EP4591018A1 - Stützeinheit für eine tragplatte zum aufbau eines etagengestells, etageneinheit mit solchen stützeinheiten und etagengestell für die wärmebehandlung von werkstücken - Google Patents

Stützeinheit für eine tragplatte zum aufbau eines etagengestells, etageneinheit mit solchen stützeinheiten und etagengestell für die wärmebehandlung von werkstücken

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Publication number
EP4591018A1
EP4591018A1 EP23767830.5A EP23767830A EP4591018A1 EP 4591018 A1 EP4591018 A1 EP 4591018A1 EP 23767830 A EP23767830 A EP 23767830A EP 4591018 A1 EP4591018 A1 EP 4591018A1
Authority
EP
European Patent Office
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support
plug
unit
tier
plate
Prior art date
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Pending
Application number
EP23767830.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arian Esfehanian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Onejoon GmbH
Original Assignee
Onejoon GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Onejoon GmbH filed Critical Onejoon GmbH
Publication of EP4591018A1 publication Critical patent/EP4591018A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path being carried by a conveyor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006—Composite supporting structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0025—Supports; Baskets; Containers; Covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006—Composite supporting structures
    • F27D5/0012—Modules of the sagger or setter type; Supports built up from them
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0051—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities comprising means to pick up the charge and put it down

Definitions

  • Support unit for a support plate for building a tiered frame tiered unit with such support units and tiered frame for the heat treatment of workpieces
  • the invention relates to a support unit for a support plate for constructing a tier frame for the heat treatment of workpieces, in which the support plate forms a tier unit with several support units and has several plate passages, whereby one support unit can be connected to the support plate in such a way that the support plate is the respective Support unit carries with it during a movement, with a) a plug-in element with a head section which, due to its shape, cannot penetrate the plate passage, and with a shaft section projecting from the head section, which is complementary to the plate passage in such a way that it can penetrate it and which has a foot end remote from the head section; b) a support element which is connected to the foot end of the shaft section; wherein c) in a functional configuration of the support unit between the head section of the plug-in element and the support element there remains a distance and a receiving area in which the support plate can be arranged between the head section and the support element or is arranged in a tier unit.
  • the invention also relates to a tier unit for constructing a tier frame for the heat treatment of workpieces, which comprises a support plate with a plurality of plate passages, whereby a support unit is connected to the support plate in such a way that the support plate carries the respective support unit with it during a movement.
  • the invention further relates to a tier frame for the heat treatment of workpieces, which comprises several tier units, each with a support plate and several support units.
  • the ceramic support plates are usually made of silicon carbide SiC, but can also be made of other materials such as graphite, cordierite, mullite, etc.
  • each plate In order for the support plates to be stacked on top of each other, each plate must stand on three or more support units of the type mentioned, which are usually also ceramic and made of the materials mentioned above, since metals cannot be used at the high temperatures. In earlier times, corresponding tier racks were assembled manually by factories when loading a kiln and dismantled again when it was emptied.
  • the processes and in particular the loading of a heat treatment furnace before and its emptying after the heat treatment are now mostly automated with the help of handling robots.
  • the support units are connected to the support plate in a movement-proof manner, specifically where there is a plate passage in the support plate.
  • the support plate then forms a floor unit with the associated support units, which can be gripped and moved as a whole by a handling robot.
  • successive support units are then arranged in the vertical direction along a longitudinal axis.
  • the support element of a support unit rests on the head section of the plug-in element of the support unit underneath.
  • the head section of the plug-in element and the support element clamp the support plate in the manner described above. called function configuration between them.
  • the term functional configuration defines the configuration that the support unit and its plug-in element and support element assume and should maintain when used.
  • the plug-in element and the support element are immovable both in relation to one another and in relation to the support plate.
  • the plug-in element and the support element are usually screwed together.
  • a plug-in element has an external thread at its foot end and is inserted through a plate passage from above.
  • the support element has a complementary internal thread in its coupling area and is screwed to the plug-in element from below.
  • the support units are fixed in position with respect to the support plate.
  • Several problematic aspects arise from this and specifically from a screw connection of the plug-in element and the support element.
  • plug-in element and the support element are exposed to shear stresses that occur as a result of lateral plate movements that are already caused by thermal expansion. In known support units, this regularly leads to breakage, particularly of the plug-in element of the support unit.
  • the plug-in element and the support element leave the functional configuration, for example by the screw connection becoming loose. But then the load is no longer absorbed flatly by the support element, but worn downwards via the screw thread. If tensile, shear or compression stresses occur, breakage can easily occur.
  • the support unit is, for example, in such an unloaded functional configuration when an isolated floor unit is moved by a handling robot that attacks the support plate for this purpose.
  • the support plate is not clamped between the head section of the plug-in element and the support element, although it is still ensured that the support element can absorb the load and the support unit as such is carried along when the tier unit moves.
  • a screw connection can still be formed between the plug-in element and the support element, but it is prevented that the load is absorbed by the screw connection. If powder gets into the areas between the support plate and the support unit, it may be easier to remove and prevent the components from sticking together. Details about such functional configurations can be found below in the description of the exemplary embodiments.
  • the plug-in element can basically be in one piece. However, it is also advantageous if, in the plug-in element, the head section is designed as a separate head part and the shaft section is designed as a shaft part, which are releasably connected to one another by means of a connection, in particular by means of a threaded connection. As can be seen from the description of the exemplary embodiments below, this opens up additional possibilities when assembling a floor unit.
  • the shaft part is designed as a separate shaft part, which is also detachably connected to the support element.
  • the support element is a support sleeve.
  • a sleeve always has a through-channel and can in particular be designed as a hollow cylinder with a constant or stepped internal cross section.
  • the external cross section and the internal cross section can, but do not have to be, circular.
  • the support plate can rest well on the front end of a support sleeve, while the plug-in part protrudes into the interior of the support sleeve.
  • plug-in element is in two parts in the manner specified above; this will become clear below.
  • the counter ribs are preferably designed in the form of cylinder segments, each of which has an indentation on its underside, which is designed in such a way that a) a horizontal, circumferential surface remains radially on the outside on the underside of the respective cylinder segment; or b) the surface of the indentation merges radially on the outside into the inner surface of the support sleeve.
  • plug-in element in which the plug-in element and the support element cannot be moved relative to one another in the functional configuration, can also advantageously be used
  • An alternative variant based on the plug-in element can be achieved, in which the head section is again designed as a separate head part and the shaft section as a shaft part, which are releasably connected to one another by means of a connection, in particular by means of a threaded connection, but in which the shaft part is integral at its foot end is connected to the support element, so that a support/shaft element is formed, which includes the support element and the shaft part in one piece.
  • Figure 5 shows a one-piece plug-in element and a support element of a support unit according to a first exemplary embodiment
  • Figure 10 different partial sections of the tier unit with the support unit according to Figure 8 in a transport phase
  • the figures show reference coordinate systems, each of which should be anchored in rotation with a component assigned to the reference coordinate system or with a structure consisting of several parts, so that they each move with the component or structure in space.
  • the directional information used below means the positive x direction on the right, the positive y direction at the front and the positive z direction at the top.
  • the directions left, back and bottom indicate the opposite direction.
  • a vertical or a vertical plane thus runs in the z direction and a horizontal or a horizontal plane thus runs in an xy plane.
  • not all parts and components are always provided with a reference number.
  • the tier frame 10 comprises a plurality of tier units 14 which are detachably stacked on top of one another, three of which are shown in FIG.
  • Each tier frame 14 includes a support plate 16 and a plurality of support units 18.
  • the support plate 16 defines a top or support side 20 and a bottom or support side 22.
  • Each support unit 18 in turn includes a plug-in element 24, which has a head section 26 and a A shaft section 28 projecting from the head section 26 is defined with a foot end 30 remote from the head section 26.
  • each support unit 18 includes a support element 32 which is connected to the foot end 30 of the shaft section 28.
  • each support plate 16 In order to ensure a sufficiently stable structure for the tier frame 10, each support plate 16 must work together with at least three support units 18;
  • the shape of the support plate 16 can basically be arbitrary and may also depend on the geometry of the combustion chamber of a kiln to be used.
  • the support plate 16 In a connection area in which the support plate 16 is intended to cooperate with a support unit 18, the support plate 16 each has a plate passage 36 with a vertical passage axis and defines a plate thickness 40. In these connection areas, the support plate 16 can optionally have a different thickness than in the Areas in which the workpieces 12 are placed.
  • Each support unit 18 of a floor unit 14 can now be connected to the support plate 16 in such a way that the support plate 16 carries the respective support unit 18 with it during such or other movements.
  • the head section 26 of the plug-in element 24 is designed such that, due to its shape, it cannot penetrate the plate passage 36 of the support plate 16;
  • the shaft section 28, on the other hand, is so complementary to the plate passage 32 that it can penetrate it.
  • the head section 26 is located on the support side 20 of the support plate 16, with the shaft section 28 extending downward through the plate passage 32, so that its foot end 30 is located below the support plate 16.
  • the support element 34 of the support unit 18 is also located below the support plate 16 in the floor unit 14 and is coupled to the foot end 30 of the plug-in element 24 via its coupling area 34.
  • the support unit 18 When used, the support unit 18 can in principle be exposed to two main states, namely a load state in which the support element 32 of the support unit 18 directly absorbs a load and transfers this load downwards, and an unloaded state in which no load is applied to it Support element 32 of the support unit 18 acts.
  • the tier units 14 are located in a frame assembly and the support units 18 of the tier units 14 there each assume a load state.
  • the load condition in the tier unit 14 is defined by the fact that the respective support plate 16 of the tier unit 14 rests on the support elements 32 of the support units 18.
  • the support units 18 already assume such a load state in a floor unit 14, which is placed individually and separately in this way without having to carry workpieces 12.
  • a transport phase explained above is an example of a situation in which the support unit 18 of the floor unit 14 is in an unloaded state in which no load acts on the support element 32 of a support unit 14.
  • the support unit 18 defines a functional configuration. This can be taken up by an insulated support unit 18, but is particularly present when a floor unit 14 is formed from a support plate 16 and support units 18.
  • the plug-in element 24 is coupled to the support element 32 in such a way that a distance 42 and a receiving area 44 remain between the head section 26 of the plug-in element 24 and the support element 32, in which the support plate 16 remains between the head section 26 and the support element 32 can be arranged or is arranged at a floor unit 14. It should be emphasized again that this functional configuration can also be assumed by a support unit 14 as such, i.e. without it being part of a floor unit 14.
  • the plug-in element 24 and the support element 32 are coupled to one another in such a way that in the unloaded functional configuration of the support unit 18, the plug-in element 24 and the support element 32 are movable relative to one another and/or, in the case of a tier unit 14, relative to the support plate 18.
  • plug-in element 24 and the support element 32 are movable relative to one another in an insulated support unit 18 according to the first alternative, this means that in the case of a floor unit 14, the plug-in element 24 and the support element 32 are also each re- are movable relative to the support plate 16 of the floor unit 14. This will be described below using the exemplary embodiments according to FIGS. 5 to 19. In Figure 4, the double arrows shown on the support units 14 then refer separately to the associated plug-in element 24 and the support element 32.
  • FIGS 5 to 7 now illustrate a first exemplary embodiment of the support unit 18, in which the plug-in element 24 is formed in one piece.
  • the plug-in element 24 has a coupling pin 48 which projects to the right or left, i.e. in opposite directions transversely to its longitudinal axis, with an upper side 50, which is curved here and follows a semicircle in cross section.
  • a different design of the top 50 is possible.
  • the shaft section 28 has, from top to bottom, an upper region 28a, a middle region 28b and a lower region 28c.
  • the shaft section 28 tapers from top to bottom, with the coupling pins 48 extending in the radial direction so far that they are aligned with the region with a larger cross section of the shaft section 28.
  • the upper region 28a has the largest cross-section
  • the middle region 28b tapers downwards and merges into the lower region 28c with the smallest cross-section, which includes the foot end 30 and carries the coupling pins 48.
  • the support element 32 is designed in the form of a hollow cylinder as a support sleeve 52, the diameter of which is matched to the head disk 46 so that the support sleeve 52 can be placed on a head disk 46 of an adjacent support unit 18.
  • the support element 32 has a counter device 54, which generally cooperates with the foot end 30 of the plug-in element 24 and specifically, in the exemplary embodiment shown here, with the coupling pins 48 of the plug-in element 24 in such a way that the foot end 30 of the plug-in element 24 supports the support element 32 at a takes movement with you.
  • the foot end 30 of the plug-in element 24 then serves as a driver for the support element 32.
  • two opposing horizontally inwardly projecting counter ribs in the form of cylinder segments 56 are formed on the inner surface of the support sleeve 52 on the right and left, which define an inner radius 58 and free end surfaces 60, which here run vertically.
  • the inner radius 58 is selected and the cylinder segments 56 are spaced and positioned from one another in the circumferential direction in such a way that the coupling pins 48 of the plug-in element 24 can be inserted between the opposite end surfaces 60 of two adjacent cylinder segments 56 when the coupling pins 48 point to the left or right.
  • the inner radius 56 of the cylinder segments 56 is complementary to the lower region 28c of the plug-in element 24.
  • each cylinder segment 56 can be curved in such a way that a kind of threaded passage is formed and the coupling pins 48 of the plug-in element 24 only have a superimposition of a vertical movement and a rotation about the longitudinal axis of the Stretching element 24 can be passed between the cylinder segments 56.
  • each cylinder segment 56 also has an indentation 62, with a horizontal circumferential surface 64 remaining radially on the outside on the underside of the cylinder segment 56, which only has a reference number in FIG. 6B
  • the indentations 62 each provide guide surfaces 66 that are inclined from bottom to top and from the radial outside inwards, which, for the sake of clarity, only have a reference number in FIGS. 6B and 6D and, in the present exemplary embodiment, correspond to the surface of a hemispherical segment and consequently have a curvature .
  • the radius of these hemispherical segments is larger than the inner radius 58 of the cylinder segment 56, but smaller than the inner radius of the support sleeve 52, so that on the underside of the cylinder segments 56 there is a horizontal one, now only designated in Figure 6B Annular surface section 68 is formed.
  • the guide surfaces 66 of the two cylinder segments describe 56 surface segments of a common hemisphere.
  • the plug element 24 or its coupling pin 48 are matched to the cylinder segments 56 in such a way that, viewed in the radial direction, the coupling pins 48 end before the annular surface sections 68 begin.
  • the shaft section 28 of the plug-in element 24 is so long that the coupling pins 48 are located below the cylinder segments 56 when the support unit 18 is under load.
  • a plug-in element 24 is inserted with the foot end 30 first from the support side 20 of the support plate 16 through a plate passage 36. Then a support element 32 on the support side 22 of the support plate 16 with downward-pointing indentations 62 is guided over the plug-in element 24 in such a way that its coupling pin 48 is passed between the cylinder segments 56 and comes to lie below the cylinder segments 56. Then the support element 32 is rotated by 90 ° about its longitudinal axis, so that the cylinder segments 56 come to lie overlapping over the coupling pin 48 and the right and left sides of the plug-in element 24 and the support element 32 point in the same direction; This configuration can be clearly seen in Figure 6C, for example.
  • the support plate 16 now rests with its support side 22 on the support element 32 and the head disk 46 of the plug-in element 24 rests on the support side 20 of the day plate 16.
  • the coupling pins 48 are located below the locking device 54 .
  • the support plate 16 first lifts off the support elements 32 of the existing support units 18.
  • the respective plug-in element 24 is also moved upwards, with the coupling pins 48 of the plug-in elements 24 moving upwards into the indentations 62 of the locking device 54, i.e. the cylinder segments 56, and finally abutting the cylinder segments 56.
  • This situation is illustrated in Figures 7A, B, C, D.
  • a safety device 70 is also established, which ensures sufficiently reliably that the plug-in element 24 remains connected to the support element 32, when it is transferred from the loaded state to the unloaded state and when it is in the unloaded state.
  • the support element 32 rotates relative to the plug-in element 24, so that the right and left sides of the plug-in element 24 are no longer in the direction of the right or left side of the support elements 32 have.
  • the top sides 50 of the coupling pins 48 reach the guide surfaces 66 of the counter device 54 of the support element 32. Due to their upward and inwardly inclined design, the weight creates a kind of forced guidance or .Forced rotation of the support element 32 and the plug-in element 24 relative to each other, with the two components being forced into their driving configuration explained above.
  • the safety effect of the safety device 70 is further increased.
  • Figures 8 to 10 illustrate a second exemplary embodiment of the support unit 18, in which the plug-in element 24 is formed in one piece.
  • the support unit 18 differs from the support unit 18 according to the first exemplary embodiment according to FIGS. 5 to 7 only by a modification of the counter device 54.
  • the indentation 62 is designed in such a way that there is no longer any circumferential horizontal surface on the underside of the cylinder segments 56.
  • the guide surface 66 of the indentation 62 merges radially outside, so to speak seamlessly, into the inner lateral surface of the support sleeve 52, which can be clearly seen in Figures 9B and 9C.
  • FIGS 11 to 13 illustrate a third exemplary embodiment of the support unit 18, in which the plug-in element 24 is, however, designed in two parts.
  • the head section 26 is designed as a separate head part 72 and the shaft section 28 is designed as a separate shaft part 74.
  • the head part 72 and the shaft part 74 can be releasably connected to one another, for which purpose a connection 76 is provided, which in the present exemplary embodiment is a threaded connection.
  • the head part 72 has a threaded sleeve and the shaft part 74 has a complementary external thread on its upper region 28a; these components can also be swapped.
  • a different connection can also be designed, for example in the manner of a bayonet lock.
  • the shaft part 74 - and thus the shaft section 28 - has a constant cross section along its longitudinal axis in the areas 28a, 28b and 28c.
  • the counter device 54 of the support element 32 is formed by two vertical guide slots 78 in the support sleeve 52, which extend in the wall from a lower, open end 80 to an upper stop end 82 opposite on the right and left sides of the support sleeve 52.
  • the width of the guide slots 78 is complementary to the width of the coupling pins 48 on the plug-in element 24.
  • the support element 32 is now arranged on the support side 22 of the support plate 16 so that the open ends 80 of the guide slots 78 point downwards.
  • the shaft part 74 is inserted from below into the support sleeve 52, with its foot end 30 pointing downwards, and the coupling pins 48 are inserted into the guide slots 78 of the support element 32.
  • the upper connecting end of the shaft part 74 is pushed from below through the plate passage 36 of the support plate 16 and the head part 72 is connected to the plug-in part 74 on its support side 20.
  • the support plate 16 again rests on the support element 32 and the head part 72 rests on the support plate 16;
  • the corresponding support element 32 of a support unit 18 adjacent above rests on the head part 72.
  • the length of the plug-in part 74 is coordinated so that in the load state the coupling pins 48 are arranged between the lower open end 80 and the upper stop end 82 of the guide slots 78; This is shown in Figures 12A, 12B and 12C.
  • the support element 32 can slide downward until the stop ends 82 of the guide slots 78 reach the coupling pins 48 of the shaft part 74, which Then wear support element 32; this can be seen in Figures 13A, 13B and 13C.
  • the safety device 70 is realized here through the interaction of the coupling pins 48 with the guide slots 78.
  • three or more coupling pins 48 can also be present on the plug-in element 24, in which case a corresponding number of guide slots 78 are present in a corresponding arrangement.
  • FIGS. 11 to 13 illustrate a fourth exemplary embodiment of the support unit 18, in which the plug-in element 24 is again designed in two parts.
  • This support unit 18 differs from the support unit 18 of the third exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 13 in two aspects.
  • guide grooves 84 are formed, which also have a lower open end 80 and an upper stop end 82.
  • the extension of the coupling pins 48 on the shaft part 74 is coordinated so that the coupling pins 48 can be inserted into the guide grooves 84 from below.
  • a floor unit 14 is assembled as described above for the third exemplary embodiment, with the coupling pins 48 being arranged in the guide grooves 84 accordingly.
  • Figures 15A, 15B and 15C illustrate the load state in which the coupling pins 48 are positioned between the open end 80 and the stop end 82 of the guide grooves 84.
  • Figures 16A and 16B show the unloaded state in a transport phase in which the support element 32 rests on the coupling pins 48 with the stop ends 82 of the guide grooves 84.
  • FIGS 17 to 19 illustrate a fifth exemplary embodiment of the support unit 18, in which the plug-in element 24 is also designed in two parts.
  • the foot end 30 of the shaft part 74 here has no coupling pins, rather the lower region 28c of the shaft section 28 forms the foot end 30 and is designed as a coupling collar, which here specifically forms a coupling cone 86, which extends from the middle area 28b extended downwards.
  • the upper area 28a and the middle area 28b have an identical, constant cross section, at least in the embodiment shown.
  • the lower region 28c can, for example, also have a constant cross section and have a circumferential rib as a collar at the foot end 30.
  • the inner surface of the support sleeve 52 is stepped and has an upper section 88 and a lower sleeve section 90 with a larger inner diameter, so that between the section 88 and the sleeve section 90 the counter unit 54 is formed by a circumferential step 92 with a downward-facing step surface 94 that is complementary to the coupling collar, i.e. the coupling cone 86.
  • the upper section 88 has an inner diameter that is complementary to the upper regions 28a, 28b of the shaft part 74, whereas the inner diameter of the lower sleeve section 90 is matched to the coupling cone 86 of the shaft part 74.
  • a cone section that tapers upwards is formed between the upper section 88 and the lower sleeve section 90; however, this does not have to be the case.
  • the shaft part 74 is also guided from below through the support sleeve 52 until the shaft part 74 protrudes through the plate passage 36 onto the support side 20 of the support plate 16, where it is connected to the head part 72 by means of the threaded connection 76 becomes.
  • Figures 20 to 22 show a sixth exemplary embodiment of the support unit 18, which implements the alternative described above, that the plug-in element 24 and the support element 32 are not movable relative to one another, the distance 42 between the Head section 26 of the plug-in element 24 and the support element 32 is larger than the plate thickness 40.
  • the, here again one-piece, plug-in element 24 is provided at its foot end 30 with an external thread 96, while the support element 32 is provided in its coupling area 34 with a complementary internal thread 98.
  • the foot end 30 and the coupling area 34 of the support element 32 can also be designed alternatively and, for example, again form a type of bayonet lock.
  • the support sleeve 52 is stepped with an upper section 88 and a lower, downwardly open sleeve section 90 and a step 92, whereby there is no cone section running in between.
  • the inner diameter and the cross section of the lower sleeve section 90 of the support element 32 and the outer diameter and cross section of the head section 26 of the plug-in element 24 are coordinated with one another in such a way that a support element 32 can be guided from above over the head section 26 of the plug-in element 24 of a support unit 18 adjacent to the bottom , so that the support element 32 receives and surrounds this adjacent head section 26.
  • Figure 21 shows the load state and the loaded functional configuration of the support unit 18.
  • the support sleeve 52 of a support unit 18 rests in the downward direction on the head section 26 of the plug-in element 24 of a support unit 18 adjacent to the bottom.
  • the support sleeve 52 in the load state of a tier frame 10 rests directly on the support plate 16 arranged underneath of an associated tier unit 14.
  • the support plate 16 rests on the support sleeve 52, but a distance remains between the support plate 16 and the head section 26 in the upward direction, which corresponds to the difference between the distance 42 and the plate thickness 40.
  • the support unit 18 falls downwards in the unloaded functional configuration relative to the support plate 16 until the head section 26 of the plug-in element 24 rests on the support side 20 of the support plate 16. A distance then remains between the support plate 16 and the support elements 32 in the downward direction, which again corresponds to the difference between the distance 42 and the plate thickness 40. This is shown in Figure 22.
  • FIG. 23 to 25 finally show, as a modification, a seventh exemplary embodiment of the support unit 18, which also realizes that the plug-in element 24 and the support element 32 are not movable relative to one another, the distance 42 between the head section 26 of the plug-in element 24 and the support element 32 being larger than the plate thickness is 40.
  • the shaft part 74 is connected in one piece to the support element 32 at its foot end 30, so that a support/shaft element 100 is formed, which includes the support element 32 and the shaft part 74 of the plug-in element 24 in one piece.
  • the head part 72 is present separately and is designed as an axially continuous head ring 102 with an internal thread that is complementary to an external thread in the upper region 28a of the shaft part 74, whereby the connection 76 is or can be established.
  • another connection 76 can be designed, for example in the manner of a bayonet lock.
  • the head part 72 can be closed on its top as in the other exemplary embodiments.
  • the upper region 28a of the shaft part 74 merges into the middle region 28b via a circumferential clamping step 104 with an upwardly facing step surface 106; the lower region 28c with the foot end 30 has the same cross-section as the middle region 28b in the present embodiment.
  • the head ring 102 can be screwed against the clamping step 104 and thereby clamped.
  • a circumferential support step 108 with a support step surface 110 is formed in the support/shaft element 100, on which the support plate 16 can rest.
  • the axial extent of the sections 28b and 28c of the shaft part 74 from the clamping step 104 to its foot end 30 or to the support element 32 corresponds to the distance 42 and the receiving area 44 of the support unit 18.
  • the support element 32 is not designed as a support sleeve, but also has a sleeve section 90 that is open at the bottom, but is closed in the upward direction.
  • the term sleeve section here simply means that there is a circumferential wall in this section that surrounds an interior space.
  • the inner diameter and cross section of the sleeve section 90 are matched to the outer diameter and cross section of the head section 26 of the plug-in element 24, here the head ring 102: a support element 32, here the support/shaft element 100, can be placed over the head section from above 26 of the plug-in element 24 of a downwardly adjacent support unit 18 are guided, so that the support element 32 receives and surrounds this adjacent head section 26.
  • Figure 24 shows the load state and the loaded functional configuration of the support unit 18.
  • the support element 32 in the load state of a tier frame 10 rests directly on the support plate 16 arranged underneath of an associated tier unit 14.
  • the support element 32 of the support/shaft element 100 has a kind of bell shape in the exemplary embodiment shown here.
  • the geometry of the support element 32 can deviate from this and, for example, can also be designed in the manner of a cylinder.
  • the support element 32 can also be longer in the axial direction than in the exemplary embodiment shown here. This applies in principle to all of the exemplary embodiments described: the length of the support element 32 is tailored to how large the distance between two adjacent support plates 16 in the tier frame 10 should be.
  • the tiered unit 14 is assembled in such a way that the shaft part 74 is guided with the upper region 28a leading from below through the plate passage 32 of the support plate 16.
  • the head part 72 is then screwed onto the shaft part 74 and clamped against its clamping step 104.
  • the support plate 16 rests on the support step surface 110 of the support element 32, but a distance remains between the support plate 16 and the head section 26 in the upward direction, which corresponds to the difference between the distance 42 and the plate thickness 40.
  • the support unit 18 falls downwards in the unloaded functional configuration with respect to the support plate 16 until the head section 26, i.e. in the present exemplary embodiment, the head part 72 in the form of the head ring 102, of the plug-in element 24 the support side 20 of the support plate 16 rests. A distance then remains between the support plate 16 and the support element 32 in the downward direction, which again corresponds to the difference between the distance 42 and the plate thickness 40. This can be seen in Figure 24.

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Abstract

Es ist eine Stützeinheit (18) für eine Tragplatte (16) zum Aufbau eines Etagengestells (10) für die Wärmebehandlung von Werkstücken (12) angegeben, bei dem die Tragplatte (16) mit mehreren Stützeinheiten (18) eine Etageneinheit (14) ausbildet und mehrere Plattendurchgänge (36) aufweist, wobei dort jeweils eine Stützeinheit (18) derart mit der Tragplatte (16) verbindbar ist, dass die Tragplatte (16) die jeweilige Stützeinheit (18) bei einer Bewegung mit sich führt. Es gibt ein Steckelement (24) mit einem Kopfabschnitt (26), welcher auf Grund seiner Form den Plattendurchgang (36) nicht durchdringen kann, und mit einem von dem Kopfabschnitt (26) abragenden Schaftabschnitt (28), welcher derart komplementär zu dem Plattendurchgang (36) ist, dass er diesen durchdringen kann und welcher ein von dem Kopfabschnitt (26) abliegendes Fußende (30) hat. Außerdem gibt es ein Stützelement (32), welches mit dem Fußende (30) des Schaftabschnitts (28) verbunden ist. In einer Funktionskonfiguration der Stützeinheit (18) verbleibt zwischen dem Kopfabschnitt (26) des Steckelements (24) und dem Stützelement (32) ein Abstand (42) und ein Aufnahmebereich (44), in welchem die Tragplatte (16) zwischen dem Kopfabschnitt (26) und dem Stützelement (32) anordenbar ist oder bei einer Etageneinheit (14) angeordnet ist. In unbelasteter Funktionskonfiguration der Stützeinheit (18) sind das Steckelement (24) und das Stützelement (32) relativ zueinander und/oder bei einer Etageneinheit (14) relativ zur Tragplatte (18) beweglich. Außerdem sind eine Etageneinheit (14) mit einer Tragplatte (16) und solchen Stützeinheiten (18) und ein Etagengestellt (10) mit solchen Etageneinheiten (14) angegeben.

Description

Stützeinheit für eine Tragplatte zum Aufbau eines Etagengestells, Etageneinheit mit solchen Stützeinheiten und Etagengestell für die Wärmebehandlung von Werkstücken
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Stützeinheit für eine Tragplatte zum Aufbau eines Etagengestells für die Wärmebehandlung von Werkstücken, bei dem die Tragplatte mit mehreren Stützeinheiten eine Etageneinheit ausbildet und mehrere Plattendurchgänge aufweist, wobei dort jeweils eine Stützeinheit derart mit der Tragplatte verbindbar ist, dass die Tragplatte die jeweilige Stützeinheit bei einer Bewegung mit sich führt, mit a) einem Steckelement mit einem Kopfabschnitt, welcher auf Grund seiner Form den Plattendurchgang nicht durchdringen kann, und mit einem von dem Kopfabschnitt abragenden Schaftabschnitt, welcher derart komplementär zu dem Plattendurchgang ist, dass er diesen durchdringen kann und welcher ein von dem Kopfabschnitt abliegendes Fußende hat; b) einem Stützelement, welches mit dem Fußende des Schaftabschnitts verbunden ist; wobei c) in einer Funktionskonfiguration der Stützeinheit zwischen dem Kopfabschnitt des Steckelements und dem Stützelement ein Abstand und ein Aufnahmebereich verbleibt, in welchem die Tragplatte zwischen dem Kopfabschnitt und dem Stützelement anordenbar ist oder bei einer Etageneinheit angeordnet ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Etageneinheit zum Aufbau eines Etagengestells für die Wärmebehandlung von Werkstücken, welche eine Tragplatte mit mehrere Plattendurchgängen umfasst, wobei dort jeweils eine Stützeinheit derart mit der Tragplatte verbunden ist, dass die Tragplatte die jeweilige Stützeinheit bei einer Bewegung mit sich führt. Ferner betrifft die Erfindung ein Etagengestell für die Wärmebehandlung von Werkstücken, welches mehrere Etageneinheiten mit jeweils einer Tragplatte und mehreren Stützeinheiten umfasst.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 1.000 °C, werden die Werkstücke häufig in mehreren Ebenen auf Etagengestellen mit keramischen Tragplatten platziert und darauf in einem entsprechenden Brennofen behandelt. Die keramischen Tragplatten sind in der Regel aus Siliciumcarbid SiC, können aber auch aus anderen Werkstoffen, wie Graphit, Cordierit, Mullit, etc. sein.
Damit die Tragplatten aufeinandergestapelt werden können, muss jede Platte auf drei oder mehr Stützeinheiten der eingangs genannten Art stehen, die in der Regel ebenfalls keramisch und aus den oben genannten Materialien sind, da Metalle bei den hohen Temperaturen nicht verwendet werden können. In früheren Zeiten wurden entsprechende Etagengestelle manuell von Werken beim Beschicken eines Brennofens auf- und bei dessen Entleerung wieder abgebaut.
Die Abläufe und insbesondere die Beschickung eines Wärmebehandlungsofens vor und dessen Entleerung nach der Wärmebehandlung erfolgen aber mittlerweile meist automatisiert mit Hilfe von Handhabungsrobotern. Hierfür sind die Stützeinheiten bewegungsfest mit der Tragplatte verbunden, und zwar dort, wo sich jeweils ein Plattendurchgang in der Tragplatte befindet. Die Tragplatte bildet dann mit den zugehörigen Stützeinheiten eine Etageneinheit, die von einem Handhabungsroboter als Ganzes gegriffen und bewegt werden kann.
In einem Etagengestell sind dann in vertikaler Richtung aufeinanderfolgende Stützeinheiten entlang einer Längsachse angeordnet. In der Regel ruht dabei das Stützelement einer Stützeinheit auf dem Kopfabschnitt des Steckelements der darunterliegenden Stützeinheit.
Bei vom Markt her bekannten Stützeinheiten der eingangs genannten Art klemmen der Kopfabschnitt des Steckelements und das Stützelement die Tragplatte in der oben ge- nannten Funktionskonfiguration zwischen sich ein. Der Begriff Funktionskonfiguration definiert diejenige Konfiguration, welche die Stützeinheit und deren Steckelement und Stützelement funktionsgemäß bei ihrer Verwendung einnehmen und auch beibehalten sollen.
Bei bekannten Stützeinheiten sind in dieser Funktionskonfiguration das Steckelement und das Stützelement sowohl zueinander als auch bezogen auf die Tragplatte unbeweglich.
Hierzu werden das Steckelement und das Stützelement in der Regel miteinander verschraubt. Beispielsweise hat ein Steckelement an seinem Fußende ein Außengewinde und wird von oben durch einen Plattendurchgang gesteckt. Das Stützelement hat in seinem Koppelbereich ein komplementäres Innengewinde und wird von unten her mit dem Steckelement verschraubt.
Unabhängig von der konkreten Verbindungsart sind jedenfalls die Stützeinheiten bezogen auf die Tragplatte positionsfest. Daraus und konkret aus einer Schraubverbindung des Steckelements und des Stützelements ergeben sich mehrere problematische Aspekte.
Zunächst ist es bereits eine Herausforderung, bei mehreren für ein Etagengestell benötigten Etageneinheiten die Stützeinheiten derart zu positionieren, dass die jeweils vertikal aufeinanderfolgenden Stützeinheiten in achsflucht sind und es nicht in radialer Richtung zu Versätzen kommt, die ein passgenaues Aufeinanderstapeln der Etageneinheiten vereiteln. Für solche Versatzprobleme können beispielsweise die baulichen Toleranzen bei der Länge und Breite der Tragplatte, bei den Positionen und Durchmessern der Plattendurchgänge und bei den Durchmessern der Steck- und Stützelemente verantwortlich sein.
Zudem sind das Steckelement und das Stützelement Scherspannungen ausgesetzt, die durch laterale Plattenbewegungen auftreten, die bereits durch thermische Ausdehnungen entstehen. Bei bekannten Stützeinheiten kommt es dadurch regelmäßig zu einem Bruch insbesondere des Steckelements der Stützeinheit.
Ferner kann es im Betrieb dazu kommen, dass das Steckelement und das Stützelement die Funktionskonfiguration verlassen, indem sich beispielsweise die Schraubverbindung lockert. Dann wird aber die Last nicht mehr flächig von dem Stützelement aufgenommen, sondern über das Schraubengewinde nach unten abgetragen. Bei auftretenden Zug-, Scher- oder Stauchspannungen kann es leicht zum Bruch kommen.
Auch bei funktionsgemäßer Verklemmung verbleiben kleine Spalte zwischen der Tragplatte und dem Kopfabschnitt des Steckelements bzw. dem Stützelement. Dort, und weiter im Plattendurchgang, kann sich Pulver aus Keramikabrieb ansammeln, das dann bei späteren Wärmebehandlungen lokale Schmelzphasen verursachen kann, die beim Abkühlen dann zu einer starren Verklebung der Bauteile mit der Tragplatte führen.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Stützvorrichtung, eine Etageneinheit und ein Etagengestell der eingangs genannten Art bereitzustellen, die diesen Gedanken Rechnung tragen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird bei einer Stützeinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass d) in unbelasteter Funktionskonfiguration der Stützeinheit das Steckelement und das Stützelement relativ zueinander und/oder bei einer Etageneinheit relativ zur Tragplatte beweglich sind.
Die Stützeinheit liegt zum Beispiel in einer solchen unbelasteten Funktionskonfiguration vor, wenn eine vereinzelte Etageneinheit von einem Handhabungsroboter bewegt wird, der für diesen Zweck an der Tragplatte angreift. Bei einer solchen Ausbildung der Stützeinheit wird die Tragplatte nicht zwischen dem Kopfabschnitt des Steckelements und dem Stützelement eingeklemmt, wobei dennoch sichergestellt ist, dass das Stützelement die Last aufnehmen kann und die Stützeinheit als solche bei einer Bewegung der Etageneinheit mitgeführt wird. Es kann immer noch eine Schraubverbindung zwischen dem Steckelement und dem Stützelement ausgebildet sein, es ist aber unterbunden, dass die Last von der Schraubverbindung aufgenommen wird. Falls Pulver in die Bereiche zwischen der Tragplatte und der Stützeinheit gelangt, kann dieses gegebenenfalls leichter entfernt und ein Verkleben der Bauteile verhindert werden. Details zu solchen Funktionskonfigurationen ergeben sich weiter unten aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Das Steckelement kann grundsätzlich einteilig sein. Es ist aber ebenfalls vorteilhaft, wenn bei dem Steckelement der Kopfabschnitt als separates Kopfteil und der Schaftabschnitt als Schaftteil ausgebildet sind, welche mittels einer Verbindung, insbesondere mittels einer Gewindeverbindung, lösbar miteinander verbunden sind. Wie weiter unten aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervorgeht, eröffnet dies ergänzende Möglichkeiten beim Zusammenbau einer Etageneinheit.
Bei einer Variante ist das Schaftteil als separates Schaftteil ausgebildet, das auch mit dem Stützelement lösbar verbunden ist.
Dann ist es besonders günstig, wenn das Stützelement eine Stützhülse ist. Eine Hülse hat immer einen Durchgangskanal und kann insbesondere als Hohlzylinder mit konstantem oder auch gestuftem Innenquerschnitt ausgebildet sein. Der Außenquerschnitt und der Innenquerschnitt können, müssen jedoch nicht kreisförmig sein. Auf dem Stirnende einer Stützhülse jedenfalls kann die Tragplatte gut aufliegen, während das Steckteil ins Innere der Stützhülse hineinragt.
Damit das Steckelement und das Stützelement in der unbelasteten Funktionskonfiguration nicht ihre Verbindung miteinander verlieren, ist es günstig, wenn das Stützelement eine Kontereinrichtung aufweist, die mit dem Fußende des Steckelements derart zusammenarbeitet, dass das Fußende des Steckelements das Stützelement bei einer Bewegung mitnimmt.
Dabei sind im Zusammenspiel mit einer Stützhülse folgende Alternativen besonders bevorzugt, bei denen a) das Steckelement an seinem Fußende wenigstens zwei quer zu seiner Längsachse abragende Koppelzapfen trägt, wobei aa) die Kontereinrichtung der Stützhülse passend zu den Koppelzapfen des Steckelements Konterrippen umfasst, die an der Innenmantelfläche der Stützhülse nach innen ragen und in Umfangsrichtung derart voneinander beabstandet sind, dass die Koppelzapfen des Steckelements zwischen den Konterrippen hindurchgeführt werden kann; oder ab) die Kontereinrichtung der Stützhülse zu den Koppelzapfen des Steckelements komplementäre Führungsschlitze oder Führungsnuten umfasst, die sich in der Wand der Stützhülse von einem offenen Ende bis zu einem Anschlagsende erstrecken und in denen die Koppelzapfen des Steckelements geführt sind; oder b) das Steckelement an seinem Fußende einen Koppelkragen, insbesondere einen Koppelkonus, ausbildet und die Kontereinrichtung der Stützhülse durch eine zum Koppelkragen komplementäre Stufe mit einer nach unten weisenden Stufenfläche in der Innenmantelfläche der Stützhülse ausgebildet ist.
Besonders in den Fällen a)ab) und b) ist es günstig, wenn das Steckelement in der oben angegebenen Weise zweiteilig ist; dies wird weiter unten deutlich.
Bei der Alternative a)aa) sind die Konterrippen bevorzugt in Form von Zylindersegmenten ausgebildet, die an Ihrer Unterseite jeweils eine Einbuchtung aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass a) radial außen auf der Unterseite des jeweiligen Zylindersegments eine horizontale, umlaufende Fläche verbleibt; oder b) die Fläche der Einbuchtung radial außen in die Innenmantelfläche der Stützhülse übergeht.
Eine Ausbildung, bei der das Steckelement und das Stützelement in der Funktionskonfiguration nicht relativ zueinander bewegt werden können, kann günstig dadurch realisiert werden, dass das Steckelement an seinem Fußende ein Außengewinde und die Stützhülse in ihrem Koppelbereich ein dazu komplementäres Innengewinde aufweist.
Eine solche Ausbildung, bei der das Steckelement und das Stützelement in der Funktionskonfiguration nicht relativ zueinander bewegt werden können, kann vorteilhaft auch mit einer bezogen auf das Steckelement alternativen Variante erreicht werden, bei der wieder der Kopfabschnitt als separates Kopfteil und der Schaftabschnitt als Schaftteil ausgebildet sind, welche mittels einer Verbindung, insbesondere mittels einer Gewindeverbindung, lösbar miteinander verbunden sind, bei der aber das Schaftteil an seinem Fußende einstückig mit dem Stützelement verbunden ist, so dass ein Stütz/Schaft-Element ausgebildet ist, welches das Stützelement und das Schaftteil einteilig umfasst.
Wie oben erläutert ist, ruht im Etagengestell in der Regel das Stützelement einer Stützeinheit auf dem Kopfabschnitt des Steckelements der darunterliegenden Stützeinheit. Alternativ hierzu kann es vorteilhaft sein, dass die Stützhülse einen unteren Abschnitt mit einem Innendurchmesser und einem Querschnitt hat, die so auf den Außendurchmesser und den Querschnitt des Kopfabschnitts des Steckelements abgestimmt sind, dass ein Stützelement von oben über den Kopfabschnitt des Steckelements einer nach unten benachbarten Stützeinheit geführt werden kann, so dass das Stützelement diesen benachbarten Kopfabschnitt aufnimmt und umgibt. Unter Last im Etagengestell trägt dann ein Stützelement die ihm in der Etageneinheit zugeordnete Tragplatte und steht seinerseits auf der Tragplatte der darunter angeordneten Etageneinheit auf. Dies ist besonders in den Fällen günstig, in denen das Steckelement und das Stützelement in der Funktionskonfiguration nicht relativ zueinander beweglich sind.
Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Etageneinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Stützeinheiten mit einigen, mehreren oder allen der oben erläuterten möglichen Merkmale ausgebildet sind.
Die oben genannte Aufgabe wird bei einem Etagengestell der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Etageneinheiten jeweils eine solche Etageneinheit sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Figur 1 eine Frontansicht eines Etagengestells für die Wärmebehandlung von Werkstücken, bei dem mehrere Etageneinheiten aus jeweils einer Tragplatte und mehreren Stützeinheiten aufeinander gestapelt sind;
Figur 2 eine Detailansicht eines Eckbereichs des Etagengestells;
Figur 3 eine Frontansicht des Etagengestells, bei dem die oberste Etageneinheit abgehoben ist und in einer Transportphase gezeigt ist, in der die Etageneinheit gesondert bewegt wird und in der die Stützeinheiten in einer unbelasteten Funktionskonfiguration vorliegen;
Figur 4 eine Frontansicht der Etageneinheit, bei welcher die Beweglichkeit der Tragplatte und der Stützeinheiten zueinander bei unbelasteter Funktionskonfiguration der Stützeinheiten veranschaulicht ist;
Figur 5 ein einteiliges Steckelement und ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 6 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 5 im Gestellverbund;
Figur 7 Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 5 in einer Transportphase;
Figur 8 ein einteiliges Steckelement und ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Figur 9 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 8 im Gestellverbund;
Figur 10 verschiedene Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 8 in einer Transportphase;
Figur 11 ein zweiteiliges Steckelement aus einem Kopfteil und einem Schaftteil sowie ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; Figur 12 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 11 im Gestellverbund;
Figur 13 Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 11 in einer Transportphase;
Figur 14 ein zweiteiliges Steckelement aus einem Kopfteil und einem Schaftteil sowie ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Figur 15 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 14 im Gestellverbund;
Figur 16 Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 14 in einer Transportphase;
Figur 17 ein zweiteiliges Steckelement aus einem Kopfteil und einem Schaftteil sowie ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
Figur 18 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 17 im Gestellverbund;
Figur 19 verschiedene Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 17 in einer Transportphase;
Figur 20 ein erneut einteiliges Steckelement und ein Stützelement einer Stützeinheit gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
Figur 21 einen Teilschnitt einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 20 im Gestellverbund;
Figur 22 einen Teilschnitt der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 20 in einer Transportphase;
Figur 23 ein Kopfteil und ein Stütz/Schaftelement einer Stützeinheit gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel; Figur 24 Teilschnitte einer Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 23 im Gestellverbund;
Figur 25 Teilschnitte der Etageneinheit mit der Stützeinheit gemäß Figur 23 in einer Transportphase.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Etagengestell für die Wärmebehandlung von Werkstücken 12, das insbesondere bei Wärmebehandlungen bei Temperaturen von über 1.000°C verwendet wird.
In den Figuren sind Bezugs-Koordinatensysteme gezeigt, die jeweils drehtest mit einem dem Bezugskoordinatensystem zugeordneten Bauteil oder mit einem aus mehreren Teilen bestehenden Aufbau verankert sein sollen, so dass sie sich jeweils mit dem Bauteil oder Aufbau im Raum mitbewegen. Bezogen auf die Koordinatensysteme und unter Berücksichtigung der Ausrichtung des Etagengestells 10 und der Etageneinheiten 14 im Ofenbetrieb bedeuten die nachstehend verwendeten Richtungsangaben rechts die positive x- Richtung, vorne die positive y-Richtung und oben die positive z-Richtung. Die Richtungsangaben links, hinten und unten geben die jeweils entgegengesetzte Richtung an. Eine Vertikale oder eine vertikale Ebene verläuft somit in z-Richtung und eine Horizontale oder eine horizontale Ebene verläuft somit in einer xy-Ebene. In den Figuren außerdem sind der Übersichtlichkeit halber nicht immer alle Bauteile und Komponenten mit einem Bezugszeichen versehen.
Das Etagengestell 10 umfasst mehrere lösbar aufeinandergestapelte Etageneinheiten 14, von denen in Figur 1 drei gezeigt sind, wobei die nachfolgend erläuterten Bauteile nur bei dem dort obersten Etagengestell 14 mit Bezugszeichen versehen sind. Jedes Etagengestell 14 umfasst jeweils eine Tragplatte 16 und mehrere Stützeinheiten 18. Die Tragplatte 16 definiert eine Oberseite oder Tragseite 20 und eine Unterseite oder Stützseite 22. Jede Stützeinheit 18 ihrerseits umfasst ein Steckelement 24, das einen Kopfabschnitt 26 und ei- nen von dem Kopfabschnitt 26 abragenden Schaftabschnitt 28 mit einem von dem Kopfabschnitt 26 abliegenden Fußende 30 definiert. Außerdem umfasst jede Stützeinheit 18 ein Stützelement 32, welches mit dem Fußende 30 des Schaftabschnitts 28 verbunden ist.
Die Figuren 1 bis 22 veranschaulichen Ausführungsbeispiele, bei denen das Stützelement 32 einen Koppelbereich 34 hat, der zu dem Fußende 30 des Schaftabschnitts 28 komplementär ist. Bei einer weiter unten anhand des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 23 bis 25 beschriebenen Abwandlung kann das Stützelement 32 aber auch einstückig mit dem Schaftabschnitt 28 verbunden sein.
Die Werktücke 12 werden oder sind auf der Tragseite 20 der Tragplatte 16 positioniert, die bei einer aufgestellten Etageneinheit 14 mit ihrer Stützseite 22 auf dem Stützelement 32 der Stützeinheit 18 aufliegt. Dabei können die Etageneinheiten 14 so aufeinandergestapelt werden, dass zwischen zwei benachbarten Tragplatten 16 des Etagengestells 10 ein Abstand verbleibt, indem die Stützeinheiten 18 lösbar aufeinandergesetzt werden. Die Figuren 1 und 3 zeigen ein Etagengestell 10 mit lediglich drei Etageneinheiten 14; in der Praxis umfasst ein Etagengestell 10 durchaus auch zehn oder mehr Etageneinheiten 14.
Um einen ausreichend stabilen Aufbau zu dem Etagengestell 10 sicherzustellen, muss jede Tragplatte 16 mit mindestens drei Stützeinheiten 18 Zusammenarbeiten; die Form der Tragplatte 16 kann dabei grundsätzlich beliebig sein und hängt gegebenenfalls auch von der Geometrie des Brennraumes eines zu nutzenden Brennofens ab. In einem Verbindungsbereich, in dem die Tragplatte 16 mit einer Stützeinheit 18 Zusammenarbeiten soll, weist die Tragplatte 16 jeweils einen Plattendurchgang 36 mit vertikaler Durchgangsachse auf und definiert eine Plattendicke 40. In diesen Verbindungsbereichen kann die Tragplatte 16 gegebenenfalls eine andere Dicke haben, als in den Bereichen, in denen die Werkstücke 12 aufgesetzt werden.
Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist die Tragplatte 16 der Etageneinheit 14 rechteckig und hat in jedem ihrer vier Eckbereiche 38 einen Plattendurchgang 36; dort ist jeweils eine Stützeinheit 18 angeordnet. Figur 2 veranschaulicht Eckbereiche 38 bei zwei aufeinander gesetzten Etageneinheiten 14 in einer perspektivischen Ansicht. Wie eingangs erläutert wurde, wird eine Etageneinheit 14 von einem Roboter zum Aufbau oder Abbau des Etagengestells 10 in einer Transportphase bewegt, der hierzu an der Tragplatte 16 angreift. Eine solche Transportphase veranschaulicht Figur 3, in der die dort oberste, mit Werkstücken 12 beladene Etageneinheit 14 von den beiden bereits aufeinandergestapelten Etageneinheiten 14 gelöst ist.
Jede Stützeinheit 18 einer Etageneinheit 14 kann nun derart mit der Tragplatte 16 verbunden werden, dass die Tragplatte 16 die jeweilige Stützeinheit 18 bei einer solchen oder sonstigen Bewegung mit sich führt.
Für diesen Zweck ist der Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 so ausgebildet, dass er auf Grund seiner Form den Plattendurchgang 36 der Tragplatte 16 nicht durchdringen kann; der Schaftabschnitt 28 ist dagegen derart komplementär zu dem Plattendurchgang 32, dass er diesen durchdringen kann. Bei der Etageneinheit 14 befindet sich der Kopfabschnitt 26 auf der Tragseite 20 der Tragplatte 16, wobei der Schaftabschnitt 28 sich nach unten durch den Plattendurchgang 32 hindurch erstreckt, so dass sich sein Fußende 30 unterhalb der Tragplatte 16 befindet. Das Stützelement 34 der Stützeinheit 18 befindet sich bei der Etageneinheit 14 ebenfalls unterhalb der Tragplatte 16 und ist über seinen Koppelbereich 34 mit dem Fußende 30 des Steckelements 24 gekoppelt.
Die Stützeinheit 18 kann bei ihrer Verwendung im Grundsatz zwei Hauptzuständen ausgesetzt sein, nämlich einem Last-Zustand, in welchem das Stützelement 32 der Stützeinheit 18 unmittelbar eine Last aufnimmt und diese Last nach unten abträgt, und einem unbelasteten Zustand, in dem keine Last auf das Stützelement 32 der Stützeinheit 18 wirkt.
In einem Etagengestell 10, wie es in Figur 1 veranschaulicht ist, oder bei den unteren beiden Etageneinheiten 14 in Figur 2 befinden sich die Etageneinheiten 14 in einem Gestellverbund und nehmen die Stützeinheiten 18 der dortigen Etageneinheiten 14 jeweils einen Last-Zustand ein. Allgemein ausgedrückt definiert sich der Last-Zustand bei der Etageneinheit 14 dadurch, dass die jeweilige Tragplatte 16 der Etageneinheit 14 dabei auf den Stützelementen 32 der Stützeinheiten 18 aufliegt. Im Grundsatz nehmen also die Stützeinheiten 18 bereits bei einer Etageneinheit 14 einen solchen Last-Zustand ein, die einzeln und gesondert in dieser Weise abgestellt ist, ohne dass sie Werkstücke 12 tragen muss. Eine oben erläuterte Transportphase ist ein Beispiel für eine Situation, in welcher die Stütz - einheit 18 der Etageneinheit 14 in einem unbelasteten Zustand ist, in dem keine Last auf das Stützelement 32 einer Stützeinheit 14 wirkt.
Wenn ein Steckelement 24 funktionsgemäß mit einem Stützelement 32 gekoppelt ist, definiert die Stützeinheit 18 eine Funktionskonfiguration. Diese kann von einer isolierten Stützeinheit 18 eingenommen werden, liegt aber insbesondere vor, wenn eine Etageneinheit 14 aus einer Tragplatte 16 und Stützeinheiten 18 gebildet ist.
In dieser Funktionskonfiguration der Stützeinheit 18 ist das Steckelement 24 derart mit dem Stützelement 32 gekoppelt, dass zwischen dem Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 und dem Stützelement 32 ein Abstand 42 und ein Aufnahmebereich 44 verbleibt, in welchem die Tragplatte 16 zwischen dem Kopfabschnitt 26 und dem Stützelement 32 angeordnet sein kann bzw. bei einer Etageneinheit 14 angeordnet ist. Es sei nochmals betont, dass diese Funktionskonfiguration von einer Stützeinheit 14 auch als solche eingenommen werden, d.h. ohne dass sie Teil einer Etageneinheit 14 ist.
Der oben erläuterte Last-Zustand einer Stützeinheit 18 definiert eine belastete Funktionskonfiguration und der oben erläuterte unbelastete Zustand einer Stützeinheit 18 definiert eine unbelastete Funktionskonfiguration.
Bei der hier beschriebenen Stützeinheit 18 sind erfindungsgemäß das Steckelement 24 und das Stützelement 32 derart miteinander gekoppelt, dass in unbelasteter Funktionskonfiguration der Stützeinheit 18 das Steckelement 24 und das Stützelement 32 relativ zueinander und/oder bei einer Etageneinheit 14 relativ zur Tragplatte 18 beweglich sind.
Die daraus möglichen Bewegungsfreiräume in einer Etageneinheit 14 in unbelasteter Funktionskonfiguration bei einer Etageneinheit 14 veranschaulicht schematisch Figur 4 anhand der dort gezeigten Doppelpfeile.
Wenn das Steckelement 24 und das Stützelement 32 bei einer isolierten Stützeinheit 18 gemäß der ersten Alternative relativ zueinander beweglich sind, bedeutet dies, dass im Falle einer Etageneinheit 14 das Steckelement 24 und das Stützelement 32 auch jeweils re- lativ zu der Tragplatte 16 der Etageneinheit 14 beweglich sind. Dies wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 bis 19 beschrieben. In Figur 4 beziehen sich die an den Stützeinheiten 14 gezeigten Doppelpfeile dann jeweils gesondert auf das zugehörige Steckelement 24 und das Stützelement 32.
Die zweite Alternative, bei der das Steckelement 24 und das Stützelement 32 bei einer Etageneinheit 14 relativ zu der Tragplatte 16 der Etageneinheit 14 beweglich sind, kann auch verwirklicht sein, wenn das Steckelement 24 und das Stützelement 32 nicht relativ zueinander beweglich sind. In diesem Fall ist beispielsweise der Abstand 42 zwischen dem Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 und dem Stützelement 32 größer als die Plattendicke 40 in deren Verbindungsbereich. Dies wird weiter unten nochmals anhand des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 20 bis 22 erläutert. In Figur 4 beziehen sich die an den Stützeinheiten 14 gezeigten Doppelpfeile dann nur auf die jeweilige Stützeinheit 14 als Ganzes.
Die Figuren 5 bis 7 veranschaulichen nun ein erstes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, bei dem das Steckelement 24 einteilig ausgebildet ist.
Der Kopfabschnitt 26 ist als Kopfscheibe 46 ausgebildet und weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen nicht eigens bezeichneten, nach oben weisenden koaxialen Vorsprung auf, der als radiale Sicherung und gegebenenfalls Zentrierführung für ein Stützelement 32 einer benachbarten Etageneinheit 14 dienen kann, die auf das darunterliegende Steckelement 24 aufgesetzt wird.
Am Fußende 30 hat das Steckelement 24 jeweils einen nach rechts bzw. links, d.h. in entgegengesetzte Richtungen quer zu seiner Längsachse abragenden Koppelzapfen 48 mit einer Oberseite 50, die hier gewölbt ist und im Querschnitt einem Halbkreis folgt. Eine andere Ausbildung der Oberseite 50 ist aber möglich.
Der Schaftabschnitt 28 hat von oben nach unten einen oberen Bereich 28a, einen mittleren Bereich 28b und einen unteren Bereich 28c. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Schaftabschnitt 28 von oben nach unten, wobei die Koppelzapfen 48 sich in radialer Richtung so weit erstrecken, dass sie mit dem Bereich mit größerem Querschnitt des Schaftabschnitts 28 fluchten. Im vorliegenden Fall hat der obere Bereich 28a den größte Querschnitt, dann verjüngt sich der mittlere Bereich 28b nach unten hin und geht in den unteren Bereich 28c mit kleinstem Querschnitt über, der das Fußende 30 umfasst und die Koppelzapfen 48 trägt.
Das Stützelement 32 ist in Form eines Hohlzylinders als Stützhülse 52 ausgebildet, deren Durchmesser so auf die Kopfscheibe 46 abgestimmt ist, dass die Stützhülse 52 auf eine Kopfscheibe 46 einer benachbarten Stützeinheit 18 aufgesetzt werden kann. In seinem Koppelbereich 34 weist das Stützelement 32 eine Kontereinrichtung 54 auf, welche allgemein mit dem Fußende 30 des Steckelements 24 und konkret beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel mit den Koppelzapfen 48 des Steckelements 24 derart zusammenarbeitet, dass das Fußende 30 des Steckelements 24 das Stützelement 32 bei einer Bewegung mitnimmt. Das Fußende 30 des Steckelements 24 dient dann gleichsam als Mitnehmer für das Stützelement 32.
Als solche Kontereinrichtung 54 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Innenmantelfläche der Stützhülse 52 rechts und links zwei gegenüberliegend horizontal nach innen ragende Konterrippen in Form von Zylindersegmenten 56 ausgebildet, die einen Innenradius 58 und freie Endflächen 60 definieren, die hier vertikal verlaufen. Der Innenradius 58 ist so gewählt und die Zylindersegmente 56 sind in Umfangsrichtung derart voneinander beabstandet und positioniert, dass die Koppelzapfen 48 des Steckelements 24 zwischen den gegenüberliegenden Endflächen 60 zweier benachbarter Zylindersegmente 56 hindurchgesteckt werden können, wenn die Koppelzapfen 48 nach links bzw. rechts weisen. Im vorliegenden Fall ist der Innenradius 56 der Zylindersegmente 56 komplementär zum unteren Bereich 28c des Steckelements 24.
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung können die gegenüberliegenden Endflächen zweier benachbarter Zylindersegmente 56 aus in der Weise gekrümmt verlaufen, dass eine Art Gewindedurchgang ausgebildet ist und die Koppelzapfen 48 des Steckelements 24 nur jeweils mit einer Überlagerung aus einer vertikalen Bewegung und einer Drehung um die Längsachse des Streckelements 24 zwischen den Zylindersegmenten 56 hindurchgeführt werden kann. Auf der Unterseite weist jedes Zylindersegment 56 außerdem eine Einbuchtung 62 auf, wobei radial außen auf der Unterseite des Zylindersegments 56 eine horizontale umlaufende Fläche 64 verbleibt, die nur in Figur 6B ein Bezugszeichen trägt
Vorliegend geben die Einbuchtungen 62 jeweils von unten nach oben und von radial außen nach innen geneigt verlaufende Führungsflächen 66 vor, die der Übersichtlichkeit halber nur in den Figur 6B und 6D ein Bezugszeichen tragen und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fläche eines Halbkugelsegments entsprechen und folglich eine Krümmung aufweisen. Wie insbesondere in Figur 6B zu erkennen ist, ist der Radius dieser Halbkugelsegmente größer als der Innenradius 58 des Zylindersegments 56, aber kleiner als der Innenradius der Stützhülse 52, so dass an der Unterseite der Zylindersegmente 56 jeweils ein horizontaler, nun nur in Figur 6B bezeichneter Ringflächenabschnitt 68 ausgebildet ist. Bei dem Stützelement 32 beschreiben die Führungsflächen 66 der beiden Zylindersegmente 56 Flächensegmente einer gemeinsamen Halbkugel.
Das Steckelement 24 bzw. dessen Koppelzapfen 48 sind dabei so auf die Zylindersegmente 56 abgestimmt, dass in radialer Richtung betrachtet die Koppelzapfen 48 enden, bevor die Ringflächenabschnitte 68 beginnen. Außerdem ist der Schaftabschnitt 28 des Steckelements 24 so lang, dass sich die Koppelzapfen 48 im Last-Zustand der Stützeinheit 18 unterhalb der Zylindersegmente 56 befinden.
Beim Zusammenbau einer Etageneinheit 14 wird ein Steckelement 24 mit dem Fußende 30 voran von der Tragseite 20 der Tragplatte 16 her durch einen Plattendurchgang 36 gesteckt. Dann wird ein Stützelement 32 auf der Stützseite 22 der Tragplatte 16 mit nach unten weisenden Einbuchtungen 62 so über das Steckelement 24 geführt, dass dessen Koppelzapfen 48 zwischen den Zylindersegmenten 56 hindurchgeführt werden und unterhalb der Zylindersegmente 56 zu liegen kommen. Dann wird das Stützelement 32 um 90° um seine Längsachse verdreht, so dass die Zylindersegmente 56 überlappend über den Koppelzapfen 48 zu liegen kommen und die rechten und linken Seiten des Steckelements 24 und des Stützelements 32 in dieselbe Richtung weisen; diese Konfiguration ist beispielsweise in Figur 6C gut zu erkennen. In der belasteten Funktionskonfiguration der Stützeinheiten 18 ruht nun die Tragplatte 16 mit ihrer Stützseite 22 auf dem Stützelement 32 und ruht die Kopfscheibe 46 des Steckelements 24 auf der Tragseite 20 der Tagplatte 16. Wie oben erläutert, befinden sich die Koppelzapfen 48 dabei unterhalb der Kontereinrichtung 54.
Wenn nun die Etageneinheit 14 aus dem Last-Zustand in einen unbelasteten Zustand überführt wird, indem zum Beispiel ein Handhabungsroboter die Tragplatte 16 greift und die Etageneinheit 14 von dem Gestellverbund in dem Etagengestell 10 löst, hebt sich zunächst die Tragplatte 16 von den Stützelementen 32 der vorhandenen Stützeinheiten 18 ab. Dabei wird auch das jeweilige Steckelement 24 nach oben bewegt, wobei sich die Koppelzapfen 48 der Steckelemente 24 nach oben in die Einbuchtungen 62 der Kontereinrichtung 54, d.h. der Zylindersegmente 56, hineinbewegen und schließlich an die Zylindersegmente 56 anstoßen. Diese Situation veranschaulichen die Figuren 7A, B, C, D.
Bei einer weiteren Bewegung der Etageneinheit 14 nach oben wird nun das Stützelement 32 durch die Koppelzapfen 56 des Steckelements 24 nach oben gezogen und die Stützeinheit 18 bewegt sich in dieser Konfiguration mit der Tragplatte 16 mit.
Durch die gewölbte Oberseite 50 der Koppelzapfen 48 des Steckelements 24 im Zusammenspiel mit den Einbuchtungen 62 bzw. den Führungsflächen 66 der Kontereinrichtung 54 ist außerdem eine Sicherheitseinrichtung 70 etabliert, durch welche ausreichend zuverlässig sichergestellt ist, dass das Steckelement 24 mit dem Stützelement 32 verbunden bleibt, wenn es aus dem Last-Zustand in den unbelasteten Zustand überführt wird und wenn es sich im unbelasteten Zustand befindet.
Es kann beispielsweise im Etagengestell 10, in dem sich eine Etageneinheit 14 im Gestellverbund befindet, vorkommen, dass sich das Stützelement 32 gegenüber dem Steckelement 24 verdreht, so dass die rechte und linke Seite des Steckelements 24 nicht mehr in Richtung der rechten bzw. linken Seite des Stützelemente 32 weisen. Wenn dann aber ein Steckelement 24 zunächst relativ zum Stützelement 32 nach oben bewegt wird, gelangen die Oberseiten 50 der Koppelzapfen 48 an die Führungsflächen 66 der Kontereinrichtung 54 des Stützelements 32. Durch deren nach oben und innen geneigte Ausbildung erfolgt durch die Gewichtskraft eine Art Zwangsführung bzw. Zwangsdrehung des Stützelements 32 und des Steckelements 24 relativ zueinander, wobei die beiden Bauteile in ihre oben erläutere Mitnahme-Konfiguration gezwungen werden.
Bei der oben erläuterten, nicht gezeigten Ausbildung mit den gekrümmten Endflächen 60 wird die Sicherheitswirkung der Sicherheitseinrichtung 70 noch erhöht.
Die Figuren 8 bis 10 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, bei dem das Steckelement 24 einteilig ausgebildet ist. Dabei unterscheidet sich die Stützeinheit 18 von der Stützeinheit 18 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 bis 7 lediglich durch eine Abwandlung der Kontereinrichtung 54.
Bei diesen ist die Einbuchtung 62 so ausgebildet, dass es keine umlaufende horizontale Fläche mehr an der Unterseite der Zylindersegmente 56 gibt. Die Führungsfläche 66 der Einbuchtung 62 geht radial außen gleichsam nahtlos in die Innenmantelfläche der Stützhülse 52 über, was gut in den Figuren 9B und 9C zu erkennen ist.
Auf diese Weise ist nochmals zuverlässiger sichergestellt, dass die Koppelzapfen 48 des Steckelements 24 beim Anheben einer Etageneinheit 14 mit ihrer Oberseite 50 gegen die Führungsflächen 66 anstoßen und das Steckelement 24 und das Stützelement 32 gleich- same zwangsgeführt ihre Mitnahme-Konfiguration einnehmen, die in den Figuren 10A, 10B und 10C veranschaulicht ist.
Die Figuren 11 bis 13 veranschaulichen ein drittes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, bei dem das Steckelement 24 allerdings zweiteilig ausgebildet ist. Der Kopfabschnitt 26 ist als separates Kopfteil 72 und der Schaftabschnitt 28 ist als separates Schaftteil 74 ausgebildet. Das Kopfteil 72 und das Schaftteil 74 können lösbar miteinander verbunden werden, wozu eine Verbindung 76 vorgesehen ist, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gewindeverbindung ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Kopfteil 72 eine Gewindehülse und das Schaftteil 74 an seinem oberen Bereich 28a ein komplementäres Außengewinde; diese Komponenten können auch vertauscht sein. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann auch eine andere Verbindung ausgebildet sein, beispielsweise nach Art eines Bajonett-Verschlusses. Das Schaftteil 74 - und damit der Schaftabschnitt 28 - hat hier entlang seiner Längsachse in den Bereichen 28a, 28b und 28c einen konstanten Querschnitt.
Die Kontereinrichtung 54 des Stützelements 32 ist durch zwei vertikale Führungsschlitze 78 in der Stützhülse 52 ausgebildet, die sich in deren Wand von einem unteren, offenen Ende 80 bis zu einem oberen Anschlagsende 82 gegenüberliegend auf der rechten und linken Seite der Stützhülse 52 erstrecken. Die Breite der Führungsschlitze 78 ist komplementär zur Breite der Koppelzapfen 48 am Steckelement 24.
Beim Zusammenbau einer Etageneinheit 14 wird nun das Stützelement 32 so auf der Stützseite 22 der Tragplatte 16 angeordnet, dass die offenen Enden 80 der Führungsschlitze 78 nach unten weisen.
Dann wird das Schaftteil 74 von unten in die Stützhülse 52 eingeführt, wobei sein Fußende 30 nach unten weist, und die Koppelzapfen 48 werden in die Führungsschlitze 78 des Stützelements 32 eingeführt.
Das obere Verbindungsende des Schaftteils 74 von unten durch den Plattendurchgang 36 der Tragplatte 16 geschoben und auf deren Tragseite 20 das Kopfteil 72 mit dem Steckteil 74 verbunden.
In der belasteten Funktionskonfiguration ruht wieder die Tragplatte 16 auf dem Stützelement 32 und das Kopfteil 72 auf der Tragplatte 16; auf dem Kopfteil 72 ruht das entsprechende Stützelement 32 einer oberhalb benachbarten Stützeinheit 18. Die Länge des Steckteils 74 ist so abgestimmt, dass im Last-Zustand die Koppelzapfen 48 zwischen dem unteren offenen Ende 80 und dem oberen Anschlagsende 82 der Führungsschlitze 78 angeordnet sind; dies zeigen die Figuren 12A, 12B und 12C.
Wenn nun die Etageneinheit 18 in einer Transportphase in den unbelasteten Zustand und dadurch die Stützeinheit 18 in eine unbelastete Funktionskonfiguration überführt wird, kann das Stützelement 32 nach unten rutschen, bis die Anschlagsenden 82 der Führungsschlitze 78 an die Koppelzapfen 48 des Schaftteils 74 gelangen, die das Stützelement 32 dann tragen; dies ist in den Figuren 13A, 13B und 13C zu erkennen. Die Sicherheitseinrichtung 70 ist hier durch das Zusammenspiel der Koppelzapfen 48 mit den Führungsschlitzen 78 verwirklicht.
Bei einer Abwandlung können auch drei oder mehr Koppelzapfen 48 an dem Steckelement 24 vorhanden sein, wobei dann eine entsprechende Anzahl an Führungsschlitzen 78 in entsprechender Anordnung vorhanden ist.
Die Figuren 14 bis 16 veranschaulichen ein viertes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, bei dem das Steckelement 24 wieder zweiteilig ausgebildet ist. Diese Stützeinheit 18 unterscheidet sich von der Stützeinheit 18 des dritten Ausführungsbeispiels nach den Figuren 11 bis 13 in zwei Aspekten.
Zum einen sind bei der Kontereinrichtung 54 anstelle der Führungsschlitze in dem Stützelement 32 Führungsnuten 84 ausgebildet, die aber ebenfalls ein unteres offenes Ende 80 und ein oberes Anschlagsende 82 haben. Zum anderen ist die Erstreckung der Koppelzapfen 48 am Schaftteil 74 so abgestimmt, dass die Koppelzapfen 48 von unten in die Führungsnuten 84 eingeführt werden können.
Der Zusammenbau einer Etageneinheit 14 erfolgt wie oben zum dritten Ausführungsbeispiel beschreiben, wobei entsprechend die Koppelzapfen 48 in den Führungsnuten 84 angeordnet sind.
Die Figuren 15A, 15B und 15C veranschaulichen den Last-Zustand, bei den die Koppelzapfen 48 entsprechend zwischen dem offenen Ende 80 und dem Anschlagsende 82 der Führungsnuten 84 positioniert sind. In den Figuren 16A und 16B ist der unbelastete Zustand in einer Transportphase gezeigt, bei dem das Stützelement 32 mit den Anschlagsenden 82 der Führungsnuten 84 auf den Koppelzapfen 48 ruht.
Die Figuren 17 bis 19 veranschaulichen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, bei dem das Steckelement 24 ebenfalls zweiteilig ausgebildet ist. Im Unterschied zu den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen weist das Fußende 30 des Schaftteils 74 hier keine Koppelzapfen auf, vielmehr bildet der untere Bereich 28c des Schaftabschnitts 28 das Fußende 30 und ist als Koppelkragen ausgebildet, der hier konkret einen Koppelkonus 86 bildet, der sich ausgehend von dem mittleren Bereich 28b nach unten hin erweitert. Der obere Bereich 28a und der mittlere Bereich 28b haben zumindest bei der gezeigten Ausbildung einen identischen konstanten Querschnitt.
Bei einer nicht gezeigten Abwandlung kann der untere Bereich 28c beispielsweise ebenfalls einen konstanten Querschnitt haben und am Fußende 30 eine umlaufende Rippe als Kragen tragen.
Die Innenmantelfläche der Stützhülse 52 ist gestuft und hat einen oberen Abschnitt 88 und einen unteren Hülsenabschnitt 90 mit einem demgegenüber größeren Innendurchmesser, so dass zwischen dem Abschnitt 88 und dem Hülsenabschnitt 90 die Kontereinheit 54 durch eine umlaufende Stufe 92 mit einer nach unten weisenden Stufenfläche 94 ausgebildet ist, die zu dem Koppelkragen, d.h. dem Koppelkonus 86 komplementär ist. Dabei hat der obere Abschnitt 88 einen zu den oberen Bereichen 28a, 28b des Schaftteils 74 komplementären Innendurchmesser, wogegen der Innendurchmesser des unteren Hülsenabschnitts 90 auf den Koppelkonus 86 des Schaftteils 74 abgestimmt ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen dem oberen Abschnitt 88 und dem unteren Hülsenabschnitt 90 noch ein sich nach oben verjüngender Konusabschnitt ausgebildet; dies muss jedoch nicht der Fall sein.
Bei dem Zusammenbau der Etageneinheit 14 wird auch hier das Schaftteil 74 von unten durch die Stützhülse 52 geführt, bis das Schaftteil 74 durch den Plattendurchgang 36 auf die T ragseite 20 der T ragplatte 16 hindurchragt, wo es mittels der Gewindeverbindung 76 mit dem Kopfteil 72 verbunden wird.
Im in den Figuren 18A, 18B gezeigten Last-Zustand verbleibt zwischen der Stufe 92 und dem Schaftteil 74 ein Abstand. Wie die Figuren 19A und 19B veranschaulichen, kann die Stützhülse 52 im unbelasteten Zustand so weit nach unten rutschen, bis die Stufe 92 auf dem Koppelkonus 86 aufliegt.
Die Figuren 20 bis 22 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, welches die oben beschriebene Alternative verwirklicht, dass das Steckelement 24 und das Stützelement 32 nicht relativ zueinander beweglich sind, wobei der Abstand 42 zwischen dem Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 und dem Stützelement 32 größer als die Plattendicke 40 ist.
Hierzu ist das, hier wieder einstückige, Steckelement 24 an seinem Fußende 30 mit einem Außengewinde 96 versehen, während das Stützelement 32 in seinem Koppelbereich 34 mit einem komplementären Innengewinde 98 versehen. Das Fußende 30 und der Koppelbereich 34 des Stützelements 32 können auch alternativ ausgestaltet sein und beispielsweise wieder eine Art Bajonettverschluss bilden.
Die Stützhülse 52 ist auch hier mit oberem Abschnitt 88 und unterem, nach unten offenem Hülsenabschnitt 90 und einer Stufe 92 gestuft ausgebildet, wobei es keinen dazwischen verlaufenden Konusabschnitt gibt. Der Innendurchmesser und der Querschnitt des unteren Hülsenabschnitts 90 des Stützelements 32 und der Außendurchmesser und Querschnitt des Kopfabschnitts 26 des Steckelements 24 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein Stützelement 32 von oben über den Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 einer nach unten benachbarten Stützeinheit 18 geführt werden kann, so dass das Stützelement 32 diesen benachbarten Kopfabschnitt 26 aufnimmt und umgibt. Dies veranschaulicht Figur 21, welche den Last-Zustand und die belastete Funktionskonfiguration der Stützeinheit 18 zeigt.
Bei allen bislang erläuterten fünf Ausführungsbeispielen ruht im Last-Zustand die Stützhülse 52 einer Stützeinheit 18 in Richtung nach unten auf dem Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 einer nach unten benachbarten Stützeinheit 18.
Hiervon abweichend ruht beim sechsten Ausführungsbeispiel die Stützhülse 52 im Last- Zustand bei einem Etagengestell 10 unmittelbar auf der drunter angeordneten Tragplatte 16 einer zugehörigen Etageneinheit 14.
Diese Konzept kann grundsätzlich umgesetzt werden, wozu bei den ersten fünf Ausführungsbeispielen der Außendurchmesser des Kopfabschnitts 26 des Steckelements 24 und der Innendurchmesser des Stützelements 32 in dessen unterem Ende entsprechend aufeinander abgestimmt werden müssen. Die Montage der Etageneinheit 14 erfolgt nun beim sechsten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 19 bis 21 in der Weise, dass das Steckelement 24 mit dem Fußende 30 voran von oben durch den Plattendurchgang 32 der Tragplatte 16 und in die darunter befindliche Stützhülse 52 geführt wird, mit der es dann entsprechend verschraubt wird.
Im Last-Zustand ruht die Tragplatte 16 auf der Stützhülse 52, wobei aber zwischen der Tragplatte 16 und dem Kopfabschnitt 26 in Richtung nach oben ein Abstand verbleibt, welcher der Differenz des Abstandes 42 und der Plattendicke 40 entspricht.
Wenn die Etageneinheit 14 in den unbelasteten Zustand gebracht wird, fällt die Stützeinheit 18 in der unbelasteten Funktionskonfiguration bezogen auf die Tragplatte 16 nach unten ab, bis der Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 auf der Tragseite 20 der Tragplatte 16 aufliegt. Dann verbleibt zwischen der T ragplatte 16 und dem Stützelemente 32 in Richtung nach unten ein Abstand, welcher wieder der Differenz des Abstandes 42 und der Plattendicke 40 entspricht. Dies zeigt Figur 22.
Die Figuren 23 bis 25 schließlich zeigen als Abwandlung ein siebtes Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 18, welches ebenfalls verwirklicht, dass das Steckelement 24 und das Stützelement 32 nicht relativ zueinander beweglich sind, wobei der Abstand 42 zwischen dem Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 und dem Stützelement 32 größer als die Plattendicke 40 ist.
Hierzu ist das Schaftteil 74 bei diesem Ausführungsbeispiel an seinem Fußende 30 einstückig mit dem Stützelement 32 verbunden, so dass ein Stütz/Schaft-Element 100 ausgebildet ist, welches das Stützelement 32 und das Schaftteil 74 des Steckelements 24 einteilig umfasst.
Das Kopfteil 72 liegt separat vor und ist als axial durchgängiger Kopfring 102 mit einem Innengewinde ausgebildet, das zu einem Außengewinde im oberen Bereich 28a des Schafteils 74 komplementär ist, wodurch die Verbindung 76 etabliert ist bzw. etabliert werden kann. Auch hier kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung eine andere Verbindung 76 ausgebildet sein, beispielsweise nach Art eines Bajonett-Verschlusses. Ferner kann das Kopfteil 72 wie bei den anderen Ausführungsbeispielen an seiner Oberseite geschlossen sein.
Der obere Bereich 28a des Schaftteils 74 geht über eine umlaufende Klemmstufe 104 mit einer nach oben weisenden Stufenfläche 106 in den mittleren Bereich 28b über; der untere Bereich 28c mit dem Fußende 30 hat beim vorliegenden Ausführungsbeispiel denselben Querschnitt wir der mittlere Bereich 28b.
Der Kopfring 102 kann gegen die Klemmstufe 104 geschraubt und dadurch verklemmt werden.
Am Übergang zwischen dem Schaftteil 74 und dem Stützelement 32 ist bei dem Stütz/Schaft-Element 100 eine umlaufende Auflagestufe 108 mit einer Auflagestufenfläche 110 gebildet, auf welcher die Tragplatte 16 aufliegen kann.
Die axiale Erstreckung der Abschnitte 28b und 28c des Schaftteils 74 von der Klemmstufe 104 bis zu seinem Fußende 30 bzw. bis zum Stützelement 32 entspricht dem Abstand 42 und dem Aufnahmebereich 44 der Stützeinheit 18.
Das Stützelement 32 ist dabei nicht als Stützhülse ausgebildet, hat jedoch ebenfalls einen nach unten offenen Hülsenabschnitt 90, der allerdings in Richtung nach oben geschlossen ist. Der Begriff Hülsenabschnitt bedeutet hier lediglich, dass es in diesem Abschnitt eine umlaufende Wand gibt, die einen Innenraum umgibt.
Auch hier sind der Innendurchmesser und Querschnitt des Hülsenabschnitts 90 auf den Außendurchmesser und Querschnitt des Kopfabschnitts 26 des Steckelements 24, hier also des Kopfrings 102, abgestimmt: ein Stützelement 32, hier also das Stütz/Schaft-Element 100, kann von oben über den Kopfabschnitt 26 des Steckelements 24 einer nach unten benachbarten Stützeinheit 18 geführt werden, so dass das Stützelement 32 diesen benachbarten Kopfabschnitt 26 aufnimmt und umgibt. Dies veranschaulicht Figur 24, welche den Last-Zustand und die belastete Funktionskonfiguration der Stützeinheit 18 zeigt. Somit ruht - wie beim sechsten Ausführungsbeispiel - auch beim siebten Ausführungsbeispiel das Stützelement 32 im Last-Zustand bei einem Etagengestell 10 unmittelbar auf der drunter angeordneten Tragplatte 16 einer zugehörigen Etageneinheit 14.
Das Stützelement 32 des Stütz/Schaft-Elements 100 hat beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Art Glockenform. Die Geometrie des Stützelements 32 kann aber hiervon abweichen und beispielsweise auch nach Art eines Zylinders ausgebildet sein. Auch kann das Stützelement 32 in axialer Richtung länger sein als bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel. Dies gilt im Grundsatz für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele: die Länge des Stützelements 32 ist jeweils darauf abgestimmt, wie groß der Abstand zwischen zwei benachbarten Tragplatten 16 im Etagengestell 10 sein soll.
Die Montage der Etageneinheit 14 erfolgt beim siebten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 22 bis 24 in der Weise, dass das Schaftteil 74 mit dem oberen Bereich 28a voran von unten durch den Plattendurchgang 32 der Tragplatte 16 geführt wird. Auf der Tragseite 20 der T ragplatte 16 wird dann das Kopfteil 72 auf das Schaftteil 74 aufgeschraubt und gegen dessen Klemmstufe 104 verklemmt.
Im Last-Zustand ruht die Tragplatte 16 auf der Auflagestufenfläche 110 des Stützelements 32, wobei aber wieder zwischen der Tragplatte 16 und dem Kopfabschnitt 26 in Richtung nach oben ein Abstand verbleibt, welcher der Differenz des Abstandes 42 und der Plattendicke 40 entspricht.
Wenn die Etageneinheit 14 in den unbelasteten Zustand gebracht wird, fällt die Stützeinheit 18 in der unbelasteten Funktionskonfiguration bezogen auf die Tragplatte 16 nach unten ab, bis der Kopfabschnitt 26, d.h. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kopfteil 72 in Form des Kopfringes 102, des Steckelements 24 auf der Tragseite 20 der Tragplatte 16 aufliegt. Dann verbleibt zwischen der Tragplatte 16 und dem Stützelement 32 in Richtung nach unten ein Abstand, welcher wieder der Differenz des Abstandes 42 und der Plattendicke 40 entspricht. Dies ist in Figur 24 zu erkennen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Stützeinheit für eine T ragplatte (16) zum Aufbau eines Etagengestells (10) für die Wärmebehandlung von Werkstücken (12), bei dem die Tragplatte (16) mit mehreren Stützeinheiten (18) eine Etageneinheit (14) ausbildet und mehrere Plattendurchgänge (36) aufweist, wobei dort jeweils eine Stützeinheit (18) derart mit der Tragplatte (16) verbindbar ist, dass die Tragplatte (16) die jeweilige Stützeinheit (18) bei einer Bewegung mit sich führt, mit a) einem Steckelement (24) mit einem Kopfabschnitt (26), welcher auf Grund seiner Form den Plattendurchgang (36) nicht durchdringen kann, und mit einem von dem Kopfabschnitt (26) abragenden Schaftabschnitt (28), welcher derart komplementär zu dem Plattendurchgang (36) ist, dass er diesen durchdringen kann und welcher ein von dem Kopfabschnitt (26 ) abliegendes Fußende (30) hat; b) einem Stützelement (32), welches mit dem Fußende (30) des Schaftabschnitts (28) verbunden ist; wobei c) in einer Funktionskonfiguration der Stützeinheit (18) zwischen dem Kopfabschnitt (26) des Steckelements (24) und dem Stützelement (32) ein Abstand (42) und ein Aufnahmebereich (44) verbleibt, in welchem die Tragplatte (16) zwischen dem Kopfabschnitt (26) und dem Stützelement (32) anordenbar ist oder bei einer Etageneinheit (14) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass d) in unbelasteter Funktionskonfiguration der Stützeinheit (18) das Steckelement (24) und das Stützelement (32) relativ zueinander und/oder bei einer Etageneinheit (14) relativ zur Tragplatte (18) beweglich sind. Stützeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Steckelement (24) der Kopfabschnitt (26) als separates Kopfteil (72) und der Schaftabschnitt (28) als Schaftteil (74) ausgebildet sind, welche mittels einer Verbindung (76), insbesondere mittels einer Gewindeverbindung, lösbar miteinander verbunden sind. Stützeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftteil (74) als separates Schaftteil (74) ausgebildet ist, das auch mit dem Stützelement (32) lösbar verbunden ist. Stützeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (32) eine Stützhülse (52) ist. Stützeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (32) eine Kontereinrichtung (54) aufweist, die mit dem Fußende (30) des Steckelements (24) derart zusammenarbeitet, dass das Fußende (30) des Steckelements (24) das Stützelement (32) bei einer Bewegung mitnimmt. Stützeinheit nach Anspruch 5 unter Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Steckelement (24) an seinem Fußende (30) wenigstens zwei quer zu seiner Längsachse abragende Koppelzapfen (48) trägt, wobei aa) die Kontereinrichtung (54) der Stützhülse (52) passend zu den Koppelzapfen (48) des Steckelements (24) Konterrippen umfasst, die an der Innenmantelfläche der Stützhülse (52) nach innen ragen und in Umfangsrichtung derart voneinander beabstandet sind, dass die Koppelzapfen (48) des Steckelements (24) zwischen den Konterrippen hindurchgeführt werden kann; oder ab) die Kontereinrichtung (54) der Stützhülse (52) zu den Koppelzapfen (48) des Steckelements (24) komplementäre Führungsschlitze (78) oder Führungsnuten (84) umfasst, die sich in der Wand der Stützhülse (52) von einem offenen Ende (80) bis zu einem Anschlagsende (82) erstrecken und in denen die Koppelzapfen (48) des Steckelements (24) geführt sind; oder b) das Steckelement (24) an seinem Fußende (30) einen Koppelkragen, insbesondere einen Koppelkonus ausbildet ist und die Kontereinrichtung (54) der Stützhülse (52) durch eine zum Koppelkragen komplementäre Stufe (92) mit einer nach unten weisenden Stufenfläche (94) in der Innenmantelfläche der Stützhülse (52) ausgebildet ist.
7. Stützeinheit nach Anspruch 6 a) aa), dadurch gekennzeichnet, dass die Konterrippen in Form von Zylindersegmenten (56) ausgebildet sind, die an Ihrer Unterseite jeweils eine Einbuchtung (62) aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass a) radial außen auf der Unterseite des jeweiligen Zylindersegments (56) eine horizontale, umlaufende Fläche (64) verbleibt; oder b) die Fläche der Einbuchtung (62) radial außen in die Innenmantelfläche der Stützhülse (52) übergeht.
8. Stützeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (24) an seinem Fußende (30) ein Außengewinde und die Stützhülse (52) in einem Koppelbereich (34) ein dazu komplementäres Innengewinde aufweist.
9. Stützeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftteil (74) an seinem Fußende (30) einstückig mit dem Stützelement (32) verbunden ist, so dass ein Stütz/Schaft-Element (100) ausgebildet ist, welches das Stützelement (32) und das Schaftteil (74) des Steckelements (24) einteilig umfasst.
10. Stützeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (32) einen unteren Hülsenabschnitt (90) mit einem Innendurchmesser und einem Querschnitt hat, die so auf den Außendurchmesser und den Querschnitt des Kopfabschnitts (26) des Steckelements (24) abgestimmt sind, dass ein Stützelement (32) von oben über den Kopfabschnitt (26) des Steckelements (24) einer nach unten benachbarten Stützeinheit (18) geführt werden kann, so dass das Stützelement (32) diesen benachbarten Kopfabschnitt (26) aufnimmt und umgibt. Etageneinheit zum Aufbau eines Etagengestells (10) für die Wärmebehandlung von Werkstücken (12), welche eine Tragplatte (16) mit mehrere Plattendurchgängen (36) umfasst, wobei dort jeweils eine Stützeinheit (18) derart mit der Tragplatte (16) verbunden ist, dass die Tragplatte (16) die jeweilige Stützeinheit (18) bei einer Bewegung mit sich führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinheiten (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind. Etagengestell für die Wärmebehandlung von Werkstücken (12), welches mehrere Etageneinheiten (14) mit jeweils einer Tragplatte (16) und mehreren Stützeinheiten (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Etageneinheiten (14) jeweils eine Etageneinheit (14) nach Anspruch 11 ist.
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