DE112018004200T5

DE112018004200T5 - Thermische bearbeitung geschlossenförmiger werkstücke

Info

Publication number: DE112018004200T5
Application number: DE112018004200.6T
Authority: DE
Inventors: Rolf Bremensdorfer; Johannes Keppler; Michael Yang
Original assignee: Beijing E Town Semiconductor Technology Co Ltd; Mattson Technology Inc
Current assignee: Beijing E Town Semiconductor Technology Co Ltd; Mattson Technology Inc
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN111032889B; TW201910519A; US11193178B2; US20220090221A1; US20190127818A1; TWI794267B; WO2019036269A1; CN111032889A

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Wärmebehandlung geschlossenförmiger Werkstücke bereitgestellt. In einer beispielhaften Implementierung kann ein Verfahren Vermitteln einer relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten, so dass die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, bewegt wird. Das Verfahren kann Emittieren von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks von der Lampenwärmequelle während des Vermittelns der relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten. Das Verfahren kann Implementieren eines Flusssteuerungsablaufs während des Emittierens von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der provisorischen US-amerikanischen Anmeldung Nr. 62/546,269 mit dem Titel „Thermal Processing of Closed Shape Workpieces“ [Thermische Bearbeitung geschlossenförmiger Werkstücke] mit einem Anmeldedatum vom 16. August 2017, die durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist, und beansprucht Priorität dafür.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für eine thermische Bearbeitung geschlossenförmiger Werkstücke wie etwa zylindrischer Werkstücke.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Thermische Bearbeitungswerkzeuge können für die Wärmebehandlung von Werkstücken verwendet werden. Eine thermische Bearbeitung zylindrischer Werkstücke (z. B. Metallrohre) kann beispielsweise für Plattierungs-, Beschichtungs- und Temperanwendungen durchgeführt werden. Thermische Bearbeitungswerkzeuge, die für die Wärmebehandlung zylindrischer Werkstücke eingesetzt werden, können beispielsweise mithilfe eines Lasers oder einer sonstigen kohärenten Lichtquelle mit Punktgrößen von beispielsweise ca. 4 mm mal ca. 6 mm durchgeführt werden.
KURZDARSTELLUNG
Aspekte und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt oder können aus der Beschreibung gelernt werden oder können durch praktische Anwendung der Ausführungsformen gelernt werden.
Ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein Verfahren für die Wärmebehandlung eines geschlossenförmigen Werkstücks. Das Verfahren kann Vermitteln einer relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten, so dass die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, bewegt wird. Das Verfahren kann Emittieren von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks von der Lampenwärmequelle während des Vermittelns der relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten. Das Verfahren kann Implementieren eines Flusssteuerungsablaufs während des Emittierens von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten.
Andere beispielhafte Aspekte der vorliegenden Offenbarung richten sich auf Vorrichtungen, elektronische Bauelemente, nichttransitorische computerlesbare Medien, Systeme, Verfahren und Prozesse zur Wärmebehandlung geschlossenförmiger Werkstücke wie etwa zylindrischer Werkstücke.
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile verschiedener Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und angehängten Ansprüche besser verstanden. Die begleitenden Zeichnungen, die in dieser Spezifikation enthalten sind und einen Bestandteil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der zugehörigen Prinzipien.
Figurenliste
Eine ausführliche Erörterung der Ausführungsformen, die sich an den normalen Fachmann richtet, ist in der Spezifikation dargelegt, die Bezug auf die angehängten Figuren nimmt. Dabei gilt:

1 zeigt ein beispielhaftes System zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines zylindrischen Werkstücks;
4 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines zylindrischen Werkstücks;
5 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines Abschnitts einer Oberfläche eines zylindrischen Werkstücks im Zeitverlauf;
6 zeigt ein beispielhaftes System zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
7 zeigt ein beispielhaftes System zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
8 zeigt ein beispielhaftes System zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
9 zeigt ein beispielhaftes System zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird im Einzelnen Bezug auf Ausführungsformen genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel wird als Erläuterung der Ausführungsformen bereitgestellt, nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung. Vielmehr wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit ist beabsichtigt, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung solche Modifikationen und Variationen abdecken.
Beispielhafte Aspekte der vorliegenden Offenbarung richten sich auf ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung geschlossenförmiger Werkstücke. Ein geschlossenförmiges Werkstück ist ein Werkstück, das eine geschlossene oder fast geschlossene Oberfläche aufweist, die während der thermischen Bearbeitung einer Wärmquelle präsentiert wird. Beispielsweise kann ein geschlossenförmiges Werkstück unter anderem ein Werkstück sein, bei dem ein erster Abschnitt der Oberfläche zum Zeitpunkt t1 zur thermischen Bearbeitung einer Wärmequelle präsentiert wird. Ein dem ersten Abschnitt benachbarter oder naher zweiter Abschnitt wird zu einem Zeitpunkt t2 (das heißt nach t1) der Wärmquelle präsentiert. Ein wesentlicher Abschnitt der Umfangsoberfläche (z. B. mindestens 90 % der Umfangsoberfläche), die zu einem Querschnitt des Werkstücks gehört, wird der Wärmequelle zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 präsentiert. Bei manchen Ausführungsformen kann ein Umfang des geschlossenförmigen Werkstücks fast geschlossen sein, so dass ein Raum zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt besteht. Der Raum kann 15 % oder weniger des gesamten Umfangs darstellen, der zu dem geschlossenförmigen Werkstück gehört. Ein beispielhaftes geschlossenförmiges Werkstück ist ein zylindrisches Werkstück wie etwa ein hohles zylindrisches Werkstück (z. B. ein Metallrohr). Bei manchen Ausführungsformen kann ein Umfang eines Querschnitts des geschlossenförmigen Werkstücks kreisförmig, elliptisch, kreisringförmig, ringförmig oder ein beliebiges geschlossenes Polygon, eine beliebige geschlossene Form oder fast geschlossene Form sein.
Beispielhafte Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden zum Zweck der Veranschaulichung und Erörterung unter Bezugnahme auf zylindrische Werkstücke wie etwa Metallrohre erörtert. Der normale Fachmann wird anhand der hierin bereitgestellten Offenbarungen verstehen, dass die vorliegenden Lehren auf jedes beliebige geschlossenförmige Werkstück anwendbar sind. Außerdem bezieht sich der Gebrauch des Ausdrucks „ca.“ in Verbindung mit einem numerischen Wert innerhalb ±20 % des angegebenen Werts.
Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die thermische Bearbeitung geschlossenförmiger Werkstücke derart durchgeführt werden, dass ein Überhitzen der geschlossenförmigen Werkstücke während der thermischen Bearbeitung verringert wird. Gemäß beispielhaften Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die thermische Bearbeitung zylindrischer Werkstücke in einer thermischen Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung einer oder mehrerer Bogenlampen bewerkstelligt werden. Bei Bogenlampen lässt sich eine Größe des fokussierten Lichts zur Behandlung des zylindrischen Werkstücks vergrößern. Beispielsweise können Bogenlampen bei manchen Ausführungsformen fokussiertes Licht mit einer Größe von ca. 21 mm x ca. 300 mm bereitstellen.
Überhitzen kann in Situationen auftreten, in denen die thermische Behandlung mit einem fokussierten Licht angewandt wird und das fokussierte Licht sich einem bereits erwärmten Teil eines sich drehenden geschlossenförmigen Werkstücks nähert. Beispielsweise kann nach einer Umdrehung des sich drehenden geschlossenförmigen Werkstücks eine Warmzone, die durch das fokussierte Licht erzeugt wird, mit einer Warmzone von einer vorherigen Umdrehung des sich drehenden geschlossenförmigen Werkstücks zusammenfallen, was zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur des zylindrischen Werkstücks führt.
Überhitzen eines geschlossenförmigen Werkstücks kann verringert werden, indem mit einer Lampenwärmequelle ein Flusssteuerungsablauf ausgeführt wird, um den Wärmefluss (z. B. Wärme pro Zeit und/oder Wärme pro Fläche) während der thermischen Behandlung das geschlossenförmigen Werkstücks zu steuern. Der Fluss kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden: $q = \frac{1}{A} \frac{d Q}{d t} \begin{matrix} ↙^{①} \\ ↖_{②} \end{matrix} [\frac{J}{m^{2} \cdot s}]$
Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf die Leistung (z. B. Wärme pro Zeit) der Wärme steuern, die von der Bogenlampe emittiert wird. Beispielsweise kann die Intensität des abgestrahlten Lichts und daher der Fluss durch Steuern des elektrischen Stroms, der durch eine Bogenentladung in der Bogenlampe verläuft, gesteuert werden.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf eine Drehgeschwindigkeit des geschlossenförmigen Werkstücks steuern. Durch Steuern der Geschwindigkeit, mit der sich das Werkstück durch das fokussierte Licht bewegt, kann die Zeit, in der ein Abschnitt der Oberfläche des Werkstücks dem fokussierten Licht ausgesetzt ist, gesteuert werden.
Bei bestimmten Implementierungen können die Flusssteuerungsabläufe gemäß beispielhaften Aspekten der vorliegenden Offenbarung in einem Steuermodus oder in einem Regelmodus betrieben werden. In einem Regelmodus kann der Fluss mithilfe eines Regelungsverfahrens als Reaktion auf Signale von einem Temperatursensor, die eine Temperatur des Werkstücks anzeigen, gesteuert werden. In einem Steuermodus kann der Fluss durch einen vorgeschriebenen Sollwert gesteuert werden. Der Sollwert kann basierend auf einem Modell bestimmt werden, das für die Vorhersage der Oberflächentemperatur des Werkstücks verwendet wird.
Ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein Verfahren für die Wärmebehandlung eines geschlossenförmigen Werkstücks. Das Verfahren kann Vermitteln einer relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten, so dass eine Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, bewegt wird. Das Verfahren kann Emittieren von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks von der Lampenwärmequelle während des Vermittelns der relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten. Das Verfahren kann Implementieren eines Flusssteuerungsablaufs während des Emittierens von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks beinhalten, wobei der Flusssteuerungsablauf betreibbar ist, um ein Überhitzen des ersten Abschnitts der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks zu verringern.
Bei manchen Ausführungsformen kann sich der zweite Abschnitt nahe dem ersten Abschnitt befinden. Außerdem befindet sich ein wesentlicher Abschnitt der Umfangsoberfläche (z. B. mindestens 90 % der Umfangsoberfläche) zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt.
Bei manchen Ausführungsformen kann Vermitteln einer relativen Bewegung Drehen des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen kann Vermitteln einer relativen Bewegung Bewegen der Wärmequelle relativ zum geschlossenförmigen Werkstück beinhalten.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf Steuern eines zur Lampenwärmequelle gehörenden Stroms beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf Steuern einer Drehgeschwindigkeit des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle beinhalten.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf in einem Steuermodus implementiert sein. Bei manchen Ausführungsformen kann der Flusssteuerungsablauf in einem Regelmodus implementiert sein. Im Regelmodus kann der Flusssteuerungsablauf Erhalten von Daten aus einer Temperaturmessung der Umfangsoberfläche des Werkstücks durch eine oder mehrere Steuervorrichtungen beinhalten. Der Flusssteuerungsablauf kann Implementieren des Flusssteuerungsablaufs durch die eine oder mehreren Steuervorrichtungen mindestens teilweise basierend auf den Daten aus der Temperaturmessung beinhalten.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Lampenwärmequelle eine Bogenlampe beinhalten. Die Lampenwärmequelle kann einen elliptischen Reflektor beinhalten, der betreibbar ist, um von der Bogenlampe emittiertes Licht auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks zu fokussieren.
Bei manchen Ausführungsformen kann das geschlossenförmige Werkstück ein zylindrisches Werkstück sein. Das zylindrische Werkstück kann ein hohles zylindrisches Werkstück sein. Das zylindrische Werkstück kann ein Metallrohr sein.
Bei manchen Ausführungsformen befindet sich ein massiver Stab aus wärmeleitfähigem Material im zylindrischen Werkstück. Bei manchen Ausführungsformen befindet sich ein fluidgekühltes Rohr im zylindrischen Werkstück.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Verfahren Bereitstellen eines Kühlgases an einer Außenoberfläche des Werkstücks beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen kann das Verfahren Bereitstellen eines Kühlgases an einer Innenoberfläche des Werkstücks beinhalten.
Ein anderer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein System zur thermischen Behandlung eins zylindrischen Werkstücks, das System kann einen Behälter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, einem zylindrischen Werkstück eine Drehbewegung zu vermitteln. Das System kann eine Lampenwärmequelle beinhalten, die betreibbar ist, um Lampenwärme auf einen Abschnitt einer Umfangsoberfläche des zylindrischen Werkstücks zu fokussieren. Das System kann ein Steuersystem beinhalten, das betreibbar ist, um den Behälter zu steuern, um eine Umfangsoberfläche des zylindrischen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, zu bewegen. Der zweite Abschnitt kann sich nahe dem ersten Abschnitt befinden. Mindestens 90 % der Umfangsoberfläche kann sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befinden.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Steuersystem betreibbar sein, um einen Flusssteuerungsablauf während der Emission von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des zylindrischen Werkstücks zu implementieren, um Überhitzen des ersten Abschnitts des zylindrischen Werkstücks zu verringern. Der Flusssteuerungsablauf kann Steuern eines zur Lampenwärmequelle gehörenden Stroms beinhalten. Der Flusssteuerungsablauf kann Steuern einer Drehbewegung des zylindrischen Werkstücks beinhalten.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Lampenwärmequelle eine Bogenlampe beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen kann die Lampenwärmequelle einen elliptischen Reflektor beinhalten.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Steuersystem einen Temperatursensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Daten zu erhalten, die eine Temperatur des zylindrischen Werkstücks angeben. Das Steuersystem kann dazu konfiguriert sein, den Flusssteuerungsablauf mindestens teilweise basierend auf den Daten, die die Temperatur des zylindrischen Werkstücks angeben, zu implementieren.
Bei manchen Ausführungsformen kann sich ein massiver Stab aus wärmeleitfähigem Material im zylindrischen Werkstück befinden. Bei manchen Ausführungsformen kann sich ein fluidgekühltes Rohr im zylindrischen Werkstück befinden.
Bei manchen Ausführungsformen kann das System einen oder mehrere Gasspender beinhalten, die dazu konfiguriert sind, ein Kühlgas an eine Außenoberfläche des Werkstücks bereitzustellen. Bei manchen Ausführungsformen kann das System einen oder mehrere Gasspender beinhalten, die dazu konfiguriert sind, ein Kühlgas an eine Innenoberfläche des Werkstücks bereitzustellen.
Nun auf die FIG. Bezug nehmend, werden nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dargelegt. 1 zeigt ein beispielhaftes System 50 zur thermischen Bearbeitung eines zylindrischen Werkstücks wie etwa einer Außenoberfläche (z. B. Umfangsoberfläche) eines Stahlrohrs. Das System 50 beinhaltet eine Lampenwärmequelle 100 und einen Behälter 120. Der Behälter 120 kann dazu konfiguriert sein, eine Drehbewegung und/oder Axialbewegung eines Werkstücks 110 (z. B. eines zylindrischen Werkstücks wie etwa eines Stahlrohrs) relativ zu der Lampenwärmequelle 100 zu vermitteln. Die Lampenwärmequelle 100 kann Licht 105 auf eine Umfangsoberfläche 112 des Werkstücks 110 emittieren, um die Umfangsoberfläche 112 des Werkstücks 110 thermisch zu behandeln (z. B. für Plattierungs-, Beschichtungs- und Temperanwendungen).
Insbesondere kann eine Lampenwärmequelle 100 eine Bogenlampe 102 beinhalten. Die Bogenlampe 102 kann beispielsweise eine Bogenlampe sein, bei der Argon-Druckgas (oder ein anderes geeignetes Gas) während einer elektrischen Bogenentladung in ein Hochdruckplasma verwandelt wird. Bei manchen Ausführungsformen kann die Bogenentladung zwischen einer negativ geladenen Kathode und einer davon beabstandeten positiv geladenen Anode (z. B. ca. 300 mm beabstandet) stattfinden. Sobald die Spannung zwischen der Kathode und der Anode eine Durchschlagspannung von Argon (z. B. ca. 30 kV) oder einem anderen geeigneten Gas erreicht, wird ein stabiles, niedrig induktives Plasma gebildet, das Licht im sichtbaren und UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Die Emission des Lichts 105 von der Bogenlampe kann gesteuert werden, indem ein Entladestrom durch die Bogenlampe 102 gesteuert wird.
Bei manchen Ausführungsformen ist das Plasma in einem Quarzrohr enthalten, das durch eine Wasserwand von innen gekühlt wird. Die Wasserwand kann mit hohen Durchflussraten am Kathodenende der Lampe eingespritzt werden und am Anodenende hinausgeführt werden oder umgekehrt. Dasselbe gilt für das Argongas oder andere Gas, das am Kathodenende eintreten und am Anodenende hinausgeführt werden kann oder umgekehrt. Das Wasser, das die Wasserwand bildet, kann senkrecht zur Lampenachse eingespritzt werden, so dass die zentrifugale Wirkung einen Wasserwirbel erzeugt. Daher wird entlang der Mittellinie der Lampe ein Kanal für das Argongas oder andere Gas gebildet. Die Gassäule kann sich in dieselbe Richtung drehen wie die Wasserwand. Sobald sich Plasma gebildet hat, kann die Wasserwand das Quarzrohr schützen und das Plasma auf die Mittelachse begrenzen. Andere geeignete Bogenlampen können verwendet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Lampenwärmequelle 100 einen elliptischen Reflektor 104 beinhalten. Das Licht 105, das von der Bogenlampe 102 emittiert wird, kann vom elliptischen Reflektor 104 auf eine Umfangsoberfläche 112 eines Werkstücks 110 reflektiert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Umfangsoberfläche 112 in einer zum elliptischen Reflektor 104 gehörenden Fokalebene 114 positioniert sein. Bei manchen Ausführungsformen kann sich die Bogenlampe 102 an einem zum elliptischen Reflektor 104 gehörenden Brennpunkt befinden. Bei bestimmten Implementierungen kann das Licht 105, das von der Bogenlampe 102 emittiert wird, dazu genutzt werden, ein ca. 21 mm x ca. 300 mm großes Fenster auf der Umfangsoberfläche 112 des Werkstücks 110 zu behandeln.
Während der thermischen Bearbeitung kann das Werkstück 110 auf einem Behälter 120 aufgenommen sein. Der Behälter 120 kann dazu konfiguriert sein, eine Drehbewegung 116 und eine Axialbewegung 118 (in eine Richtung in die Seite in 1 hinein bzw. aus dieser heraus) des Werkstücks 110 relativ zur Lampenwärmequelle 110 zu vermitteln.
Beispielsweise kann das Werkstück 110 zu einem Zeitpunkt t1 in einer ersten Position sein, in der ein erster Abschnitt 122 der Umfangsoberfläche 112 des Werkstücks der Lampenwärmequelle 100 präsentiert wird. Zu einem Zeitpunkt t2, der später liegt als t1, kann das Werkstück 110 in eine zweite Position gedreht sein, in der zweiter Abschnitt 124 der Umfangsoberfläche 112 des Werkstücks 110 der Lampenwärmequelle 100 präsentiert wird. Der zweite Abschnitt 124 kann dem ersten Abschnitt 122 der Umfangsoberfläche 112 nahe oder benachbart sein. Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 kann im Wesentlichen der gesamte Rest (z. B. mindestens 90 %) der Umfangsoberfläche 112 (z. B. einschließlich Abschnitt 126) des Werkstücks 110 der Lampenwärmequelle 100 präsentiert werden, während das Werkstück 110 relativ zur Lampenwärmequelle 100 gedreht wird.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf ein Drehen des Werkstücks 110 relativ zur Lampenwärmequelle 100 erörtert. Bei manchen Ausführungsformen kann die Lampenwärmequelle 100 relativ zur einem stationären oder fast stationären Werkstück 110 bewegt werden.
2 zeigt ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens (200) zur thermischen Behandlung eines Werkstücks gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das Verfahren (200) kann beispielsweise mithilfe des Systems 50, dargestellt in 1, implementiert werden. 2 zeigt Schritte, die für Zwecke der Veranschaulichung und Erörterung in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Der normale Fachmann wird anhand der hierin bereitgestellten Offenbarungen verstehen, dass verschiedene Schritte eines beliebigen der hierin offenbarten Verfahren weggelassen, umgeordnet, erweitert, gleichzeitig durchgeführt und/oder auf verschiedene Arten modifiziert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bei (202) kann das Verfahren Montieren des Werkstücks beinhalten. Beispielsweise kann das zylindrische Werkstück 110 auf den Behälter 120 montiert werden. Bei (204) kann das Verfahren Einleiten der Drehung des Werkstücks beinhalten. Beispielsweise kann der Behälter 120 (z. B. über ein oder mehrere Signale von der/den Steuerung(en) gesteuert werden, um die Drehung des Werkstücks 110 relativ zur Lampenwärmequelle 100 einzuleiten. Bei (206) kann das Verfahren Ermitteln, ob eine gewünschte Drehgeschwindigkeit des Werkstücks erreicht ist, beinhalten. Wenn nicht, kann das Verfahren die Drehung des Werkstücks weiter steigern, bis die gewünschte Drehgeschwindigkeit erreicht ist.
Sobald die gewünschte Drehgeschwindigkeit erreicht ist, kann das Verfahren zu (208) übergehen, wobei die Lampenwärmequelle gezündet wird. Beispielsweise kann die Bogenlampe 102 gezündet werden, um Licht auf eine Umfangsoberfläche des Werkstücks 110 zu emittieren. Bei (210) kann das Verfahren thermisches Bearbeiten der Umfangsoberfläche des Werkstücks beinhalten, während das Werkstück relativ zur Lampenwärmequelle gedreht wird.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann bei (212) ein Flusssteuerungsablauf während der thermischen Behandlung implementiert werden, um die Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung des Werkstücks zu verbessern. Einzelheiten zu beispielhaften Flusssteuerungsabläufen werden nachstehend detailliert erörtert.
Bei (214) kann das Verfahren axiales Bewegen des Werkstücks (z. B. bei manchen Ausführungsformen unter Aufrechterhaltung der Drehung des Werkstücks) beinhalten, sobald eine volle Umdrehung des Werkstücks behandelt wurde. Beispielsweise kann der Behälter 120 gesteuert werden, um das Werkstück 110 relativ zur Lampenwärmequelle 100 axial zu bewegen. Wie bei (216) gezeigt, kann das thermische Behandeln der Umfangsoberfläche (210), das Implementieren des Flusssteuerungsablaufs (212) und das axiale Bewegen des Werkstücks (214) wiederholt werden, bis die volle Länge des Werkstücks thermisch behandelt wurde.
Sobald die volle Länge des Werkstücks thermisch behandelt wurde, kann das Verfahren Drehen des Werkstücks beinhalten, während das Werkstück abkühlt (218). Bei (220) kann ein neues Werkstück zum thermischen Behandeln eingewechselt werden.
3 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines zylindrischen Werkstücks, während es zu einem Zeitpunkt mitten in einer Umdrehung des Werkstücks thermisch behandelt wird. 3 stellt die azimutale Position des Werkstücks entlang der Horizontalachse und die Temperatur des Werkstücks entlang der Vertikalachse grafisch dar. Die Kurve 302 stellt die Oberflächentemperatur der äußeren Umfangsoberfläche des Werkstücks dar. Die Kurve 304 stellt die Oberflächentemperatur der Innenoberfläche des Werkstücks dar. Der Pfeil 310 stellt das Licht von der Lampenwärmequelle dar, die sich entlang der Umfangsoberfläche des Werkstücks bewegt, während das Werkstück relativ zur Lampenwärmequelle gedreht wird. Der Abschnitt 308 der Kurven 302 und 304 veranschaulicht, wo ein Abschnitt des Werkstücks ab dem Beginn der thermischen Behandlung des Werkstücks immer noch warm ist.
4 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines zylindrischen Werkstücks bei der thermischen Behandlung zu einem Zeitpunkt, wenn eine Umdrehung abgeschlossen ist und das Licht von der Lampenwärmequelle an den Anfangspunkt der thermischen Behandlung des Werkstücks zurückgekehrt ist. 4 stellt die azimutale Position des Werkstücks entlang der Horizontalachse und die Temperatur des Werkstücks entlang der Vertikalachse grafisch dar. Die Kurve 312 stellt die Oberflächentemperatur der äußeren Umfangsoberfläche des Werkstücks dar. Die Kurve 314 stellt die Oberflächentemperatur der Innenoberfläche des Werkstücks dar. Wie gezeigt, kann sich die äußere Oberfläche des Werkstücks überhitzen, wenn das Licht von der Lampenwärmequelle an den Anfangspunkt der thermischen Behandlung des Werkstücks zurückgekehrt ist.
5 zeigt eine grafische Darstellung eines thermischen Profils eines Abschnitts einer Oberfläche eines zylindrischen Werkstücks im Zeitverlauf beim Betrieb mit einem konstanten Fluss von der Lampenwärmequelle. 5 zeigt die Zeit entlang der Horizontalachse und die Temperatur entlang der Vertikalachse grafisch. Am Punkt 322 liegt der Zeitpunkt t0 und die Lampenwärmequelle ist eingeschaltet. Am Punkt 324 liegt der Zeitpunkt t2 und die Lampenwärmequelle ist ausgeschaltet. Ein erster Bereich deckt die Zeit von t0 bis t1 ab und stellt eine Umdrehung des Werkstücks dar. Ein zweiter Bereich deckt die Zeit von t1 bis t2 ab und stellt eine Zeit dar, über die ein Abschnitt des zylindrischen Werkstücks dem fokussierten Licht über eine zweite Zeit oder Überlappungszeit ausgesetzt ist. Wie im Bereich 326 gezeigt, ist der Abschnitt des zylindrischen Werkstücks, der erwärmt wird, wenn die Bogenlampe am Anfang eingeschaltet wird, nicht so warm. Jedoch zeigt der Bereich 328, dass sich Abschnitte des zylindrischen Werkstücks überhitzen können.
Um Überhitzen des Werkstücks zu verringern, kann die thermische Behandlung eines zylindrischen Werkstücks Implementieren eines Flusssteuerungsablaufs gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhalten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Flusssteuerungsablauf Steuern der Menge des von der Lampenwärmequelle emittierten Lichts beinhalten, während das Werkstück thermisch behandelt wird. Beispielsweise kann ein zur Lampenwärmequelle gehörender Strom (z. B. ein Entladestrom für die Bogenlampe) gesteuert werden, um die Menge des Lichts zu steuern, das von der Lampenwärmequelle emittiert wird. In einem Beispiel kann der zur Lampenwärmequelle gehörende Strom verringert werden, während sich der schon thermisch behandelte Abschnitt des Werkstücks dem Licht nähert, das von der Lampenquelle emittiert wird, um die Menge des Lichts, das auf den Abschnitt des Werkstücks emittiert wird, zu verringern.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Flusssteuerungsablauf die Bewegung des Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle steuern, um Überhitzen eines Abschnitts des Werkstücks, der schon thermisch behandelt wurde, zu verringern. Beispielsweise kann eine Drehgeschwindigkeit des Werkstücks erhöht werden, während sich der Abschnitt des Werkstücks, der schon thermisch behandelt wurde, dem Licht nähert, das von der Lampenwärmequelle emittiert wurde.
Der Flusssteuerungsablauf kann in einem Regelmodus oder Steuermodus implementiert sein. Wie oben erörtert, kann der Fluss in einem Steuermodus durch einen vorgeschriebenen Sollwert gesteuert werden. Der Sollwert kann basierend auf einem Modell bestimmt werden, das für die Vorhersage der Oberflächentemperatur des Werkstücks verwendet wird. In einem Regelmodus kann der Fluss mithilfe eines Regelungsverfahrens als Reaktion auf Signale von einem Temperatursensor, die eine Temperatur des Werkstücks anzeigen, gesteuert werden.
6 zeigt ein beispielhaftes System 50 zur thermischen Behandlung eines Werkstücks 110, das ein Steuersystem 400 zur Implementierung eines Flusssteuerungsablaufs in einem Regelmodus gemäß beispielhaften Aspekten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet. Das Steuersystem 400 kann einen oder mehrere Steuerungen 410 beinhalten. Bei der bzw. den Steuerungen 410 kann es sich um eine beliebige geeignete Steuervorrichtung zur Implementierung von Steuerhandlungen (z. B. Steuern des Behälters 120 und/oder Steuern der Bogenlampe 102) handeln.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Steuerung bzw. können die Steuerungen 410 einen oder mehrere Prozessoren 412 und eine oder mehrere Speichervorrichtungen 414 beinhalten. Bei dem einen oder den mehreren Prozessoren 412 kann es sich um eine beliebige geeignete Verarbeitungsvorrichtung (z. B. einen Prozessorkern, einen Mikroprozessor, einen ASIC, ein FPGA, eine Steuerung, eine Mikrosteuerung usw.) handeln und es kann sich um einen Prozessor oder eine Vielzahl von Prozessoren handeln, die wirkmäßig verbunden sind. Die Speichervorrichtungen 414 können ein oder mehrere nichttransitorische computerlesbare Speichermedien beinhalten, wie etwa RAM, ROM, EEPROM, EPROM, ein oder mehrere Speichervorrichtungen, Flash-Speichervorrichtungen usw. und Kombinationen daraus.
Die Speichervorrichtungen 414 können computerlesbare Anweisungen speichern, die bei Ausführung durch den einen oder die mehreren Prozessoren die Steuerung(en) 410 veranlassen, Vorgänge auszuführen. Die Vorgänge können unter anderem beliebige hierin offenbarte Vorgänge sein, wie etwa Vorgänge zur Implementierung eines Flusssteuerungsablaufs in einem Regelmodus. Die Speichervorrichtungen 414 können auch Daten beinhalten. Die Daten können beispielsweise ein Modell 415 beinhalten. Das Modell 415 kann ein Vorhersagemodell für das Verhalten und/oder das gewünschte Verhalten einer Oberflächentemperatur des Werkstücks während der thermischen Bearbeitung sein.
Das Steuersystem 400 kann einen Temperatursensor 420 beinhalten. Der Temperatursensor 420 kann dazu konfiguriert sein, eine Temperatur einer Oberfläche des Werkstücks 110 während der thermischen Bearbeitung zu messen. Beim Temperatursensor 420 kann es sich um ein Thermoradiometer oder einen anderen Temperatursensor handeln.
Der Temperatursensor 420 kann mit einem Sichtfeld 425 verknüpft sein. Der Temperatursensor 420 kann positioniert sein, um die Oberflächentemperatur eines Abschnitts des zylindrischen Werkstücks 110 innerhalb des Sichtfelds 425 zu messen. Bei manchen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 420 so positioniert sein, dass das Sichtfeld 425 das Licht 105 von der Lampenwärmequelle 110 nicht beinhaltet, so dass das Licht 105 die Temperaturmessungen durch den Sensor 420 nicht beeinflusst. Bei manchen Ausführungsformen ist der Temperatursensor 420 so positioniert, dass das Sichtfeld 425 auf einen Abschnitt des Werkstücks 1110 gerichtet ist, nachdem es sich durch das Licht 105 gedreht hat, wie etwa einen Abschnitt der Oberfläche des Werkstücks ca. 90° in der azimutalen Richtung nach dem Drehen durch das Licht 105.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 420 so angeordnet sein, dass das Sichtfeld 425 auf einen Abschnitt des Werkstücks 110 gerichtet ist, gerade bevor es sich durch das Licht 105 dreht, wie etwa gerichtet auf einen Abschnitt der Oberfläche des Werkstücks 110 ca. 90° in der azimutalen Richtung vor dem Drehen durch das Licht 105.
Messungen aus dem Temperatursensor 420 können durch die Steuerung(en) 410 verarbeitet und dazu verwendet werden, Steuerhandlungen zur Implementierung eines Flusssteuerungsablaufs auszuführen. Beispielsweise können die Messungen mit erwarteten Messungen verglichen werden, die mithilfe eines Modells bestimmt werden. Wenn die Messungen vom Temperatursensor 420 um einen Schwellenwert abweichen, kann die Steuerung bzw. können die Steuerungen 410 eingekoppelt werden, um einen Flusssteuerungsablauf gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu implementieren, um den Fluss zu ändern. Beispielsweise kann die Steuerung bzw. können die Steuerungen 410 ein oder mehrere Signale senden, um den Behälter 120 zu steuern, um eine Drehgeschwindigkeit des Werkstücks anzupassen. Die Steuerung(en) 410 kann bzw. können ein oder mehrere Signale senden, um einen Entladestrom der Bogenlampe 102 zu steuern. Die Steuerung(en) 410 kann bzw. können andere geeignete Steuerhandlungen ausführen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Da ein zylindrisches Werkstück hohl ist, kann bei manchen Ausführungsformen eine Innenoberfläche des zylindrischen Werkstücks nicht durch Strahlung abkühlen, da die Strahlung von einer Gegenseite absorbiert wird. Dieses Problem trifft insbesondere auf Rohre mit dünnen Wänden zu. Dieses Problem kann verhindern, dass ein Temperaturgradient quer durch die Wanddicke des zylindrischen Werkstücks aufrechterhalten wird, und das gesamte Werkstück kann sich überhitzen. Bei manchen Ausführungsformen kann dieses Problem angegangen werden, indem veranlasst wird, dass als Mittel zur Kühlung der Innenoberfläche Luft und/oder ein anderes geeignetes Gas durch das zylindrische Werkstück strömt (z. B. Zwangskonvektion). Andere Ausführungsformen zur Kühlung einer Innenoberfläche eines Werkstücks werden unter Bezugnahme auf 7, 8 und 9 nachstehend erörtert.
7 stellt ein System 50 zur thermischen Behandlung eines Werkstücks gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das System 50 ist dem aus 1 und 6 ähnlich. Ein massiver Stab 510 aus wärmeleitfähigem Material befindet sich im Inneren des zylindrischen Werkstücks 110. Der massive Stab 510 kann als Wärmeableiter für Wärme wirken, die die Innenoberfläche des zylindrischen Werkstücks 110 verlässt. In einem beispielhaften Aspekt kann der massive Stab 510 als Ablenkelement wirken und eine Reabsorption von Wärmestrahlung durch das zylindrische Werkstück 110 verhindern.
8 stellt ein System 50 zur thermischen Behandlung eines Werkstücks gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das System 50 ist dem aus 1 und 6 ähnlich. Ein gekühltes Fluidrohr 520 (z. B. Wasser, Alkohol) kann sich im Inneren des zylindrischen Werkstücks 602 befinden. Das gekühlte Fluidrohr 520 kann Wasser oder ein anderes Fluid enthalten, das durch das Rohr 520 fließt. Das gekühlte Fluidrohr 520 und/oder das Fluid kann als Wärmeableiter für Wärme wirken, die die Innenoberfläche des zylindrischen Werkstücks 110 verlässt. In einem beispielhaften Aspekt kann das gekühlte Fluidrohr 520 und/oder das Fluid als Ablenkelement wirken und eine Reabsorption von Wärmestrahlung durch das zylindrische Werkstück 110 verhindern.
9 stellt ein System 50 zur thermischen Behandlung eines Werkstücks gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das System 50 ist dem aus 1 und 6 ähnlich. Das System beinhaltet einen oder mehrere Gasspender 530. Der eine oder die mehreren Gasspender 530 können ein geeignetes Kühlgas 530 oder ein anderes Fluid an eine Außenoberfläche des zylindrischen Werkstücks 110 bereitstellen. Der eine oder die mehreren Gasspender 530 können dazu konfiguriert sein, Gas oder ein anderes Fluid an einen beliebigen Abschnitt der Außenoberfläche des Werkstücks 110 dosiert abzugeben. Zwei Gasspender 530 sind in 9 veranschaulicht. Jedoch wird der normale Fachmann anhand der hierin bereitgestellten Offenbarungen verstehen, dass mehr oder weniger Gasspender verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der vorliegende Gegenstand wurde zwar in Bezug auf konkrete beispielhafte Ausführungsformen davon detailliert beschrieben, doch ist ersichtlich, dass der Fachmann, nachdem er ein Verständnis des Vorstehenden erworben hat, ohne Weiteres Änderungen, Variationen und Äquivalente zu diesen Ausführungsformen herstellen kann. Entsprechend ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung eher beispielhaft denn als Einschränkung gedacht, und die Offenbarung des Gegenstands schließt nicht die Einbeziehung solcher Modifikationen, Variationen und/oder Hinzufügungen zum vorliegenden Gegenstand, wie sie für einen normalen Fachmann ohne Weiteres ersichtlich sind, aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/546269 [0001]

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung eines geschlossenförmigen Werkstücks, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Vermitteln einer relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks, so dass eine Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, bewegt wird; Emittieren von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks von der Lampenwärmequelle während des Vermittelns der relativen Bewegung des geschlossenförmigen Werkstücks; Implementieren eines Flusssteuerungsablaufs während des Emittierens von Lampenwärme auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks, wobei der Flusssteuerungsablauf betreibbar ist, um ein Überhitzen des ersten Abschnitts der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich der zweite Abschnitt nahe dem ersten Abschnitt befindet, wobei sich mindestens 90% der Umfangsoberfläche zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Vermitteln einer relativen Bewegung Drehen des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flusssteuerungsablauf Steuern eines zur Lampenwärmequelle gehörenden Stroms beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flusssteuerungsablauf Steuern einer Drehgeschwindigkeit des geschlossenförmigen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flusssteuerungsablauf in einem Regelmodus implementiert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Flusssteuerungsablauf im Regelmodus Folgendes umfasst: Erhalten von Daten aus einer Temperaturmessung der Umfangsoberfläche des Werkstücks durch eine oder mehrere Steuervorrichtungen; Implementieren des Flusssteuerungsablaufs durch die eine oder mehreren Steuervorrichtungen mindestens teilweise basierend auf den Daten aus der Temperaturmessung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lampenwärmequelle Folgendes umfasst: eine Bogenlampe; und einen elliptischen Reflektor, der betreibbar ist, um von der Bogenlampe emittiertes Licht auf die Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks zu fokussieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das geschlossenförmige Werkstück ein zylindrisches Werkstück ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das zylindrische Werkstück ein hohles zylindrisches Werkstück ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das zylindrische Werkstück ein Metallrohr ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich ein massiver Stab aus wärmeleitfähigem Material im zylindrischen Werkstück befindet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich ein fluidgekühltes Rohr im zylindrischen Werkstück befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Bereitstellen eines Kühlgases an einer Außenoberfläche des Werkstücks oder einer Innenoberfläche des Werkstücks umfasst.
System zur thermischen Behandlung eines zylindrischen Werkstücks, wobei das System Folgendes umfasst: einen Behälter, der dazu konfiguriert ist, einem zylindrischen Werkstück eine Drehbewegung zu vermitteln; eine Lampenwärmequelle, die betreibbar ist, um Lampenwärme auf einen Abschnitt einer Umfangsoberfläche des zylindrischen Werkstücks zu fokussieren; ein Steuersystem, das betreibbar ist, um den Behälter zu steuern, um eine Umfangsoberfläche des zylindrischen Werkstücks relativ zur Lampenwärmequelle aus einer ersten Position, in der ein erster Abschnitt der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenwärmequelle präsentiert wird, in eine zweite Position, in der ein zweiter Abschnitt der Umfangsoberfläche des geschlossenförmigen Werkstücks der Lampenquelle präsentiert wird, zu bewegen, wobei sich der zweite Abschnitt nahe dem ersten Abschnitt befindet und sich mindestens 90 % der Umfangsoberfläche zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befinden.