(57)【要約】  本発明は、直列に連続して配置された、少なくとも１つの浸炭温度設定セル（２）、１つの増炭セル（３）および１つの炭素拡散セル（４）を備えてなる、金属部品を低圧浸炭処理するための機械に関する。該セル（２、３、４）は、標準的な形状および各セルで行われる処理の持続時間に適合し、比例した長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有する。各セル（２、３、４）は、供給モジュール（１０ａ）と排出モジュール（１０ｂ）との間に配置された処理区域（１４）を備えてなり、該供給および排出モジュールが、対応するセル（２、３、４）の処理区域（１４）から熱的に絶縁された低温区域をそれぞれ形成する。機械（１）は、セル（２、３、４）の供給（１０ａ）および排出（１０ｂ）モジュールの中に配置された、セル間で部品を前方に駆動し、移動させるための手段を備えてなる。【選択図】図１
2008509282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品を熱化学的に処理する機械（１）であって、少なくとも１つの加熱セル（２）と、前記処理すべき部品の表面を増炭するための１つの増炭セル（３）と、前記部品の表面からコアに拡散させる１つの炭素拡散セル（４）と、少なくとも１つの硬化セル（５）とを備えてなり、前記セルが、直列に連続して配置されるとともに、各セルで行われる処理の持続時間に適合した長さ（Ｌ）を有しており、前記機械が、前記部品をセルから次のセルへ輸送および移動させる機械的手段と、異なった連続処理工程の際に前記セルを相互に絶縁するための絶縁手段とをも備えてなり、
前記加熱セル（２）、前記増炭セル（３）、および前記炭素拡散セル（４）が標準的な形状を有し、それぞれが、供給モジュール（１０ａ）と排出モジュール（１０ｂ）との間に配置された低圧処理区域（１４）を備えてなり、前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）が、対応する前記セル（２、３、４）の前記処理区域（１４）から熱的に絶縁された低温区域をそれぞれ形成し、前記輸送および移動させる機械的手段（１８、１９）が、前記セル（２、３、４）の前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）の中に配置されており、あるセルの前記排出モジュール（１０ｂ）が、隣接するセルの前記供給モジュール（１０ａ）に接続されている、機械。
【請求項２】
少なくとも前記加熱セル（２）および前記増炭セル（３）の前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）と、前記炭素拡散セル（４）の前記供給モジュール（１０ａ）とが、標準的な形状を有する、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
各セル（２、３、４）の縦軸（１２）が、前記供給モジュール（１０ａ）から、対応する排出モジュール（１０ｂ）に向けられており、各供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）が、前記モジュール（１０ａ、１０ｂ）の、前記軸（１２）と平行な壁上に位置する少なくとも１個のオリフィス、それぞれ供給オリフィス（１６）および排出オリフィス（１７）、を備えてなる、請求項１または２に記載の機械。
【請求項４】
少なくとも２つの連続するセル（２、３、４）の前記縦軸（１２）が、同じ方向および／または反対の方向に平行である、請求項３に記載の機械。
【請求項５】
前記セル（２、３、４）の前記長さ（Ｌ）が、前記セル（２、３、４）中で行われる処理サイクルの持続時間に適合するように、各セル（２、３、４）の前記処理区域（１４）が、対応する数の、長さが等しい標準的なモジュール（１３）から構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機械。
【請求項６】
前記増炭セル（３）に接続され、なおかつ前記加熱セル（２）および前記炭素拡散セル（４）から前記増炭セル（３）にガス流（Ｆ１）を発生させるように配置された、ガスポンプ輸送手段（７）を備えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の機械。
【請求項７】
前記増炭セル（３）が、硬化ガスを中性ガスと交互に注入する手段を備えてなり、中性ガスを注入している間に、前記部品を輸送および移動させる手段（１８、１９）が起動され、前記部品を輸送する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の機械。
【請求項８】
各処理セル（２、３、４）の前記絶縁手段（１５）が、対応する供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）における低温区域に配置されており、前記処理区域（１４）を前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）から熱的に絶縁する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の機械。
【請求項９】
前記絶縁手段が、熱的に絶縁および冷却されたドア（１５）である、請求項８に記載の機械。
【請求項１０】
前記加熱セル（２）の、前記増炭セル（３）の、前記炭素拡散セル（４）の前記処理区域（１４）が、低温壁を備えた標準的なモジュール（１３）から構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１１】
前記炭素拡散セル（４）の前記処理区域（１４）における温度が、前記加熱セル（２）および前記増炭セル（３）の前記処理区域（１４）における温度と異なっている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１２】
前記加熱セル（２）の前記供給モジュール（１０ａ）が、追加の処理セルの上流に接続され、前記供給モジュール（１０ａ）が圧力機密ドア（２１）を備えてなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１３】
前記加熱セル（２）の上流に配置された前記追加の処理セルが、対流予備加熱セルである、請求項１２に記載の機械。
【請求項１４】
前記硬化セル（５）の下流に焼戻しセルを備えてなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１５】
前記加熱セル（２）の上流に前記部品を洗浄する手段を備えてなる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、金属部品を熱化学的に処理する機械であって、少なくとも１つの加熱セルと、該処理すべき部品の表面を増炭するための１つの増炭セルと、該部品の表面からコアに拡散させる１つの炭素拡散セルと、少なくとも１つの硬化セルとを備えてなり、該セルが、直列に連続して配置されており、各セルで行われる処理の持続時間に適合した長さを有し、該部品をセルからセルへ輸送および移動させる機械的手段および異なった連続処理工程の際に該セルを相互に絶縁するための絶縁手段も備えてなる機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部品を浸炭および浸炭窒化処理するための数多くの熱化学的処理装置、特に固体セメントを含むケースの形態にある装置、制御されていない雰囲気中にある装置、炭素ポテンシャルが一定である制御された雰囲気にある装置、または圧力が約５ミリバール〜２０ミリバール、場合により１００ミリバールまでの低圧装置が存在する。
【０００３】
浸炭および浸炭窒化処理は、一般的に、炭化水素、例えばメタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）またはプロパン（Ｃ３Ｈ８）により形成される浸炭ガス、および場合により窒化ガス、例えばアンモニア（ＮＨ４）、の分圧を必要とする。浸炭操作、すなわち浸炭温度設定処理、表面増炭処理および炭素拡散処理、は、好ましくは窒素分圧の下で行う。浸炭処理の際、および硬化セルに搬送する際の酸化を全て阻止するために、どの時点でも、部品は空気に露出されない。
【０００４】
浸炭処理に続く硬化操作では、部品を急速に冷却する。この操作は、油または溶融塩の浴中で、もしくは攪拌している高圧ガス、例えば窒素、ヘリウムまたは中性ガス、例えば二酸化炭素もしくは水素、の様々な混合物中で行う。
【０００５】
これらの様々な操作、すなわち浸炭処理の様々な工程は、一般的に同じケース中で行い、硬化は別のセル中で行う。
【０００６】
欧州特許ＥＰ−Ａ−０９２２７７８号は、特に、一連の金属部品を熱処理するように設計された複数のセルを備えてなる熱処理装置を記載している。これらのセルは、すべて、処理セルと同じ圧力にある中央ケースに接続されている。部品は、セルからセルへ輸送および取扱レールにより運ばれる。対応するセル中で浸炭処理した後、その浸炭処理された部品は、中央ケースを経由して硬化セルへ運ばれる、つまり周囲の空気とは接触しない。
【０００７】
別の装置は、可動セルにより互いに接続された独立セルから構成され、該可動セルの機能は、装填および硬化セルへの搬送操作、または装填および搬送操作と同時に加圧ガス下で硬化させることである。
【０００８】
別の装置は、投入チャンバーおよびガス下で硬化させるセルを備えてなる「被駆動プレート」型の単一の仕切られたセルを備えてなる。
【０００９】
５〜２０ミリバールにおける低圧浸炭のいずれの場合も、浸炭処理の各工程、すなわち少なくとも浸炭温度設定工程、部品表面の増炭工程、および部品の表面からコアへの炭素拡散工程、は、１つの同じセル中で、または部品を前進させ、輸送する機械的手段を備えてなる単一の仕切られたセル中で連続的に行われる。その場合、機械的手段は高温区域に位置する。
【００１０】
別の種類の機械は、米国特許第３６６２９９６号に記載されている。この機械は、大気圧で行う従来のガス浸炭機械であり、浸炭処理の各行程毎に１つのセル、すなわち浸炭加熱セル、処理すべき部品の表面を増炭させるための増炭セル、および部品の表面からコアに炭素を拡散させるための炭素拡散セル、を備えてなる。これらのセルは直列に連続的に配置され、部品はセルからセルへ移動して浸炭処理を受け、セルの長さは、それらのセル中で必要な処理時間に応じて予め決められている。
【００１１】
しかし、処理の各工程が異なったセル中で行われるにしても、この種の機械は、特定の条件下で、特に高圧下でしか、機能することができない。その上、部品を前進させ、輸送するための機械的手段は、対応する処理が行われる高温区域に位置し、熱的に絶縁されていない。さらに、この種の機械は、既存の製造ラインに組み込むのが困難であり、各セルの長さを、必要な処理の持続時間に応じて簡単に調整することができない。
【発明の目的】
【００１２】
本発明の目的は、上記の欠点を無くし、部品の大量生産ラインに容易に適合させ、組み込むことができる、効率的で、融通性がある低圧熱化学的浸炭または浸炭窒化処理機械を設計することである。
【００１３】
本発明により、この目的は、付随する請求項により、より詳しくは、温度設定、増炭および炭素拡散セルが標準的な形状を有し、それぞれが、供給モジュールと排出モジュールとの間に配置された低圧処理区域を備えてなり、該供給および排出モジュールが、対応するセルの処理区域から熱的に絶縁された低温区域をそれぞれ形成し、輸送および移動のための機械的手段が、該セルの該供給および排出モジュールの中に配置されており、あるセルの排出モジュールが、隣接するセルの供給モジュールに接続されていることにより、達成される。
【００１４】
他の利点および特徴は、以下に、添付の図面を参照しながら非限定的な例としてのみ記載する、本発明の特別な実施態様の説明から、より深く理解される。
【特別な実施態様の説明】
【００１５】
図１〜６に関して、熱化学的処理機械は、真空下で金属部品を低圧浸炭処理するための機械１である。機械１は、直列に連続的に配置された複数の処理セル２〜５を備えてなる。各セルは、低圧浸炭処理の特定の工程に対応し、セル中で必要とされる処理の持続時間に応じて適合し得る標準的な形状および長さＬを有する。セルの製造技術は、１０−１ミリバール〜３０ミリバールの操作圧力を可能にする低温壁真空炉の製造技術である。
【００１６】
機械１は、セルからセルへ部品を移動させ、輸送する手段および浸炭処理の様々な工程際にセルを隣接するセルから絶縁するように設計された閉鎖手段も備えてなる。部品は、セル間で、約５ミリバール〜２０ミリバールの予め決められた圧力、すなわち浸炭圧、で輸送される。ポンプ機構が３つのセルを、輸送期間も含めて、同じ圧力に維持する。
【００１７】
図１で、機械１は、特に浸炭加熱セル２を備えてなる。セル２で行う処理の目的は、部品の温度を約８８０℃〜１０５０℃の必要とされる浸炭温度に上昇させることである。この工程は、浸炭圧力約５ミリバール〜２０ミリバールで、好ましくは窒素の存在下で行う。特別な場合には、圧力を１００ミリバールまで増加することができる。
【００１８】
機械１は、浸炭加熱セル２の下流に、増炭セル３を備えてなる。セル３で行われる処理は、部品の表面を炭素または炭素および窒素で増炭して、硬化後に部品の硬度を増加させることである。この増炭工程は、好ましくは窒素または他の中性ガスを温度約８８０℃〜１０５０℃で注入することにより行い、規則的な間隔で、硬化ガス(cementing gas)の注入により完了させる。セル３における圧力は、使用する硬化ガスに応じて例えば約５ミリバール〜２０ミリバールである。
【００１９】
増炭セル３の後、部品は最終的な炭素拡散セル４に送られる。セル４で行われる処理は、炭素を部品の厚さ方向で、部品の表面からコアに向けて、硬化した表面の必要な深さに、部品の表面で必要とされる炭素の百分率に拡散させることである。この処理工程は、浸炭加熱セル２および増炭セル３の圧力と同じ圧力で行われる。この温度は、炭素が部品中に浸透する良好な速度が得られるように、および硬化操作を行う前に部品の最適温度が得られるように、８８０℃〜１０５０℃に調節するのが好ましい。
【００２０】
炭素拡散セル４の内側で必要な処理温度は、浸炭加熱セル２および増炭セル３の内側で必要とされる温度とは異なっているのが好ましい。
【００２１】
セル２〜４の下流で、機械１は、圧力気密ドアを備えた硬化セル５も備えてなる。例えば、セル５は、ガス急冷、油急冷、塩浴急冷、または部品を必要な速度で冷却し、必要な硬度を得ることができる他の方式で急冷を行う硬化セルである。
【００２２】
図には示していない別の実施態様では、機械１は、硬化セル５の下流に焼戻しセルを備えてなることができる。焼戻し工程は、例えば温度約２００℃〜３００℃で行う。
【００２３】
浸炭加熱セル２の上流で、機械１は、セル２に入るまで待機する部品を収容するように設計された供給チャンバー６も備えてなる（図１）。この場合、部品が供給される前に、チャンバー６中の圧力が浸炭加熱セル２中の圧力と等しくなり、空気が確実にほとんど排出されるように、供給チャンバー６中の真空排気を行うことに注意する必要がある。
【００２４】
図２に示す別の実施態様では、機械１は、好適な手段により増炭セル３に接続され、セル２、３および４中に存在ガスを除去するように設計されたガスポンプ装置７を備えてなる。増炭セル３だけが、セル２および４を汚染し易い硬化ガスを含む。従って、ポンプ装置７は、汚染される可能性がある浸炭加熱セル２および炭素拡散セル４から、増炭セル３に向けて、矢印Ｆ１の方向でガス流を発生するのが有利である。
【００２５】
機械１は、供給チャンバー６の第一の独立したポンプ装置８および硬化セル５の第二の独立したポンプ装置９も備えてなる。
【００２６】
一般的な様式で、低圧浸炭処理の不可欠な３つの工程に対応する３つのセル２、３、４は、低温で、非汚染性であり、危険ではないように、低温壁セルである。硬化させるべき部品は、直列に配置された低圧浸炭処理セル２、３、４のすべてを経由して、連続的に通過する必要がある。
【００２７】
本発明により、機械１のセル２、３、４はすべて、同じ一般的なモデルに従い、各機能（加熱、増炭および拡散）に適合した標準的な形状を有し、長さＬは調整可能であり、これによって、各セルの処理時間を特定の処理速度に正確に調節することができる。この速度を変えることにより、様々な浸炭深度を効果的に達成することができる。従って、セルの長さＬは、このセル中で行われる処理の持続時間に比例する。
【００２８】
その上、温度を適合させ、処理する部品上で得るべき特性を正確に調節することができる。
【００２９】
図１および２に示す機械１の浸炭加熱セル２だけを示す図３で、セル２は、処理すべき部品が入る供給モジュール１０ａおよび処理の後に部品が出る排出モジュール１０ｂを備えてなる。供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂは、標準的な形状を有し、それぞれ金属部品の装填物１１を収容することができる。
【００３０】
セル２は、供給モジュール１０ａから排出モジュール１０ｂに向けられた縦軸１２を有する。縦軸１２は、セル２の内側で矢印Ｆ２の方向で、装填物１１が移動する方向に対応している。
【００３１】
供給モジュール１０ａと排出モジュール１０ｂとの間で、セル２は、２個の等しい標準的な中間モジュール１３を備えてなる。供給モジュール１０ａと排出モジュール１０ｂとの間に幾つかの中間モジュール１３を取り付けることにより、セル２の長さＬ１を変えることができる。例えば、炭素拡散セル４に関して、モジュール１３の数が大きい程、セル４中での装填物１１の同じ進行速度で、浸炭深度は大きくなる。
【００３２】
セル２の標準的なモジュール１３は、低圧処理区域１４を構成し、その中でセル２に適した処理が行われる。処理区域１４は、好ましくは標準的なモジュール１３により低温壁を備え、隔離され、供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂから絶縁されており、供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂは、セル２の低温区域を構成する。低温区域は、例えば供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂと、隔離された処理区域１４との間に配置された、熱的に絶縁された冷却ドア１５により、熱的に絶縁されている。
【００３３】
例えば、ドア１５の冷却は、ドア１５のレベルで水を循環させる熱交換機により行われる。
【００３４】
図３で、供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂは、実質的にＵ字形断面の標準的な形状を有し、それぞれ隣接するモジュール１３と接続する開口部、およびセル２の末端を閉鎖する３個の壁を備えてなる。図３に示す特別な実施態様では、供給モジュール１０ａは、供給モジュール１０ａの、セル２の縦軸１２と平行な壁上に位置する供給オリフィス１６を備えてなり、排出モジュール１０ｂは、排出モジュール１０ｂの、縦軸１２と平行な壁上に位置し、縦軸１２に対してセル２の同じ側に位置する排出オリフィス１７を備えてなる。部品の装填物１１は、セル２の同じ側を経由して進入および退出する。
【００３５】
供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂは、それぞれ、例えば装填物１１を押し、対応するモジュール１０ａ、１０ｂから除去するように設計された排出装置１８、および装填物１１を、除去する前に、固定するように設計された緩衝停止装置１９を備えてなる。排出装置１８および緩衝停止装置１９は、部品をセル間で移動させ、輸送することができる機械的手段を構成し、セル２、３、４の低温区域に位置するのが有利である。
【００３６】
セルの内側における装填物１１の移動は、装填物１１自体により行われ、新しい装填物１１が供給される度に装填物１１を１個ずつ押して前進させる。従って、処理区域１４は、移動または前進のための機械的手段を全く含まず、その手段は、セルの供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂにより構成される低温区域にのみ配置されている。
【００３７】
移動手段を供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂ、すなわち各セルの低温区域のレベルに配置することにより、特に、浸炭処理の効率が向上し、セル間で部品の特性がより効果的に保護される。
【００３８】
さらに、増炭セル３は、硬化ガス注入工程と交互に中性ガス注入工程を備えてなり、セル間における部品の移動は、この中性ガス注入工程と同時に行われるのが有利である。従って、十分に長い中性ガス注入時間帯を設け、それに従って、機械１に沿って全ての装填物１１を移動できるように、異なった移動および前進手段を起動する必要がある。従って、硬化ガスは、増炭セル３中にのみ閉じこめられ、他のセル２および４を汚染する危険性がない。
【００３９】
図１および２に示す特別な実施態様では、浸炭加熱セル２は、２個の標準的なモジュール１３を備えてなり、セル２の供給オリフィス１６および排出オリフィス１７は平行であり、縦軸１２に対してセル２の同じ側に位置する。
【００４０】
次の増炭セル３は、単一の標準的なモジュール１３を備えてなり、その縦軸１２が、前にあるセルの縦軸１２と平行になり、同じ方向に向くように配置されている。従って、供給モジュール１０ａの供給オリフィス１６は、前にあるセル２の排出モジュール１０ｂの排出オリフィス１７と向き合い、セル３の排出モジュール１０ｂの排出オリフィス１７は、縦軸１２に対して、セル３の、供給モジュール１０ａの供給オリフィス１６と同じ側に配置されている。
【００４１】
従って、炭素拡散セル４は、やはり２個の標準的なモジュール１３を備えてなり、他の２つのセルと平行に配置され、その縦軸１２は、浸炭加熱セル２と同じ方向を向き、浸炭加熱セル２と整列している。従って、供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂのそれぞれ供給オリフィス１６および排出オリフィス１７は、セル４の、縦軸１２に対して同じ側に配置されている。硬化セル５は、セル４の排出オリフィス１７に接続され、供給チャンバー６はセル２の供給オリフィス１６に接続されている。
【００４２】
従って、図１および２による機械１の配置は、実質的にＬ字形の形状で互いに向き合っており、部品は、セル中を矢印Ｆ２（図１）の方向で移動する。
【００４３】
さらに、セル２、３、４の供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂは、２つの隣接するセル間で接続小室２０を形成するように配置するのが有利である。その際、機械１の小室２０は、処理工程中でセルからセルへのガスおよび圧力を絶縁する装置２１を備えてなることができる。小室２０は、セル間のガス流を制御するための逆止め弁機構も備えてなることができる。
【００４４】
例えば、機械１は、浸炭加熱セル２の供給モジュール１０ａと供給チャンバー６との間に配置された圧力機密ドア２１を備えてなる。
【００４５】
図４に示す別の実施態様では、低圧浸炭処理機械１は、連続的に平行に配置された３つのセル２、３、４を備えてなる。セル３の縦軸１２は、セル２および４の縦軸１２に対して平行で、対向するように向いている。セル３の供給モジュール１０ａの供給オリフィス１６は、セル２の排出モジュール１０ｂに面するように配置されているのに対し、セル３の排出モジュール１０ｂの排出オリフィス１７は、セル３の、縦軸１２に対して他の側に配置され、セル４の供給モジュール１０ａに面している。セル３のモジュール１０ａおよび１０ｂの供給オリフィス１６および排出オリフィス１７の、この特別な反対の向きにより、機械１は、実質的にＳ字形の一般的な形状で配置され、セル２、３、４が互いに向き合うことができる。これによって、大きな空間が節約され、機械の全体的な長さを比較的小さくすることができる。
【００４６】
さらに、機械１は、処理サイクルの初めに、供給チャンバー６に供給されるのを待つ装填物１１の貯蔵区域２２を備えてなり、処理サイクルの最後に、硬化セル５の下流で、例えば別の場所に取り出されるのを待つ装填物１１の貯蔵区域２３を備えてなることができる。
【００４７】
図５に示す別の実施態様では、セル２および３の縦軸１２が同じ方向を向いており、セル４の縦軸１２が他の２つと反対向きになっている。この場合、セル３および４は、セル２に対してずれている。従って、機械１は、全体的な長さがより大きくなっている。この特別な、実質的にＵ字形の配置により、特に、セル３、６および５にそれぞれ関連するポンプ装置７、８および９を機械１に組み込むことができる。
【００４８】
機械１は、セルに隣接して浸炭処理サイクルの正しい運転を検査および／または制御するための、管理、検査および／または制御装置２４をさらに備えてなることができる。
【００４９】
図６に示す機械１の別の実施態様は、図５に示す別の実施態様とは、セル２、３、４の標準的な中間モジュール１３の数により異なっている。これらのセルは、実際、それぞれ３、２および３個の、供給モジュール１０ａと排出モジュール１０ｂとの間に配置された標準的なモジュール１３を備えてなる。これによって、対応するセル中で部品により費やされる時間が増加する。
【００５０】
図５に示す機械１のレイアウトから出発して、セル２の排出モジュール１０ｂを取り外し、別の標準的なモジュール１３を追加し、排出モジュール１０ｂを再度設置することができる。セル３および４についても、別の標準的なモジュール１３を同様にして追加する。この特別なレイアウトは、機械１を用途および必要な処理時間に応じて容易に修正する、大きな融通性を例示している。
【００５１】
従って、一般的な様式で、１つの、同じ低圧浸炭機械１で、セル２、３、４のそれぞれの長さＬ１、Ｌ２およびＬ３（図１）は、それらのセルが備えてなる標準的なモジュール１３の数に応じて、異なっていてよい。そのような機械１は、設置場所に容易に適合し、複数の様々な形状を取ることができる。従って、機械１は、特に機械１の各セル２、３、４の標準的な供給モジュール１０ａ、排出モジュール１０ｂおよび標準的な中間モジュール１３のために、用途、設置場所の大きさ、および必要な処理時間に応じて、完全に再配置できる構造が得られる。これによって、特に時間および空間が節約され、生産性が向上する。
【００５２】
その上、図４、５および６に示す機械１は、貯蔵区域２２および２３を互いに接近して配置することができる。これによって、装填物１１の取扱が、より簡単で、迅速になる。
【００５３】
図には示していない別の実施態様では、機械１は、セル４の下流に２つの硬化セル、例えば１つの油硬化セルおよび１つのガス硬化セル、もしくは２つのガス硬化セル、を備えてなることができる。この場合、炭素拡散セル４の排出モジュール１０ｂは、他のセルの排出モジュール１０ｂとは異なり、セル４の対応する縦軸１２と平行に、各壁上に配置された２個の排出オリフィス１７を備えてなる。この場合、２つの硬化セルは同じ排出モジュール１０ｂに接続され、部品は、第一または第二の硬化セルに供給されてから、処理の後に取り出される。
【００５４】
図には示していない別の実施態様では、機械１は、供給チャンバー６と浸炭加熱セル２との間に部品の洗浄セルを備えてなり、硬化させるように設計された部品の準備を行うことができる。例えば、この洗浄セルは、大気圧または場合により蒸気相の分圧中で作動する洗浄または脱脂機械である。
【００５５】
図には示していない別の実施態様では、機械１は、浸炭加熱セル２の上流に、部品の対流予備加熱セルを備えてなることができる。例えば、この予備加熱セルは、部品が浸炭加熱セル２に供給される前に、その部品を例えば約３００℃〜５００℃の温度に加熱するように設計された対流予備加熱炉である。対流予備加熱により、加熱を均質にし、特に部品を酸化させ、その表面を十分に活性化する。この工程は、空気中、大気圧で、好ましくは少量の窒素を加えて行う。予備加熱セルは、部品の予備加熱の後、浸炭加熱セル２中の部品の滞留時間が短くなるので、時間の節約にもなる。予備加熱工程が完了した後、予備加熱セルを真空排気してから、部品を次のセルの内側に移動させる。
【００５６】
対流予備加熱セルを使用する場合、浸炭加熱セル２の供給モジュール１０ａと予備加熱セルとの間に圧力気密ドア２１を配置する必要がある。
【００５７】
従って、機械１の上記のどの実施態様においても、処理機械１には下記の利点がある。機械１は、セル２、３および４における処理区域１４の低温壁のために、外側が低温であり、非汚染性である。セル２、３、４が標準的な形状を有し、中間モジュール１３および標準的な供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂによって長さを適合させることができるので、これらを、既存のどの機械加工設備およびどの大量生産部品製造設備にでも設置することができる。従って、生産性は大きく改善される。設置の融通性により、所望により使用するセル、特に洗浄、予備加熱および焼戻しセル、を、製造順序に従って挿入しても、しなくてもよく、あるいは熱処理を行うこともできる。
【００５８】
さらに、セルまで部品を移動させるための機械的手段は、セルの低温区域、すなわち供給モジュール１０ａおよび排出モジュール１０ｂ中にのみ位置する。これによって、低圧浸炭処理の効率が改良される。
【００５９】
本発明は、上記の様々な実施態様に限定されるものではない。特に、処理すべき部品を、支持体上に配置した一連の部品により形成することができる。セルは、どのような好適な形状でも有することができる。移動および閉鎖手段は、２つの隣接するセル間で密閉性および予め決められた圧力特性を確保できるなら、どのような好適な手段によっても形成することができる。硬化ガスは、プロパンまたは他の、部品の表面処理を行うための増炭セル３の温度に関連し得る、どのような炭化水素でもよい。
【００６０】
セルの低温区域に位置する移動手段は、他のいずれかの移動機構および全く異なった緩衝停止機構により形成することができる。２つの隣接するセル間の移動が予め決められた圧力で行われるのであれば、機械１は、処理の途中で、必要であれば、移動工程の際に、小室２０の内側の圧力を調節および制御するための追加の手段（図には示していない）を含むことができる。
【００６１】
焼戻しセルを設置する場合、その後に、機械は、部品を例えば他の仕上げ処理機械（ショットピーニング、修正）に移動させるように設計された追加の移動手段（図には示していない）を備えてなることができる。
【００６２】
セル２〜４は、加熱装置、ガス注入回路および真空ポンプ用（図には示していない）のポンプコネクタを備えてなることができる。
【００６３】
図には示していない別の実施態様では、浸炭窒化処理をセル３および４で行うことができる。その場合、熱化学的処理機械１は、窒化ガスを注入する拡散セル４を備えた真空浸炭窒化処理機械である。例えば、窒素増炭は、アンモニア（ＮＨ３）のようなガスを表面増炭セル３および拡散セル４の中に、必要とされる結果に応じて決められた率で導入することにより、行われる。
【００６４】
機械の操作は前と同じであり、処理すべき部品を各処理セル中に連続的に通過させる。これらのセルも同じ構造を有し、供給モジュール、排出モジュール、およびこれらのモジュール間に配置された標準的な中間モジュールにより、作業場、用途およびセル中での必要な処理時間に応じて完全に再配置できる機械を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の熱化学的処理機械の第一実施態様を図式的に示す上面図である。
【図２】図１による熱化学的処理機械の、別の実施態様を図式的に示す上面図である。
【図３】図１および２による熱化学的処理機械のセルを示す。
【図４】本発明の熱化学的処理機械の別の実施態様を図式的に示す上面図である。
【図５】本発明の熱化学的処理機械の別の実施態様を図式的に示す上面図である。
【図６】本発明の熱化学的処理機械の別の実施態様を図式的に示す上面図である。
【図１】
2008509282.tif 000003
【図２】
2008509282.tif 000004
【図３】
2008509282.tif 000005
【図４】
2008509282.tif 000006
【図５】
2008509282.tif 000007
【図６】
2008509282.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月23日(2007.4.23)
【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】
金属部品を熱化学的に処理する機械（１）であって、少なくとも１つの加熱セル（２）と、前記処理すべき部品の表面を増炭するための１つの増炭セル（３）と、前記部品の表面からコアに拡散させる１つの炭素拡散セル（４）と、少なくとも１つの硬化セル（５）とを備えてなり、前記セルが、直列に連続して配置されるとともに、各セルで行われる処理の持続時間に適合した長さ（Ｌ）を有しており、前記機械が、前記部品をセルから次のセルへ輸送および移動させる機械的手段と、異なった連続処理工程の際に前記セルを相互に絶縁するための絶縁手段とをも備えてなり、
前記加熱セル（２）、前記増炭セル（３）、および前記炭素拡散セル（４）が標準的な形状を有し、それぞれが、供給モジュール（１０ａ）、低圧処理区域（１４）、および排出モジュール（１０ｂ）を、縦軸に沿って連続的に備えてなり、あるセルの前記排出モジュール（１０ｂ）が、隣接するセルの前記供給モジュール（１０ａ）に接続されており、前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）が、対応する前記セル（２、３、４）の前記処理区域（１４）から熱的に絶縁された低温区域をそれぞれ形成し、前記輸送および移動させる機械的手段（１８、１９）が、前記セル（２、３、４）の前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）の中に配置されている、機械。
【請求項２】
少なくとも前記加熱セル（２）および前記増炭セル（３）の前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）と、前記炭素拡散セル（４）の前記供給モジュール（１０ａ）とが、標準的な形状を有する、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
各セル（２、３、４）の縦軸（１２）が、前記供給モジュール（１０ａ）から、対応する排出モジュール（１０ｂ）に向けられており、各供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）が、前記モジュール（１０ａ、１０ｂ）の、前記軸（１２）と平行な壁上に位置する少なくとも１個のオリフィス、それぞれ供給オリフィス（１６）および排出オリフィス（１７）、を備えてなり、前記部品を各排出モジュール（１０ｂ）から対応する供給モジュール（１０ａ）に輸送する手段（１８）が、前記縦軸（１２）に対して直角に作用する、請求項１または２に記載の機械。
【請求項４】
少なくとも２つの連続するセル（２、３、４）の前記縦軸（１２）が、同じ方向および／または反対の方向に平行である、請求項３に記載の機械。
【請求項５】
前記セル（２、３、４）の前記長さ（Ｌ）が、前記セル（２、３、４）中で行われる処理サイクルの持続時間に適合するように、各セル（２、３、４）の前記処理区域（１４）が、対応する数の、長さが等しい、直列に配置された標準的なモジュール（１３）から構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機械。
【請求項６】
前記増炭セル（３）に接続され、なおかつ前記加熱セル（２）および前記炭素拡散セル（４）から前記増炭セル（３）にガス流（Ｆ１）を発生させるように配置された、ガスポンプ輸送手段（７）を備えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の機械。
【請求項７】
前記増炭セル（３）が、硬化ガスを中性ガスと交互に注入する手段を備えてなり、中性ガスを注入している間に、前記部品を輸送および移動させる手段（１８、１９）が起動され、前記部品を輸送する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の機械。
【請求項８】
各処理セル（２、３、４）の前記絶縁手段（１５）が、対応する供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）における低温区域に配置されており、前記処理区域（１４）を前記供給モジュール（１０ａ）および排出モジュール（１０ｂ）から熱的に絶縁する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の機械。
【請求項９】
前記絶縁手段が、熱的に絶縁および冷却されたドア（１５）である、請求項８に記載の機械。
【請求項１０】
前記加熱セル（２）の、前記増炭セル（３）の、および前記炭素拡散セル（４）の前記処理区域（１４）が、低温壁を備えた標準的なモジュール（１３）から構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１１】
前記炭素拡散セル（４）の前記処理区域（１４）における温度が、前記加熱セル（２）および前記増炭セル（３）の前記処理区域（１４）における温度と異なっている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１２】
前記加熱セル（２）の前記供給モジュール（１０ａ）が、追加の処理セルの上流に接続され、前記供給モジュール（１０ａ）が圧力機密ドア（２１）を備えてなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１３】
前記加熱セル（２）の上流に配置された前記追加の処理セルが、対流予備加熱セルである、請求項１２に記載の機械。
【請求項１４】
前記硬化セル（５）の下流に焼戻しセルを備えてなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項１５】
前記加熱セル（２）の上流に前記部品を洗浄する手段を備えてなる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機械。
【国際調査報告】
2008509282.tif 000009
2008509282.tif 000010
2008509282.tif 000011
2008509282.tif 000012