DE19647248C2 - Anlage zur Wärmebehandlung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einer Mehrzahl von Stationen, die zumindest einen Ofen und ein Abschreckbad umfassen, mit Werkstückträgern, die ein kastenartiges Unterteil zum Aufnehmen der Werkstücke umfassen, und mit Transportmitteln zum Umsetzen der Werkstück­ träger zwischen den Stationen.

Eine Anlage der vorstehend genannten Art ist aus der DE 40 07 852 C1 bekannt.

Bei dieser bekannten Anlage befinden sich Chargen von Werk­ stücken auf Werkstückträgern, dessen Boden nach Art eines Git­ terrostes mit parallel zueinander und voneinander beabstandeten Stegen ausgebildet ist.

Sobald die Werkstückträger das Auslaufende des Rollenherdofens erreicht haben, werden sie mittels einer Umsetzeinrichtung in Fortsetzung der Durchlaufrichtung des Ofens aus diesem entnom­ men und alsdann nach unten in ein Abschreckbad abgesenkt. Das Abschreckbad ist in Verlängerung des Auslaufendes des Rollen­ herdofens offen, weil von dort der sich im wesentlichen hori­ zontal erstreckende Greifarm der Umsetzeinrichtung einfährt.

Da der Greifarm die Werkstückträger aus dem geöffneten Ofen entnimmt, bedeutet dies, daß während der Phase der Entnahme des Werkstückträgers aus dem Ofen und während des Umsetzens des Werkstückträgers in das Abschreckbad die Gesamtanordnung offen ist, so daß Sauerstoff nicht nur in den Bereich des Ab­ schreckbades, sondern auch in den Bereich des Auslaufendes des Rollenherdofens gelangen kann.

Aus der DE 44 27 984 A1 ist eine Vorrichtung zum Ein- und Aus­ schleusen von Werkstücken in eine Vakuum-Beschichtungskammer bekannt, in der flache Substrate mittels einer Elektronen- Kanone behandelt werden können. Zu diesem Zweck ist ein um eine ortsfeste Achse drehbarer Schwenkarm vorgesehen, der an seinem freien Ende mit einem tellerförmigen Werkstückträger versehen ist. Der Werkstückträger ist mit dem Schwenkarm fest verbunden. Der Werkstückträger ist an seiner Unterseite mit einem Rund­ schnurring als Dichtelement versehen, mit der er auf einem obe­ ren Rand eines Deckels einer Beschichtungsvorrichtung aufliegt. Bei dieser bekannten Vorrichtung geht es ausschließlich darum, während eines Beschichtungsvorganges mit einer Elektronen- Kanone in einem sehr kleinen Raum ein Vakuum zu erzeugen. Ein Umsetzen zwischen mehreren gasdicht absperrbaren Stationen ist nicht vorgesehen. Die bekannte Vorrichtung ist ferner aufgrund ihrer Bauart nur für sehr kleine, kreisförmige und flache Ge­ genstände geeignet, nicht jedoch für metallische Werkstücke, wie sie in Wärmebehandlungsöfen gehandhabt werden müssen.

Aus der DE 31 05 064 A1 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von zu Bunden (coils) aufgehaspeltem Metallband bekannt. Die Bunde werden beim Durchfahren eines Ofens von einer Schutzhaube abgedeckt. Diese Schutzhaube ist nach unten über eine Auflage der Bunde hinaus verlängert und greift dort mit sogenannten Schwertern in eine Sandtassen-Dichtung.

Bei dem bekannten Verfahren werden somit die Werkstücke nicht zusammen mit den Schutzhauben umgesetzt, die auch keine Funkti­ on eines Werkstückträgers haben.

Aus der DE 20 60 876 A ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Teile aus Eisen-Nickel-Legierungen bekannt. Die Teile werden zusammen mit einer vorbestimmten Menge an Magnesiumspan in einen luftdichten Behälter eingeführt und dort erwärmt. Bei Überschreiten der Zündtemperatur des Magnesiumspans verbrennt dieser und verbraucht den Sauerstoff in dem Behälter, so daß im Inneren eine neutrale Atmosphäre zum Schutz der Produkte ver­ bleibt.

Aus der DE 43 02 570 C1 ist ein Brennofen für das Brennen von Dental-Keramik bekannt. Bei dem bekannten Ofen wird ein Brenn­ gutträger von unten durch einen Boden im Brennofen nach oben eingeführt. Ein Gehäuseverschluß legt sich von unten an den Rand der Bodenöffnung an und ist gegen diese durch eine Ring­ dichtung abgedichtet.

Bei diesem bekannten Brennofen ist von Nachteil, daß die Hand­ habung von unten her sehr umständlich ist, was im Bereich des Brennens von Dental-Keramik hinnehmbar sein mag, weil dort im wesentlichen manuell und nur an Einzelstücken gearbeitet wird. Darüber hinaus weist der Brenngutträger einen Sockel erhebli­ cher Abmessungen auf, der sich zwischen dem plattenartigen Ge­ häuseverschluß und dem eigentlichen Trägerbereich für die den­ talkeramischen Werkstücke befindet.

Aus der DE 36 19 343 A1 ist ein Wärmebehandlungsofen mit loka­ len Erwärmungskammern zum Sintern eines Behandlungsgutes bekannt. Das auf einer Trägerplatte befindliche Behandlungsgut wird mittels Rollen durch einen mehrkammerigen Ofenkörper transportiert. Mehrere von unten kommende Hebevorrichtungen heben an definierten Stellen des Ofenkörpers die Trägerplatte mit Behandlungsgut von den Rollen in die lokalen Erwärmungskam­ mern, wobei die Trägerplatte nach dem Einbringen des Werkstüc­ kes die lokale Erwärmungskammer von unten adiabatisch ver­ schließt. Nach Beendigung der Erwärmung wird das Behandlungsgut wieder abgesetzt und über die Rollen unter die nächste lokale Erwärmungskammer befördert, wo auf dieselbe Art und Weise ein Einbringen in diese Erwärmungskammer erfolgt.

Auch bei diesem bekannten Ofen ist von Nachteil, daß das Be­ handlungsgut auf umständliche Art und Weise von unten her in die Erwärmungskammer eingebracht wird. Gleichermaßen ist der bekannte Ofen ausschließlich dafür vorgesehen, das Behandlungs­ gut einer Reihe von Heizbehandlungen zu unterziehen. Die Mög­ lichkeit, das Behandlungsgut abzuschrecken bzw. zu härten, ist bei dem bekannten Ofen nicht vorgesehen.

Aus der EP 0 452 718 ist ein schalenförmiger Glühbehälter für die Wärmebehandlung von Füllgut bekannt, in den das Füllgut von oben eingefüllt werden kann.

Aus der DE 40 35 155 ist eine Anlage zum Vergüten von Kleintei­ len aus Metall bekannt. Bei dieser bekannten Anlage werden nach oben offene Körbe zum Aufnehmen von Werkstücken eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Insbesondere soll ein möglichst schutzgasdichter Betrieb sowohl des Ofens wie auch der weiteren Stationen der Wärmebehandlungs­ anlage erreicht werden. Auf diese Weise sollen störende chemi­ sche Einflüsse im Bereich des Ofens und im Bereich der Statio­ nen, insbesondere durch den Luftsauerstoff, herabgesetzt wer­ den. Darüber hinaus sollen aber auch umweltschädliche Einflüsse der Behandlungsstationen so gering wie möglich gehalten werden, auch um im Bereich der Stationen tätige Personen nicht zu schä­ digen. Gleichermaßen soll das Einbringen des Werkstückträgers bzw. der Werkstücke in die entsprechenden Stationen möglichst einfach und für industrielle Anwendungen zweckmäßig erfolgen.

Bei einer Anlage der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstückträger einer­ seits und Aufnahmen für die Werkstückträger in den Stationen andererseits jeweils mit Dichtmitteln versehen sind, die ein gasdichtes Einsetzen der Werkstückträger in eine Aufnahme der Station ermöglichen, wobei die Dichtmittel an den Werkstück­ trägern einen Deckel umfassen, der das kastenartige Unterteil oben abdeckt und seitlich über das Unterteil vorsteht, und die Dichtmittel an den Stationen Deckplatten umfassen, die eine Öffnung bilden, in die die Werkstückträger in vertikaler Rich­ tung von oben einsetzbar sind, und die Deckel der Werkstückträ­ ger mit ihrem vorstehenden Bereich gasdicht auf die Deckplatten auflegbar sind, so daß von den Deckplatten und dem Deckel der Werkstückträger jeweils ein gasdichter Raum begrenzt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Wei­ se vollkommen gelöst.

Dadurch, daß der Werkstückträger gasdicht in einer Aufnahme der jeweiligen Station sitzt, sind zwar die Werkstücke dem Behand­ lungsmedium der Station ausgesetzt, gleichzeitig ist aber der Behandlungsraum der Station zur Außenwelt hin gasdicht abge­ schirmt.

Dies bedeutet, daß während der Entnahme der Werkstückträger aus einem Ofen allenfalls ein ganz kurzfristiges Eindringen von Luftsauerstoff in das Auslaufende des Ofens möglich ist, was jedoch zu wesentlich geringeren Effekten führt als beim ein­ gangs geschilderten Stand der Technik.

Bei anderen Stationen einer Wärmebehandlungsanlage, beispiels­ weise dem Abschreckbad oder bei einer Kühlstation, hat die Ab­ dichtung den Vorteil, daß das Kühlmedium nicht herumspritzen und im Umfeld der Anlage befindliche Personen schädigen kann. Dies gilt beispielsweise bei Kühlstationen dann, wenn die Werk­ stücke mit einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit behandelt wer­ den und der Luftstrom so stark ist, daß Partikel des Ab­ schreckmediums (zum Beispiel Salz) von den Werkstücken abgeris­ sen und in die Umgebung getragen werden.

All dies wird vermieden, wenn die Werkstückträger dicht, insbe­ sondere gasdicht, in die Aufnahmen der Stationen eingesetzt werden.

Ferner ist das Einbringen der Werkstückträger in vertikaler Richtung von oben in die Stationen für die Anwendung der erfin­ dungsgemäßen Anlage bei großmaßstablicher industrieller Wärme­ behandlung für eine Vielzahl von Werkstücken besonders zweckmä­ ßig. Erst durch diese einfache und arbeitsoptimierte Handhabung wird es ermöglicht, die Werkstücke aus einem Ofen zu entnehmen und ohne Umsetzen der einzelnen Teile sogleich in einem Ab­ schreckbad abzuschrecken.

Besonders bevorzugt ist, wenn eine Station der Anlage eine Ram­ pe im Bereich des Auslaufendes eines Rollenherdofens oder eine Kühlstation ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den bei­ gefügten Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Aus­ führungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeich­ nungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Werkstückträ­ gers, der bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wär­ mebehandlungsanlage.

In Fig. 1 ist ein Werkstückträger 12''' perspektivisch darge­ stellt. Der Werkstückträger 12''' ist am oberen Ende der Sei­ tenteile 16, 18 mit einem Deckel 105 versehen. Der Deckel 105 weist an seiner Oberseite Ösen 106 auf, um den Werkstückträger 12''' ergreifen und umsetzen zu können.

Wie man aus Fig. 1 deutlich erkennt, steht der Deckel 105 seit­ lich über das aus den Seitenteilen 16, 18 und dem Boden 27 gebildete, kastenartige Unterteil vor. Vorzugsweise steht der Deckel 105 an allen vier Seiten über das Unterteil vor.

Der Sinn dieser Maßnahme soll nun anhand der Fig. 2 bei einer Wärmebehandlungsanlage der dort dargestellten Art erläutert werden:
Man erkannt links in Fig. 2 einen Rollenherdofen 52', an dessen Auslaufende sich die Auslauftür 86' befindet. Vor dem Auslau­ fende des Rollenherdofens 52' erstreckt sich in horizontaler Richtung eine Rampe 108, auf die die Werkstückträger 12''' ge­ langen.

Die Rampe 108 ist von Gehäusewänden 110, 111 umgeben, derart, daß der Werkstückträger 12a''' mit seinem Deckel 105 oben auf der horizontalen Gehäusewand 111 aufliegt.

Auf diese Weise entsteht am Auslaufende des Rollenherdofens 52' ein Raum 113, der gasdicht ausgebildet ist und somit wie eine Schleuse 114 wirkt.

Es versteht sich, daß der Raum 113 zum Beispiel mit Stickstoff gespült werden kann, um den Eintritt von Luftsauerstoff in das Auslaufende des Rollenherdofens 52' so gering wie möglich zu halten.

Die Elemente zum Ausfahren des Werkstückträgers 12 aus dem Aus­ laufende des Rollenherdofens 52' sowie die Mittel zum Herstel­ len der Dichtheit zwischen dem Deckel 105 und den Gehäusewänden 110, 111 sind in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dar­ gestellt.

Zum Ausfahren der Werkstückträger 12 aus dem Rollenherdofen 52' wird die Auslauftür 86' kurz angehoben und der Werkstückträger 12a''' ausgegeben. Während dieser kurzen Phase kann etwas Luftsauerstoff in den Raum 113 eindringen. Sobald der Werk­ stückträger 12a''' die in Fig. 2 eingezeichnete Stellung er­ reicht hat, ist die Schleuse 114, d. h. der Raum 113, wieder gasdicht geschlossen und kann zum Beispiel mit Stickstoff ge­ spült werden.

Die Auslauftür 86' wird nun wieder geschlossen, so daß beim nachfolgenden Umsetzen des Werkstückträgers 12a''' kein Luft­ sauerstoff in das Auslaufende des Rollenherdofens 52' eindrin­ gen kann.

Erfindungsgemäß kann alternativ vorgesehen sein, daß die Werk­ stückträger selbst den Ofen durchlaufen.

Alternativ ist aber auch möglich, daß die Werkstückträger die aus dem Rollenherdofen austretenden Werkstücke erst am freien Ende einer Rollenbahn erfassen, die auf der Oberseite der Rampe 108 angeordnet ist. Die Werkstückträger würden dann in die in Fig. 2 bei 12a''' eingezeichnete Position eingesetzt, um dort auf die herankommenden Werkstücke zu warten, diese zu ergreifen und dann zu den nachfolgenden Stationen weiter mitzunehmen.

Zum Umsetzen der Werkstückträger 12''' dient eine Umsetzein­ richtung 116, die einen Greifer 117 umfaßt. Der Greifer 117 ist so ausgebildet, daß er in die Ösen 106 der Werkstückträger 12''' fassen kann. Der Greifer 117 ist durch nicht näher darge­ stellte Verfahrmittel sowohl in vertikaler Richtung (Pfeil 118) wie auch in horizontaler Richtung (Pfeil 119) verfahrbar.

Fig. 2 zeigt rechts neben der Schleuse 114 ein Abschreckbad 120, das zum Beispiel ein Salzbad, ein Ölbad oder dergleichen sein kann.

Das Bad 120 ist seitlich von Wandungen 121 begrenzt, so daß der entstehende Innenraum ganz mit Salz, Öl oder dergleichen ge­ füllt ist.

Das Bad 120 umfaßt eine horizontale Deckplatte 122, die mittig eine Öffnung 123 aufweist. Die Öffnung 123 ist in ihrer Form­ gebung an das Unterteil der Werkstückträger 12 angepaßt.

Fig. 2 zeigt einen Werkstückträger 12b''', der mit seinem Un­ terteil in die Öffnung 123 eingesetzt wurde. Dies bewirkt, daß der Deckel 105 des Werkstückträgers 12b''' auf der Deckplatte 122 aufliegt und die darin befindliche Öffnung somit insgesamt und praktisch gasdicht abdeckt. Dies deswegen, weil der Deckel 105, wie aus Fig. 1 ersichtlich, allseits über das aus den Ele­ menten 16, 18, 27 gebildete, kastenförmige Unterteil seitlich übersteht.

Da der Werkstückträger 12b''' im Bereich seines Unterteils von der Seite her zugänglich ist, kann die zum Abschrecken dienende Flüssigkeit 124 seitlich in den Innenraum des Werkstückträgers eintreten und die Werkstücke umspülen, wie mit einem Pfeil 125 angedeutet.

Rechts vom Bad 120 befindet sich noch eine Kühlstation 130, in der die Werkstücke mittels eines starken Gebläses abgekühlt werden.

Die Kühlstation 130 umfaßt ebenfalls eine Deckplatte 131 mit entsprechenden Öffnungen, so daß Werkstückträger 12c''' und 12d''' von oben in diese Öffnungen der Deckplatte 131 gasdicht eingesetzt werden können, wie bereits beschrieben.

Claims (3)

1. Anlage zur Wärmebehandlung von Werkstücken (56, 57) mit einer Mehrzahl von Stationen (52', 120, 130), die zumin­ dest einen Ofen (52') und ein Abschreckbad (120) umfassen, mit Werkstückträgern (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d'''), die ein kastenartiges Unterteil (16, 18, 27) zum Aufnehmen der Werkstücke (56, 57) umfassen, und mit Trans­ portmitteln zum Umsetzen der Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') zwischen den Stationen (52', 120, 130), dadurch gekennzeichnet, daß die Werk­ stückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') einer­ seits und Aufnahmen für die Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') in den Stationen (52', 120, 130) andererseits jeweils mit Dichtmitteln versehen sind, die ein gasdichtes Einsetzen der Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') in eine Aufnahme der Station (52', 120, 130) ermöglichen, wobei die Dicht­ mittel an den Werkstückträgern (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') einen Deckel (105) umfassen, der das ka­ stenartige Unterteil (16, 18, 27) oben abdeckt und seit­ lich über das Unterteil (16, 18, 27) vorsteht, und die Dichtmittel an den Stationen (52', 120, 130) Deckplatten (110, 111, 122, 131) umfassen, die eine Öffnung (123) bilden, in die die Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') in vertikaler Richtung von oben einsetzbar sind, und die Deckel (105) der Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') mit ihrem vorstehenden Bereich gasdicht auf die Deckplatten (110, 111, 122, 131) auflegbar sind, so daß von den Deckplatten (110, 111, 122, 131) und dem Deckel (105) der Werkstückträger (12''', 12a''', 12b''', 12c''', 12d''') jeweils ein gasdichter Raum begrenzt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Station eine Rampe (108) im Bereich des Auslaufendes eines Rollenherdofens (52') ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Station eine Kühlstation (130) ist.