JP2011501781A - 工業炉において金属加工品を熱処理するための技術的手順を自動的に作成する方法及びコンピュータプログラム、並びに上記方法及びコンピュータプログラムを実行するための装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、熱処理のための技術的手順を自動的に作成するための方法及びコンピュータプログラム、並びに装置を提供する。前記装置はコンピュータを有する。最初に、選択された金属加工品の材料のパラメータを材料データバンクからロードすると共に、選択された処理方法の手順の枠組みの雛形をロードし、ユーザインターフェースからのデータを提供すると共に、手順の枠組みを作成する。その後、金属加工品のパラメータ、作成された手順の枠組み、及びユーザインターフェースからのデータを、部分手順に関する値として確定することによって、最終的に熱処理を行うための技術的手順(後から修正可能であり、プログラムデータバンク内に保存可能であり、工業炉における金属加工品の熱処理のために呼び出し可能な手順)が作成される。
【選択図】図1
Description
・各加工品の材料のための値、熱処理方法の情報、及び各工業炉の技術仕様の情報と、
・加工品を熱処理するための事前計算可能なパラメータの、段階的な初期設定または作成と、
・熱処理プログラムを作成するコンピュータであって、データバンクと、作成された熱処理プログラムを規定どおりに記憶する機能と、工業炉において熱処理を始動するために上記熱処理プログラムを呼び出す機能とを備える該コンピュータとを用いて、
a)第1のプログラムステップにおいて、材料群及び材料を選択し、選択された材料に応じて、熱処理方法を決定するステップと、
b)第2のプログラムステップにおいて、加工品/装入物のデータについて、例えば、肉厚を入力し、参照形状を選択し、装入物の重量を入力し、装入物の構成を選択し、これによって、自動的に仮想肉厚を計算するステップと、
c)第3のプログラムステップにおいて、上記仮想肉厚、装入物のデータ、及び工業炉の利用可能なパラメータから、場合によっては手動で変更可能であるような、材料に応じた加熱特性及び急冷特性を積分するステップと、
d)第4のプログラムステップにおいて、まず、選択された材料のデータを、処理パラメータにロードすると共に、選択された熱処理方法のデータを、手順の枠組みの雛形にロードするステップと、手順の枠組みの雛形より、ユーザインターフェースからのデータ、例えば、加熱特性、急冷特性、及び場合によっては基準硬度を用いることによって、1つの手順の枠組みを作成するステップと、これによって、部分手順に関する値、例えば、部分手順の持続時間、温度、勾配上昇値及び/または温度勾配、及び圧力を確定するステップと、
その後、第4のプログラムステップの結果を受けて、技術的熱処理手順を自動的に作成するステップとを含む。上記技術的熱処理手順は、後から修正可能であり、プログラムデータバンク(12)内に保存可能であり、金属加工品を熱処理するために工業炉に呼び出し可能である。
・材料群、材料、及び方法
・肉厚、参照形状、装入物の重量、装入物の構成、仮想肉厚
・加熱特性、急冷特性
・作業硬度/基準硬度
・時間が最適化されていること及び遅延が少ないこと
・プログラム名
を表示するためのフィールドを有している。
・熱処理プログラムを作成するコンピュータと、
・材料データバンク及び制御設備から保存された、上述のデータと、
・作成された熱処理プログラムを規定どおりに記憶する機能と、
・工業炉において熱処理プログラムを始動するために呼び出す機能
との集合体から構成される。
1.第1のプログラムステップIにおいて、材料群及び材料を選択し、選択された材料に応じて、熱処理方法を決定するステップと、
2.第2のプログラムステップIIにおいて、加工品/装入物のデータについて、例えば、肉厚を入力し、参照形状を選択し、装入物の重量を入力し、装入物の構成を選択し、これによって、自動的に仮想肉厚を計算するステップと、
3.第3のプログラムステップIIIにおいて、上記仮想肉厚、装入物のデータ、及び工業炉の利用可能なパラメータから、場合によっては手動で変更可能であるような、材料に応じた加熱特性及び急冷特性を積分するステップと、
4.第4のプログラムステップVにおいて、まず、選択された材料のデータが処理パラメータにロードされると共に、選択された熱処理方法のデータが手順構造の雛形にロードされ、手順構造の雛形より、ユーザインターフェースからのデータ、例えば、加熱特性、急冷特性、及び場合によっては基準硬度を用いることによって、1つの手順構造が作成され、これによって、部分手順に関する値、例えば、部分手順毎の持続時間、温度、勾配上昇値及び/または温度勾配、及び圧力が確定され、その後、第4のプログラムステップVの結果を受けて、技術的熱処理手順が自動的に作成されるステップとを含む。上記技術的熱処理手順は、後から修正可能であり、プログラムデータバンク(12)内に保存可能であり、金属加工品を熱処理するために工業炉に呼び出し可能である。
・肉厚10mm、
・平面四角形などの参照形状(第1の仮想スライダII.2.1を有する)、
・装入物の全重量100kg、
・積層構造などの装入物の構成(第2の仮想スライダII.4.1を有する)
が入力され、これから自動的に13mmの仮想肉厚が作成される。この仮想肉厚は、第3の仮想スライダII.5.1によって変更可能であり、図3a及び図3bではフィールドII.5内に表示され得る。
a)第1のデータ(材料群の情報、ここではフィールドI.1において選択された高速度工具鋼)と、
b)第2のデータ(材料の定義、ここではフィールドI.2において選択されたHS−6−5C)と、
c)第3のデータ(処理方法、ここではフィールドI.3において選択された硬度+3×焼戻し法)と、
d)第8のデータ(フィールドIV.1において入力された所望の作業硬度である66HRC)とが含まれ、
制御設備11(図1)には、
e)第4のデータ(参照形状の情報、ここではフィールドII.2に表示された平面四角形)と、
f)第5のデータ(第2の仮想スライダII.4.1によって入力可能な装入物の構成、ここではフィールドII.4における積層構造が当てはまる)と、
g)第6のデータ(加熱特性、このデータから、15℃/分上昇させる2つの予熱段階の数が、フィールドIII.1に表示される)と、
h)第7のデータ(急冷特性、このデータから、フィールドIII.2に2バールと表示される)とが含まれる。
・材料群(フィールドI.1)、材料(フィールドI.2)、及び方法(フィールドI.3)と、
・肉厚(フィールドII.1)、参照形状(フィールドII.2)、装入物の重量(フィールドII.3)、装入物の構成(フィールドII.4)、仮想肉厚(フィールドII.5)と、
・加熱特性(フィールドIII.1)、急冷特性(フィールドIII.2)と、
・作業硬度/基準硬度(フィールドIV.1)と、
・時間が最適化された設定(フィールドVI.1)または遅延が少ない設定(フィールドVI.2)と、
・プログラム名(フィールドV.1)とを表示する。
5 工業炉
6 制御ユニット
7 測定ユニット
8 比較回路
10 材料データバンク(材料群用の第1のデータ、材料用の第2のデータ、方法用の第3のデータ、及び作業硬度用の第8のデータを有する)
11 制御設備(参照形状用の第4のデータ、装入物の構成用の第5のデータ、加熱特性用の第6のデータ、及び急冷特性用の第7のデータを有する)
12 プログラムデータバンク
20 グラフ
20.1 焼戻し曲線(焼戻し図)
20.2 時間−温度変化グラフ(図)
30 ユーザインターフェース
I 第1のプログラムステップ
I.1 フィールド:材料群
I.2 フィールド:材料
I.3 フィールド:方法
II 第2のプログラムステップ
II.1 フィールド:肉厚
II.2 フィールド:参照形状
II.2.1 第1の仮想スライダ
II.3 フィールド:装入物の重量
II.4 フィールド:装入物の構成
II.4.1 第2の仮想スライダ
II.5 フィールド:仮想肉厚
II.5.1 第3の仮想スライダ
III 第3のプログラムステップ
III.1 フィールド:加熱特性
III.1.1 第4の仮想スライダ
III.2 フィールド:急冷特性
III.2.1 第5の仮想スライダ
IV 第1の作業ステップ
IV.1 フィールド:作業硬度(基準硬度)
V 第4のプログラムステップ
V.1 作成された熱技術的手順の名称/プログラム名
VI. 第2の作業ステップ
VI.1 フィールド:時間が最適化された
VI.2 フィールド:遅延が少ない
VII 第3の作業ステップ
VIII 第5のプログラムステップ
Claims (21)
- 工業炉(5)において金属加工品を熱処理するための技術的手順を自動的に作成するための方法及びコンピュータプログラムであって、
各加工品の材料のための値、熱処理方法の情報、及び各工業炉(5)の技術仕様の情報と、
加工品を熱処理するための事前計算可能なパラメータの、段階的な初期設定または作成と、
熱処理プログラム作成コンピュータ(1)であって、データバンクと、作成された熱処理プログラムを規定どおりに記憶する機能と、工業炉(5)において熱処理を始動するために前記熱処理プログラムを呼び出す機能とを備えた、該コンピュータとを用いて、
a)第1のプログラムステップ(I)において、材料群及び材料を選択し、選択された材料に応じて、熱処理方法を決定するステップと、
b)第2のプログラムステップ(II)において、加工品/装入物のデータについて、例えば肉厚を入力し、参照形状を選択し、装入物の重量を入力し、装入物の構成を選択し、これによって、自動的に仮想肉厚を計算するステップと、
c)第3のプログラムステップ(III)において、前記仮想肉厚、装入物のデータ、及び工業炉の利用可能なパラメータから、場合によっては手動で変更可能であるような、材料に応じた加熱特性及び急冷特性を積分するステップと、
d) 第4のプログラムステップ(V)において、まず、
選択された材料のデータを、処理パラメータにロードすると共に、選択された熱処理方法のデータを、手順の枠組みの雛形にロードするステップと、
前記手順の枠組みの雛形より、ユーザインターフェースからのデータ、例えば、加熱特性、及び急冷特性、及び場合によっては基準硬度を用いることによって、1つの手順の枠組みを作成するステップと、これによって、
部分手順に関する値、例えば、部分手順の持続時間、温度、勾配上昇値及び/または温度勾配、並びに圧力を確定するステップと、
その後、第4のプログラムステップ(V)の結果を受けて、技術的熱処理手順を自動的に作成するステップとを含み、前記技術的熱処理手順は、後から修正可能であり、プログラムデータバンク(12)内に保存可能であり、金属加工品を熱処理するために工業炉(5)に呼び出し可能であることを特徴とする方法。 - 前記第3のプログラムステップ(III)の後、第1の作業ステップ(IV)において、1つの値領域から、材料に応じた到達可能な作業硬度に従って、所望の基準値を作業硬度の標準値として選択及び入力することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも前記第3のプログラムステップ(III)の後に、第2の作業ステップ(VI)において、加工品/装入物の、時間が最適化された処理または遅延の少ない処理を確定及び設定することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 第3の作業ステップ(VII)において、作成された熱処理手順の手動による修正及び保存をプログラムデータバンクにおいて行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 第5のプログラムステップ(VIII)において、前記熱処理手順の炉への伝送が行われ、工業炉(5)において自律的に進行する加工品/装入物の熱処理のために、熱処理プログラムが、プログラムデータバンク(12)から呼び出され、工業炉(5)における前記熱処理のために運ばれることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のプログラムステップ(I)において、前記熱処理方法は、材料群及び材料のデータから、材料データバンク(10)の第1のデータ、第2のデータ、及び第3のデータに従って決定されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のプログラムステップ(II)において、前記仮想肉厚は、アルゴリズムに従って、関係fV=fCG *fCA *fG1に従って関数=fV *として作成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
- 制御設備(11)が用いられ、該制御設備(11)は、参照形状用の第4のデータ、装入物の構成用の第5のデータ、加熱特性用の第6のデータ、及び急冷特性用の第7のデータを有していることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御設備(11)内の前記第4のデータは、球体、円筒平板、中空円筒状の輪、円筒状の波、平面四角形、角棒、四面体などの参照形状を入力するためのデータを含むことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御設備(11)内の前記第5のデータは、1つの層から成る横方向の構成、1つの層から成る縦方向の構成、多層から成る横方向の構成、多層から成る縦方向の構成、積層構造などの装入物の構成を含むことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3のプログラムステップ(III)において、前記加熱特性は、前記制御設備(11)内の前記第6のデータに基づき、予熱ステップの数の大きさにおいて、℃/分の上昇値が変化度として入力され、前記急冷特性は、前記制御設備(11)内の前記第7のデータ(2.9)に基づいてバールを単位として入力されることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のプログラムステップ(I)の後に、前記コンピュータ(1)内に保存された時間−温度変化グラフ(20.2)及び保存された焼戻し曲線(20.1)が示されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
- 所望の作業硬度が、前記材料データバンク(10)から第8のデータに基づいて入力されることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工業炉(5)において進行する、所定の技術の熱処理のパラメータから作成及び保存された総合的な熱技術的手順は、測定ユニット(7)を用いて実測値によって測定され、比較回路(8)によって前記所定の技術のパラメータと比較され、差異が生じている場合は制御ユニット(6)によって再調整されることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法を実行するための装置であって、
前記装置はコンピュータ(1)を備え、前記コンピュータ(1)は、
データバンクと、
作成された各熱処理プログラムを規定どおりに記憶する機能と、
工業炉(5)において熱処理を始動するために前記熱処理プログラムを呼び出す機能とを備えており、
前記コンピュータ(1)にユーザインターフェース(30)が割当てられており、前記ユーザインターフェース(30)は、
材料群を表示するためのフィールド(フィールドI.1)と、
材料を表示するためのフィールド(フィールドI.2)と、
方法を表示するためのフィールド(フィールドI.3)と、
肉厚を表示するためのフィールド(フィールドII.1)と、
参照形状を表示するためのフィールド(フィールドII.2)と、
装入物の重量を表示するためのフィールド(フィールドII.3)と、
装入物の構成を表示するためのフィールド(フィールドII.4)と、
仮想肉厚を表示するためのフィールド(フィールドII.5)と、
加熱特性を表示するためのフィールド(フィールドIII.1)と、
急冷特性を表示するためのフィールド(フィールドIII.2)と、
作業硬度/基準硬度を表示するためのフィールド(フィールドIV.1)と、
時間が最適化されていることを表示するためのフィールド(フィールドVI.1)と、
遅延が少ないことを表示するためのフィールド(フィールドVI.2)と、
プログラム名を表示するためのフィールド(フィールドV.1)とを有していることを特徴とする装置。 - 前記ユーザインターフェース(30)は、操作者によって選択可能かつ変更可能な参照形状用の第1の仮想スライダ(II.2.1)を有していることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記ユーザインターフェース(30)は、操作者によって選択可能かつ変更可能な装入物の構成用の第2の仮想スライダ(II.4.1)を有していることを特徴とする請求項15または16に記載の装置。
- 前記ユーザインターフェース(30)は、操作者によって選択可能かつ変更可能な仮想肉厚物用の第3の仮想スライダ(II.5.1)を有していることを特徴とする請求項15ないし17のいずれか1項に記載の記載の装置。
- 前記ユーザインターフェース(30)は、操作者によって選択可能かつ変更可能な加熱特性用の第4の仮想スライダ(III.1.1)を有していることを特徴とする、請求項15ないし18のいずれか1項に記載の記載の装置。
- 前記ユーザインターフェース(30)は、操作者によって選択可能かつ変更可能な急冷特性用の第5の仮想スライダ(III.2.1)を有していることを特徴とする、請求項15ないし19のいずれか1項に記載の記載の装置。
- 工業炉(5)において測定された実測値のための測定ユニット(6)と、
作成された熱処理プログラムに従って初期設定された技術のパラメータと比較するための比較回路(8)と、
パラメータに差異が生じている場合に再調整するための制御ユニット(7)とを有していることを特徴とする請求項15ないし20のいずれか1項に記載の記載の装置。
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