(57)【要約】  本発明は、第１面（２１）及び、第２面（２２）を有するワーク（２０）が炉（１０）の炉室（１１）内で、それぞれワーク（２０）と関連付けられる少なくとも２つの加熱部（１５，１６）で加熱され、第１加熱部（１５）は前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）を加熱し、第２加熱部（１６）は前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）を加熱する、ワーク（２０）を炉（１０）内で処理する方法に係り、前記加熱部（１５；１６）はそれぞれ、隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有し、前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）と前記第１加熱部（１５）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１）の接触面が接触し、同様に前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）と前記第２加熱部（１６）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面が接触することで、前記ワーク（２０）が加熱される方法、また、加熱可能な加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有する少なくとも２つの加熱部（１５；１６）を備える、前記方法を実行する炉（１０）に係る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面（２１）及び、第２面（２２）を有するワーク（２０）が炉（１０）の炉室（１１）内で少なくとも２つの加熱部（１５，１６）で加熱され、第１加熱部（１５）は前記第１面（２１）を加熱し、第２加熱部（１６）は前記第２面（２２）を加熱する、少なくとも１つのワーク（２０）を炉（１０）内で処理する方法であって、
前記加熱部（１５；１６）はそれぞれワーク（２０）に関連付けられ、前記加熱部（１５；１６）はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有し、
前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）と前記第１加熱部（１５）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１）の接触面が接触し、同様に前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）と前記第２加熱部（１６）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面が接触することで、前記ワーク（２０）が加熱されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記加熱部の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面が前記ワーク（２０）と接触する際、該接触面はそれぞれ単一の平面または異なる平面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワーク（２０）が加熱される前に、前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の内少なくとも２つが垂直に移動し、該接触面がワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触しない位置から、該接触面がワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触する位置へと移動することを特徴とする請求項１、２の少なくとも一項に記載の方法。
【請求項４】
前記ワーク（２０）は水平に前記炉室（１１）内に載置され、前記ワークの底面（２２）が前記下部加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面上に置かれ、
その後、前記下部加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の位置はそのままで、前記上部加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）の接触面が前記ワークの上面（２１）に接触するまで垂直に下降する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ワーク（２０）は供給装置（４０）により前記炉室（１１）内に載置され、そのため前記供給装置（４０）は前記ワーク（２０）の前記底面（２２）が置かれる少なくとも１つの供給部（４１；４２）を有し、
前記下部加熱部（１６）の前記圧力ピストン（３２；３３；３４）のうち、前記供給部（４１；４２）の領域に位置するものは垂直に下降し、
前記ワーク（２０）の前記底面（２２）はその後、前記下部加熱部（１６）のその他の加圧ピストンの接触面上に載置され、
一旦垂直に下降した前記圧力ピストン（３２；３３；３４）は、その接触面が前記ワーク（２０）の前記底面（２２）に接触するまで垂直に上昇し、
前記上部加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）はその接触面が前記ワークの前記上面（２１）に接触するまで垂直に下降することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面との間の圧力隙内に熱流体が供給され、前記熱流体は、前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）に組み込まれた機構により前記圧力隙に供給されることを特徴とする請求項１から５の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項７】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱され、
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうちの少なくとも１つの接触面は冷却されることを特徴とする請求項１から６の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの炉室と
前記炉室（１１）内で第１面（２１）と第２面（２２）を有するワーク（２０）を加熱するための少なくとも２つの加熱部（１５；１６）を有し、
前記少なくとも２つの加熱部（１５；１６）は、前記第１加熱部（１５）が前記ワーク（２０）の第１面（２１）を加熱し、前記第２加熱部（１６）が前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）を加熱可能であるよう配置される、少なくとも１つのワーク（２０）を処理する炉であって、
前記少なくとも２つの加熱部（１５；１６）はそれぞれワーク（２０）に関連付けられ、前記加熱部（１５；１６）はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有し、
前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）と前記第１加熱部（１５）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１）の接触面が接触し、同様に前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）と前記第２加熱部（１６）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３２；３３）の接触面が接触することで、前記ワーク（２０）が前記炉室（１１）内で加熱されることを特徴とする炉。
【請求項９】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の内少なくとも２つが垂直に移動可能であり、そのため当該加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）をその接触面が前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触しない位置から、その接触面が前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触する位置へと移動する手段が設けられることを特徴とする請求項８に記載の炉。
【請求項１０】
加熱部（１５，１６）の複数の加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面は列、行状に配置され、それぞれ少なくとも前記ワーク（２０）の外形に対応するサイズの加熱面を形成し、そのため加熱部（１５；１６）の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面が前記ワーク（２０）と接触する際、当該接触面はそれぞれ単一平面または異なる平面に配置可能であることを特徴とする請求項８及び９の少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１１】
前記各加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の前記接触面はハニカム構造を有することを特徴とする請求項８から１０のうち少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１２】
前記第１加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）の接触面は、前記第２加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面とずらして配置されることを特徴とする請求項９から１１のうち少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１３】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の前記接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱可能であることを特徴とする請求項８から１２のうち少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１４】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうち少なくとも１つは選択的に加熱または冷却可能であることを特徴とする、請求項８から１３の少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１５】
加熱部（１５；１６）の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうち少なくとも２つは選択的に垂直移動可能とすることを特徴とする請求項９から１４の少なくとも１項に記載の炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内で少なくとも１つのワークを処理する方法に係わる。同方法においては、第１面および第２面を有するワークは、炉の室で、少なくとも２つの加熱部により加熱される。第１加熱部はワークの第１面を加熱し、第２加熱部はワークの第２面を加熱する。
【０００２】
本発明はさらに、上記方法を実行するための炉に係わる。
【背景技術】
【０００３】
成形部品の製造、処理の分野においては、成形部品を所望の材料特性を持つよう系統的に製造することが一般的である。自動車産業においては、例えば、自動車用のラテラルコントロールアーム、センターピラー、バンパー等の部品は完全に加熱された後、冷却されて硬化される。このため、鋼鉄製部品を、急速冷却中にマルテンサイトが形成されるように、最低でもオーステナイト温度まで加熱する必要がある。一方、軽金属製部品は軟化温度まで加熱する。様々な適応分野、特に自動車技術において、成型部品が異なる部位で異なる材料特性を有することは有効である。例えば、部品がある部位では高い強度を有し、他領域では比較的高い柔軟性を有するようにすることができる。これは例えば、部位ごとに加熱の度合いを変化させることで成される。
【０００４】
近年、そのような成形部品を大量に加熱するための電動炉が知られている。電動炉において、例えばワークは渦電流が誘導されて加熱される。しかし、伝導炉においては、電流は成型品を直接通過する。
【０００５】
しかしながら、熱伝導率（ＨＴＣ）が１２５Ｗ／ｍ２／Ｋが限度であり比較的低いため、連続炉はたとえ多層構造を利用しても、長大となり、表面面積が大きいことから、大量の電力が消費される。多室型炉においては、部品は上下に配置されるが、そのような炉も同様に低い熱伝導率を有するため、大型となってしまい、電力消費量が大きいという欠点がある。
【０００６】
直接誘導加熱により、５０００Ｗ／ｍ２／Ｋまでの熱伝導率を得られる。しかし、磁鉄材料の場合、誘導結合はキュリー点を越えると急激に低下し、また要求されるプレート、バー形状（孔が設けられる場合もあれば、断面形状が厚く、または細くなる場合がある）により誘導電流は大きく変化するため、非常に不均一に加熱される。そのため、均一に加熱するためには、結局従来の炉が必要となるのである。このような不利な構成は、有用さに欠く。形状が非常に単純な場合はその限りではないが、本分野においてはそのようなケースは非常に稀である。さらに、誘導加熱は、二次エネルギーおよびコイル冷却が必要となるため、投資コストおよび運転コストの両方の面で非常に高価となる。
【０００７】
伝導加熱も同様な欠点があるが、少なくともコイル冷却は不要となりうるため、運転コストは抑えられる。しかし、電極端子に接触タブが必要となるため、ワークに対しより多くのシートメタルが必要となる。さらに、当該２方法は、その後の加工工程において作成する必要のある異なる構造に対する要求に沿わない。
【０００８】
さらに、プレート形状の２つの加熱済み部材の間で部品を加熱する方法もある。しかし、要求されるプレートの大きさによっては、サイクルごとに熱変化が弾性限界を越え、短い運転期間でプレートの表面が変形し、ひびが入ってしまうという欠点がある。従ってそれら部材の寿命は非常に短い。そして部材が非常に損傷しやすいため、この方法は非常にコストがかかる。
【０００９】
従って、従来技術の方法は、例えばセンターピラーのロックケースのような、中央部で部分的に他の成形部と異なる構造を持つ成形部品を作成するのに適しておらず、またさらに工程の安全性および最終的な品質基準の観点から、自動車製造における要件を満たし、成型部品が非常に高い熱伝導率による加熱を可能として低い運転コストおよび非常に低い主要消費電力を実現し、ひいては使用される部材の高い損傷率を避けられるようにすることに適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、安いコストで、品質基準を満たしつつ、上述のような異なる材料、工程特性を実現可能な、ワークの処理方法である。
【００１１】
本発明の別の目的は、上記方法を実行するための炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は独立請求項１の特徴を有する方法により達成される。当該方法の有利な改良は、従属請求項２から７から導き出される。さらに、同目的は請求項８に記載の炉により達成される。従属請求項９から１５から各種実施形態は導き出される。
【００１３】
本発明は、第１面及び、第２面を有するワークが炉の炉室内で少なくとも２つの加熱部で加熱される、少なくとも１つのワークを炉内で処理する方法に係る。第１加熱部は前記ワークの前記第１面を加熱し、第２加熱部は前記ワークの前記第２面を加熱する。本発明によると、１つのワークが前記二つの加熱部のそれぞれに関連付けられ、各々の前記加熱部はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱される接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストンを有する。前記ワークの前記第１面と前記第１加熱部の前記少なくとも２つの加圧ピストンの接触面が接触し、同様に前記ワークの前記第２面と前記第２加熱部の前記少なくとも２つの加圧ピストンの接触面が接触することで、前記ワークが加熱される。
【００１４】
このような接触加熱処理により、２０００Ｗ／ｍ２／Ｋを越える熱伝導率が得られる。本発明は、ワークを接触加熱により加熱することは、大きな連続した接触面の場合、使用中の温度条件による激しい熱形状変化にさらされ、数回しか処理できないため不利であるという重要な認識に基づいている。より小さな接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストンからなる加熱部を使用することで、この欠点は解消され、上記具体的な要件が完全に満たされる方法が提供されうる。ワークの大きさによっては、加熱部ごとに２つの加圧ピストンが最低限の要件となるが、２つ以上の加圧ピストンはさらに有効であると証明されている。
【００１５】
好ましくは、加熱部の加圧ピストンの接触面はワークに接触する際、それぞれ単一平面または複数平面に配置される。それにより、凸部及びまたは凹部を有する平坦なワークにも接触可能となる。
【００１６】
炉内にワークを載置可能とするため、ワークを加熱する前に、少なくとも２つの加圧ピストンを垂直に移動することが好ましい。それにより、当該加圧ピストンはその接触面がワークの面と接触しない位置から、その接触面がワークの面と接触する位置へと移動する。
【００１７】
具体的には、ワークは炉室内に水平に載置され、ワークの底面は下方加熱部の加圧ピストンの接触面状に置かれる。そして、下部加熱部の加圧ピストンの位置をそのままにして、上部加熱部の加圧ピストンは、上部加熱部の加圧ピストンの接触面がワークの上部に接触するまで垂直に下降する。
【００１８】
ワークの底面が置かれる供給部を少なくとも１つ有する供給装置を使用して炉に供給を行う場合、供給部の領域内に位置する下方加熱部の加圧ピストンは垂直に下降し、その後ワークの底は下方加熱部の別の加圧ピストンの接触面状に載置することができる。一旦垂直に下降した加圧ピストンはその後、ワークの底にその接触面が接触するまで垂直に上昇し、上部加熱部の加圧ピストンは、その接触面がワークの上面に接触するまで垂直に下降する。これにより、供給中に炉室内に供給装置用に十分な空間が確保される。
【００１９】
製造上の理由から、ワークの側面及び加圧ピストンの接触面は完全に平坦とはならない。従って、部位によってはワークの側面及び加圧ピストンの接触面間の直接接触が妨げられえる場合がある。そのため、熱伝導を促進するため、ワークの側面及び加圧ピストンの接触面間の圧力隙に熱流体が供給される。加圧ピストンに組み込まれた機構が、供給ワークの２面及び加圧ピストンの接触面間の件の圧力隙に熱流体を供給する。
【００２０】
好ましくは、複数の加圧ピストンの接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱される。これにより、ワークの複数の部位を異なる温度まで加熱できる。特に、少なくとも１つの加圧ピストンの接触面は冷却される。
【００２１】
さらに本発明は、少なくとも１つの炉室と、前記炉室内で第１面と第２面を有するワークを加熱するための少なくとも２つの加熱部を有し、前記少なくとも２つの加熱部は、前記第１加熱部が前記ワークの第１面を加熱し、前記第２加熱部が前記ワークの前記第２面を加熱可能であるよう配置される、少なくとも１つの前記ワークを処理する炉に係る。本発明によると少なくとも２つの加熱部はそれぞれワークに関連付けられ、前記加熱部はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストンを有し、前記ワークの前記第１面と前記第１加熱部の前記少なくとも２つの加圧ピストンの接触面が接触し、同様に前記ワークの前記第２面と前記第２加熱部の前記少なくとも２つの加圧ピストンの接触面が接触することで、前記ワークが前記の炉室で加熱可能である。
【００２２】
好ましくは、少なくとも２つの加圧ピストンが垂直移動可能とされる。従って、これら加圧ピストンを、その接触面がワークの側面と接触しない位置から、その接触面がワークの側面と接触する位置へと移動させる手段が設けられる。
【００２３】
好ましくは、加熱部の複数の加圧ピストンの接触面は、行、列状に並べられ、それぞれワークの少なくとも外形に対応するサイズの加熱面を形成する。これにより、加熱部の加圧ピストンの接触面がワークに接する際、これら接触面をそれぞれ単一平面または異なる高さの複数の平面に配置することができる。従って、加熱部の加圧ピストンにより加熱面を形成することで、ワークの片面に実質的に完全に接触可能である。しかし、凸部や凹部を有するワークの非平坦面の場合、水平面のみを接触させる。このため、加熱部の複数の加圧ピストンの接触面はそれぞれ異なる平面に配置される。
【００２４】
本発明の１実施形態において、加圧ピストンの接触面はハニカム構造を有する。同形状は最小の外部長さで最大の内面積となるため、非加熱部位の発生を避け、有効な形状とされる。好ましくは、第１加熱部の加圧ピストンの接触面は、第２加熱部の加圧ピストンの接触面に対してずらして配置される。これによって、接触面間の非加熱隙の発生を防ぎ、ワークを均一に加熱することが可能となる。
【００２５】
本発明の１実施形態において、加圧ピストンの接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱可能である。これにより、１つのワークの異なる部位を異なる温度まで加熱することが可能となるので、炉の汎用性が向上する。ここで、少なくとも１つの加圧ピストンが冷却可能であることも有効である。従って、本発明の特定の１実施形態において、少なくとも１つの加圧ピストンの接触面を選択的に加熱または冷却可能である。
【００２６】
炉の汎用性を向上するため、加熱部の少なくとも２つの加圧ピストンを選択的に垂直移動可能としてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、安いコストで、品質基準を満たしつつ、上述のような異なる材料、工程特性を実現可能な、ワークの処理方法を得ることができ、これを実行するための炉を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の上記およびその他利点、特徴、有効な改良点はまた、以下の実施形態に基づき、図面を参照して示される。
【００２９】
図面には以下のものが示される。
【００３０】
【図１】本発明に係る、複数の加圧ピストンからなる２つの加熱部を有する炉の実施形態の概略側面図。
【図２】供給装置を炉の前方に置いた、図１に示す炉の概略図。
【図３】実施可能な一方法に係る、供給装置によりワークが内部に載置されている状態の図１に係る炉の概略図。
【図４】加圧ピストンの実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、複数の加圧ピストンからなる２つの加熱部１５，１６を有する本発明に係る炉１０の実施形態を示し、当該炉に必須の要素のみが示される。炉の詳細の選択は、当業者により一般的に行われることである。図１に示す炉１０は少なくとも１つのワーク２０が内部に載置され加熱される炉室１１を有する炉である。炉１０は、一連の処理工程の内の１段階であってよく、加熱処理、または加熱処理の少なくとも一部を担う。そのため、炉１０は供給口１２と反対側の排出口１３を有する炉室１１を備えた炉本体１４を有することが好ましい。従って、炉１０に一方側から、加熱されるワークを供給し、加熱済みのワークを反対側から排出することができる。加熱済みのワークは、排出された後に移動され、例えば直接プレスに送られてもよいし、次の工程で処理されるまで加熱路に保持されていてもよい。炉１０は２つの開口部を有する必要はなく、供給、排出用の開口部は１つであってもよい。
【００３２】
供給口１２およぶ排出口１３は炉フラップにより一時的に閉鎖可能であるため、炉室１１内に所定のガス雰囲気を形成可能である。
【００３３】
好ましくは、炉１０の長さ方向に対して、一度に複数のワーク２０が順々に並べられるのではなく、ワークは１つずつ加熱される。しかし、複数のワークを同時に加熱可能とする適当な供給、排出装置が使用される場合、これは必須要件とはならない。一方、炉１０の幅方向に対しては複数のワークが同時に加熱されるよう並べられてもよい。また、その後の段階用にサイクル時間を短縮するため、複数の炉１０を並べて運転させてもよい。
【００３４】
炉１０にワーク２０を供給するため、例えば炉１０の前方で使用される供給装置４０を設ける。さらに、炉１０の後方の排出装置５０により加熱済みのワークを炉１０から排出する。このため、例えば両装置はそれぞれ、ワークを拾得可能なフォーク状の供給部および排出部を有する。さらに、供給装置４０は２つのフォーク歯４１，４２を有し、排出装置５０は２つのフォーク歯５１，５２を有する。好ましくは、供給装置４０および排出装置５０は、フォークでワーク２０を拾得し、開状態の炉室１１内に移動させ、炉１０内のワーク２０を拾得し、取り出せるよう、水平方向に移動可能に構成される。さらに、フォーク歯は垂直移動可能に構成されてもよい。また、ロボット、コンベヤベルト、またはその組み合わせの形の他装置が供給、排出装置として使用されてもよい。さらに、ワーク２０の供給、排出用に単一の装置を使用することも可能である。当該装置は、ワーク２０を炉１０内に載置し、それをまたそこから取り出すように炉１０の前方で使用される。
【００３５】
炉室１１は、２つの加熱部１５，１６がそれぞれ炉１０内に載置後のワーク２０の上下に位置するよう、炉１０内において水平方向に延在することが好ましい。従って、ワーク２０の第１面２１は上方に面し上方加熱部１５により加熱可能であり、ワークの反対面２２は下方に面し下方加熱部１６により加熱される。
【００３６】
加熱部１５，１６はそれぞれ、加熱可能な先端面を有する少なくとも二つの加圧ピストンを有する。そのような接触面は加圧ピストンのワーク２０側に配置される。加熱処理の際、両加熱部の加圧ピストンはワーク２０に接触し、ワーク２０は接触加熱される。各加熱部が１つの大きな加圧ピストンを有する場合に比べ、本発明の加熱部はそれぞれ接触面を有する２つの個別の加圧ピストンからなる。また、加圧ピストン、ひいてはその接触面は非常に近接して配置され、同じ方向に延びるため、実質的に連続した加熱面が形成される。ワーク２０がプレート状であり、水平に炉に載置される場合、加圧ピストンの接触面も同じく水平に配置される。加熱部の接触面間の距離は短く、本発明において、実質的に連続した加熱面と捉え得る約０．５ｍｍの距離が有効とされる。接触面の直径は５０ｍｍから１５０ｍｍ程度である。実際の接触面の大きさは、使用されるピストン部材の熱膨張、弾性限界、及び加圧ピストンの所望の寿命から計算される。
【００３７】
しかし、上から見ると、複数の加圧ピストンの列と行が形成され、ワークに接触し加熱する実質的に連続した加熱面が形成されるよう、加熱部は３つ以上の加圧ピストンからなることが好ましい。図１の側面図において、例えば、上部加熱部１５の前列には５つの加圧ピストンが設けられ、例として２つの右手側加圧ピストンに参照符号３０，３１が付される。一方、下部加熱部１６の前列には６つの加圧ピストンが設けられ、それらの水平位置において、上部加熱部１５の加圧ピストンとずれて配置されている。そして、ここでも例として、２つの右手側加圧ピストンに参照符号３３，３３が付される。このようにずらして配置することで、ワークを可能な限り均一に加熱することができる。加圧ピストンがずれて配置されていないと、接触面間の複数部位に不利な温度勾配が形成されてしまう場合がある。ずれた配置により、上部加圧ピストンの隙間は必ず下部加圧ピストンで加熱され、下部加圧ピストンの隙間は上部加圧ピストンで必ず加熱され、均一な加熱が得られる。
【００３８】
好ましくは、加圧ピストンの接触面はハニカム構造を有し、実質的に連続した加熱面を形成するよう互いにずれた状態で加熱部に配置される。六角形のハニカム形状は、蜂の巣のように、非加熱部分の発生を防ぎながら最小の外部長さで最大の内部面積となり、表面を隙間なくモザイク状に埋める利点がある。接触面は他の形状を有してもよい。
【００３９】
上記ハニカム形状を図２に示す。ここで、下部加圧ピストンにより四角形の加熱面が形成される。しかし、加熱面は、例えば加熱されるワークの外形に合わせて別の形状を有してもよい。ここで、本発明における加熱面は単一平面のみに位置する加圧ピストンの接触面からなる表面だけでなく、様々な平面に位置する接触面のことでもある。そして接触面は全て同一の方向に延在する、すなわち、全て水平に延在することが好ましいが、それぞれの垂直位置は異なっていてもよい。これは、加圧ピストン及びその接触面が垂直平面上で異なる移動の仕方をする場合におきうる。平面としてみると、接触面は連続した加熱面を形成するが、接触面は高さ方向にずれている。それでも、これら接触面は凸部及びまたは凹部を有するワークの非平坦面を加熱することができるため、本発明の加熱面とすることができる。水平に延在しない表面部は加圧ピストンに接触しないが、それでもよい、さらには好ましい場合すらある。
【００４０】
図１にさらに見られるように、２つの加熱部１５，１６の加圧ピストンの接触面が、炉室１１内のワーク２０に接触し、ワーク２０はその両面２１，２２から加熱される。加圧ピストンの接触面をワーク２０に接触させるため、少なくとも２つの加圧ピストンは垂直方向に移動可能に構成される。少なくとも上方の加圧ピストンを垂直に移動可能とし、下方の加圧ピストンが固定されていてもよい。これにより、上部加圧ピストンを一旦上昇させておいて、下部加圧ピストンの接触面上にワークを置くことが可能である。ワークを配置直後に、上部加圧ピストンをワークに接触するまで下降させる。ここで、少なくとも上部加圧ピストンはばねを有してもよい。これにより、上部加圧ピストンをワークに接触した後、さらに垂直に下降させてワークの上方にばね圧を与えることができる。どの加圧ピストンを可動とするか、ばねを有するかは、例えばワークの構成により決定される炉１０の構成および設計により決定される。
【００４１】
ここで、ワークに凹凸があっても全接触面が均一にワークに接触するよう、加圧ピストンはそれぞれ個別に作動することも可能である。加熱されるワークの外形が変形し、必要な加熱面形状、即ち選択される使用加圧ピストンを変更せざるをえない場合にも、加圧ピストンの選択的作動は有効である。さらに、接触面がそれぞれ、特に外部において特殊な形状を有する場合でも有効である。従って、所望の加熱面構成は全て、加圧ピストンの選択を変更することで得られる。
【００４２】
製造上の都合から、ワーク２０の表面および加圧ピストンの表面には微小な凹凸がある可能性があり、ワーク２０と加圧ピストンとが接触してもワーク２０の表面と加圧ピストンの接触面との間に微細な圧力隙が形成され、完全な密着が妨げられる場合がある。従って、熱伝導を促進するため、形成された圧力隙に熱伝導流体を供給可能な細いラインが加圧ピストンに組み込まれる。熱流体としては、例えばヘリウムや水素等の単原子気体を利用できる。これら気体は、非常に高い熱伝導率を特徴とするため、加圧ピストンの接触面とワーク２０の表面との間の圧力隙における、よい熱伝導体となる。
【００４３】
炉１０内で加熱されているワーク２０の線形熱膨張が可能なため、本方法において可動加圧ピストンは選択的なクロック周期で圧力解放され、その後再び加圧されるものとすることができる。圧力解放に合わせて、ワーク２０は加熱処理中に膨張可能であり、それにより処理済のワークの品質が向上する。
【００４４】
ワーク２０を炉１０に供給する方法は様々あり、炉１０はそれに合わせて構成される。図２に示すよう、下部加圧ピストン（例えば３２，３３，３４）により形成される加熱面の幅は、加熱されるワーク２０の幅とほぼ一致する。供給装置４０がワーク２０を炉１１内に移動できるよう、ワーク２０はフォーク歯４１，４２によりワーク２０は拾得され、その後炉室１１内の下部加圧ピストン３２，３３，３４上に載置可能である。このため、本発明の１実施形態では垂直に下降可能な加圧ピストンはフォーク歯４１、４２の配置される領域内のものとする。これは図３に概略的に示されている。同図において、黒塗りの加圧ピストン３２，３３，３４は、残りの加圧ピストンに対して相対的に垂直に下降する。従って、残りの加圧ピストン上にフォーク歯４１，４２がある状態でワーク２０を配置する空間が十分にとれ、フォーク歯を下降させて当該加圧ピストン上にワークを載置することが可能である。その後、ワーク２０が下部加圧ピストンの接触面状に載置され接触するよう、フォーク歯４１，４２をワーク２０の下から引き抜くことができる。そして、一旦上昇した上部加圧ピストン３０，３１をワーク２０に接触するまで下降可能である。その際、ワークを完全に均一に加熱するため、大きな隙間が空かないように再び加熱面を閉じ合わせる必要がある。加熱処理後、ワーク２０は、排出装置５０により、フォーク歯５１，５２を逆の順序で作動させることで同様に取り出すことができる。
【００４５】
さらに、炉室１１は、ワーク２０を上方、下部加圧ピストン間に位置させるため、供給、排出装置４０，５０を別の箇所に配置するように構成されてもよい。例えば、ワーク２０は、２つの加熱部の加圧ピストン間に位置するよう、その目的地点である目印まで水平に炉室１１内へと摺動する事ができる。ワーク２０を直接下部加圧ピストンに載置、拾得可能な供給装置を使用した場合、炉１０に追加の手段を入れる必要がなくなりうる。
【００４６】
加熱済みの加圧ピストンをワーク２０に接触させることで、２０００Ｗ／ｍ２／Ｋを越える熱伝導係数が得られ、様々な加熱、冷却方法が使用可能となる。サイクル時間は約６秒でもよく、２つの炉を並べて配置してもよい。
【００４７】
特に、一つのワークにおいて異なる加熱部位を異なる温度まで加熱してもよい。これは、例えば、ワークの異なる部位に異なる構造を設ける場合に必要となり、オーステナイト温度まで、または、それ未満に加熱することで可能となる。これは、少なくとも一部の加圧ピストンが異なる温度まで加熱でき、さらには加圧ピストンは個別に冷却することができる本発明により可能となる。従って、本発明の１実施形態において、加圧ピストンのうち１つ以上のもので部分的にワークの特定部をオーステナイト成型用温度未満に加熱し、その他部位をオーステナイト温度以上に加熱することができる。この状態にするため、特定部を完全に加熱された加圧ピストンによりオーステナイト温度まで加熱し、他部位をより低い温度まで加熱された加圧ピストンによりオーステナイト温度未満に加熱することができる。さらに、まずワークを全ての加圧ピストンにより完全にオーステナイト温度以上まで加熱し、その後個々の加圧ピストンにより、個々の加圧ピストンの特定部がオーステナイト温度未満の温度まで冷やされてもよい。後者は、個々の加圧ピストンが加熱とともに冷却も可能であることが想定される。いずれの場合においても、これら選択された加圧ピストンは温度を変化させる箇所に位置するよう配置される。これら箇所を特定の形状にするため、当該加圧ピストンの接触面はその他加圧ピストンのものと異なり、それに即した外形を有してもよい。
【００４８】
好ましくは、加圧ピストンの温度制御および垂直移動は、プログラム自在の炉の中央制御部により行われる。
【００４９】
加圧ピストンそのものは、気体により、または電気的に加熱可能であり、電気的加熱は、例えば、抵抗器を介して誘導的に実施できる。図４は、上部接触面３５を有する下部加圧ピストン３２の実施可能な実施形態を示す。加圧ピストン３２は円筒構造を有し、内部はガスバーナーで加熱される。これらガスバーナーは、例えば、供給されるガスの予熱用に排出される燃焼ガスの熱を利用する熱交換器を有する。
【００５０】
早急な温度調整を可能とするため、バーナーは好ましくは、例えば約８００°Ｃ（１４２°Ｆ）の自己着火温度を保証する熱素子及び外部制御技術により各加圧ピストンに設けられる。安全に設置を開始するため、炉室１１は好ましくは１つ以上の、炉１０を加圧ピストンの自己着火温度まで予熱する、本質的に安全なガスバーナーを有する。この着火処理後、炉室１１を調整ガスで満たしてもよい。各加圧ピストン内の燃焼室は調整ガスから離間され気密されている。その後、水素脆化を避けるため、例えば炉室内に不活性ガスまたは乾燥空気を使用してもよい。
【００５１】
用途に合わせて、加圧ピストン、特にその接触面に、異なる材料を用いてもよい。適当な選択肢として、作業中、表面温度が４００°Ｃ（７５２°Ｆ）まで上がりうる用途において、熱工具鋼を合金工具鋼として利用してもよい。熱工具鋼が高温下でも、充分な硬度及び強度、高温耐性、さらなる高温硬度、および耐摩耗性を有するよう、合金素子は整合される。従って、この種の鋼鉄はワークを４００°Ｃ（７５２°Ｆ）まで加熱するために使用される接触面の材料として適切である。これは、例えば、２３０°Ｃから２５０°Ｃ（４４６°Ｆから４８２°Ｆ）の範囲まで加熱されるアルミ製、マグネシウム製ワーク等の軽合金である。
【００５２】
例えばホウ素入り鋼の場合のように、ワークを９００°Ｃ（１６５２°Ｆ）辺りのより高い温度まで加熱する場合、熱工具鋼を加圧ピストン及びその接触面に使用するのは適切ではない。この場合は例えばセラミックが使用可能である。この用途には炭化ケイ素（ＳｉＣ）が特にこの材料として有効と証明されている。特に熱伝導率値の高いケイ素を材料として選択した場合、加圧ピストン内に生成された熱エネルギーがピストン壁、接触面を十分早く流れ、ワークに到達可能であるという利点がある。
【符号の説明】
【００５３】
１０  炉
１１  炉室
１２  供給口
１３  排出口
１４  炉本体
１５、１６  加熱部
２０  ワーク
２１  ワークの第１面、上面
２２  ワークの第２面、底面
３０，３１  上部加圧ピストン
３２，３３，３４  下部加圧ピストン
３５  接触面
４０  供給装置
４１，４２  供給部、フォーク歯
５０  排出装置
５１，５２  排出部、フォーク歯
【図１】
2013542324.tif 000003
【図２】
2013542324.tif 000004
【図３】
2013542324.tif 000005
【図４】
2013542324.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月3日(2012.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面（２１）及び、第２面（２２）を有するワーク（２０）が炉（１０）の炉室（１１）内で少なくとも２つの加熱部（１５，１６）で加熱され、第１加熱部（１５）は前記第１面（２１）を加熱し、第２加熱部（１６）は前記第２面（２２）を加熱する、少なくとも１つのワーク（２０）を炉（１０）内で処理する方法であって、
前記加熱部（１５；１６）はそれぞれワーク（２０）に関連付けられ、前記加熱部（１５；１６）はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有し、
前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）と前記第１加熱部（１５）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１）の接触面が接触し、同様に前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）と前記第２加熱部（１６）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面が接触することで、前記ワーク（２０）が加熱され、前記加熱部の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面が前記ワーク（２０）と接触する際、接触面はそれぞれ異なる平面に配置され、前記第１加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）の接触面が、前記第２加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面とずれて配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ワーク（２０）が加熱される前に、前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の内少なくとも２つが垂直に移動し、
該接触面がワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触しない位置から、
該接触面がワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触する位置へと移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワーク（２０）は水平に前記炉室（１１）内に載置され、前記ワークの底面（２２）が前記下部加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面上に置かれ、
その後、前記下部加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の位置はそのままで、前記上部加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）の接触面が前記ワークの上面（２１）に接触するまで垂直に下降する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ワーク（２０）は供給装置（４０）により前記炉室（１１）内に載置され、そのため前記供給装置（４０）は前記ワーク（２０）の前記底面（２２）が置かれる少なくとも１つの供給部（４１；４２）を有し、
前記下部加熱部（１６）の前記圧力ピストン（３２；３３；３４）のうち、前記供給部（４１；４２）の領域に位置するものは垂直に下降し、
前記ワーク（２０）の前記底面（２２）はその後、前記下部加熱部（１６）のその他の加圧ピストンの接触面上に載置され、
一旦垂直に下降した前記圧力ピストン（３２；３３；３４）は、その接触面が前記ワーク（２０）の前記底面（２２）に接触するまで垂直に上昇し、
前記上部加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）はその接触面が前記ワークの前記上面（２１）に接触するまで垂直に下降することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面との間の圧力隙内に熱流体が供給され、前記熱流体は、前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）に組み込まれた機構により前記圧力隙に供給されることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項６】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱され、
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうちの少なくとも１つの接触面は冷却されることを特徴とする請求項１から５の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの炉室と
前記炉室（１１）内で第１面（２１）と第２面（２２）を有するワーク（２０）を加熱するための少なくとも２つの加熱部（１５；１６）を有し、
前記少なくとも２つの加熱部（１５；１６）は、前記第１加熱部（１５）が前記ワーク（２０）の第１面（２１）を加熱し、前記第２加熱部（１６）が前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）を加熱可能であるよう配置される、少なくとも１つのワーク（２０）を処理する炉であって、
前記少なくとも２つの加熱部（１５；１６）はそれぞれワーク（２０）に関連付けられ、前記加熱部（１５；１６）はそれぞれ隣接して同一方向に延びる加熱可能な接触面を有する少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）を有し、
前記ワーク（２０）の前記第１面（２１）と前記第１加熱部（１５）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３０；３１）の接触面が接触し、同様に前記ワーク（２０）の前記第２面（２２）と前記第２加熱部（１６）の前記少なくとも２つの加圧ピストン（３２；３３）の接触面が接触することで、前記ワーク（２０）が前記炉室（１１）内で加熱され、加熱部の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面が前記ワーク（２０）と接触する際、接触面はそれぞれ異なる平面に配置され、前記第１加熱部（１５）の前記加圧ピストン（３０；３１）の接触面が、前記第２加熱部（１６）の前記加圧ピストン（３２；３３；３４）の接触面とずれて配置されることを特徴とする炉。
【請求項８】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の内少なくとも２つが垂直に移動可能であり、そのため当該加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）をその接触面が前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触しない位置から、その接触面が前記ワーク（２０）の前記面（２１，２２）と接触する位置へと移動する手段が設けられることを特徴とする請求項７に記載の炉。
【請求項９】
加熱部（１５，１６）の複数の加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面は列、行状に配置され、それぞれ少なくとも前記ワーク（２０）の外形に対応するサイズの加熱面を形成し、そのため加熱部（１５；１６）の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の接触面が前記ワーク（２０）と接触する際、当該接触面はそれぞれ単一平面または異なる平面に配置可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の炉。
【請求項１０】
前記各加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の前記接触面はハニカム構造を有することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の炉。
【請求項１１】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）の前記接触面はそれぞれ異なる温度まで加熱可能であることを特徴とする請求項７から１０のうち少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１２】
前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうち少なくとも１つは選択的に加熱または冷却可能であることを特徴とする、請求項７から１１の少なくとも１項に記載の炉。
【請求項１３】
加熱部（１５；１６）の前記加圧ピストン（３０；３１；３２；３３；３４）のうち少なくとも２つは選択的に垂直移動可能とすることを特徴とする請求項８から１２の少なくとも１項に記載の炉。
【国際調査報告】
2013542324.tif 000007
2013542324.tif 000008
2013542324.tif 000009
2013542324.tif 000010
2013542324.tif 000011
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