DE102010064235A1

DE102010064235A1 - Garraumelement für einen Backofen und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102010064235A1
Application number: DE102010064235A
Authority: DE
Inventors: Johann Krammer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: DE102010064235B4

Abstract

Es wird ein Verfahren (400) zum Herstellen eines Garraumelementes (200) für einen Backofen (120) vorgeschlagen, das einen Schritt des Bereitstellens (410) einer Rückwand (205) und einer Mantelwand (215) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (400) ferner einen Schritt des Fügens (420) aufweist, in dem die Rückwand (205) gedreht wird und in dem ein strukturierter Randbereich (220) der Mantelwand (215) in einen strukturierten Randbereich (210) der Rückwand (205) eingepresst wird, um das Garraumelement (200) des Backofens (120) herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Garraumelementes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um einen Backofen herzustellen, ist es erforderlich, einen Inneneinsatz für diesen Backofen zu fertigen, der das Garraumelement bildet, in welchen Speisen zum Garen verbracht werden. Bisher wurden einzelne Komponenten eines derartigen Garraumelements mittels eines Rollpunkt-Schweißverfahrens oder mittels eines Quetschnaht-Schweißverfahrens verbunden. Auch der Einsatz eines Laserschweiß-Verfahrens ist bekannt. Meistens werden für die Herstellung von solchen Verbindungen Kanten von zwei zu verbindenden Blechen in der Form eines Überlapp-Stoßes verbunden. Eine Verbindung von Blechen unter Verwendung eines solchen Überlapp-Stoßes weist jedoch den Nachteil auf, dass hier immer – also auch nach einem eventuellen Emailliervorgang – eine Sichtkante zu erkennen ist. Zudem sind diese Verbindungen von zwei Blechen bei der Wahl eines zugrundeliegenden Überlapp-Stoßes der beiden Blechkanten teilweise nicht dicht gegenüber Mikrowellen oder/und Dampf.
Ein möglicher Ansatz zur Verbindung von zwei Blechen ist beispielsweise in der WO 99/62669 beschrieben. In dieser Schrift ist offenbart, dass vor der Verschweißung zweier Blechabschnitte eines tailored blanks in diese Blechabschnitte im Bereich der Stoßfuge Strukturen eingebracht werden, welche einen Formschluss der beiden Blechabschnitte ergeben. In diesem Formschlussbereich werden die Blechabschnitte dann verschweißt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Garraumelements für einen Backofen sowie ein verbessertes Garraumelement für einen Backofen zu schaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Garraumelementes für einen Backofen, das einen Schritt des Bereitstellens einer Rückwand und einer Mantelwand aufweist. Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Fügens auf, in dem die Rückwand gedreht wird und in dem ein strukturierter Randbereich der Mantelwand in einen strukturierten Randbereich der Rückwand eingepresst wird, um das Garraumelement des Backofens herzustellen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch das Drehen der Rückwand in Kombination mit dem Verpressen des strukturierten Randbereiches der Mantelwand mit dem strukturierten Randbereich der Rückwand eine sehr präzise und dichte Verbindung zwischen der Rückwand und der Mantelwand hergestellt wird. Der Randbereich der Rückwand ist hierfür als Flansch ausgebildet, an den die Mantelwand gefügt wird. Zugleich kann ein Garraumelement durch diese Art der Verbindung der Rückwand und der Mantelwand aufgrund) eines sehr gut automatisierbaren Herstellungsverfahrens einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Günstig ist es, wenn vor dem Schritt des Fügens ein Schritt des Ausbilden je einer Struktur in der Mantelwand und dem Randbereich der Rückwand durchgeführt wird, in dem zumindest ein Vorsprung in der Mantelwand und zumindest eine Ausnehmung in einem Randbereich der Rückwand ausgebildet werden und dass im Schritt des Fügens der Vorsprung in der Mantelwand in die Ausnehmung in dem Randbereich der Rückwand gepresst wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine mechanisch sehr stabile Verbindung zwischen der Mantelwand und der Rückwand hergestellt werden kann. Das Drehen der Rückwand kann durch das ineinandergreifen der verpressten strukturierten Randbereiche der Mantelwand und der Rückwand auch vorteilhaft zum Weiterziehen der Mantelwand genutzt werden, so dass ein eigener Vorschubantrieb zum Bewegen der Mantelwand nicht zwingenderweise vorgesehen werden braucht.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Ausbildens der Vorsprung in der Mantelwand größer ausgebildet werden, als die Ausnehmung in dem Randbereich der Rückwand. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass beim Pressen des Vorsprungs der Mantelwand in die Ausnehmung der Rückwand eine Presspassung ermöglicht wird, die eine sehr feste Verbindung der Mantelwand mit der Rückwand sicherstellt.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Schritt des Ausbildens einen Teilschritt des Erfassens einer Abmessung der Ausnehmung im Randbereich der Rückwand und einen Teilschritt des Bestimmens einer Abmessung des Vorsprungs in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung der Ausnehmung aufweist oder dass der Schritt des Ausbildens einen Teilschritt des Erfassens einer Abmessung des Vorsprungs in der Rückwand und ein Teilschritt des Bestimmens einer Abmessung der Ausnehmung in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung des Vorsprungs aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Ausnehmung oder der Vorsprung erst beim Herstellen des Garraumelementes situationsangepasst ausgebildet werden können. Auf diese Weise wird einerseits vermieden, dass eine Mantelwand und/oder eine Rückwand mit bereits einem vorstrukturierten Randbereich bereitgestellt werden braucht und möglicherweise der vorstrukturierte Randbereich in einem Herstellungsschritt vor dem Fügen beschädigt wird. Andererseits können durch das Ausbilden des Vorsprungs und/oder der Ausnehmung Material-Inhomogenitäten oder Werkzeugfehler, die zu einer unpräzisen Ausbildung des Vorsprungs oder der Ausnehmung geführt haben kompensiert werden, indem die Ausnehmung oder der Vorsprung auf einer Gegenseite unter Berücksichtigung dieses Fehlers entsprechend dimensioniert wird.
Insbesondere kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt des Ausbildens unter Verwendung eines Laserschneidewerkzeugs erfolgen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung eines Laserschneidwerkzeugs eine hohe Präzision des durchzuführenden Schnitts erreicht werden kann und andererseits auch durch eine geeignete Ansteuerung des Laserschneidwerkzeugs eine einfache Anpassung der durchzuführenden Schnitte möglich ist.
Um eine besonders stabile Verbindung zwischen der Mantelwand und der Rückwand zu erreichen, können im Schritt des Ausbildens der Vorsprung und die Ausnehmung derart ausgebildet werden, dass sie je eine Kontur mit einer Hinterschneidung, insbesondere eine Schwalbenschwanz-Form aufweisen.
Eine besonders einfache Möglichkeit, eine sehr feste Verbindung der Mantelwand und der Rückwand zu erreichen, kann dadurch realisiert werden, wenn im Schritt des Fügens eine Rolle verwendet wird, mittels welcher der Vorsprung der Mantelwand in die Ausnehmung der Rückwand gedrückt wird. Hierdurch wird ein kontinuierliches und folglich schnelles Prozessieren des Garraumelementes möglich.
Um möglichst kein Verkanten der strukturierten Randbereiche der Mantelwand und der Rückwand und somit Produktionsstörungen beim Herstellen des Garraumelementes zu verursachen, kann im Schritt des Fügens die Rückwand um eine Achse gedreht werden, die im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Mantelwand verläuft.
Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Fügens auf die Mantelwand eine Zugkraft in Richtung von der Rückwand weg ausgeübt werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Durchhängen der Mantelwand und/oder ein Verkanten des Randbereiches der Mantelwand mit einem Randbereich der Rückwand vermieden werden kann. Auf diese Weise kann ebenfalls eine Produktionsstörung beim Herstellen des Garraumelementes vermieden werden.
Um eine möglichst stufenfreie Verbindung zwischen der Rückwand und der Mantelwand herzustellen, kann im Schritt des Fügens die Mantelwand und die Rückwand derart gefügt werden, dass eine Oberfläche der Mantelwand bündig mit einer Oberfläche der Rückwand abschließt. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass beispielsweise bei einem nachfolgenden Aufbringen einer Emaillierschicht diese Schicht gleichmäßig dick ausgebildet werden kann, was sich vorteilhaft in Bezug auf die Dichtheit dieser Schicht auswirkt. Ferner kann auch eine nach dem Schritt des Fügens durchzuführende Verbindung der Rückwand mit der Mantelwand durch die fehlende Überlapp-Stufe mit geringer Fehlerwahrscheinlichkeit ausgeführt werden.
Um ein besonders festes und dichtes Garraumelement zu erhalten, kann der Schritt des Fügens einen Teilschritt des Verbindens aufweisen, in dem ein Verbinden der Mantelwand mit der Rückwand unter Verwendung eines stoffschlüssigen Verbindungsverfahren, insbesondere eines Schweißverfahrens oder eines Laserschweißverfahrens, erfolgt.
Um eine besonders dichte und feste Verbindung zwischen der Mantelwand und der Rückwand herzustellen, kann im Schritt des Fügens in einem Fügebereich zwischen der Mantelwand und der Rückwand eine fugenfreie I-Naht ausgebildet werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch das Fügen in der Form einer fugenfreien I-Naht der Randbereich der Mantelwand und der Randbereich der Rückwand bereits sehr dicht zusammengefügt sind, so dass beim Verbinden, insbesondere beim stoffschlüssigen Verbinden, eine sehr gute Basis zur Herstellung einer gegenüber Dampf und/oder Mikrowellen sehr dichten Verbindung bereitgestellt wird und ferner eine geringe Fehlerwahrscheinlichkeit beim Herstellen des Garraumelementes zu befürchten ist.
Besonders einfach kann das Garraumelement hergestellt werden, wenn im Schritt des Fügens der Randbereich der Mantelwand in den umlaufend ausgebildeten Randbereich der Rückwand vollumfänglich eingepresst wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bereitstellens eine zweite Rückwand bereitgestellt werden. Weiterhin kann in dem Schritt des Fügens ferner die zweite Rückwand gedreht werden und ein weiterer Randbereich der Mantelwand in einen Randbereich der zweiten Rückwand eingepresst werden, um ein Garraumelement eines zweiten Backofens herzustellen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch eine sehr einfache Abwandlung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung zeitgleich zwei Garraumelemente hergestellt werden können, was eine deutliche Reduktion der Kosten für die Herstellung eines auf diese Weise hergestellten Garraumelementes ermöglicht.
Auch schafft die vorliegende Erfindung ein Garraumelement für einen Backofen, das eine Rückwand und eine einstückige Mantelwand aufweist. Das Garraumelement weist ferner einen strukturierten Randbereich der Mantelwand auf, der in einen umlaufenden strukturierten Randbereich der Rückwand eingepresst ist.
Anhand der beiliegenden Figuren wird nachfolgend ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Haushaltsgeräts, bei dem gemäß dem nachfolgend vorgestellten Ausführungsbeispiel hergestelltes Garraumelement verwendet ist;
2 eine perspektivische Ansicht des Garraumelementes während dessen Herstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3a eine Draufsicht eines Schwalbenschwanz-förmigen Randbereiches einer Rückwand oder einer Mantelwand, die zur Herstellung eines Garraumelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendbar ist;
3b einen Querschnittsansicht einer gefügten Verbindung zwischen der Mantelwand und dem Randbereich der Rückwand; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den beigefügten Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Haushaltsgerätes 100. Das Haushaltsgerät 100 weist ein Kochfeld 110 und einen Garofen bzw. Backofen 120 auf. Der Backofen 120 weist eine Backofentür 125, einen Türgriff bzw. Griff 130, ein Sichtfenster 135, einen Ausblasspalt bzw. Lüftungsspalt 140 und eine Frontblende 145 auf. Die Backofentür 125 verschließt einen Garraum im Inneren des Backofens 120 und ist als eine Klapptür oder als Ausziehtür ausgebildet. Das Sichtfenster 135 bildet einen Teil der Backofentür 125 und ist aus einer oder mehreren Glasscheiben zusammengesetzt. Der Griff 130 ist in einem oberen Bereich der Backofentür 125 angeordnet und erstreckt sich parallel zu einem oberen Türabschluss. Der Lüftungsspalt 140 befindet sich zwischen dem oberen Türabschluss und der Frontblende 145. Die Frontblende 145 weist ein Bedienfeld 150 auf, das Bedienelemente 155 umfasst. Die Bedienelemente 155 sind durch einen Benutzer des Haushaltsgeräts bedienbar, um Funktionen des Backofens 120 zu steuern.
Ein besonderer Fokus wird in der nachfolgenden Beschreibung auf die Herstellung eines Inneneinsatzes des Backofens gelegt, der das Garraumelement bildet, in das im Betrieb des Backofens Speisen zum Erwärmen eingebracht werden sollen.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Garraumelementes während dessen Herstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zur Herstellung des Garraumelementes 200 werden zwei voneinander beabstandete Rückwände 205 bereitgestellt, die je rechteckförmig ist und an den Seiten einen umgeknickten strukturierten Randbereich 210 aufweist. Die Rückwände 205 sind dabei tiefgezogen, d. h. wannenförmig mit einem hochgezogenen umlaufenden Randbereichen 210 ausgestaltet, die einen Flansch bilden. Ferner wird zur Herstellung des Garraumelementes 200 eine Mantelwand 215 bereitgestellt, die an zwei gegenüberliegenden Seiten je einen strukturierten Randbereich 220 aufweist. Alternativ kann statt zwei Rückwänden auch eine Rückwand 205 und ein Flansch verwendet werden, der einen vorderen Abschluss des einzigen Garraumelementes 200 des Backofens bildet. Der strukturierte Randbereich 210 jeder der Rückwände 205 und die strukturierten Randbereiche 220 der Mantelwand 215 sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Herstellungsverfahren des Garraumelementes als eine Abfolge von Schwalbenschwanz-förmigen Vorsprüngen und Ausnehmungen des Randes der Mantelwand 215 oder der Rückwand 205 ausgestaltet, wie sie beispielhaft in der 3a dargestellt ist. Durch eine solche, als „Schwalbenschwanz-förmig” bezeichnete Kontur in den Randbereichen 220 der Mantelwand 215 und den Randbereichen 210 der Rückwände 205 werden Vorsprünge 310 im Randbereich dieser Wände ausgebildet, die einen Hinterschnitt aufweisen. Dies bedeutet, dass der betreffende Vorsprung 310 an seinem von der jeweiligen Wand 205 bzw. 215 entfernt eine größere Breite 320 aufweist, als an einem Bereich 330, in dem der Vorsprung 310 an den Randbereich 210, 220 der zugehörigen Wand 205, 215 angrenzt. Die zwischen zwei Vorsprüngen 310 in einer Wand 210, 220 liegende Ausnehmung 340 weist dadurch eine von der Wand entfernt liegende Öffnung 350 auf, die schmaler ist, als ein Boden 360 der Ausnehmung 340.
Die Mantelwand 215 mit derart strukturierten Randbereichen 220 wird nun zu den in 2 dargestellten beabstandeten Rückwänden 205 geführt, die sich mit gleicher Geschwindigkeit um eine Drehachse 225 drehen. Unter Verwendung einer sich ebenfalls drehenden Rolle 230 werden die schwalbenschanz-förmig strukturierten Randbereiche 220 der Mantelwand 215 in die jeweils benachbarten schwalbenschanz-förmig strukturierten Randbereiche 210 der beiden Rückwände 205 gepresst, um die Mantelwand 215 mit den Rückwänden 205 zu fügen. Insbesondere wird bei dem Fügen Vorsprünge 310 der mantelwand in Ausnehmungen der Rückwände 205 eingepresst oder anders ausgedrückt, Vorsprünge der Rückwände in Ausnehmungen der Mantelwand gedrückt. Durch die Verwendung der Rolle 230, die sich auch bei einem Fügen über eine Eckkante der Rückwände 205 vertikal bewegt und somit eine Gleichbleibende Anpresskraft auf die Mantelwand ausübt, wird nun kontinuierlich eine Naht zwischen der Mantelwand 215 und der oder den Rückwänden 205 ausgebildet. Die Verbindung zwischen der Mantelwand 215 und einer der Rückwände erfolgt dabei derart, dass eine Hauptoberfläche der Mantelwand bündig mit einer Oberfläche des Randbereiches 210 der betreffenden Rückwand 205 abschließt. Hierdurch wird vermieden, dass in einem Verbindungsbereich zwischen der Mantelwand 215 und einer der Rückwände 205 eine überlappende Fügekante entsteht, die beispielsweise beim Aufbringen einer weiteren Schicht wie beispielsweise einer Emaillierschicht eine optisch sichtbare Kante entstehen lässt, die aus ästhetischen Gründen vermieden werden soll. Auch kann durch das Vermeiden eines solchen überlappenden Bereiches die in einem nachfolgenden Schritt aufzubringende Schicht, wie die bereits genannte Emaillierschicht, gleichmäßig dick auf die Oberflächen der Mantelwand und der Rückwand aufgebracht werden, wodurch beispielsweise Perforationen oder Lecks in der aufgebrachten Schicht an den Kanten der überlappenden Schichten vermieden werden können. Dabei ist insbesondere die Dichtheit dieser aufzubringenden oder aufgebrachten Schicht von besonderer Bedeutung, wenn eine optimale Dichtheit des Garraumelementes in Bezug auf Dampf und/oder Mikrowellen erzielt werden soll.
Weiterhin werden im Schritt des Fügens die Mantelwand 215 mit der Rückwand 205 bzw. mit beiden Rückwänden 205 derart zusammengefügt, dass eine Oberflache 370 des Randbereiches 210 der Rückwand bündig mit einer Oberfläche 380 im Randbereich 220 der Mantelwand 215 abschließt, wie es in der Querschnittsansicht aus der 3b dargestellt ist. Ferner erfolgt das Fügen derart, dass zwischen einer Seitenkante des Vorsprungs 310 im Randbereich 220 der Mantelwand 215 und einer Seitenkante der Ausnehmung im Randbereich 210 bzw. 210b der Rückwände eine fugenfreie l-Naht 390 entsteht. Hierdurch wird ein Zwischenraum zwischen der Mantelwand 215 und der betreffenden Rückwand 205 minimiert, so dass in einem nachfolgenden Schritt des Verbindens eine besonders stabile Verbindung zwischen der Mantelwand 215 und der Rückwand 205 oder den Rückwänden 205 hergestellt werden kann.
An den vorstehend beschriebenen Schritt des Fügens schließt sich ein Schritt des Verbindens der Mantelwand 215 mit der jeweiligen Rückwand 205 an. Dieser Schritt des Verbindens wird gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Remote-Laserschweißen unter Verwendung von zwei Laserschweißwerkzeugen 235 realisiert, d. h. es wird ein Laserstrahl 240 von jedem der beiden Laserschweißwerkzeuge 235 aus einer bestimmten Entfernung auf den Berührungsbereich 245 gerichtet, in dem ein Vorsprung der Mantelwand in eine Ausnehmung einer der beiden Rückwand eingreift. Dabei werden die Laserschweißwerkzeuge 235 der Verbindungsnaht nachgeführt, d. h. jedes der Laserschweißwerkzeuge wird aktiv bewegt, um den von dem jeweiligen Laserschweißwerkzeug 235 erzeugten Laserstrahl 240 dem Schwalbenschwanz-förmigen Verlauf des Berührungsbereichs zwischen der Mantelwand 215 und der jeweiligen Rückwand 205 folgen zu lassen. Alternativ kann sich zur Verfolgung der Kontur oder der Verbindungsnaht auch nur eine Scanneroptik des Laserschneidwerkzeugs bewegen. Das Laserschneidwerkzeug bewegt sich in diesem Fall beispielsweise nur in der Höhe, um den Abstand zum Bauteil konstant zu halten.
Um bei einer Produktionsanlage möglichst geringe Umrüstzeiten für die Herstellung des Garraumelementes zu verursachen und somit eine sehr kostengünstige Herstellung des Garraumelementes zu ermöglichen, wird die Mantelwand 215 einstückig an einen umlaufenden Rand einer Rückwand 205 gefügt. Hierdurch kann vermieden werden, dass für jede Seitenwand des Garraumelementes ein Einzelteil verwendet werden braucht, was bei der Herstellung des Garraumelementes viele Arbeitsschritte erfordern würde und somit kostenintensiver wäre. Um bei dem Fügen die Mantelwand kontinuierlich zu der Rolle führen zu können, ohne dass die Mantelwand beispielsweise durchhängt oder beim Fügen mit den Randbereichen 210 der Rückwände verkantet, wird eine Zugkraft 250 in Streckrichtung auf die Mantelwand 215 ausgeübt, wodurch eine für den Herstellungsprozess erforderliche Spannung in der Mantelwand auch ohne ein Tiefziehen bereitgestellt werden kann. Auch kann eine seitliche Ausrichtung in Richtung der Rückwände 205 erfolgen, um eine Feinjustierung der Mantelwand 215 während des Herstellungsprozesses zu ermöglichen. Günstigerweise kann auf die Mantelwand 215 somit nicht nur alleine eine Zugkraft ausgeübt werden, sondern es kann zusätzlich ein Justierung in verschiedene Richtungen erfolgen, wie es durch die Pfeilangaben 255 in 2 dargestellt ist. Ferner können auch Spannungen in die Mantelwand durch ein vorausgehendes Streckrichten entsprechend den durch die Pfeilangaben 255 dargestellten Richtungen eingebracht werden. Ein Spannen des Materials der Mantelwand kann auch durch ein vorausgehendes Tiefziehen (mit von außen nachfließendem Material) oder durch Absperrziehen (ohne von außen nachfließendes Material) erzeugt werden.
Um eine möglichst genau zueinander passende Vorsprünge und Ausnehmungen auf gegenüberliegenden zu fügenden Randbereichen der Mantelwand 215 bzw. der Rückwände zu erreichen, werden die Ausnehmungen in den gegenüberliegenden Randbereichen der Mantelwand kurz vor dem Fügen hergestellt. Dieses Herstellen erfolgt durch ein Schneidwerkzeug 260, das in der 2 als Radschneidwerkzeug dargestellt ist und die Vorsprünge bzw. Ausnehmungen des Randbereiches 220 der Mantelwand ausschneidet, die mit entsprechenden Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen der hinteren Rückwand 205 gefügt werden. Die Vorsprüngen und Ausnehmungen des Randbereiches 220 der Mantelwand, die mit den Ausnehmungen und Vorsprüngen der vorderen Rückwand 205 gefügt werden, können ebenfalls durch ein Radschneidwerkzeug hergestellt werden, das jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 2 nicht dargestellt ist. Alternativ zur Verwendung eines Radschneidwerkzeugs kann zum Ausbilden der Vorsprünge und Ausnehmungen sowohl in dem Randbereich 210 der Rückwände als auch in dem Randbereich der Mantelwand 215 ein Laserschneidwerkzeug 265 mit einer zugehörigen Sensorik eingesetzt werden, wie es in der 2 exemplarisch dargestellt ist. In der 2 sind die Randbereiche 210 der Rückwände 205 und die Randbereiche 220 der Mantelwand 215 bereits strukturiert, so dass das in 2 dargestellte Laserschneidwerkzeug 265 lediglich zur Erläuterung einer alternativen Möglichkeit zur Einbringung der Vorsprünge und Ausnehmungen in die Randbereiche der Mantelwand 215 und der Rückwände detaillierter beschrieben werden. Das Laserschneidwerkzeug 265 ist in einem solchen Fall derart angeordnet, dass es sowohl eine Strukturierung des Randbereiches 210 einer der Rückwände 205 mit Vorsprüngen und Ausnehmungen als auch eine Strukturierung eines der Randberieche der Mantelwand 215 ermöglicht. Hierbei kann das Laserschneidwerkzeug 265 mit Hilfe eines ersten Laserstrahles 270 die Vorsprünge und Ausnehmungen in den Randbereich 210 der vorderen Rückwand schneiden, um diesen Randbereich 210 zu strukturieren. Dabei kann der erste Laserstrahl 270 so geführt werden, dass protokolliert wird, welche Größe bzw. welche tatsächlichen Abmessungen die aufeinanderfolgenden Ausnehmungen und Vorsprünge in dem Randbereich 210 der vorderen Rückwand 205 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann mit Hilfe eines Sensors 275, der Abmessungen der aufeinanderfolgenden Vorsprünge und/oder Ausnehmungen im Randberiech 210 der vorderen Rückwand 205 erfasst, diese Kenntnis dem Laserschneidwerkzeug 265 übermittelt werden. Das Laserschneidwerkzeug 265 bestimmt dann die erforderliche Abmessung der Vorsprünge und Ausnehmungen, die in dem Randbereich 220 der Mantelwand 215 ausgebildet werden sollten, um eine möglichst feste und stabile Verbindung beim Fügen mit Hilfe der Rolle 230 zu erreichen. Das Laserschneidwerkzeug 265 steuert dann einen zweiten Laserstrahl 280, der die Vorsprünge und Ausnehmungen in den Randbereich 220 der Mantelwand 215 schneidet und diesen Randbereich 220 folglich strukturiert. Auf diese Weise kann sehr einfach sichergestellt werden, dass die ineinander zu fügenden Vorsprünge der Mantelwand und Ausnehmungen der Rückwand oder die ineinander zu fügenden Vorsprünge der Rückwand und Ausnehmungen der Mantelwand Abmessungen aufweisen, die einen stabilen Verbund der Mantelwand 215 mit der Rückwand 205 sicherstellen. Günstig ist es dabei, wenn die Vorsprünge in etwa 0,1 mm breiter oder länger sind als die Ausnehmungen, um hierdurch eine sichere Pressung der strukturierten Randbereiche der Mantelwand 215 und der Rückwand 205 sicherzustellen.
Alternativ ist es auch denkbar, dass mit Hilfe eines ersten Laserstrahls des Laserschneidwerkzeugs 265 zuerst Vorsprünge in den Randberiech 220 der Mantelwand 215 geschnitten werden, die Abmessungen der in diesem Randbereich 220 ausgebildeten Vorsprünge und Ausnehmungen dann erfasst werden und auf der Basis der erfassten Abmessungen dann unter Verwendung eines zweiten Laserstrahls die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen in den Randbereich 210 der Rückwand geschnitten werden. Eine solche Ausführungsvariante ist in der 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Eine Ausbildung der Vorsprünge und Ausnehmungen in dem hinteren Randbereich der Mantelwand 215 und dem Randberiech der hinteren Rückwand 205 aus 2 kann ebenfalls mit Hilfe eines solchen Laserschneidwerkzeugs durchgeführt werden, wobei ein solches Laserschneidwerkzeug aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 2 ebenfalls nicht dargestellt ist.
Um nun ein einzelnes Garraumelement 200 zu erhalten, sollte das gemäß der Darstellung aus 2 hergestellte Garraumelement in einem Bereich der Mantelwand, beispielsweise in der Mitte der Mantelwand 215 getrennt werden, beispielsweise durch Verwendung eines weiteren Laserschneidwerkzeugs, welches jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls in der 2 nicht dargestellt ist, da das Trennen erst nach dem vollständigen Umwickeln der Rückwände 205 mit der Mantelwand 215 erfolgt. Auf die in der 2 vorgestellte Weise zur Herstellung von Garraumelementen lassen sich sehr effizient zwei einzelne Garraumelementes erhalten, die jeweils eine Rückwand 205 mit einer darum gewickelten Mantelwand 215 aufweisen. Somit können durch die gleichzeitige Fertigung von zwei Garraumelementen und die nachfolgende Trennung der beiden hergestellten Garraumelemente die Anzahl der Arbeitsschritte über alle herzustellenden Garraumelemente nahezu halbiert werden, was die Herstellungskosten für derart gefertigte Garraumelemente 200 deutlich senkt. Jedoch ist eine solche parallele Herstellung von zwei Garraumelementen nicht für die Umsetzung der besonderen Vorteile der Erfindung nicht zwingend erforderlich; vielmehr kann auch lediglich ein Garraumelement 200 durch das Fügen der Mantelwand 215 an eine Rückwand 205 oder den Randbereich (Flansch) 210 der Rückwand 205 hergestellt werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zum Herstellen eines Garraumelementes für einen Backofen. Das Verfahren 400 weist zunächst einen Schritt des Bereitstellens 410 einer Rückwand und einer Mantelwand auf. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Fügens 420, in dem die Rückwand gedreht wird und in dem ein strukturierter Randbereich der Mantelwand in einen strukturierten Randbereich der Rückwand eingepresst wird, um das Garraumelement des Backofens herzustellen. Vor dem Schritt des Fügens 420 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Schritt des Ausbildens 430 einer Randstruktur in der Mantelwand und dem Randbereich der Rückwand durchgeführt werden, in dem zumindest ein Vorsprung in der Mantelwand und eine Ausnehmung in der Rückwand ausgebildet werden. Dabei wird der zumindest eine Vorsprung und die zumindest eine Ausnehmung in der im Schritt 410 bereitgestellten Mantelwand oder der bereitgestellten Rückwand ausgebildet. Im Schritt des Fügens 420 dann der Vorsprung im Randbereich der Mantelwand in die Ausnehmung des Randbereichs der Rückwand gepresst.
Auch kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Schritt des Ausbildens einen Teilschritt des Erfassens 430a zumindest einer Abmessung der Ausnehmung in der Rückwand und einen Teilschritt des Bestimmens 430b zumindest einer Abmessung des Vorsprungs in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung der Ausnehmung aufweisen. Alternativ kann auch der Schritt des Ausbildens einen Teilschritt des Erfassens 430a einer Abmessung des Vorsprungs in der Rückwand und ein Teilschritt des Bestimmens 430b einer Abmessung der Ausnehmung in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung des Vorsprungs aufweisen.
Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Fügens 420 einen Teilschritt des Verbindens 440 umfassen, in dem ein Verbinden der Mantelwand mit der Rückwand unter Verwendung eines stoffschlüssigen Verbindungsverfahren, insbesondere eines Schweißverfahrens oder eines Laserschweißverfahrens, erfolgt.
Durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Garraumelementes können unterschiedliche Vorteile bei einer solchen Garraumherstellung erzielt werden. Speziell ermöglicht beispielsweise die Verwendung der Schwalbenschwanzverbindung (oder ähnlichen Konturen mit einem Hinterschnitt) die Ausbildung eines zum Laserschweißen sehr vorteilhaften Nullspaltes. Durch eine solche Schwalbenschwanzverbindung der Mantelwand und der Rückwand, die beispielsweise beide als Bleche ausgebildet sind, werden diese Wände ineinander gefügt. Bei Verwendung einer geeigneten Toleranz der Randbereiche (das heißt der Vorsprünge und der entsprechenden Ausnehmungen) beider Wände entsteht ein – für ein präzises und verschleißarmes Laserschweißen erforderlicher – Nullspalt zwischen dem beiden Randbereichen der unterschiedlichen Wände. Es kann dabei ein Laserschweißsystem oder ein Remote-Laserschweißsystem verwendet werden Weiterhin wird auch eine Kombination der Verfahren zum Laserschweißen von Backrohren, bestehend aus einem Vorformen, einem Schneiden, einem Ineinanderrollen, einem Laserschweißen und einem Trennen von Backrohren in einem Arbeitsgang ermöglicht, die eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit zur parallelen Herstellung mehrerer Garraumelemente bietet. Insbesondere dieser Nullspalt ermöglicht die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit, in einem Arbeitsgang zwei Backrohre zu fügen, was sich kostenreduzierend auswirkt.
Zusammenfassend ist anzumerken, dass ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass ein möglichst kostengünstiges Herstellungsverfahren für das Garraumelement des Backofens realisiert werden soll, welches einerseits insbesondere eine wirtschaftliche und technisch einfache Möglichkeit bietet, Blechteile als Wände zu einem Backrohr bzw. Garraumelement zu verbinden, jedoch auch andererseits eine gute Ausgangsbasis zur Weiterverarbeitung des hergestellten Garraumelementes bietet. Beispielsweise kann durch die Anwendung des nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahrens der Erfindung eine stabile Verbindung der beiden zu fügenden Bleche und somit gute Basis für eine hohe Dichtheit des Garraumelementes gegen Dampf und/oder Mikrowellen ermöglicht werden, wenn beispielsweise eine weiteren Schicht auf die gefügten Teile des Garraumelementes aufgebracht wird. Auch kann durch das im folgenden Abschnitt beschriebene Verfahren ein Garraumelement hergestellt werden, das als Grundlage für eine optisch kaum sichtbare Verbindung der Rückwand mit der Mantelwand bietet, auch bei der Verwendung von unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen für die Rückwand und/oder die Mantelwand. Ferner kann auch für die Mantelwand ein Material verwendet werden, das eine Beschichtung aufweist, ohne dass besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Ausführung der Schritte des Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erforderlich wären.
Die vorliegende Erfindung bietet einige Vorteile gegenüber Ansätzen gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere ist es durch den vorstehend vorgestellten Ansatz nun möglich, dass ein für das Laserschweißen oder das Remote-Laserschweißen vorteilhafter Nullspalt zwischen den Fügepartnern ausgebildet werden kann, um eine fugenfreie l-Naht mit Null-Spalt zu gewährleisten. Weiterhin kann durch das kontinuierliche Umwickeln der Rückwand mit der Mantelwand ein Garraumelement, das als Backrohr verwendet wird, in einem einzigen Arbeitsgang gefügt werden. Weiterhin lassen sich durch den Einsatz des vorstehend beschriebenen Verfahrens Flächen des Garraumelementes herstellen, die einerseits keine sichtbare Naht beispielsweise nach dem Aufbringen einer Emaillierschicht entstehen lassen und durch den Entfall einer Überlappungskante eine solche aufgebrachte Emaillierschicht näherungsweise an allen Stellen gleich dick ist. Dies führt zu einer sehr hohen Dichtheit eines mit einer Emaillierschicht überzogenen Garraumelementes in Bezug auf Dampf und/oder Mikrowellen. Durch den vorstehend beschriebenen Ansatz zur Herstellung eines Garraumelementes ist es ferner möglich, Stahl und Edelstahl als Material für die Mantelwand und/oder die Rückwand oder und Kombinationen daraus zu verwenden. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt bei der Verwendung des vorstehend vorgeschlagenen Ansatzes ist darin zu sehen, dass die Erfindung mit einem geringen Werkzeugeinsatz ausgeführt werden kann. Auch kann ein Garraumelement realisiert werden, das einen glatten Mantel mit kleinen Biegeradien aufweist. Zugleich fällt bei der Herstellung des Garraumelementes gemäß dem vorstehend vorgestellten Ansatz ein sehr geringer Anteil des eingesetzten Materials als Abfall an. Durch die Verwendung eines Streckrichtens unter Einsatz einer Zugkraft auf den Mantel vor dem Fügen, insbesondere in Kombination mit einem Aufbringen von parallel versetzten Schweißnähten lässt sich ein sehr stabiles Garraumelement oder Backrohr herstellen. Der vorstehend beschriebene Ansatz zur Herstellung eines Garraumelementes eignet sich ferner auch für geringe Dicken der Wände. Schließlich ermöglicht der vorstehend vorgestellte Ansatz auch die Verwendung von vorbeschichteten Wänden oder Blechen (beispielsweise mit PTFE beschichteten Blechen) für die Herstellung eines Garraumelementes, so dass auf eine meist aufwändigere nachträgliche Beschichtung der Komponenten des Garraumelementes verzichtet werden kann. Durch den vorstehend beschriebenen Ansatz wird es ferner möglich, auch bisher nicht realisierbare Formen von Garraumelementen oder Backrohren zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

100: Haushaltsgerät
110: Kochfeld
120: Backofen
125: Backofentür
130: Griff
135: Sichtfenster
140: Lüftungsspalt
145: Frontblende
150: Bedienfeld
155: Bedienelement
200: Garraumelement
205: Rückwand
205b: zweite Rückwand
210: Randbereich der Rückwand
210b: Randbereich der zweiten Rückwand
215: Mantelwand
220: Randbereich der Mantelwand
225: Drehachse
230: Rolle
235: Laserschweißvorrichtung
240: Laserstrahl
245: Berührungsbereich, Fügebereich
250: Zugkraft
255: Justierungsrichtungen für die Mantelwand
260: Radschneidewerkzeug
265: Laserschneidewerkzeug
270: erster Laserstrahl
275: Sensor
280: zweiter Laserstrahl
310: Vorsprung
320: Breite des Vorsprungs am von der Wand entfernen Ende
330: Breite des Vorsprungs am Übergang zwischen Vorsprung und Wand
340: Ausnehmung
350: Abmessung der Ausnehmung im Öffnungsbereich
360: Breite der Ausnehmung am Übergang zwischen Ausnehmung und Wand
370: Oberfläche des Randbereichs der Rückwand
380: Oberfläche des Randbereichs der Mantelwand
390: l-Naht, l-Spalt
400: Verfahren zur Herstellung eines Garraumelementes eines Backofens
410: Schritt des Bereitstellens
420: Schritt des Fügens
430: Schritt des Ausbildens
430a: Teilschritt des Erfassens
430b: Teilschritt des Bestimmens
440: Schritt des Verbindens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 99/62669 [0003]

Claims

Verfahren (400) zum Herstellen eines Garraumelementes (200) für einen Backofen (120), das einen Schritt des Bereitstellens (410) einer Rückwand (205) und einer Mantelwand (215) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (400) ferner einen Schritt des Fügens (420) aufweist, in dem die Rückwand (205) gedreht wird und in dem ein strukturierter Randbereich (220) der Mantelwand (215) in einen strukturierten Randbereich (210) der Rückwand (205) eingepresst wird, um das Garraumelement (200) des Backofens (120) herzustellen.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Fügens (420) ein Schritt des Ausbildens (430) je einer Struktur (310, 340) in der Mantelwand (215) und dem Randbereich (210) der Rückwand (205) durchgeführt wird, in dem zumindest ein Vorsprung (310) in der Mantelwand (215) und zumindest eine Ausnehmung (340) in der Rückwand (205) ausgebildet werden und dass im Schritt des Fügens (420) der Vorsprung (310) in der Mantelwand (215) in die Ausnehmung (340) in dem Randbereich (210) der Rückwand (205) gepresst wird.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausbildens (430) der Vorsprung (310) in der Mantelwand (215) größer ausgebildet wird, als die Ausnehmung (340) in dem Randbereich (210) der Rückwand (205).
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausbildens (430) einen Teilschritt des Erfassens (430a) einer Abmessung (350) der Ausnehmung (340) im Randbereich (210) der Rückwand (205) und einen Teilschritt des Bestimmens (430b) einer Abmessung (320, 330) des Vorsprungs (310) der in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung (330) der Ausnehmung (340) aufweist, oder dass der Schritt des Ausbildens (430) einen Teilschritt des Erfassens (430a) einer Abmessung (320, 330) des Vorsprungs im Randbereich (210) der Rückwand (205) und ein Teilschritt des Bestimmens (430b) einer Abmessung (350) der Ausnehmung (340) in der Mantelwand (215) in Abhängigkeit von der erfassten Abmessung (320, 330) des Vorsprungs (310) des Randbereichs (210) der Rückwand (205) aufweist.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausbildens (430) unter Verwendung eines Laserschneidewerkzeugs (265) erfolgt.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausbildens (430) der Vorsprung (310) und die Ausnehmung (340) derart ausgebildet werden, dass sie eine Kontur mit einer Hinterschneidung, insbesondere eine Schwalbenschwanz-Form (320, 330) aufweisen.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) eine Rolle (230) verwendet wird, mittels welcher der Vorsprung (310) der Mantelwand (215) in die Ausnehmung (340) im Randbereich (210) der Rückwand (205) gedrückt wird.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) die Rückwand (205) um eine Achse (225) gedreht wird, die im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung (250) der Mantelwand (215) verläuft.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) auf die Mantelwand (215) eine Zugkraft (250) in Richtung von der Rückwand (205) weg ausgeübt wird.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) die Mantelwand (215) und die Rückwand (205) derart gefügt werden, dass eine Oberfläche (380) der Mantelwand (215) bündig mit einer Oberfläche (370) im Randbereich (210) der Rückwand (205) abschließt.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Fügens (420) einen Teilschritt des Verbindens (440) aufweist, in dem ein Verbinden der Mantelwand (215) mit der Rückwand (205) unter Verwendung eines stoffschlüssigen Verbindungsverfahren, insbesondere eines Schweißverfahrens oder eines Laserschweißverfahrens, erfolgt.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) in einem Fügebereich (245) zwischen der Mantelwand (215) und dem Randbereich der Rückwand (205) eine fugenfreie l-Naht (390) ausgebildet wird.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Fügens (420) der Randbereich (220) der Mantelwand (215) in den umlaufend ausgebildeten Randbereich (210) der Rückwand (205) vollumfänglich eingepresst wird.
Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bereitstellens (410) eine zweite Rückwand (205b) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Fügens (420) ferner die zweite Rückwand (205b) gedreht wird und ein weiterer Randbereich (220) der Mantelwand (215) in einen Randbereich (210b) der zweiten Rückwand (205b) eingepresst wird, um ein Garraumelement (200b) eines zweiten Backofens herzustellen.
Garraumelement (200) für einen Backofen (120), das folgende Merkmale aufweist: – eine Rückwand (205); und – eine einstückige Mantelwand (215); dadurch gekennzeichnet, dass ein strukturierter Randbereich (220) der Mantelwand (215) in einen umlaufenden strukturierten Randbereich (210) der Rückwand (205) eingepresst ist.