本發(fā)明涉及一種用于對(duì)工件進(jìn)行形變熱處理的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

a)爐裝置，在該爐裝置中能將工件加熱到變形溫度；

b)成形裝置，被加熱的工件在該成形裝置中能成形；

c)傳送裝置，借助于該傳送裝置能將工件從爐裝置傳送到成形裝置。

本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)工件進(jìn)行形變熱處理的方法，其中，

a)在爐裝置中將工件加熱到變形溫度；

b)在成形裝置中將工件成形；

c)將工件從爐裝置傳送到成形裝置。

背景技術(shù)：

形變熱處理特別被提出作為用于——特別是在汽車工業(yè)中——將由金屬制成的工件熱成形/熱加工成構(gòu)件的方法并且也通常被以術(shù)語(yǔ)熱壓或燙印表示。待成形的工件在爐裝置中被加熱，借助于傳送裝置、像例如多軸的機(jī)械手從爐裝置傳送到成形裝置并且在那里通過(guò)擠壓模具成形為期望的構(gòu)件。

例如，由鋼板形成的工件在所謂的奧氏體化的情況下被加熱到在例如800℃到1100℃之間的變形溫度。在實(shí)踐中，變形溫度在鋼板由常見(jiàn)的硼-錳-鋼-合金制成的情況下保持在930℃。通常這種鋼板配設(shè)有鋁-硅-涂層(alsi)。這種鋼板-工件可以例如是扁平的鋼板板材或鋼板板坯或也可以是已經(jīng)在先前的步驟中——例如通過(guò)冷深拉——預(yù)成形的鋼板件。隨后在成形裝置中利用被冷卻的擠壓模具使所加熱的工件成形并同時(shí)淬火。由此，在形成過(guò)程中材料結(jié)構(gòu)和得到的構(gòu)件具有和由工件冷加工形成的構(gòu)件相比顯著更高的強(qiáng)度和剛度。

在工件被從爐裝置傳送到成形裝置的路段上，工件通常與外界氣氛，在此特別與空氣中的氧接觸。

然而這會(huì)對(duì)工件的和進(jìn)而得到的構(gòu)件的材料特性以不期望的方式產(chǎn)生負(fù)面影響。

此外，將前述的工件冷卻。這種冷卻的程度在此取決于具體參數(shù)，如時(shí)間、路程和/或速度，這些參數(shù)來(lái)自于(vorherrschen)工件從爐裝置中取出直至成形。在形變熱處理時(shí)獲得的構(gòu)件的質(zhì)量然而會(huì)在各種工件與氧發(fā)生接觸并且以不同的溫度成形時(shí)發(fā)生顯著變化。

為了將工件加熱到需要的變形溫度，已知了各種各樣的爐方案。目前在市場(chǎng)上有代表性的特別是連續(xù)式加熱爐，其中，工件通過(guò)輸送系統(tǒng)連續(xù)地經(jīng)過(guò)爐隧道輸送。通常在此使用回轉(zhuǎn)爐，其中，工件在輥道上連續(xù)地經(jīng)過(guò)爐輸送。現(xiàn)在也提出，使用多個(gè)較小的單爐，在所述多個(gè)單爐中在必要時(shí)分別僅能將唯一一個(gè)工件或至少將少量工件加熱到變形溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)在本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)開(kāi)頭所述類型的系統(tǒng)和方法，其對(duì)上述情況加以改進(jìn)。

該目的在開(kāi)頭所述類型的系統(tǒng)中由此實(shí)現(xiàn)，即

d)傳送裝置布置在傳送室中，該傳送室至少局部地通過(guò)殼體界定并且在很大程度上跨接爐裝置與成形裝置之間的空間。

因此，根據(jù)本發(fā)明在爐裝置與成形裝置之間布置有具有自身的殼體的傳送室。在該傳送室中可以存在不同于外界氣氛的氣氛。在那里特別可能主要存在不含氧的或至少氧含量降低的工作氣氛。此外，可以在傳送室中維持在很大程度上恒定的溫度。殼體在此不必完全界定傳送室。例如可以在壁元件與系統(tǒng)底部之間保留間隙，且這不會(huì)對(duì)傳送室中的工作氣氛產(chǎn)生負(fù)面影響。殼體也可以至少部分地通過(guò)柔性的殼體元件形成。

有利的是，殼體包括入口，通過(guò)該入口能將一個(gè)或多個(gè)工件引入傳送室中。工件隨后不經(jīng)過(guò)爐單元——該爐單元隨后可以在必要時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)離于傳送室的進(jìn)口來(lái)裝料——而是單獨(dú)地到達(dá)傳送室中，并且可以在那里被傳送裝置操縱。

在這種情況下有利的是，入口設(shè)計(jì)為入口閘門，通過(guò)該入口閘門將傳送室的氣氛與外界氣氛保持隔離。

有利的是，在爐裝置與傳送裝置之間形成溫度-閘門區(qū)域。以這種方式避免了，傳送室的區(qū)域——傳送裝置定位在該區(qū)域中——可以這樣加熱，即傳送裝置可能受損。在沒(méi)有這種溫度-閘門區(qū)域的情況下可能在每次從爐單元中取出工件時(shí)都有過(guò)熱的爐空氣到達(dá)傳送裝置。

優(yōu)選地，溫度-閘門區(qū)域包括流動(dòng)裝置，借助于該流動(dòng)裝置能在爐裝置之前產(chǎn)生流體-流動(dòng)簾幕(fluid--vorhang)。

有利地，殼體包括出口，通過(guò)該出口能將從爐裝置中取出的工件傳送到成形裝置并且該出口能通過(guò)門單元封閉或開(kāi)啟。在傳送到成形裝置時(shí)不能避免傳送室與外界環(huán)境的連通。然而，通過(guò)具有門單元的出口可以使得該連通在傳送時(shí)分別在時(shí)間上保持盡可能短，從而帶有對(duì)運(yùn)行條件的影響的氣氛損失或溫度變化僅在對(duì)于傳送工件到成形裝置所需要的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

傳送裝置優(yōu)選地設(shè)計(jì)為關(guān)節(jié)臂式機(jī)械手(gelenkarmroboter)。優(yōu)選地，該關(guān)節(jié)臂式機(jī)械手定位在底部上。

另選地，傳送裝置也可以設(shè)計(jì)為懸掛系統(tǒng)。

有利的是，傳送室的體積盡可能小。為了避免不需要的空體積，會(huì)有利的是，在傳送室中放置有一個(gè)或多個(gè)填充體。

上述目的在開(kāi)頭所述類型的方法中由此實(shí)現(xiàn)，即

d)在傳送室中傳送工件，該傳送室至少局部地通過(guò)殼體界定并且在很大程度上跨接爐裝置與成形裝置之間的空間。

由此實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)于上述對(duì)于系統(tǒng)所說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。其中:

圖1示出用于對(duì)工件進(jìn)行形變熱處理的系統(tǒng)的側(cè)視圖，該系統(tǒng)包括傳送室，該傳送室將爐裝置與成形裝置連接，該爐裝置對(duì)于相應(yīng)的工件包括分開(kāi)的爐模塊；

圖2從上方示出圖1的系統(tǒng)；

圖3示出用于對(duì)工件進(jìn)行形變熱處理的變型的系統(tǒng)的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

在圖中，2在整體上表示用于對(duì)工件進(jìn)行形變熱處理的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，工件4成形為構(gòu)件6。工件4例如是由鋼板形成的工件，如開(kāi)頭所說(shuō)明地那樣。

系統(tǒng)2包括爐裝置8，在該爐裝置中將工件加熱到變形溫度。在工件4達(dá)到其變形溫度時(shí)，借助于傳送裝置10將其從爐裝置8中取出并且傳送到成形裝置12。該成形裝置以本身已知的方式包括被冷卻的擠壓模具14，利用該擠壓模具使得工件4在成形過(guò)程中成形和淬火為構(gòu)件6。在擠壓模具14中在預(yù)設(shè)的停留時(shí)間之后——在該停留時(shí)間期間現(xiàn)在所產(chǎn)生的構(gòu)件6冷卻到最終溫度——松開(kāi)構(gòu)件6并且借助于取出裝置16從成形裝置12中取出和隨后進(jìn)行輸送用于其進(jìn)一步的確定、例如機(jī)械的后續(xù)加工。

作為傳送裝置10和取出裝置16都可以使用多軸的關(guān)節(jié)臂式機(jī)械手18，例如其本身已知為用于操縱工件；因此當(dāng)前存在有傳送機(jī)械手18a和取出機(jī)械手18b。

如在圖中可看出，爐裝置8包括多個(gè)分開(kāi)的爐模塊20，該爐模塊分別具有自身的模塊殼體22，該模塊殼體界定爐空間24，該爐空間在分別一個(gè)所述爐模塊中用虛線表示。在當(dāng)前的實(shí)施例中示出兩個(gè)爐模塊20a，20b。

爐空間24可以通過(guò)模塊殼體22中的開(kāi)口26從外部觸及，該開(kāi)口可以通過(guò)模塊門28開(kāi)啟或封閉。在爐空間24中存在未特別示出的工件支架，該工件支架在加熱時(shí)支承一個(gè)單獨(dú)的工件4或由兩個(gè)或更多個(gè)工件4組成的工件組。工件支架確保所述一個(gè)或多個(gè)工件4相對(duì)于爐模塊20沒(méi)有問(wèn)題地定位。工件支架可以特別由化合反應(yīng)的硅滲透的碳化硅制成。

示出了爐模塊20a，20b，在該爐模塊中分別僅能加熱一個(gè)單獨(dú)的工件4。這原則上反映出理想情況，然而這種情況在考慮為此所需要的系統(tǒng)2空間需求和傳輸率時(shí)不能始終實(shí)現(xiàn)。

因此如果要在爐模塊20中加熱由兩個(gè)或更多個(gè)工件4組成的工件組，則模塊殼體22分別相應(yīng)構(gòu)造得更高并且工件支架預(yù)設(shè)多個(gè)支架層。在這種情況下，模塊殼體22可以在每個(gè)所述支架層的高度上具有相應(yīng)的開(kāi)口26并且對(duì)于每個(gè)所述開(kāi)口26包括模塊門28。另選地也可以實(shí)現(xiàn)將多個(gè)支架層移近爐模塊20中的唯一一個(gè)開(kāi)口26。

系統(tǒng)2的爐模塊20不必結(jié)構(gòu)相同。也可以存在不同的爐模塊20，其尺寸、特別是爐空間24的體積和所述一個(gè)開(kāi)口或多個(gè)開(kāi)口26的橫截面被分別適配于不同種類的工件4或適配于不同數(shù)量的要放置的工件4。

每個(gè)爐模塊20自給自足地工作并且為此帶有至少一個(gè)自身的加熱裝置30。加熱裝置30可以例如是具有加熱線圈的電加熱單元。另選地也可以考慮ir-輻射器或煤氣噴燃器或這類所設(shè)立的加熱技術(shù)設(shè)備。

在未特別示出的變型方案中，還可以在爐模塊20的爐空間24中額外地布置馬弗爐/隔焰路，該馬弗爐密封地包圍工件支架。馬弗爐可以用于實(shí)現(xiàn)均勻的溫度分布并且保護(hù)爐空間24和在那里特別是保護(hù)加熱裝置32的部件以避免受到污染、如軋屑或涂層成分，它們可能會(huì)在爐模塊20中從工件4上掉落。對(duì)加熱部件的保護(hù)可以在沒(méi)有馬弗爐時(shí)通過(guò)有關(guān)的構(gòu)件的封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)；這不需要使用馬弗爐，由此可以取消這種結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)并且在必要時(shí)可以降低成本。

如果需要保護(hù)氣體氛圍，則減少了保護(hù)氣體消耗，這是因?yàn)轳R弗爐的體積比爐空間24小。爐壁也不必按常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)那樣除去氧氣和水。

每個(gè)爐模塊20通過(guò)線路束32供給對(duì)于運(yùn)行必需的電的或流體的運(yùn)行資源。這特別包括加熱裝置30的能量-或燃料供給設(shè)備，為此線路束32相應(yīng)地包括電的線路和/或燃料管線。在特殊的情況下可以在爐模塊20中產(chǎn)生自身的爐空氣，在該爐空氣中加熱工件4并且該爐空氣不同于外界氣氛。在這種情況下，線路束32也包括流體線路，通過(guò)該流體線路可以將氛圍氣體吹入爐空間24中或吸出爐空氣。線路束32的各個(gè)線路通向在此未特別示出的各個(gè)供給源。

未特別示出的過(guò)程控制器監(jiān)控各個(gè)爐模塊20的無(wú)缺陷的運(yùn)行和參數(shù)。每個(gè)爐模塊20為此裝配有相應(yīng)的傳感器，該傳感器監(jiān)控爐模塊20的運(yùn)行參數(shù)并且發(fā)送相應(yīng)的輸出信號(hào)到該過(guò)程控制器。線路束32為此除了所述的供給線路之外還包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)線路。

如果在特定的爐模塊20中出現(xiàn)故障，例如在特定的爐模塊20的加熱裝置30失效時(shí)，該爐模塊20可以被選擇性地識(shí)別出。損壞的爐模塊20隨后可以被從工作過(guò)程中移除并且單獨(dú)地維護(hù)，且這不會(huì)明顯影響到成形過(guò)程的其它流程或甚至短暫導(dǎo)致流程中止。

通過(guò)各個(gè)爐模塊20可以使每個(gè)工件4經(jīng)歷特定的加熱過(guò)程，該加熱過(guò)程對(duì)于每個(gè)工件4來(lái)說(shuō)可以單獨(dú)地通過(guò)過(guò)程控制器來(lái)控制。

爐模塊20形成爐單元34，該爐單元在未特別示出的變型方案中也可以包括兩個(gè)以上的爐模塊20或僅唯一一個(gè)爐模塊20。

傳送裝置10——在當(dāng)前的實(shí)施例中也就是傳送機(jī)械手18a——布置在傳送室36中，該傳送室在很大程度上/基本上跨接爐裝置8與成形裝置12之間的空間。

傳送室36通過(guò)具有殼體壁40的殼體38界定，其中，爐模塊20這樣通過(guò)殼體壁40伸入傳送室36中，即傳送裝置10可以到達(dá)其開(kāi)口26。殼體壁40是隔熱的的并且可以在必要時(shí)通過(guò)分開(kāi)的裝置冷卻。

在傳送室36中的氣氛可以和在系統(tǒng)2的包圍傳送區(qū)域36的周圍環(huán)境中的氣氛不同。在未特別示出的變型方案中還設(shè)有以下部件，利用該部件可以在傳送室36中產(chǎn)生和/或維持分開(kāi)的工作氣氛。

在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，傳送室中的氣氛通過(guò)來(lái)自于爐裝置8的熱的工件4和在必要時(shí)通過(guò)逸出的熱的爐空氣加熱，直至調(diào)節(jié)了在很大程度上恒定的運(yùn)行溫度。在必要時(shí)可以補(bǔ)充地設(shè)置溫控裝置，通過(guò)該溫控裝置可以在傳送室36中產(chǎn)生和/或維持特定的運(yùn)行溫度。

在當(dāng)前的實(shí)施例中，在爐裝置8與傳送裝置10之間形成溫度-閘門區(qū)域42。為此設(shè)有流動(dòng)裝置44，借助于該流動(dòng)裝置能在爐單元8之前產(chǎn)生流體-流動(dòng)簾幕46。作為流體在此在實(shí)踐中使用惰性氣體、像例如氮?dú)?。通過(guò)流體-流動(dòng)簾幕46在爐模塊20與傳送裝置10之間形成溫度分隔墻。因此防止了傳送裝置10與爐模塊20的熱氣氛接觸，該熱氣氛在模塊門28被打開(kāi)時(shí)釋放出來(lái)。通過(guò)相應(yīng)控制流體-流動(dòng)簾幕46，在工件4到達(dá)流動(dòng)簾幕46時(shí)減少了對(duì)工件4的負(fù)面影響、像特別是冷卻。這可以例如通過(guò)流動(dòng)方向和/或流動(dòng)速度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。

傳送室36的殼體38還包括入口48，通過(guò)該入口能將工件4引入到傳送室36中。在當(dāng)前的實(shí)施例中，入口48包括料箱支架50，該料箱支架可以接納多個(gè)待加工的工件4。在未特別示出的變型方案中也可以始終將僅一個(gè)單獨(dú)的工件4從外部經(jīng)過(guò)入口48引入傳送室36中。

此外，殼體38包括出口52，通過(guò)該出口可以將從爐模塊20中取出的工件4傳送到成形裝置12。出口52可以通過(guò)門單元54封閉或打開(kāi)。

在圖3中作為另外的實(shí)施例示出系統(tǒng)2'，在該系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖1和圖2的部件和構(gòu)件的部件和構(gòu)件用相同的附圖標(biāo)記表示。在那里未設(shè)有包括流動(dòng)裝置44的爐-閘門區(qū)域42。在一個(gè)未特別示出的變型方案中，爐-閘門區(qū)域42能夠以相應(yīng)的方式和方法像在系統(tǒng)2中那樣設(shè)置。

和系統(tǒng)2不同的是，傳送裝置10不設(shè)計(jì)為關(guān)節(jié)臂式機(jī)械手18，而是設(shè)計(jì)為具有可移動(dòng)的伸縮臂58的懸掛系統(tǒng)56，該伸縮臂可以借助于驅(qū)動(dòng)裝置60在軌道62中移動(dòng)并且圍繞豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道62布置在傳送室36的頂部處。伸縮臂58在其下端部處引導(dǎo)抓取單元64，利用該抓取單元可以抓取工件4。

入口48在系統(tǒng)2'設(shè)計(jì)為入口閘門66，從而傳送室的氣氛在那里保持為與外界氣氛隔離。相應(yīng)的入口閘門也可以設(shè)置在根據(jù)圖1和圖2的系統(tǒng)2中。

為了將傳送室36的運(yùn)行體積保持盡可能小，可以在傳送室36中放置有填充體68，在圖1中例如僅示出所述填充體中的三個(gè)填充體68。

系統(tǒng)2，2'以下述方式工作:

工件4通過(guò)入口48引入傳送室36中。傳送裝置10從料箱支架50接納工件4并且將工件4儲(chǔ)存在爐模塊20中。將該工件4調(diào)節(jié)到其變形溫度，而傳送裝置10為第二爐模塊20裝載另一個(gè)工件4。

如果第一工件4達(dá)到其變形溫度，傳送裝置10取出工件4并且將其通過(guò)出口52處的打開(kāi)的門單元54傳送到成形裝置12，在那里工件4被成形為構(gòu)件6并且此后從取出裝置16處繼續(xù)輸送。

同時(shí)，傳送裝置10接納另一個(gè)工件4并且將其儲(chǔ)存在現(xiàn)在空閑的爐模塊20中?，F(xiàn)在重復(fù)這種循環(huán)，其中，爐模塊20被相應(yīng)交替地裝料和排空。

在上面說(shuō)明的實(shí)施例中，爐裝置8包括爐模塊20，傳送機(jī)械手18a必須伸入其中，以便取出工件4。另選地也可以采用模塊方案，在該模塊方案中，當(dāng)傳送機(jī)械手18a接納工件4之前工件4已經(jīng)被從爐空間24中取出。這可以例如通過(guò)一種抽屜式解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，支架抽屜可以與工件4共同從爐空間24中移出，從而傳送機(jī)械手18a在爐空間24外部獲得通向工件4的入口。

在一個(gè)未特別示出的變型方案中，爐裝置8可以也設(shè)計(jì)為連續(xù)工作的回轉(zhuǎn)爐，像開(kāi)頭已經(jīng)說(shuō)明地那樣。

在上面說(shuō)明的實(shí)施例中，傳送裝置10布置為在傳送室36內(nèi)部具有所有重要的部件和構(gòu)件。在另一個(gè)未特別示出的變型方案中可以提出，僅可動(dòng)的傳送裝置10部件位于傳送室36中。在傳送機(jī)械手18a中，這些可動(dòng)的部件例如通過(guò)機(jī)械手臂提供，該機(jī)械手臂不帶有自身的附圖標(biāo)記。在傳送室36外部和內(nèi)部的構(gòu)件之間的功能連接可以設(shè)計(jì)為穿過(guò)殼體壁40。