WO2014079701A2

WO2014079701A2 - System zum aufwärmen von werkstücken

Info

Publication number: WO2014079701A2
Application number: PCT/EP2013/073353
Authority: WO
Inventors: Alfred LÖSCH
Original assignee: Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-05-30
Also published as: WO2014079701A3; DE102012221154A1; DE102012221154B4

Abstract

Es wird ein System zum Aufwärmen von Werkstücken, insbesondere für eine Warmumformungsstation, vorgeschlagen, aufweisend eine Aufwärmvorrichtung und wenigstens einen durch die Aufwärmvorrichtung zu transportierenden Warenträger, wobei der Warenträger mit einem Werkstück zu bestücken ist, wobei der Warenträger eine Temperierungskomponente umfasst und dass die Aufwärmvorrichtung eine Induktionseinheit zum induktiven Erwärmen der Temperierungskomponente umfasst.

Description

BESCHREIBUNG

Titel System zum Aufwärmen von Werkstücken

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem System zum Aufwärmen von Werkstücken, insbesondere für eine Warmumformungsstation, wobei das System eine Aufwärmvorrichtung und wenigstens einen durch die Aufwärmvorrichtung zu transportierenden Warenträger um- fasst, wobei der Warenträger mit einem Werkstück zu bestücken ist.

Es ist allgemein bekannt, metallische Werkstücke vor ihrer Weiterverarbeitung mittels einer Aufwärmvorrichtung auf eine optimale Verarbeitungstemperatur aufzuwärmen. Beispielsweise werden in der Karosseriefertigung Blechplatinen durch Warmumformung in eine gewünschte Form gebracht. Vor dem Warmumformen werden die Blechplatinen dabei durch eine Aufwärmvorrichtung transportiert, um die Blechplatinen aufzuwärmen und hierdurch die Festigkeit der Blechplatinen für den darauffolgenden Umformprozess vorübergehend herab- zusetzen. Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, derartige Systeme mit Rollenförderern auszustatten, auf deren Rollen die Blechplatinen durch die Aufwärmvorrichtung bewegt werden.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zum Aufwärmen von Werkstücken bereitzustellen, welches ein energieeffizienteres und zügiges Aufwärmen der Werkstücke auch auf vergleichsweise hohe Temperaturen erlaubt und gleichzeitig kostengünstig zu realisieren ist.

Diese Aufgabe wird mit einem System zum Aufwärmen von Werkstücken, insbesondere für eine Warmumformungsstation, gelöst, welches eine Aufwärmvorrichtung und wenigstens einen durch die Aufwärmvorrichtung zu transportierenden Warenträger aufweist, wobei der Warenträger mit einem Werkstück zu bestücken ist, wobei der Warenträger eine Temperie- rungskomponente umfasst und wobei die Aufwärmvorrichtung eine Induktionseinheit zum induktiven Erwärmen der Temperierungskomponente umfasst. Das erfindungsgemäße System ermöglicht in vorteilhafter Weise einen durch Induktionsströme hervorgerufenen Wärmeeintrag in die Temperierungskomponente, wobei die Temperierungskomponente die Wärme durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung an das Werkstück abgibt. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine im Vergleich zum Stand der Technik erheblich energieeffizientere Aufwärmung des Werkstücks, insbesondere auf hohe Temperaturen, ermöglicht wird. Bei der Verwendung von Induktionstechnik zum Aufheizen von Werkstücken werden mittels einer Induktionsspule Wirbelströme im Werkstück induziert. Die Effizienz des Heizvorgangs hängt dabei allerdings von der Materialstärke des Werkstücks ab. Bei geringen Materialstärken lässt sich keine energieeffiziente Aufheizung auf hohe Temperaturen allein mittels Induktion erzielen. Das erfindungsgemäße System nutzt daher einen Warenträger, der zusätzlich mit einer Temperierungskomponente ausgestattet ist. Diese Temperierungskomponente kann - je nach gewünschter Zieltemperatur - in entsprechender Stärke ausgebildet sein. Beim induktiven Erwärmen werden zunächst das Werkstück (sofern es sich um ein metallisches Werkstück handelt) und die Temperierungs- komponente jeweils durch Induktionsströme aufgeheizt. Bei zunehmenden Temperaturen wird die allein durch Induktion herbeigeführte Temperaturzunahme beim Werkstück immer weniger, während die allein auf Induktion beruhende Temperaturzunahme bei der insbesondere dick ausgebildeten Temperierungskomponente weiter fortschreitet. Die aufgeheizte Temperierungskomponente gibt sodann Wärme über Wärmeleitung und/oder Wärmestrah- lung an das Werkstück ab. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Werkstück in Form einer sehr dünnen Blechplatine durch ein induktives Heizverfahren in effizienter Weise auch auf derart hohe Temperaturen aufgeheizt werden, welche ohne das Vorhandensein der Temperierungskomponente durch Induktion nicht oder nur sehr langsam (und somit ineffizient) erreicht werden würden. Das Werkstück umfasst insbesondere ein plattenförmiges, metalli- sches Werkstück, beispielsweise eine Blechplatine, aus welchem im Wege der Warmumformung ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug erzeugt wird. Die Warmumformung erfolgt vorzugsweise in einer Presse. Denkbar wäre aber auch, dass das Werkstück ein nicht metallisches Bauteil umfasst, beispielsweise aus Kunststoff, welches ausschließlich über von der induktiv erwärmten Temperierungskomponente ausgehende Wärmeleitung und/oder Wär- mestrahlung erwärmt wird. Die Temperierungskomponente umfasst insbesondere eine Temperierungsplatte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Warenträger eine Grundkomponente umfasst, wobei die Dicke der Temperierungs- platte größer als die Dicke der Grundkomponente ist. Ferner ist die Dicke der Temperierungsplatte vorzugsweise größer als die Dicke des aufzunehmenden Werkstücks. Vorteilhaft hieran ist, dass durch die vergleichsweise große Dicke bzw. Materialstärke der Temperierungsplatte eine effiziente Erwärmung der Temperierungsplatte mittels Induktion auf ver- gleichsweise hohe Temperaturen erzielt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperierungsplatte Stahl umfasst. In vorteilhafter Weise ist das induktive Erwärmen einer Stahlplatte vergleichsweise effizient. Zudem verfügt eine Stahlplatte über eine hohe Wärmekapazität, so dass die Temperierungsplatte nach Verlassen der Aufwärmvorrichtung nur langsam abkühlt. Die Grundkomponente umfasst vorzugsweise ein Keramikmaterial. Vorteilhafterweise weist Keramik eine hohe Hitzebeständigkeit auf. Ferner weist Keramik üblicherweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass der Temperaturübertrag von der Temperierungsplatte auf das Werkstück begünstigt wird. Die Grundkomponente ist vorzugsweise plattenförmig oder gitterartig ausgebildet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperierungsplatte zwischen einer Aufnahme für das Werkstück und der Grundkomponente angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist somit kein weiteres Element zwi- sehen der Temperierungsplatte und dem Werkstück angeordnet, so dass ein effizienter Wärmeübertrag von der Temperierungsplatte in das Werkstück durch Wärmeleitung, wenn die Temperierungsplatte und das Werkstück unmittelbar miteinander in Kontakt sind, und/oder durch Wärmestrahlung, wenn die Temperierungsplatte und das Werkstück voneinander beabstandet sind, erzielt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Warenträger Auflagemittel als Aufnahme für das Werkstück umfasst, wobei das Werkstück auf die Auflagemittel auflegbar ist. In vorteilhafter Weise wird das Werkstück einfach auf die Auflagemittel aufgelegt, so dass ein schnelles Laden (auch als Bestücken bezeichnet) des Werkstücks auf den Warenträger und ein schnelles Entladen des Werkstücks von dem Warenträger erzielt wird. Vorzugsweise sind die Auflagemittel derart ausgebildet, dass ein auf die Auflagemittel aufgelegtes Werkstück von der Temperierungsplatte beabstandet ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass das Werkstück mit Ausnahme der auf den Auflagemitteln aufliegenden Bereiche frei liegt, also keinen unmittelbaren Kontakt zur Temperierungsplatte aufweist. Bei der Erwärmung eines beschichteten Werkstücks wird auf diese Weise verhindert, dass die Beschichtung durch einen Kontakt mit der heißeren Temperierungsplatte beschädigt wird. Insbesondere wird ein„Aufbacken" der Beschichtung auf die Temperierungsplatte verhindert. Somit können mit dem erfindungsgemäßen System vorteilhafterweise auch solche Werkstücke erwärmt werden, deren Beschichtung bei der Zieltemperatur schon in die Flüssigphase übergehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Warenträger Stapelmittel umfasst, auf welche ein weiterer Warenträger auflegbar ist, wobei die Stapelmittel vorzugsweise sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Warenträgers erstreckende Stempel umfassen. Der Warenträger umfasst vorzugsweise ferner Abstandshalter zur Beabstandung des Werkstücks von benachbarten Warenträgern, wobei besonders bevorzugt die Stapelmittel gleichzeitig als Abstandshalter fungieren. In vorteilhafter Weise können die mit Werkstücken bestückten Warenträger hierdurch zu einem Stapel übereinander gestapelt werden, ohne dass ein aufliegender Warenträger das Werkstück des darunterliegenden Warenträgers berührt. In vorteilhafter Weise wird ein Stapel von Warenträgern entlang einer zur Haupterstreckungsebene der Warenträger senkrechten Vertikalrichtung von unten nach oben durch eine Heizkammer der Aufwärmvorrichtung transportiert, indem unter den untersten Warenträger jeweils ein neu in die Heizkammer eingeführter Warenträger eingeschoben wird, während der oberste Warenträger aus der Heizkammer entfernt wird. Jeder Warenträger verweilt sodann eine vorbestimmte Verweilzeit in der Heizkammer, in welcher der Warenträger in der Heizkammer sukzessive von unten nach oben wandert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Warenträger Positionierelemente zur Positionierung des Werkstücks umfasst, wobei vorzugsweise die Stapelmittel gleichzeitig als Positionierelemente vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise dienen die Positionierelemente dazu, das Werkstück bezüglich der zur Vertikalrichtung senkrechten Horizontalebene auf dem Warenträger zu zentrieren. Es wird somit verhindert, dass ein Werkstück seitlich vom Warenträger rutscht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorge- sehen, dass die Temperierungsplatte wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich umfasst, wobei im ersten Bereich die Stärke der Temperierungsplatte größer als im zweiten Bereich ist und/oder wobei im ersten Bereich das Material der Temperierungsplatte vom Material der Temperierungsplatte im zweiten Bereich abweicht. In vorteilhafter Weise wird die Temperierungsplatte im ersten Bereich und im zweiten Bereich unter- schiedlich erwärmt. Folglich wird auch das Werkstück in seinem zum ersten Bereich der

Temperierungsplatte benachbarten Bereich und in seinem zum zweiten Bereich der Temperierungsplatte benachbarten Bereich unterschiedlich stark erwärmt. Durch eine gezielte Auswahl des ersten und zweiten Bereichs kann eine differenzierte Erwärmung des Werkstücks erzielt werden (auch bezeichnet als„Tailored Tempering"). Denkbar ist, dass auf diese Weise beispielsweise nur diejenigen Bereiche des Werkstücks auf hohe Temperaturen erwärmt werden, welche in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten unmittelbar warmum- geformt werden und/oder gehärtet werden sollen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufwärmvorrichtung eine Heizkammer zur Aufnahme einer Mehrzahl übereinander gestapelter Warenträger aufweist, wobei die Mehrzahl von Warenträgern mittels eines Transportmechanismus entlang einer zur Haupterstreckungsebene der jeweiligen Warenträger senkrechten Richtung sukzessive durch die Heizkammer bewegbar sind. Vorzugsweise umfasst der Transportmechanismus eine Hubmechanismus zum Anheben jeweils des untersten Warenträgers des in der Heizkammer befindlichen Stapels, so dass ein neuer Warenträger unterhalb des angehobenen Stapeln in die Heizkammer eingeschoben werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System einen weiteren Transportmechanismus zum Transport des Warenträgers und/oder Werkstücks in die Heizkammer oder aus der Heizkammer heraus aufweist. Der weitere Transportmechanismus sorgt insbesondere dafür, die mit Werkstücken belade- nen Warenträger zwischen der Heizkammer und der Isolationskammer zu verfahren, d.h. von der Isolationskammer in die Heizkammer und umgekehrt zu transportieren. Hierfür weist das System besonders bevorzugt einen ersten weiteren Transportmechanismus im unteren Bereich der Heizkammer und einen zweiten weiteren Transportmechanismus im oberen Bereich der Heizkammer auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der weitere Transportmechanismus wenigstens eine Aktuatorstange aufweist, welche parallel zur Haupterstreckungsebene in die Heizkammer ein- und ausführbar ist, wo- bei die Aktuatorstange mittels eines Antriebs entlang der Horizontalrichtung bewegbar ist und wobei die Heizkammer vorzugsweise zwischen dem Antrieb und der Isolationskammer angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist der Antrieb selbst außerhalb der Heizkammer angeordnet, so dass der Antrieb einerseits keinen extremen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und andererseits für Wartungs- und Servicezwecke jederzeit zugänglich ist. Innerhalb der Heizkammer bewegt sich lediglich die Aktuatorstange, so dass eine vergleichsweise gute thermische Isolierung der Heizkammer im Bereich der Eintrittsöffnungen für die Aktuatorstange zu erzielen ist. Die Aktuatorstange fungiert insbesondere als Druck- und Ziehstange, so dass Warenträger von der Isolationskammer in die Heizkammer mittels der Aktuatorstan- ge gezogen werden können und Warenträger von der Heizkammer zurück in die Isolationskammer einfach geschoben werden können. Zum Ziehen der Warenträger ist vorgesehen, dass die Aktuatorstange mittels des weiteren Antriebs zwischen einer Eingriffsstellung zum Eingriff mit einem Warenträger und/oder einem Werkstück und einer Freigabestellung zum Freigeben des Warenträgers und/oder des Werkstücks um ihre Längsachse drehbar ist. Zum Greifen des Warenträgers in der Eingriffsstellung weist die Aktuatorstange ein mit einem Hinterschnitt versehendes Greifelelement auf, welches durch Drehen der Aktuatorstange um ihre eigene Längsachse in Eingriff mit einem entsprechenden Hinterschnitt am Warenträger bringbar ist und durch Weiter- oder Zurückdrehen der Aktuatorstange wieder außer Eingriff mit dem entsprechenden Hinterschnitt am Warenträger bringbar ist. Denkbar ist, dass die Aktuatorstange mit einer sich längseckenden Außenverzahnung versehen ist, welche in Eingriff mit wenigstens einem Antriebsritzel des Antriebs steht, um die Aktuatorstange entlang der Horizontalrichtung durch die Formschlussverbindung zwischen der Verzahnung und dem Antriebsritzel zu bewegen, oder dass die Aktuatorstange zwischen zwei Antriebsrollen des Antriebs angeordnet ist, welche die Aktuatorstange durch Reibschluss entlang der Horizontalrichtung bewegen. Die Aktuatorstange ist drehfest, aber längsverschiebbar in einer Aktua- torstangenhülse angeordnet, auf dessen Außenumfang ein Schwenkritzel befestigt ist, dessen Drehachse deckungsgleich mit der Längsachse der Aktuatorstange verläuft, wobei das Schwenkritzel in Eingriff mit einem Schwenkantriebritzel des weiteren Antriebs steht, welches mittels des weiteren Antriebs um eine zur Längsachse senkrechte Drehachse drehbar ist, um die Aktuatorstange zwischen der Eingriffs- und Freigabestellung zu verschwenken.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vor- gsehen, dass die Induktionseinheit eine Induktionsspule umfasst, wobei innerhalb der Induktionsspule die Heizkammer angeordnet ist. In vorteilhafter Weise werden somit in sämtlichen Temperierungsplatten aller in der Heizkammer übereinander gestapelter Warenträger Induktionsströme induziert, welche zum Erwärmen der Temperierungsplatten und somit der jeweils benachbarten Werkstücke führen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System zusätzlich eine Temperierungseinheit umfasst, wobei die Temperierungseinheit ein Leitungssystem zum Fördern eines Temperierungsfluids umfasst. Denkbar ist, dass in bestimmten Bereich der Heizkammer eine zusätzliche Temperierung durch die Temperierungseinheit erfolgt, um die Temperatur in diesem Bereich zu erhöhen oder zu reduzieren. Das Temperierungsfluid umfasst vorzugsweise eine Wärm- oder Kühlflüssigkeit. Grundsätzlich wäre natürlich ein Gas als Temperierungsfluid denkbar. Vorzugsweise umfasst die Temperierungseinheit ein Steuersystem zum selektiven Beströmen einzelner Leitungen. Auf diese Weise kann eine differenzierte Temperierung von bestimmten Bereichen innerhalb der Heizkammer erfolgen. Denkbar ist, dass lediglich derjenige Bereich der Heizkammer zusätzlich erwärmt oder gekühlt wird, in welchem die ersten oder zweiten Teilbereiche ange- ordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System zusätzlich eine konduktive Heizeinheit aufweist, wobei die konduktive Heizeinheit vorzugsweise ein Kontaktelement aufweist, welches mittels elektrischem Strom erwärmbar ist und welches vorzugsweise in formschlüssigen Kontakt mit dem Werkstück bringbar ist. Denkbar ist, dass das Kontaktelement eine bestimmte Kontur mit einer komplexen Formgebung aufweist. Während des Heizvorgangs wird das Kontaktelement durch einen elektrischen Strom aufgewärmt, wobei sodann lediglich der in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Kontaktelement liegende Bereich des Werkstücks zusätzlich konduktiv erwärmt wird. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise ein komplexer Verlauf unterschiedlicher Temperaturbereiche im Werkstück erzeugt werden. Denkbar wäre aber auch, dass das Kontaktelement in geringem Abstand über dem Werkstück gehalten wird, so dass zwar kein formschlüssiger Kontakt mit dem Werkstück zustande kommt, aber das Kontaktelement in Wirkverbindung mit dem Werkstück gelangt. Es würde dann Wärme von dem Kontaktelement in Form von Wärmestrahlung entsprechend der äußeren Kontur des Kontaktelements auf das Werkstück übergehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System derart ausgebildet ist, dass das Kontaktelement mit dem Werkstück mittransportiert wird, wobei das System ortsungebundene elektrische Kontaktierungselemen- te aufweist, welche zur elektrischen Kontaktierung des mitbewegten Kontaktelements dienen. Denkbar ist, dass das Werkstück durch das Kontaktelement partiell einer Zusatzerwärmung unterworfen wird, nicht nur innerhalb der Heizkammer, sondern auch während das Werkstück bereits aus der Heizkammer herausfährt bzw. schon herausgefahren ist. In vor- teilhafter Weise kann somit die partielle Zusatzerwärmung des Werkstücks entsprechend der Kontur des Kontaktelements außerhalb der Heizkammer aufrechterhalten werden, so dass der Temperaturgradient im Werkstück zwischen dem partiell zusätzlich erwärmten Bereich (entsprechend der Kontur des Kontaktelements) und dem übrigen nicht zusätzlich erwärmten Bereich erhöht wird. Vorzugsweise wird die Temperatur des partiell zusätzlich erwärmten Bereichs dabei oberhalb der Austenitisierungstemperatur gehalten, während die übrigen Bereiche außerhalb der Heizkammer schon nahe oder unterhalb der Austenitisierungstemperatur abkühlen. Dies kann beispielsweise sinnvoll bei einem anschließenden Bearbeitungs- oder Verformungsschritt für das Werkstück, beispielsweise einem Presshärten des Werkstücks, sein, da in den abgekühlten übrigen Bereichen somit keine oder zumindest eine geringere Verfestigung des Werkstückmaterials als in dem partiell zusätzlich erwärmten Bereich stattfindet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschrän- ken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Systems gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Figuren 2a, 2b, 2c zeigen schematische Ansichten eines Warenträgers eines Systems gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 3a, 3b zeigen schematische Ansichten eines Warenträgers eines Systems gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Stapels von Warenträgern eines Systems gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. zeigt eine schematische Schnittbildansicht eines Systems gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. zeigt eine schematische Teilansicht eines Systems gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 7 zeigt eine schematische Aufsichtsdarstellung eines Systems gemäß einer beispielhaften vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 8 zeigt eine schematische Aufsichtsdarstellung eines Systems gemäß einer beispielhaften fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 9 und 10 zeigen schematische Perspektivansichten eines Systems gemäß einer beispielhaften sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 11 und 12 zeigen schematische Detailansichten eines Systems gemäß der beispielhaften sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 13 und 14 zeigen schematische Detail- und Perspektivansichten eines Systems gemäß einer beispielhaften siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Systems 1 zum Aufheizen von Werkstücken 2 gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System 1 umfasst eine Aufwärmvorrichtung 3 mit einer Heizkammer 4. Die Heizkammer 4 weist eine Induktionseinheit 6 in Form einer Induktionsspule 7 auf, deren Windungen um die Heizkammer 4 verlaufen. Zum Erwärmen der Werkstücke 2 wird jeweils ein Werkstück 2 auf einem Warenträger 5 angeordnet und der mit dem Werkstück 2 bestückte Warenträger 5 anschließend durch die Heizkammer 4 transportiert. Jeder Warenträger 5 weist eine insbesondere keramische Grundkomponente 8, sowie eine als Temperierungsplatte 9 ausgebildete Temperierungskomponente aus Stahl auf.

An die Induktionsspule 7 wird ein Wechselstrom angelegt, wodurch innerhalb der Induktionsspule 7, also in der Heizkammer 4 ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Beim Transport des Warenträgers 5 durch die Heizkammer 4 werden durch das Wechselfeld Wirbel- ströme innerhalb der Temperierungsplatte 9 erzeugt. Das Material der Temperierungsplatte 9 stellt einen elektrischen Widerstand dar, so dass innerhalb der Heizkammer 4 die Wirbelströme eine Erwärmung der Temperierungsplatte 9 aufgrund Joulescher Wärme herbeiführen. Die Temperierungsplatte 9 gibt sodann Wärme durch Wärmestrahlung an das Werk- stück 2 ab. Wenn das Werkstück 2 aus Metall besteht, wird auch das Werkstück 2 selbst unmittelbar induktiv erwärmt. Bei geringen Materialstärken lässt sich aber keine energieeffiziente Aufheizung des Werkstücks 2 auf hohe Temperaturen allein mittels Induktion innerhalb des Werkstücks 2 erzielen. Bei zunehmenden Temperaturen wird die allein durch Induktion innerhalb des Werkstücks 2 herbeigeführte Temperaturzunahme beim Werkstück 2 im- mer weniger, während die allein auf Induktion beruhende Temperaturzunahme bei der dicker ausgebildeten Temperierungsplatte 9 weiter hocheffizient fortschreitet. Die aufgeheizte Temperierungsplatte 9 gibt sodann ihre Wärme über Wärmestrahlung an das Werkstück 2 ab. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Werkstück 2 in Form einer sehr dünnen metallischen Platine oder eines Kunststoffbauteils durch das induktives Heizverfahren in effizienter Weise auch auf derart hohe Temperaturen aufgeheizt werden, welche ohne das Vorhandensein der Temperierungsplatte 9 durch Induktion nur sehr langsam und somit ineffizient oder überhaupt nicht (Kunststoffbauteil) erreicht werden könnte. Um die Effizienz des Aufwärmvorgangs zu optimieren, weist die Temperierungsplatte 9 im Mittel eine deutlich höhere Dicke senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 des Warenträgers 5 auf als das Werkstück 2. Die Temperierungsplatte 9 ist vorzugsweise zwischen der keramischen Grundkomponente 8 und dem Werkstück 2 angeordnet, so dass die von der Temperierungsplatte 9 ausgehende Wärmestrahlung vornehmlich das Werkstück 2 erwärmt. Das Werkstück 2 umfasst insbesondere ein plattenförmiges, metallisches Werkstück, beispielsweise eine Blechplatine, aus welchem im Wege der Warmumformung später ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug erzeugt wird. Die Erwärmung des Werkstücks 2 innerhalb der Heizkammer 4 dient vorzugsweise ferner der Diffusion und Austenitisierung des Werkstücks 2.

Das System 1 weist im vorliegenden Beispiel eine Isolationskammer 10 auf. Innerhalb der Isolationskammer 10 ist eine Ladestation 1 1 zum Beladen der Warenträger 5 mit Werkstü- cken 2, welche in die Heizkammer 4 eingeführt werden sollen, und eine Entladestation 12 zum Entladen von Werkstücken 2 von den Warenträgern 5, welche aus der Heizkammer 4 kommen, angeordnet. Die Heizkammer 4 und die Isolationskammer 10 sind vorzugsweise in ein gemeinsames Isolationsgehäuse (nicht dargestellt) eingekapselt. Die Warenträger 5 durchlaufen in einem geschlossenen Kreislauf nacheinander die Heizkammer 4 und die Iso- lationskammer 10. Vorteilhafterweise verbleiben die Warenträger 5 in diesem Kreislauf und innerhalb der Isolationsgehäuses, so dass die in der Temperierungsplatte 9 gespeicherte Wärmeenergie auch beim Be- und Entladen der Warenträger 5 möglichst nicht verloren geht. Auf diese Weise kann der Gesamtenergieverbrauch des Systems 1 erheblich reduziert werden. Die Ladestation 1 1 ist in einem unteren Bereich der Isolationskammer 10 angeordnet. Ein in der Ladestation 1 1 befindlicher unbestückter Warenträger 5 wird mit einem neuen Werkstück 2 beladen, indem das Werkstück 2 durch eine verschließbare Eingangsöffnung in die Isolationskammer 10 eingebracht und auf den Warenträger 5 aufgelegt wird. Der Warenträger 5 wird sodann entlang einer zur Haupterstreckungsrichtung 100 parallelen Horizontalrichtung 101 von dem unteren Bereich der Isolationskammer 10 in einen unteren Bereich der Heizkammer 4 verschoben. Hierfür wird ein Stapel von Warenträgern 5, welcher sich bereits in der Heizkammer 4 befindet, mittels eines Transportmechanismus (nicht dargestellt) ent- lang einer zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechten Vertikalrichtung 102 um zumindest eine Warenträgerhöhe von unten nach oben bewegt. Der von der Isolationskammer 10 kommende Warenträger 5 kann somit unter den vormals untersten Warenträger 5 des Stapels in die Heizkammer 4 eingeführt werden. Bei jedem Einführen eines neuen Warenträgers 5 unter den Stapel wandern die gestapelten Warenträger 5 in der Heizkammer 4 sukzessive nach oben. Während dieser Bewegung werden die jeweiligen Werkstücke 2, wie zuvor beschrieben, induktiv und durch von der induktiv erwärmten Temperierungsplatte 9 eines jeden Warenträgers 5 ausgehenden Wärmestrahlung erwärmt. Bei jedem Einführen eines neuen Warenträgers 5 unter den Stapel wird zudem der oberste Warenträger 5 des Stapels antiparallel zur Horizontalrichtung 101 aus der Heizkammer 4 entfernt und zurück in die Isolations- kammer 10 geschoben. Der Warenträger 5 gelangt hierdurch in den im oberen Bereich der Isolationskammer 10 angeordneten Entladestation 12. Das erwärmte Werkstück 2 des jeweiligen Warenträgers 5 wird in der Entladestation 12 vom Warenträger 5 genommen und aus einer verschließbaren Ausgangsöffnung aus der Isolationskammer 10 entfernt. Das erwärmte Werkstück 2 kann nun zu weiteren Bearbeitungsstationen, beispielsweise einer Warmum- formungsstation in Form einer Presse, transportiert werden. Der nunmehr unbestückte Warenträger 5 wird mittels des Transportmechanismus (nicht dargestellt) innerhalb der Isolationskammer 10 von der Entladestation 12 antiparallel zur Vertikalrichtung 102 zur Ladestation 1 1 transportiert. In der Ladestation 1 1 beginnt der beschriebene Kreislauf erneut. In Figuren 2a, 2b und 2c sind schematische Ansichten des mit einem Werkstück 2 bestückten Warenträgers 5 des Systems 1 gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Warenträger 5 umfasst die Grundkomponente 8, sowie die auf der Grundkomponente 8 angeordnete Temperierungsplatte 9. Zusätzlich weist der Warenträger 5 Auflagemittel 13 auf, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 von der Grundkomponente 8 durch die Temperierungsplatte 9 zum Werkstück 2 erstrecken. Die Auflagemittel 13 umfassen einfache Zylinder, auf weichen das Werkstück 2 lose aufliegt, und fungieren somit als Aufnahme für das Werkstück 2. Die Auflagemittel 13 sind vorzugsweise derart hoch ausgebildet, dass das auf den Auflagemitteln 13 aufliegende Werkstück 2 entlang einer zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechten Richtung von der Grundkomponente 8 beabstandet ist. Bei der Erwärmung eines beschichteten Werkstücks 2 wird somit verhindert, dass die Beschichtung durch einen Kontakt mit der vergleichsweise heißen Temperierungsplatte 9 beschädigt wird. Insbesondere wird ein„Aufbacken" der Beschichtung auf den Warenträger 5 verhindert. Somit können mit dem System 1 auch solche Werkstücke 2 erwärmt werden, deren Beschichtung bei der Zieltemperatur in der Heizkammer 4 schon in die Flüssigphase übergehen.

Der Warenträger 5 weist ferner Stapelmittel 14 auf, welche sich senkrecht zur Haupterstre- ckungslinie 100 parallel zur den Auflagemitteln 13 von der Grundkomponente 8 aus erstrecken, wobei die Stapelmittel 14 dabei über das Werkstück 2 hinaus ragen. Auf den Stapelmitteln 14 kann somit die Grundkomponente 8 eines weiteren Warenträgers 5 aufgelegt wer- den, wodurch ein Stapel von Warenträgern 5 entsteht. Die Stapelmittel 14 ragen derart weit über das Werkstück 2 hinaus, dass die Stapelmittel 14 gleichzeitig als Abstandshalter 15' zwischen dem auf dem unteren Warenträger 5 platzierten Werkstück 2 und der Grundkomponente 8 des darüber gestapelten Warenträgers 5 (siehe Figur 4). Auf diese Weise wird verhindert, dass ein Werkstück 2 oder dessen Beschichtung beim Stapeln der Warenträger 5 beschädigt wird. Im vorliegenden Beispiel umfasst der Warenträger 5 zwei leistenartig ausgebildete Stapelmittel 14', welche sich entlang zweier gegenüberliegenden Längskanten der Grundkomponente 9 erstrecken. Ferner weist der Warenträger 5 sechs zylinderförmige Stapelmittel 14" auf, welche im unmittelbaren Kontakt zu Außenkanten des Werkstücks 2 stehen. Diese zylinderförmigen Stapelmittel 14" fungieren gleichzeitig als Positionierelemente 15, welche ein seitliches Verrutschen des Werkstücks 2 relativ zum Warenträger 5 parallel zur Haupterstreckungsebene 100 verhindern.

In Figuren 3a und 3b sind schematische Ansichten eines Warenträgers 5 eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Warenträger 5 gemäß der zweiten Ausführungsform gleichen im Wesentlich dem anhand von Figuren 2a bis 2c illustrierten Warenträger 5 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei die Temperierungsplatte 9 beim Warenträger 5 gemäß der zweiten Ausführungsform einen ersten Bereich 16 und einen zweiten Bereich 17 (schraffiert dargestellt) umfasst. Der zweite Bereich 17 weist im Vergleich zum ersten Bereich 16 eine verminderte Materialstärke auf. Dies hat den Effekt, dass sich die Temperierungsplatte 9 im ersten und im zweiten Bereich 16, 17 unterschiedlich stark erwärmt. Im ersten Bereich 16 wird sich die Temperierungsplatte 9 auf eine höhere Temperatur aufwärmen, als im zweiten Bereich 17. Entsprechend wird auch das Werkstück 2 in seinem zum ersten Bereich 16 der Temperierungsplatte 9 benachbarten Bereich stärker erwärmt werden, als in seinem zum zweiten Bereich 17 der Temperierungsplatte 9 benachbarten Bereich (auch als„Tailored Tempering" bezeichnet). Denkbar ist, dass auf diese Weise beispielsweise nur diejenigen Bereiche des Werkstücks 2 auf hohe Temperaturen erwärmt werden, welche in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten unmittelbar warmumgeformt werden und/oder gehärtet werden sollen.

In Figur 4 eine schematische Ansicht eines Stapels von Warenträgern 2 des Systems 1 gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zur Bildung des Stapels werden die in Figuren 2a, 2b und 2c illustrierten Warenträger 2 derart übereinander angeordnet, dass die Stapelmittel 14 eines Warenträgers 2 jeweils die Grundkomponente 8 des darüber liegenden Warenträgers 2 stützen.

In Figur 5 ist eine schematische Schnittbildansicht eines Systems 1 gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei hier die in Figur 1 gezeigte Heizkammer 4 in einer Schnittbilddarstellung illustriert ist. Es ist zu sehen, dass innerhalb der Isolationswand 18 der Heizkammer 4 der in Figur 2c gezeigte und mit einem Werkstück 2 bestückte Warenträger 5 angeordnet ist. Die Heizkammer 4 weist darüber hinaus Außenzentrierungen 19 auf, welche den Warenträger 5 parallel zur Haupterstreckungs- ebene 100 zentrieren. Die Außenzentrierungen 19 umfassen sich senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene 100 erstreckende Zylinder. Ferner sind in der Heizkammer 4 Verriegelungselemente 20 angeordnet, welche jeweils um eine zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechte Drehachse drehbar gelagert sind, um zwischen einer Eingriffsstellung, in welcher das Verriegelungselement 20 unter einen Warenträger 5 greift, und einer Freigabestellung, in welcher der Warenträger 5 das Verriegelungselement 30 ungehindert passieren kann, bewegt zu werden. Mittels der Verriegelungselemente 20 wird eine Abwärtsbewegung des Stapels von Warenträgern 2 entgegen der Vertikalrichtung 102 verhindert.

In Figur 6 ist eine schematische Teilansicht eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei das System 1 gemäß der dritten Ausführungsform eine zusätzliche Temperierungseinheit 21 um- fasst, die in die Isolationswand 18 integriert ist. Die zusätzliche Temperierungseinheit 21 umfasst ein Leitungssystem aus verschiedenen Leitungen 22 zum Fördern eines Temperie- rungsfluids 23. Durch Einleiten eines gekühlten Temperierungsfluid 23, beispielsweise kaltes Wasser, in bestimmte Leitungen 22 (im vorliegenden Beispiel durch die 1 1 Leitungen auf der rechten Seite der zusätzlichen Temperierungseinheit 21 ) wird im Bereich dieser durchström- ten Leitungen 22 die Wandung der Temperierungskammer 4 gekühlt. Auf diese Weise können solche Bereiche des Werkstücks 2, welche weniger stark erhitzt werden sollen (unterhalb der Curie-Temperatur), auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden. Ein Aufwärmen dieser Bereiche durch Warmeabstrahlung von der Wandung der Temperierungskammer 4, wenn sich das Werkstück 2 in der obersten Position befindet, wird unterbunden. Denkbar ist, dass in anderen Bereichen des Werkstücks 2, welche stärker aufgeheizt werden sollen, zwischen der zusätzlichen Temperierungseinheit 21 und dem Stapel von Warenträgern 22 eine stationäre Temperierungsplatte 24 angeordnet ist, welche durch die Induktionsspulen 6 induktiv aufgeheizt wird. Die stationäre Temperierungsplatte 24 gibt diese Wärme durch Wärmestrahlung wiederum an den aufzuheizenden Bereich des auf dem obersten Warenträger 2 des Stapels befindlichen Werkstücks 2 ab. Das oberste Werkstück 2 wird somit in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich stark erwärmt.

In Figur 7 ist eine schematische Ansicht eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei das System 1 gemäß der vierten Ausführungsform zusätzlich eine konduktive Heizeinheit 27 aufweist. Die konduktive Heizeinheit 27 umfasst ein plattenförmiges Kontaktelement 29 mit einer beliebigen Außenkontur. Das Kontaktelement 29 wird mit einem auf einem Warenträger 5 angeordneten Werkstück 2 in formschlüssigen Kontakt gebracht. Innerhalb der Heizkammer 4 wird das Kontaktelement 29 über zwei elektrisch leitfähige Kontakte 28 mit einer Stromquelle 30 verbunden, so dass ein Strom durch das Kontaktelement 29 fließt. Der Stromfluss führt zu einer konduktive Erwärmung des Kontaktelements 29. Das Werkstück 2 wird sodann im unmittelbaren Kontaktbereich mit dem Kontaktelement 29 durch Wärmelei- tung partiell erwärmt. Auf diese Weise wird ebenfalls ein„Tailored Tempering" des Werkstücks 2 erzielt. Auf der linken Seite von Figur 7 ist angedeutet, dass auf dem Werkstück 2 des Stapels innerhalb der Heizkammer 4 ein solches Kontaktelement 29 angeordnet ist. Die Kontaktierung der Kontaktelemente 29 könnte beispielsweise über Schleifkontakte an der Wandung der Heizkammer 4 oder an den Außenzentrierungen 19 erfolgen.

In Figur 8 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System 1 umfasst das in Figur 1 gezeigte System 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei zusätzlich ein erster Manipulator 25 vorgesehen ist, um die kalten Werkstücke 2 zum Isolationsbe- hälter 10 zu transportieren, und wobei ein zweiter Manipulator 26 vorgesehen ist, um die mittels der Aufwärmvorrichtung erwärmten Werkstücke 2 zum Weiterverarbeiten einer Warmumformungspresse 31 zuzuführen. In Figuren 9 und 10 sind schematische Perspektivansichten eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das System 1 gemäß der sechsten Ausführungsform im Wesentlichen dem in Figur 1 illustrierten System 1 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist bei dem in Figuren 9 und 10 gezeigte System 1 auch ein Be- und Entlademechanismus 41 illustriert, welcher dazu ausgebildet ist, neue Werkstücke 2 in die Isolationskammer 10 zu transportieren und in der Ladestation 1 1 jeweils auf einem Warenträger 5 abzulegen und diejenigen Werkstücke 2, die bereits die Heizkammer 4 durchlaufend haben, in der Entladestation 12 wieder von einem Warenträger 5 aufzunehmen und aus der Isolationskammer 10 heraus zu transportieren. Hierfür weist der Be- und Entlademechanismus 41 Führungsschienen auf, auf weichen Transportelemente zum Aufnehmen und Transportieren der Werkstücke 2 verfahrbar aufgehängt sind. Die Werkstücke 2 werden dabei entlang einer sowohl zur Horizontalrichtung 101 , als auch zur Vertikalrichtung 102 senkrechten Querrich- tung 103 bewegt. Die Isolationskammer 10 weist eine verschließbare Öffnung auf, durch welche die Transportelemente die Werkstücke 2 in die Isolationskammer 10 bzw. aus der Isolationskammer 10 heraus transportieren können. Denkbar ist, dass der Be- und Entlademechanismus 41 in eine weitere Isolationskammer 42 thermisch eingekapselt ist, um die Wärmeverluste zu verringern.

In Figur 10 ist ferner schematisch angedeutet, dass das System 1 mit zwei weiteren Transportmechanismus 36 ausgestattet ist, welcher zum Transport der mit Werkstücken 2 belade- nen Warenträger 5 von der Isolationskammer 10 in die Heizkammer 4 bzw. von der Heizkammer 4 zurück in die Isolationskammer 10 vorgesehen ist. Der weitere Transportmecha- nismus 36 umfasst eine als Druck- und Ziehstange ausgebildete Aktuatorstange 38, welche sich von außerhalb der Heizkammer 4 durch die Wandung der Heizkammer 4 in das Innere der Heizkammer 4 erstreckt und mittels eines außerhalb der Heizkammer 4 angeordneten Antriebs 37 (Vgl. Figur 1 1 ), der in Figur 10 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, parallel zur Horizontalrichtung 101 verschiebbar ist. Mittels solcher Aktuatorstangen 38 werden die Warenträger 5 im unteren Bereich der Heizkammer 4 von der Isolationskammer 10 in die Heizkammer 4 gezogen (hier fungiert die Aktuatorstange 38 als Zugstange) und im oberen Bereich der Heizkammer 4 von der Heizkammer 4 zurück in die Isolationskammer 10 geschoben (hier fungiert die Aktuatorstange 38 als Druckstange). In Figuren 11 und 12 sind schematische Detailansichten eines Systems 1 gemäß der beispielhaften sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Figur 1 1 ist insbesondere der Antrieb 37 für die Aktuatorstangen 38 des anhand von Figur 10 erläuterten weiteren Transportmechanismus 38 dargestellt. Die Aktuatorstange 38 ist zwischen zwei Antriebsrollen 43 des Antriebs 37 angeordnet, die auf der Oberfläche der Aktuatorstange 38 ablaufen. Eine Rotation der Antriebsrollen 43 über Antriebswellen 47 des Antriebs 37 führt aufgrund von Reibschluss mit der Aktuatorstange 38 dazu, dass die Aktuatorstange 38 ent- lang der Horizontalrichtung 101 bewegt wird, entweder um einen Warenträger 5 von der Isolationskammer 10 in die Heizkammer 4 zu ziehen oder um einen Warenträger 5 von der Heizkammer 4 in die Isolationskammer 10 zu drücken. Alternativ wäre auch denkbar, dass die Aktuatorstange 38 mit einer sich längseckenden Außenverzahnung versehen ist, welche in Eingriff mit wenigstens einem Antriebsritzel des Antriebs 37 steht, um die Aktuatorstange 38 entlang der Horizontalrichtung 101 durch eine Formschlussverbindung zwischen der Außenverzahnung und dem Antriebsritzel zu bewegen.

Damit ein Warenträger 5 von der Aktuatorstange 38 gezogen werden kann, muss die Aktuatorstange 38 mit dem Warenträger 5 koppelbar und entkoppelbar sein. Hierfür ist ein der Isolationskammer 10 zugewandtes Ende der Aktuatorstange 38 drehfest mit einem als Hinterschnitt ausgebildeten Greifelement 44 versehen (Vgl. Figur 12). Durch Drehen der Aktuatorstange 38 kann das Greifelement 44 zwischen einer Eingriffsstellung, in welcher das Greifelement 44 zum Ziehen des Warenträgers 5 einen Bereich des Warenträgers 5 hintergreift, und einer Freigabesteilung, in welcher das Greifelement 44 den Bereich des Warenträgers 5 nicht hintergreift und somit relativ zum Warenträger 5 entlang der Horizontalrichtung 101 verschiebbar ist, bewegt werden. Die Aktuatorstange 38 muss lediglich um 90 Grad um ihre Längsachse gedreht werden, damit das Greifelement 44 den Warenträger 5 hintergreift oder nicht hintergreift. Dieser Umstand ist in Figur 12 schematisch illustriert. Um das Drehen der Aktuatorstange 38 zu realisieren, ist die Aktuatorstange 38 in einer Aktuatorstangenhülse 40 angeordnet. Die Aktuatorstange 38 ist entlang der Horizontalrichtung 101 relativ zur Aktuatorstangenhülse 40 verschiebbar in der Aktuatorstangenhülse 40 angeordnet. Gleichzeitig ist die Aktuatorstange 38 drehfest mit der Aktuatorstangenhülse 40 gegenüber einer Drehung um die Längsachse der Aktuatorstange 38 befestigt. Die Aktuatorstange 38 weist hierfür ein Vierkantprofil auf, welches in einem entsprechend viereckig ausgebildeten Innenprofil der Aktuatorstangenhülse 40 steckt. Bei einer Bewegung der Aktuatorstange 38 entlang der Horizontalrichtung 101 mittels der Antriebsrollen 43 wird die Aktuatorstangenhülse 40 nicht mitbewegt. Auf dem äußeren Umfang der Aktuatorstangenhülse 40 ist ein Schwenkritzel 45 drehfest angeordnet. Das Schwenkritzel 45 kämmt mit einem als Schneckenantrieb ausgebildeten weiteren Antrieb 39. Der weiteren Antrieb 39 dient dazu, dass die Aktuatorstange- hülse 40 über das Schwenkritzel 45 zu verschwenken. Hierüber wird auch die drehfest in der Aktuatstangenhülse 40 angeordnete Aktuatorstange 38 verschwenkt, so dass die Aktuatorstange 39 mittels des weiteren Antriebs 39 zwischen der Eingriffsstellung und der Freigabe- Stellung überführt werden kann. Die Aktuatorstangenhülse 40 und die Aktuatorstange 38 sind ferner in einem Führungsbock 46 drehbar gelagert. Der Antrieb 37 und der weitere Antrieb 39 sind insbesondere auf einer der Isolationskammer 10 abgewandten Seite der Heizkammer 4 angeordnet, so dass gute Zugänglichkeit und Wartungsfreundlichkeit gewährleistet sind. Im unteren Bereich der Heizkammer 4 wird die Aktuatorstange 38 mittels des weiteren Antriebs 39 in ihre Freigabestellung überführt, anschließend bis in die Isolationskammer 10 mittels des Antriebs 37 verfahren und in Überlappung mit einem Warenträger 5 gebracht, der mit einem neu zu temperierenden Werkstück 2 beladen ist. Anschließend wird die Aktuatorstange 38 mittels des weiteren Antriebs 39 um 90 Grad gedreht und so in die Eingriffsstel- lung gebracht, d.h. das Greifelement 44 hintergreift de Warenträger 5 entlang der Horizontalrichtung 101 . Anschließend wird die Aktuatorstange 38 in Richtung der Heizkammer 4 entlang der Horizontalrichtung 101 zurückgezogen, bis der Warenträger 5 vollständig in der Heizkammer 4 angeordnet ist. In der Heizkammer 4 wird der Warenträger 5 - wie oben beschrieben- entlang der Vertikalrichtung 102 aufwärts transportiert. Am Ende des Zyklus wird der Warenträger 5 von einer im oberen Bereich der Heizkammer 4 angeordneten und in Eingriffsstellung gebrachten Aktuatorstange 38 zurück in die Isolationskammer 10 gedrückt.

In Figuren 13 und 14 sind schematische Aufsichtsdarstellung eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die siebte Aus- führungsform ist im Wesentlichen identisch der in Figur 7 illustrierten vierten Ausführungsform. Das System 1 weist somit ein plattenförmiges Kontaktelement 29 auf, welches konduktiv erwärmt wird und dazu vorgesehen ist, dass bestreffende Werkstück 2 partiell zusätzliche Wärmeenergie zuzuführen. Dazu wird das Kontaktelement 29 entweder in unmittelbaren formschlüssigen Kontakt mit dem Werkstück 2 gebracht, damit die Wärme durch Wärmelei- tung direkt auf das Werkstück 2 übergeht, oder zumindest in die unmittelbare Nähe des Werkstücks 2 gebracht, damit die Wärme durch Wärmestrahlung auf das Werkstück 2 übergeht. Es wurde bereits erwähnt, dass das Kontaktelement 29 mit einer beliebigen Kontur ausgebildet wird, welche von der Kontur des Werkstücks 2 abweicht, damit das Werkstück 2 nur entsprechend der speziellen Kontur des Kontaktelements 29, also partiell, einen zusätzli- chen Wärmeeintrag erfährt. In Figuren 13 und 14 ist dargestellt, dass das Kontaktelement 29 für einen zusätzlichen partiellen Wärmeeintrag in das Werkstück 2 auch außerhalb der Heizkammer 4 vorgesehen ist. Dafür wird das Kontaktelement 29 mit dem Werkstück 2 mitbewegt wird, während das Werkstück 2 aus der Heizkammer 4 heraus in die Isolationskammer 10 und durch die Isolationskammer 10 hindurch bewegt wird. Das System 1 weist vorzugs- weise elektrische Kontaktierungselemente 32 auf, welche das Kontaktelement 29 auch während seiner Bewegung kontaktieren und somit den für die konduktive Erwärmung notwendigen elektrischen Stromfluss durch das Kontaktelement 29 auch während der Bewegung des Kontaktelements 29 aufrechterhalten. Der Temperaturgradient innerhalb des Werkstücks 2 zwischen dem durch das Kontaktelement 29 partiell zusätzlich erwärmten Bereich 34 und dem übrigen nicht zusätzlich erwärmten Bereich 35 steigert sich, sobald das Werkstück 2 die Heizkammer 4 verlässt und daher eine Abkühlung im übrigen Bereich 35 einsetzt. Vorzugs- weise wird die Temperatur des partiell zusätzlich erwärmten Bereichs 34 auch außerhalb der Heizkammer 4 oberhalb der Austenitisierungstemperatur gehalten, während der übrige Bereich 35 außerhalb der Heizkammer 4 schnell nahe oder sogar unterhalb der Austenitisierungstemperatur abkühlt. In einem anschließenden Presshärteschritt wird das Werkstück 2 in den abgekühlten übrigen Bereichen 35 daher keine oder zumindest nur eine geringere Ver- festigung als in dem partiell zusätzlich erwärmten Bereich 34 erfahren. Denkbar ist, dass das mit dem Kontaktelement 29 beaufschlagte Werkstück 2 innerhalb der Isolationskammer 4 auf eine isolierte Ablage 33 abgelegt wird. Die Verweilzeit des Werkstücks 2 auf der isolierten Ablage 33 wird derart bemessen, dass sich die übrigen Bereiche 35 ausreichend stark abkühlen bis sich ein gewünschter Temperaturgradient im Inneren des Werkstücks 2 eingestellt hat.

Bezugszeichenliste

1 System

2 Werkstück

3 Aufwärmvorrichtung

4 Heizkammer

5 Warenträger

6 Induktionseinheit

7 Induktionsspule

8 Grundkomponente

9 Temperierungsplatte

10 Isolationskammer

1 1 Ladestation

12 Entladestation

13 Auflagemittel

14 Stapelmittel

15 Positionierelemente, Abstandshalter

16 Erster Bereich

17 Zweiter Bereich

18 Isolationswand

19 Außenzentrierung

20 Verriegelungselement

21 Temperierungseinheit

22 Leitung

23 Temperierungsfluid

24 Stationäre Temperierungsplatte

25 Erster Manipulator

26 Zweiter Manipulator

27 Konduktive Heizeinheit

28 Kontakt

29 Kontaktelement

30 Stromquelle

31 Warmumformungsstation

32 Elektrische Kontaktierungselemente

33 Isolierte Ablage

34 Partiell erwärmter Bereich

35 Übriger nicht partiell erwärmter Bereich 36 Weiterer Transportmechanismus

37 Antrieb

38 Aktuatorstange

39 Weiterer Antrieb

40 Aktuatorstangenhülse

41 Be- und Entlademechanismus

42 Weitere Isolationskammer

43 Antriebsrolle

44 Greifelement

45 Schwenkritzel

46 Führungsbock

47 Antriebswelle

100 Haupterstreckungsebene

101 Horizontalrichtung

102 Vertikalrichtung

103 Querrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 . System (1 ) zum Aufwärmen von Werkstücken (2), insbesondere für eine Warmumformungsstation (31 ), aufweisend eine Aufwärmvorrichtung (3) und wenigstens einen durch die Aufwärmvorrichtung (3) zu transportierenden Warenträger (5), wobei der Warenträger (5) mit einem Werkstück (2) zu bestücken ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Warenträger (5) eine Temperierungskomponente umfasst und dass die Aufwärmvorrichtung (3) eine Induktionseinheit (6) zum induktiven Erwärmen der Temperierungskomponente umfasst.

2. System (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Warenträger (5) eine Grundkomponente (8) und die Temperierungskomponente eine Temperierungsplatte (9) umfasst, wobei die Dicke der Temperierungsplatte (9) größer als die Dicke der Grundkomponente (8) ist.

3. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperierungsplatte (9) Stahl umfasst und/oder wobei die Grundkomponente (8) ein Keramikmaterial umfasst und/oder wobei die Grundkomponente (8) plattenförmig oder gitterartig ausgebildet ist.

4. System (1 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Temperierungsplatte (9) zwischen einer Aufnahme für das Werkstück (2) und der Grundkomponente (8) angeordnet ist.

5. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Warenträger (5) Auflagemittel (13) als Aufnahme für das Werkstück (2) umfasst, wobei das Werkstück (2) auf die Auflagemittel (13) auflegbar ist.

6. System (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Auflagemittel (13) derart ausgebildet sind, dass ein auf die Auflagemittel (13) aufgelegtes Werkstück (2) von der Temperierungsplatte (9) beabstandet ist.

7. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Warenträger (5) Stapelmittel (14) umfasst, auf weiche ein weiterer Warenträger (5) auflegbar ist, wo

8. bei die Stapelmittel (14) vorzugsweise sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) des Warenträgers (5) erstreckende Stempel umfassen.

9. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Warenträger (5) Positionierelemente (15) zur Positionierung des Werkstücks (2) umfasst, wobei vorzugsweise die Stapelmittel (14) gleichzeitig als Positionierelemente (15') vorgesehen sind.

10. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Warenträger (5) Abstandshalter (15') zur Beabstandung des Werkstücks (2) von benachbarten Warenträgern (5) aufweist, wobei vorzugsweise die Stapelmittel (14) gleichzeitig als Abstandshalter (15') vorgesehen sind.

1 1 . System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperierungsplatte (9) wenigstens einen ersten Bereich (16) und wenigstens einen zweiten Bereich (17) umfasst, wobei im ersten Bereich (16) die Stärke der Temperierungsplatte (9) größer als im zweiten Bereich (17) ist und/oder wobei im ersten Bereich (16) das Material der Temperierungsplatte (9) vom Material der Temperierungsplatte (9) im zweiten Bereich (17) abweicht.

12. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufwärmvorrichtung (3) eine Heizkammer (4) zur Aufnahme einer Mehrzahl übereinander gestapelter Warenträger (5) aufweist, wobei die Mehrzahl von Warenträgern (5) mittels eines

Transportmechanismus entlang einer zur Haupterstreckungsebene (100) der jeweiligen Warenträger (5) senkrechten Richtung sukzessive durch die Heizkammer (4) bewegbar sind.

13. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (1 ) einen weiteren Transportmechanismus (36) zum Transport des Warenträgers (5) und/oder Werkstücks (2) in die Heizkammer (4) oder aus der Heizkammer (4) heraus aufweist.

14. System (1 ) nach Anspruch 13, wobei der weitere Transportmechanismus (36) we- nigstens eine Aktuatorstange (38) aufweist, welche parallel zur Haupterstreckungsebene (100) in die Heizkammer (4) ein- und ausführbar ist, wobei die Aktuatorstange (38) mittels eines Antriebs (37) entlang der Horizontalrichtung (101 ) bewegbar ist und wobei die Heizkammer (4) vorzugsweise zwischen dem Antrieb (37) und der Isolationskammer (10) angeordnet ist.

15. System (1 ) nach Anspruch 14, wobei die Aktuatorstange (38) mittels eines weiteren Antriebs (39) zwischen einer Eingriffsstellung zum Eingriff mit einem Warenträger (5) und/oder Werkstücks (2) und einer Freigabestellung zum Freigeben des Warenträgers (5) und/oder Werkstücks (2) um ihre Längsachse drehbar ist.

16. System (1 ) nach Anspruch 15, wobei die Aktuatorstange (38) längsverschiebbar und drehfest in einer Aktuatorstangenhülse (40) angeordnet ist, wobei die Aktuatorstan- genhülse (40) drehfest mit einem Schwenkritzel (45) verbunden ist, welches mit einem Schneckenantrieb des weiteren Antriebs (39) kämmt.

17. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Induktionseinheit (6) eine Induktionsspule (7) umfasst, wobei innerhalb der Induktionsspule (7) die Heizkammer (4) angeordnet ist.

18. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (1 ) zusätzlich eine Temperierungseinheit (21 ) umfasst, wobei die Temperierungseinheit (21 ) ein Leitungssystem zum Fördern eines Temperierungsfluids (23) umfasst.

19. System (1 ) nach Anspruch 18, wobei die Temperierungseinheit ein Steuersystem zum selektiven Beströmen einzelner Leitungen umfasst.

20. System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (1 ) zusätzlich eine konduktive Heizeinheit (27) aufweist, wobei die konduktive Heizeinheit (27) vorzugsweise ein Kontaktelement (29) aufweist, welches durch elektrischen Strom erwärmbar ist und welches vorzugsweise in formschlüssigen Kontakt mit dem Werkstück (2) bringbar ist.

21 . System (1 ) nach Anspruch 20, wobei das System (1 ) derart ausgebildet ist, dass das Kontaktelement (29) mit dem Werkstück (2) mittransportiert wird, wobei das System (1 ) ortsungebundene elektrische Kontaktierungselemente (32) aufweist, welche zur elektrischen Kontaktierung des mitbewegten Kontaktelements (29) dienen.