-
Die Erfindung betrifft ein Prozesssystem bzw. eine Prozessanlage zur Bearbeitung eines Bauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Transporteinheit zum Transportieren des Bauteils durch die Prozessanlage nach dem Patentanspruch 9.
-
Im Fahrzeugbau werden speziell im Vorderwagenbereich erhöhte Anforderungen an die Werkstoffkennwerte der in der Fahrzeugstruktur integrierten Bauteile gestellt. Von daher ist eine Wärmebehandlung dieser Bauteile erforderlich, bei der beispielhaft in einem Wärmebehandlungsofen zwei Wärmebehandlungsschritte bei vorbestimmter Prozesstemperatur mit zeitlich zwischengeschalteter Abschreckphase erfolgen, in deren das Bauteil mittels Prozessmedien (das heißt zum Beispiel Luft oder Wasser) abgeschreckt wird.
-
Eine gattungsgemäße Prozessanlage weist in Bearbeitungsrichtung betrachtet hintereinander geschaltete Prozessstationen auf, von denen in einer ersten Prozessstation das Bauteil hergestellt wird und in einer zweiten Prozessstation eine Wärmebehandlung des Bauteils erfolgt. Zudem weist die Prozessanlage eine Transporteinheit auf, mit der das Bauteil von der ersten Prozessstation zur zweiten Prozessstation und weiter in ein Lager oder zu einer dritten Prozessstation förderbar ist.
-
In gängiger Praxis werden die Bauteile nach ihrer Herstellung (zum Beispiel in einem Aluminium-Druckgießverfahren) auf einen Transportbehälter (zum Beispiel eine Gitterbox) geladen. Anschließend wird der mit den Bauteilen beladene Transportbehälter mittels beliebiger Transportmittel, etwa Flurfördergeräte und/oder im LKW/Zug und/oder einer Hängebahn, zum Ort der Wärmebehandlung transportiert. Dort erfolgt ein Umladevorgang, bei dem die Bauteile aus dem Transportbehälter in spezielle Wärmebehandlungsbehälter (Wärmebehandlungsgestelle) umgeladen werden. Diese werden in einen Ofen geführt, in dem die Wärmebehandlung erfolgt. Die wärmebehandelten Bauteile werden dann vom Wärmebehandlungsbehälter wieder auf einen Transportbehälter umgeladen und es erfolgt der Transport zu einem Lager oder zu weiteren Prozessstationen.
-
Eine positionsgenaue Beladung der oben erwähnten Wärmebehandlungsbehälter mit den Bauteilen ist von hoher Relevanz für die nachfolgende Wärmebehandlung: So müssen die Bauteile in definierter räumlicher Orientierung gelagert und an definierten Punkten gestützt werden, um einen Verzug zu minimieren. Ein solcher Verzug würde die Bauteile ansonsten während der Verweildauer im Wärmebehandlungsofen unter hoher Temperatur infolge thermischer und auftretender Eigenspannungen verformen und von der Sollgeometrie in unzulässigem Maße abweichen lassen. Zudem müssen die im Wärmebehandlungsgestell angeordneten Bauteile zumindest von einer Seite derart gut zugänglich sein, dass ein eventuell erforderliches Abschrecken der Bauteile auf niedrigere Temperaturen zwischen zwei Wärmebehandlungsschritten mittels Prozessmedien (zum Beispiel Luft oder Wasser) möglichst nahe an der Bauteiloberfläche durchgeführt werden kann (das heißt ein sogenanntes „konturnahes” Abschrecken).
-
Die obige Prozesskette weist die folgenden Nachteile auf: So erfolgt fertigungstechnisch aufwendig ein mehrfaches Umladen der Bauteile zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Behältern für den Transport und für die Wärmebehandlung. Zudem müssen für den Transport und für die Wärmebehandlung zwei unterschiedliche Behältertypen vorgehalten werden, wodurch der Transport- und/oder Logistikaufwand erhöht ist. Außerdem sind für ein einwandfreies Abschrecken der Bauteile hinreichende Freiräume zwischen den im Wärmebehandlungsgestell gestapelten Bauteile erforderlich, damit die Prozessmedien (zum Beispiel Luft oder Wasser) zuverlässig zu den Bauteiloberflächen zugeführt werden kann. Dies bedingt eine Anordnung der Bauteile in dem Wärmebehandlungsgestell, bei der alle Bauteile von mindestens einer Seite nahe ihrer Kontur vollflächig zugänglich sind.
-
Aus der
DE 197 10 045 A1 ist ein Brennwagenregalaufbau bekannt, der Stützen sowie Konsolen aufweist, auf denen Brenngut ablegbar ist. Die Stützen sind aus Stahlhohlprofilen gefertigt, deren Innenquerschnitt von einem Kühlmittel durchströmbar ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prozessanlage bzw. ein Prozesssystem sowie eine Transporteinheit für eine solche Prozessanlage bereitzustellen, bei der der Transport- und/oder Logistikaufwand im Hinblick auf die Förderung von Fahrzeugbauteilen durch die Prozessanlage reduziert ist.
-
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
-
Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass im Stand der Technik die Umladevorgänge, bei denen die Bauteile in der Prozesskette zwischen dem Transportbehälter und dem Wärmebehandlungsbehälter transferiert werden, mit hohem Arbeits- und Zeitaufwand einhergehen. Vor diesem Hintergrund weist die Transporteinheit gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zumindest ein Transport-Wärmebehandlungsgestell auf, mit dem das zumindest eine Bauteil durchgängig von der ersten Prozessstation über die zweite Prozessstation bis zum Lager oder einer dritten Prozessstation geführt werden kann, ohne dass Umladevorgänge erforderlich sind.
-
Erfindungsgemäß kann das zum Bau der Gestelle verwendete Profilmaterial gleichzeitig auch zur Führung des zum Abschrecken erforderlichen Prozessmediums verwendet werden. Dies wird realisiert, indem für die Zuführung des Prozessmediums eine entsprechende Kupplung am Gestell angebracht wird, durch die das Prozessmedium aus einer Anlage oder einem externen Prozess zur Verfügung gestellt werden kann.
-
Durch die Verwendung der Profile als medienführende Kanäle können bei höherer Packungsdichte im Gestell dennoch hohe Abschreckgradienten und damit gute mechanische Eigenschaften der Bauteile realisiert werden. Gleichzeitig wird auch das gesamte Gestell auf eine niedrigere Temperatur verbracht und so ein Wiederaufheizen der Bauteile verhindert. Für die konturnahe Ausströmung der Bauteile können zudem Prallbleche oder ähnliche strömungsbeeinflussende Einrichtungen, etwa Austrittsdüsen an den Zuleitungen, vorgesehen sein.
-
Das erfindungsgemäße Transport-Wärmebehandlungsgestell kann beispielhaft mittels sogenannter Flurfördergeräte und/oder mittels LKW/Zug zur zweiten Prozessstation (das heißt der Wärmebehandlungsstation) transportiert werden, je nach örtlicher Lage der zweiten Prozessstation. Das Transport-Wärmebehandlungsgestell kann dabei als eine Gestellstruktur aufgebaut sein, die Gestellprofilträger und Warenprofilträger aufweist, die sich zwischen den Gestellprofilträgern erstrecken und auf denen die Bauteile ablegbar sind. Die Warenprofilträger sind dabei derart konturiert, dass eine lagerichtige Ablage mit definierter räumlicher Orientierung an vordefinierten Abstützpunkten gewährleistet ist, um einen Bauteil-Verzug zu minimieren.
-
Die im Transport-Wärmebehandlungsgestell abgelegten Bauteile sind in der zweiten Prozessstation mittels eines Ofens, zum Beispiel einem Durchlaufofen, aufheizbar und anschließend mittels einer Abschreckeinrichtung abschreckbar, bei der die Bauteile mittels eines Prozessmediums (zum Beispiel Luft oder Wasser) beaufschlagt werden. In gängiger Praxis erfolgt der Abschreckvorgang mittels einer in der zweiten Prozessstation integrierten sogenannten Luftdusche oder eines Wasserbades, das in der Bearbeitungsrichtung nach dem Durchlaufofen positioniert ist und deren Belüftungssystem entkoppelt vom Wärmebehandlungsgestell stationär in der zweiten Prozessstation angeordnet ist.
-
In Abkehr von der oben erwähnten Luftdusche kann die erfindungsgemäße Abschreckeinrichtung ein Leitungssystem aufweisen, mittels dem das Prozessmedium unmittelbar auf die Oberfläche der Bauteile beaufschlagt werden kann. Das Leitungssystem kann dabei bevorzugt unmittelbar in dem Transport-Wärmebehandlungsgestell integriert sein, das heißt entkoppelt von der zeiten Prozessstation.
-
In diesem Fall kann das Transport-Wärmebehandlungsgestell eine Koppelstelle aufweisen, an der das gestellseitige Leitungssystem mit einer anlagenseitigen Prozessmedienzuführung verbindbar ist.
-
Das oben erwähnte gestellseitige Leitungssystem der Abschreckeinrichtung kann eine Anzahl von Prozessmedienleitungen aufweisen, an deren Austrittsöffnungen das Prozessmedium zielgerichtet sowie konturnah der jeweiligen Bauteiloberfläche zugeführt werden kann.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante können die Prozessmedienleitungen zumindest teilweise, insbesondere vollständig durch die Warenprofilträger und/oder die Gestellprofilträger gebildet sein. In diesem Fall weisen die Waren- und Gestellprofilträger jeweils geschlossene Hohlprofile auf, durch die das Prozessmedium zu den Bauteiloberflächen führbar ist.
-
Sowohl die Waren- als auch die Gestellprofilträger können in dem Leitungssystem der Abschreckeinrichtung Hauptleitungen zur Zuführung von Prozessmedium zu den Bauteilen bilden. Ausgehend von diesen Hauptleitungen können erste und/oder zweite Teilleitungen abzweigen. Die ersten Teilleitungen des Leitungssystems können, bevorzugt mit ihren Stirnseiten, eine Abstützstruktur bilden, auf der die Bauteile in definierter räumlicher Orientierung sowie an vordefinierten Punkten ablegbar sind, um einen Verzug zu minimieren. Unmittelbar im Bereich der Stirnseiten dieser Teilleitungen können Austrittsöffnungen und/oder -düsen vorgesehen sein, die eine zielgerichtete Beaufschlagung der Bauteiloberflächen (zum Beispiel an der Unterseite der Bauteile) mit dem Prozessmedium gewährleisten.
-
Zudem können die zweiten Teilleitungen mit ihren Austrittsöffnungen unmittelbar auf die Oberseite der Bauteile gerichtet sein, wodurch diese insgesamt beidseitig mit dem Prozessmedium beaufschlagbar sind.
-
Zusammenfassend bestehen die Vorteile gegenüber dem obigen Stand der Technik darin, dass Umladevorgänge gänzlich entfallen. Zwischen der Produktion der Bauteile und dem Transport in die Lagerstätten bzw. zu weiteren Prozessstationen steht nur ein einziger Ladevorgang der Bauteile in die kombinierten Transport-Wärmebehandlungsgestelle, und zwar unmittelbar nach der Produktion der Bauteile in der ersten Prozessstation. Mit dem kombinierten Transport-Wärmebehandlungsgestell entfallen zudem eine ansonsten erforderliche doppelte Konzipierung, Konstruktion, Herstellung, Handhabung sowie Lagerung der unterschiedlichen Behältertypen (nämlich Transportbehälter und Wärmebehandlungsgestell). Mittels der Doppelfunktion der Waren- und Gestellprofilträger kann außerdem Freiraum zwischen den Bauteilen eingespart werden, der ansonsten bei einer gängigen Luftdusche erforderlich ist, um eine prozesssichere Durchströmung der Bauteile zu gewährleisten. Erfindungsgemäß können somit die Bauteile in höherer Packungsdichte im Transport- und Wärmebehandlungsgestell angeordnet werden.
-
Die erfindungsgemäßen Gestelle erlauben somit bei gleichbleibendem Bauteil-Durchsatz entweder einen geringeren Gestelldurchsatz in der zweiten Prozessstation (Wärmebehandlungsanlage) und somit eine Investverringerung durch kleinere und kostengünstigere Dimensionierung der Wärmebehandlungsanlage, oder bei bereits bestehenden Anlagen eine Erhöhung des möglichen Teiledurchsatzes. Durch die unmittelbar in die Profilträger integrierte Prozessmedienleitungen kann zudem eine konturnahe Abschreckung der Bauteile gewährleistet werden. Zudem ist ein im Vergleich zum Stand der Technik geringerer Prozessmedieneinsatz für das Abschrecken erforderlich, wodurch die Energieeffizienz erhöht wird.
-
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
-
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend von Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild eines Prozesssystems, dessen Prozesskette zwischen der Herstellung der Fahrzeugbauteile bis zur Lagerung in einer Lagerstätte veranschaulicht ist; und
-
2 in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Transport-Wärmebehandlungsgestell.
-
In der 1 ist in einer Prinzipdarstellung eine Prozesskette gezeigt, bei der in einer ersten Prozessstation 1 die Herstellung von Bauteilen 3 (2) beispielsweise in einem Aluminium-Druckgießverfahren erfolgt. Die Bauteile 3 werden in einem folgenden Prozessschritt 5 in einem Transport-Wärmebehandlungsgestell 7 (2) abgelegt. Anschließend erfolgt in einem weiteren Prozessschritt 9 der Transport des Gestells 7 bis zur zweiten Prozessstation 11, in der eine Wärmebehandlung der Bauteile 3 durchgeführt wird. Nach erfolgter Wärmebehandlung wird in einem weiteren Prozessschritt 13 das Transport-Wärmebehandlungsgestell 7 bis zu einer Lagerstätte 15 gefördert, oder alternativ zu weiteren Prozessstationen.
-
Nachfolgend wird anhand der 2 der grundsätzliche Aufbau des Transport-Wärmebehandlungsgestells 7 beschrieben: Demzufolge weist das Gestell 7 eine Gestellstruktur mit rahmenförmig angeordneten Gestellprofilträgern 17 auf. Innerhalb des von dem Gestellprofilträgern 17 gebildeten Tragrahmens sind Warenprofilträger 19 angeordnet, die sich in horizontaler Richtung zwischen zwei vertikal angeordneten Gestellprofilträgern 17 erstrecken.
-
Wie aus der 2 hervorgeht, sind sowohl die Gestellprofilträger 17 als auch die Warenprofilträger 19 Hohlprofilteile, die zusammen ein im Gestell 7 integriertes Leitungssystem 20 bilden. Das Leitungssystem 20 ist Bestandteil einer Abschreckeinrichtung 21. Mittels der Abschreckeinrichtung 21 wird nach einer in der Prozessstation 11 erfolgten Wärmebehandlung im Durchlaufofen ein schlagartiger Abkühlvorgang durchgeführt, um die erforderlichen Werkstoffkennwerte zu erzielen. Die Abschreckeinrichtung 21 weist zudem am Gestell 7 eine Koppelstelle 22 auf, mit der das gestellseitige Rohrleitungssystem 20 mit einer anlagenseitigen Prozessmedienzuführung 23 verbindbar ist. Die Kopplung mit der anlagenseitigen Prozessmedienzuführung 23 erfolgt unmittelbar nach dem Durchlauf des Gestells 7 durch den Durchlaufofen.
-
Gemäß der 2 sind die hohlprofilartigen Warenprofilträger 19 an ihren seitlichen Stirnseiten über Anschlüsse 25 strömungstechnisch in Verbindung mit den äußeren Gestellprofilträgern 17.
-
Sowohl die Waren- als auch die Gestellprofilträger 17, 19 bilden somit Hauptleitungen zur Zuführung von Prozessmedium zu den Bauteilen 3. Ausgehend von diesen Hauptleitungen zweigen erste und zweite Teilleitungen 27, 28 ab. Die ersten Teilleitungen 27 der Gestell- und Warenprofilträger 17, 19 bilden dabei mit ihren Stirnseiten 29 eine Abstützstruktur, auf der die Bauteile 3 in definierter räumlicher Orientierung sowie an vordefinierten Punkten ablegbar sind, um einen Verzug zu minimieren. Unmittelbar im Bereich der Stirnseiten dieser Teilleitungen 27 können Austrittsöffnungen und/oder -düsen vorgesehen sein, die eine zielgerichtete Beaufschlagung der Bauteiloberflächen (speziell an der Unterseite der Bauteile 3) mit dem Prozessmedium gewährleisten.
-
Zudem zweigen von den Profilträgern 17, 19 die zweiten Teilleitungen 28 ab, die mit ihren Austrittsöffnungen 31 unmittelbar auf die Oberseite der Bauteile 3 gerichtet sind, wodurch die Bauteile 3 insgesamt mindestens beidseitig, vorzugsweise jedoch allseitig mit dem Prozessmedium beaufschlagbar sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
