DE102016110677B4

DE102016110677B4 - Temperiervorrichtung für Bauteile

Info

Publication number: DE102016110677B4
Application number: DE102016110677.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Ebner; Ulrich Pschebezin
Original assignee: Ebner Industrieofenbau GmbH
Current assignee: Ebner Industrieofenbau GmbH
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2036-06-10
Also published as: AT522871B1; AT522871A5; WO2017211901A1; DE102016110677A1; CN109312418A; US20190136338A1

Abstract

Temperiervorrichtung (100) zum Temperieren eines Bauteils (150), die Temperiervorrichtung (100) aufweisendein Gehäuse (101), in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist,wobei in der Temperierkammer das Bauteil (150) anordbar ist,eine Düsenmatrix (110) aufweisend eine Vielzahl von Düsen,wobei durch die Düsen ein Temperiermedium (102) auf das Bauteil (150) strömbar ist,eine Steuereinheit (103), welche mit der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (103) konfiguriert ist, eine erste Düsengruppe (111) aufweisend zumindest eine der Düsen und eine zweite Düsengruppe (112) aufweisend zumindest eine der Düsen unabhängig voneinander derart zu steuern, dass die erste Düsengruppe (111) ein erstes Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe (112) ein zweites Temperiermedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil (150) strömt, undein weiteres Gehäuse (109), welches das Gehäuse (101) umgibt,wobei zwischen dem Gehäuse (101) und dem weiteren Gehäuse (109) ein Strömungskanal (113) ausgebildet ist,wobei zumindest eine Fluidleitung (114) den Strömungskanal (113) durchquert und mit den Düsen der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen,wobei ein drittes Temperiermedium (115) zum Temperieren der Fluidleitung (114) durch den Strömungskanal durchströmbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für Bauteile und ein Verfahren zum temporären von Bauteilen.
Hintergrund der Erfindung
Um gewünschte Bauteileigenschaften bei Bauteilen, wie beispielsweise Autofelgen, einzustellen, müssen diese nach dem Erwärmen mit einer bestimmten Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt werden. Beim Lösungsglühen werden die Bauteile beispielsweise auf eine Lösungsglühtemperatur von ca. 540 Grad gebracht. Anschließend werden die Bauteile in einem Wasserbad rasch abgekühlt. Bei einer solchen Abkühlung können Bereiche des Bauteils teilweise inhomogen abkühlen. Ferner kann durch eine Abschreckung im Wasserbad eine bereichsweise Abkühlung einzelner Bereiche des Bauteils nur schwer gesteuert werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bereiche eines Bauteils während einer thermischen Behandlung exakt zu temperieren.
Diese Aufgabe wird mit einer Temperiervorrichtung zum Temperieren eines Bauteils sowie mit einem Verfahren zum Temperieren eines Bauteils gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Temperiervorrichtung zum Temperieren (d.h. erwärmen, halten einer Temperatur oder abkühlen) eines Bauteils, insbesondere einer Radfelge, beschrieben. Die Temperiervorrichtung weist ein Gehäuse, in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist, auf, wobei in der Temperierkammer das Bauteil anordbar ist. Die Temperiervorrichtung weist ferner eine Düsenmatrix aufweisend eine Vielzahl von Düsen, auf, wobei durch die Düsen ein Temperiermedium auf das Bauteil strömbar ist. Ferner weist die Temperiervorrichtung eine Steuereinheit auf, welche mit der Düsenmatrix gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist konfiguriert, eine erste Düsengruppe aufweisend zumindest eine Düse der Düsen und eine zweite Düsengruppe aufweisend zumindest eine Düse der Düsen unabhängig voneinander zu derart zu steuern, dass die erste Düsengruppe ein erstes Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe ein zweites Temperiermedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil strömt. Die Temperiervorrichtung weist ferner ein weiteres Gehäuse auf, welches das Gehäuse umgibt, wobei zwischen dem Gehäuse und dem weiteren Gehäuse ein Strömungskanal ausgebildet ist. Zumindest eine Fluidleitung durchquert den Strömungskanal und ist mit den Düsen der Düsenmatrix gekoppelt, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen. Ein drittes Temperiermedium ist zum Temperieren der Fluidleitung durch den Strömungskanal durchströmbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Temperieren eines Bauteils, insbesondere einer Radfelge, beschrieben. Gemäß dem Verfahren wird ein Bauteil in einem Gehäuse angeordnet, in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist. Ein erstes Temperiermedium wird mit einer ersten Temperiercharakteristik auf das Bauteil mittels einer ersten Düsengruppe aufweisend zumindest eine Düse von Düsen einer Düsenmatrix geströmt. Ein zweites Temperaturmedium wird mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil mittels einer zweiten Düsengruppe aufweisend zumindest eine Düse von Düsen der Düsenmatrix geströmt. Mittels einer Steuereinheit, welche mit der Düsenmatrix gekoppelt ist, wird die erste Düsengruppe der Düsen und die zweite Düsengruppe der Düsen unabhängig voneinander gesteuert werden. Ein weiteres Gehäuse umgibt das Gehäuse, wobei zwischen dem Gehäuse und dem weiteren Gehäuse ein Strömungskanal ausgebildet ist. Zumindest eine Fluidleitung durchquert den Strömungskanal und ist mit den Düsen der Düsenmatrix gekoppelt, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen, wobei ein drittes Temperiermedium zum Temperieren der Fluidleitung durch den Strömungskanal durchströmt wird.
Das zu temperierende Bauteil kann aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Beispielsweise ist das Bauteil eine Kraftfahrzeugfelge aus Metall bzw. Aluminium. Ferner kann das Bauteil beispielsweise eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug darstellen. Im Allgemeinen sind alle Bauteile Stückgüter (z.B. (Schmiede-, Guss- und/oder Frästeile), welche mit der Temperiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung temperierbar sind und in welchen unterschiedliche Duktilitätseigenschaften bzw. Bereiche mit unterschiedlichen Duktilitätseigenschaften erwünscht sind und somit bereichsweise mit unterschiedlichen Abkühlkurven abgekühlt werden sollen.
Das Gehäuse bildet eine zumindest teilgeschlossene oder vollgeschlossene Temperierkammer aus. Das Gehäuse kann beispielsweise als Haube ausgebildet sein und somit beispielsweise den Bodenbereich, auf welchem das Bauteil angeordnet ist, überdecken. Mit anderen Worten kann das Gehäuse beispielsweise über dem Bodenbereich gestülpt werden. Ferner kann das Gehäuse eine vollgeschlossene Temperierkammer ausbilden. In diesem Beispiel kann die Temperierkammer zumindest ein Türelement bzw. einen Öffnungsbereich aufweisen, welcher selektiv geöffnet und geschlossen werden kann, um hierdurch das Bauteil in die Temperierkammer einzuführen oder hinauszuführen.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse eine erste Wand und eine, insbesondere zu der ersten Wand gegenüberliegende, zweite Wand auf, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden. Ferner kann in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform das Gehäuse eine Decke und eine, insbesondere zu der Decke gegenüberliegenden, Boden aufweist, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden.
Das Temperiermedium kann einen gasförmigen oder flüssigen Aggregatzustand aufweisen. Die Temperiercharakteristik beschreibt beispielsweise den Druck, die Temperatur, den Volumenstrom und/oder die Dichte des Temperiermediums, insbesondere des ersten Temperiermediums und des zweiten Temperiermediums. In einer beispielhaften Ausführungsform unterscheidet sich das erste Temperiermedium von dem zweiten Temperiermedium oder alternativ sind das erste Temperiermedium und das zweite Temperiermedium gleich. Beispielsweise ist das erste Temperiermedium unterschiedlich temperiert als das zweite Temperiermedium. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das erste Temperiermedium ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft oder Inertgas, und/oder das zweite Temperiermedium ist ein flüssiges Medium, insbesondere Wasser oder Öl.
Das erste Temperiermedium kann sich von dem zweiten Temperiermedium stofflich unterscheiden oder gleich sein. Ferner kann sich die erste Temperiercharakteristik zu der zweiten Temperiercharakteristik unterscheiden oder gleich sein. Wenn die Steuereinheit die erste Düsengruppe oder die zweiten Düsengruppe mit unterschiedlichen Abkühlkurven steuert, kann zu einem bestimmten Zeitpunkt die erste Düsengruppe und die zweite Düsengruppe ein identisches erstes und zweites Temperiermedium mit gleichen Temperiercharakteristiken ausströmen. Ferner kann die Steuereinheit die Düsengruppen derart steuern, dass eine der Düsengruppen inaktiv ist, sodass kein Temperiermedium aus den Düsen bzw. der Düse der inaktiven Düsengruppe ausgeströmt wird.
Die Düsenmatrix bezeichnet eine Anordnung der Vielzahl von Düsen. Beispielsweise kann ein Bereich mit einer Düsenmatrix eine Düsenformation aufweisen, welche beispielsweise aus vier Reihen und vier Spalten (4x4 Matrix) oder eine weitere Düsenformation, welche beispielsweise aus acht Zeilen und acht Spalten (8x8 Matrix besteht). Eine Düsenmatrix kann aus beliebig vielen Reihen und Spalten bestehen. Ferner kann sich die Anzahl an Reihen von der Anzahl an Spalten in einer Düsenmatrix unterscheiden. Beispielsweise kann eine Düsenmatrix ebenfalls aus Düsen bestehen, welche in einer Vielzahl von konzentrischen Kreisen mit unterschiedliche Radien angeordnet sind.
Eine Düsengruppe beschreibt eine Düse oder mehrere Düsen, welche gemeinsam dasselbe Temperiermedium mit denselben Temperiercharakteristik in ausströmen und als Einheit von der Steuereinheit angesteuert werden. Eine Düsengruppe kann aus einer festen Anzahl an Düsen gebildet werden. Ferner kann eine Düsengruppe variabel von der Steuereinheit definiert werden, sodass während eines Betriebs der Temperiervorrichtung bzw. während eines Temperiervorgangs des Bauteils verschiedene Düsen in verschiedener Anzahl einer bestimmten Düsengruppe angehören.
In einer beispielhaften Ausführungsform können die Düsen an eine Fördereinrichtung, wie beispielsweise einer Fluidpumpe oder einem Ventilator gekoppelt werden, um das Temperiermedium in einer gewünschten Temperiercharakteristik zu den Düsen zu befördern. Dabei kann beispielsweise die erste Düsengruppe an eine erste Fluidpumpe bzw. einem ersten Ventilator und die zweite Düsengruppe an eine zweite Fluidpumpe bzw. einen zweiten Ventilator gekoppelt werden. Die Steuereinheit kann dabei individuell die erste Fluidpumpe bzw. den ersten Ventilator und die zweite Fluidpumpe bzw. den zweiten Ventilator unabhängig voneinander ansteuern. Entsprechend kann eine erste Temperiereinrichtung zum temperierten des ersten Temperiermediums und eine zweite Temperiereinrichtung zum temperierten des zweiten Temperiermediums vorgesehen werden, wobei die Temperiereinrichtungen individuell von der Steuereinheit steuerbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann ebenfalls eine Ventilanordnung angeordnet werden, welche selektiv einen Volumenstrom des ersten Temperiermediums und/oder des zweiten Temperiermediums mittels der Steuereinheit steuert. Für jeden gewünschten Bereich des Bauteils können flexibel bestimmte Düsen als erste oder zweite Düsengruppe zusammengefasst werden um eine gewünschte Temperierung des Bauteilbereichs durchzuführen. Die Steuereinheit kann für jede Düsengruppe bestimmte Temperiersequenzen vorgeben und entsprechend ein bestimmtes Temperiermedium mit gewünschten Temperiercharakteristiken auf das Bauteil strömen.
Die erste Düsengruppe der Düsen beströmt somit einen ersten Bereich des Bauteils mit einem ersten Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe der Düsen beströmt einen zweiten Bereich des Bauteils mit einem zweiten Temperaturmedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik. Dabei kann beispielsweise der erste Bereich des Bauteils auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden während der zweite Bereich des Bauteils mit einer vorbestimmten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt, insbesondere abgeschreckt, wird. Die erste Düsengruppe und die zweite Düsengruppe können dabei derart gesteuert werden, dass ein Temperatur halten, ein Erwärmen und ein Abkühlen des beströmten Bauteilbereichs mittels der Steuereinheit flexibel umgesetzt werden kann. Durch die Düsen kann das Kühlmedium ferner kontinuierlich oder intermittierend über einen definierten Zeitrahmen auf die Bauteilbereiche aufgebracht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung kann an gewünschten Bereichen des Bauteils, z.B. der Felge, der Wärmeübergang (und somit die Abkühlrate, Halterate oder Erwärmungsrate) durch Steuerung z.B. des Druckes oder der Temperatur als Temperiercharakteristik bzw. der Menge der einzelnen Düsen (zum Beispiel der ersten Düsengruppe oder der zweiten Düsengruppe) genau definiert werden. Aufgrund der flexiblen Zuordnung der Düsen zu bestimmten Düsengruppen können auch unterschiedliche Bauteile mit unterschiedlichen Formen mit der Temperiervorrichtung gezielt abgekühlt werden. Komplexe mechanische Umbauten der Temperiervorrichtung zum temperierten verschiedener Bauteile sind nicht notwendig. Bei der Temperierung eines gleichen oder unterschiedlichen Bauteils mit unterschiedlichen Temperierbereichen, kann die Steuereinheit die Düsen in neue erste und zweite Düsengruppen einteilen, ohne dass konstruktive Umgestaltungen notwendig sind.
Wie im Folgenden erläutert und angedeutet kann die Düsenmatrix in eine beliebig große Anzahl an Düsengruppen aufgeteilt und der Steuereinheit zugeordnet werden. Ferner können, wie unten näher aufgeführt, mehrere Düsenmatrizen eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die erste Düsengruppe an der ersten Wand und die zweite Düsengruppe an der zweiten Wand ausgebildet. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die erste Düsengruppe und die zweite Düsengruppe an der ersten Wand ausgebildet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse eine Decke und eine, insbesondere zu der Decke gegenüberliegenden, Boden auf, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden. Die erste Düsengruppe ist an der Decke ausgebildet und die zweite Düsengruppe an der Decke oder dem Boden ausgebildet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse ein Türelement auf, welches zumindest teilweise die Temperierkammer bildet. Das Türelement öffnet und schließt die Temperierkammer selektiv, um das Bauteil in die Temperierkammer hinein oder aus der Temperierkammer heraus zu befördern. Die erste Düsengruppe und/oder die zweite Düsengruppe ist an der Tür ausgebildet.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Temperierkammer somit aus vier Seitenwänden, wovon eine Seitenwand das Türelement aufweisen kann, ausgebildet werden und zusätzlich zumindest mit einer Decke (Deckenwandteil) geschlossen sein. An den Seitenwänden sowie an der Decke kann jeweils eine Düsengruppe ausgebildet werden, wobei die Steuereinheit an jeder Düsengruppen ein Temperiermedium mit einer vorbestimmten Temperiercharakteristik ausströmt. Ferner kann die Temperierkammer mit dem Boden gebildet werden, wobei der Boden ebenfalls eine Düsengruppe ausbildet. In einer entsprechenden beispielhaften Ausführungsform kann das Bauteil somit vollumfänglich mit einem Temperiermedium beaufschlagt werden, wobei jede Seite des Bauteils mit einer individuellen Temperiercharakteristik (zum Beispiel Abkühlcharakteristik) beaufschlagt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Temperiervorrichtung eine weitere Düsenmatrix aufweisend weitere Düsen auf, wobei durch die Düsen ein weiteres Temperiermedium auf das Bauteil strömbar ist. Die Steuereinheit ist mit der weiteren Düsenmatrix gekoppelt und konfiguriert, eine weitere erste Düsengruppe der weiteren Düsen und eine weitere zweite Düsengruppe der weiteren Düsen unabhängig voneinander derart zu steuern, dass die weitere erste Düsengruppe ein weiteres erstes Temperiermedium mit einer weiteren ersten Temperiercharakteristik und die weitere zweite Düsengruppe ein weiteres zweites Temperiermedium mit einer weiteren zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil strömt.
Das dritte Temperiermedium kann beispielsweise Wasser, Luft, Gas oder Öl sein. Das dritte Temperiermedium temperiert die Gehäusewand, sodass somit eine Grundtemperatur um das Gehäuse und somit der Temperierkammer eingestellt werden kann. Ferner können die Fluidleitungen, welche den Strömungskanal durchqueren, auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden. Somit kann das Gehäuse und die Fluidleitungen auf einer vordefinierten Grundtemperatur gehalten werden, sodass damit schneller und effizienter eine genau vorher definierte Temperiercharakteristik des entsprechenden ersten oder zweiten Temperiermediums aus den entsprechenden Düsengruppen ausgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse einen Fluidauslass, insbesondere mit weiteren Düsen, auf, welcher eine Fluidverbindung zwischen dem Strömungskanal und der Temperierkammer derart ausbildet, dass das dritte Temperiermedium in die Temperierkammer ausströmbar ist. Mit dem dritten Temperiermedium kann somit beispielsweise eine konstante Grundtemperatur bzw. Grundbeströmung des Bauteils sichergestellt werden. Mittels der ersten Düsengruppe und der zweiten Düsengruppe kann anschließend flexibel ein entsprechendes Temperiermedium mit schnell wechselnden ersten und zweiten Temperiercharakteristiken auf das Bauteil geströmt werden. Ferner kann das dritte Temperiermedium ebenfalls derart durch den Fluidauslass in die Temperierkammer ausgeströmt werden, dass in der Temperierkammer das dritte Temperiermedium als Träger für das durch die erste Düsengruppen und zweite Düsengruppe eingeströmte erste und zweite Temperiermedium gilt. Somit kann dies zu einem Sprühnebel-Prinzip führen, um homogen und gleichmäßig Bereiche des Bauteils zu benetzen und entsprechend mit gewünschten Temperiercharakteristiken zu beaufschlagen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Temperiervorrichtung eine Fördereinrichtung auf, welche ausgebildet ist, das Bauteil in die Temperierkammer hinein oder hinaus zu fahren, wobei die Fördereinrichtung derart mit der Steuereinheit gekoppelt ist, dass das Bauteil relativ zu den Düsen bewegbar ist. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Bandfördereinrichtung oder eine Kettenfördereinrichtung darstellen. Ferner kann die Fördereinrichtung aus einem Förderwagen bestehen, auf welchem das Bauteil platziert ist. Der Förderwagen kann über Rollen in die Temperierkammer hinein oder hinaus befördert werden. Die Steuereinheit kann dabei den Vortrieb der Fördereinrichtung derart steuern, dass eine vorbestimmte Relativbewegung zwischen dem Bauteil und den Düsen exakt einstellbar ist. Somit können vorbestimmte Bereiche des Bauteils entlang vorbestimmter Düsen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gezielt verfahren werden, sodass damit auch eine steuerbare Einstellbarkeit der Temperierung bzw. den Temperierungsverlauf des Bauteils eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest eine der Düsen relativ zu dem Bauteil derart verstellbar ist, dass ein Ausströmwinkel der Düsen und/oder ein Abstand zwischen Düse und Bauteil einstellbar ist. Der Abstand zwischen Düse und Bauteil sowie der Ausströmwinkel des Temperiermediums aus der Düse beeinflussen ebenfalls die Temperiereffektivität und die Temperiereigenschaften des Temperiermediums. Die zumindest eine Düse (oder die gesamte Düsengruppe) kann beispielsweise manuell in Richtung Bauteil verschoben werden oder manuell in ihrem Winkel verstellt werden. Beispielsweise können entsprechende Lagerungen, wie beispielsweise eine Kugellagerung, in einer Wand des Gehäuses vorgesehen werden, um die Düsen zu verstellen. Ferner kann die Düse oder die Düsengroppe über eine Vortriebswelle (z.B. einer Spindel) relativ zum Bauteil verstellt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Temperiervorrichtung ferner eine Einstelleinrichtung auf, welche ausgebildet ist, zumindest eine der Düsen relativ zu dem Bauteil zu verstellen. Die Einstelleinrichtung ist derart mit der Steuereinheit gekoppelt ist, dass ein Ausströmwinkel der zumindest einen Düse und/oder ein Abstand zwischen der zumindest einen Düse und dem Bauteil einstellbar ist. Die Düsen können beispielsweise an Verstellmotoren der Einstelleinrichtung befestigt sein. Die Verstellmotoren können beispielsweise kleine Elektromotoren darstellen. Die Steuereinheit kann die Einstelleinrichtung gezielt steuern, sodass damit auch eine steuerbare Einstellbarkeit die Temperierung bzw. den Temperierungsverlauf des Bauteils eingestellt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Figurenliste
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Temperiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Temperiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Temperierkammer zusätzlich mit einem Bodenbereich gebildet wird, und
3 eine schematische Darstellung einer Düsenmatrix in einer Wand einer Temperierkammer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
1 und 2 zeigen schematische Darstellungen einer Temperiervorrichtung 100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt im Unterschied zu 2 ein Gehäuse 101, welches einen offenen Bodenbereich 106 ausbildet. 2 zeigt ein Gehäuse 101, welches einen geschlossenen Bodenbereich 106 ausbildet.
1 und 2 zeigen eine Temperiervorrichtung 100 zum Temperieren eines Bauteils 150, insbesondere einer Radfelge. Die Temperiervorrichtung 100 weist ein Gehäuse 101 , in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist, auf, wobei in der Temperierkammer das Bauteil 150 anordbar ist. Die Temperiervorrichtung 100 weist ferner eine Düsenmatrix 110 aufweisend eine Vielzahl von Düsen, auf, wobei durch die Düsen ein Temperiermedium 102 auf das Bauteil 150 strömbar ist. Ferner weist die Temperiervorrichtung eine Steuereinheit 103 auf, welche mit der Düsenmatrix 110 gekoppelt ist. Die Steuereinheit 103 ist konfiguriert, eine erste Düsengruppe 111 der Düsen und eine zweite Düsengruppe 112 der Düsen unabhängig voneinander zu derart zu steuern, dass die erste Düsengruppe 111 ein erstes Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe 112 ein zweites Temperiermedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil 150 strömt.
Das Gehäuse bildet eine zumindest teilgeschlossene oder vollgeschlossene Temperierkammer aus. Das Gehäuse 100 kann beispielsweise als Haube ausgebildet sein (1) und somit beispielsweise den Bodenbereich 106, auf welchem das Bauteil 150 angeordnet ist, überdecken. Mit anderen Worten kann das Gehäuse 101 beispielsweise über dem Bodenbereich 106 gestülpt werden. Ferner kann das Gehäuse eine vollgeschlossene Temperierkammer ausbilden (2). In diesem Beispiel kann die Temperierkammer zumindest ein Türelement bzw. einen Öffnungsbereich aufweisen, welcher selektiv geöffnet und geschlossen werden kann, um hierdurch das Bauteil 150 in die Temperierkammer einzuführen oder hinauszuführen.
Das Gehäuse weist eine erste Wand 104 und eine, insbesondere zu der ersten Wand gegenüberliegende, zweite Wand 105 auf, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden. Das Gehäuse weist ferner eine Decke 107 und einen, insbesondere zu der Decke 107 gegenüberliegenden, Boden 106 auf, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden.
Die Düsenmatrix 110 bezeichnet eine Anordnung der Vielzahl von Düsen. Die Düsenmatrix 110 ist an der Wand 104 angeordnet und die weitere Düsenmatrix 120 ist an der Wand 105 befestigt. Beispielsweise kann ein Bereich mit der Düsenmatrix 110 eine Düsenformation aufweisen, welche beispielsweise aus vier Reihen und vier Spalten (4x4 Matrix) besteht. Eine Düsengruppe 111, 112, 121, 122 beschreibt eine Gruppe von Düsen, welche gemeinsam dasselbe Temperiermedium 102 mit denselben Temperiercharakteristik in ausströmen und als Einheit von der Steuereinheit angesteuert werden. Eine Düsengruppe 111, 112, 121, 122 kann aus einer festen Anzahl an Düsen gebildet werden. Ferner kann eine Düsengruppe 111, 112, 121, 122 variabel von der Steuereinheit 103 definiert werden, sodass während eines Betriebs der Temperiervorrichtung 100 bzw. während eines Temperiervorgangs des Bauteils 150 verschiedene Düsen in verschiedener Anzahl einer bestimmten Düsengruppe 111, 112, 121, 122 angehören.
Die Düsen sind an eine Fördereinrichtung, wie beispielsweise eine Fluidpumpe 116 oder einen Ventilator gekoppelt, um das Temperiermedium 102 in einer gewünschten Temperiercharakteristik zu den Düsen zu befördern. Dabei kann beispielsweise die erste Düsengruppe 111 an eine erste Fluidpumpe bzw. einem ersten Ventilator und die zweite Düsengruppe 112 an eine zweite Fluidpumpe bzw. einen zweiten Ventilator gekoppelt werden. Die Steuereinheit 103 kann dabei individuell die erste Fluidpumpe bzw. den ersten Ventilator und die zweite Fluidpumpe bzw. den zweiten Ventilator unabhängig voneinander ansteuern. Entsprechend kann eine erste Temperiereinrichtung zum Temperierten des ersten Temperiermediums und eine zweite Temperiereinrichtung zum temperierten des zweiten Temperiermediums vorgesehen werden, wobei die Temperiereinrichtungen individuell von der Steuereinheit steuerbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann ebenfalls eine Ventilanordnung 116 angeordnet werden, welche selektiv einen Volumenstrom des ersten Temperiermediums und/oder des zweiten Temperiermediums mittels der Steuereinheit 103 steuert.
Für jeden gewünschten Bereich des Bauteils können flexibel bestimmte Düsen als erste oder zweite Düsengruppe 111, 112 zusammengefasst werden, um eine gewünschte Temperierung des Bauteilbereichs durchzuführen. Die Steuereinheit 103 kann für jede Düsengruppe 111, 112 bestimmte Temperiersequenzen vorgeben und entsprechend ein bestimmtes Temperiermedium mit gewünschten Temperiercharakteristiken auf das Bauteil 150 strömen.
Die erste Düsengruppe 111 der Düsen beströmt somit einen ersten Bereich des Bauteils 150 mit einem ersten Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe 112 der Düsen beströmt einen zweiten Bereich des Bauteils 150 mit einem zweiten Temperaturmedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik. Dabei kann beispielsweise der erste Bereich des Bauteils 150 auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden während der zweite Bereich des Bauteils 150 mit einer vorbestimmten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt, insbesondere abgeschreckt, wird. Die erste Düsengruppe 111 und die zweite Düsengruppe 112 können dabei derart gesteuert werden, dass ein Temperatur halten, ein Erwärmen und ein Abkühlen des beströmten Bauteilbereichs mittels der Steuereinheit 103 flexibel umgesetzt werden kann.
Die Temperiervorrichtung 100 weist eine weitere Düsenmatrix 120 aufweisend weitere Düsen auf, wobei durch die Düsen ein weiteres Temperiermedium 108 auf das Bauteil strömbar ist. Die Steuereinheit 103 ist mit der weiteren Düsenmatrix 120 gekoppelt und konfiguriert, eine weitere erste Düsengruppe 121 der weiteren Düsen und eine weitere zweite Düsengruppe 122 der weiteren Düsen unabhängig voneinander derart zu steuern, dass die weitere erste Düsengruppe 121 ein weiteres erstes Temperiermedium mit einer weiteren ersten Temperiercharakteristik und die weitere zweite Düsengruppe 122 ein weiteres zweites Temperiermedium mit einer weiteren zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil strömt.
Wie in 1 und 2 dargestellt, kann somit beispielsweise von gegenüberliegenden Seitenwänden 104, 105 Bauteilbereiche des Bauteils 150 mit unterschiedlichen Temperiermedien 102, 108 gezielt temperiert werden.
Die Temperiervorrichtung 100 weist ferner ein weiteres Gehäuse 109 auf, welches das Gehäuse 101 umgibt, wobei zwischen dem Gehäuse 101 und dem weiteren Gehäuse 109 ein Strömungskanal 113 ausgebildet ist. Zumindest eine Fluidleitung 114 durchquert den Strömungskanal und ist mit den Düsen der Düsenmatrix 110, 120 gekoppelt, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen. Ein drittes Temperiermedium 115 ist zum Temperieren der Fluidleitung 114 durch den Strömungskanal durchströmbar. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nicht alle in 1 und 2 dargestellten Fluidleitung in 114 zwischen den Düsen und beispielsweise der Pumpenanordnung bzw. Ventilanordnung 116 mit Bezugszeichen versehen.
Das dritte Temperiermedium 115 temperiert die Gehäusewand 104, 105, 106, 107, sodass somit eine Grundtemperatur um das Gehäuse 101 und somit der Temperierkammer eingestellt werden kann. Die Fluidleitungen, welche den Strömungskanal 113 durchqueren, werden ferner auf einer gewünschten Temperatur gehalten.
In 1 wird ferner eine Fördereinrichtung 117 dargestellt, welche den Boden 106 der Temperierkammer bildet. Das Bauteil 150 ist an der Fördereinrichtung 117 gekoppelt. Die Fördereinrichtung 117 kann das Bauteil aus der Temperierkammer hinein oder hinaus befördern und auch während des Temperierens mit entsprechenden Temperiermedien das Bauteil 150 gezielt verfahren. Die Verfallgeschwindigkeit und Verfahrsequenzen werden beispielsweise von der Steuereinheit 103 gesteuert.
2 zeigt insbesondere eine perspektivische Darstellung einer Temperiervorrichtung 100, wobei das Gehäuse 101 vollumfänglich das Bauteil 150 umgibt. Zur besseren Darstellung sind die Abschlusswände im vorderen und dem hinteren Bereich der Temperiervorrichtung nicht dargestellt. In diesen vorderen und hinteren Bereichen kann beispielsweise eine verschließbare Öffnung, bzw. eine Türvorrichtung zum selektiven öffnen und schließen angeordnet sein.
An der seitlichen Wand 104 ist die Düsenmatrix 110 angeordnet, welche die erste Düsengruppe 111 und die zweite Düsengruppe 112 ausbildet. An der gegenüberliegenden Wand 105 ist die weitere Düsengruppe 120 ausgebildet, welche die weitere erste Düsengruppe 121 und die weitere zweite Düsengruppe 122 aufweist. Aus Klarheitsgründen sind die entsprechenden Düsengruppen in 2 nicht mit Bezugszeichen versehen.
Ferner ist im Deckenbereich 107 ebenfalls eine weitere Düsenmatrix 140 mit entsprechenden Düsengruppen und dem Bodenbereich 106 eine weitere Düsenmatrix 130 mit entsprechenden Düsengruppen angeordnet.
Die Temperierkammer wird somit aus vier Seitenwänden 104, 105 ausgebildet, wovon eine Seitenwand 104, 105 das Türelement aufweisen kann, und zusätzlich zumindest mit einer Decke 107 (Deckenwandteil) geschlossen werden. An den Seitenwänden 104, 105 sowie an der Decke 107 wird jeweils eine Düsenmatrix 110, 120 ausgebildet, wobei die Steuereinheit 130 an jeder Düsengruppen 110, 120 ein Temperiermedium 102, 108 mit einer vorbestimmten Temperiercharakteristik ausströmt. Ferner wird die Temperierkammer mit dem Boden 106 gebildet, wobei der Boden 106 ebenfalls eine Düsenmatrix 110, 120 aufweist. Das Bauteil ist somit vollumfänglich mit einem Temperiermedium beaufschlagt, wobei jede Seite des Bauteils mit einer individuellen Temperiercharakteristik (zum Beispiel Abkühlcharakteristik) beaufschlagt werden kann.
Das Gehäuse 101 weist ferner einen Fluidauslass 301 (siehe 3), insbesondere mit weiteren Düsen, auf, welcher eine Fluidverbindung zwischen dem Strömungskanal 113 und der Temperierkammer derart ausbildet, dass das dritte Temperiermedium 115 in die Temperierkammer ausströmbar ist. Mit dem dritten Temperiermedium 115 kann somit beispielsweise eine konstante Grundtemperatur bzw. Grundbeströmung des Bauteils 150 sichergestellt werden. Mittels den ersten Düsengruppen 111, 121 und den zweiten Düsengruppen 122 kann anschließend flexibel ein entsprechendes Temperiermedium 102, 108 mit schnell wechselnden ersten und zweiten Temperiercharakteristiken auf das Bauteil 150 geströmt werden. Ferner kann das dritte Temperiermedium 115 ebenfalls derart durch den Fluidauslass 301 in die Temperierkammer ausgeströmt werden, dass in der Temperierkammer das dritte Temperiermedium 115 als Träger für das durch die erste Düsengruppen 111, 121 und zweite Düsengruppe 112, 122 eingeströmte erste und zweite Temperiermedium gilt. Somit kann dies zu einem Sprühnebel-Prinzip führen, um homogen und gleichmäßig Bereiche des Bauteils 150 zu benetzen und entsprechend mit gewünschten Temperiercharakteristiken zu beaufschlagen.
Auch in der dargestellten vollumfänglichen Temperierkammer kann beispielsweise eine entsprechende Fördereinrichtung 117, wie in 1 dargestellt, angeordnet werden.
3 zeigt schematisch eine Düsenmatrix 110 in einer Wand 101 einer Temperierkammer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Düsenmatrix 110 besteht aus zwölf Düsen, welche in einer 3x4 Matrix angeordnet sind. Die Düsen der ersten Spalte sowie der unteren Zeile bilden die erste Düsengruppe 111 aus und die restlichen Düsen bilden eine zweite Düsengruppe 112 aus. Die Steuereinheit 103 kann individuell die Düsen der ersten Düsengruppe 111 und der zweiten Düsengruppe 112 ansteuern.
Ferner sind in der Wand 101 beispielhaft Fluidauslässe 301 dargestellt. Wie eingangs beschrieben kann durch die Fluidauslass 101 ein drittes Temperiermedium 115 ausgestrahlt werden. Dabei kann das dritte Temperiermedium 115 in gasförmiger Form derart ausgeströmt werden, dass beispielsweise mit dem durch die erste oder zweite Düsengruppe 111, 112 einströmende flüssige Temperiermedium 102 ein Sprühnebel gebildet wird, um das Bauteil 150 zu benetzen und somit effektiv und zügig auf eine gewünschte Temperatur zu bringen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

100: Temperiervorrichtung
101: Gehäuse/Temperierkammer
102: Temperiermedium
103: Steuereinheit
104: erste Wand
105: zweite Wand
106: Boden
107: Decke
108: weiteres Temperiermedium
109: weiteres Gehäuse
110: Düsenmatrix
111: erste Düsengruppe
112: zweite Düsengruppe
113: Strömungskanal
114: Fluidleitung
115: drittes Temperiermedium
116: Pumpenanordnung/Ventilanordnung
117: Fördereinrichtung
120: weitere Düsenmatrix
121: weitere erste Düsengruppe
122: weitere zweite Düsengruppe
130: weitere Düsenmatrix
140: weitere Düsenmatrix
150: Bauteil
301: Fluidauslass

Claims

Temperiervorrichtung (100) zum Temperieren eines Bauteils (150), die Temperiervorrichtung (100) aufweisend ein Gehäuse (101), in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist, wobei in der Temperierkammer das Bauteil (150) anordbar ist, eine Düsenmatrix (110) aufweisend eine Vielzahl von Düsen, wobei durch die Düsen ein Temperiermedium (102) auf das Bauteil (150) strömbar ist, eine Steuereinheit (103), welche mit der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (103) konfiguriert ist, eine erste Düsengruppe (111) aufweisend zumindest eine der Düsen und eine zweite Düsengruppe (112) aufweisend zumindest eine der Düsen unabhängig voneinander derart zu steuern, dass die erste Düsengruppe (111) ein erstes Temperiermedium mit einer ersten Temperiercharakteristik und die zweite Düsengruppe (112) ein zweites Temperiermedium mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil (150) strömt, und ein weiteres Gehäuse (109), welches das Gehäuse (101) umgibt, wobei zwischen dem Gehäuse (101) und dem weiteren Gehäuse (109) ein Strömungskanal (113) ausgebildet ist, wobei zumindest eine Fluidleitung (114) den Strömungskanal (113) durchquert und mit den Düsen der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen, wobei ein drittes Temperiermedium (115) zum Temperieren der Fluidleitung (114) durch den Strömungskanal durchströmbar ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (101) eine erste Wand (104) und eine, zu der ersten Wand (104) gegenüberliegende, zweite Wand (105) aufweist, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden.
Temperiervorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die erste Düsengruppe (111) an der ersten Wand (104) und die zweite Düsengruppe (112) an der zweiten Wand (105) ausgebildet sind.
Temperiervorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die erste Düsengruppe (111) und die zweite Düsengruppe (112) an der ersten Wand (104) ausgebildet sind.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (101) eine Decke (107) und einen, zu der Decke (107) gegenüberliegenden, Boden (106) aufweist, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bilden, wobei die erste Düsengruppe (111) an der Decke (107) ausgebildet ist und die zweite Düsengruppe (112) an der Decke (107) oder dem Boden (106) ausgebildet ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse (101) ein Türelement aufweist, welche zumindest teilweise die Temperierkammer bildet, wobei das Türelement die Temperierkammer selektiv öffnet und schließt, um das Bauteil (150) in die Temperierkammer hinein oder aus der Temperierkammer heraus zu befördern, wobei die erste Düsengruppe (111) und/oder die zweite Düsengruppe (112) an dem Türelement ausgebildet ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend eine weitere Düsenmatrix (120) aufweisend weitere Düsen, wobei durch die Düsen ein weiteres Temperiermedium (108) auf das Bauteil (150) strömbar ist, wobei die Steuereinheit (103) mit der weiteren Düsenmatrix (120) gekoppelt ist und konfiguriert ist, eine weitere erste Düsengruppe (121) der weiteren Düsen und eine weitere zweite Düsengruppe (122) der weiteren Düsen unabhängig voneinander derart zu steuern, dass die weitere erste Düsengruppe (121) ein weiteres erstes Temperiermedium mit einer weiteren ersten Temperiercharakteristik und die weitere zweite Düsengruppe (122) ein weiteres zweites Temperiermedium mit einer weiteren zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil (150) strömt.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Temperiermedium sich von dem zweiten Temperiermedium unterscheidet, oder wobei das erste Temperiermedium und das zweite Temperiermedium gleich sind.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Temperiermedium ein gasförmiges Medium, und wobei das zweite Temperiermedium ein flüssiges Medium ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuse (109) einen Fluidauslass (301), aufweist, welcher eine Fluidverbindung zwischen dem Strömungskanal (113) und der Temperierkammer derart ausbildet, dass das dritte Temperiermedium in die Temperierkammer ausströmbar ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend eine Fördereinrichtung (117) , welche ausgebildet ist, das Bauteil (150) innerhalb der Temperierkammer zu befördern, wobei die Fördereinrichtung (117) derart mit der Steuereinheit (103) gekoppelt ist, dass das Bauteil (150) relativ zu den Düsen bewegbar ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zumindest eine der Düsen relativ zu dem Bauteil (150) derart verstellbar ist, dass ein Ausströmwinkel der Düsen und/oder ein Abstand zwischen Düse und Bauteil (150) einstellbar ist.
Temperiervorrichtung (100) gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend eine Einstelleinrichtung, welche ausgebildet ist, zumindest eine der Düsen relativ zu dem Bauteil (150) zu verstellen, wobei die Einstelleinrichtung derart mit der Steuereinheit (103) gekoppelt ist, dass ein Ausströmwinkel der zumindest einen Düse und/oder ein Abstand zwischen der zumindest einen Düse und dem Bauteil (150) einstellbar ist.
Verfahren zum Temperieren eines Bauteils (150), das Verfahren aufweisend Anordnen des Bauteils (150) in einem Gehäuse (101), in welchem eine zumindest teilgeschlossene Temperierkammer ausgebildet ist, Strömen eines ersten Temperiermediums mit einer ersten Temperiercharakteristik auf das Bauteil (150) mittels einer ersten Düsengruppe (111) aufweisend zumindest eine Düse von Düsen einer Düsenmatrix (110), und Strömen eines zweiten Temperiermediums mit einer zweiten Temperiercharakteristik auf das Bauteil (150) mittels einer zweiten Düsengruppe (112) aufweisend zumindest eine Düse von Düsen der Düsenmatrix (110), wobei mittels einer Steuereinheit (103), welche mit der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, die erste Düsengruppe (111) der Düsen und die zweite Düsengruppe (112) der Düsen unabhängig voneinander gesteuert werden, wobei ein weiteres Gehäuse (109) das Gehäuse (101) umgibt, wobei zwischen dem Gehäuse (101) und dem weiteren Gehäuse (109) ein Strömungskanal (113) ausgebildet ist, wobei zumindest eine Fluidleitung (114) den Strömungskanal (113) durchquert und mit den Düsen der Düsenmatrix (110) gekoppelt ist, um die Düsen mit dem ersten Temperiermedium und/oder dem zweiten Temperaturmedium zu versorgen, wobei ein drittes Temperiermedium (115) zum Temperieren der Fluidleitung (114) durch den Strömungskanal durchströmt wird.