(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダ駆動により芯金をその軸方向に上昇させて、加熱された環状体の孔内に挿通して、この環状体をその変形を防止しつつ冷媒により冷却し、この冷却後、前記芯金をその軸方向に前記油圧シリンダ駆動により下降させて前記環状体から引き抜く、焼入部材の冷却方法において、前記芯金の引抜きの際の前記油圧シリンダの油圧室内油圧を検出することにより、前記芯金の前記環状体孔内への挿通異常を検出すると共に、
当該挿通異常検出は、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時から前記油圧シリンダの下降端到達時までの時間内の前記油圧室内油圧検出油圧を、所定の設定値と比較することで行い、前記設定値は、前記孔に前記芯金が挿通されている場合に、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時における油圧上昇時と前記油圧シリンダの下降端到達時における油圧上昇時との間に表れる一定値である前記油圧の大きさより小さな値として設定され、かつ、前記孔に前記芯金が挿通されていない場合に、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時における一時的な油圧上昇時から前記油圧シリンダの下降端到達時における油圧上昇時までの間に表れる一定値より大きな値に設定されていること、を特徴とする焼入部材の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、焼入加熱した後の環状体（環状の部材）の孔内に芯金を挿入して、その変形を防止しつつ、冷媒で冷却する焼入部材の冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷却技術は、例えば、特公昭６３−６３６０４号公報に開示されている。これらの技術においては、焼入加熱された環状体を、焼入部材の冷却装置に所定の搬送装置で搬送し、この搬送された環状体の孔に、芯金をシリンダーなどで昇降させることで挿通させ、環状体の上からチャンバーで覆い、このチャンバー内に、冷却液（水など）あるいは空気などの冷媒を導入して冷却している。
【０００３】
しかしながら、環状体と芯金との間のクリアランスは大きくないので、所定の搬送装置で環状体を搬送し、この環状体の孔にシリンダー駆動などで芯金を挿通させようとすると、環状体の孔に芯金がうまく挿通されず、環状体が芯金先端部にかしいで引っかかった状態のままで冷却が行われてしまう。環状体の孔に芯金がうまく挿通されずに冷却されると、冷却時の環状体の歪み、反りなどの変形を十分に防止することが出来ない。
【０００４】
そこで、従来は、芯金の抜き差し位置から所定距離をとったところに放射温度計を設け、この放射温度計の検出温度により、環状体の孔に芯金がうまく挿通されているか否かを判定していた。すなわち、焼入加熱後の環状体は高温状態にあるため、環状体の孔に芯金がうまく挿通されていれば、所定値以上の高温が検出され、環状体の孔に芯金がうまく挿通されていなければ、所定値を下回る温度が検出されるため、環状体の孔に芯金がうまく挿通されているか否かを判定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷媒により環状体を冷却する場合、環状体の上からチャンバーで覆い、チャンバー内に冷媒を導入することで行っている。このようにチャンバー内には冷媒が導入されるため、放射温度計をチャンバー内空間に設けることはできず、チャンバーの外の空間に設ける必要がある。そのため、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させる作業（及び放射温度計による温度検出）と、チャンバーの下降作業とを同時並行的に行うことはできず、まず、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させて放射温度計による温度検出を行った後に、チャンバーを下降させるようにしなければならないので、焼入加熱した環状体を次々と冷却するのには作業効率が悪く、生産性の向上を図ることが出来ないという問題がある。
【０００６】
また、放射温度計は高価であるため、冷却装置の製造コストを釣り上げているという問題もある。
【０００７】
この発明は、作業効率を高めて生産性の向上を図ることができ、また、製造コストを低減させることの出来る、焼入部材の冷却方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、油圧シリンダ駆動により芯金をその軸方向に上昇させて、加熱された環状体の孔内に挿通して、この環状体をその変形を防止しつつ冷媒により冷却し、この冷却後、前記芯金をその軸方向に前記油圧シリンダ駆動により下降させて前記環状体から引き抜く、焼入部材の冷却方法において、前記芯金の引抜きの際の前記油圧シリンダの油圧室内油圧を検出することにより、前記芯金の前記環状体孔内への挿通異常を検出すると共に、
当該挿通異常検出は、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時から前記油圧シリンダの下降端到達時までの時間内の前記油圧室内油圧検出油圧を、所定の設定値と比較することで行い、
前記設定値は、前記孔に前記芯金が挿通されている場合に、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時における油圧上昇時と前記油圧シリンダの下降端到達時における油圧上昇時との間に表れる一定値である前記油圧の大きさより小さな値として設定され、かつ、前記孔に前記芯金が挿通されていない場合に、前記芯金の下降のための前記油圧シリンダの駆動開始時における一時的な油圧上昇時から前記油圧シリンダの下降端到達時における油圧上昇時までの間に表れる一定値より大きな値に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
本発明の作用について説明すると、環状体孔内からの芯金の引き抜きの際の油圧シリンダの油圧室内油圧は、挿通異常があったときと、挿通が正常であったときとでは、異なった特性を示すので、この油圧シリンダの油圧室内油圧の検出により、環状体孔内への芯金の挿通異常の有無を判断することができる。
【００１１】
従って、従来のように放射温度計を用いた場合とは異なり、環状体をチャンバーで覆った状態であっても芯金の挿通異常の判定することができるので、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させ芯金の挿通異常の判定をする作業と、チャンバーの下降作業とを同時並行的に行うことができる。
【００１２】
また、従来のように、高価な放射温度計を用いずに、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うことができる。
【００１３】
さらに、油圧シリンダの油圧室内圧力による芯金の挿通異常の判定について、より具体的に説明すると、芯金が環状部材の孔に挿通しているときは、芯金を昇降する油圧シリンダの下降駆動を開始すると、その開始時から極短時間のうちに油圧シリンダの油圧が急激に上昇し、その後、所定期間の間ほぼ一定値の油圧を維持し、さらにその後、油圧シリンダの下降端到達と同時に、油圧シリンダの油圧は急激に上昇するという特性を示す。
【００１４】
また、芯金に環状部材がうまく挿通していない状態とは、環状部材が芯金の先端部に単に乗っている状態であり、芯金に環状部材が挿通していない状態で芯金を下降させた場合と、油圧シリンダの油圧変動は同様の特性を示すので、芯金に環状部材が挿通していない状態で芯金を下降させた場合と同視することができる。
【００１５】
そこで、芯金に環状部材の孔が挿通していないときに芯金を下降させた場合の特性についてみるに、芯金の下降のために油圧シリンダの駆動を開始すると、その開始時から極短時間のうちに油圧シリンダの油圧が急激に上昇し、つづいて、短時間のうちに幾分下降する。その後、所定期間の間ほぼ一定値の油圧を維持し、さらにその後、油圧シリンダの下降端到達と同時に、油圧シリンダの油圧は急激に上昇する。この場合に、所定期間の間ほぼ一定値を維持する油圧の値は、芯金が環状部材の孔に挿通しているときに、所定期間の間ほぼ一定値を維持する油圧の値より小さな値となるという特性を示す。
【００１６】
そこで、環状体の孔に芯金が挿通されている場合に、芯金の下降のための油圧シリンダの駆動開始時から油圧シリンダ下降端到達時までの間に、一定の期間ほぼ一定値を維持するところの油圧の大きさより小さな値として設定され、かつ、環状体の孔に芯金が挿通されていない場合に、芯金の下降のための油圧シリンダの駆動開始時から油圧シリンダの下降端到達時までの間に、一定の期間ほぼ一定値を保つところの油圧の大きさより大きな値として設定されている設定値を与え、芯金を昇降させる油圧シリンダの油圧室の油圧を検出し、この検出値と設定値とを比較することで、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かを判定することができる。
【００１７】
従って、従来のように放射温度計を用いた場合とは異なり、環状体をチャンバーで覆った状態であっても芯金の挿通異常を判定することができるので、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させ芯金の挿通異常の判定をする作業と、チャンバーの下降作業とを同時並行的に行うことができる。
【００１８】
また、従来のように、高価な放射温度計を用いずに、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。図１は、この発明の一実施例である焼入部材の冷却方法に用いる焼入部材の冷却装置１を示すブロック図である。
【００２０】
符号２は、この冷却装置の冷却ステーションを示している。この冷却ステーションは、軸状の芯金２１を備え、この芯金２１の基端部は油圧シリンダ２２のロッド２３に固定されている。油圧シリンダ２２の駆動により、芯金２１は、その軸方向に昇降する。符号２４、２５は、油圧シリンダ２２の油圧室に油を出し入れする管であり、芯金２１を上昇させるときは、管２５を介して油を油圧室に供給し、芯金２１を下降させるときは、管２４を介して油を油圧室に供給する。油圧室への油の供給は、電磁弁（図示せず）を開き、油を管２４又は２５を介して供給することで行う。
【００２１】
符号２６は、本実験に用いる環状体１００を載置する載置台であり、芯金２１は載置台２６に貫通した貫通孔２７内を摺動して昇降する。焼入加熱された環状体１００は、所定の搬送装置（図示せず）で搬送されて載置台２６上に載置され、油圧シリンダ２２の駆動により芯金２１が上昇して環状体１００の孔内に挿通される。また、冷却ステーション２はチャンバー（図示せず）を備え、このチャンバーで載置台２６上を覆い、芯金２１を環状体１００の孔内に挿通させたままチャンバー内に冷却液（水など）あるいは空気などの冷媒を導入することで環状体１００の冷却を行う。この冷却終了後、油圧シリンダ２２駆動により芯金２１を下降させて環状体１００の孔より引き抜く。
【００２２】
管２４には油圧用デジタル圧力センサ３が設けられ、芯金２１を下降させるときの油圧シリンダ２２の油圧室の油圧を検出する。油圧用デジタル圧力センサ３の検出信号は、アンプユニット４を介し、記録計５によって記録紙に記録する。アンプユニット４は、圧力センサ３による検出油圧に対する設定値を複数組メモリでき、２組メモリされた設定値に各々対応し、油圧用デジタル圧力センサの制御出力を２種類取り出すことの出来る独立２出力モードに設定することが出来る。
【００２３】
このような構成の装置１を用い、本発明者は次のような比較対象実験を行った。この実験は、環状体１００に芯金２１を挿通させた状態と、挿通させない状態とで、芯金２１を下降させた場合の油圧シリンダ２２の油圧室の油圧の時間変化を測定し、その結果を比較するものである。用いた環状体１００は、内径約８０ｍｍ、外径約１１０ｍｍ、高さ約３０ｍｍである。図２は、環状体１００に芯金２１を挿通させた状態で芯金２１を下降させた場合の結果であり、図３は、環状体１００に芯金２１を挿通させない状態で芯金２１を下降させた場合の結果である。図２、３のいずれにおいても、矢示ａは芯金２１の下降させるための電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点（芯金２１の下降のための油圧シリンダ２２の駆動開始時）を示し、矢示ｂは芯金２１の下降端到達の時点を示している。
【００２４】
この実験結果より、まず、環状体１００に芯金２１を挿通させた状態で芯金２１を下降させた場合には、油圧は電磁弁（図示せず）下降励磁ＯＮとした時点（矢示ａ）より極短時間で約６ｋｇｆ／ｃｍ２程度まで上昇し、つづいて、ほぼその値が一定期間継続し、その後、芯金２１の下降端到達と同時に（矢示ｂ）油圧は急上昇するという特性を示すことがわかった。なお、電磁弁（図示せず）励磁時点（矢示ａ）から芯金２１の下降端到達時点（矢示ｂ）までは約１ｓｅｃであった。
【００２５】
また、環状体１００に芯金２１を挿通させていない状態で芯金２１を下降させた場合には、油圧は電磁弁（図示せず）下降励磁ＯＮとした時点（矢示ａ）より極短時間で約６ｋｇｆ／ｃｍ２程度まで上昇した後、さらに極短時間で約５ｋｇｆ／ｃｍ２程度まで下降し、つづいて、ほぼその値が一定期間継続し、その後、芯金２１の下降端到達と同時に（矢示ｂ）油圧は急上昇するという特性を示すことがわかった。なお、電磁弁（図示せず）下降励磁ＯＮとした時点（矢示ａ）から芯金２１の下降端到達時点（矢示ｂ）までは約１ｓｅｃであった。
【００２６】
そこで、次に、油圧用デジタル圧力センサ２の出力設定を、図４に示すような独立２出力モードとし、自動運転の場合につき、上記と同様に環状体１００に芯金２１を挿通させた状態と、挿通させない状態とで、芯金２１を下降させる実験を行った。この場合に、制御出力１に対応した設定値Ａを５．３ｋｇｆ／ｃｍ２とし、制御出力２に対応した設定値Ｂを４．４ｋｇｆ／ｃｍ２として、油圧シリンダ１２の油圧室の油圧の検出値、制御出力１及び制御出力２の時間経過に対する変動を記録紙に記録した。
【００２７】
図５は環状体１００に芯金２１を挿通させた状態で芯金２１を下降させた場合の結果であり、図６は環状体１００に芯金２１を挿通させない状態で芯金２１を下降させた場合の結果である。また、図７は図５の場合の、時間の経過に対する、油圧の検出値と、制御出力１及び制御出力２との関係を示す図であり、図８は図６の場合における同様の図である。図５〜８においては、図２、３と同様、矢示ａは電磁弁（図示せず）下降励磁ＯＮとした時点を示し、矢示ｂは芯金２１の下降端到  達時点を示している。
【００２８】
図５〜８に示す結果から判ることは、まず、環状体１００に芯金２１を挿通させた場合でも、挿通させない場合でも、検出油圧値を設定値Ｂ（４．４ｋｇｆ／ｃｍ２）と比較して出力される制御出力２については、油圧が電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点より極短時間で上昇して設定値Ｂに達するまではＯＦＦであり、その後、芯金２１の下降端到達時点（矢示ｂ）までＯＮであることである。
【００２９】
また、環状体１００に芯金２１を挿通させた場合は、検出油圧値を設定値Ａ（５．３ｋｇｆ／ｃｍ２）と比較して出力される制御出力１については、油圧が電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点より極短時間で上昇して設定値Ａに達するまではＯＦＦであり、その後、芯金２１の下降端到達時点（矢示ｂ）までＯＮを継続する。これに対し、環状体１００に芯金２１を挿通させない場合は、油圧が電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点より極短時間で上昇して設定値Ａに達するまではＯＦＦであり、その後、設定値Ａを越えて上昇し、今度は下降して設定値Ａまで達する極短時間においてはＯＮであり、さらにその後、約５ｋｇｆ／ｃｍ２程度を約０．６ｓｅｃ維持して、再度上昇に転じて設定値Ａに達するまではＯＦＦを維持し、その後は芯金２１の下降端到達時点（矢示ｂ）までＯＮを継続する。
【００３０】
このように、環状体１００に芯金２１を挿通させた状態、挿通させない状態とも、電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点から芯金２１の下降端到達時点までの間には、ほぼ一定の油圧値を示す期間（０．５〜０．６ｓｅｃ程度）があり、この一定の油圧値は、芯金２１に環状体１００を挿通させている場合の方が、挿通させていない場合より大きいことがわかる。従って、この両油圧値の間の値をとる上記の設定値Ａのような適切な設定値を与えて、例えば、油圧が電磁弁（図示せず）の下降励磁ＯＮとした時点（矢示ａ）より、例えば、０．５ｓｅｃ経過した時点の油圧値を、この設定値と比較することで、芯金２１が環状体１００にうまく挿通しているか否かを判定できるので、あとは、その時点での制御出力１がＯＦＦのときには警報を出すなどすればよい。
【００３１】
この実施例では、芯金２１を動作させる油圧シリンダ２２の油圧室の油圧の検出により、芯金２１が環状体１００の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うため、環状体１００をチャンバー（図示せず）で覆った状態にあっても判定することが出来る。従って、芯金２１を上昇させて環状体１００の孔へ挿通させ、芯金２１が環状体１００の孔にうまく挿通しているか否かを判定する作業と、チャンバー（図示せず）の下降作業とを同時並行的に行うことができるので、焼入加熱した環状体１００を次々と冷却するのに作業効率がよく、生産性の向上を図ることが出来る、焼入部材の冷却方法を提供することが出来る。
【００３２】
また、従来のように、高価な放射温度計を用いずに、芯金２１が環状体１００の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うことができるので、焼入部材の冷却装置の製造コストを低減させることが出来る。
【００３３】
【発明の効果】
環状体孔内からの芯金の引き抜きの際の油圧シリンダの油圧室内油圧は、挿通異常があったときと、挿通が正常であったときとでは、異なった特性を示すので、この油圧シリンダの油圧室内油圧の検出により、環状体孔内への芯金の挿通異常の有無を判断することができる。
【００３４】
従って、本発明によれば、従来のように放射温度計を用いた場合とは異なり、環状体をチャンバーで覆った状態であっても芯金の挿通異常を判定することができるので、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させ芯金の挿通異常の判定をする作業と、チャンバーの下降作業とを同時並行的に行うことができるので、焼入加熱した環状体を次々と冷却するのに作用効率がよく、生産性の向上を図ることが出来る焼入部材の冷却装置を提供することができる。
【００３５】
また、従来のように、高価な放射温度計を用いずに、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うことができるので、焼入部材の冷却装置の製造コストを低減させることができる。
【００３６】
油圧シリンダの油圧室内圧力による芯金の挿通異常の判定について、より具体的に説明すると、芯金に環状部材の孔が挿通しているときは、芯金を昇降する油圧シリンダの下降駆動を開始すると、その開始時から極短時間のうちに油圧シリンダの油圧が急激に上昇し、その後、所定期間の間ほぼ一定値の油圧を維持し、さらにその後、油圧シリンダの下降端到達と同時に、油圧シリンダの油圧は急激に上昇するという特性を示す。
【００３７】
また、芯金に環状部材がうまく挿通していない状態とは、環状部材が芯金の先端部に単に乗っている状態であり、芯金に環状部材が挿通していな状態で芯金を下降させた場合と、油圧シリンダの油圧変動は同様の特性を示すので、芯金に環状部材が挿通していな状態で芯金を下降させた場合と同視することができる。
【００３８】
そこで、芯金に環状部材の孔が挿通していないときに芯金を下降させた場合の特性についてみるに、芯金の下降のために油圧シリンダの駆動を開始すると、その開始時から極短時間のうちに油圧シリンダの油圧が急激に上昇し、つづいて、短時間のうちに幾分下降する。その後、所定期間の間ほぼ一定値の油圧を維持し、さらにその後、油圧シリンダの下降端到達と同時に、油圧シリンダの油圧は急激に上昇する。この場合に、所定期間の間ほぼ一定値を維持する油圧の値は、芯金に環状部材の孔が挿通しているときに、所定期間の間ほぼ一定値を維持する油圧の値より小さな値となるという特性を示す。
【００３９】
そこで、環状体の孔に芯金が挿通されている場合に、芯金の下降のための油圧シリンダの駆動開始時から油圧シリンダ下降端到達時までの間に、一定の期間ほぼ一定値を維持するところの油圧の大きさより小さな値として設定され、かつ、環状体の孔に芯金が挿通されていない場合に、芯金の下降のための油圧シリンダの駆動開始時から油圧シリンダの下降端到達時までの間に、一定の期間ほぼ一定値を保つところの油圧の大きさより大きな値として設定されている設定値を与え、芯金を昇降させる油圧シリンダの油圧室の油圧を検出し、この検出値と設定値とを比較することで、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かを判定することができる。
【００４０】
従って、本発明によれば、従来のように放射温度計を用いた場合とは異なり、環状体をチャンバーで覆った状態であっても芯金の挿通異常の判定することができるので、芯金を上昇させて環状体の孔へ挿通させ、芯金の挿通異常を判定する作業と、チャンバーの下降作業とを同時並行的に行うことができるので、焼入加熱した環状体を次々と冷却するのに作業効率がよく、生産性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、従来のように、高価な放射温度計を用いずに、芯金が環状体の孔にうまく挿通しているか否かの判定を行うことができるので、焼入部材の冷却装置の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である焼入部材の冷却方法に用いる焼入部材の冷却装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させた状態で芯金を下降させたときの結果を示す図である。
【図３】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させない状態で芯金を下降させたときの結果を示す図である。
【図４】この発明の一実施例において、油圧用デジタル圧力センサについて設定した独立２出力モードの出力設定を示す図である。
【図５】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させた状態で芯金を下降させたときの結果を示す図である。
【図６】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させない状態で芯金を下降させたときの結果を示す図である。
【図７】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させた状態で芯金を下降させたときの時間の経過に対する、油圧の検出値と制御出力との関係を示す図である。
【図８】この発明の一実施例において、環状体に芯金を挿通させない状態で芯金を下降させたときの時間の経過に対する、油圧の検出値と制御出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  焼入部材の冷却装置
２  冷却ステーション
３  油圧用デジタル圧力センサ
２１  芯金
２２  油圧シリンダ
【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】
0003585988.tif 000009