用于制造热成型和加压淬火的钢板产品的热成型线以及其运行方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分特征的用于制造热成型和加压淬火的钢板产品的热成型线。

此外，本发明还涉及一种根据权利要求11的前序部分特征的用于运行热成型线的方法。

背景技术：

由现有技术已知借助热成型和加压淬火来制造钢板产品。为此，一种由可硬化钢合金构成的钢板至少部分地被加热至奥氏体化温度以上的温度。在所述加热之后，所述钢板在该热的状态中被置入一个热成型模具并且被热成型。在热成型工艺结束之后，被成型的构件在热成型模具内被这样快速地冷却，致使材料结构开始硬化。这通常也被称作加压淬火过程。

为了实施这样一种制造过程，因此就需要加热区、也称作调温站以及热成型和加压淬火模具。在各个站或者说模具之间置入大多数以工业机器人形式的操纵器，以便将所述板坯或者构件由一个站转移至下一个站。

例如由专利文献de102009014670b4已知一种这样的热成型线。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种热成型线以及一种用于运行该热成型线的方法，在该方法中，在不同站之间的传输时间以及用于传输的结构复杂度是优化的。

根据本发明，上述任务通过一种根据权利要求1中的特征所述的热成型线来解决。

根据本发明，上述任务在方法技术方面的部分通过权利要求11中的特征来解决。

本发明的有利设计变型方案在从属权利要求中说明。

用于制造热成型和加压淬火的钢板产品的热成型线，具有至少一个用于给至少一个板坯加热的调温站以及至少一个用于将所加热的板坯成型且淬火成钢板产品的热成型和加压淬火模具。根据本发明，其特征要于，沿着所述热成型线设有直线输送系统，该直线输送系统包括两个平行对置的轨道，其中，所述轨道本身能以平移的方式移动，并且在所述轨道上设有夹持元件、下面也称作夹持器，其中，夹持元件可沿着轨道的轴向方向移动，并且所述夹持元件可垂直于轨道或者随同轨道一起升高或降低。也可在每侧设置两个轨道。在此，所述夹持元件沿着轨道的轴向方向的位移可要么通过所述轨道沿着轴向方向的移动来实现，但要么也可通过所述夹持元件与所述轨道的相对运动实现。因此，所述直线输送系统至少在所述热成型线的部分长度上设置，从而板坯能够由调温站一直被输送至热成型模具或者说加压淬火模具。优选所述直线输送系统沿着整个热成型线设置。

因此，所述直线输送系统沿着整个热成型线设置。因而，板坯堆垛中的板坯或者由切割装置所提供的板坯被接纳并且被输送通过所述热成型线，并且所制成的钢板产品被放置在存放位置上。因此，在各个站之间可放弃使用单独的操纵器、尤其是工业机器人。根据本发明，所述热成型线的各个站可由此在位置上被移得更靠近彼此，但或者也可紧邻地彼此相邻接。在生产车间内要架构这种热成型线所必需的空间由此减小。

此外，尤其是所述直线输送系统可与多个夹持元件同步地、尤其是以所述热成型线的节拍时间来运行。由此，可优化、尤其是缩短整个热成型线的节拍时间，并且减少传送时间。所述直线输送系统的运行、亦或例如给所述板坯加热和/或所述板坯的热维持所必需的能量可减少。所述节拍时间优选小于等于10s。用于调温的节拍时间优选可小于等于6s、尤其是小于等于4s。用于热成型和加压淬火的节拍时间优选小于等于6s、尤其是在4s与6s之间。

根据本发明的直线输送系统尤其是适用于一种多重下落式(mehrfachfallend)热成型线，尤其是二重下落式或四重下落式或者说甚至是五重下落式热成型线。这在本发明的意义中意味着，两个板坯被并列地容纳并且被置入调温站中。紧接着，所述两个在调温站内至少部分地被加热的板坯又被并列地被容纳，并且被置入热成型和加压淬火模具内。所述热成型和加压淬火模具具有两个实施成型的空腔，从而所述两个至少部分地被加热的板坯一同并列地进行热成型并且也被并列地进行加压淬火。然后，由此所制造的两个钢板产品被并列地容纳并且被放置在存放堆垛上。

被硬化的钢板产品尤其是被制造用于机动车结构、例如机动车结构构件或者机动车车身构件。

此外，所述直线输送系统的特征特别优选在于，为了抓取板坯而设置有源夹持器。所述有源夹持器实施夹紧运动。这些有源夹持器尤其是例如设置为剪式夹持器。尤其是所述有源夹持器设计为板坯夹持器和调温夹持器，完全特别优选至少设计为在并列的相对置的两个轨道上的夹持器对，其中，所述夹持器对中的每一个夹持器设置在所述两个并列的相对置的轨道的其中一个轨道上。因此，对于在升高的状态中由于地球引力随着有源夹持器的夹紧运动而下垂的板坯而言，能够实现更加可靠的输送。

为了抓取已制成的钢板产品，优选设置无源夹持器。无源夹持器尤其是关于竖直方向由下方抓取钢板产品并且将其升高。由于重力作用，所述钢板产品保留在所述无源夹持器上。这些无源夹持器尤其是设置为产品夹持器。在此，所述钢板产品相对于挠曲具有更高的阻力矩，其中，无源夹持器相对于有源夹持器而言在结构上复杂度更低，并且因此也不容易出错。所述夹持元件、但尤其是所述无源夹持器设置用于在所述构件下方进行夹持。

上述的夹持元件设置在所述轨道上。根据所述轨道本身的设计变型方案，这意味着，这些夹持元件由外面在所述轨道滑动，亦或设置在所述轨道内部。尤其是所述夹持元件这样与所述轨道相耦合，使得其一方面可沿着所述轨道的轴向方向实施运动，但同时也直线地引导。

所述轨道本身例如可制造为挤压型材。所述夹持元件能以轴承、例如滚珠轴承或滚珠轴承的方式支承在所述轨道内或上。但其也能利用滑动轴承与所述轨道相耦合。优选所有的夹持元件可经由一个同步驱动装置沿着所述轨道的轴向方向移动。

因此，所述夹持元件沿着轴向方向的运动可同步地并且因而以相同的节拍实施。在此，所述同步驱动装置可例如是齿轮齿条驱动装置，但也可以是皮带驱动装置。

替选地，所述夹持元件也可关于所述轨道的轴向方向与轨道位置固定。这意味着，所述轨道沿着其轴向方向的运动也导致所述夹持元件沿着轴向方向的运动。于是，所述轨道也同样通过一个同步驱动装置在其纵向方向上运动。

在另一种优选的设计变型方案中，所述夹持元件用于输送的主运动通过所述轨道在其纵向方向上的运动进行。为此，可有至少两个夹持器对、即两个在轨道上沿着纵向方向相互间隔的夹持器在其沿着轨道的纵向方向相互之间的相对间隔上可改变。因此，所述夹持器实施沿着所述轨道的纵向方向的相对运动，从而能够调节出例如两个被调温站接纳的板坯相互之间的不同间隔，以便存放在成型模具内。但主输送运动通过所述轨道沿着纵向方向的运动实施。

但所述夹持元件另外优选关于竖直方向相对于所述轨道可移动。在此，也可通过一种电动、液压、气动的或者甚至是一个皮带驱动装置、即机械式驱动装置使所述夹持元件相对于所述轨道关于竖直方向升高或降低。在此，还优选的是，所述夹持元件可关于竖直方向同样在所述轨道上位置固定地设置。因此，板坯或者说钢板产品的升高运动通过整个轨道在竖直方向上的升高来实现。

此外，优选所述轨道可垂直于其轴向方向并且关于所述热成型线向外移动。这同样可通过一个同步驱动装置来实现，使得两个轨道同时分别向外运动，即实施相反的运动。于是，被置入的板坯以及被置入所述热成型和加压淬火模具内的被加热的板坯可在相应的站内被加工，优选在一个节拍内。如果加工、即节拍结束，则打开所述调温站以及所述热成型和加压淬火模具，向内移动所述轨道并且实施彼此相向的运动。于是可借助所述夹持元件来接纳板坯或钢板产品。接着，所述夹持元件实施沿着轨道的轴向方向的运动。

在此，在垂直于纵向方向的水平平面内，所述轨道由静止位置直至夹持位置的平移移动距离优选仅为5mm至250mm、优选为10mm至50mm。通过基于所述轨道本身的小的移动距离的非常短的时间，输送所必需的时间相对于工业机器人而言得以明显缩短。在各加压节拍之间的循环时间可由此减少，并且用于执行所述运动所必需的能量同样可减少。

此外，特别优选所述调温站和压机机架与热成型和加压淬火模具彼此靠近地设置。在本发明的范畴内，这意味着，在压机机架与调温站之间的间隔小于2m、优选小于1m、尤其是小于50cm。但特别优选它们彼此直接紧邻地构造。这意味着，所述间隔被设计为几厘米或者直接紧靠。因此，所述间隔小于10cm、尤其是小于5cm，使得所述热成型和加压淬火模具与所述调温站解耦。所述解耦尤其是涉及振动以及温度传导和动态的运动过程。尤其是使用按本发明的直线输送系统，沿着轨道纵向方向、即沿着水平方向，由接纳板坯直至存放所制成的构件的整个移动距离可实现小于15m、尤其是小于10m的总长度。因此，约2m被用于所述调温站，2.2m用于所述热成型和加压淬火模具的压机机架，分别有1m用于入口和出口，以及在纵向方向上其余剩下的空间被用于为对所提供的板坯进行调温和成型的接纳容器以及为了存放制成的构件的存放容器。这些说明分别涉及调温站和热成型模具的两重下落式实施方案。优选调温站以及热成型和加压淬火模具设置在单独的机器底座上。得到如下优点，即：既能够为所述调温站，也能够为所述热成型和加压淬火模具，使用更小的标准压机。例如可为所述热成型和加压淬火模具使用一种压力为1500至2500t、尤其是1800至2200t并且优选2000t的压机。可为所述调温站使用一种压力为20至100t、尤其是30至70t、优选50t的压机。

但在另一种优选的设计变型方案中，所述调温站也可直接与所述热成型和加压淬火模具相耦合。尤其是所述调温站安装在所述压机机架的法兰上。

另外，所述调温站可与所述热成型和加压淬火模具的驱动装置并行地被控制，并且两个站同步地或者说以同样的节拍工作。为此，所述调温站与所述压机机架内的热成型和加压淬火模具尤其是具有相同的控制装置，优选也具有相同的驱动装置。

因此，尤其是所述调温站可与所述热成型和加压淬火模具通过相同的驱动装置同步地被打开或者关闭。因此，打开或关闭运动以同样的压机节拍来进行。替选地也有利的是，所述调温站相对于所述热成型和加压淬火模具而言在时间上延迟地或者后置地被打开。因此，尤其是在通过放置调温板的接触加热中，就形成了更好的热引入，或者说在打开所述调温站之后形成更低的冷却速率。因此，只有当所述热成型模具被打开时，或者说只有当所被加热的板坯开始输送到所述热成型模具之前不久时，所述调温站才被打开。

此外，本发明还涉及一种用于运行上述热成型线的方法。为此，将板坯抓取并且通过至少两个对置的板坯夹持器的轴向运动而将该板坯输送到调温站中，并且将该板坯存放在该调温站内。与此并行地，由调温站中的至少两个对置的调温夹持器抓取在调温站内被加热的板坯并且将其输送到热成型和加压淬火模具中并存放在该处。又与此并行地，由至少两个彼此相对置的产品夹持器从热成型和加压淬火模具中抓取出被热成型且经淬火的钢板产品并且将其输送到存放堆垛上，或者将制成的钢板产品由下游的传送系统输送到存放堆垛上。

附图说明

本发明的其它有利优点、特点、特性和方面是后续说明的对象。优选的设计变型方案在示意性附图中示出。这些附图用于使本发明易于理解。在附图中：

图1至3为一种根据本发明的热成型线的处理过程；

图4a和4b为一种热成型和加压淬火模具连同侧向安装在法兰上的调温站；

图5为一种热成型和加压淬火模具连同在侧向安装在法兰上的调温站；

图6为图5的热成型和加压淬火模具的一种替选的设计变型方案；

图7a和7b为具有固定的夹持元件的直线输送系统的升高功能；

图8a和8b为具有可相对运动的夹持元件的直线输送系统的升高功能；

图9a至9c为根据本发明的有源夹持器；

图10为一种具有可分开的轨道的热成型线；以及

图11为一种热成型线，其具有彼此之间间隔小于50cm的调温站与热成型模具和加压淬火模具。

具体实施方式

在附图中，对于相同或相似的构件使用了同样的标记，出于简化的原因便不再赘述。

图1示出了一种根据本发明的热成型线1，其具有调温站2、热成型和加压淬火模具3以及设置在其上的直线输送系统4。所述直线输送系统4具有两个彼此平行设置的轨道5，其中，在所述轨道5上设置有夹持元件。关于图纸平面由左向右设有两个板坯夹持器6。关于图纸平面在中间设有两个调温夹持器7，并且关于图纸平面在右侧设有两个产品夹持器8。因此，热成型线1是两重下落式。其也可设计为一重、三重、四重或多重下落式。此外示出了总移动距离6。

根据这里所示的变型方案，所述夹持元件关于轨道5的轴向方向9相对于轨道5是位置固定的，其中，所述轨道5可在其轴向方向9上运动。替选地，也可设想，所述夹持元件在轴向方向9上相对于轨道5可移动。

此外示出了，所述轨道5关于其轴向方向9而言已经垂直地向内实施了相对运动10。因此，每个夹持元件被置于与板坯11、要加热的板坯12或者钢板产品13接合。

然后，直线输送系统4执行沿着轨道5的轴向方向9的传送运动14。终端位置在图2中示出。成型的钢板产品13放置在示意性示出的存放堆垛15上。被加热的板坯12放置在热成型和加压淬火模具3上。新接纳的板坯11放置在调温站2上并且又有新的板坯11准备好。接着，由轨道5实施向外的运动16，使得整个轨道5连同每个夹持元件关于轨道5的轴向方向9向外运动并且不再处于与板坯11、12和钢板产品13接合。

然后，沿着轨道5的轴向方向9执行返回运动17，尤其是该返回运动17利用两个轨道5同步地进行，如图3中所示。然后又开始如图1中所示的过程。已返回的轨道5彼此相向运动，从而所述夹持元件能够与被加热的板坯12和钢板产品13接合。

图4a和b分别以侧视图示出了根据本发明的热成型线1。可以看到轨道5。由板坯堆垛18所接纳的板坯11被供应给调温站2。在此，所述调温站2可选择地安装在压机机架19的法兰上。根据图4b，热成型和加压淬火模具3以及调温站2已经同步地执行关闭运动，并且使得被置入调温站2内的板坯11被加热并且将被加热的板坯12成型为钢板产品13，这些钢板产品被放置在存放堆垛15上。在此，所述调温站2具有执行器20，以便可独立于所述热成型和加压淬火模具3来控制调温站2。所述执行器20可设置在调温站2的上方和/或下方。

图5示出了所述热成型线1的一种替选性设计变型方案，该热成型线具有热成型和加压淬火模具以及设置在其下游的、单独的调温站21，所述调温站21以及所述热成型和加压淬火模具24连接到一个共同的控制单元22上。在此，控制单元22节拍同步地或者甚至同时地控制所有的单个的站。优选地，在所有的在附图中所示的结构单元中，可在耦联中安装减震器23。所述调温站21用于经加压淬火的钢板产品的局部软化或者是其它局部的结构调整。

图6示出了根据图5的一种设计变型方案，区别在于：调温站2与调温站21耦联在热成型和加压淬火模具24的上模25上或者其压机机架19上，从而上模25的打开和关闭运动与所述调温站2节拍同步地并且同时地进行。

图7a和7b示出了所述轨道5连同板坯夹持器6的升高过程。所述轨道5已经彼此相向地实施了一个垂直于其轴向方向9的运动10，从而所述板坯夹持器6关于竖直方向v位于所述板坯11的下方。接着，通过所述轨道5实施在图7b中所示的升高运动。这意味着，整个轨道5向着竖直方向v向上运动。于是，所述板坯11同样靠置在板坯夹持器6上并且同样被升高。

图8a和8b示出了一种替选于此的设计变型方案。在此，不是所述轨道5关于竖直方向v被升高，而是仅所述板坯夹持器6关于竖直方向被升高。因此，这些板坯夹持器可相对运动地关于竖直方向v支承在所述轨道5上并且也可被升高或者降低。

图9a至9c示出了一种与图8a和8b类似的相对运动10，区别在于：在这里所述板坯夹持器6作为有源夹持器被示出。这些有源夹持器根据图9a在打开位置中示出，从而所述导轨5已经实施了一个彼此相向定向的运动10。然后，根据图9b，所述板坯夹持器6作为有源夹持器被关闭，并且根据图9c又关于竖直方向v被升高。

图10示出了处于静止状态中的根据本发明的热成型线1。关于图纸平面位于上部的轨道5在其轴向方向9上以分成两重的方式向外移动。由此可以实现自由够到26位于后面的热成型和加压淬火模具3，从而能够进行示意性示出的模具更换27。接着，两个轨道部件又彼此相向运动、彼此耦合并且驱动所述热成型线1。

此外示出的是，两个关于图纸平面在中间设置的、尤其是调温夹持器7的夹持器对在其相互之间的间隔a1中是可改变的。由此，两个被调温的板坯可由所述调温站21以间隔b1定位，并且由于所述调温夹持器7相互之间在轨道5的轴向方向9上的间隔a1的变大而以间隔b1存放在所述热成型和加压淬火模具24内。在此，宽度b2大于宽度b1。

图11示出了一种热成型线1。所述调温站2以及所述热成型和加压淬火模具3紧密地彼此相邻地设置，相互之间的间隔28小于50cm。所述调温站2以及所述热成型和加压淬火模具3可同步地被驱动。这可通过一个共同的控制装置实现或者借助两个相连接的单个控制系统的上级控制实现。重要的是共同的打开阶段，以便所述直线输送系统4能够在短时间内进行每次输送。

附图标记列表

1热成型线

2调温站

3热成型和加压淬火模具

4直线输送系统

5轨道

6板坯夹持器

7调温夹持器

8产品夹持器

9轨道的轴向方向

10相对运动

11板坯

12被加热的板坯

13钢板产品

14传送运动

15存放堆垛

16向外运动

17返回运动

18板坯堆垛

19压机机架

20执行器

21调温站

22控制单元

23减震器

24热成型和加压淬火模具

25上模

26自由接近

27模具更换

28间隔

a1间隔

b1间隔

b2间隔

v竖直方向