JP2007292387A

JP2007292387A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2007292387A
Application number: JP2006120675A
Authority: JP
Inventors: Sotaro Oi; 宗太郎大井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】高精度の温度制御及びワークの位置決めを簡易な構成で果たすことができる加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱炉３内に送られてくるワーク２を位置決め機構３７が回転部材２２の変位を伴いつつ位置決めし、これに合わせて回転部材２２が温度センサ３０をワーク２に接触させて、温度センサ３０が検出するワーク２の温度に基づいて、位置決めの確認を行う。そして、ワーク２の位置決めを確認した上で、ワーク２に接触した温度センサ３０が検出するワーク２の温度を加熱用ヒータ１０の制御に用いる。加熱用ヒータ１０の制御には、位置決めが確認されたワーク２の温度で、かつ温度センサ３０がワーク２に接触して得た温度が用いられるので、ワーク２に対する熱処理を高精度で果たすことが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークに対して加熱処理を施す加熱装置に関する。

従来の加熱装置の一例として、特許文献１に示される成形装置がある。特許文献１に示される成形装置は、加熱部、成形部（加圧部）、冷却部の順に配置された連続炉の形状を成す成形装置本体を有しており、成型用素材が収容された状態で成形型が、加熱部から成形部に移送される。
成形部には、制御弁を有する作動流体の配管に接続された流体圧アクチュエータと、成形型を圧下する加圧棒と、からなる加圧装置が設けられている。成形部内には、電圧調整器を介して制御装置が接続された加熱手段が収納されている。成形部の壁には筒状部が形成されている。筒状部の孔内には、温度測定装置の長手状の温度検出素子が収容されている。

この成形装置では、成形型が加熱部を出て成形部に進入し、成形型が筒状部の孔の上に停止すると、それまで、前記孔の中に退入していた温度検出素子が成形型の孔に侵入して成形型の温度が測定されると共に、その検出値が制御装置に入力される。そして、制御装置は、電圧調整器と制御弁を制御し、加熱手段における発熱量の調整と加圧棒から成形型に付加する圧力の調整とが行われる。
特公平６−２４９８８号公報

ところで、上述した従来技術では、成形部（加圧部）において成形型を圧下するものである。このため、上述した従来技術では、成形部（加圧部）内における成形型の移送が所望の位置に確実に行われたことを確認する手段（移送確認手段）を準備する必要があった。そして、移送確認手段を設けると、その分、装置が複雑になり、これに伴いコスト高になってしまうという問題点があった。

また、近時、加熱装置にあっては、鉛フリーはんだ付け用の加熱装置のように、高精度の温度制御が要求される場合が多くなってきており、上記問題点に対する改善と共に、この要望に応えることが望まれているというのが実情であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高精度の温度制御及びワークの位置決めを簡易な構成で果たすことができる加熱装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、加熱炉内に送られてくるワークに対して加熱手段を用いて加熱処理を施す加熱装置において、前記ワークを位置決めする位置決め機構と、前記ワークに接触して前記ワークの温度を検出し、検出結果が前記加熱手段の制御に用いられる接触型の温度検知手段と、前記位置決め機構に設けられて前記ワークの位置決めに伴って変位する可動部に連動して前記温度検知手段を前記ワークに接触させる連動接触機構と、を有することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の加熱装置において、前記加熱炉内に送られてくるワークの温度が前記加熱炉内温度よりも高くなるように前記加熱炉外に予備加熱手段を設けたことを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、加熱炉内に送られてくるワークを位置決め機構が可動部の変位を伴いつつ位置決めし、これに合わせて連動接触機構が温度検知手段をワークに接触させて、温度検知手段が検出するワークの温度に基づいて、位置決めの確認を行える。また、ワークの位置決めを確認した上で、ワークに接触した温度検知手段が検出するワークの温度を加熱手段の制御に用いる。加熱手段の制御には、位置決めが確認されたワークの温度で、かつ温度検知手段がワークに接触して得た温度が用いられるので、ワークに対する熱処理を高精度で果たすことが可能になる。

以下、本発明の一実施の形態に係る加熱装置を図１ないし図６に基づいて説明する。
図１ないし図３において、加熱装置１は、ワーク２を加熱するためのはんだ付け炉等の加熱炉３と、加熱炉３の下部側を通過するように配置されてワーク２を図１左から右方向に移送するコンベア４と、を有している。
コンベア４は、無端状に形成された２条のベルト（便宜状、第１、第２ベルト５，６という。）を有している。第１、第２ベルト５，６は、空間部７を空けて平行に配置され、ワーク２を載置し、駆動手段８の作動により回転して、上述したようにワーク２を移送する。

加熱炉３の下部側中央部分には、加熱用ヒータ１０が配置されている。加熱炉３の外部で、コンベア４の上流側部分（図１左側部分）には、予備加熱用ヒータ１１が配置されている。
加熱炉３の天井部１２の中央部分には、制御弁１３を介して作動流体により作動されるアクチュエータ１４が配置されている。アクチュエータ１４は、加熱炉３の天井部１２の中央部分に配置されたアクチュエータ本体１５と、アクチュエータ本体１５から加熱炉３内部に垂直に挿入され上下動可能とされた可動軸１６と、を備えている。

可動軸１６は、下方に移動した際、その先端部が、第１、第２ベルト５，６間の空間部７に達するようになっている。可動軸１６の先端部の近傍には、第１、第２取付け部材１８，１９が先端部（図１下側）から基端部（図１上側）に向けてこの順で取付けられている。
第１取付け部材１８は、その一部が、可動軸１６よりコンベア４の上流側に所定長さ突出して可動軸１６に取付けられている。第１取付け部材１８のこの突出部分を、便宜状、第１取付け部材突出部２０という。
また、第２取付け部材１９は、その一部が、可動軸１６よりコンベア４の上流側に所定長さ突出して可動軸１６に取付けられている。第２取付け部材１９のこの突出部分を、便宜状、第２取付け部材突出部２１という。

第１取付け部材突出部２０には、回転部材２２が所定回動範囲にわたって回動可能に取付けられている。回転部材２２は、略直交して連接される第１、第２辺部２３，２４からなっており、略Ｌ字型をなしている。回転部材２２の第１取付け部材突出部２０に対する回動可能の取付けは、第１、第２辺部２３，２４の連接部分２５で、ピン２６を介して行われている。また、回転部材２２は、第２辺部２４が可動軸１６と略沿い、第１辺部２３がコンベア４の上流側に延びるようにして取付けられている。回転部材２２の図３反時計方向の回動は、第２辺部２４が可動軸１６に当接することにより規制される。

第１辺部２３と第２取付け部材突出部２１との間には、回転部材保持ばね２７が介在されており、回転部材２２を図３時計方向に付勢するようにしている。回転部材２２は、通常時、図３（Ａ）に示すように、回転部材保持ばね２７のばね力により、第２辺部２４が可動軸１６に対して所定角αをなすようにされている。
第１辺部２３の先端部には、孔２８が形成されている。この孔２８には、先端側に接触型の熱電対などからなる温度センサ３０を保持する軸状のセンサ保持部材３１が進退可能に挿入されている。センサ保持部材３１における温度センサ３０と反対側の端部３２と第１辺部２３の先端部との間には、接触圧調整用ばね３３が介在されている。接触圧調整用ばね３３は、温度センサ３０とワーク２の接触（後述する）に際し、所望の大きさの接触圧を確保するようにしている。

コンベア４の駆動手段８、加熱用ヒータ１０、予備加熱用ヒータ１１、アクチュエータ１４（制御弁１３）、温度センサ３０、にはコントローラ３５が接続されており、コンベア４、加熱用ヒータ１０、予備加熱用ヒータ１１、アクチュエータ１４、の制御を行うようにしている。
本実施の形態では、可動軸１６を含むアクチュエータ１４、回転部材２２及び温度センサ３０が位置決め機構３７を構成し、可動軸１６及び回転部材２２が可動部を構成している。また、位置決め機構３７の構成要素となっている回転部材２２は、連動接触機構を構成している。

上述したように構成された、加熱装置１の作用を、コントローラ３５の制御内容とともに、図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、コンベア４の駆動手段８が作動されてコンベア４が回転する(ステップＳ１）。
これに伴い、図３（Ａ）に示すように、上方に退避されていた可動軸１６及び回転部材２２（可動部）が下降する(ステップＳ２）。

一方、予備加熱用ヒータ１１により予備加熱されているワーク２がコンベア４の回転により加熱炉３内に移送され〔図３（Ｂ）〕、この移送がさらに進められてワーク２が第２辺部２４に接触する(ステップＳ３）。
ワーク２がさらに移送されて、回転部材２２がワーク２に押されて回転し、センサ保持部材３１ひいては温度センサ３０がワーク２に押し付けられる(ステップＳ４）。ステップＳ４では、接触圧調整用ばね３３が伸びることにより温度センサ３０がワーク２に所望の接触圧で押し付けられる。このように、温度センサ３０は、ワーク２に所望の接触圧で押し付けられることによりワーク２の表面温度を適正に検出できるようになる。

ステップＳ４の処理に伴い、温度センサ３０によるワーク２の表面温度の検出が行われる(ステップＳ５）。この際、温度センサ３０は、ワーク２からの熱の伝達を受けて、検出温度が、図５に示すように徐々に高くなる。
ステップＳ５に続いて、温度センサ３０の検出温度が位置決め完了判定閾値Ｔ０に達したか否かを判定する(ステップＳ６）。
ステップＳ６でＮＯと判定すると、ステップＳ５に戻る。

ステップＳ６でＹＥＳと判定すると、コンベア４の作動を停止する(ステップＳ７）。
温度センサ３０の検出温度に基づいて、ワーク２に対して所望の熱処理を施すようにコントローラ３５は加熱用ヒータ１０が発熱するように制御する(ステップＳ８）。
そして、所望の温度（以下、処理基準温度Ｔ１という。）で所定時間ｔａにわたって、ワーク２に対する加熱が行われた(加熱完了条件が満たされた)か否かを判定する(ステップＳ９）。
ステップＳ９でＮＯと判定すると、ステップＳ８に戻る。

ステップＳ９でＹＥＳと判定すると、加熱用ヒータ１０による発熱を停止するように制御し、かつ、アクチュエータ１４を制御して、可動軸１６を上昇させ、図３（Ａ）に示す位置に戻す(ステップＳ１０）。
ステップＳ１０に続いて、コンベア４を作動し、ワーク２を加熱炉３から排出し、該ワーク２に対する熱処理を終了する(ステップＳ１１）。

上述したように、加熱炉３内に送られてくるワーク２を位置決め機構３７が回転部材２２（可動部）の変位を伴いつつ位置決めし、これに合わせて回転部材２２（連動接触機構）が温度センサ３０（温度検知手段）をワーク２に接触させて、温度センサ３０（温度検知手段）が検出するワーク２の温度に基づいて、位置決めの確認を行う。そして、ワーク２の位置決めを確認した上で、ワーク２に接触した温度センサ３０（温度検知手段）が検出するワーク２の温度を加熱用ヒータ１０（加熱手段）の制御に用いる。加熱用ヒータ１０（加熱手段）の制御には、位置決めが確認されたワーク２の温度で、かつ温度センサ３０（温度検知手段）がワーク２に接触して得た温度が用いられるので、ワーク２に対する熱処理を高精度で果たすことが可能になる。

上述したように本実施の形態では、接触型の温度センサ３０を用いていることから、ワーク２の温度を精度高く検出することができる。例えば、非接触型の温度検知手段である放射型温度計は、周囲の光の影響を受けやすくて設置位置が限定され、また、ワーク２の表面放射率の影響を受けて精度が劣り、ワーク２の表面放射率に対する補正を行おうとしても、一律的な補正は困難である。この放射型温度計に対して、本実施の形態が採用する接触型の温度センサ３０は、安価である上、補正手段を用いることなく、ワーク２の温度を精度高く検出でき、便利である。

上記実施の形態では、温度センサ３０、位置決め機構３７（可動軸１６及び回転部材２２を含む。）、連動接触機構（回転部材２２）が１組、設けられた場合を例にしたが、これに代えて、図６に示すように、空間部７にコンベア４の幅方向に並ぶように、これら〔温度センサ３０、位置決め機構３７（可動軸１６及び回転部材２２を含む。）、連動接触機構（回転部材２２）〕を２組、設けるようにしてもよい。このように配置することにより、例えば直方体をなすワーク２が図６に示すように第１、第２ベルト５，６の長手方向に対して傾いて移送されても、２組の位置決め機構３７による位置決め時にワーク２は、２つの回転部材２２に当接して傾きが修正され、良好に位置決めすることができる。また、温度センサ３０が２個設けられることにより、その分、温度検知を精度高く行えることになる。
なお、温度センサ３０、位置決め機構３７（可動軸１６及び回転部材２２を含む。）、連動接触機構（回転部材２２）について３組以上設けるようにしてもよい。

上記実施の形態では、予備加熱用ヒータ１１を設けた場合を例にしたが、ワーク温度が加熱炉３の内部温度よりも十分低い場合などにおいては、予備加熱用ヒータ１１を設けずに、ワークが位置決めされたことの確認を、温度センサ３０がワーク温度を検出して果たすことができる。

本発明の一実施の形態に係る加熱装置を模式的に示す図である。図１のコンベア、可動軸、回転部材の配置関係を模式的に示す平面図である。図１の加熱装置の作動手順を示し、（Ａ）は可動軸が退避した状態、（Ｂ）はワークが回転部材に接触する前の状態、（Ｃ）はワークが回転部材に接触した状態を示す図である。図１の加熱装置の作用を説明するためのフローチャートである。図１の温度センサが検出する温度と閾値との対応関係を示す温度特性図である。図１の可動軸及び回転部材等を２組、設ける場合を示す平面図である。

符号の説明

１…加熱装置、２…ワーク、３…加熱炉、１０…加熱用ヒータ（加熱手段）、１４…アクチュエータ、１６…可動軸（可動部）、２２…回転部材（可動部、連動接触機構）、３７…位置決め機構、３０…温度センサ（温度検知手段）。

Claims

加熱炉内に送られてくるワークに対して加熱手段を用いて加熱処理を施す加熱装置において、
前記ワークを位置決めする位置決め機構と、
前記ワークに接触して前記ワークの温度を検出し、検出結果が前記加熱手段の制御に用いられる接触型の温度検知手段と、
前記位置決め機構に設けられて前記ワークの位置決めに伴って変位する可動部に連動して前記温度検知手段を前記ワークに接触させる連動接触機構と、
を有することを特徴とする加熱装置。
前記加熱炉内に送られてくるワークの温度が前記加熱炉内温度よりも高くなるように前記加熱炉外に予備加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。