. Er umfasst mehrere übereinander angeordnete und beheizbare horizontale Ebenen für die Aufnahme von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen aus Stahl. Die Erwärmung der Platinen bildet eine Vorstufe für ihr anschließendes Warmumformen.
Ein Vorteil des bekannten Etagenofens ist, dass er einen vergleichsweise geringen Platzbedarf hat, insbesondere in der Gegenüberstellung zu einem langgestreckten Rollenofen. Der Etagenofen erlaubt es allerdings nicht, Platinen so vorzuwärmen, dass ein anschließendes partielles Vergüten möglich ist.
Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, einen Etagenofen zu schaffen, der bei einem hohen Durchsatzvolumen eine partielle Vergütung der erwärmten Platinen erlaubt.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.
Im Rahmen der Erfindung ist nunmehr jede Ebene des Etagenofens in mindestens zwei mit wenigstens einer Heizeinheit versehene Erwärmungszonen gegliedert, welche mit voneinander abweichenden Temperaturen beaufschlagbar sind. Diese Maßnahme stellt sicher, dass unterschiedliche Aufheizungen der Platinen mit dem Ziel einer partiellen Vergütung möglich sind. Hierbei können die Platinen, zum Beispiel beschichtete Platinen zum Beispiel mit der Handelsbezeichnung USIBOR 1500 P, vollständig auf ca. 900°C erhitzt werden, um dabei eine erwünschte Diffusionsschicht zu erzeugen. Anschließend erfolgt in den jeweils geforderten Bereichen der Platinen eine zeitgesteuerte Absenkung der Temperatur, um die gewünschten Materialeigenschaften beim partiellen Vergüten zu erreichen. Eine solche Maßnahme vermeidet auch eine Vorlegierung der Platinen in einem vorgeschalteten Ofen. Die Heizeinheiten können in Längs- oder Querrichtung der Platinen vorgesehen sein.
In vorteilhafter Weise sind die Heizeinheiten in den Erwärmungszonen regelbar ausgebildet.
Die Heizeinheiten können als induktive Wärmeerzeuger ausgebildet sein. Denkbar sind auch konduktiv wirksame Heizeinheiten. Ferner können die Heizeinheiten als offene Brenner ausgebildet sein. Auch Strahlungsheizer sind als Heizeinheiten denkbar. In diesem Zusammenhang kann es sich vorzugsweise um Infrarotstrahler handeln.
Um die Taktzeit des Etagenofens zu verkürzen, können die Heizeinheiten mit Hilfe einer Offsetsteuerung geregelt werden. Hierbei hat die jeweilige Heizeinheit eine deutlich höhere Temperatur als die Zieltemperatur der zu erwärmenden Platine. Direkt beim Erreichen der Zieltemperatur auf der Platine wird die Temperatur der Heizeinheit innerhalb kurzer Zeit so stark reduziert, dass die Platine keine weitere Wärmeenergie mehr aufnimmt, sondern lediglich auf der Zieltemperatur gehalten wird.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung im Hinblick auf das letztendlich gewünschte partielle Vergüten sinnvoll, dass zwischen den Erwärmungszonen thermisch isolierende Trennmittel vorgesehen sind. Bei einem Produktwechsel können die Trennmittel versetzt werden. Zu diesem Zweck sind die Trennmittel verstellbar angeordnet.
Ferner sind jetzt die in die diversen Ebenen des Etagenofens eingebrachten, insbesondere beschichteten, Platinen entweder punktuell oder linienförmig abgestützt. Auf diese Weise kann ein möglichst geringer Kontakt der Oberflächen der Platinen mit den Lagerstellen in den Ebenen des Etagenofens gewährleistet werden, so dass aufgrund dieser geringen Kontaktbereiche größere Ablagerungen der beschichteten Platinen, insbesondere von AlSi-Beschichtungen, an den punktuellen oder linienförmigen Abstützungen nicht zu erwarten sind. Die Qualität der Platinen bleibt demnach unvermindert erhalten.
Die Abstützungen der Platinen können durch eine Vielzahl von Stützspitzen oder Stützleisten unterschiedlicher Konfiguration entsprechend der Gestaltung der jeweiligen Platinen gebildet sein.
Nach der Erfindung ist es denkbar, dass die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen direkt in die Ebenen des Etagenofens integriert sind.
Die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen können aber auch Bestandteile von in den Ebenen vorgesehenen Schubladenelementen bilden. Diese Schubladenelemente können folglich relativ zum Etagenofen verlagert werden, um ihre Bestückung mit Platinen und auch deren Entfernung vorzunehmen. Dabei ist es denkbar, dass die horizontal verlagerbaren Schubladenelemente in beide Richtungen aus dem Bereich des Etagenofens heraus bewegt und dann beladen oder entladen werden können.
Zur leichteren Handhabung der Platinen und zwecks Beladung der Ebenen oder der Schubladenelemente mit Platinen und zu deren Entfernung aus den Ebenen bzw. den Schubladenelementen ist es zweckmäßig, dass mindestens eine Transfereinrichtung vorgesehen ist. Es genügt prinzipiell eine Transfereinrichtung, wenn die Platinen oder die Schubladenelemente nur von einer Seite aus in den Etagenofen eingebracht und aus diesem wieder entnommen werden. Bei zwei Transfereinrichtungen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Etagenofens kann das Durchsatzvolumen mit Platinen erhöht werden.
Jede Transfereinrichtung ist so ausgebildet, dass sie die Platinen dem Etagenofen automatisiert zuführen und aus diesem entfernen kann, wozu die Transfereinrichtung in den drei Raumachsen vertikal und horizontal verlagerbar ist.
Von besonderem Vorteil ist es, dass auch jede Transfereinrichtung mit punktuellen oder linienförmigen Abstützungen, beispielsweise in Form von Stützspitzen oder linienförmigen Stützleisten, versehen ist.
Schließlich ist es noch zweckmäßig, dass der Transfereinrichtung mindestens eine Bestandteil einer Heizeinheit bildende Erwärmungszone zugeordnet ist. Dadurch kann die Temperatur einer im Etagenofen erwärmten Platine auch während des anschließenden Transports zur Warmumformung weitgehend aufrechterhalten werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Perspektive einen Etagenofen mit einer Transfereinrichtung;
2 ebenfalls in schematischer Perspektive eine Ebene des Etagenofens der 1;
3 in der Perspektive verschiedene Abstützungen für eine Platine;
4 in der Perspektive ein Schubladenelement für den Etagenofen der 1 und
5 in der Perspektive ein Schubladenelement für den Etagenofen der 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In der 1 ist mit 1 ein Etagenofen zum Erwärmen von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen 2 aus Stahl bezeichnet. Der Etagenofen 1 weist zehn übereinander angeordnete, identisch ausgebildete Ebenen E auf, die beim Ausführungsbeispiel jeweils zur Aufnahme einer Platine 2 ausgebildet sind.
Jede Ebene E ist in Richtung des Pfeils 3 mit einer Platine 2 beschickbar. Die Platine 2 kann nach ihrer Erwärmung gemäß dem Pfeil 4 auf derselben Seite des Etagenofens 1 aus diesem entfernt werden.
Selbstverständlich ist es ferner denkbar, dass eine Platine 2 gemäß dem Pfeil 3 auf einer Seite des Etagenofens 1 in diesen eingeführt und auf der anderen Seite gemäß dem Pfeil 5 entnommen werden kann.
Die Ebenen E des Etagenofens 1 besitzen gemäß den 2 und 3 Abstützungen 6, 7 für die Platinen 2 in Form von Stützspitzen 6 oder linienförmigen Stützleisten 7. Die Anzahl der Abstützungen 6, 7 und ihre Konfiguration kann auf die jeweils zu erwärmende Platine 2 abgestimmt werden. Dadurch haben die Platinen 2, insbesondere wenn es sich um beschichtete Platinen 2 handelt, nur geringe Kontaktbereiche mit den Stützspitzen 6 oder den Stützleisten 7.
Jede Ebene E des Etagenofens 1 ist in mindestens zwei, beim Ausführungsbeispiel drei, mit Heizeinheiten 8 (2) versehene Erwärmungszonen 9 gegliedert, welche mit voneinander abweichenden Temperaturen beaufschlagbar sind. Die Heizeinheiten 8 sind regelbar. Ihnen ist eine nicht näher veranschaulichte Offsetsteuerung zugeordnet. Vorzugsweise sind die Heizeinheiten 8 als Strahlungsheizer ausgebildet.
Zwischen den Erwärmungszonen 9 sind gemäß 2 thermisch isolierende Trennmittel 10 vorgesehen. Diese können entsprechend dem Doppelpfeil 11 verstellbar angeordnet sein, um bei einem Platinenwechsel problemlos reagieren zu können.
Die Erwärmungszonen 9 können in nicht näher veranschaulichter Weise auch quer zu einer Platine 2 angeordnet sein.
Aus der 1 ist ferner erkennbar, dass dem Etagenofen 1 eine Transfereinrichtung 12 für die Beschickung mit Platinen 2 und die Herausnahme der Platinen 2 aus dem Etagenofen 1 zugeordnet ist. Die Transfereinrichtung 12 ist entsprechend den Doppelpfeilen 13–15 in den drei Raumachsen vertikal und horizontal verlagerbar. Auch die Transfereinrichtung 12 ist mit Stützspitzen 6 oder linienförmigen Stützleisten 7 gemäß 3 für die Platinen 2 versehen. Dargestellt sind Stützleisten 7.
Mit der Transfereinrichtung 12 der 1 können die Platinen 2 in jede Ebene E des Etagenofens 1 verlagert und dort gemäß 2 auf die Abstützungen 6, 7 abgelegt werden. Nach der Erwärmung können die Platinen 2 mit der Transfereinrichtung 12 auch wieder aus den Ebenen E entfernt werden. Um hierbei einen Temperaturverlust an den Platinen 2 zu vermeiden, kann die Transfereinrichtung 12 analog zu der Darstellung der 2 mit einer Heizeinheit 8 versehen werden. Diese kann bei Bedarf in Erwärmungszonen 9 unterteilt sein.
Bei Bedarf kann auch auf der anderen Seite des Etagenofens 1 eine weitere Transfereinrichtung 12 vorgesehen werden.
In den 4 und 5 ist anhand von zwei Ausführungsformen dargestellt, dass die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen 6, 7 Bestandteile von in den Ebenen E vorgesehenen Schubladenelementen 16 bilden. Die Schubladenelemente 16 sind dann entsprechend dem Doppelpfeil 17 ein- oder beidseitig in den Etagenofen 1 einfahrbar und ausfahrbar. Sie werden insbesondere mit Hilfe einer Transfereinrichtung 12 außerhalb des Etagenofens 1 mit Platinen 2 bestückt oder es werden die Platinen 2 von den Schubladenelementen 16 abgenommen.
Bezugszeichenliste

1: Etagenofen
2: Platinen
3: Pfeil
4: Pfeil
5: Pfeil
6: Stützspitzen
7: Stützleisten
8: Heizeinheiten
9: Erwärmungszonen
10: Trennmittel
11: Pfeil
12: Transfereinrichtung
13: Pfeil
14: Pfeil
15: Pfeil
16: Schubladenelemente
17: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006020781 B3 [0002]

Claims

Etagenofen (1), der mehrere übereinander angeordnete beheizbare Ebenen (E) für die Aufnahme von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen (2) aus Stahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ebene (E) mindestens zwei mit wenigstens einer Heizeinheit (8) versehene Erwärmungszonen (9) aufweist, welche mit voneinander abweichenden Temperaturen beaufschlagbar sind.
Etagenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) regelbar sind.
Etagenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) als induktive Wärmeerzeuger ausgebildet sind.
Etagenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) als konduktive Wärmeerzeuger ausgebildet sind.
Etagenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) als offene Brenner ausgebildet sind.
Etagenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) als Strahlungsheizer ausgebildet sind.
Etagenofen nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheiten (8) als Infrarotstrahler ausgebildet sind.
Etagenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Heizeinheiten (8) eine Offsetsteuerung zugeordnet ist.
Etagenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Erwärmungszonen (9) thermisch isolierende Trennmittel (10) vorgesehen sind.
Etagenofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10) verstellbar angeordnet sind.
Etagenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ebenen (E) punktuelle Abstützungen (6) für die Platinen (2) vorgesehen sind.
Etagenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ebenen (E) linienförmige Abstützungen (7) für die Platinen (2) vorgesehen sind.
Etagenofen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen (6, 7) Bestandteile von in den Ebenen (E) vorgesehenen Schubladenelementen (16) bilden.
Etagenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschickung der Ebenen (E) oder der Schubladenelemente (16) mit Platinen (2) und zu deren Entfernung aus den Ebenen (E) beziehungsweise den Schubladenelementen (16) mindestens eine Transfereinrichtung (12) vorgesehen ist.
Etagenofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Transfereinrichtung (12) mit punktuellen oder linienförmigen Abstützungen (6, 7) versehen ist.
Etagenofen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Transfereinrichtung (12) mindestens eine Bestandteil einer Heizeinheit (8) bildende Erwärmungszone (9) zugeordnet ist.