(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の焼入れ媒体と共に用いることができる焼入れ装置を提供する。【解決手段】略筒状のベース１１とアッパーハウジング１３とを有し、アッパーハウジング１３の上部には取外し自在なカバー１４が取り付けられ、筒状のドア２０が、アッパーハウジング１３とベース１１と内で同軸的になるように寸法付けされ、ドアを開成と閉成位置との間を移動させるためのアクチュエータが筒状ドア２０に連結されている熱処理されたワークロードを冷却するための焼入れ装置。【選択図】図２
2014118622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとアッパーハウジングとを有する略筒状の容器と、
一処理量の熱処理された部品を前記容器内で支持するための手段と、
下端が開口された略筒状部と前記筒状容器の前記アッパーハウジングに取り付けられたドーム状部とを有し、それによりカップ状の凹部を提供している取外し自在なカバーと、
前記筒状容器と前記取外し自在なカバーとの間に通路が区画されるように、縦方向で離間して同軸的に前記アッパーハウジングの上方で前記取外し自在なカバーを支持する手段と、
前記筒状容器内で同軸的に寸法付け且つ配置された略筒状のドアと、
前記筒状ドアに連結されて、前記取外し自在なカバー内の開成位置と前記ドアが前記アッパーハウジングと前記ベースとの間に伸びて前記開口を閉成させて焼入れチャンバを提供する第二の位置との間で前記ドアを移動させるためのアクチュエータを有している、熱処理されたワークロードを冷却するための焼入れ装置。
【請求項２】
前記アッパーハウジングの筒状部の内周回りに取り付けられた第一の引っ込み自在なシールと、
前記筒状ベースの内周回りに取り付けられた第二の引っ込み自在なシールと、
前記第一及び第二の引っ込み自在なシールを膨脹及び引っ込めさせて、前記ドアと前記ベースとの間、及び、前記ドアと前記アッパーハウジングとの間に、圧密シールを提供するための手段を有している、請求項１に記載の焼入れ装置。
【請求項３】
前記ベースと前記アッパーハウジングとの間で前記開口を取り囲むように前記ベースと前記アッパーハウジングとの間に同軸的に配置され且つ前記ベースと前記アッパーハウジングと適合された略筒状の壁を有し、前記筒状壁が、該筒状壁の周回りの離間した角度位置に形成された少なくとも二つのポートを有し、該ポートが、それを通ってワークロードが移動することを許容するように寸法付けされている、請求項１に記載の焼入れ装置。
【請求項４】
ワークロードをガス焼入れするための手段を有し、該ガス焼入れ手段が、
ガス再循環チャンバと、
熱交換器と、
冷却ガスを注入するためのポートと、
前記ガス再循環チャンバ内に配置されたファンと、
前記ガス再循環チャンバと前記焼入れチャンバとの間に接続されたガスインレットダクトと、
前記ガス再循環チャンバと前記焼入れチャンバとの間に接続されたガスアウトレットダクトを有している、請求項１に記載の焼入れ装置。
【請求項５】
前記焼入れチャンバ内に焼入れ液体を注入するためのポートを有している、請求項１に記載の焼入れ装置。
【請求項６】
前記焼入れチャンバ内に低温流体を注入するためのポートを有している、請求項１に記載の焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、金属及びその他の熱処理可能な材料の熱処理システムに関し、詳しくは、一処理量の加熱処理された部品を冷却するための多目的焼入れチャンバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数の処理チャンバと該処理チャンバの間でワークロード（ｗｏｒｋ  ｌｏａｄ）を移送するための移送モジュールとを有する熱処理システムが知られている。それら公知のシステムの或るものにおいては、移送モジュールが多数の処理チャンバに対して中央に配置されている。別の公知のシステムにおいては、処理チャンバは直線状に配列され、移送モジュールは直線状トラック上を移動する。公知のシステムの多くにおいては、チャンバドアがチャンバ自体の外部に配置されている。中央に配置された移送モジュールを備えたシステムの中には、移送モジュールが、他のステーションにアクセスするための多数のドア、又は、他の処理チャンバに対する接続を許容する特殊なドッキング構造を有しているものがある。その公知のシステムにおいては、指定された処理チャンバに酸素が進入しないことを担保するために、余分な閉塞手段が必要とされている。処理チャンバを閉塞するための公知の装置は、複雑であるので、不十分な点がある。その閉塞装置はチャンバの外側に取り付けられているので効果的なシールを達成することが困難である。
【０００３】
マルチステーション熱処理システムのほとんどにおいては、焼入れチャンバは、独立し、固定されている。中央に配置された移送機構は、機能的に、複数の処理チャンバへワークロードをロードすることと該処理チャンバからのワークロードをアンロードすることに限定されている。直線配列システムにおいて用いられている移送モジュールは、通常、ワークロードを真空状態及び或る温度に維持させる機能を備えている。その直線配列システムには、代わりの移送モジュールとして機能することの可能な別個の可動焼入れチャンバが設けられている。然しながら、可動焼入れチャンバは、ガス焼入れを採用する場合に制限される。別のタイプの焼入れ媒体が用いられる場合には、ワークロードは、所望の焼入れ媒体のために組み立てられた焼入れチャンバへ移送しなければならない。更に、直線配列構造は、パワー、コントロール、水及びガスのための複雑な接続を必要とするという欠点を有している。
【０００４】
公知のマルチステーション熱処理システムの欠点を考慮すると、複数の焼入れ媒体と共に用いることができると共に、処理チャンバの列とローディング／アンローディング・ステーションと共に用いるために多方向から簡単にアクセス可能な固定焼入れチャンバを確保することが望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
公知のマルチステーション熱処理システムの欠点は、本発明による焼入れ装置によって大幅に解消される。本発明の第一のアスペクト（ａｓｐｅｃｔ）によれば、略筒状のベースとアッパーハウジングとを有する焼入れ装置が得られる。下端が開口した略筒状部と該筒状部の上端に取り付けられたドーム状部とを有する取外し自在なカバーが、アッパーハウジングの頂部に取り付けられている。また、焼入れ装置は、アッパーハウジングと取外し自在なカバーとの間に通路が区画されるようにアッパーハウジングの上方で取外し自在なカバーを離間させ且つ同軸的に支持するための手段を含んでいる。アッパーハウジングとベースと同軸的になるように略筒状のドアが寸法付けされ、焼入れ装置内に位置決めされている。取外し自在なカバー内での開成位置とドアがアッパーハウジングとベースとの間に伸びる閉成位置との間でドアを移動させるためのアクチュエータが筒状ドアに連結されている。こうして、ドアは、ベースとアッパーハウジングとの間の開口を閉塞することにより、閉塞された焼入れチャンバを提供するように構成されている。使用中に、採用される焼入れサイクルに応じて焼入れチャンバを超大気ガス圧（ｓｕｐｅｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｇａｓ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）又は真空に維持させることが可能なようにドアをアッパーハウジングとベースとにシールするために追加の引っ込み自在なシールがベースとアッパーハウジングとに設けられている。
【０００６】
本発明による焼入れ装置の第一の実施形態においては、アッパーハウジングとベースとの間の開口は、ワークロードを多数の位置の何れか一つの位置において焼入れ装置に対して簡単に出入動させることができるように、３６０°の角度に亘って拡がっている。別の実施形態においては、焼入れ装置は、ベースとアッパーハウジングとの間の開口を取り囲むようにベースとアッパーハウジングと同軸的に配置され且つそれらベースとアッパーハウジングとに適合された略筒状の壁を有している。その筒状壁は、該壁の周囲の離間した角度位置に形成された二つ又はそれ以上の数のポートを有している。それらポートは、ワークロードがそれらを通過移動することを許容するように寸法付けされている。
【０００７】
本発明の更に別の実施形態によれば、略筒状のハウジングを有する焼入れ装置が得られる。そのハウジングは、ハウジングの周回りに離間した角度関係をもって位置決めされた二つ又はそれ以上の数のポートと、ポートが存在しない少なくとも一つの領域を有している。焼入れ装置は、ハウジング内に回転自在に取り付けられた略球形の焼入れチャンバを含んでいる。その焼入れチャンバは、それの壁に形成された単一のポートを有している。その単一のポートがハウジングの一つのポートと整列する位置と単一のポートがハウジングのポートを有しない位置と整列する位置とにハウジング内でチャンバを回転させるために、焼入れチャンバにはアクチュエータが作動的に連結されている。球状の焼入れチャンバの壁とハウジングとの間には、一つ又はそれ以上の数の引っ込み自在なシールが位置決めされている。そのシールは、焼入れチャンバ内の超大気圧又は真空に対する圧密シールを提供すると共に、焼入れチャンバが回転された時に引っ込むように構成配置されている。
【０００８】
本発明による焼入れ装置は、限定的ではないが、ガス焼入れ，液体焼入れ及び低温流体焼入れのように、様々な焼入れ媒体と共に用いられるように構成されている。
【０００９】
上述した発明の概要も以下に記載する詳細な説明も、添付図面を参照することにより明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、チャンバドアが開成位置にある、本発明による焼入れ装置の第一の実施形態の正面図である。
【図２】チャンバドアが閉成位置にある、図１に示した焼入れチャンバの正面図である。
【図３】図３は、図１に示した焼入れ装置の、図１中の３−３線概略断面図である。
【図４】図４は、図１に示した焼入れ装置の、図１中の４−４線概略断面図である。
【図５】図５は、本発明による焼入れ装置の別の実施形態であって、それに接続された再循環チャンバを備えた実施形態の正面図である。
【図６】図６は、図５に示した焼入れ装置の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明による焼入れ装置の第二の実施形態の部分断面正面図である。
【図８】図８は、本発明による焼入れ装置の更に別の実施形態の概略断面図である。
【図９】図９は、本発明による焼入れ装置の第二の実施形態の平面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した焼入れ装置の、図９中の１０−１０線部分断面側面図である。
【図１１】図１１は、本発明による焼入れ装置において用いられるガス再循環装置の第二の実施形態の部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
多くの図面において同様の参照符号が同一又は同様な構造を示している添付図面、特に図１〜図３を茲で参照すると、本発明による焼入れ装置の第一の実施形態が図示されている。その焼入れ装置１０はベース１１を有し、このベース１１は好ましくはベースプレート１２に取り付けられている。更に、焼入れ装置１０は、取外し自在なカバー１４を有している。取外し自在なカバー１４は、好ましくは、略筒状部１６とドーム状部１８とを有している。好ましくは、筒状部１６とドーム状部１８とは一体に溶接されて一体のハウジングユニットを構成している。組み立てられた時には、取外し自在なカバーは逆カップ状の内側凹部を有する。
【００１２】
取外し自在なカバー１４は、支柱１５によって支持されたアッパーハウジング１３に取り付けられ、支柱１５は、ベース１１とアッパーハウジング１３に対してベースプレート１２から外側に伸びている。好ましくは、ベースプレートの回りの角度位置に離間配置された四つの支柱が存在する。支柱の上部は好ましくは支持プレート１７に取り付けられている。取外し自在なカバー１４は、筒状部１６の回りに形成されたフランジ１９を有している。取外し自在なカバーは、アッパーハウジング１３の上部における支持プレート１７に取り付けられ、好ましくは、フランジ１９を支持プレート１７にボルト締めすることにより支持プレート１７に取り付けられている。支柱１５は、アッパーハウジング１３とベース１１との間に開口を提供する間隔をもってアッパーハウジング１３が縦方向でベース１１から離間するように寸法付けされている。その開口は、直径の点でアッパーハウジングとベースと一致し、一処理量の被熱処理部品（ｗｏｒｋｌｏａｄ  ｏｆ  ｈｅａｔ  ｔｒｅａｔｅｄ  ｐａｒｔｓ）が通過することを許容するのに十分な高さを有している。開口は、焼入れチャンバの周囲のほとんど全ての位置において焼入れチャンバの内部にアクセスすることが可能となるように構成されている。この構造では、ワークロードを多くの位置の何れにおいても焼入れチャンバに対して出し入れ移動させることができる。好ましくは、焼入れ装置１０内でワークロードを支持するためのローダー／マニピュレータ（ｌｏａｄｅｒ／ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）がベース１１に設けられている。ローダー／マニピュレータは、好ましくは、開口を介してワークロードを焼入れチャンバに出し入れ移動させるように構成されている。ローダー／マニピュレータは、焼入れサイクル中に焼入れチャンバ内においてワークロードを回転させると共に、選択された位置においてワークロードを焼入れチャンバに対して出し入れ移動させるためにワークロードを位置決めするように構成されていてもよい。
【００１３】
焼入れ装置１０は、ワークロードを焼入れする時にチャンバを閉塞するためのドア２０を更に有している。ドア２０は、アッパーハウジングの凹部に嵌り合うように寸法付けされた筒状壁によって形成されている。ドア２０は、取外し自在なカバー１４の内側凹部における第一の位置とドアがアッパーハウジング１３とベース１１との間に伸びてベース１１とアッパーハウジング１３との間の開口を完全に閉塞する位置との間を好ましくはスライドにより移動するように構成されている。ドア２０は、最大組のシールによってアッパーハウジング１３にシールされている。同様に、ドア２０は、最小組のシールによってベース１１にシールされている。それらシールは、アッパーハウジングとベースの内周全体に沿って延びた溝内に嵌め合わされている。好ましくは、シールは、焼入れサイクル中にドアが閉成位置にある時にシールが膨脹することができるように、引っ込み自在なシールとして構成することができる。シールは、溝内に引っ込んでクリアランスを提供するように構成されているので、ドア２０はシールを傷付けることなく開成位置と閉成位置との間を移動可能である。好ましくは、シールは、ドア２０が閉成された時にシールを駆動させるためのエネルギー源に接続されている。焼入れサイクルが進行中の場合にシールが故障する可能性を低減するために、好ましくは、フェイルセーフシステム（ｆａｉｌ−ｓａｆｅ  ｓｙｓｔｅｍ）が用いられる。好ましくは、フェイルセーフシステムは、追加のシールを設けることにより実現される。好ましい実施形態においては、最大組のシールは、少なくとも二つのシールとそれらシール毎に一つ設けられた二つの個別のエネルギー供給部材とを含んでいる。同様に、最小組のシールは、少なくとも二つのシールとそれらシール毎に設けられた個別のエネルギー源とを含んでいる。シールエネルギー源に加えて、ドア２０が焼入れチャンバを閉成又は開成するように移動された時にシールが完全に引っ込められることを可能にするように、シールを引っ込めるための手段が設けられている。
【００１４】
ベースとアッパーハウジングとの間の開口が約３６０°に亘って伸びているので、焼入れチャンバを区分けするための手段が設けられている。図３に示したように、焼入れチャンバの外側の回りに真空シェル５６が取り付けられている。真空シェル５６は、焼入れチャンバ１０の固定部の外側、即ち、ベース１１とアッパーハウジング１３に好ましくは溶接されている。真空シェルは二つ又はそれ以上の数の位置において形成された開口を有している。その開口の位置は、隣接した熱処理炉からワークロードを焼入れチャンバにロードし、又は、該隣接した熱処理炉へ向けてワークロードを焼入れチャンバの外にアンロードするためにアクセス可能なように選択されている。開口の一つは、ワークロードを周囲環境から焼入れチャンバ内にロードすることを許容するように、又は、ワークロードを周囲環境に向けてアンロードするように位置決めされている。真空シェル５６は、各開口の周囲に形成されたフランジ５８を有している。真空シェルの開口と隣接した処理炉及びローディング／アンローディング・ステーションにおける開口との間にスライド型又はゲート型の耐圧性／真空気密性ドアを取り付けることができるように、フランジ５８は構成及び配置されている。そのようなドアは、当業界においてよく知られている。
【００１５】
茲で図４を参照すると、ドア２０を昇降動させるための構造の第一の実施形態が図示されている。図４に示した実施形態においては、ドア２０は、リフト機構２２によって開成位置と閉成位置との間で運転される。好ましくは、リフト機構は、ドアを上下方向へ移動させるように構成された、ボールねじのような機械的ねじ装置２４によって具体化されている。好ましくはサーボモータである駆動モータ２６が、取外し自在なカバー１４の上部に取り付けられている。モータ２６の駆動シャフトは、取外し自在なカバー１４を介して機械的ねじ装置２４に連結されている。シーリングモジュール２７が駆動シャフトの回りに設けられ、それが取外し自在なカバー１４を貫通して、焼入れサイクルにおける真空ステップ又はガス加圧ステップ中に焼入れチャンバへの又は焼入れチャンバからの漏れを阻止する。そのシーリングモジュールは、当業者によって簡単に設計及び構成することができる。
【００１６】
機械的ねじ装置２４は、ドア２０の内側に取り付けられて径方向内側に伸びた連結アーム２８で、ドア２０に接続されている。駆動モータ２６による機械的ねじ機構のねじ部の回転によってドア２０が上下動させられるように、連結アーム２８が機械的ねじ機構のねじ部に公知の態様で接続されている。好ましくは、その接続手段は、ボール型ナット又は雌ねじ装置である。また、機械的ねじ装置に代えて、油圧又は空気圧式リフト機構を用いることができるものと想定される。
【００１７】
茲で図９及び１０を参照すると、ドア２０を昇降動させるための構造の第二の実施形態が図示されている。この実施形態は、好ましくは焼入れチャンバ１０の直径方向で対向したコーナーに配置された一対の機械的リフト装置９０ａ，９０ｂを有している。機械的リフト装置９０ａは、支柱１５の一つ内に位置した機械的リフティング手段を有している。第二のリフト装置９０ｂは、第一の支柱に対して直径方向で反対側に位置している別の支柱１５内に位置している。好ましくは、機械的リフティング手段は、ねじジャッキ９２ａ，９２ｂとして具体化される。ねじジャッキ９２ａとねじジャッキ９２ｂは、夫々、走行部材９４ａと走行部材９４ｂを有し、これら走行部材は、ねじジャッキがそれらの長軸を中心として回転した時に公知の態様でねじジャッキを走行させるように構成されている。走行部材９４ａ，９４ｂをドア２０と相互に接続させるために接続リング９６ａ，９６ｂが設けられている。ねじジャッキ９２ａの上部とねじジャック９２ｂの上部には、夫々、駆動ギア９８ａと駆動ギア９８ｂが取り付けられている。
【００１８】
機械的リフト装置９０ａ，９０ｂの双方は、ねじジャッキ９２ａ，９２ｂを回転させる駆動手段を含んでいる。リフト装置用のその駆動手段は、焼入れ装置１０の外部に取り付けられた電気モータ１０２ａ，１０２ｂを含んでいる。更に、駆動手段は、電気モータ１０２ａに作動的に接続されたギアボックス１０４ａと電気モータ１０２ｂに作動的に接続された第二のギアボックス１０４ｂとを含んでいる。駆動軸１０６ａがギアボックス１０４ａから支柱１５へ伸びている。カップリングギア１０８ａが、駆動ギア９８ａと係合するように駆動軸１０６ａの端部に取り付けられている。同様に、第二の駆動軸１０６ｂが第二のギアボックス１０４ｂから別の支柱へ伸びている。第二のカップリングギア１０８ｂが、駆動ギア９８ｂと係合するように駆動軸１０６ｂの端部に取り付けられている。
【００１９】
用いられるリフト機構の種類に関係なく、駆動機構又はアクチュエータは、故障が発生した場合にドア２０が閉成位置にとどまるように好ましくは構成されている。そのような作動状態は、当業者によって簡単に設計される。
【００２０】
本発明による焼入れ装置の構成は、実行することのできる焼入れ方法にかなりの適応性を齎す。要するに、本発明による焼入れ装置は、様々な焼入れ媒体及び技術を用いることについての備えができている。焼入れ装置は、好ましくは、ガス焼入れ、真空を伴った又は伴わない、油又は水のような液体焼入れ、液体窒素のような低温流体による焼入れ、それら焼入れを組み合わせた焼入れを行うための備えができている。焼入れ媒体が下方から上方へ流れることを許容するように焼入れチャンバを設計することについて当業者に理解されるであろうが、それに代えて、焼入れ媒体は、好ましくは上方から下方方向へ焼入れチャンバを通過させられる。液体焼入れの場合には、焼入れ剤をワークロード上に溢れさせ又は噴霧させることができる。更に別の実施形態においては、焼入れチャンバは、バッフル，ノズル、又はそれらの組合せを用いた、焼入れ媒体の側方注入を実施するように構成されている。
【００２１】
茲で図５及び６を参照すると、焼入れ装置１０に取り付けられたガス再循環装置３４が図示されている。そのガス再循環装置３４は、好ましくは焼入れ装置１０に近接して配置されたチャンバを有している。そのチャンバ３６は、熱交換器３５を内蔵している。冷却サイクル中に焼入れチャンバを通って冷却ガスを循環させるためにチャンバ３６の内部にファン３７が設けられている。ファン３７は外部駆動モータ３８に接続されている。ファン駆動シャフトの周囲にはシール３９が設けられ、そのシャフトはガス再循環装置３４の上部を貫通している。シール３９は、気密、真空気密を齎すように構成されている。チャンバの上端近くに位置において、ガス注入ポート４０がチャンバ壁に設けられている。ガスインレットダクト４２が、チャンバ３６の上部と焼入れ装置１０のアッパーハウジングとの間に接続されている。ベース１２とチャンバ３６の下端との間にはガスアウトレットダクト４４が接続されている。強制ガス焼入れサイクルの間における運転中に、ガス注入ポート４０を介してチャンバ３６内に窒素又はアルゴンのような不活性冷却ガスが注入される。そのガスは、ガスがガスインレットダクト４２を通り抜けて焼入れチャンバ内に流入させる流速を齎すのに十分な圧力で注入される。ファンが次に作動して冷却ガスを冷却チャンバに強制的に通過させて、その冷却ガスがワークロードから熱を吸収する。加熱されたガスは、ガスアウトレットダクト４４を介して冷却チャンバの外に流し出されて、熱交換器３５を横切る。熱交換器３５は、好ましくは、循環ガスから熱を吸収する冷却剤を含んでいる。この冷却剤は、好ましくは、外部ヒートシンク（図示せず）に循環され、該ヒートシンクが吸収された熱を冷却剤から取り除き、次に、その冷却剤はチャンバ３６内で熱交換器３５を通して再循環される。熱交換器冷却剤の流出及び戻りのための接続を許容するために、付加的なポートがチャンバ３６に設けられている。一層迅速な冷却が望まれる場合にその一層迅速な冷却を実施するために、ガスは、例えば、５バール、１０バール、１５バール又はより高い非常に高圧で提供することが考えられる。
【００２２】
ガス冷却装置の第二の実施形態が図１１に図示されている。この実施形態においては、熱交換器１３５が、焼入れチャンバの内側で取外し自在なカバー１１４から吊るされている。この構成では、熱交換器は冷却サイクル中にワークロードの真上に位置される。チャンバ１３６は第一の実施形態におけるチャンバよりも高さが高くなっているので、強制ガスインレット１４２がチャンバ１３６を取外し自在なカバー１１４の内側凹部と接続させている。ガスインレット１４２の軸は熱交換器１３５の垂直上方に位置している。強制ガスアウトレット１４４がチャンバ１３６をアッパーハウジングの近傍の焼入れチャンバの内部と接続させている。ガスアウトレット１４４の軸はワークロードの垂直下方に位置している。
【００２３】
本発明による焼入れ装置は、油又は水のような液体焼入れ剤と共に用いることもできる。そのために、液体注入ポートは、アッパーハウジングに、好ましくは、アッパーハウジングのドーム状部に設けられている。焼入れサイクルが完了した後に液体焼入れ剤がシステムから排液されることができるように、ベースの下部には排液ポートが設けられている。油焼入れのような液体焼入れサイクルが採用される場合には、焼入れチャンバを僅かなサブ大気圧（不完全真空）に維持させることが望ましい。従って、真空ポンプを焼入れチャンバに接続させるための真空接続ポートが焼入れチャンバに設けられている。それに代えて、液体焼入れサイクル中に不活性ガスのパーシャル正圧、例えば、僅かなサブ大気圧を付加することが望まれるかも知れない。そのようなサイクルにおいては、不活性ガスは、上述したように注入することができるが、ファンによって強制する必要はない。
【００２４】
本発明の別のアスペクトによれば、液化窒素のような低温流体を注入するための手段が得られる。その目的のために、アッパーハウジングに、好ましくはアッパーハウジングのドーム状部に、低温流体注入ポートが設けられている。本発明のこのアスペクトに関連して、焼入れサイクル中に低温流体を霧として噴霧されることができるように噴霧装置をアッパーハウジングに設けることが考えられる。当業者によって簡単に理解されるように、液体窒素のような液化ガスは熱を吸収するにつれて簡単に気化する。従って、焼入れチャンバ内の圧力が焼入れサイクル中に瞬時に増加することが予想される。圧力上昇率を制御し且つピーク圧力を制限するために、気化したガスを放出させるための排気ポートをアッパーハウジングに貫通させて設けることができる。低温流体による焼入れ用の様々な構造が、２０１１年３月３日に出願された米国仮特許出願番号第６１／４６８，２６７に記載されている。その出願の全体を本明細中において参照する。
【００２５】
茲で図７を参照すると、本発明による焼入れ装置の別の実施形態が図示されている。この焼入れ装置７１０は、ベース７１１とアッパーハウジング７１３と取外し自在なカバー７１４とを有している。焼入れ装置７１０は、ワークロードが焼入れされる時にチャンバを閉成するためのドア７２０を更に有している。ドア７２０は、アッパーハウジング７１３の凹部に嵌り合うように寸法付けされた筒状の壁にて構成されている。ドア７２０は、アッパーハウジング７１３内の第一の位置とドアがアッパーハウジング７１３とベース７１１との間に伸びる第二の位置との間を、好ましくは、スライドによって動くように構成されている。ドア７２０は、最大組のシール７３０によってアッパーハウジング７１３にシールされている。同様に、ドア７２０は、最小組のシール７３２によってベース７１１にシールされている。ベース７１１とアッパーハウジング７１３とスライドドア７２０は、図１〜３に図示し且つ上述した構造と同様に構成されている。図７に示したように、焼入れ装置７１０は、ベース７１１とアッパーハウジング７１３との間に伸びて且つそれらと同軸的に整列された略筒状の壁７２２を有している。壁７２２はそれの中でドア７２０がスライド移動することを許容するように寸法付けされた内径を有している。壁７２２は、角度間隔をもって離間形成された、第一のポート又はウィンドウ７２４と第二のポート又はウィンドウ７２６とを有している。第三のポート（図示せず）を径方向でポート７２４の向かいの位置に配置することができる。それらポートは、ワークロードがそれらを通過できるように寸法付けされている。ローダー／マニピュレータ（ｌｏａｄｅｒ／ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）７２８が、焼入れ装置７１０の内でワークロードを支持するためにベース７１１に設けられている。ローダー／マニピュレータは、好ましくは、ポート７２４又はポート７２６を介してワークロードを焼入れ装置に対して出し入れ移動させるようにワークロードを回転させるよう構成されている。また、ローダー／マニピュレータは一層均一な冷却を齎すために、焼入れサイクル中に焼入れチャンバ内でワークロードを回転させるように構成されていてもよい。
【００２６】
茲で図８を参照すると、本発明による焼入れ装置の別の実施形態が図示されている。この実施形態においては、装置８００はハウジング８１０を有している。そのハウジング８１０は、焼入れ装置８００と加熱チャンバ８２０のような一つ又はそれ以上の数の外側処理チャンバとの間にチャネルを提供するために形成された一つ又はそれ以上の数のポート８１２を有している。ハウジング８１０の内部には焼入れチャンバ８３０が配置されている。焼入れチャンバ８３０は、焼入れチャンバの外側の限界を区画している略球状の壁８４０を有している。壁８４０には単一の開口８５０が形成されている。その開口８５０は、ハウジング８１０のポート８１２と整合するように寸法付け且つ配置されている。ポート８１２と開口８５０は、それらが位置合わせされる時にワークロードがそれらを通過できるように同じ大きさに寸法付けされている。
【００２７】
アクチュエータ８６０が、壁８４０に動作可能に連結されて、ハウジング８１０内で壁８４０を回転させるように構成されている。好ましい実施形態においては、壁８４０は回転自在にハウジング８１０内に取り付けられている。アクチュエータ８６０は、実施される焼入れサイクルのためにチャンバ８４０が閉成される第一の位置に対して壁８４０を時計方向又は反時計方向へ回転させるように作動させることができる。また、アクチュエータ８６０は、ワークロードを焼入れチャンバ８３０内にロードし又は焼入れチャンバからアンロードさせることができように開口８５０がポート８１２と整合する第二の位置へ壁８４０を回転させるように作動させることもできる。
【００２８】
焼入れチャンバ８３０は、ワークロードを支持するための手段を有している。そのワークロード支持手段は、本発明による他の実施形態に関連して上述したローダー／マニピュレータを含んでいてもよい。そのローダー／マニピュレータは、好ましくは、ワークロードを回転させ、ワークロードを開口８５０を介して焼入れチャンバ８３０に対して出し入れ移動させるように構成されている。また、ローダー／マニピュレータは、より一層均一な冷却を齎すために、焼入れサイクル中に焼入れチャンバ内でワークロードを回転させるように構成されていてもよい。
【００２９】
上述した内容を考慮すると、本発明によるシステムによって提供される利点の幾つかが明らかになる。例えば、マルチ−ステーション熱処理システム用の固定焼入れチャンバは、二つ又はそれ以上の数の処理チャンバと、ローディング／アンローディング・チャンバと連通するように構成配置されている。焼入れチャンバは不動であるので、ガス，水，パワー及び真空のための有用な接続の全てが簡略化される。焼入れチャンバは、新規なシーリング構造を備えた単一の一体型スライドドアを含んでいる。そのドアは、複数の搬送ポートに単一のドアでアクセスすることができるように焼入れチャンバの３６０°開口を開成又は閉成するように構成配置されている。更に、上述した焼入れチャンバは、様々な焼入れ媒体と、ガス冷却，液体冷却及び低温流体冷却のような技術とを用いるように配備されている。こうして、本発明による焼入れチャンバは、単一のチャンバで多くの異なった焼入れサイクルを実施するという能力を発揮する。上述したチャンバは、多くの位置のいずれにおいてもワークロードをロード又はアンロードさせることができるようにチャンバ内で回転するように構成された一体型ローダーを更に含んでいる。この構成は、焼入れサイクル中にワークロードを回転させる能力をも発揮する。
【００３０】
本明細書において用いた用語及び表現は、本発明を説明するために用いたに過ぎないものであって、本発明を何ら限定するものではない。そのような用語及び表現を用いたからと言って、そのことに、上述した構成又は工程の何らかの均等物又はその一部を排除する意図はない。従って、本発明の範囲及び要旨の範囲内で様々な修正を加えることができることが認められる。よって、本発明は、上述した発明の範囲に属する変形例を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月1日(2013.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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