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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug.
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Eine Karosserie durchläuft verschiedene Prozessschritte bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs. Unter anderem wird eine Karosserie in einem in der Regel mehrstufigen Prozess mit einer Oberflächenbeschichtung, typischerweise einem Lack, versehen. Die Karosserie durchläuft die einzelnen Prozessschritte dabei in der Regel gekoppelt an ein Transportmittel, einen sogenannten Skid, welches nach der Entkopplung wieder zur Bestückung mit einer neuen Karosserie an den Prozessanfang oder den Anfang eines Teilprozesses zurückgeführt wird, sodass das Transportmittel im Kreislauf geführt wird.
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Ähnliche Prozesse werden auch mit anderen Bauteilen zwecks deren Beschichtung durchgeführt.
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Oftmals umfasst ein Oberflächenbearbeitungsprozess zwei Teilprozesse, die jeweils einen eigenen Transportmittelkreislauf aufweisen. Im ersten Teilprozess findet dabei typischerweise eine Vorbehandlung und/oder eine kataphoretische Tauchlackierung sowie ein Abdichten statt, woran anschließend das Bauteil eine Wärmebehandlung in einem Trocknungsofen erfährt. Nach der Trocknung wird das Bauteil vom Transportmittel getrennt und auf ein anderes Transportmittel umgesetzt. Das erste Transportmittel wird an den Beginn des ersten Teilprozesses zurückgeführt. In einem zweiten Teilprozess, in dem typischerweise eine Behandlung der Karosserie mit Füller, Farblack und Klarlack sowie eine Hohlraumkonservierung ausgeführt werden, an welche sich wiederum eine Wärmebehandlung anschließt, wird in analoger Weise das zweite Transportmittel im Kreis geführt. Dabei kühlt das bei der Trocknung miterwärmte Transportmittel während der Kreislaufführung in der Regel nahezu auf Umgebungstemperatur ab, bevor es wieder in die Trocknungsanlage einfährt und muss folglich erneut vollständig miterwärmt werden. Typischerweise verfügt ein entsprechendes Transportmittel über wenigstens 20% der Masse des Bauteils, weswegen der Energieanteil, der zur Erwärmung des Transportmittels erforderlich ist, entsprechend hoch ist.
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Zur energieeffizienteren Gestaltung derartiger Prozesse zeigt beispielsweise die
DE 10 2013 014 043 A1 ein Verfahren zum Transport von Auto-Karossen durch eine Lacktrocknung, bei dem die Karosserie am Eingang in den Trockner auf ein motorgetriebenes Transportband umgesetzt wird. Das Transportmittel, auf dem die Karosserie an den Trockner herangeführt wird, wird parallel zum Transportband am Trockner vorbeigeführt. Am Trocknerausgang wird die Karosserie wieder mit dem Transportmittel zusammengebracht.
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Die
EP 2 613 995 B1 zeigt ein ähnliches Verfahren, bei dem ebenfalls ein Endlostransportband genutzt wird, um eine Karosserie durch einen Trockner einer Lackieranlage zu bewegen. Auch hier wird die Karosserie am Eingangsbereich des Trockners von einem anderen Transportmittel ausgehend an das Endlostransportband übergeben.
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Die
DE 690 14 550 T2 zeigt einen Prozess mit zwei Kreisläufen, wobei am Anfangsbereich eines zweiten Kreislaufs eine Fahrzeugkarosserie auf ein Transportmittel umgesetzt wird und die Karosserie mit diesem gemeinsam einen Ofen durchfährt. Nach Verlassen des Ofens werden Karosserie und Transportmittel getrennt und das Transportmittel außerhalb des Ofens wieder zurück zum Anfangsbereich des Ofens geführt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche auf energieeffizienter Weise eine Oberflächenbehandlung ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Herstellungsverfahrens werden in den Unteransprüchen 2-7 aufgezeigt. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Vorrichtung werden in den Unteransprüchen 9-10 aufgezeigt.
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Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils, insbesondere zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, bei dem das Bauteil in einem ersten Übergabebereich an, auf oder in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet wird. Die Aufnahmeeinrichtung mit dem mit ihr mechanisch gekoppelten Bauteil wird einer Fördereinrichtung zugeführt und mit dem Bauteil mittels der Fördereinrichtung in eine Wärmebehandlungseinrichtung bewegt. Wenigstens die Aufnahmeeinrichtung, insbesondere die Aufnahmeeinrichtung und das Bauteil, wird erwärmt und anschließend wird die Aufnahmeeinrichtung aus der Wärmebehandlungseinrichtung heraus bewegt. Das Bauteil wird von der Aufnahmeeinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung von der Fördereinrichtung getrennt. Nach der Trennung von Bauteil und Fördereinrichtung wird die Aufnahmeeinrichtung, zumindest mit einem Abschnitt, durch einen wärmetechnisch optimierten Raum zu einem Übergabebereich zurückbewegt. Dabei ist der wärmetechnisch optimierte Raum dazu eingerichtet, einen Wärmeverlust der Aufnahmeeinrichtung zu begrenzen, sodass die Aufnahmeeinrichtung innerhalb dieses wärmetechnisch optimierten Raums eine höhere Temperatur aufweist als in der Umgebung des wärmetechnisch optimierten Raums. Danach wird ein weiteres Bauteil an, auf oder in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet und die vorangegangenen Schritte werden wiederholt.
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Unter einem oberflächenbehandelten Bauteil ist dabei beispielsweise ein beschichtetes, insbesondere lackiertes Bauteil zu verstehen, welches typischerweise im Laufe des Beschichtungsprozesses wenigstens einmalig eine Wärmebehandlung zwecks Trocknung und/oder Aushärtung der bei der Oberflächenbehandlung aufgetragenen Substanzen erfährt. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dazu vorgesehen und gestaltet, in einen komplexeren Oberflächenbearbeitungsprozess, insbesondere einen Beschichtungsprozess, integriert zu werden. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren bei mehrstufigen Oberflächenbearbeitungsprozessen in vorteilhafterweise Weise in mehreren, insbesondere allen, Teilprozessen eingesetzt werden, welche eine Wärmebehandlung vorsehen. Bei einem typischen Lackierprozess für Fahrzeugkarosserien wäre dies zum Beispiel nach der Vorbehandlungsstufe inklusive der kataphoretischen Tauchlackierung ebenso möglich, wie alternativ oder zusätzlich nach der Farblackierung inklusive der Aufbringung von Klarlack und/oder einer Hohlraumkonservierung.
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Im ersten Übergabebereich wird das Bauteil an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet und mit dieser reversibel verbunden bzw. mechanisch gekoppelt. Mit anderen Worten wird das Bauteil in diesem Bereich an die Aufnahmeeinrichtung übergeben. Bauteil und Aufnahmeeinrichtung verfügen zu diesem Zweck gegebenenfalls über Kopplungselemente, welche eine für einen Transportprozess ausreichend sichere mechanische Verbindung ermöglichen.
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Der erste Übergabebereich ist bevorzugt vor bzw. in einem Eingangsbereich einer Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet. Bevorzugt ist der erste Übergabebereich räumlich unmittelbar vor dem Eingangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet, wobei unter unmittelbar im Wesentlichen eine räumliche Nähe zu verstehen ist, wodurch nicht ausgeschlossen sein soll, dass nach der Anordnung des Bauteils an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung Arbeitsschritte am Bauteil vorgenommen werden können, insbesondere Arbeitsschritte, deren Durchführung zeitlich unmittelbar vor der Wärmebehandlung erforderlich ist. Insbesondere ist nicht ausgeschlossen, dass derartige Arbeitsschritte im Übergabebereich ausgeführt werden.
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Die Aufnahmeeinrichtung ist eine im Wesentlichen ortsunabhängig anordbare Einrichtung. Eine derartige Aufnahmeeinrichtung wird im Zusammenhang mit der Oberflächenbearbeitung von Karosserien für Fahrzeuge typischerweise als Skid bezeichnet.
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Die Fördereinrichtung ist beispielsweise ein Förderband oder eine Kettenfördereinrichtung. Die Fördereinrichtung ist dazu eingerichtet, wenigstens die Aufnahmeeinrichtung, jedoch typischerweise mit daran gekoppeltem Bauteil, in, aus und/oder durch die Wärmebehandlungseinrichtung zu bewegen. Zweckmäßigerweise ist dazu die Fördereinrichtung wenigstens teilweise innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet, wobei die Fördereinrichtung sich abschnittsweise in den Übergabebereich erstrecken kann.
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Die Bewegung, mit der die Zuführung der Aufnahmeeinrichtung zur Fördereinrichtung erfolgt, ist dabei nicht zwingend eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung. Es ist ebenso möglich, dass sich die Fördereinrichtung auf die Aufnahmeeinrichtung zubewegt oder beide Elemente sich in einer kombinierten Bewegung aufeinander zubewegen.
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Vorteilhafterweise sieht das Verfahren vor, dass mehrere separate Aufnahmeeinrichtungen insbesondere nacheinander, alternativ oder zusätzlich parallel, mit der Fördereinrichtung koppelbar sind und in einem kontinuierlichen Durchlaufprozess nacheinander von der Fördereinrichtung durch die Wärmebehandlungseinrichtung bewegt werden. Dabei werden die Aufnahmeeinrichtungen zusammen mit den gekoppelten Bauteilen in einem Eingangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung in diese hineinbewegt und in einem Ausgangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung aus dieser hinausbewegt.
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Bei der Erwärmung in der Wärmebehandlungseinrichtung wird wenigstens die Aufnahmeeinrichtung, bevorzugt die Aufnahmeeinrichtung und das an, auf oder in ihr angeordnete Bauteil, von einem niedrigeren Temperaturniveau, welches die Aufnahmeeinrichtung vor Zuführung zur Wärmebehandlungseinrichtung aufweist, auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Bei der Wärmebehandlungseinrichtung handelt es sich typischerweise um einen Ofen. Die Fördereinrichtung führt die Aufnahmeeinrichtung dem Ofen, insbesondere einer Wärmekammer des Ofens, zu. Typischer- aber nicht notwendigerweise ist die Fördereinrichtung wenigstens teilweise in der Wärmekammer selbst angeordnet. Zwecks Minimierung von Wärmeverlusten an die Umgebung ist die Wärmebehandlungseinrichtung, wenigstens jedoch die Wärmekammer, vorteilhafterweise wenigstens teilweise von einer thermisch isolierenden Begrenzung umgeben.
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Zeitlich nach der Wärmebehandlung, und insbesondere nach dem Herausbewegen der Aufnahmeeinrichtung mit daran gekoppeltem Bauteil aus der Wärmebehandlungseinrichtung mittels der Fördereinrichtung, wird das Bauteil von der Aufnahmeeinrichtung getrennt. Dies bedeutet, dass die mechanische Kopplung aufgehoben bzw. gelöst wird. Ferner wird die Aufnahmeeinrichtung von der Fördereinrichtung getrennt. Dabei kann sowohl zuerst die Entkopplung des Bauteils von der Aufnahmeeinrichtung und danach die Trennung der Aufnahmeeinrichtung von der Fördereinrichtung stattfinden, als auch umgekehrt.
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Zeitlich danach wird die Aufnahmeeinrichtung zu einem Übergabebereich, welcher vorteilhafter- aber nicht notwendigerweise der erste Übergabebereich in der Nähe des Eingangsbereichs der Wärmebehandlungseinrichtung ist, zurückgeführt. Mit anderen Worten wird auf diese Art eine Kreislaufführung der Aufnahmeeinrichtung realisiert. Die Rückführung kann dabei mittels einer Rückführungseinrichtung erfolgen. Die Rückführungseinrichtung kann zu diesem Zweck in einer Ausgestaltungsform eine zweite Fördereinrichtung umfassen, mit welcher die Aufnahmeeinrichtung zum Zweck des Transports gekoppelt wird. In analoger Weise zur ersten Fördereinrichtung ist die zweite Fördereinrichtung vorteilhafterweise ebenfalls dazu eingerichtet, mehrere separate Aufnahmeeinrichtungen in einem kontinuierlichen Transportprozess nacheinander in Richtung auf den Übergabebereich zu zubewegen.
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Die Rückführung erfolgt erfindungsgemäß in einem wärmetechnisch optimierten Raum.
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Der wärmetechnisch optimierte Raum ist dazu eingerichtet, die Abkühlung der Aufnahmeeinrichtung nach der Erwärumung in der Wärmebehandlungseinrichtung zu minimieren, sodass die Differenz zwischen der Temperatur der Aufnahmeeinrichtung nach dem Verlassen der Wärmebehandlungseinrichtung und der Temperatur der Aufnahmeeinrichtung vor einem erneuten Einführen in die Wärmebehandlungseinrichtung minimal ist. Vorteilhafterweise beträgt die Temperaturdifferent weniger als 50% der Temperatur nach dem Verlassen der Wärmebehandlungseinrichtung.
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Zwecks Minimierung der Temperaturverluste der Aufnahmeeinrichtung bei der Rückführung sieht die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführung vor, die Länge der Rückführungsstrecke und/oder die Verweilzeit der Aufnahmeeinrichtung außerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung zu minimieren. Die Länge der Rückführungsstrecke ist dabei im Wesentlichen die Strecke zwischen der Position des Herausführens der Aufnahmeeinrichtung aus der Wärmebehandlungseinrichtung in deren Ausgangsbereich und der Position der Wiedereinführung der Aufnahmeeinrichtung in die Wärmebehandlungseinrichtung in deren Eingangsbereich. Die Verweilzeit außerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung ist entsprechend die Zeit zwischen dem Herausführen aus der Wärmebehandlungseinrichtung und dem Wiedereinführen in die Wärmebehand lu ngseinrichtung.
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In allgemeiner Ausführungsform realisiert der wärmetechnisch optimierte Raum ein Volumen, in welchem eine im Vergleich zur Umgebung erhöhte Temperatur herrscht.
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In einer spezifischen Ausführungsform ist der wärmetechnisch optimierte Raum zu diesem Zweck wenigstens abschnittsweise durch wärmetechnisch isolierende Begrenzungen definiert. Alternativ oder zusätzlich ist eine Beheizung des wärmetechnisch optimierten Raums möglich. Insbesondere kann die Beheizung des wärmetechnisch optimierten Raums mittels der Abwärme der Wärmebehandlungseinrichtung realisiert sein, beispielsweise durch Nutzung, insbesondere Einleitung, eines direkt oder indirekt von der Wärmebehandlungseinrichtung erwärmten Gases, welches zum Beispiel warme Abluft eines Aggregats zur Erzeugung der Erwärmungstemperatur oder auch das erwärmte Gas der Wärmekammer selbst sein kann.
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Es ist ebenfalls möglich, dass durch eine räumlich nahe Anordnung des wärmetechnisch optimierten Raums an der Wärmebehandlungseinrichtung, insbesondere an der Wärmekammer, die Strahlungswärme der Wärmebehandlungseinrichtung zur Beheizung des wärmetechnisch optimierten Raums genutzt werden kann.
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In einer Ausführungsform werden die Aufnahmeeinrichtungen im selben Takt durch den wärmetechnisch optimierten Raum zurückgeführt, wie sie durch die Wärmebehandlungseinrichtung hindurchgeführt werden. Es ist jedoch grundsätzlich nicht ausgeschlossen, dass das Verweilen Aufnahmeeinrichtung im wärmetechnisch isolierten Raum mit einer Wartezeit erfolgt, bevor sie erneut mit einem wärmetechnisch zu behandelnden Bauteil gekoppelt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Geschwindigkeit der Rückführung höher ist als die Geschwindigkeit des Transports mittels der Fördereinrichtung durch die Wärmebehandlungseinrichtung.
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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die Positionierung der Aufnahmeeinrichtung in einem wärmetechnisch optimierten Raum die Abkühlung der Aufnahmeeinrichtung während der Rückführung minimiert wird, und in der Wärmebehandlungseinrichtung entsprechend weniger Energie zur Wiedererwärmung der Aufnahmeeinrichtung aufgewendet werden muss. Damit ist das Verfahren gegenüber anderen Verfahren, bei denen die Aufnahmeeinrichtung erkaltet wieder in die Wärmebehandlungseinrichtung eingeführt wird, energie- und folglich kostensparend.
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In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils ist der wärmetechnisch optimierte Raum wenigstens abschnittsweise Bestandteil der Wärmebehandlungseinrichtung.
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Das bedeutet, dass der wärmetechnisch optimierte Raum, in dem die Rückführung der Aufnahmeeinrichtung erfolgt, wenigstens teilweise innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten können der wärmetechnisch optimierte Raum und die Wärmebehandlungseinrichtung so eingerichtet bzw. angeordnet sein, dass sie wenigstens teilweise eine bauliche Einheit ausbilden. Vorteilhafterweise ist dabei der wärmetechnisch optimierte Raum wenigstens teilweise mittels der gleichen thermisch isolierenden Begrenzung umgeben, wie die Wärmebehandlungseinrichtung.
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Dadurch wird die von der Wärmebehandlungseinrichtung zur Wärmebehandlung eines Bauteils zur Verfügung gestellte Wärme gleichzeitig anteilig für die Aufrechterhaltung bzw. Minimierung der Absenkung der Temperatur der Aufnahmeeinrichtung bei deren Rückführung genutzt.
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Der wärmetechnisch optimierte Raum ist vorteilhafterweise benachbart zur Wärmekammer, das heißt unterhalb, oberhalb oder neben der Wärmekammer, in räumlicher Nähe zu dieser angeordnet. Auf diese Weise kann die Abwärme der Wärmekammer zur Erwärmung des wärmetechnisch optimierten Raums genutzt werden. Grundsätzlich ist es ebenso möglich, dass der wärmetechnisch optimierte Raum und/oder die Rückführungseinrichtung innerhalb der Wärmekammer angeordnet ist.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform ist der wärmetechnisch optimierte Raum außerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet und wenigstens teilweise von einer eigenen thermisch isolierenden Begrenzung umgeben, sodass die Aufnahmeeinrichtung bei ihrer Rückführung weniger Wärme verliert als bei einer Rückführung durch einen thermisch nicht isolierten Raum. Diese Ausführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Anordnung der Rückführung innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung aus bauraumtechnischen Gründen nicht möglich ist.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Abkühlung der Aufnahmeeinrichtung im wesentlichen ortsunabhängig vermindert werden kann.
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In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das Bauteil zeitlich vor der Erwärmung in der Wärmebehandlungseinrichtung in einer Oberflächenbehandlungseinrichtung, insbesondere in einer Beschichtungseinrichtung, behandelt und danach der Wärmebehandlungseinrichtung zugeführt. Dabei erfolgt die Anordnung des Bauteils an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung in einem Materialflusspfad zwischen der Oberflächenbehandlungseinrichtung und der Wärmebehandlungseinrichtung.
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Dies bedeutet, dass der erste Übergabebereich zwischen einer Oberflächenbehandlungseinrichtung und der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet ist, wobei der erste Übergabebereich bevorzugt in möglichst räumlicher Nähe zur Wärmebehandlungseinrichtung, insbesondere in oder an einem Eingangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung, angeordnet ist.
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Das Bauteil wird dabei dem ersten Übergabebereich von einer Oberflächenbearbeitungseinrichtung kommend zugeführt. In der Oberflächenbearbeitungseinrichtung hat das Bauteil beispielsweise zuvor eine Beschichtung erhalten, welche im Folgenden in der Wärmebehandlungseinrichtung getrocknet und/oder ausgehärtet wird.
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Der Vorgang der Oberflächenbearbeitung und der anschließenden Wärmebehandlung kann dabei mehrfach nacheinander durchgeführt werden, um beispielsweise mehrere unterschiedliche Beschichtungen nacheinander aufzutragen.
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Der Materialflusspfad ist im Sinne der Erfindung der Weg, den das Bauteil während des Herstellungsverfahrens zurücklegt und ist typischerweise bestimmt von der Abfolge der am Bauteil vorgenommenen bzw. vorzunehmenden Bearbeitungs- und Handhabungsschritte.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in einer Rückführung der Aufnahmeeinrichtung zwischen eine Oberflächenbehandlungseinrichtung und eine Wärmebehandlungseinrichtung und damit einer verkürzten Rückführungsstrecke der erwärmten Aufnahmeeinrichtung und einer damit einhergehend geringeren Abkühlung derselben.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das Bauteil an, auf oder in einem Transportmittel angeordnet dem ersten Übergabebereich zugeführt. Das Bauteil wird vom Transportmittel getrennt und das Transportmittel mittels einer ersten Positionierungseinrichtung aus dem Materialflusspfad des Bauteils herausbewegt.
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Insbesondere wird das Bauteil von der Oberflächenbearbeitungseinrichtung kommend auf dem Materialflusspfad mittels eines Transportmittels dem ersten Übergabebereich zugeführt.
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Ebenso wie bei der Aufnahmeeinrichtung ist das Transportmittel bevorzugt eine im Wesentlichen ortsunabhängig anordbare Einrichtung. Grundsätzlich können Aufnahmeeinrichtung und Transportmittel im Wesentlichen dieselbe Gestalt aufweisen. So kann es sich bei beiden Einrichtungen um sogenannte Skids handeln.
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Während die Aufnahmeeinrichtung im erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt wird und im Laufe ihrer Kreislaufführung vorzugsweise im Wesentlichen erwärmt bleibt, erfährt das Transportmittel im erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen keine Erwärmung. Folglich wird im Übergabebereich das Bauteil von einem im Vergleich zur Aufnahmeeinrichtung niedriger temperierten Transportmittel an eine erwärmte Aufnahmeeinrichtung übergeben.
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Im ersten Übergabebereich wird das Bauteil, zwecks Ermöglichung der Übergabe und Kopplung an die Aufnahmeeinrichtung, vom Transportmittel getrennt. Mit anderen Worten findet ein Umsetzen des Bauteils vom Transportmittel auf die Aufnahmeeinrichtung statt. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines Telekopumsetzers, welcher dazu eingerichtet ist, das Bauteil anzuheben und zu einer bestimmten Position zu bewegen. Ferner wird das Transportmittel aus dem Materialflusspfad des Bauteils herausbewegt. Dabei kann zuerst das Trennen bzw. das Umsetzen des Bauteils und daran anschließend das Herausbewegen des Transportmittels aus dem Materialflusspfad stattfinden. Eine umgekehrte Reihenfolge ist jedoch ebenso möglich.
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Das Herausbewegen des Transportmittels aus dem Materialflusspfad findet vorzugsweise ebenfalls im Übergabebereich statt. Das Herausbewegen wird mittels einer ersten Positionierungseinrichtung realisiert. Die erste Positionierungseinrichtung ist dazu eingerichtet, das Transportmittel aus dem in die Wärmebehandlungseinrichtung hinein gerichteten Materialflusspfad des Bauteils herauszubewegen. Bevorzugt wird dabei das Transportmittel auf eine Position bewegt, welche im Wesentlichen in der Ebene der Bewegung der Zuführung des Transportmittels in den ersten Übergabebereich liegt, sodass von der Positionierungseinrichtung ein insbesondere seitliches Verschieben des Transportmittels in einer zum Materialflusspfad im Wesentlichen senkrechten Richtung in derselben Ebene realisiert wird. Die erste Positionierungseinrichtung kann in dieser Ausführungsform ein sogenannter Querverschieber sein. Die Position des Transportmittels nach dem Verschieben ist eine Position auf einem Transportmittelpfad, auf dem das Transportmittel vom ersten Übergabebereich wegbewegt werden kann.
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Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht in einer effizienten und automatisierbaren Zuführung des Bauteils bzw. des Transportmittels bei gleichzeitiger Gewährleistung der energieeffizienten Wärmebehandlung.
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In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das Transportmittel auf einem Transportmittelpfad zu einem zweiten Übergabebereich bewegt und ein von der Aufnahmeeinrichtung nach der Wärmebehandlungseinrichtung getrenntes Bauteil an, auf oder in dem Transportmittel angeordnet.
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Mit anderen Worten wird das Transportmittel nach der Trennung vom Bauteil im ersten Übergabebereich auf einem Transportmittelpfad an der Wärmebehandlungseinrichtung vorbeigeführt zwecks Bereitstellung des Transportmittels in einem zweiten Übergabebereich zur Anordnung eines wärmebehandelten Bauteils an, auf oder in dem Transportmittel.
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Dabei ist in einer bevorzugten Ausführung der zweite Übergabebereich in Materialflusspfadrichtung hinter einem Ausgangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung, bevorzugt in der Nähe bzw. in direkter Nachbarschaft zum Ausgangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung, angeordnet.
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Im zweiten Übergabebereich wird das erwärmte Bauteil mittels einer Trenneinrichtung von der Aufnahmeeinrichtung getrennt und an, auf oder in dem Transportmittel angeordnet bzw. mit diesem gekoppelt. In analoger Weise aber umgekehrter Richtung kann das Transportmittel vor oder nach Anordnung des Bauteils an, auf oder in diesem mittels einer vierten Positionierungseinrichtung in den Materialflusspfad hineinbewegt werden. Die vierte Positionierungseinrichtung kann wiederum als ein Querverschieber ausgeführt sein. Nicht notwendigerweise wird das Bauteil im zweiten Übergabebereich an dasselbe Transportmittel gekoppelt, von welchem es im ersten Übergabebereich getrennt wurde. Nach der Kopplung mit dem Transportmittel wird das Bauteil aus dem zweiten Übergabebereich herausbewegt und weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt, wobei ein weiterer Bearbeitungsschritt eine weitere Oberflächenbehandlung sein kann.
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Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass in einem zweiten Übergabebereich, welcher bevorzugt in der Nähe eines Ausgangsbereichs der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet ist, ein Transportmittel zur Aufnahme des erwärmten Bauteils zur Verfügung gestellt wird.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform wird das Transportmittel nicht an der Wärmebehandlungseinrichtung vorbeigeführt, sondern es liegen zwei getrennte Transportmittelpfade vor. Dabei wird das Transportmittel auf einem ersten Transportmittelpfad von dem ersten Übergabebereich an einen Anfang der Oberflächenbehandlung zurückgeführt, um hier mit einem neuen zu behandelnden Bauteil gekoppelt zu werden. Im zweiten Übergabebereich, hinter dem Ausgangsbereich der Wärmebehandlungseinrichtung, wird das von der Aufnahmeeinrichtung getrennte Bauteil mit einem Transportmittel auf einem zweiten Transportmittelpfad gekoppelt. Mit anderen Worten sind in dieser Ausführungsform drei Kreisläufe und zwei Übergaben des Bauteils kombiniert, nämlich ein erster Transportmittelkreislauf mit einer ersten Übergabe des Bauteils an einen Aufnahmeeinrichtungskreislauf mit einer zweiten Übergabe an einen zweiten Transportmittelkreislauf.
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In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Aufnahmeeinrichtung nach der Trennung vom Bauteil mittels einer zweiten Positionierungseinrichtung dem wärmetechnisch optimierten Raum zugeführt.
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Ist der wärmetechnisch optimierte Raum, insbesondere die im wärmetechnisch optimierten Raum angeordnete Rückführungseinrichtung, im Wesentlichen in einer Ebene mit der Wärmebehandlungseinrichtung, insbesondere der Fördereinrichtung, angeordnet, so kann die zweite Positionierungseinrichtung analog zur ersten Positionierungseinrichtung als Querverschieber ausgeführt sein. Bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung der Wärmebehandlungseinrichtung ist eine solche Ebene eine im Wesentlichen horizontale Ebene.
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Alternativ ist die zweite Positionierungseinrichtung dazu eingerichtet, die Aufnahmeeinrichtung in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung von einer ersten Ebene, in der die Fördereinrichtung angeordnet ist, in eine zweite Ebene, in der der wärmetechnisch optimierten Raum, insbesondere die Rückführungseinrichtung angeordnet ist, zu bewegen, Dabei kann die zweite Ebene bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung der Wärmebehandlungseinrichtung, sowohl oberhalb oder auch unterhalb der ersten Transporteinrichtung angeordnet sein. Eine derartige vertikale Verschiebung kann beispielsweise mittels einer Hub- bzw. Hebeeinrichtung realisiert werden.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in einer besonders einfachen Positionierung der Aufnahmeeinrichtung nach dem Herausführen aus der Wärmebehandlungseinrichtung in der Bewegungsebene des wärmetechnisch optimierten Raums.
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In einer Ausgestaltungsform des Herstellungsverfahrens wird die Aufnahmeeinrichtung zwecks Anordnung des Bauteils an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung mittels einer dritten Positionierungseinrichtung im Übergabebereich angeordnet.
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In analoger Weise erfolgt vorteilhafterweise die Positionierung der zurückgeführten Aufnahmeeinrichtung im ersten Übergabebereich von der Bewegungsebene des wärmetechnisch optimierten Raums in der Bewegungsebene innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung, insbesondere der Fördereinrichtung. Auch die dritte Positionierungseinrichtung kann vorteilhafterweise als Hub- oder Hebeeinrichtung oder, bei Kreislaufführung der Aufnahmeeinrichtung in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene, als Querverschieber ausgeführt sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils, insbesondere zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug. Diese umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zur Anordnung eines Bauteils an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung zwecks Transports des Bauteils. Ferner umfasst die Vorrichtung einen ersten Übergabebereich, in dem das Bauteil an, auf oder in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet wird, sowie eine Wärmebehandlungseinrichtung zur Aufnahme der Aufnahmeeinrichtung mit dem Bauteil zwecks Erwärmung des Bauteils. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine Fördereinrichtung, die zur Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in die Wärmebehandlungseinrichtung eingerichtet ist, wobei die Aufnahmeeinrichtung sowie die Fördereinrichtung voneinander separierbar sind. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Trenneinrichtung zur Trennung des Bauteils von der Aufnahmeeinrichtung, sowie einen wärmetechnisch optimierten Raum zur Aufnahme der separierten Aufnahmeeinrichtung zwecks Begrenzung des Wärmeverlusts der Aufnahmeeinrichtung.
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Dabei ist die Vorrichtung entsprechend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
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Die Trenneinrichtung ist entsprechend des Verfahrens insbesondere dazu eingerichtet, das Bauteil, insbesondere in einem zweiten Übergabebereich, von der Aufnahmeeinrichtung zu trennen, insbesondere es anzuheben und auf einem Transportmittel anzuordnen.
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In einer Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines wärmebehandelten Bauteils umfasst die Vorrichtung eine erste Positionierungseinrichtung zwecks Herausbewegen eines Transportmittels, an, auf oder in dem das Bauteil angeordnet aus einem Materialflusspfad des Bauteils dem ersten Übergabebereich zuführbar ist.
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Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise eine zweite Trenneinrichtung, die in analoger Weise zur ersten Trenneinrichtung dazu eingerichtet ist, insbesondere im ersten Übergabebereich, das Bauteil vom Transportmittel zu trennen, insbesondere es anzuheben, und auf einem Aufnahmeeinrichtung anzuordnen.
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In einer Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese wenigstens eine entsprechend der Richtung des Materialflusspfads des Bauteils vor der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnete Oberflächenbearbeitungseinrichtung, insbesondere eine Beschichtungseinrichtung, zur Bearbeitung, insbesondere Beschichtung, der Oberfläche eines Bauteils zeitlich vor der Erwärmung des Bauteils in der Wärmebehandlungseinrichtung.
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Dabei ist die Oberflächenbearbeitungseinrichtung bevorzugt zur Realisierung wenigstens eines der Prozessschritte Vorbehandlung, kataphoretische Tauchlackierung, Abdichten, Fülleraufbringung, Farblackaufbringung, Klarlackaufbringung und /oder Hohlraumkonservierung eingerichtet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es zeigt
- 1: in schematischer Weise eine Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils, insbesondere zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug.
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In 1 ist in schematischer Weise das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils 10 sowie eine Ausgestaltungsform einer entsprechenden Vorrichtung 1 zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Bauteils 10 dargestellt. Der Materialfluss des Bauteils 10 erfolgt darstellungsgemäß von links nach rechts. Ein Bauteil 10 wird zunächst in einer Zuführungsbewegung 120 von einer Oberflächenbehandlungseinrichtung kommend einem ersten Übergabebereich 20 zugeführt. Es ist zu erkennen, dass der erste Übergabebereich 20 in unmittelbarer Nähe zum Eingangsbereich 25 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 angeordnet ist. In der hier dargestellten Ausführungsform wird zunächst das mit dem Bauteil 10 bestückte Transportmittel 70 in einer ersten Positionierungsbewegung 121 mit einer ersten Positionierungseinrichtung aus dem Materialflusspfad heraus bewegt und auf einem Transportmittelpfad 80 angeordnet. Die erste Positionierungseinrichtung, mit der die erste Positionierungsbewegung 121 ausgeführt wird, kann im gezeigten Beispiel ein Querverschieber sein. Von im Wesentlichen der Position nach der ersten Positionierungsbewegung 121 des Transportmittels 70 auf dem Transportmittelpfad 80 wird das Bauteil 10 in einer Bauteilbewegung 111 vom Transportmittel 70 gelöst bzw. entkoppelt und auf bzw. an einer Aufnahmeeinrichtung 30 angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung 30 wird mit an ihr angeordnetem Bauteil 10 über einen Eingangsbereich 25 einer Wärmebehandlungseinrichtung 40 zugeführt.
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Die Aufnahmeeinrichtung 30 und das Bauteil 10 werden gemeinsam mittels einer Fördereinrichtung 41 durch die Wärmebehandlungseinrichtung 40, insbesondere eine hier im Detail nicht dargestellten Wärmekammer der Wärmebehandlungseinrichtung 40, bis zu einem Ausgangsbereich 55 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 durch diese hindurchbewegt. Dabei werden die Aufnahmeeinrichtung 30 und das Bauteil 10 gemeinsam erwärmt. An den Ausgangsbereich 55 schließt sich ein zweiter Übergabebereich 50 an. Hier nicht dargestellt ist, dass im zweiten Übergabebereich 50 das Bauteil 10 von der Aufnahmeeinrichtung 30 mittels einer Trenneinrichtung getrennt wird. Ebenfalls nicht dargestellt ist, dass das von der Aufnahmeeinrichtung 30 getrennte Bauteil 10 im zweiten Übergangsbereich 50 erneut mit einem Transportmittel 70 verbunden wird bzw. auf diesem angeordnet wird. Das Transportmittel 70 wird dem zweiten Übergabebereich 50 zu diesem Zweck auf dem Transportmittelpfad 80 in einer Transportmittelbewegung 181 zugeführt. Es ist dabei jedoch nicht zwingend erforderlich, dass das Bauteil 10 im zweiten Übergabebereich 50 an demselben Transportmittel 70 angeordnet wird, von dem es zuvor getrennt wurde. Der Transportmittelpfad 80 ist im Wesentlichen parallel zur Fördereinrichtung 41 angeordnet, sodass das Transportmittel 70 neben der Wärmebehandlungseinrichtung 40 vorbeigeführt wird. Folglich wird das Transportmittel 70 im Wesentlichen nicht über die Umgebungstemperatur hinaus erwärmt.
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Die nunmehr im zweiten Übergangsbereich 50 ohne daran ein angeordnetes Bauteil 10 vorliegende Aufnahmeeinrichtung 30 wird in einer zweiten Positionierungsbewegung 151 mittels einer zweiten Positionierungseinrichtung ausgehend von der Bewegungsebene der Fördereinrichtung 41 in einem wärmetechnisch optimierten Raum 60 angeordnet. Der wärmetechnisch optimierte Raum 60 verfügt über eine Rückführungseinrichtung 61 zwecks Rückführung der Aufnahmeeinrichtung 30 in den ersten Übergabebereich 20. In der dargestellten Ausführungsform ist der wärmetechnisch optimierte Raum 60 unterhalb der Fördereinrichtung 41 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 angeordnet. Auf diese Weise ist der wärmetechnisch optimierte Raum 60 in die wärmetechnisch isolierende Begrenzung 42 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 integriert. Es ist alternativ ebenso möglich, dass die Rückführungseinrichtung 61 oberhalb der Fördereinrichtung 41 oder in einer Ebene mit der Fördereinrichtung 41 angeordnet ist. In einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform ist der wärmetechnisch optimierte Raum 60 nicht in die Wärmebehandlungseinrichtung 40 bzw. deren wärmetechnisch isolierende Begrenzung 42 integriert bzw. bildet mit diesen keine bauliche Einheit, sondern umfasst eine eigene wärmetechnisch isolierende Begrenzung. Die dargestellte Ausführungsform mit in die Wärmebehandlungseinrichtung 40 integrierter Rückführung ist jedoch im Hinblick darauf, den Temperaturverlust der Aufnahmeeinrichtung 30 bei der Rückführung zu minimieren, besonders vorteilhaft, da zum einen die Wärme der Wärmebehandlungseinrichtung 40 zur Erwärmung der Rückführungsstrecke mitgenutzt werden kann, und zum anderen da die Rückführungsstrecke auf diese Weise besonders kurz ist.
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Nachdem die Aufnahmeeinrichtung 30 mittels der Rückführungseinrichtung 61 dem ersten Übergabebereich 20 wieder zugeführt worden ist, wird die Aufnahmeeinrichtung 30 in einer dritten Positionierungsbewegung 122 mittels einer dritten Positionierungseinrichtung auf die Bewegungsebene der Fördereinrichtung 41 bewegt. In dieser Position kann auf bzw. an der Aufnahmeeinrichtung 30 erneut ein Bauteil 10 angeordnet werden. Durch die direkte und kurze Rückführung der Aufnahmeeinrichtung 30 vom in direkter Nachbarschaft zum Ausgangsbereich 55 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 angeordneten zweiten Übergabebereich 50 zum in direkter Nachbarschaft zum Eingangsbereich 25 der Wärmebehandlungseinrichtung 40 angeordneten ersten Übergabebereich 20 innerhalb eines wärmetechnisch optimierten Raums 60, kann der Temperaturverlust der Aufnahmeeinrichtung 30 bei der Rückführung minimiert werden. Mit anderen Worten wird im ersten Übergangsbereich 20 das Bauteil 10 an einer bereits zuvor erwärmten Aufnahmeeinrichtung 30 angeordnet und zusammen mit dieser in die Wärmebehandlungseinrichtung 40 eingeführt. Da die Aufnahmeeinrichtung 30 bereits vorgeschwärmt ist, wird entsprechend weniger Energie benötigt, um in der Wärmebehandlungseinrichtung 40 das Bauteil 10 auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 10
- Bauteil
- 20
- erster Übergabebereich
- 25
- Eingangsbereich
- 30
- Aufnahmeeinrichtung
- 40
- Wärmebehandlungseinrichtung
- 41
- Fördereinrichtung
- 42
- wärmetechnisch isolierende Begrenzung
- 50
- zweiter Übergabebereich
- 55
- Ausgangsbereich
- 60
- wärmetechnisch optimierter Raum
- 61
- Rückführungseinrichtung
- 70
- Transportmittel
- 80
- Transportmittelpfad
- 111
- Bauteilbewegung
- 120
- Zuführungsbewegung
- 121
- erste Positionierungsbewegung
- 122
- dritte Positionierungsbewegung
- 151
- zweite Positionierungsbewegung
- 181
- Transportmittelbewegung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013014043 A1 [0005]
- EP 2613995 B1 [0006]
- DE 69014550 T2 [0007]
