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Die Erfindung betrifft eine Greifervorrichtung für den Transport einer erwärmten Blechplatine, insbesondere für den Transport dieser Blechplatine von einem Ofen zu einem Warmumform- und/oder Presshärtewerkzeug, mit einem Rahmen und mehreren an diesem Rahmen angeordneten Greiferelementen zum Greifen der erwärmten Blechplatine.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von warmumgeformten und/oder pressgehärteten Blechformteilen unter Verwendung einer solchen Greifervorrichtung.
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Für das Warmumformen und/oder Presshärten wird die zu verarbeitende Blechplatine vor dem Einlegen in das Warmumform- und/oder Presshärtewerkzeug (nachfolgend auch nur als Werkzeug bezeichnet) erwärmt, was typischerweise in einem Ofen erfolgt. Die im Ofen auf bis zu über 900°C erwärmte Blechplatine muss dann vom Ofen zum Werkzeug transportiert werden. Im dem Stand der Technik sind Möglichkeiten beschrieben, wie eine erwärmte Blechplatine auf dem Weg vom Ofen zum Werkzeug bereichsweise (bzw. partiell) abgekühlt werden kann. Diesbezüglich wird bspw. auf die Patentschrift
DE 10 2009 051 822 B3 derselben Anmelderin verwiesen.
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Die nachveröffentlichte Patentschrift
DE 10 2012 219 874 A1 beschreibt eine Vorrichtung (und ein damit ausführbares Verfahren) zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere Blechen, mit einem Manipulator, bevorzugt einem Roboter, und einem damit bewegbaren Kontaktelement, wobei in das Kontaktelement mindestens ein Temperierelement integriert ist. Durch das in das Kontaktelement integrierte Temperierelement wird eine Temperierung des sich in Kontakt mit dem Kontaktelement befindlichen Werkstücks ermöglicht, während es zu einer nächsten Bearbeitungsstation transportiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere vorteilhafte Möglichkeit aufzuzeigen, wie eine für das Warmumformen und/oder Presshärten erwärmte Blechplatine auf dem Weg vom Ofen zum Werkzeug bereichsweise abgekühlt werden kann, insbesondere unter Vermeidung oder Verringerung wenigstens eines mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteils.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Greifervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 4. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von warmumgeformten und/oder pressgehärteten Blechformteilen. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
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Die erfindungsgemäße Greifervorrichtung für den Transport (wenigstens) einer erwärmten Blechplatine umfasst einen Rahmen (bzw. ein Gestell) und mehrere an diesem Rahmen angeordnete Greiferelemente (wenigstens jedoch ein Greiferelement) zum Greifen (wenigstens) einer erwärmten Blechplatine. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese Greifervorrichtung auch wenigstens eine Einrichtung für die gezielte lokale Kühlung der erwärmten Blechplatine während des Transports aufweist, wobei es sich um ein Gebläse oder um eine Luftlenkungseinrichtung handelt.
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Unter einer gezielten lokalen Kühlung wird insbesondere die beabsichtigte und zielgerichtete, und somit nicht willkürliche oder zufällige, Kühlung wenigstens eines Bereichs bzw. Flächenabschnitts der erwärmten und zu transportierenden Blechplatine verstanden.
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Die wenigstens eine Einrichtung für die gezielte lokale Kühlung der erwärmten Blechplatine ist ebenfalls am Rahmen befestigt. Die erfindungsgemäße Greifervorrichtung kann mehrere solche Einrichtungen aufweisen, die identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die zu transportierende Blechplatine weist einen oder mehrere abzukühlende Bereiche auf. (In den nachfolgenden Erläuterungen wird teilweise in nicht einschränkender Weise von nur einem abzukühlenden Bereich bzw. Abschnitt ausgegangen.)
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Eine separate, zwischen dem Ofen (oder einer vergleichbaren Vorrichtung) und dem Werkzeug angeordnete, Vorrichtung zum bereichsweisen Kühlen der erwärmten Blechplatine, wie im Stand der Technik üblich, ist durch die Erfindung nicht mehr erforderlich. Dadurch werden Anlagenkosten, Platzbedarfe und Durchlaufzeiten reduziert. Zudem muss die am Ofen aufgenommene Blechplatine auf dem Weg zum Werkzeug nicht abgelegt werden, was das Handling vereinfacht. Dies ist keine abschließende Aufzählung von Vorteilen, die mit der Erfindung einhergehen.
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Mit dem bereichsweisen Abkühlen der erwärmten Blechplatine während des Transports (bzw. während der Zuführung) zum Werkzeug können unterschiedliche Zielsetzungen verfolgt werden. Das lokale Abkühlen der erwärmten Blechplatine kann bspw. im Zuge der Herstellung eines partiell pressgehärteten Blechformteils erfolgen, derart, dass die Blechplatine beim Einlegen in das Werkzeug Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen aufweist. Das lokale Abkühlen der erwärmten Blechplatine kann aber auch im Hinblick auf die Absenkung der im erwärmten Blechmaterial enthaltenen Wärmeenergie erfolgen, so dass die Abkühlung im Werkzeug schneller durchgeführt und/oder die benötigte Kühlleistung im Werkzeug reduziert werden kann. Im Übrigen kann das lokale Abkühlen der erwärmten Blechplatine auch dem Ausgleich von Temperaturunterschieden (Temperaturnivellierung) dienen. Die unterschiedlichen Zielsetzungen sind auch miteinander kombinierbar.
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Bei der Einrichtung für die gezielte lokale Kühlung kann es sich um ein Gebläse und insbesondere um ein Luftgebläse handeln, mit dem ein gasförmiges Kühlfluid, insbesondere Luft, auf (wenigstens) einen abzukühlenden Bereich der Blechplatine geblasen werden kann. Ein solches Gebläse kann bspw. eine Anordnung von einer oder mehreren Druckluftdüsen und/oder ein Lüfter, insbesondere ein elektrisch betriebener Lüfter, sein. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass im Umfeld des Gebläses eine Abschirmung angeordnet ist. Die Abschirmung dient insbesondere der gezielten Strömungsführung und/oder einer baulichen Abtrennung (bzw. Isolation) zwischen wenigstens einem zu kühlenden Bereich und wenigstens einem nicht zu kühlenden Bereich. Die Abschirmung kann bspw. aus Abschirmblechen oder dergleichen gebildet sein.
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Bei der Einrichtung für die gezielte lokale Kühlung kann es sich auch um eine Luftlenkungseinrichtung handeln, mit der die Umgebungsluft beim Bewegen der Greifervorrichtung gezielt in Richtung (wenigstens) eines abzukühlenden Bereichs der erwärmten Blechplatine umgelenkt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Greifervorrichtung kann über wenigstens ein Isoliermittel und/oder Warmhaltemittel verfügen, mit dem die Wärme der Blechplatine in (wenigstens) einem nicht abzukühlenden Bereich aufrecht erhalten werden kann. Hierbei kann es sich z. B. um eine Warmhalteplatte oder Heizplatte handeln.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Greifervorrichtung Mittel zur Anpassung der Kühlleistung während des Transports einer Blechplatine umfasst. Die Anpassung der Kühlleistung kann bspw. in einem Regelkreis erfolgen, wozu an der Greifervorrichtung wenigstens ein Temperaturmessfehler vorgesehen sein kann, auf Grundlage dessen Messwerte eine Veränderung der Kühlleistung, insbesondere durch Einflussnahme auf die Einrichtung für die gezielte lokale Kühlung (z. B. bspw. durch Veränderung der Gebläseleistung), erfolgt.
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Eine Transfervorrichtung umfasst wenigstens eine Handlingvorrichtung, wie bspw. einen Industrieroboter oder dergleichen, und wenigstens eine an dieser Handlingvorrichtung befestigte erfindungsgemäße Greifervorrichtung. Die Greifervorrichtung kann mit Hilfe der Handlingvorrichtung definierte Raumbewegungen ausführen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von warmumgeformten und/oder pressgehärteten Blechformteilen, wobei eine Blechplatine in einem Ofen erwärmt und anschließend einem Warmumform- und/oder Presshärtewerkzeug zugeführt wird, in dem diese in an und für sich bekannter Weise geformt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass der Transport der erwärmten Blechplatine vom Ofen zum Warmumform- und/oder Presshärtewerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Greifervorrichtung bewerkstelligt wird (bzw. erfolgt).
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Blechplatine unterschiedliche Bleckdicken aufweist und dass während des Transports in einem dicken Bereich (Bereich mit einer verhältnismäßig großen Blechdicke) eine lokale Kühlung erfolgt. Das lokale Abkühlen der erwärmten Blechplatine an den dickeren Stellen kann, ohne dass sich hierbei zwangsläufig lokale Temperaturunterschiede ausbilden, im Hinblick auf die Absenkung der im erwärmten Blechmaterial enthaltenen Wärmeenergie erfolgen. Die Erfindung ermöglicht somit bspw., dass während des Transports einer, insbesondere homogen, erwärmten Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken die über die Platinenfläche verteilten unterschiedlichen Wärmeinhalte im Blechmaterial zumindest teilweise ausgeglichen bzw. nivelliert werden können. Somit kann die sich anschließende Abkühlung im Werkzeug verhältnismäßig schnell erfolgen, was zu einer verhältnismäßig kurzen Verweilzeit der Blechplatine im Werkzeug führt. Ferner können die Kühleinrichtungen des Werkzeugs für eine verhältnismäßig geringe Kühlleistung ausgelegt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine erste Ausführungsmöglichkeit für eine erfindungsgemäße Greifervorrichtung.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine zweite, nicht erfindungsgemäße Ausführungsmöglichkeit.
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Die in 1 gezeigte Greifervorrichtung 100 weist einen Rahmen 110 auf, mit dem diese Greifervorrichtung 100 bspw. an einen nicht gezeigten Industrieroboter angebunden ist. Am Rahmen 110 sind mehrere Greiferelemente 120 angeordnet, mit denen eine erwärmte Blechplatine 200 gegriffen werden kann, um diese von einem Ofen zu einem Werkzeug zu transportieren. Bei den Greiferelementen kann es sich z. B. um mechanische, pneumatisch betätigte, Greifer handeln. Die Blechplatine 200 weist unterschiedliche Blechdicken auf. Mit 210 ist ein Bereich mit großer Blechdicke (dicker Bereich) bezeichnet. Bei der Blechplatine 200 kann es sich um ein Stahlblech handeln. Die auf bis zu über 900°C erwärmte Blechplatine 200 kann, je nach Zielsetzung, eine homogene oder inhomogene Erwärmung aufweisen.
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Die Greifervorrichtung 100 weist ferner (wenigstens) ein am Rahmen 110 befestigtes, insbesondere elektrisch betriebenes, Luftgebläse 130 auf, mit dem während des Transports der Blechplatine 200 vom Ofen zum Werkzeug gezielt Luft auf den dicken Bereich 210 der Blechplatine 200 geblasen werden kann. Dies ist durch gepunktete und mit K bezeichnete Pfeile veranschaulicht. Hierdurch wird die Blechplatine 200 lokal in dem Bereich 210 gekühlt. Die Kühlung erfolgt durch erzwungene Konvektion. In analoger Weise kann die Blechplatine 200 in einem anderen Bereich und/oder in mehreren Bereichen lokal gekühlt werden. Mit 141 und 142 sind zu einer Abschirmung gehörende Abschirmbleche bezeichnet, die eine gerichtete Strömungsführung der Luftströmung K ermöglichen und den Wirkbereich der Konvektion lokal einschränken.
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Die in 2 gezeigte, nicht erfindungsgemäße Greifervorrichtung 100 kann, bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede, alle Merkmale der in 1 gezeigten Greifervorrichtung aufweisen. Gleiche und/oder funktionsgleiche Komponenten sind mit den selben Bezugszeichen versehen.
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Bei der in 2 gezeigten Greifervorrichtung 100 ist anstelle eines Luftgebläses (wenigstens) eine am Rahmen 110 befestigte Kühlplatte 150 vorgesehen, die mit der erwärmten Blechplatine im Bereich 210 in Berührungskontakt steht, so dass dort lokal Wärme von der Blechplatine 200 an die Kühlplatte 150 abgegeben werden kann. Die Kühlung erfolgt durch Wärmeableitung. Zur aktiven Kühlung kann die Kühlplatte 150 mit Kühlkanälen ausgebildet sein. Alternativ und/oder ergänzend sind auch Kühlrippen zur Wärmeabgabe an die Umgebungsluft denkbar. Mit 160 ist (wenigstens) eine am Rahmen 110 befestigte Isolierplatte und/oder Warmhalteplatte bezeichnet, mit der die Wärme der Blechplatine 200 in dem überdeckten Bereich aufrecht erhalten werden kann. Die Platte 160 kann bspw. aus metallischen, keramischen oder mineralischen Materialien gebildet sein. Ferner kann die Platte 160 mit einer, insbesondere elektrisch betriebenen, Heizeinrichtung ausgebildet sein.
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Durch entsprechende Ausgestaltung der in 1 und 2 gezeigten Greifervorrichtungen 100 können definierte Temperaturprofile in der transportierten Blechplatine 200 erzeugt werden. Ferner kann die Kühlung bei Bedarf auch auf die gesamte Blechplatine 200 ausgedehnt werden.
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Die Merkmale der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeiten können zu weiteren Ausführungsmöglichkeiten kombiniert werden.
