DE202013103764U1 - Temperature control station with induction heating - Google Patents
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Abstract
Temperierstation zur Eingliederung in eine Warmformlinie zum Warmumformen und Presshärten von metallischen Bauteilen, wobei die Temperierstation (1) einen Induktor als Wärmequelle aufweist und mittels der Temperierstation (1) in dem Bauteil (23) Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterwerkzeug (2) und/oder ein Oberwerkzeug (19) mindestens einen Flächeninduktor (4) aufweist und auf dem Flächeninduktor (4) eine Temperierplatte (3) zur Aufnahme des zu erwärmenden Bauteils (23) angeordnet ist, wobei in der Temperierplatte (3) mindestens ein Kühlkanal (18) zur Durchleitung eines gasförmigen Kühlmediums angeordnet ist, so dass zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen einstellbar sind.Temperature control station for incorporation into a hot forming line for hot forming and press hardening of metallic components, wherein the tempering (1) has an inductor as a heat source and by means of the tempering (1) in the component (23) regions with mutually different temperatures are adjustable, characterized in that a lower tool (2) and / or an upper tool (19) has at least one Flächeninduktor (4) and on the Flächeninduktor (4) a tempering plate (3) for receiving the component to be heated (23) is arranged, wherein in the temperature control (3 ) at least one cooling channel (18) is arranged for the passage of a gaseous cooling medium, so that two regions with mutually different temperatures are adjustable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierstation zur Eingliederung in eine Warmformlinie zum Warmumformen und Presshärten von metallischen Bauteilen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. The present invention relates to a tempering station for incorporation into a hot forming line for hot forming and press hardening of metallic components according to the features in the preamble of
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugbauteile aus metallischem Werkstoff herzustellen. Hierunter sind zum einen Karosseriebauteile zu verstehen, die die Außenhaut des Kraftfahrzeuges darstellen, zum anderen werden Kraftfahrzeugbauteile auch als Strukturbauteile hergestellt, beispielsweise als Kraftfahrzeugsäulen, Querträger oder aber auch Längsträger. Zunehmend ist die Anforderung der Kraftfahrzeugindustrie dahingehend, Leichtbauteile herzustellen, die zugleich jedoch eine hohe Crashperformance sowie Steifigkeit besitzen. From the prior art it is known to produce motor vehicle components made of metallic material. These are, on the one hand, body components which represent the outer skin of the motor vehicle, and on the other hand, motor vehicle components are also produced as structural components, for example as motor vehicle pillars, cross members or even longitudinal members. Increasingly, the requirement of the motor vehicle industry is to produce lightweight components, which at the same time, however, have a high crash performance and rigidity.
Neben der Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen aus beispielsweise Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium hat sich auch die Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen aus hochfesten oder aber höchstfesten Stahlwerkstoffen etabliert. In addition to the production of motor vehicle components from, for example, lightweight materials such as aluminum, the production of motor vehicle components from high-strength or ultrahigh-strength steel materials has also become established.
Hierzu wird eine Platine auf eine Temperatur oberhalb ihrer Austenitisierungstemperatur (Ac3) erwärmt und sodann im warmen Zustand umgeformt und derart schnell abgekühlt, dass eine Abschreckhärtung erfolgt. Dieser Vorgang ist auch als Warmumformen und Presshärten bekannt. For this purpose, a board is heated to a temperature above its Austenitisierungstemperatur (Ac3) and then reformed in the warm state and cooled so fast that a quenching takes place. This process is also known as hot forming and press hardening.
Neben der Herstellung von vollständig warmumgeformt und pressgehärteten Bauteilen ist es aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, diese Bauteile mit partiell gehärteten Eigenschaften herzustellen. Hierzu wird beispielsweise das Bauteil nur partiell auf über Austenitisierungstemperatur erwärmt oder aber nur partiell abgeschreckt. In addition to the production of completely hot-formed and press-hardened components, it is also known from the prior art to produce these components with partially cured properties. For this purpose, for example, the component is only partially heated to above Austenitisierungstemperatur or only partially quenched.
Zur Serienherstellung von warmumgeformten und pressgehärteten Bauteilen sind Warmumformlinien bekannt, bei denen beispielsweise Platinen in Durchlauföfen oder aber Etagenöfen auf über Austenitisierungstemperatur erwärmt werden und sodann entsprechenden Umform- und Kühlwerkzeugen, die auch als Kombinationswerkzeug ausgebildet sein können, zugeführt werden. For the series production of hot-formed and press-hardened components hot forming lines are known in which, for example boards in continuous furnaces or stack ovens are heated to over austenitizing and then corresponding forming and cooling tools, which can also be designed as a combination tool supplied.
Weiterhin aus dem Stand der Technik bekannt sind Temperierstationen, die zwischen den einzelnen Herstellungsschritten eingesetzt werden, um die Bauteile auf den Temperaturen zu halten oder aber weitergehend zu erwärmen bzw. zu kühlen. Diese Temperierstationen sind weiterhin einzusetzen, um eventuelle Ausfallzeiten eines Umformwerkzeugs, beispielsweise durch Wartung oder aber einen Fehler, zu kompensieren, so dass nicht entsprechend die gesamte Warmformlinie angehalten bzw. runtergefahren werden muss. Further known from the prior art are temperature control stations which are used between the individual production steps in order to keep the components at the temperatures or to continue to heat or cool them. These tempering stations must continue to be used in order to compensate for any downtime of a forming tool, for example due to maintenance or an error, so that it is not necessary to stop or shut down the entire hot forming line accordingly.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperierstation zur Eingliederung in eine Warmformlinie bereit zu stellen, wobei die Temperierstation hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Temperierstationen verbessert ist und mit der Temperierstation partiell unterschiedliche Temperaturen in dem zu temperierenden Bauteil einstellbar sind, wobei die Temperierstation optional zur Temperierung verschiedener Bauteile einsetzbar ist. The object of the present invention is to provide a tempering station for incorporation into a hot forming line, wherein the tempering is improved in terms of their economics over known from the prior art tempering and the tempering partially different temperatures in the component to be tempered are adjustable, wherein the temperature control station can be used optionally for temperature control of various components.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Temperierstation gemäß den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved with a temperature control according to the features in
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Die Temperierstation zur Eingliederung in eine Warmformlinie zum Warmumformen und Presshärten von metallischen Bauteilen, wobei die Temperierstation einen Induktor als Wärmequelle aufweist und mittels der Temperierstation in dem Bauteil Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen einstellbar sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterwerkzeug und/oder ein Oberwerkzeug einen Flächeninduktor aufweist und auf dem Flächeninduktor eine Temperierplatte zur Aufnahme des zu erwärmenden Bauteils angeordnet ist, wobei in der Temperierplatte mindestens ein Kühlkanal zur Durchleitung eines gasförmigen Kühlmediums angeordnet ist, so dass zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen in der Temperierplatte einstellbar sind. The temperature control station for incorporation into a hot forming line for hot forming and press hardening of metallic components, wherein the tempering station has an inductor as a heat source and regions with mutually different temperatures are adjustable by means of the tempering in the component, is inventively characterized in that a lower tool and / or a Upper tool has a Flächeninduktor and on the Flächeninduktor a Temperierplatte is arranged for receiving the component to be heated, wherein in the temperature control at least one cooling channel for the passage of a gaseous cooling medium is arranged so that two areas with mutually different temperatures in the temperature control are adjustable.
Im Rahmen der Erfindung ist somit besonders bevorzugt ein Flächeninduktor in der Temperierstation, welche maßgeblich aus einem Unterwerkzeug ausgebildet ist, wobei auf die Vertikalrichtung bezogen über dem Flächeninduktor eine Temperierplatte gelagert ist. Bei dem Bauteil handelt es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um eine aus einem warmumform- und härtbaren metallischen Werkstoff bestehende Platine. Im Rahmen der Erfindung kann es sich jedoch bei dem Bauteil auch um eine leicht vorgeformte Platine oder aber auch um ein bereits vorgeformtes Bauteil handeln. Erfindungsgemäß können weiterhin insbesondere Platinen mit voneinander verschiedenen Wandstärken, beispielsweise tailored rolled blanks oder aber auch tailored welded blanks, auf die Temperierplatte aufgelegt werden. In the context of the invention, a surface inductor in the tempering station, which is decisively formed from a lower tool, is thus particularly preferred, a tempering plate being mounted on the vertical direction over the surface inductor. In the context of the invention, the component is, in particular, a circuit board consisting of a hot-working and hardenable metallic material. In the context of the invention, however, the component may also be a slightly preformed board or even an already preformed component. According to the invention, in particular, sinkers with mutually different wall thicknesses, for example tailored rolled blanks or even tailored welded blanks, can be placed on the temperature control plate.
Der Flächeninduktor erwärmt somit die Temperierplatte, wobei die Temperierplatte dann wiederum das auf die Temperierplatte aufgelegte Bauteil erwärmt. Die Temperierplatte kann dabei das aufgelegte Bauteil auf eine höhere Temperatur erwärmen gegenüber der Temperatur, mit der das Bauteil auf die Temperierplatte aufgelegt ist. Die Temperierplatte kann das Bauteil jedoch auch auf der Temperatur, mit dem es auf die Temperierplatte aufgelegt ist, halten. Insbesondere erfolgt jedoch das Halten oder das Erwärmen partiell, wobei in der Temperierplatte mindestens ein Bereich ausgebildet ist, der aufgrund des durch die Temperierplatte strömenden Kühlmediums eine von der restlichen Temperierplatte verschiedene Temperatur aufweist, insbesondere eine geringere Temperatur. Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um ein gasförmiges Kühlmedium, insbesondere Druckluft, die mit auswählbarer, variierender Strömungsgeschwindigkeit und/oder Druck durch den Kühlkanal strömt. The surface inductor thus heats the temperature control plate, the temperature control plate then in turn applying the component placed on the temperature control plate heated. The tempering can thereby heat the applied component to a higher temperature compared to the temperature at which the component is placed on the temperature control. However, the temperature control plate can also hold the component at the temperature with which it is placed on the temperature control plate. In particular, however, the holding or the heating takes place partially, wherein in the tempering at least one region is formed, which has a different temperature from the rest of the temperature, in particular a lower temperature due to the cooling medium flowing through the temperature. The cooling medium is, in particular, a gaseous cooling medium, in particular compressed air, which flows through the cooling channel at selectable, varying flow velocity and / or pressure.
Im Rahmen der Erfindung ist mithin an dem Unterwerkzeug und/oder an dem Oberwerkzeug mindestens ein Flächeninduktor, bevorzugt sind zwei Flächeninduktoren, insbesondere jedoch aber auch drei oder mehr Flächeninduktoren nebeneinander angeordnet. Die mehreren, nebeneinander angeordneten Flächeninduktoren bilden dabei ein Flächeninduktorfeld aus. Hierdurch ist es wiederum möglich, die einzelnen Flächeninduktoren individuell mit Strom zu beaufschlagen, so dass durch die Flächeninduktoren auch wiederum voneinander verschiedene Temperaturbereiche in den Temperierplatten einstellbar sind. In the context of the invention, therefore, at least one surface inductor is preferably arranged on the lower tool and / or on the upper tool, preferably two Flächeninduktoren, but in particular, but also three or more Flächeninduktoren arranged side by side. The plurality of surface inductors arranged side by side form an area inductor field. As a result, it is once again possible to apply individual power to the individual area inductors, so that different temperature ranges in the temperature control plates can in turn also be set by the area inductors.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin unter Unterwerkzeug bzw. Oberwerkzeug ein derartiger Aufbau zu verstehen, dass eine Halterung oder aber ein Gestell an der Oberseite und an der Unterseite der Temperierstation ausgebildet sind. Auswechselbar sind dann produktindividuell bzw. produktspezifisch erfindungsgemäß bevorzugt ausschließlich die Temperierplatten, nicht jedoch die Gestelle an sich. In the context of the invention, a subassembly or upper tool is furthermore to be understood as meaning such a construction that a holder or else a frame is formed on the upper side and on the underside of the tempering station. Interchangeable are then product-specific or product-specific according to the invention preferably only the tempering, but not the racks themselves.
Besonders bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung die Temperierplatte zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet, wobei zwischen den Temperierplattenteilen ein Dehnungsspalt ausgebildet ist und insbesondere in dem Dehnungsspalt ein Isolierwerkstoff angeordnet ist. Mithin werden die einzelnen Temperierplattenteile durch den Flächeninduktor erwärmt, wobei wiederum mindestens ein Temperierplattenteil Kühlkanäle aufweist, durch die auch das Kühlmedium gefördert wird. Somit ist der Temperierplattenteil, durch den das Kühlmedium gefördert wird, in Relation zu dem Temperierplattenteil, welches nur durch den Flächeninduktor erwärmt wird, kälter, was wiederum zur Einstellung von zwei voneinander verschiedenen Temperaturen an dem Bauteil selber führt. Durch den Dehnungsspalt wird insbesondere ein Wärmeübergang durch Wärmeleitung innerhalb der Temperierplatte vermieden, da der Dehnungsspalt bevorzugt mit Luft, insbesondere mit einem Isolierwerkstoff, gefüllt ist, so dass gerade kein Wärmeübergang von dem Temperierplattenteil mit höherer Temperatur zu dem Temperierplattenteil mit in Relation dazu geringerer Temperatur erfolgt. In the invention, the temperature control plate is particularly preferably formed in two parts or in several parts, wherein an expansion gap is formed between the Temperierplattenteilen and in particular in the expansion gap, an insulating material is arranged. Consequently, the individual Temperierplattenteile be heated by the Flächeninduktor, again at least one Temperierplattenteil has cooling channels through which the cooling medium is promoted. Thus, the Temperierplattenteil, through which the cooling medium is conveyed, in relation to the Temperierplattenteil which is heated only by the Flächeninduktor, colder, which in turn leads to the setting of two mutually different temperatures on the component itself. The expansion gap in particular prevents heat transfer through heat conduction within the tempering plate, since the expansion gap is preferably filled with air, in particular with an insulating material, so that there is no heat transfer from the tempering plate part with higher temperature to the tempering plate part with a lower temperature in relation thereto ,
Im Rahmen der Erfindung ist zumindest ein Kühlkanal in unmittelbarer Nähe zu dem Dehnungsspalt selber angeordnet. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass entsprechend der Temperierplattenteil, der gerade kälter sein soll, sich durch den Induktor und/oder aufgrund des Wärmeüberganges von den benachbarten Bereichen des Temperierplattenteils mit höherer Temperatur erwärmt. An dem zu temperierenden Bauteil wird somit ein besonders scharf berandeter Übergangsbereich eingestellt, so dass in der Weiterverarbeitung ein Bereich mit höchster Festigkeit und dagegen ein scharf berandeter Bereich mit eher höherer Duktilität einstellbar sind. In the context of the invention, at least one cooling channel is arranged in the immediate vicinity of the expansion gap itself. In this way, it is particularly avoided that corresponding to the Temperierplattenteil, which should just be colder, heated by the inductor and / or due to the heat transfer from the adjacent areas of the Temperierplattenteils with higher temperature. Thus, a particularly sharply bordered transition region is set at the component to be tempered, so that in the further processing a region with the highest strength and, on the other hand, a sharply edged region with rather higher ductility can be set.
Besonders bevorzugt sind in dem kühleren Bereich, mithin in dem kühleren Temperierplattenteil, innerhalb des Temperierplattenteils flächig verteilt ein oder mehrere Kühlkanäle angeordnet. Der eine Kühlkanal kann dabei als Kühlschlange flächig verteilt unterhalb der Temperierplattenvollfläche strömen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch insbesondere aus fertigungstechnischer Sicht für den Temperierplattenteil besonders bevorzugt derart, dass die Kühlkanäle in Form von Bohrungen, Ausnehmungen oder Nuten durch den gesamten Temperierplattenteil geradlinig verlaufen. Gerade bei Kühlnuten ist der Temperierplattenteil mindestens zweiteilig ausgebildet, so dass ein Schließblech aufgesetzt wird, so dass die Nut zu einem Kanal ausgebildet wird. Particularly preferably, one or more cooling channels are arranged in the cooler region, thus in the cooler Temperierplattenteil, within the Temperierplattenteils distributed over the surface. The one cooling channel can flow as a cooling coil distributed areally below the Temperierplattenvollfläche. In the context of the invention, however, it is particularly preferred, especially from a production point of view for the Temperierplattenteil such that the cooling channels in the form of holes, recesses or grooves through the entire Temperierplattenteil rectilinear. Especially with cooling grooves of the Temperierplattenteil is at least two parts, so that a striking plate is placed so that the groove is formed into a channel.
Der geradlinige Verlauf oder aber die mehreren Kühlkanäle bieten einen weiteren Vorteil derart, dass die Kühlleistung des durch die Kühlkanäle strömenden Kühlmediums von dem Dehnungsspalt aus in Richtung zu dem kühleren Bereich variieren kann. So wird insbesondere im Rahmen der Erfindung die Kühlleistung des durch die Kühlkanäle strömenden Kühlmediums in dem Kühlkanal in unmittelbarer Nähe des Dehnungsspaltes höher ausgebildet und in Richtung zu dem kühleren Bereich der Temperierplatte dazu abnehmend ausgebildet. In der Folge ist es möglich, in dem Bauteil selber eine homogene Temperaturverteilung bis an den zu berandenden Bereich zu schaffen, so dass die Einflüsse im Bereich des Dehnungsspaltes durch Wärmestrahlung und erhöhten Wärmeeintrag der wärmeren Temperierplattenteile derart kompensiert werden, dass im Bauteil eine, wie bereits zuvor erwähnt, homogene Temperaturverteilung mit scharf berandeten Übergangsbereich eingestellt wird. The straight course or the plurality of cooling channels offer a further advantage such that the cooling capacity of the cooling medium flowing through the cooling channels can vary from the expansion gap towards the cooler region. Thus, especially in the context of the invention, the cooling capacity of the cooling medium flowing through the cooling channels in the cooling channel in the immediate vicinity of the expansion gap is formed higher and formed toward decreasing toward the cooler region of the temperature. As a result, it is possible to provide in the component itself a homogeneous temperature distribution up to the area to be bound, so that the influences in the region of the expansion gap by heat radiation and increased heat input of the warmer Temperierplattenteile be compensated such that in the component one, as already previously mentioned, homogeneous temperature distribution is set with sharply bordered transition region.
Die Kühlleistung des Kühlmediums kann ferner durch Variation des Druckes und/oder der Strömungsgeschwindigkeit individuell variiert werden, so dass auf Produktionsschwankungen reagiert werden kann oder aber für verschiedene Bauteile entsprechend durch Wahl von Druck oder Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums die gewünschte Bauteiltemperatur einstellbar ist. Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um Druckluft, es kann jedoch auch ein zirkulierender Luftstrom eingesetzt werden, so dass nicht auf Kompressoren zum Bereitstellen der Druckluft zurückgegriffen werden muss, sondern der Luftstrom durch Ventilatoren einstellbar ist. Die Druckluft weist bevorzugt einen Druck zwischen 1 bar und 10 bar auf, wobei hiermit in Verbindung mit der Temperierplatte in dem Bauteil Temperaturen zwischen 200 °C und 950 °C problemlos einstellbar sind. Weiterhin bevorzugt ist es beispielsweise möglich, gezielt turbulente Strömungen in den Kühlkanälen hervorzurufen oder aber den Kühlkanal auch mit einem Innenprofil auszugestalten, so dass ein erhöhter Wärmeaustausch zwischen Kühlmedium und dem Temperierplattenteil, in dem sich der Kühlkanal befindet, erfolgt. Damit wiederum dieser Wärmeaustausch auch an das Bauteil weitergegeben wird, ist es weiterhin möglich, auf die Temperierplatte ein Wärmeleitmittel, beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder ähnliches, aufzutragen.The cooling capacity of the cooling medium can also be individually varied by varying the pressure and / or the flow rate, so that reacts to production fluctuations can be or for different components according to the desired component temperature is adjustable by selecting pressure or flow rate of the cooling medium. The cooling medium is in particular compressed air, but it can also be used a circulating air flow, so that does not have to resort to compressors for providing the compressed air, but the air flow through fans is adjustable. The compressed air preferably has a pressure between 1 bar and 10 bar, whereby in conjunction with the temperature control plate in the component temperatures between 200 ° C and 950 ° C are easily adjustable. Further preferably, it is possible, for example, specifically to cause turbulent flows in the cooling channels or to design the cooling channel with an inner profile, so that an increased heat exchange between the cooling medium and the Temperierplattenteil, in which the cooling channel is. In order that, in turn, this heat exchange is also passed on to the component, it is furthermore possible to apply a heat conducting agent, for example a thermal compound or the like, to the temperature control plate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist die Temperierstation dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierplatte an die Kontur des zu temperierenden Bauteils angepasst ist. In einfachster Ausgestaltung wird eine ebene Platine mit homogener Wandstärke mit gleichbleibender Blechdicke auf die Temperierplatte aufgelegt. Folglich hat die Temperierplatte entsprechend hierzu korrespondierend eine glatte bzw. ebene Oberfläche. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, beispielsweise ein tailored welded oder tailored rolled blank zu temperieren. Hierbei ist im Verlauf eine voneinander verschiedene Wandstärke zu verzeichnen, so dass die Platine nicht vollflächig plan aufliegen würde. Die Temperierplatte hat dann entsprechende Höhensprünge, so dass im Wesentlichen vollflächig der Anlagenkontakt auch bei einem tailored blank sichergestellt ist. Handelt es sich bei dem Bauteil um eine Vorform oder ein tailored blank, welche bereits dreidimensional komplex geformt ist, so ist es weiterhin im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Temperierplatte auch entsprechend eine dreidimensional, hierzu korrespondierende Oberflächenkontur aufweist, so dass auch die Vorform auf der Temperierplatte nahezu vollständig anliegt. Ist das Bauteil ein bereits nahezu oder endgeformtes Bauteil, so besitzt die Temperierplatte eine hierzu korrespondierende Oberfläche. In a further preferred embodiment variant of the present invention, the tempering station is characterized in that the tempering plate is adapted to the contour of the component to be tempered. In the simplest embodiment, a flat board is placed with a homogeneous wall thickness with a constant sheet thickness on the tempering. Consequently, the tempering corresponding to a corresponding corresponding smooth or even surface. In the context of the invention, however, it is also possible to temper, for example, a tailored welded or tailored rolled blank. Here, a different wall thickness is recorded in the course, so that the board would not rest completely flat plan. The tempering plate then has corresponding height jumps, so that substantially full-surface contact with the system is ensured even with a tailored blank. If the component is a preform or a tailored blank, which is already three-dimensionally complex, then it is also possible within the scope of the invention for the temperature-control plate to also have a three-dimensional, corresponding surface contour, so that the preform also the temperature control plate almost completely rests. If the component is already an almost or final molded component, then the temperature control plate has a corresponding surface.
Weiterhin bevorzugter Bestandteil der Temperierstation ist ein Oberwerkzeug, das absenkbar ist. Das Oberwerkzeug weist insbesondere eine derartige Oberfläche zu dem zu temperierenden Bauteil hin auf, dass hier eine Isolierschicht ausgebildet ist und insbesondere eine flexible Isolierschicht. Durch die Isolierschicht ist es möglich, den Energiebedarf, der zur Temperierung des Bauteils vonnöten ist, gering zu halten, da Abwärme mit Verlustenergie über die Bauteiloberfläche hinweg weitestgehend vermieden wird. Ferner wird durch eine flexible Isolierschicht sichergestellt, dass diese wiederum das Bauteil vollflächig abdeckt und bestmöglich an die darunter befindliche Temperierplatte andrückt, so dass von der Temperierplatte an das Bauteil ein optimaler konduktiver Wärmeübergang stattfindet. A further preferred component of the tempering station is an upper tool which can be lowered. In particular, the upper tool has such a surface towards the component to be tempered that an insulating layer is formed here, and in particular a flexible insulating layer. Due to the insulating layer, it is possible to keep the energy required for the temperature control of the component low, since waste heat with loss energy over the component surface away is largely avoided. Furthermore, it is ensured by a flexible insulating that this in turn covers the component over the entire surface and presses the best possible to the underlying Temperierplatte so that from the tempering to the component takes place an optimal conductive heat transfer.
Weiterhin bevorzugt sind unterhalb der Temperierplatte Schieber vorgesehen, mit denen das temperierte Bauteil anhebbar ist. Die Schieber sind insbesondere in Form von Stößeln ausgebildet, die sich maßgeblich in Vertikalrichtung bewegen, so dass das Bauteil nach Abschluss des Temperiervorgangs zumindest minimal anhebbar ist und von einem Manipulator oder ähnlichem ergreifbar ist und der weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Schieber bzw. Stößel in einem Winkel zwischen 45° und 90° zur Oberfläche der Temperierplatte sich linear bewegen, so dass aufgrund des winkeligen Ausfahrens zur Oberfläche der Temperierplatte selber nicht nur ein Anheben des Bauteils erfolgt, sondern das Bauteil auch in Richtung zur weiteren Verwendung bewegbar ist. Beispielsweise ist es somit mittels einer Greifzange, die seitlich der Temperierplatte angesetzt wird, möglich, aufgrund der horizontalen Bewegung ein seitliches Überstehen des Bauteils und somit ein leichteres Ergreifen mittels einer Zange durchzuführen. Further preferably, slides are provided below the temperature control, with which the temperature-controlled component can be raised. The slides are in particular in the form of plungers, which move significantly in the vertical direction, so that the component after completion of the tempering at least minimally raised and can be handled by a manipulator or the like and can be supplied for further use. In the context of the invention, however, it is also possible that the slide or plunger move linearly at an angle between 45 ° and 90 ° to the surface of the temperature, so that due to the angular extension to the surface of the temperature itself not only a lifting of the component takes place, but the component is also movable in the direction of further use. For example, it is thus possible by means of a gripper, which is attached to the side of the temperature control, possible to perform a lateral projection of the component due to the horizontal movement and thus easier gripping by means of a pair of pliers.
Weiterhin ist es möglich, entsprechende Öffnungen oder aber auch Nuten in den Temperierplatten auszubilden, über die es möglich ist, die Temperierplatten selbst anzuheben. Furthermore, it is possible to form corresponding openings or even grooves in the temperature control plates, by means of which it is possible to lift the temperature control plates themselves.
Weiterhin bevorzugt weist der Induktor zur flächenmäßigen Verteilung unterhalb der Temperierplatte einen mäanderförmigen Verlauf auf. Die jeweiligen Enden des Induktors können beispielsweise von einer Seite zentral der flächenmäßigen Verteilung zugeführt werden, aber auch von zwei sich gegenüberliegenden Seiten. Auf die Vertikalrichtung bezogen sind unterhalb der Induktorschleifen Konzentratoren angeordnet, welche insbesondere einen U-förmigen Querschnitt besitzen. Die jeweiligen Schenkel des U's können dabei den Induktorstrang auf die Vertikalrichtung bezogen seitlich umgreifen. Durch den U-förmigen Querschnitt werden insbesondere die von dem Induktor abgegebenen Feldlinien auf die Temperierplatte bzw. in die Temperierplatte hinein konzentriert geleitet. Furthermore, the inductor preferably has a meandering profile for the areal distribution below the tempering plate. The respective ends of the inductor can be supplied, for example, centrally from one side of the area distribution, but also from two opposite sides. With respect to the vertical direction, concentrators are arranged below the inductor loops, which in particular have a U-shaped cross section. The respective legs of the U can surround the inductor strand in the vertical direction with respect to the side. Due to the U-shaped cross-section, in particular the field lines emitted by the inductor are directed concentratedly onto the tempering plate or into the tempering plate.
Die Konzentratoren selber sind dabei weiterhin besonders bevorzugt als Konzentratorbleche ausgebildet, wobei es beispielsweise möglich ist, die Konzentratorbleche in unterschiedlichen Ausführungen in Bezug auf die Wandstärke und/oder die Länge der Schenkel des U-förmigen Querschnitts vorzuhalten und diese entsprechend der einzubringenden Heizleistung in die Temperierplatte austauschbar an der Temperierstation vorzusehen. The concentrators themselves are furthermore particularly preferably designed as concentrator plates, it being possible for example, the concentrator plates in different Execute versions in relation to the wall thickness and / or the length of the legs of the U-shaped cross-section and provide them according to the introduced heating power in the temperature control plate interchangeable at the tempering.
Weiterhin besonders bevorzugt ist unterhalb des Induktors eine Isolierschicht angeordnet. Die Isolierschicht sorgt dafür, dass die durch den Induktor und/oder der Temperierplatte erzeugte Wärme in Richtung zu dem Bauteil gelenkt wird und nicht auf die Vertikalrichtung bezogen nach unten abgeleitet wird. Auch durch diese Maßnahme ist es möglich, den Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Temperierstation weitestgehend zu optimieren. Furthermore, particularly preferred, an insulating layer is arranged below the inductor. The insulating layer ensures that the heat generated by the inductor and / or the temperature control plate is directed in the direction of the component and is not derived in the vertical direction downwards. Also by this measure, it is possible to optimize the energy consumption of the temperature control according to the invention as far as possible.
Weiterhin bevorzugt ist unterhalb der Isolierschicht auf die Vertikalrichtung bezogen wiederum eine Kühlplatte mit Kühlbohrungen zur Durchleitung eines Kühlmediums angeordnet. Bei dieser Kühlplatte handelt es sich bevorzugt um eine Kühlplatte aus einem metallischen Bauteil, wobei als Kühlmedium hier eine Kühlflüssigkeit oder aber auch ein gasförmiges Kühlmedium einsetzbar sind. Die Kühlplatte unterhalb der Isolierschicht sorgt dafür, dass die an die Temperierstation angrenzenden oder umgebenden Anlagenteile keine thermische Beeinflussung erfahren. Further preferably, a cooling plate with cooling holes for the passage of a cooling medium is arranged below the insulating layer in relation to the vertical direction. In this cooling plate is preferably a cooling plate made of a metallic component, wherein a cooling liquid or even a gaseous cooling medium can be used here as the cooling medium. The cooling plate below the insulating layer ensures that the system parts adjacent or surrounding the tempering station do not undergo any thermal influence.
Weiterhin besonders bevorzugt ist die Temperierplatte selbst über dem Induktor mit einem Abstand angeordnet, wobei Abstandhalter den Induktor durchgreifen und die Temperierplatte auf den Abstandhaltern aufliegt. Gerade in Verbindung mit den Konzentratoren ist es somit möglich, einen optimalen Energieeintrag in die Temperierplatte derart zu gestalten, dass der Energieverbrauch der Temperierstation minimiert wird. Bei den Abstandhaltern handelt es sich besonders bevorzugt um keramische Passstifte. Die keramischen Passstifte sind weiterhin besonders bevorzugt in Öffnungen bzw. Bohrungen der unterhalb der Isolierschicht angeordneten Kühlplatte angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist es möglich, dass über die Abstandhalter der Abstand zwischen Induktor und Temperierplatte einstellbar ist. Besonders bevorzugt erfolgt dies derart, dass die Abstandhalter in ihrer Höhe verstellbar sind, bevorzugt sind Madenschrauben an den Abstandhaltern, insbesondere unterhalb der Abstandhalter, vorgesehen, so dass über Verdrehung dieser der Abstand zwischen Temperierplatte und Induktor einstellbar ist. Furthermore, particularly preferably, the temperature control plate itself is arranged above the inductor at a distance, wherein spacers pass through the inductor and the temperature control plate rests on the spacers. Especially in connection with the concentrators, it is thus possible to design an optimal energy input into the temperature control plate in such a way that the energy consumption of the temperature control station is minimized. The spacers are particularly preferably ceramic dowel pins. The ceramic dowel pins are furthermore particularly preferably arranged in openings or bores of the cooling plate arranged below the insulating layer. Furthermore, it is possible that the distance between the inductor and the temperature control plate can be adjusted via the spacers. This is particularly preferably carried out in such a way that the spacers are adjustable in height, grub screws are preferably provided on the spacers, in particular underneath the spacers, so that the distance between tempering plate and inductor can be adjusted via rotation thereof.
Weiterhin besonders bevorzugt ist der Induktor als mäanderförmige Induktorschleife mit parallel zueinander beabstandeten Leiterbahnen ausgebildet, wobei die Leitern an ihren Enden jeweils über einen Bogen miteinander gekoppelt sind. Dabei kann der Bogen bzw. die gesamte Induktorschleife einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet sein. Der Induktor kann jedoch auch aus mehreren Bauteilen ausgebildet sein, die dann beispielsweise mit einem thermischen Fügeverfahren miteinander stoffschlüssig gekoppelt werden. Die Leiterbahn selbst, insbesondere die gesamte Induktorschleife, weist dabei besonders bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei im Rahmen der Erfindung auch andere Querschnitte, beispielsweise ovale oder aber auch runde Querschnitte oder Mischformen der vorgenannten Querschnitte, denkbar sind. Furthermore, the inductor is particularly preferably designed as a meander-shaped inductor loop with interconnects spaced parallel to one another, wherein the conductors are coupled to each other at their ends via an arc. In this case, the arc or the entire inductor loop can be formed in one piece and of uniform material. However, the inductor can also be formed from a plurality of components, which are then coupled to each other, for example, by a thermal joining process cohesively. The interconnect itself, in particular the entire inductor loop, in this case particularly preferably has a rectangular cross-section, wherein in the context of the invention, other cross-sections, such as oval or even round cross sections or hybrid forms of the aforementioned cross sections, are conceivable.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin bei der Anordnung von mehreren Flächeninduktoren nebeneinander ein jeweiliger Flächeninduktor werkstoffeinheitlich bevorzugt nach den oben genannten Kriterien ausgebildet und die Induktoren können wiederum untereinander verbunden werden oder aber auch jeweils separat über Leitungen angesteuert werden. In the context of the invention, in the arrangement of several surface inductors side by side, a respective Flächeninduktor material uniformly preferably formed according to the above criteria and the inductors can in turn be interconnected or else each be controlled separately via lines.
Im Rahmen der Erfindung hat es sich weiterhin als besonders vorteilig für einen insbesondere homogenen Temperatureintrag in die Temperierplatte erwiesen, wenn die Wanddicke der Temperierplatte mit einer Breite der Leiterbahn des Induktors, insbesondere bei einer im Querschnitt rechteckigen Leiterbahn, in einem Verhältnis zwischen 10:1 und 1:5, bevorzugt 4:1 und 1:3 und insbesondere von 2:1 bis 1:2, ganz besonders bevorzugt von 1:1 ausgebildet ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Wanddicke der Temperierplatte einfach gewertet wird und im Gegensatz dazu die Breite der Leiterbahn bis zu 2,5-fach. Hierdurch erfolgt eine besonders homogene Verteilung der Feldlinien, insbesondere der zueinander benachbarten Leiterbahnen, und somit eine homogene, induktive Erwärmung der Temperierplatte.In the context of the invention, it has also proven to be particularly advantageous for a particular homogeneous temperature entry in the temperature control, when the wall thickness of the temperature control with a width of the conductor of the inductor, in particular in a rectangular cross-section trace, in a ratio between 10: 1 and 1: 5, preferably 4: 1 and 1: 3 and in particular from 2: 1 to 1: 2, most preferably 1: 1 is formed. This means, for example, that the wall thickness of the temperature control plate is easily evaluated and in contrast to the width of the conductor track up to 2.5 times. This results in a particularly homogeneous distribution of the field lines, in particular the mutually adjacent interconnects, and thus a homogeneous, inductive heating of the temperature control.
Weiterhin besonders vorteilig ist ein Verhältnis von Wandstärke der Temperierplatte zu einem Abstand zwischen den einzelnen Leiterbahnen des Induktors in einem Verhältnis von 10:1 und 1:5, bevorzugt 4:1 und 1:3 und insbesondere von 2:1 bis 1:2, ganz besonders bevorzugt von 1:1. Auch hier ist wiederum beispielsweise die Wandstärke der Temperierplatte einfach zu zählen und der Abstand zwischen den Leiterbahnen bis zu dem 2,5-fachen davon. Auch hierbei erfolgt eine homogene Verteilung der erzeugten Feldlinien und somit eine insbesondere homogene, induktive Erwärmung der Temperierplatte und somit des auf diese aufgelegten Bauteils. Furthermore, a ratio of wall thickness of the temperature control plate to a distance between the individual conductor tracks of the inductor in a ratio of 10: 1 and 1: 5, preferably 4: 1 and 1: 3 and in particular from 2: 1 to 1: 2, is particularly advantageous. most preferably 1: 1. Again, for example, the wall thickness of the temperature control plate is easy to count and the distance between the tracks to 2.5 times. Here, too, there is a homogeneous distribution of the generated field lines and thus an in particular homogeneous, inductive heating of the temperature control plate and thus of the component placed thereon.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorstellbar, dass der Abstand zwischen den einzelnen Leiterbahnen des Induktors voneinander verschieden ausgebildet ist. Beispielsweise in Teilbereichen, die weniger stark erwärmt werden sollen, ist der Abstand größer ausgebildet, wohingegen in Teilbereichen, in denen die Bauteilplatine stärker erwärmt werden soll, der Abstand kleiner ausgebildet ist. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung jedoch ein konstanter Abstand der einzelnen Leiterbahnen des Induktors zueinander gewählt. In the context of the invention, it is also conceivable that the distance between the individual tracks of the inductor is formed differently from each other. For example, in sub-areas that are to be heated less, the distance is made larger, whereas in sub-areas in which the component board is to be heated more, the distance is smaller. Preferably, however, a constant distance of the individual conductor tracks of the inductor to each other is selected within the scope of the invention.
Weiterhin vorstellbar ist es im Rahmen der Erfindung, dass die Wandstärke der Temperierplatte voneinander verschieden sein kann. Insbesondere bei einer zweigeteilten Temperierplatte ist es gerade zur Temperierung von tailored blanks möglich, Temperierplattenteile mit voneinander verschiedenen Wandstärken einzusetzen. Hierdurch können dann die einzelnen Dickensprünge des tailored blank entsprechend kompensiert werden und wiederum die einzelnen Bereiche des tailored blanks mit der entsprechenden Bauteilanforderung erwärmt bzw. temperiert werden. It is also conceivable in the context of the invention that the wall thickness of the temperature control can be different from each other. Especially in the case of a two-part tempering plate, it is possible, especially for the tempering of tailored blanks, to use tempering plate parts with mutually different wall thicknesses. As a result, the individual thickness jumps of the tailored blank can then be compensated accordingly and, in turn, the individual regions of the tailored blank can be heated or tempered with the corresponding component requirement.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
Ferner dargestellt ist in
Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, die Temperierstation
In Abwandlung ist in
In der Ausführungsform nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Temperierstationheating station
- 22
- Unterwerkzeuglower tool
- 33
- Temperierplattetempering
- 3'3 '
- Temperierplattetempering
- 44
- FlächeninduktorFlächeninduktor
- 55
-
Zu- und Ableitung zu
4 Supply and discharge to4 - 66
- Leiterbahnconductor path
- 77
- Bogenbow
- 88th
- Passstiftdowel
- 99
- Konzentratorconcentrator
- 1010
- Isolierplatteinsulation
- 1111
- Kühlplattecooling plate
- 1212
- Kühlbohrungcooling hole
- 1313
- Bolzenbolt
- 1414
- Grundplattebaseplate
- 1515
- Feldliniefield line
- 1616
- Spaltgap
- 1717
- IsolierwerkstoffInsulator
- 1818
- Kühlkanalcooling channel
- 8a8a
- Kühlkanalcooling channel
- 8b8b
- Kühlkanalcooling channel
- 8c8c
- Kühlkanalcooling channel
- 8d8d
- Kühlkanalcooling channel
- 1919
- Oberwerkzeugupper tool
- 2020
-
Isolierplatte zu
19 Insulating plate too19 - 20'20 '
- Isolierplatteinsulation
- 2121
-
Grundplatte zu
19 Base plate too19 - 2222
-
Toleranzausgleichsplatte zu
19 Tolerance compensation plate too19 - 2323
- Bauteilcomponent
- 2424
- Absenkrichtunglowering
- 2525
- elektrische Isolierschichtelectrical insulating layer
- 2626
- tailored blanktailored blank
- 2727
-
Unterseite zu
26 Bottom to26 - 2828
- Kühlkanälecooling channels
- 2929
- Isolierplatteinsulation
- aa
- Abstanddistance
- bb
- Breitewidth
- s's'
- Spaltgap
- ww
- WandstärkeWall thickness
- w'w '
- WandstärkeWall thickness
- Q .Q.
- Wärmestromheat flow
Claims (20)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE202013103764U DE202013103764U1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Temperature control station with induction heating |
Publications (1)
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ID=49626266
Family Applications (1)
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DE202013103764U Expired - Lifetime DE202013103764U1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Temperature control station with induction heating |
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-
2013
- 2013-08-20 DE DE202013103764U patent/DE202013103764U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20131212 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |