Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine hitzefesten Saugvorrichtung für heiße Bleche.

Bei der Wärmebehandlung von metallischen Blechen werden diese üblicherweise in einem Ofen zunächst erhitzt, um anschließend einer bestimmten Atmosphäre ausgesetzt zu werden und/oder in einer weiteren Vorrichtung abgekühlt zu werden. In der bestimmten Atmosphäre kann die Oberfläche der Bleche zur Erreichung bestimmter Oberflächeneigenschaften verändert werden. Bei der Abkühlung der heißen Bleche kann das Kristallgefüge verändert werden, so dass sich Härte- und Duktilitätseigenschaften verändern lassen. Beispielsweise ist ein Preßhärteverfahren bekannt, bei dem metallische Bleche in einem Ofen erwärmt und anschließend in einem gekühlten Presswerkzeug verformt werden, wobei sich gleichzeitig das

Metallgefüge ändert, so dass die Bleche gehärtet werden.

Die unterschiedlichen Prozessschritte laufen dabei üblicherweise in

unterschiedlichen Vorrichtungen ab. Das bedeutet, dass die im Ofen erhitzten

Platinen im heißen Zustand in eine Folgevorrichtung verbracht werden müssen.

Dabei können beispielsweise Stahlplatinen für das Presshärteverfahren

Temperaturen von circa 1000 °C aufweisen. Für den Transport solcher heißen Stahlplatinen werden üblicherweise angepasste mechanische Greifer mit

Pressluftantrieb verwendet. Da diese meistens auf die Geometrie der Platinen angepasst sind, müssen sie bei einem Produktwechsel ausgetauscht werden.

Darüber hinaus werden die Greifer häufig auch zum Repositionieren der während der Erwärmung desorientierten und/oder wärmeausgedehnten Platinen verwendet. Des Weiteren werden bei sehr dünnen Platinen Klemmgreifer verwendet, um das thermisch erweichten Blechs gegen durchsacken zu schützen. Mit den Greifern werden die beim Transport unter Produktionsbedingungen auftretenden hohen Beschleunigungen in allen Richtungen sicher auf die Platinen übertragen. Aus der französischen Patentanmeldung FR2924373 ist ein bauteilneutrales

Hebesystem bekannt. An einer Grundplatte sind in einem Raster mehrere Saugnäpfe angeordnet. Die Saugnäpfe bestehen aus einem elastischen Material und weisen eine deformierbare Hülle auf, wobei diese Hülle einen Hohlraum einschließt, an den Vakuum angelegt werden kann. Die Grundplatte kann an dem anzuhebenden

Gegenstand so positioniert werden, dass die Saugnäpfe auf der Oberfläche dieses Gegenstandes aufliegenden. Unebenheiten der Oberfläche des anzuhebenden Gegenstandes werden dabei durch Elastizität der Saugnäpfe kompensiert. Durch das elastische Material der Saugnäpfe dichten diese sogar soweit gegenüber der Oberfläche des anzuhebenden Gegenstandes ab, dass bei Anlegen eines

Unterdrucks an die Hohlräume der Saugnäpfe dieser erhalten bleibt und der anzuhebende Gegenstand von den Saugnäpfe angesogen wird. Solche Saugnäpfe bestehen üblicherweise aus vernetzten oder thermoplastischen Elastomeren, die üblicherweise nur bis circa 200 °C einsetzbar sind.

Von der Firma J. Schmalz GmbH, Aacher Straße 29, 72293 Glatten werden im Internet unter http://de.schmalz.com/np/pg/produkte?hier=155-171 -198 Sauggreifer für Hochtemperaturanwendungen angeboten. Diese weisen einen Grundkörper aus Edelstahl und eine Dichtung aus Spezialgewebe auf und sind bis 600 °C Temperatur beständig. Somit sind auch diese Greifer nicht für die Handhabung von Blechplatinen im Presshärteverfahren einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Saugvorrichtung für den Einsatz an Blechplatinen mit einer Temperatur von circa 1 .000 °C anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Saugvorrichtung mit den

Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Saugvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-7.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein bauteilneutrales Vakuumhebesystem mit einer erfindungsgemäßen Saugvorrichtung für Blechplatinen mit einer

Temperatur von circa 1 .000 °C anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumhebesystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des

Vakuumhebesystems ergeben sich aus den Unteransprüchen 9-1 1 .

Eine erfindungsgemäße Saugvorrichtung zur Aufnahme und zum Halten eines im Wesentlichen flächigen metallischen Gegenstands weist einen Sauggreifer mit einem Saugraum und einer den Saugraum seitlich umschließenden und in vertikaler Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des aufzunehmenden

Gegenstands elastisch deformierbaren Hülle auf.

Dabei besteht die in vertikaler Richtung elastisch deformierbare Hülle aus einem bis mindestens 1 .000°C hitzebständigen Metall. Unter hitzebeständig wird in diesem Zusammenhang ein Zustand verstanden, der noch eine Mindestformbeständigkeit und mechanische Mindesteigenschaften aufweist. Durch die in vertikale Richtung deformierbare Hülle kann sich die dem aufzunehmenden Gegenstand zugewandte Querschnittsfläche der Hülle der Oberfläche des aufzunehmenden Gegenstands soweit anpassen, dass sich bei Anlegen eines Unterdrucks an den von der Hülle umgebenen Saugraum eine sich zwischen Hülle und anzuhebenden Gegenstand eventuell einstellende Leckage in solchen Grenzen hält, dass der von einer

Vakuumpumpe erzeugbare Unterdruck ausreicht, den Gegenstand anzusaugen und anzuheben. Je nach Größe und Gewicht des anzuhebenden Gegenstands können mehrere erfindungsgemäße Saugvorrichtungen miteinander kombiniert werden. Durch die Materialwahl für die Hülle können auch entsprechend heiße Bleche angehoben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die in vertikaler Richtung elastisch deformierbare Hülle aus einem Metall mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner 20 W/mK. Dadurch hält sich der Wärmeabfluss aus dem anzuhebenden metallischen Gegenstand durch den Kontakt mit dem Sauggreifer in vertretbaren Grenzen, so dass die Temperatur der Platine

insbesondere nicht unter eine zur Härtung erforderliche Mindesttemperatur fällt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die in vertikaler Richtung elastisch deformierbare Hülle eine Wärmeleitfähigkeit von circa 15 W/mK auf. Eine solche Wärmeleitfähigkeit wird beispielsweise von den austenitischen, hochlegierten Stählen X5CrNi18-10 (Werkstoffnummer 1 .4301 ), X15CrNiSi20-12

(Werkstoffnummer 1 .4828) oder GX40CrNiSi25-20 (Werkstoffnummer 1 .4848) erreicht.

Die Wärmeabfuhr aus dem aufzunehmenden heißen metallischen Gegenstand wird weiter minimiert, wenn die Hülle zumindest in dem Bereich, der bei Aufnahme des metallischen Gegenstands mit diesem in Kontakt kommt, dünnwandig ausgeführt ist. Dabei kann die Hülle auch in ihrer gesamten Ausdehnung dünnwandig ausgeführt sein. In der Praxis hat sich eine Wandstärke zumindest im Kontaktbereich von höchstens 0,1 - 0,5 mm bei der Verwendung der Stähle 1 .4828 oder 1 .4848 als geeignet erwiesen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die in vertikaler Richtung elastisch deformierbare Hülle eine faltenbalgähnliche Kontur auf. Die vertikale elastische Deform ierbarkeit wird durch diese Konturform verbessert und relativ große Deformationsgrade sind möglich. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn der aufzunehmende metallische Gegenstand im Raum gekrümmt ist und mit mehreren Sauggreifern, die an einem Vakuumhebesystem in einer Ebene angeordnet sind, aufgenommen wird. Durch die möglichen großen Deformationswege können die unterschiedlichen Abstände der anzusaugenden Oberflächen des gekrümmten Gegenstands zu der Ebene, auf der die Sauggreifer angeordnet sind, ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist durch den hohen Materialanteil in Umfangsrichtung der Hülle ein großer Widerstand gegen ein Kollabieren der Hülle bei Anlegen eines Unterdrucks gegeben, so dass ein von der Hülle in Umfangsrichtung umschlossener Saugraum auch bei Anlegen hoher Unterdrücke erhalten bleibt.

Unter dem Begriff Vakuum wird dabei nicht nur ein absolutes Vakuum, sondern jeder Luftdruck kleiner dem normalen Atmosphärendruck am Betriebsort der

Saugvorrichtung oder des Vakuumhebesystems verstanden.

In einer alternativen Ausführungsform weist die in vertikaler Richtung elastisch deformierbare Hülle eine tellerförmige Kontur auf. Eine solche Kontur ist vorteilhaft, wenn keine großen Deformationswege durch die Hülle geleistet werden müssen, also bei weniger im Raum gekrümmten anzuhebenden Gegenständen, insbesondere bei der parallelen Verwendung mehrerer an einem Vakuumhebesystem in einer Ebene angeordneten Sauggreifern. Die flache Tellerform hat gegenüber der

Faltenbalgform den Vorteil, dass die Bauhöhe des Sauggreifers geringer ist und damit Verschleiß und Störanfälligkeit minimiert sind. Darüber hinaus ist ein

Kollabieren der Hülle bei dieser Bauform auch bei Anlegen sehr hoher Unterdrücke nahezu ausgeschlossen.

Ein erfindungsgemäßes bauteilneutrales Vakuumhebesystem zeichnet sich dadurch aus, dass das Vakuumhebesystem eine Saugvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das bauteilneutrale Vakuumhebesystem eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen Saugvorrichtungen auf, wobei das

Vakuumhebesystem eine Grundplatte mit einer Unterseite aufweist und die

Sauggreifer in einem Raster an der Unterseite der Grundplatte angeordnet sind. Mit mehreren im Raster angeordneten Sauggreifern, die parallel im Einsatz sind und denselben Gegenstand an unterschiedlichen Stellen ansaugen, wird die Last im Wesentlichen gleichmäßig auf die Sauggreifer verteilt. Dadurch kann die Kapazität des einzelnen Sauggreifers niedriger ausfallen. Das angelegte Vakuum kann ebenfalls niedriger ausfallen. Ist der anzuhebende metallische Gegenstand eine auf circa 1 .000°C erhitzte dünne Blechplatine, könnte es bei dem Anheben nur an einer Stelle zu einem Durchhängen und Verziehen der Platine kommen. Darüber hinaus könnte bei dem Anlegen eines extremen Vakuums die Platine an der dem Saugraum gegenüberliegenden Stelle in Richtung des Saugraums durchbiegen. Diese Risiken werden durch die Anordnung mehrerer Sauggreifers in einem Raster verhindert.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn einzelne Sauggreifer aktivierbar und deaktivierbar sind. Soll beispielsweise eine Platine angehoben werden, deren Abmaß in der Fläche kleiner ist als es dem des Vakuumhebesystems entspricht, kann es vorkommen, dass Sauggreifer nicht mehr in Kontakt mit der Platine gelangen. Durch diesen oder diese Sauggreifer würde der Unterdruck aus der Atmosphäre ausgeglichen und ein Anheben wäre nicht oder nur noch bei sehr leichten Platinen möglich. Darüber hinaus würde ein extremes Saugvolumen der Vakuumpumpe benötigt, um einen für das Anheben ausreichenden Unterdruck aufrecht zu erhalten. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der

Energieaufwand auf das Nötigste reduziert.

Jeder Sauggreifer kann von einer eigenen Vakuumpumpe versorgt werden. Zum individuellen Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren kann dabei die jeweilige Vakuumpumpe aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, dass die Sauggreifer eines Vakuumhebesystems jeweils über ein Ventil an eine zentrale Saugleitung angeschlossen sind, wobei jedes Ventil individuell in eine Durchgangs- und in eine Sperrstellung bringbar ist. Dies kann beispielsweise über Magnetventile realisiert werden. Mit dieser Anordnung kann das Vakuumhebesystem mit nur einer Vakuumpumpe betrieben werden. Diese kann dezentral aufgestellt sein und auch weitere Vakuumhebesysteme mit Unterdruck versorgen. Dem beweglichen Vakuumhebesystem muss nur eine zentrale

Vakuumleitung zugeführt werden, was den Montageaufwand und die Beweglichkeit des Systems optimiert.

Mit dem erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystem ist es damit möglich, unterschiedliche Gegenstände anzuheben, ohne dass dafür das System umgerüstet werden muss. Es genügt, im Bedarfsfall einzelne Sauggreifer durch Aktivierung beziehungsweise Sperrung des entsprechenden Ventils zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Von den Abbildungen zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Sauggreifer in einer Schnittdarstellung

Fig. 2 die Draufsicht auf die Unterseite einer Grundplatte eines erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystems Fig. 3 die Draufsicht auf die Unterseite einer Grundplatte eines erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystems mit einer angehobenen Blechplatine

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sauggreifer 10 in einer Schnittdarstellung. Der Sauggreifer 10 weist eine faltenbalgähnliche Kontur mit einer Hülle 15 und einem als Hohlraum innerhalb der Hülle 15 ausgebildeten Saugraum 17 auf. Weiterhin weist der Sauggreifer 15 eine Anschlussseite mit einer Öffnung 16 der Hülle 15 auf, über die ein Unterdruck an den Saugraum 17 beispielsweise über die Verbindung mit einer Vakuumpumpe anlegbar ist. Gegenüber der anschlussseitigen Öffnung 16 weist der Sauggreifer 10 eine Ansaugseite mit einer Öffnung 18 der Hülle 15 auf. Wird der Sauggreifer 10 mit der ansaugseitigen Öffnung 18 auf einen im

Wesentlichen flächigen Gegenstand wie eine Blechplatine 50 so aufgesetzt, dass der Querschnitt der ansaugseitigen Öffnung 18 der Hülle 15 im Wesentlichen komplett verschlossen ist und wird ein Unterdruck über die anschlussseitige Öffnung 16 an den Saugraum 17 angelegt, so wird die Blechplatine 50 an die ansaugseitige

Öffnung 18 des Sauggreifers 15 angesaugt und kann je nach Verhältnis von

Ansaugkraft einerseits und Gewicht der Blechplatine 50 andererseits angehoben und gehalten werden. Dabei ist die Ansaugkraft je Sauggreifer 15 von dem Unterdruck und der Querschnittsfläche der ansaugseitigen Öffnung 18 abhängig.

Durch die faltenbalgähnliche Form ist die Hülle 15 in vertikaler Richtung im

Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der aufzunehmenden Blechplatine 50 elastisch deformierbar. Durch die in vertikale Richtung deformierbare Hülle 15 kann sich die der aufzunehmenden Blechplatine 50 zugewandte Querschnittsfläche 18 der Hülle 15 der Oberfläche der Blechplatine 50 soweit anpassen, dass sich bei Anlegen eines Unterdrucks an den von der Hülle 15 umgebenen Saugraum 17 eine zwischen Hülle 15 und Blechplatine 50 eventuell einstellende Leckage in solchen Grenzen hält, dass der von einer Vakuumpumpe erzeugbare Unterdruck ausreicht, die Blechplatine 15 anzusaugen und anzuheben. Je nach Größe und Gewicht Blechplatine 15 können mehrere Sauggreifer 10 miteinander kombiniert werden.

Die Hülle 15 besteht aus dem Stahl X5CRNM 8-10 (Werkstoffnummer 1 .4301 ). Aber auch andere austenitische Stähle mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise X6CrNiTi18-10 (Werkstoffnummer 1 .4541 ), X15CrNiSi20-12 (Werkstoffnummer 1 .4828) oder GX40CrNiSi25-20 (Werkstoffnummer 1 .4848) sind geeignet. Neben Stählen sind auch alle anderen Werkstoffe geeignet, soweit sie eine ausreichende Hitzbeständigkeit bei ausreichend geringer Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Durch die Materialwahl für die Hülle 15 können auch entsprechend heiße Blechplatinen 50 mit Temperaturen von bis zu circa 1 .000°C angehoben und gehalten werden.

Durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs der Hülle 15 von circa 15 W/mK (X5CRNM 8-10, X15CrNiSi20-12, GX40CrNiSi25-20) beziehungsweise circa 16 W/mK (X6CrNiTi18-10) hält sich der Wärmeabfluss aus der anzuhebenden Blechplatine 50 durch den Kontakt mit dem Sauggreifer 10 in vertretbaren Grenzen; insbesondere fällt dadurch die Temperatur der Platine nicht unter eine zur Härtung erforderliche Mindesttemperatur.

Die Hülle 15 ist komplett dünnwandig ausgeführt. Dadurch wird die Wärmeabfuhr aus der aufgenommenen heißen Blechplatine 50 weiter minimiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Wandstärke circa 0,5 mm. Größere, aber auch kleinere Wandstärken können je nach Anwendungsfall und Hüllenwerkstoff ebenfalls geeignet sein. Dabei minimieren kleinere Wandstärken die Wärmeabfuhr aus der angehobenen heißen Blechplatine 50 über die Hülle 15 weiter. Zudem sind Hüllen 15 mit geringerer Wandstärke leichter deformierbar. Dies ist aber andererseits bei schwereren anzuhebenen Blechplatinen 50 von Nachteil. Zudem sind extrem dünnwandige Sauggreifer 10 verschleißanfälliger. Die Wahl der optimalen

Wandstärke muss daher je nach Anwendungsfall individuell ermittelt werden. Damit die von der Platine abgestrahlte Wärme nicht verloren geht und der Sauggreifer 10 sich nicht unnötig erhitzt, ist die Innenseite seiner Hülle 15

wärmestrahlungsreflektierend, beispielsweise durch das Aufbringen einer

entsprechenden hochglänzenden metallischen Schicht ausgeführt.

Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Unterseite einer Grundplatte 20 eines

erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystems. Auf der Unterseite der Grundplatte 20 sind fünfzehn Sauggreifer 10 in einem Raster von drei mal fünf Sauggreifern 10 angeordnet. Es können auch Vakuumhebesysteme mit einer anderen Sauggreiferanzahl und anderen Rasteraufteilungen gewählt werden. Auch Sauggreiferanordnungen, die nicht einem strengen Raster gehorchen, sind denkbar. Durch den parallelen Einsatz mehrerer Sauggreifer 10, die dieselbe Blechplatine 50 an unterschiedlichen Stellen ansaugen, wird die Last im Wesentlichen gleichmäßig unter den Sauggreifern 10 verteilt. Dadurch kann die Kapazität des einzelnen Sauggreifers 10 niedriger ausfallen. Eine solche Anordnung kann auch ein

Durchhängen und Verziehen einer angehobenen heißen Blechplatine 50 verhindern oder zumindest minimieren. Ist die heiße Blechplatine 50 sehr dünnwandig, kann ihre mechanische Festigkeit bei den herrschenden Temperaturen von circa 1 .000°C relativ niedrig sein, so dass das Risiko, dass die Blechplatine durchhängt oder sich an der angesaugten Stelle aufwölbt, existiert. Durch die parallele Verwendung mehrerer Sauggreifer 10 werden diese Risiken deutlich minimiert.

Fig. 3 ist die Draufsicht auf die Unterseite einer Grundplatte 20 eines

erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystems mit einer angehobenen Blechplatine 50. Die Blechplatine hat eine kleinere flächenmäßige Ausdehnung, als von den Sauggreifern 10 abgedeckt wird. Dadurch sind die Sauggreifer 1 1 nicht und Sauggreifer 12 nur teilweise von der Blechplatine 50 abgedeckt. Bei Anlegen eines Unterdrucks an alle Sauggreifer 10, 1 1 , 12 würden die Sauggreifer 1 1 und 12 ungehindert Atmosphärenluft ansaugen, so dass in den Saugräumen 17 auch der Sauggreifer 10, die von der Blechplatine 50 vollständig abgedeckt werden, kein signifikanter Unterdruck aufgebaut werden könnte, da die Saugräume 17 der Suaggreifer 10, 1 1 , 12 von derselben zentralen Saugleitung versorgt werden. Die Blechplatine 50 könnte nicht angehoben werden. Daher sind die Sauggreifer 10 des Vakuumhebesystems jeweils über ein Ventil an eine zentrale Saugleitung

angeschlossen, wobei jedes Ventil individuell in eine Durchgangs- und in eine Sperrstellung bringbar ist. Dies kann beispielsweise über Magnetventile realisiert werden. Mit dieser Anordnung kann das Vakuumhebesystem mit nur einer

Vakuumpumpe betrieben werden. Diese kann dezentral aufgestellt sein und auch weitere Vakuumhebesysteme mit Unterdruck versorgen. Dem beweglichen

Vakuumhebesystem muss nur eine zentrale Vakuumleitung zugeführt werden, was den Montageaufwand und die Beweglichkeit des Systems optimiert. Darüber hinaus wird das Gewicht des beweglichen Teils des Vakuumhebesystems minimiert. Mit dem erfindungsgemäßen bauteilneutralen Vakuumhebesystem ist es damit möglich, unterschiedliche Gegenstände anzuheben, ohne dass dafür das System umgerüstet werden muss. Es genügt, im Bedarfsfall einzelne Sauggreifer durch Aktivierung beziehungsweise Sperrung des entsprechenden Ventils zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind

gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.

Bezugszeichenliste:

10 Sauggreifer

1 1 deaktivierter Sauggreifer

12 teilweise von der Blechplatine überdeckter Sauggreifer

15 Hülle

16 anschlussseitige Öffnung

17 Saugraum

18 ansaugseitige Öffnung

20 Grundplatte

50 Blechplatine