专利名称：输送金属工件的装置和方法以及热处理此工件的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输送金属工件，特别是在热处理期间输送金属工件的装置，该装置设有一个容纳工件的绝热运输箱、装卸工件的装置和一个运动运输箱的行走机构。本发明还涉及一种热处理金属工件的设备，它至少有两个可在其中热处理工件的处理室。此外本发明还涉及一种在热处理期间输送金属工件的方法，绝热运输箱中的工件在至少两个可在其中进行工件热处理的处理室之间输送。
这样的输送闸门的缺点在于，它们充其量可在有限范围内改变热处理设备工艺过程的结构。此外，即使以组件方式扩建热处理设备，正如FR-A-2771754所公开的那样，没有相当高的费用也是无法实现的。从经济角度上看特别不利的同样是，对各个处理室的维护工件，特别是对输送闸门中的运输车辆的维护工作只能忍受短时间让整个热处理设备停工的情况下进行。
此外US-A-5 567 381公开了一种热处理设备，它有一个真空炉、一个闸门和一个可行走的运输箱。此运输箱通过闸门可与真空炉连接。此外，向外绝热并设有一个密闭门的运输箱还有一个用于加热工件的加热装置和一个用于装卸工件的传送装置。为了把在真空炉中加热到一定温度的工件转送到另一个处理室，例如淬火室中，把运输箱连接到闸门上并预热。接着用惰性气体把闸门和运输箱加压至高于环境压力，以阻止空气从外面到达闸门或者运输箱中。然后把处于真空炉中的工件冷却到运输箱中占主导的温度，并且同时向真空输送惰性气体。在真空炉和在闸门中以及运输箱中达到相同的压力水平之后，打开真空炉炉门并用运输箱的传送装置将工件装入运输箱中。
用上述运输箱可以把处于加热状态下的工件从一个处理室运输到下一个处理室，此时工件处于在惰性气体的保护下，防止工件受到不希望的氧化。尽管根据US-A-5 567 381的热处理设备提供了比上述其它装有一个固定输送闸门炉的热处理设备更大的灵活性，但是缺点是在把运输箱连接在真空上时，不论是运输箱和闸门还是真倾家荡产炉都要充以惰性气体。除了不容忽略的惰性气体运行成本不说，惰性气体表明在将工件向另一个处理室输送期间有碍于工件继续进行热处理。由于真空炉中不可避免的惰性气体流动带来的炉气压力改变，不仅要以中断真空炉中进行的热处理步骤为前提，而且只要不预热保护气体就不可避免会使工件受到冷却。后者在原则上不允许有较大温度波动的高温热处理领域中显然是特别有缺陷的。
此任务通过前序部分所述特征的装置根据本发明得以完成，即真空密封构成运输箱并且可抽真空至工件不受环境影响的真空程度。
这样构成的装置与现有技术中公开的固定输送闸门相比，提供了一种热处理期间灵活的工件运输。这样，热处理设备单个处理室的维护或维修工件可从工艺流程中脱离出来，而不因此牵连其它的处理室。即使为增加处理室而扩建现有的热处理设备，利用本发明的装置即可完成，而不需更多的投资。
此外，这种装置还出于这样的认识如果用在运输箱中产生真空来代替充以惰性气体保护工件不受不利环境的影响，譬如由于氧气进入造成的氧化，那么就可以达到一种有效得多的工艺导向。与US-A-5567 381所述的可行驶运输箱的区别在于，根据本发明的装置从而可以在把工件向下一个处理室运输时继续进行热处理，甚至不会出现明显的温度变化。除了由此引起的，在经济角度上看有利的节省时间外，根据本发明装置的特征还在于，它特别适于在高温领域内进行的热处理工艺。
该装置设有真空泵对运输室抽真空是特别有利的。其优点是装置在运输箱的抽真倾家荡产方面自行解决，从而与处理室的具体结构形式无关。因此所述装置不仅可以对接在真空炉或者保护性气体炉上也可以对接在冷却室上。此外，真空泵还可以使得运输箱在运输途中都可以抽真空。如果要在由一个处理室向运输箱装载工件时让处理室中的气休膨胀进运输箱，以把在该气氛下进行的处理能够继续到即将到达下一个处理室之前，抽真空就能起到这种作用。
此外，加热运输箱也是优点。尽管运输箱已经由于其绝热对温度下降起到的作用，在运输短程这是足够了的，但是在用高温热处理时可能会要求通过附加的输热把工件保持在所希望的温度上。在这方面表面，运输箱设以可以更换的，优选钢材制造的绝热体是很适当的。这种例如用铬镍钢制造的绝缘体可以不受防碍地进行维修和保养。此外，它提供了这样的优点，由于其蓄热很少，可以在几分钟内改变运输箱的温度，就是说可以适应多个处理室的不同温度。
在根据本发明装置的一个有实用价值的扩展中，运输箱设有一种密闭的装料门，它可以通过一个驱动装置操作，以确保自动地把运输箱对接到一个处理室上。此外，从运行实践中总是出现故障的角度考虑，在运输箱上另外设一个密闭的安装门也是有利的。
借助于例如一个外部的提形装载设备，运输箱从而可以独立于一定情况下不便通行的装料门由安装门卸料。
此外，如果运输箱和行走机构可以彼此相对运动，就提供了一种根据本发明装置的非常有利的扩展。因为由此可以简单的方式把装置行驶的轨道与各个处理室的布置尽量脱开，从而尽可能地照顾到各种工作环境。在这方面，事实表明特别适合的是，运输箱可以水平摆动或者可以沿水平和/或竖直的方向相对于行走机构布置。后者例如可以用在多个处理室彼此竖直布置上。
考虑到易于把运输箱对接在空间上取向不同的处理室，可以选择或者附加地这样构成行走机构，使装置可以原地转动。从而在此情况下，鉴于在热处理线上其装料侧是面对面地安排处理室，运输箱以经济上有利的方式只设一个装料门就足够了。视工作需要行走机构是轨道式的或者是可以通过埋在地下的电感回线自由操纵是有利的。为了能够达到方便地把工件从处理室装载到运输箱或者相反地进行，如果装卸工件的装置有一个可以水平和垂直地移动的装料叉证明是有效的。
为了完成上述任务，在具有前序部分所述特征的金属工件热处理设备中提出一种根据权利要求1至11的可以通过可抽真空的闸门连接在处理室上的装置。
这种热处理设备利用了与前述的运输金属工件的装置所具有的优点。在此通过设置闸门确保工件能够不受环境影响地在处理室和运输箱之间转运。所以根据本发明的热处理设备特征在于在各个处理箱之间运输工件方面有很大的灵活性，由此还可以达到相当高的处理能力并且从而得到经济上有效的工艺导向。
为了有尽可能紧凑和比较轻的运输箱，把闸门固定布置在处理室上是有意义的。这样的结果是在每个处理室上设一个闸门。当然，闸门一般地可以构成运输箱整体部分或者本身可以移动。后一种实施却涉及较高的结构成本，但是，如果热处理设备拥有大量分别以较长停留时间工件的处理室的话，从而在时间上考虑才能毫无问题地为多个处理室安装活动的闸门。
此外，如果闸门可以分开抽真空，从而它们与各个处理室，不论是真倾家荡产炉还是保护性气体炉的种类无关地工作。此外，按照这种方式可以在向相应的处理室运输运输箱时就把闸门口抽真空，以实现尽可能快的工艺过程。根据应用情况，还可以考虑通过安排在运输箱上的真空泵对闸门抽真空。在根据本发明设备的一个特别有利的扩展中，闸门有一个驱动装置，可以由此操作运输箱的装载门。这有助于构成特别轻的运输箱从而达到比较低的在各个处理室之间传送工件的成本。考虑到在热处理结构上尽可能的可变性，处理室根据用途为真倾家荡产炉、保护性气体炉或者是冷却室。
从工艺角度考虑上述任务通过一种具有前序部分所述特征的方法得以完成，即把真空密闭构成的运输箱抽至工件不受环境影响的真空程度，然后把在此真空中的工件从一个处理室运输到下一个。
在一个抽到预定真空度的运输箱中运输工件，首先证明运输加热到相当高的温度，例如1000℃的工件是特别有利的。与现有技术中公开的在惰性气体的气氛下运输工件的区别在于，以这样的方式可以避免经常发生的不希望的温度下降。在根据本发明方法的扩展中还提出借助于闸门把运输箱连接在各个处理室上，以利用其它的上述优点。最后提出单独将闸门抽真空，以确保顺利地加接运输箱。
正如主要由
图1b中机见的那样，运输箱10有一个用于未标出的真空泵的法兰11。借助于固定在行走机构30上的真倾家荡产泵，运输箱10内部真空至约0.1毫巴(＝10帕)的终压力，并且以约0.003毫巴升/秒的泄露率保持此真空。结果是确保处在运输箱10中的热处理工件20不受环境影响，诸如不利的引起氧化的送氧的影响。
为了避免那些此前在处理室50中加热了的工件20温度明显下降，在运输箱10上设有一个可更换的，例如用铬镍钢制造的绝热体12，并且还有一个连接在电设备源绝缘套管13上的加热元件14。加热元件14可以在最短的时间内把空运输箱10加热到约1000℃，控制温度范围在±5℃。
在其前侧，运输箱10设有一个密闭的装料门15，它通过在该例中是液压的，视应用而定，也可以是电动或气动操作的传动装置16在垂直方向上提升。在开门及关门时，装料门15在一个双壁的支架17中运动，在支架17上背向运输箱10的侧面上布置有连接装置18。借加连接装置18可以把运输箱10真空密闭地对接到一个仅示意性地示出的闸门60上。
装置的装有轮子31的行走机构30通过借助于一个由逆变器控制的并从而可以柔和起动和刹车的驱动电机驱动。可在所有方向上自由行驶并可在原地转弯的行走机构30有约±1毫米行驶速度的定位精度，在此仅在0.01米/秒和0.03米/秒之间，从而可以取消附加的保护措施，例如格栅装置。在行走机构30的前和后端侧上当然还设有保险装置，以避免在碰到障碍时紧急刹车。此外，在行走机构30上还布置有导轨32，通过此导轨32运输箱10可以相对于行走机构30行走约200毫米的行程。在此运输箱10通过图中未示的液压缸运动。
利用此前介绍的运输金属工件20的装置，可以灵活并有效地在一台热处理金属工件20设备的多个处理室50之间运输600毫米×900毫米×600毫米和最大重量600公斤的装料，也可运输900毫米×1200毫米×900毫米和最大重量1000公斤的装料，或者更大些或更小些的装料，料温度可达1100℃。图2所示为这样的一台设备。与此前所述装置略有变动，双侧相应布置的运输装置70的处理室50在此构成为真空预热室50a、低压渗碳室50b、扩散室50c和气体淬火室50d，或者也可以是油浴或者盐浴淬火室。
为了通过传送带或者辊道51送进真空预热室以开始，把未处理的工件20运输到与各个热处理相应的处理室50中，把运输装置70的运输箱10经过固定布置在每个处理室前的闸门连接到真空预热箱50a上。为了把工件20装入运输箱10中，把闸门60和运输箱10抽真空。然后打开真空预热室50a和闸门60的门以及运输箱10的装料门15，然后借助于装料叉41将工件20装入运输箱10中。在重新关闭装料门15后把运输箱10运输到低压渗碳室50b之一中。在此绝热体13及加热元件14确保工件不发生温度损失。达到相应的低压渗碳室50b的位置后，打开一个可以在导轨71上直线运动的运输装置70与装料门15相对的第二个门，并且借助于装料叉41把工件20通过处于处理室50上的闸门60推进到渗碳室50b中。
若继续把工件20运输到某个扩散室50c或者气体淬火室50d中，以相应的方式重复前述的过程。为此各个可以分别抽真空的闸门60对于工件没有较大的时间损失方面也在处理室50之间的运输上起到了作用，处理室50含有不同的气氛，正如渗碳室50b、扩散室50c和气体淬火室50d那样，在此同时确保工件20在不受环境影响下在运输箱10的内部运输。最后工件20经过传送带52离开气体淬火室50d，传送带52按照热处理的种类把工件20再送到回火炉53和接在此后的冷却槽54中。
上述其它只有一个装料门15的从而在设计上更容易的运输金属工件20的装置，也能够用于刚才所述的热处理设备中。在此理由是，该装置的行走机构是这样构成的，运输箱10可以就地转动，从而可以毫无问题地对接对面的处理室10。
权利要求
1.运输金属工件(20)，特别是在进行热处理期间运输工件(20)的装置，具有一个容纳工件(20)的绝热运输箱(10)，用于加载装卸工件(20)的装置(40)，以及一个运动运输箱(10)的行走机构(30)，其特征在于，运输箱(10)可以水平行走，真空封闭构成并且可以抽真空至工件(20)不受环境影响的真空程度，以及含有一个水平装卸装置。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，用真空泵对运输箱(10)抽真空。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，运输箱(10)可以加热。
4.按权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，运输箱(10)设有可更换的热绝缘体(12)，优选用钢制造。
5.按权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，运输箱(10)设有一个密闭的装料门(15)，可通过一个驱动装置(16)操作。
6.按权利要求5所述的装置，其特征在于，运输箱(10)设有一个密闭的安装门。
7.按权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，运输箱(10)和行走机构(30)可以彼此相对运动。
8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，运输箱(10)可以水平地摆动或者可以沿水平和/或垂直方向直线行驶布置在行走机构(30)上。
9.按权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，行走机构(30)可以原地转动。
10.按权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，行走机构(30)可以轨道连接或者通过埋在地下的电感回线或者自由地操纵。
11.热处理金属工件(20)的设备，具有至少两个处理室(50)用于水平地容纳装料，其中可以对工件(20)进行热处理，其特征在于，一个根据权利要求1至10的装置借助于一个可以抽真空的闸门(60)连接在处理室(50)上。
12.按权利要求11所述的设备，其特征在于，闸门(60)固定布置在热处理室(50)上。
13.按权利要求11或12所述的设备，其特征在于，闸门(60)可以单独抽真空。
14.按权利要求11至13之一所述的设备，其特征在于，闸门(60)有一个驱动装置，通过该驱动装置可以操作运输箱(10)的装料门(15)。
15.按权利要求11至14之一所述的设备，其特征在于，处理室(50)是真空炉，保护性气体炉或者冷却室。
16.在进行热处理期间运输工件(20)的方法，工件(20)在一个绝热的可以水平行驶的运输箱(10)中的至少两个可以水平装料的处理室(50)之间运输，工件(20)在处理室(50)中可进行热处理，其特征在于，把真空密封地构成的运输箱(10)抽真空至工件(20)不受环境影响的真空程度，并且将在此真空下的工件(20)从一个处理室(50)运输到下一个处理室，并且在此无明显温度下降地保持在处理温度上。
17.按权利要求16所术宾方法，其特征在于，运输箱(10)借助于一个闸门(60)连接到各个处理室(50)上。
18.按权利要求17所述的方法，其特征在于，闸门(60)可以单独抽真空。
全文摘要
一种运输金属工件(20)的装置,有一个绝热的运输箱(10),用于装卸工件(20)的装置(40)以及一个运动运输箱(10)的行走机构(30)。为了能够用这样一种装置在进行热处理期间以比较灵活和有效的方式在多个处理室之间运输工件,运输箱(10)真空封闭构成并且可以抽真空至工件(20)不受环境影响的真空程度。此外,用于金属工件(20)热处理设备的特征是具有至少两个可以对工件(20)进行热处理的处理室(50),这样一种装置借助于一个可以抽真空的闸门(60)连接在处理室(50)上。此外,在热处理期间运输工件(20)的方法中,把真空密封构成的运输箱(10)抽真空至工件(20)不受环境影响的真空程度,以便把真空中的工件(20)从一个处理室(50)运输到下一个处理室。
文档编号F27D3/00GK1374408SQ0210091
公开日2002年10月16日 申请日期2002年1月7日 优先权日2001年1月26日
发明者约尔格·米勒－齐勒尔, 弗朗茨·布莱斯 申请人:伊普森国际股份有限公司