DE19858582C2 - Anlage zum thermischen Behandeln von metallischen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum thermischen Behandeln, insbesondere zum Einsatzhärten von metallischen Werkstücken mit einem vor einer Weiterbehandlungsstation stehenden und einem Drehherdofen zugeordneten Manipulator.

Bei Tellerrädern mit großen Querschnittsveränderungen und einseitig angebrachten Verzahnungen oder ähnlich unsymmetrischen Werkstücken ist eine Aufkohlungstiefe von etwa 0,5 mm oder mehr üblich, um nach einer Nachbearbeitung des Werkstückes wegen Verzuges noch genügend Verschleißfestigkeit sicherzustellen. Derartige Aufkohlungstiefen erfordern eine entsprechend lange Verweilzeit der auf Paletten abgelegten Werkstücke in einem Durchstoßofen, der für solche Verweilzeiten ausgelegt ist. Durchstoßöfen beanspruchen jedoch viel Raum, sind verschleißanfällig und daher erhöht wartungsbedürftig und sind energetisch ungünstig, weil die vom Ausgabeende entnommenen Paletten während ihres Transports zur Beschickungsöffnung des Ofens sehr viel Wärme verlieren.

Für kleinere oder dünnwandige Werkstücke, wie beispielsweise Synchronringe oder Schaltmuffen für PKW-Getriebe, reicht eine geringere Aufkohlungstiefe von 0,2 bis 0,3 mm aus. Da demzufolge nur geringe Verweilzeit der Werkstücke im Ofen erforderlich ist, werden diese in Drehherdöfen thermisch behandelt, die nicht nur die Einhaltung einer geringeren Verweilzeit erlauben sondern auch weniger Platz beanspruchen und geringere Wärmeverluste der Paletten ermöglichen als die Durchstoßöfen.

Der Wärmeverlust einer Palette aus einem Drehherdofen ist gering, wenn vor der Öffnung des Drehherdofens ein vor einer Weiterbehandlungsstation (Abschreckanlage und/oder Härtepresse) stehender Manipulator angeordnet ist, welcher eine dem Drehherdofen entnommene Palette der Weiterbehandlungsstation zur Abnahme des oder der auf der Palette befindlichen Werkstücke vorhält, die Palette mit aufzukohlenden "Grünteilen" beladen läßt und die beladene Palette wieder in den Drehherdofen einstellt. Dieser Arbeitsablauf setzt eine Anpassung der Taktzeiten von Drehherdofen und Manipulator sowie der Härtemaschine voraus. Müssen die Werkstücke länger im Drehherdofen verbleiben, weil eine größere Aufkohlungstiefe erforderlich ist und/oder die Werkstücke größere Masse haben, wird die Taktzeit des Drehherdofens wesentlich größer als diejenige des Manipulators und der Härtemaschine, sodaß Wartezeiten entstehen, die die Stundenleistung an gehärteten Werkstücken begrenzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu ergreifen, die geeignet sind, den Durchsatz an gehärteten Werkstücken auch bei unterschiedlichen Taktzeiten von Drehherdofen und Manipulator zu erhöhen.

Dazu ist nach der Erfindung bei der eingangs genannten Anlage vorgesehen, daß der Manipulator mittig zwischen mehreren gegenüberstehenden Drehherdöfen angeordnet ist und Mittel zum Ergreifen einer Palette wahlweise aus einem der Drehherdöfen und zur Übergabe an die Weiterbehandlungsstation aufweist, wobei die Taktzeit des Manipulators wesentlich kleiner ist als die Taktzeit eines der Drehherdöfen. Die Erfindung bringt den Vorteil, daß mit einem Drehherdofen vorgegebener Bauart Werkstücke aufgekohlt werden können, die aufgrund ihrer Struktur (Masse, Form) sehr unterschiedliche Verweilzeiten im Ofen erfordern, ohne daß dabei auf die Taktzeit des Manipulators Rücksicht genommen werden muß. Eventuelle Wartezeiten werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der Manipulator zwischenzeitlich einen oder mehrere andere Drehherdöfen bedienen kann. Die erfindungsgemäße Anlage ist daher vielseitig in der Art der aufkohlbaren Werkstücke und gewährleistet trotzdem einen hohen Werkstückdurchsatz.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Anlage mit zwei Drehherdöfen, einer Härtepresse und einem Manipulator;

Fig. 2 bis 5 schematische Darstellungen einer Draufsicht auf die Anlage nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebszuständen; und

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Beschickungsöffnung eines der Drehherdöfen.

Die dargestellte Anlage weist zwei einander gegenüberstehende Drehherdöfen 1, 3 auf, deren Beschickungsöffnungen 2, 4 aufeinander zuweisen. Etwa mittig zwischen den Beschickungsöffnungen 2, 4 ist eine Baugruppe 5 aufgestellt, welche einen Manipulator 6, eine Härtepresse 7 sowie eine Beladevorrichtung 8 umfaßt. Der Manipulator 6 steht unmittelbar vor einer Eingabeöffnung 9 der Härtepresse 7 und die Beladevorrichtung 8 befindet sich gegenüber der Härtepresse 7 auf der anderen Seite einer gedachten Verbindunglinie 10 der Beschickungsöffnungen 2, 4.

Der Manipulator 6 weist einen langgestreckten Tragarm 12 auf, der sich von der Nähe der Beschickungsöffnung 2 bis in die Nähe der Beschickungsöffnung 4 erstreckt. Längs des Tragarms 12 ist ein Aufzug 14 verfahrbar, welcher einen sich im wesentlichen parallel zum Tragarm 12 erstreckenden Aufnahmebalken 16 trägt. Der Aufzug 14 kann vertikal umlaufende nicht dargestellte und motorisch anttreibbare Ketten aufweisen, an denen der Aufnahmebalken 16 mittig befestigt ist. Damit kann der Aufnahmebalken 16 durch nicht gezeigte Antriebe längs des Aufzuges 14 vertikal und längs des Tragarmes 12 horizontal verfahren werden.

Jeder der beiden Drehherdöfen 1, 3, die von gleicher Konstruktion sein können, besitzt in seinem Inneren je ein Karussel 20, 30, auf welchem nebeneinander und in mehreren Etagen 22, 24, 26 (Fig. 6) im Querschnitt U-förmige Paletten 21, 23, 25 abgestellt sind, wobei jede Palette ein oder mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel je zwei Werkstücke 32, 34 der eingangs genannten Art trägt.

Wie Fig. 1 zeigt, steht ein erster, auf den Drehherdofen 3 gerichteter Abschnitt 17 des Aufnahmebalkens 16 so weit über den Aufzug 14 vor, daß dann, wenn sich der Aufzug in der dem Drehherdofen 3 nahen Endposition seines Verschiebeweges längs des Tragarms 12 befindet, die endseitige Aufnahme 18 des Abschnittes 17 eine hinter der Beschickungsöffnung 4 bereitstehende Palette 31 zur Entnahme unterfaßt. Entsprechend steht gemäß Fig. 4 ein zweiter, auf den Drehherdofen 1 gerichteter Abschnitt 19 des Aufnahmebalkens 16 so weit über den Aufzug 14 vor, daß dann, wenn sich der Aufzug 14 in der dem Drehherdofen 1 nahen Endposition seines Verschiebeweges längs des Tragarmes 12 befindet, die endseitige Aufnahme 28 des Abschnittes 19 eine hinter der Beschickungsöffnung 2 bereitstehende Palette 21 zur Entnahme unterfaßt.

Daher kann der Manipulator durch entsprechende Steuerung seiner Antriebe aus einem der beiden Drehherdöfen, gemäß Fig. 2 aus dem Drehherdofen 3, eine Palette 31 mit fertig aufgekohlten Werkstücken 32, 34 entnehmen und vor der Eingabeöffnung 9 bereithalten. Aus der Härtepresse 7 fahren dann nicht dargestellte Greifer aus und entnehmen die Werkstücke 32, 34 von der Palette 31 zu deren Weiterbehandlung in der Härtepresse 7. Auf der Beladevorrichtung 8 liegen ein Paar Grünteile, d. h. noch aufzukohlende Werkstücke 36, 38 bereit, welche von ebenfalls nicht gezeigten weiteren Greifern auf der jetzt leeren Palette 31 abgesetzt werden. Daraufhin fährt, was in den Figuren nicht gesondert dargestellt ist, der Manipulator 6 den Aufnahmebalken 16 wieder so weit in den Drehherdofen 3, aus dem er soeben die fertigen Werkstücke 32, 34 entnommen hatte, ein und setzt die mit den Grünteilen beladene Palette 31 in der leeren Etage ab. Danach ist der Manipulator 6 bereit, den Drehherdofen 1 in entsprechender Weise zu bedienen, indem der Abschnitt 19 durch die Beschickungsöffnung 2 einfährt und die dort bereitstehende Palette 21 mit fertigen Werkstücken 35, 37 aus dem Drehherdofen 1 entnimmt und vor die Härtepresse 7 transportiert und anschließend wie beschrieben den Drehherdofen wieder mit Grünteilen beschickt.

Diejenige Zeitspanne, die für diesen Vorgang der Werkstückentnahme und Werkstückbeschickung an einem Drehherdofen benötigt wird, sei Taktzeit T_M des Manipulators 6 genannt.

Andererseits sei diejenige Zeitspanne, die das Karussel 20 oder 30 vom Bereitstellen einer Palette hinter der Beschickungsöffnung bis zum Bereitstellen der in gleicher Etage nächst benachbarten Palette benötigt, als Taktzeit T_D des Drehherdofens bezeichnet.

Wie eingangs erläutert, hängt die Verweilzeit der Werkstücke in einem der Drehherdöfen 1, 3 von deren Art, Form, Masse und von der gewünschten Aufkohlungstiefe ab. Entsprechend variiert auch T_D. Der Manipulator 6 ist so ausgelegt, daß er einen der Drehherdöfen 1, 3 auch bei kürzester Verweilzeit, also kleinstem T_D ohne Wartezeiten in der beschriebenen Weise bedienen kann. Wenn daher für bestimmte Werkstücke die erforderliche Aufkohlungszeit so groß sein muß, daß beispielsweise T_D doppelt so groß ist wie T_M, kann der Manipulator 6 beide Drehherdöfen 1 und 3 abwechselnd in der beschriebenen Weise ohne Wartezeiten bedienen, wie das in Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, natürlich unter der weiteren Voraussetzung, daß beide Drehherdöfen 1 und 3 gleiches T_D haben. Auch wenn diese weitere Voraussetzung nicht erfüllt ist, führt die abwechselnde Bedienung der beiden Drehherdöfen 1 und 3 durch den Manipulator 6 zu einer wesentlichen Reduzierung der Wartezeiten des Manipulators.

Claims (6)

1. Anlage zum thermischen Behandeln, insbesondere zum Einsatzhärten von metallischen auf Paletten abgelegten Werkstücken, mit einem vor einer Weiterbehandlungsstation stehenden und einem Drehherdofen zugeordneten Manipulator, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (6) mittig zwischen mehreren gegenüberstehenden Drehherdöfen (1, 3) angeordnet ist und Mittel (12, 14, 16) zum Ergreifen einer Palette (21, 23, 25, 31) wahlweise aus einem der Drehherdöfen und zur Übergabe an die Weiterbehandlungsstation (7) aufweist, wobei die Taktzeit (T_M) des Manipulators wesentlich kleiner ist als die Taktzeit (T_D) eines der Drehherdöfen (1, 3).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterbehandlungsstation eine Härtepresse (7) ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterbehandlungsstation eine Werkstück-Abschreckeinrichtung ist.

4. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche mit zwei Drehherdöfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (6) einen Tragarm (12) aufweist, dessen Länge etwa dem Abstand der Beschickungsöffnungen (2, 4) der beiden Drehherdöfen (1, 3) entspricht und der ein längs des Armes verfahrbaren Aufnahmebalken (16) für wenigstens eine Palette (31) aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragarm (12) ein Aufzug (14) verfahrbar ist, an welchem der Aufnahmebalken (16) mittig befestigt und vertikal verfahrbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebalken (16) mit zwei gegenüberliegenden endseitigen Aufnahmen (18, 28) für je eine Palette (31, 21) versehen ist.