(57)【要約】【課題】特定の被加熱材の焼入れ処理に適したオイル等の焼入れ用液体を選定する試験を行うのに適した焼入れ装置を提供する。【解決手段】焼入れ装置１では、フランジ４の上に、試験片Ｓを収容する石英管２、この石英管２を加熱する加熱炉３、試験片Ｓを上下移動させる駆動機構８を有する真空ボックス７を搭載してユニット化し、フランジ４の下に分離可能に真空容器５を配設している。真空容器５内には焼成された試験片Ｓの焼入れを行うための試料液ＬＡが収容されている。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材を収容する円筒状の減圧管と、該減圧管を加熱する加熱炉と、前記減圧管の下部を支持する貫通孔を有するフランジと、該フランジの下面のうち前記貫通孔を囲む部分に当接可能な開口部を有しかつ前記被加熱材の焼入れ用液体を収容する減圧容器と、該減圧容器を支持しかつ該減圧容器の開口部を前記フランジの下面に対して当接または離間させる第１の昇降手段と、前記減圧管の上部に支持された減圧ボックスと、該減圧ボックスに配設されかつ前記被加熱材を前記減圧管と前記減圧容器内の焼入れ用液体中との間で上下移動させる第２の昇降手段とを備えたことを特徴とする焼入れ装置。
【請求項２】
フランジは、減圧手段に接続する一端と前記フランジの下面に減圧容器の開口部内に向けて開口する他端とを有する吸引路と、前記減圧手段により減圧される減圧管、減圧容器および減圧ボックス内の減圧値を測定するための減圧値測定用通路と、第１の昇降手段により減圧容器の開口部が前記フランジの下面に当接している場合に前記減圧容器内に延びる加熱手段と、該加熱手段の近傍位置に配設されかつ前記フランジを冷却する第１の冷却手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の焼入れ装置。
【請求項３】
減圧ボックスは、不活性ガス導入口を備えたことを特徴とする請求項２記載の焼入れ装置。
【請求項４】
減圧管は、フランジと加熱炉との間に設けられた第２の冷却手段と、前記加熱炉と減圧ボックスとの間に設けられた第３の冷却手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の焼入れ装置。
【請求項５】
第１の昇降手段は、該第１の昇降手段により減圧容器の開口部がフランジの下面から離間している場合に前記フランジの外側に位置する回転軸を中心として回転する回転手段の回転体の外周部上に支持されたことを特徴とする請求項１記載の焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空等の減圧条件下あるいは雰囲気ガス存在下で、金属等の被加熱材に対して焼入れ処理を行う焼入れ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、焼入れ装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３等の公知文献に開示された構成がしられている。特に特許文献２は、真空加熱室と、この真空加熱室に隣接して設けられた真空焼入れ室と、この真空焼入れ室内で加熱された被加熱材を冷却する冷却用液槽と、上記真空加熱室および真空焼き入れ室とを真空にまで減圧する真空ポンプとを備えた構成を開示している。
【０００３】
このような焼入れ装置は、製造段階で、大量の機械部品、工具、治具または金型等の被加熱材に対して焼入れ処理に適している。
【０００４】
ところで、製造段階前に、特定の被加熱材の焼入れ処理に適したオイル等の焼入れ用液体を選定する試験を行う必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−４２４８２号公報
【特許文献２】
特許２８１１５８１号
【特許文献３】
特開平７−４１８４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の焼入れ装置は上述のような構成を有しているので、上述の選定試験を上述の焼入れ装置で行う場合には、数種の液体について冷却用液槽に対して注入または排出を繰り返す作業を行わなければならず、使い勝手が悪いという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、特定の被加熱材の焼入れ処理に適したオイル等の焼入れ用液体を選定する試験を行うのに適した焼入れ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る焼入れ装置は、被加熱材を収容する円筒状の減圧管と、該減圧管を加熱する加熱炉と、前記減圧管の下部を支持する貫通孔を有するフランジと、該フランジの下面のうち前記貫通孔を囲む部分に当接可能な開口部を有しかつ前記被加熱材の焼入れ用液体を収容する減圧容器と、該減圧容器を支持しかつ該減圧容器の開口部を前記フランジの下面に対して当接または離間させる第１の昇降手段と、前記減圧管の上部に支持された減圧ボックスと、該減圧ボックスに配設されかつ前記被加熱材を前記減圧管と前記減圧容器内の焼入れ用液体中との間で上下移動させる第２の昇降手段とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による焼入れ装置を示す正面図であり、図２は図１に示した焼入れ装置を示す側面図であり、図３は図１に示した焼入れ装置における回転手段を一部破断して示す平面図であり、図４は図１に示した焼入れ装置における要部を拡大して示す縦断面図であり、図５は図１に示した焼入れ装置における減圧ボックスおよび第２の昇降手段を拡大して示す縦断面図であり、図６は図１に示した焼入れ装置におけるフランジを拡大して示す平面図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図であり、図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。なお、図１、図４、図５および図７では図面に向かって手前側を前方とし奥側を後方とする。図２および図８では図面に向かって左側を前方とし右側を後方とする。図３および図６では図面に向かって下側を前方とし上側を後方とする。
【００１０】
図において１は真空または減圧下で焼入れ処理を行うための焼入れ装置である。この焼入れ装置１は、試験片（被加熱材）Ｓを収容する円筒状の石英管（減圧管）２と、この石英管２を外側から赤外線の輻射で加熱する加熱炉３と、上記石英管２の下部を略円筒状の支持部材２ａおよびＯリング２ｂを介して支持する貫通孔４ａを有するフランジ４と、このフランジ４の下面４ｂのうち上記貫通孔４ａを囲む部分に当接可能な開口部５ａを有しかつ試験片Ｓの試料液（焼入れ用液体）ＬＡを所定の液量だけ収容するビーカＢ１を内部に保持する真空容器（減圧容器）５と、この真空容器５を支持しかつこの真空容器５を矢印Ａ方向またはＢ方向に上下移動させて上記フランジ４の下面４ｂに対して当接または離間させるエアシリンダ（第１の昇降手段）６と、石英管２の上部に略円筒状の支持部材２ａおよびＯリング２ｂを介して支持された真空ボックス（減圧ボックス）７と、この真空ボックス７に配設されかつ試験片Ｓを石英管２と真空容器５内の試料液ＬＡ中との間で矢印Ａ方向またはＢ方向に上下移動させる駆動機構（第２の昇降手段）８とから概略構成されている。
【００１１】
フランジ４は、架台９の矩形上面９ａの後半分の四隅に立設された支柱１０の上部に固設された略矩形状の支持板１１の下面にその貫通孔１１ａと同軸に配設されている。なお、架台９の下側の四隅には、図１および図２に示すように架台９を移動するためのキャスタ１４がそれぞれ配設されている。
【００１２】
フランジ４内には、図１に示す真空ポンプ（減圧手段）１５の接続管１５ａに接続する開口端（一端）１６ａとフランジ４の下面４ｂに真空容器５の開口部５ａ内に向けて開口する開口端（他端）１６ｂとを有する断面Ｌ字状の吸引路１６が形成されている。また、フランジ４内には、図６および図７に示すように貫通孔４ａを挟んで吸引路１６と対向する位置に断面Ｌ字状の真空値測定用通路（減圧値測定用通路）１７が形成されており、この真空値測定用通路１７には測定装置（図示せず）との接続を行うコネクタ１８が配設されている。なお、フランジ４内には、真空値測定用通路１７の近傍位置にスペアポート１９が形成されている。
【００１３】
フランジ４の貫通孔４ａの近傍位置には、図６に示すように断面矩形状の貫通孔４ｃが形成されており、この貫通孔４ｃ内には真空容器５内の試料液ＬＡ中へ浸けられる略Ｌ字形に折り曲げられた下端部２０ａを有する、いわゆる投込みヒータとしてのシーズヒータ（加熱手段）２０が装着されている。なお、２０ｂはシーズヒータ２０の配線部である。また、フランジ４の貫通孔４ｃ内には、シーズヒータ２０の近傍位置に、試料液ＬＡの温度を測定するための熱電対２１が貫通して配設されている。この熱電対２１の下端部２１ａは試料液ＬＡ中にビーカＢ１の底部から所定の距離まで浸かるように設定されている。
【００１４】
フランジ４のシーズヒータ２０の近傍位置には、図６および図８に示すようにフランジ４を冷却するための冷却水路（第１の冷却手段）２２が形成されている。なお、２２ａは冷却水入口であり、２２ｂは冷却水出口である。
【００１５】
このようなフランジ４の下面４ｂには、エアシリンダ６による上方移動により、Ｏリング２３を介して上記真空容器５の開口部５ａが当接可能である。真空容器５は透明強化ガラス製のフラスコであり、この真空容器５の外側には、図４に示すようにフランジ４の下面４ｂに固定された函状の保護カバー２４が配設されている。真空容器５内のビーカＢ１は真空容器５の底部に配置された固定皿２５上に載置されている。保護カバー２４の底部にはエアシリンダ６の上部に水平に保持テーブル２６が固定されている。エアシリンダ６の下部は、架台９の上部に配設されたターンテーブル２７上の回転軸（図示せず）から離れた位置に支持されている。ターンテーブル２７は、架台９内に配設された駆動モータ（図示せず）により、上記エアシリンダ６により真空容器５の開口部５ａがフランジ４の下面４ｂから所定距離だけ離間している場合に、フランジ４の外側に位置する回転軸（図示せず）を中心として、９０°ずつ回転可能である。また、ターンテーブル２７上には、図３に示すように、上記エアシリンダ６の他に、エアシリンダ６から矢印Ｒ２方向に９０°離れた位置に配置されかつ試験片Ｓを洗浄する洗浄器２８を昇降自在に支持するエアシリンダ２９と、エアシリンダ６から矢印Ｒ１方向に９０°離れた位置に配置されかつ洗浄器２８により洗浄された試験片Ｓの表面にエアを吹き付けてこれを乾燥する乾燥機３０を昇降自在に支持するエアシリンダ３１とが搭載されており、またエアシリンダ６から１８０℃の位置に常圧試験用の標準液ＬＢを収容するビーカＢ２を保持する保持テーブル３２を昇降自在に支持するエアシリンダ３３が搭載されている。なお、架台９上の支持板１１の下面には、駆動機構（図示せず）により真空容器５の開口部５ａを開閉する液受けシャッタ３４が水平方向移動可能に配設されている。
【００１６】
一方、石英管２の外側には、上述のようなフランジ４と加熱炉３との間にフランジ４に対する加熱炉３からの熱的影響を遮断する冷却水路（第２の冷却手段）３５が設けられており、加熱炉３と真空ボックス７との間には真空ボックス７に対する加熱炉３からの熱的影響を遮断する冷却水路（第３の冷却手段）３６が設けられている。
【００１７】
真空ボックス７内の駆動機構８は、図５に示すように、真空ボックス７の壁面７ａに回転可能に配設された駆動軸３７ａを有するサーボモータ３７と、このサーボモータ３７の駆動軸３７ａから矢印Ｂ方向に離れかつ真空ボックス７の壁面７ａに駆動軸３７ａと平行に回転可能に配設された従動軸３８と、真空ボックス７の内側であってサーボモータ３７の駆動軸３７ａの先端に固定されたタイミングプーリ３９と、真空ボックス７の内側であって従動軸３８の一端に固定されたタイミングプーリ４０と、２つのタイミングプーリ３９、４０間に配設された第１のタイミングベルト４１と、この第１のタイミングベルト４１に支持されて矢印Ａ方向またはＢ方向に上下移動可能な移動体４２と、この移動体４２に支持されかつ下端部４３ａで試験片Ｓを保持する支持棒４３と、上記サーボモータ３７の駆動軸３７ａの基部に固定されたタイミングプーリ４４と、上記従動軸３８の他端に固定されたタイミングプーリ４５と、２つのタイミングプーリ４４、４５間に配設された第２のタイミングベルト４６とから概略構成されている。支持棒４３の下端部４３ａは、サーボモータ３７の駆動力により石英管２内の所定位置と真空容器５内の試料液ＬＡ中との間で上下移動可能である。
【００１８】
真空ボックス７の壁面７ａの内側には第１のタイミングベルト４１の回転駆動を案内するガイド４７が設けられており、壁面７ａの外側には第２のタイミングベルト４６の回転駆動を案内するガイド４８が設けられている。また、第２のタイミングベルト４６の外側には、第１のタイミングベルト４１と同期回転する第２のタイミングベルト４６の移動距離を測定する試験片上限検知センサ４９、試験片下限検知センサ５０、加熱炉原点検知センサ５１および液体位置検知センサ５２が配設されている。
【００１９】
真空ボックス７の壁面７ｂには、支持棒４３の下端部４３ａまで延在して試験片Ｓの表面に当接する熱電対５４の測定温度を取出すための取出口５５と、真空ボックス７内へＮ２ガス（以下、窒素ガスという）等の不活性ガスを導入するための導入口（不活性ガス導入口）５６とが形成されている。
【００２０】
このような真空ボックス７および上記加熱炉３は、上記支持板１１上に立設された側板５７に固定されている。側板５７および架台９の後部には、一連の焼入れ処理を制御する制御部（図示せず）を収納した制御ボックス５８が設けられている。この制御ボックス５８内には、上述の不活性ガス等の雰囲気ガス存在下で行う焼入れ処理後において真空容器５内から雰囲気ガスを排気するための排気ブロア５９および排気口６０が設けられている。
【００２１】
次に動作について説明する。
まず、駆動機構８のサーボモータ３７を駆動することにより移動体４２を矢印Ｂ方向に下げ、支持棒４３の下端部４３ａをフランジ４の貫通孔４ａ内を通過して試験片下限位置まで下げる。この状態で焼入れ試験の対象となる試験片Ｓを下端部４３ａに取り付けた後、サーボモータ３７を逆回転させて移動体４２を矢印Ａ方向に上げ、支持棒４３の下端部４３ａを再び貫通孔４ａ内を通過して試験片上限位置まで上げる。なお、試験片下限位置は試験片下限検知センサ５０により検知され、試験片上限位置は試験片上限検知センサ４９により検知される。
【００２２】
次に、上記試験片Ｓの焼入れ処理に適すると予想される試料液ＬＡを容れたビーカＢ１を、エアシリンダ６により最下位置に下降した保持テーブル２６上の真空容器５内の固定皿２５上に載置する。ここで、最下位置はフランジ４の下面４ｂから矢印Ｂ方向に延びるシーズヒータ２０の下端部２０ａおよび熱電対２１の下端部２１ａが真空容器５の開口部５ａから抜け出る位置を基準に決められる。次に、エアシリンダ６により真空容器５をその開口部５ａがフランジ４の下面４ｂに当接するまで上昇させ、ビーカＢ１内の試料液ＬＡ中にシーズヒータ２０および熱電対２１を浸ける。ここで、シーズヒータ２０により試料液ＬＡが所定の温度まで加温され、その温度は熱電対２１により常に検知される。
【００２３】
次に、真空ポンプ１５を駆動することにより、フランジ４に設けられた吸引路２６を通じて真空容器５、石英管２および真空ボックス７内を１つの減圧空間として所望の真空値まで減圧すると共に、石英管２を加熱炉３により所定の加熱温度で加熱する。ここで、減圧空間の真空値はフランジ４の真空値測定用通路１７を通じて測定装置（図示せず）により常に測定される。また、試験片Ｓに対する加熱温度は熱電対５４により常に測定される。
【００２４】
次に、試験片Ｓに対する焼成が終了すると、サーボモータ３７を駆動することにより試験片Ｓを試験片下限位置まで下げて試料液ＬＡに浸ける。このとき、試験片Ｓの温度変化が冷却曲線として熱電対５４により測定される。なお、試料液ＬＡがオイルである場合において、焼成された試験片Ｓをオイルに浸ける際にオイルが引火したときには、真空ボックス７の導入口５６から窒素ガス等の不活性ガスを減圧空間内に導入することにより、真空ボックス７から見て吸引路１６を有するフランジ４の下側にある火災に対して効率よく不活性ガスを照射して迅速に消火することが可能である。
【００２５】
次に、真空ポンプ１５および加熱炉３を停止して上記減圧空間を常温常圧に戻した後に、エアシリンダ６によりフランジ４の下面４ｂから真空容器５の開口部５ａを離間させ、上記最下位置まで真空容器５を下げる。次に、ターンテーブル２７を矢印Ｒ１方向に９０°回転させて試験片Ｓの下側に洗浄器２８を配置し、エアシリンダ２９により洗浄器２８を上昇させて試験片Ｓを洗浄する。次に、エアシリンダ２９により洗浄器２８を下降させた後、ターンテーブル２７を矢印Ｒ２方向に１８０°回転させて試験片Ｓの下側に乾燥機３０を配置し、エアシリンダ３１により乾燥機３０を上昇させて洗浄器２８により洗浄された試験片Ｓの表面にエアを吹き付けてこれを乾燥する。
【００２６】
なお、標準液ＬＢを用いて焼入れ試験を行う場合には、真空容器５を用いずに常圧下で行うことが可能である。また、窒素ガス等の雰囲気ガスの存在下で焼入れ試験を行う場合には、減圧下で減圧空間内に真空ボックス７の導入口５６から窒素ガス等の不活性ガスを導入して行うことが可能である。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、フランジ４の下面４ｂに対して真空容器５の開口部５ａを当接または離間させるように構成したので、真空容器５内の試料液ＬＡの交換を容易に行うことができ、特定の試験片Ｓの焼入れ処理に適したオイル等の焼入れ用液体の選定を迅速に行うことができるという効果がある。また、フランジ４の上に石英管２、加熱炉３、真空ボックス７および駆動機構８を搭載してユニット化し、フランジ４の下に分離可能に真空容器５を配設するように構成したので、フランジ４のサイズに焼入れ装置を実質的に纏めることができ、コンパクト化を図ることができるという効果がある。
【００２８】
この実施の形態１によれば、フランジ４に真空ポンプ１５に接続された吸引路１６と、真空ポンプ１５により減圧される石英管２、真空容器５および真空ボックス７内の真空値を測定するための真空値測定用通路１７と、エアシリンダ６により真空容器５の開口部５ａがフランジ４の下面４ｂに当接している場合に真空容器５内に延びて試料液ＬＡを加温するシーズヒータ２０と、このシーズヒータ２０の近傍位置に配設されかつフランジ４を冷却する冷却水路２２とを備えるように構成したので、焼入れ処理に必要な要素をフランジ４に集約することができ、コンパクト化を図ることができるという効果がある。
【００２９】
この実施の形態１によれば、真空ボックス７に導入口５６を備えるように構成したので、試料液ＬＡがオイルである場合において、焼成された試験片Ｓをオイルに浸ける際にオイルが引火したときには、真空ボックス７の導入口５６から窒素ガス等の不活性ガスを減圧空間内に導入することにより、真空ボックス７から見て吸引路１６を有するフランジ４の下側にある火災に対して効率よく不活性ガスを照射して迅速に消火することができるという効果がある。
【００３０】
この実施の形態１によれば、石英管２の外側であってフランジ４と加熱炉３との間に冷却水路３５を設け、加熱炉３と真空ボックス７との間に冷却水路３６を設けるように構成したので、加熱炉３の熱的影響からフランジ４および真空ボックス７を保護することができるという効果がある。
【００３１】
この実施の形態１によれば、真空容器５を上下移動させるエアシリンダ６をターンテーブル２７上に搭載するように構成したので、試験片Ｓの洗浄、乾燥の他、試料液ＬＡと標準液ＬＢとの交換を容易に行うことができるという効果がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、被加熱材を収容する円筒状の減圧管と、該減圧管を加熱する加熱炉と、前記減圧管の下部を支持する貫通孔を有するフランジと、該フランジの下面のうち前記貫通孔を囲む部分に当接可能な開口部を有しかつ前記被加熱材の焼入れ用液体を収容する減圧容器と、該減圧容器を支持しかつ該減圧容器の開口部を前記フランジの下面に対して当接または離間させる第１の昇降手段と、前記減圧管の上部に支持された減圧ボックスと、該減圧ボックスに配設されかつ前記被加熱材を前記減圧管と前記減圧容器内の焼入れ用液体中との間で上下移動させる第２の昇降手段とを備えるように構成したので、第１の昇降手段によりフランジから減圧容器を離間させて焼入れ用液体を容易に交換することができ、被加熱材の焼入れ処理に適したオイル等の焼入れ用液体の選定を迅速に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による焼入れ装置を示す正面図である。
【図２】図１に示した焼入れ装置を示す側面図である。
【図３】図１に示した焼入れ装置における回転手段を一部破断して示す平面図である。
【図４】図１に示した焼入れ装置における要部を拡大して示す縦断面図である。
【図５】図１に示した焼入れ装置における減圧ボックスおよび第２の昇降手段を拡大して示す縦断面図である。
【図６】図１に示した焼入れ装置におけるフランジを拡大して示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１　焼入れ装置
２　石英管（減圧管）
２ａ　支持部材
２ｂ　Ｏリング
３　加熱炉
４　フランジ
４ａ　貫通孔
４ｂ　下面
４ｃ　貫通孔
５　真空容器（減圧容器）
５ａ　開口部
６　エアシリンダ（第１の昇降手段）
７　真空ボックス（減圧ボックス）
８　駆動機構（第２の昇降手段）
９　架台
９ａ　矩形上面
１０　支柱
１１　支持板
１１ａ　貫通孔
１４　キャスタ
１５　真空ポンプ（減圧手段）
１５ａ　接続管
１６　吸引路
１６ａ　開口端（一端）
１６ｂ　開口端（他端）
１７　真空値測定用通路（減圧値測定用通路）
１８　コネクタ
１９　スペアポート
２０　シーズヒータ（加熱手段）
２０ａ　下端部
２０ｂ　配線部
２１　熱電対
２１ａ　下端部
２２　冷却水路（第１の冷却手段）
２２ａ　冷却水入口
２２ｂ　冷却水出口
２３　Ｏリング
２４　保護カバー
２５　固定皿
２６　保持テーブル
２７　ターンテーブル
２８　洗浄器
２９　エアシリンダ
３０　乾燥機
３１　エアシリンダ
３２　保持テーブル
３３　エアシリンダ
３４　液受けシャッタ３４
３５　冷却水路（第２の冷却手段）
３６　冷却水路（第３の冷却手段）
３７　サーボモータ
３８　従動軸
３９、４０　タイミングプーリ
４１　第１のタイミングベルト
４２　移動体
４３　支持棒
４４、４５　タイミングプーリ
４６　第２のタイミングベルト
４７、４８　ガイド
４９　試験片上限検知センサ
５０　試験片下限検知センサ
５１　加熱炉原点検知センサ
５２　液体位置検知センサ
５４　熱電対
５５　取出口
５６　導入口（不活性ガス導入口）
５７　側板
５８　制御ボックス
５９　排気ブロア
６０　排気口
Ｂ１、Ｂ２　ビーカ
ＬＡ　試料液（焼入れ用液体）
ＬＢ　標準液
Ｓ　試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004137578.tif 000005
【図４】
2004137578.tif 000006
【図５】
2004137578.tif 000007
【図６】
2004137578.tif 000008
【図７】
2004137578.tif 000009
【図８】
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