[0001] Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger zum Fördern von Gegenständen, insbesondere
von Fahrzeugkarosserien, in Anlagen zu deren thermischer Behandlung, der mindestens
zwei Auflagekufen aufweist.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zum Behandeln von Gegenständen, bei der
die Gegenstände auf mindestens einem Werkstückträger durch die Anlage gefördert werden,
umfassend einen thermischen Prozessbereich, in welchem Wärmeenergie in die Gegenstände
eingebracht oder aus diesen ausgebracht wird.
[0003] Eingangs genannte Werkstückträger werden beispielsweise zur Förderung von Gegenständen
zwischen und auch in einzelnen Bearbeitungs- oder Behandlungsstationen einer Oberflächenbehandlungsanlage
verwendet. Dabei arbeiten die Auflagekufen der Werkstückträger mit Fördermitteln,
wie beispielsweise einem Bandförderer oder einem Rollenbahnförderer, zusammen, die
entlang der Förderstrecke durch die Anlage angeordnet sind.
[0004] Verschiedene Behandlungsschritte einer solchen Anlage können dabei thermische Prozesse
umfassen, bei welchen die Temperatur der geförderten Gegenstände verändert wird.
[0005] So werden die Gegenstände beispielsweise nach einer Lackierung häufig durch Erwärmen
getrocknet. Gegebenfalls müssen dann die Gegenstände für folgende Behandlungsschritte
wieder abgekühlt werden. Je nach Komplexität der gesamten Behandlungskette können
dabei wiederholt Heiz- und Kühlphasen auftreten.
[0006] In der Regel verbleiben die zu behandelnden Gegenstände auch während der Behandlung
in den einzelnen Stationen auf einem Werkstückträger, sodass die zu erhitzenden oder
zu kühlenden Gegenstände stets zusammen mit dem Werkstückträger aufgeheizt oder gekühlt
werden. Die zur Erwärmung bzw. zur Kühlung erforderliche Prozessenergie ist dadurch
regelmäßig höher als sie eigentlich zur Erwärmung bzw. Kühlung des Gegenstands alleine
erforderlich wäre.
[0007] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Werkstückträger und eine Anlage anzugeben,
bei welchen weniger Prozessenergie zur Erwärmung bzw. Kühlung der zu behandelnden
Gegenstände aufgewendet werden muss.
[0008] Hinsichtlich des Werkstückträgers wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Werkstückträger
der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Auflagekufen zumindest teilweise aus
einem Material mit zellularen Strukturen gebildet sind.
[0009] Gemäß dem ersten Hauptsatz der Wärmelehre ist zur Änderung der Temperatur eines Objekts
um einen bestimmten Betrag eine definierte Wärmemenge Q erforderlich. Die benötigte
Wärmemenge hängt dabei von der Masse m des Objekts und der spezifischen Wärmekapazität
Cp des Materials ab, aus dem das Objekt besteht.
[0010] Beispielsweise beträgt bei einer Anlage zur Oberflächenbehandlung von Fahrzeugkarosserien
die Masse der Fahrzeugkarosserie durchschnittlich ca. 500 kg und die des Werkstückträgers
ca. 250 kg. Das heißt ein Drittel der aufzuwendenden Prozessenergie entfällt auf die
Erwärmung oder Kühlung des Werkstückträgers. Soll z.B. in einem Trockner eine solche
Fahrzeugkarosserie von 20°C Umgebungstemperatur auf 180°C Trocknungstemperatur erwärmt
werden, so entfällt bei einem Werkstückträger aus Stahl, der eine spezifische Wärmekapazität
von Cp = 0,477 kJ/kg K hat, eine Wärmemenge von
auf den Werkstückträger. Dies entspricht einer unnötigerweise in den Werkstückträger
eingebrachten Energie von 5,3 kWh pro getrocknete Fahrzeugkarosserie.
[0011] Diese auf den Werkstückträger entfallende Prozessenergie wird nun erfindungsgemäß
dadurch verringert, dass die Masse m des Werkstückträgers unter Beibehaltung der für
den Transport der Gegenstände notwendigen Festigkeit reduziert wird, indem die Masse
der Auflagekufen des Werkstückträgers durch das Material mit zellularen Strukturen
verringert wird.
[0012] Zu Materialien mit zellularen Strukturen zählen beispielsweise zellulare Werkstoffe
mit Schaum-, Faser-, Draht-, Hohlkugel-, Wabenstrukturen und dergleichen, die offene
oder geschlossene Kavitäten aufweisen.
[0013] Ein solches Material kann durch die sich gegenseitig stützenden Stege der zellularen
Strukturen bei geringerem Gewicht, jedoch höherem Platzbedarf, ähnlich hohe Festigkeiten
wie ein Vollmaterial erreichen. Die zellularen Strukturen können dabei entlang der
gesamten Auflagekufe, aber auch nur in besonders belasteten Bereichen vorgesehen sein.
[0014] Aufgrund der so erhaltenen Verringerung der Gesamtmasse des Werkstückträgers verringert
sich dessen Gesamtwärmekapazität, sodass weniger Energie zur Erwärmung bzw. Kühlung
von Werkstückträger und Gegenständen aufgewendet werden muss.
[0015] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen genannt.
[0016] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Material mit zellularen
Strukturen ein Metallschaum, insbesondere ein Aluminiummetallschaum, und/oder ein
Kunststoffschaum und/oder ein Keramikschaum ist.
[0017] Zwar kommen erfindungsgemäß als zellulare Strukturen auch Wabenstrukturen oder ähnliches
infrage. Besonders vorteilhaft kommen jedoch Metall- oder Kunststoffschäume zum Einsatz.
Diese können ein Elastizitätsmodul zwischen 7 und 20 MPascal bei Dichten von 0,6 g/cm
3 aufweisen.
[0018] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass das Material geschlossene
Kavitäten als zellulare Strukturen aufweist.
[0019] Materialien mit geschlossenen Kavitäten weisen eine höhere Festigkeit als Materialien
mit offenen Kavitäten auf, sodass die benötigten Festigkeiten für die Auflagekufen
leichter erreichbar sind.
[0020] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass wenigstens ein Abschnitt
der Auflagekufen als Verbundbauteil aus einem Material mit zellularen Strukturen und
einem Vollmaterial ausgebildet ist.
[0021] Ein derartiges Verbundbauteil kann beispielsweise ein Hohlprofil sein, das dünnwandiger
ist als die bisher üblichen Hohlprofile zur Ausbildung von Auflagekufen, und das zur
Erhöhung der Festigkeit mit einem zellularen Material, insbesondere einem Schaumkern,
ausgefüllt ist.
[0022] Eine andere Möglichkeit ein Verbundbauteil mit einer hohen Festigkeit zu erhalten,
sind sogenannte Sandwichplatten, bei welchen das zellulare Material zwischen zwei
Vollmaterialplatten als Gurte eingefügt ist.
[0023] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass das Verbundbauteil aus
Stahl und Aluminiummetallschaum, insbesondere ein zumindest teilweise mit Aluminiummetallschaum
ausgeschäumtes Stahlhohlprofil, ist.
[0024] Ein solches Verbundbauteil kann nach bekannter Stahlbautechnik bearbeitet und beispielsweise
mit anderen Bauteilen des Werkstückträgers verschweißt werden. Auch ist das Ausschäumen
eines Stahlhohlprofils mit Aluminiummetallschaum besonders einfach, sodass die gewünschten
Festigkeiten für die Auflagekufen erreichbar sind.
[0025] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass ein verschleißgefährdeter
Bereich eines Bauteils, insbesondere eine Gleitfläche und/oder eine Werkstückaufnahme,
mit einem verschleißfesten Material versehen ist.
[0026] Da zellulare Strukturen im Allgemeinen eine geringere Verschleißfestigkeit als Vollmaterialien
haben, können dem Verschleiß ausgesetzte Flächen wie beispielsweise die Gleitflächen
der Auflagekufen aus einem Vollmaterial ausgebildet sein. Dadurch werden über dem
Vollmaterial oder im Inneren eines Hohlprofils angeordnete zellulare Strukturen geschützt.
[0027] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 7 ist vorgesehen, dass der Werkstückträger
ein Skid für Fahrzeugkarosserien ist.
[0028] Bei den im Fahrzeugbau verwendeten Skids ist der Energieeinspareffekt besonders hoch,
da hier relativ hohe Massen gefördert und thermisch behandelt werden. Aufgrund der
hohen Massen der Fahrzeugkarosserien sind jedoch die erhöhten Anforderungen an die
Festigkeit zu beachten.
[0029] Hinsichtlich der eingangs genannten Anlage zum Behandeln von Gegenständen wird die
oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Werkstückträger ein
Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
[0030] Eine solche Anlage hat einen verringerten Energiebedarf.
[0031] Nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 9 ist vorgesehen, dass der Prozessbereich eine
Trockenkammer ist.
[0032] Insbesondere in einer Trockenkammer ist aufgrund der reduzierten Masse der Werkstückträger
ein großes Einsparpotential von Prozessenergie gegeben.
[0033] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Darin zeigen:
- Figur 1
- eine Aufsicht auf einen Skid mit zwei Auflagekufen zum Fördern von Fahrzeugkarosserien;
- Figur 2
- einen Schnitt des Skids nach Figur 1 entlang der dortigen Schnittlinie I-I, wobei
der Skid unterschiedlich ausgeführte Auflagekufen gemäß einem ersten und einem zweiten
Ausführungsbeispiel aufweist;
- Figur 3
- einen Schnitt eines weiteren Skids, in welchem weitere Ausführungsbeispiele der Auflagekufen
gezeigt sind;
- Figur 4
- einen vertikalen Schnitt eines Trockners zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien auf
einem Skid.
[0034] In Figur 1 ist ein Skid 10 gezeigt, auf welchem eine in Figur 4 mit dem Bezugszeichen
12 versehene Fahrzeugkarosserie lösbar angebracht werden kann.
[0035] Der Skid 10 gibt eine durch einen Pfeil angedeutete Haupttransportrichtung 14 vor,
in welcher er beispielsweise durch eine Oberflächenbehandlungsanlage gefördert wird.
Abhängig von den benötigten Bewegungen in der Oberflächenbehandlungsanlage kann der
Skid 10 jedoch von Hubstationen oder ähnlichem auch senkrecht zur Haupttransportrichtung
14 oder entgegengesetzt zu dieser bewegt werden.
[0036] Der Skid 10 weist zwei parallele Auflagekufen 16 auf, die über zwei Quertraversen
18 miteinander verbunden sind.
[0037] Jede Auflagekufe 16 trägt zwei Haltearme 20, die senkrecht zur Haupttransportrichtung
14 seitlich über die Auflagekufen 16 hinausragen und an ihrem äußersten Ende Montagehalterungen
22 aufweisen. Die Montagehalterungen 22 bilden gemeinsam eine Befestigungseinrichtung,
mit der die Fahrzeugkarosserie 12 lösbar an dem Skid 10 befestigt werden kann.
[0038] Abhängig von der zu fördernden Fahrzeugkarosserie 12 können die Haltearme 20 und
die Montagehalterungen 22 baulich unterschiedlich ausgeführt und entsprechend angepasst
sein, insbesondere auch an unterschiedlichen Abschnitten der Auflagekufen 16 angeordnet
sein. So können Skids zum Transport von unterschiedlichen Fahrzeugkarosserien 12 oder
Teilen davon verwendet werden.
[0039] Ferner kann der Skid 10 beispielsweise durch Aufsetzen einer nicht gezeigten Gitterbox
auf die Montagehalterungen 22 auch beliebige Gegenstände, insbesondere auch lose Gegenstände,
transportieren.
[0040] Die Auflagekufen 16 sind über L-förmige Haltewinkel 24 mit den Quertraversen 18 verbunden,
die an der Oberseite der Auflagekufen 16 nach innen und oben weisend angeordnet sind.
Durch die Quertraversen 18, die als Hohlprofil ausgeführt sind, werden die Auflagekufen
16 verwindungsstabil parallel gehalten.
[0041] Die Haltearme 20 des Skids 10 weisen einen von den Haltewinkeln 24 nach außen weisenden
Horizontalträger 26 mit I-förmigem Querschnitt auf, an dem ein schräg nach oben und
außen weisender Schrägträger 28 mit ebenfalls I-förmigem Querschnitt angebracht ist.
Am oberen Ende des Schrägträgers 28 ist eine horizontal liegende Montageplatte 30
angeordnet, welche an einem Ende die Montagehalterung 22 trägt.
[0042] Die in Figur 2 links gelegene Auflagekufe 16a umfasst ein Hohlprofil 32 aus einem
Vollmaterial wie beispielsweise Stahl. Im Inneren des Hohlprofils 32 weist die linke
Auflagekufe 16a eine Wabenstruktur 34 als Kern auf, die als zellulare Struktur zur
Stabilisierung des Hohlprofils 32 beiträgt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt
ist. Die Wabenstruktur 34 kann auch in vertikaler Richtung, d.h. senkrecht zur Förderebene
der Skids 10, verlaufen (nicht gezeigt).
[0043] Die in Figur 2 rechts gelegene Auflagekufe 16b zeigt ein Hohlprofil 32, das beispielsweise
aus Stahl gefertigt ist. Zur Stabilisierung der Auflagekufe 16b ist im Hohlprofil
32 ein Schaumkern 36 als zellulare Struktur angeordnet, der beispielsweise aus Aluminiumschaum
gefertigt ist.
[0044] Die in Figur 3 links gelegene Auflagekufe 16c ist im Wesentlichen aus einem aufgeschäumten
Material 36, beispielsweise aus einem Aluminiummetallschaum, aufgebaut ohne dass dieses
von einem Hohlprofil eingeschlossen ist. An der Unterseite, auf welcher die Auflagekufe
16c über in Figur 4 gezeigte Förderrollen 38 läuft, ist eine verschleißfeste Lauffläche
40 aus einem Vollmaterial, beispielsweise aus einem harten Stahl, angeordnet.
[0045] Die in Figur 3 rechts gelegene Auflagekufe 16d ist eine in Sandwichbauweise gefertigte
Variante der Auflagekufe 16. Dabei ist zwischen einem unteren Gurt 42 und einem oberen
Gurt 44 ein Schaumkern 36 angeordnet.
[0046] All die gezeigten Beispiele von Leichtbauweisen für die Auflagekufen 16 können unterschiedlich
kombiniert werden und unterschiedliche Materialkombinationen umfassen. So kann beispielsweise
die Wabenstruktur 34 auch bei einer Sandwichbauweise zur Anwendung kommen, wobei vorzugsweise
eine senkrecht verlaufende Wabenstruktur 34 verwendet wird. Hinsichtlich der verwendeten
Materialien kann als zellulare Struktur insbesondere auch ein Kunststoff- oder Keramikschaum
zum Einsatz kommen.
[0047] Ferner können auch andere Bauteile der Skids 10, beispielsweise die Quertraversen
18, ein Material mit zellularen Strukturen 34, 36 umfassen.
[0048] Figur 4 zeigt einen Trockner mit einem Trockentunnel 50, durch welchen die Fahrzeugkarosserie
12 auf dem Skid 10 mittels eines Fördersystems 52 hindurchgeführt wird.
[0049] In den Seitenwänden 54 des Trockentunnels 50 sind schwenkbar angeordnete Auslassdüsen
56 für heiße Trockenluft vorgesehen, die auf die Fahrzeugkarosserie 12 entsprechend
deren Außenkontur ausgerichtet sind. Auf der jeweils vom Trockentunnel 50 abliegenden
Seite der Seitenwände 54 sind Zufuhrräume 58 angeordnet, welche die Auslassdüsen 56
mit der Trockenluft speisen.
[0050] Die Zufuhrräume 58 selbst sind über eine weitere Trennwand 60, in der Heißfilter
62 vorgesehen sind, mit Zulufträumen 64 verbunden, in welche die aufgeheizte Trockenluft
von einem nicht gezeigten Gebläse eingebracht wird. Die Heißfilter 62 vor den Zufuhrräumen
58 bewirken, dass die Trockenluft möglichst staubfrei auf die zu trocknenden Fahrzeugkarosserien
12 trifft.
[0051] In einem unteren Bereich des Trockentunnels 50 wird die nach Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie
12 und dem Skid 10 leicht abgekühlte Trockenluft über Auslasskanäle 66 aus dem Trockentunnel
50 abgeführt.
1. Werkstückträger (10) zum Fördern von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugkarosserien,
in Anlagen zu deren thermischer Behandlung, der mindestens zwei Auflagekufen (16)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auflagekufen (16) zumindest teilweise aus einem Material mit zellularen Strukturen
(34; 36) gebildet sind.
2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit zellularen Strukturen (36) ein Metallschaum, insbesondere ein Aluminiummetallschaum,
und/oder ein Kunststoffschaum und/oder ein Keramikschaum ist.
3. Werkstückträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material geschlossene Kavitäten als zellulare Strukturen (34; 36) aufweist.
4. Werkstückträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt der Auflagekufen (16) als Verbundbauteil aus einem Material
mit zellularen Strukturen (34; 36) und einem Vollmaterial (32; 40; 42, 44) ausgebildet
ist.
5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil aus Stahl und Aluminiummetallschaum, insbesondere ein zumindest
teilweise mit Aluminiummetallschaum (36) ausgeschäumtes Stahlhohlprofil (32), ist.
6. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein verschleißgefährdeter Bereich eines Bauteils (16c; 22), insbesondere eine Gleitfläche
(40) und/oder eine Werkstückaufnahme (22), mit einem verschleißfesten Material versehen
ist.
7. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (10) ein Skid für Fahrzeugkarosserien (12) ist.
8. Anlage zum Behandeln von Gegenständen (12), bei der die Gegenstände (12) auf mindestens
einem Werkstückträger (10) durch die Anlage gefördert werden, umfassend einen thermischen
Prozessbereich (50), in welchem Wärmeenergie in die Gegenstände (12) eingebracht oder
aus diesen ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Werkstückträger (10) ein Werkstückträger nach einem der Ansprüche
1 bis 7 ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessbereich (50) eine Trockenkammer ist.