JP2002508444A - 加熱炉内で熱処理される部材を支持するためのローダデバイス - Google Patents
加熱炉内で熱処理される部材を支持するためのローダデバイスInfo
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Abstract
Description
に関するものである。
施される部材を支持するためのツーリングのそれである。 この分野において最も普通に使用されるツーリングは金属で形成されている。
それは、2つの主な欠点に悩むことになる。 それは著しく浸炭され、急速にもろくなり、加熱炉内部に大きな外乱を惹起す
る。 温度の効果でそれは変形し、これによりそれが担持する部材の変形が生じる。
これは、それらに結果的に生じる浸炭層の厚さのロスを正すことを要求する。ま
た、これにより位置決め精度の低下のため、ロボット化するためのロード操作及
びアンロード操作を不適切にする。さらにまた、変形したツーリングが急冷ユニ
ットに挿入されるときに、位置決めが困難となる。
耐熱構造の複合材料を用いて、熱処理加熱炉の台板を製作するといったことがす
でに公知である。同様に耐熱構造の複合材料で製作されたスペーサにより互いに
離間された複数の台板が設けられることができる。使用される複合材料は、カー
ボン−カーボン(C/C)複合材料又はセラミック基質複合(CMC)材料であ
り、これらは、これらが構造要素として機能することを可能にする機械的特性を
有し、かつ高温でもこれらの特性を維持するものである。
は、処理されるべき部材が比較的多数であるので、しばしば望まれるような最適
なロードを達成するためには不適切であることが分かっている。さらに、この既
知のデバイスは、部材のロード操作及びアンロード操作をロボットにより実施で
きるようにするのには不適切である。
ものであって、結果的に、耐熱構造の複合材料で形成されたローダデバイスであ
って、基部と、該基部に固定され、該基部の中心部から突出して、少なくとも該
ローダデバイスの全高にわたって伸長するローディングポールと、それぞれロー
ディングポールを通すための中央通路が設けられている複数のローディングトレ
ーとを含んでいて、各ローディングトレーが、連続するトレーが予め設定された
間隔で組みつけられるのを可能にする複数のスペーサを担持し、各トレーが、同
数のスペーサを担持し、スペーサが、一旦トレーが組みつけられたときには該ス
ペーサが該ローダデバイスの高さまで伸長する積載物担持柱状体を形成するよう
に配列され、各トレーによって担持されているスペーサのうちの少なくとも1つ
が、同一のトレーによって担持されている他のスペーサとは異なる配置及び/又
は寸法を有し、これによりトレーが組みつけられるときにそれらが見出し付け(
インデックス付け)されることが可能となっているローダデバイスを提供するも
のである。
段が存在するので、該ローダデバイスは、それが寸法の安定性の条件に適合し、
かつ処理のための部材のロード操作及びアンロード操作をロボット化することを
可能にするのに要求される精度を得ることを可能にする。
位置決め手段を有している。1つの実施態様においては、ローダデバイスは、部
材位置決め手段がスペーサに対して相対的な第1の位置を占める第1のトレーと
、部材位置決め手段がスペーサに対して相対的な第2の位置を占める第2のトレ
ーとを有しており、ここで第2の位置は第1の位置とは異なる。第1のトレーは
第2のトレーと交互に並び、これにより部材位置決め手段が全面的には鉛直方向
に一列とはならないようになっている。各トレーは、スペーサ受け入れ手段を有
し、該手段は、その下に位置するトレーによって担持されているスペーサの端部
を受け入れるのに適したものである。各トレー上において、少なくとも1つのス
ペーサのポール軸に対する相対的な配置が、その他のスペーサのそれとは異なり
、少なくとも1つのスペーサがその他のスペーサのそれとは異なる寸法であり、
これにより2つの等しいトレーが、一方が他方の直上にくるといった形態で取り
つけられることが不可能となり、もってトレーがポール軸の回りに要求される角
度位置でのみ組みつけられることができるようになっている。
つかを含んでいる。各トレーは、スペーサ受け入れ手段を有し、該手段は、その
下に位置するトレーによって担持されているスペーサの端部を受け入れるのに適
したものである。各トレー上の少なくとも1つのスペーサのポール軸に対する相
対的な配置が、その他のスペーサの配置とは異なり、及び/又は、その寸法がそ
の他のスペーサのそれとは異なり、これにより等しいトレーが、ポール軸の回り
に予め設定された角度位置でもってのみ一緒に組みつけられることができるよう
になっている。
ましく基部又はそれらを担持しているトレーに固定された要素の形状とすること
ができる。
する方法による以下の記述を読めば、明らかとなるであろう。
部材、例えば自動車用のスチール製ギヤホイール10(リング状で示されている
)に加熱炉内で浸炭処理を施すために、これらをロードするのに用いられるもの
である。
ール30を有する水平な基部20と、ポール30に沿う方向に離間し、スペーサ
50によって互いに分離されている複数の水平なトレー40とを含んでいる。ロ
ーダ組立体を支持する基部20は、円形のものであって、その重量を低減しかつ
ガスの循環を促進することに役立つ開口部21が設けられている。
ルの残部に接続された係合ヘッド31により終端され、該ヘッド31は、ローダ
組立体が自動操作ツールないしはマシンに連結されることを可能にする。
さよりもかなり小さい厚さをもつものであって、それらは基部と実質的に同一の
直径を有する円周内に位置している。各トレーは、ポール30を通すための中央
通路41と、開口部42とを有している。開口部は、トレーを軽量化するのに役
立ち、これにより質量及び熱の両慣性を低減し、積層体の全高にわたってガスの
循環を促進する。それにもかかわらず、一旦トレーが配置されると、トレー内の
開口部42は正確に一列には配列されず、これによりガスの循環についての「煙
突」効果が回避される。
た位置で各トレー上に配置される。このため、トレー内に形成された穴部に1グ
ループの止め具45が取りつけられている。例えば3つの止め具45からなるグ
ループのそれぞれにおいて、止め具は部材10の周縁部内に位置している。
よって担持され、それらは、例えば基部内又は各トレー内に形成された穴部内に
その下端部を挿入及び又は接着することにより、これに固定されている。スペー
サ50の上端部は、その直上のトレーに形成された、対応する直径の各穴部に係
合する小径の各円柱部ないしはヘッド51によって終端され、かかる係合は円錐
台形に形成されたヘッド51の上端部によって促進される。図示された例では、
基部及び各トレーは、軸まわりに直角の角度差で離間された4つのスペーサを担
持している。しかしながら、少なくとも3つのスペーサであれば、スペーサの数
はこれと異なっていてもよい。基部によって担持されたスペーサは、もし該基部
が部材を支持するための手段を有していなければ、高さがより低いものであって
もよい。変形例においては、逆もまた可能であるが基部に取りつけられた第1の
トレーがトレー40aであるときにはトレー40bと同様の仕様で、基部に、部
材支持手段とスペーサとを設け、この基部がローダトレーを構成するように目論
むことが可能である。
レーが存在する。それらは、スペーサに対する部材を支持する相対的な位置が、
互いに異なる。かくして、図示された具体例では、トレー40aは、トレーの軸
まわりに規則的な角度差で配置された8つの部材支持部を有し、各部材支持部は
、最も近接したスペーサが見出される半径に対して相対的に角度π/8の位置に
ある半径の上に存在する。これに対して、トレー40bは、トレーの軸まわりに
規則的な角度差で配置された8つの部材支持部を有し、各部材支持部は、最も近
接したスペーサが見出される半径に対して相対的に角度0又はπ/4の位置にあ
る半径の上に位置する。
わりに所望の角度位置が確保されるような、所望の順序(40a、40b、40
a、40b、...)で、ロボットにより組立てられるのを可能にする。
ドの直径とは異なる直径を有する、少なくとも1つのスペーサのヘッドによって
構成されてもよい。図示されている具体例では、トレー40aによって担持され
ている2つの対向するスペーサ501及び502は、その他のスペーサ503、5 04のヘッドの直径より大きい直径のヘッドを有している。これとは逆に、基部 又はトレー40bによって担持されている2つの対向するスペーサ501、502 は、その他のスペーサ503、504のヘッドの直径より小さい直径のヘッドを有
している。トレー40aの穴部の直径を、基部又はトレー40bによって担持さ
れているスペーサのヘッドに対応するものとすることにより、かつ逆にトレー4
0bの穴部の直径を、トレー40aによって担持されているスペーサのヘッドに
対応するものとすることにより、2つのトレー40a又は2つのトレー40bに
おいて、一方が他方の直上に組みつけられることが不可能となるのを確実化する
。
って担持されているスペーサの少なくとも1つは、例えば不規則な多角形の頂点
にスペーサを配置することにより、同一のトレー又は基部によって担持されてい
る他のスペーサの位置とは異なる位置に配置されることができる。図示された具
体例では、スペーサの1つ501は、ポール30の軸からの距離が他のスペーサ が配置された距離よりも大きくなるように配置されている。
り実行されるが、毎回トレーはこれを、それぞれ対応する1グループの止め具4
5のまわりに配置された部材10とフィットさせることにより組みつけられる。
変形例においては、トレーは、組立てに先立ってこれにフィットされた部材10
を有していてもよい。部材の位置、トレーが組みつけられる順序、及びその角度
位置は、すべて予め設定され、その結果ロードがロボットにより自動的に実行さ
れることができ、同様に処理された部材がロボットによりアンロードされること
ができる。ロード及びアンロードにロボットを用いるときには、基部上の組立体
の最初及び最後の両トレーが同一タイプのもの、例えば図示された具体例では4
0aであるのが好ましい。結果的に、トレーが、第1の基部から第2の基部に1
つずつ移送されることになっているときには、除去されるべき第1のトレーはま
た、再搭載されるべき第1のトレーでもある。ここで、トレーの総数は奇数であ
る。
が同一の位置を占めるようなものであり、その結果組立体中のスペーサが整列さ
せられ、これによりロードの全高にわたって伸長する柱状体が形成される。かく
して、各トレーはそれ自体のみを担持することが必要であり(しかし、その上の
トレー上のロードではない)、これはトレーを基部より薄くすることができるこ
とを意味する。スペーサとは異なり、部材の支持部は、鉛直方向に一列には配列
されず、2つの連続するトレー間には、π/8の角度のずれが存在する。結果的
に、処理されるべき部材は加熱炉内でより良く分布させられ、部材の不均一な処
理を惹起させるようなガスの流れが回避される。
要な、ローダデバイスの主要部(基部20、ポール30、トレー40、スペーサ
50)の寸法的安定性は、これらの部品を耐熱構造の複合材料とすることにより
達成される。
基材複合(CMC)材料である。C/C複合物は、炭素繊維から繊維中間体をつ
くり、その細孔内に炭素基材を形成して中間体を高密度化することにより得られ
る。炭素基材は、液体処理法、すなわち中間体に炭素のプリカーサを構成する液
体成分(樹脂等)で含浸させ、そしてプリカーサを炭素に変質させるための熱処
理を行うことにより得られる。あるいは、気体処理法、すなわち化学蒸気浸潤に
より得られる。CMCは、耐火性繊維、例えば炭素繊維又はセラミック繊維から
中間体をつくり、その細孔内にセラミック基材を入れて中間体を高密度化するこ
とにより得られる。よく知られた手法では、セラミック基材、例えば炭化珪素(
SiC)基材は、液体処理法により又は化学蒸気浸潤により得られる。
これらの当接部の表面は、金属箔で被覆され、又は抗接着剤、例えば窒化ホウ素
(BN)のコーティングが施されてもよい。BNのコーティングは、化学蒸着に
より得られるが、この場合コーティングされるべきでない表面部分はマスクされ
る。
ができる。それらは、都合よく、そのハウジング内で冷間ひだ付け(コールドク
リンプ)されている。止め具は、例えば電気銅めっきにより、銅で被覆されるこ
とができ、これによりそれらが、処理されるべきスチール製の部材に接着するの
が防止される。
ここでは、とくに、自動車用の中空スチール製トランスミッションシャフトなど
といった、細長い円柱形の対称形部材110を、加熱炉内で浸炭処理が施される
のを可能にするために支持することが目論まれている。
係合ヘッド131により終端されているポール130を有する基部120が設け
られていることがわかる。
た間隔でもってポール130のまわりに取りつけられ、それらは部材110(す
べてが図示されているのではない)用の支持部も構成しているスペーサ150(
すべてが図示されているのではない)によって互いに離間させられている。
持し、かつその上のトレーの下側に形成された各ブッシュ143と係合する円錐
台型の自由端を有するトレーに形成された穴部の下端部と係合している。
けるポール130の軸まわりに、2つの異なる角度位置で交互に配置された2つ
のタイプのもの140a、140bを含み、ここにおいてトレーの総数は、第1
の実施形態の場合と同様に、好ましく奇数とされている。
トレー(140a)間に配置された角度的にずれたトレー(140b)に形成さ
れた開口部ないしは切抜部142を通り抜ける、同一の角度位置を占める2つの
トレー(例えば、2つのトレー140a)間で伸長している。かくして、各スペ
ーサは、2つの連続したトレー間の距離の実質的に2倍の高さにわたって伸長し
、これにより比較的長い部材がロードを最適化しつつ支持されるのを可能にする
。それらの間にある数nのトレーをもつ2つのトレー間で伸長するスペーサを用
いるための設備が設けられてもよい。この場合、トレーは、n個の異なるグルー
プに分布させられ、ここにおいて任意のグループ内のトレーは、他のグループに
よって占められる角度位置とは異なる、同一の角度位置を占める。
と最下のトレー140bとをそれぞれ支持するのに役立つ特定のスペーサ151
を担持している。
の(そしてブッシュ143の)ポール130の軸に対する相対的な位置は、その
上に配置された同一タイプの次のトレーの角度位置を決定できるように、異なっ
ている。
である。
Claims (14)
- 【請求項1】 耐熱構造の複合材料で形成され、スペーサによって互いに離
間させられた複数のトレーを含んでいる、加熱炉内で熱処理が施される部材を支
持するためのローダデバイスであって、 基部(20、120)と、 該基部に固定され、該基部の中心部から突出して、少なくとも該ローダデバイ
スの全高にわたって伸長するローディングポール(30、130)と、 それぞれローディングポールを通すための中央通路が設けられている複数のロ
ーディングトレー(40、140)とを含んでいて、 各ローディングトレーが、連続するトレーが予め設定された間隔で組みつけら
れるのを可能にする複数のスペーサ(50、150、151)を担持し、 各トレーが、同数のスペーサを担持し、 スペーサが、一旦トレーが組みつけられたときには該スペーサが該ローダデバ
イスの高さまで伸長する積載物担持柱状体を形成するように配列され、 各トレーによって担持されているスペーサのうちの少なくとも1つが、同一の
トレーによって担持されている他のスペーサとは異なる配置及び/又は寸法を有
し、これによりトレーが組みつけられるときにそれらが見出し付けされることが
可能となっていることを特徴とするローダデバイス。 - 【請求項2】 各トレー(40、140)が、スペーサ受け入れ手段(50
)を有し、該手段は、その下に位置するトレーによって担持されているスペーサ
の端部を受け入れるのに適したものであることを特徴とする、請求項1に記載の
デバイス。 - 【請求項3】 各トレー(40、140)が、予め設定された位置に部材を
位置決めするための部材位置決め手段(45、50)を有することを特徴とする
、請求項1又は2に記載のデバイス。 - 【請求項4】 該ローダデバイスが、部材位置決め手段がスペーサ(50)
に対して相対的な第1の位置を占める第1のトレー(40a)と、部材位置決め
手段がスペーサに対して相対的な第2の位置を占める第2のトレー(40b)と
を有していて、第2の位置は第1の位置とは異なることを特徴とし、 かつ第1のトレーが第2のトレーと交互に並び、これにより部材位置決め手段
が全面的には鉛直方向に一列とならないようになっていることを特徴とする、請
求項3に記載のデバイス。 - 【請求項5】 各トレー上において、少なくとも1つのスペーサのポール軸
に対する相対的な配置が、その他のスペーサのそれとは異なり、 少なくとも1つのスペーサがその他のスペーサのそれとは異なる寸法であり、
これにより2つの等しいトレーが、一方が他方の直上にくるといった形態で取り
つけられることが不可能となり、もってトレーがポール軸のまわりに要求される
角度位置でのみ組みつけられることができるようになっていることを特徴とする
、請求項4に記載のデバイス。 - 【請求項6】 位置決め手段が、少なくともいくつかのスペーサ(150)
を含んでいることを特徴とする、請求項3に記載のデバイス。 - 【請求項7】 各スペーサ(50、150、151)が、これを担持するト
レーに固定されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載の
デバイス。 - 【請求項8】 各トレー上の少なくとも1つのスペーサのポール軸に対する
相対的な配置が、その他のスペーサの配置とは異なり、及び/又は、その寸法が
その他のスペーサのそれとは異なり、これにより等しいトレーが、ポール軸の回
りに予め設定された角度位置でもってのみ一緒に組みつけられることができるよ
うになっていることを特徴とする、請求項7に記載のデバイス。 - 【請求項9】 該ローダデバイスが奇数のトレーを有していることを特徴と
する、請求項1〜8のいずれか1つに記載のデバイス。 - 【請求項10】 基部によってかつ各トレーによって担持されるスペーサが
、不規則な多角形の頂点に配置されていることを特徴とする、請求項1〜9のい
ずれか1つに記載のデバイス。 - 【請求項11】 各トレーによって担持される各スペーサが、その端部に、
その上のトレー中の対応するハウジングと係合するように構成された部分を有す
ることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載のデバイス。 - 【請求項12】 各トレーによって担持されているスペーサ中の少なくとも
1つが、その端部に、同一のトレーによって担持されているその他のスペーサの
端部の小寸法部とは異なる小寸法部を備えていることを特徴とする、請求項11
に記載のデバイス。 - 【請求項13】 スペーサ(150)が2つのトレー(140)間で伸長し
、該トレーはこれらの間に配置された1つ又はこれより多いトレーを有し、 該トレーが、他のグループの角度位置とは異なる、同一の角度位置を占める各
グループ中のトレーを伴った複数のグループを形成していることを特徴とする、
請求項1〜12のいずれか1つに記載のデバイス。 - 【請求項14】 基部が、ローディングトレーを構成することを特徴とする
、請求項1〜13のいずれか1つに記載のデバイス。
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