JP2012012637A

JP2012012637A - 熱処理加工方法、熱処理加工物及び熱処理加工装置

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Publication number: JP2012012637A
Application number: JP2010148195A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Furuta; 吉雄古田; Naokichi Furuta; 直吉古田
Original assignee: FURUTEKKU KK
Current assignee: FURUTEKKU KK
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP5635819B2

Abstract

【課題】熱処理炉内に大型の搬送設備を設けることなく、加熱位置から次の加工位置に高速移送でき、加熱済みワークの移送に伴うワークや熱処理炉内への不純物や水分等の付着、汚染を生じさせずに高品質の熱処理加工を行うことのできる熱処理加工方法、熱処理物及び熱処理加工装置を提供することである。
【解決手段】真空熱処理炉１において高真空高温加熱処理を行った後のワークを、開閉扉２５を瞬時開閉する間に連通部２を通じて加工室３に放出、搬出して焼入れ処理を行う。真空熱処理炉１内に大型の搬送設備を設けることなく、簡易なピストン機構によって真空加熱位置から次の焼入れ加工位置に高速移送することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉内を真空状態にして加熱処理を行う熱処理炉に被加熱処理物を設置して加熱処理を行った後に、隣接する加工室に搬出して物理的又は化学的な加工処理を行う熱処理加工方法、前記熱処理加工方法により熱処理加工を施した熱処理加工物及び前記熱処理加工方法に基づく前記加熱処理及び前記加工処理を行う熱処理加工装置に関する。

一般に、真空熱処理炉を用いた熱処理加工、例えば、焼入処理において、炉内を急冷したり、炉内から高温試料を一旦、取り出して冷媒槽に移送したりして熱加工処理が行われている。

特開平１０−１８３２３６号公報（特許文献１）には従来の炉内冷却式真空熱処理炉が開示されている。この炉内冷却式真空熱処理炉においては、炉内に窒素ガスの冷媒導入路を設け、加熱処理を終えた後に炉内に冷却ファンにより送風を行い被処理物（ワーク）に窒素ガスを吹き付けて冷却する。
この炉内冷却式真空熱処理炉の場合には、ガス冷媒を用いて熱交換して冷却処理するが、水焼入れのような急速冷却処理を行うことはできず、勿論、焼入水槽を炉内に直接導入し単一炉内で加熱と急速焼入れを行うには、ワーク取扱上、また作業性の面で困難を伴う。

特開平７−２６８４５１号公報（特許文献２）には、熱処理炉の下方に焼入加工槽を配設した縦型熱処理装置が開示されている。この縦型熱処理装置は、熱処理炉の下方に焼入加工槽を配置してなり、熱処理炉の底部を開いて加熱後のワークを焼入加工槽に浸漬する。

特開平８−３１９５１２号公報（特許文献３）には、真空加熱室と冷却室を連設した従来の２室型真空熱処理炉が開示されている。この２室型真空熱処理炉は、冷却室にワークを搬入したのち内部を真空にし、次いで中間ドアを開いて真空に保持された真空加熱室内にワークを搬送し、熱処理完了後に逆の動作により冷却室から外部にワークを搬出するようになっている。

前記縦型熱処理装置の場合には、炉内でワークをハンガワイヤにより吊り下げて、炉内底部から焼入槽に移送するから、ワーク移送機構は簡単化することができる。しかし、焼入時には熱処理炉内を開放した状態で、吊り下げたワークを加工槽に降下するため、焼入処理の際に発生した蒸気及びガス成分が直上の熱処理炉に侵入し、ワークや熱処理炉内が水や不純物で汚染される問題を生ずる。熱処理炉内が汚染されると、洗浄等のクリーニングに手間がかかり、熱処理加工効率が低下する。

前記２室型真空熱処理炉は、中間ドアを介して真空加熱室と冷却室を分離した構造を有するので、加熱処理済みのワークを冷却室側に搬出し、前記中間ドアを閉塞した後は真空加熱室を外気と遮断可能になる。しかしながら、ワーク搬送手段として、炉内に敷設したレールに沿って走行するフォーク台車を使用しているため、フォーク台車やレール等の搬送設備の付設により熱処理炉の構成が大型化する問題があった。その大型化に伴って炉内の容積を余分に拡大する必要があり、加熱消費エネルギーの使用効率が低下する問題もあった。
特に、急速冷却を要する焼入処理においては、高温加熱位置から冷却位置までワークを短時間（１秒程度）で移動させるのが好ましいが、この移動時間は前記フォーク台車の搬送速度に依存するため通常の搬送機構では、係る短時間での高速搬送を実現するのが難しかった。このため、フォーク台車で冷却室側に搬出するまでに時間がかかり、閉塞するまで前記中間ドアの開成により開放された真空加熱室に外気が侵入し、不純物等がワークに付着したり真空加熱室内を汚染したりするおそれがあった。

特開平１０−１８３２３６号公報特開平７−２６８４５１号公報特開平８−３１９５１２号公報

本発明の目的は、上記課題に鑑み、熱処理炉内に大型の搬送設備を設けることなく、加熱位置から次の加工位置に高速移送でき、加熱済みワークの移送に伴うワークや熱処理炉内への不純物や水分等の付着、汚染を生じさせずに高品質の熱処理加工を行うことのできる熱処理加工方法、その熱処理加工方法により熱処理加工を施した熱処理物及び前記熱処理方法に基づき熱処理加工を行う熱処理加工装置を提供することである。

本発明の第１の形態は、炉内を真空状態にして加熱処理を行う熱処理炉に被加熱処理物を設置して加熱処理を行った後に、隣接する加工室に搬出して物理的又は化学的な加工処理を行う熱処理加工方法において、前記熱処理炉は前記加工室と連通する連通部を有し、前記連通部の搬出口と前記加工室の開放口の間に開閉扉を配設し、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して加工処理を行う熱処理加工方法である。

本発明の第２の形態は、第１形態において、前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行う熱処理加工方法である。

本発明の第３の形態は、第１又は第２形態において、前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に排気して前記加工処理を行う熱処理加工方法である。

本発明の第４の形態は、第１、第２又は第３形態において、前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、被加熱処理物を前記熱処理炉内の加熱位置から前記連通部に向けて放出、搬出するための高速搬出機構を設け、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記連通部を通じて前記搬出口より前記加工室内に投下する熱処理加工方法である。

本発明の第５の形態は、第１〜第４形態のいずれかにおいて、前記高速搬出機構により搬出された被加熱処理物を検出する検出手段を前記連通部に設け、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行う熱処理加工方法である。

本発明の第６の形態は、第１〜第５形態のいずれかにおいて、前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記連通部を通じて前記焼入れ浴槽に投入して焼入れ加工を行う熱処理加工方法である。

本発明の第７の形態は、第１〜第５形態のいずれかに係る熱処理加工方法により前記加熱処理と前記加工処理を施した材質特性を具備した熱処理加工物である。

本発明の第８の形態は、炉内を真空状態にして加熱処理を行う熱処理炉を備え、前記熱処理炉内に被加熱処理物を設置して加熱処理を行った後に、隣接する加工室に搬出して物理的又は化学的な加工処理を行う熱処理加工装置において、前記熱処理炉は前記加工室と連通する連通部と、被加熱処理物を前記熱処理炉内の加熱位置から前記連通部に向けて放出、搬出するための高速搬出機構と、前記連通部の搬出口と前記加工室の開放口の間に開閉扉とを有し、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記高速搬出機構により高速搬出し、前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して前記加工処理を行う熱処理加工装置である。

本発明の第９の形態は、第８形態において、前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行う熱処理加工装置である。

本発明の第１０の形態は、第８又は第９形態において、前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を、少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に排気する真空排気装置を有する熱処理加工装置である。

本発明の第１１の形態は、第８、第９又は第１０形態において、前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記搬出口より前記加工室内に投下する熱処理加工装置である。

本発明の第１２の形態は、第８〜第１１形態のいずれかにおいて、前記連通部に前記高速搬出機構により放出された被加熱処理物を検出する検出手段を設け、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行う熱処理加工装置である。

本発明の第１３の形態は、第８〜第１２形態のいずれかにおいて、前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記焼入れ浴槽に投入して、焼入れ加工を行う熱処理加工装置である。

本発明の第１４の形態は、第８〜第１３形態のいずれかにおいて、前記高速搬出機構は、被加熱処理物を前記連通部に向けて送り出す送出部材と、前記送出部材を往復移動させるピストン機構とからなる熱処理加工装置である。

本発明の第１５の形態は、第８〜第１４形態のいずれかにおいて、前記熱処理炉は、電磁誘導加熱により炉内を加熱する高周波誘導加熱電熱装置を有する熱処理加工装置である。

本発明の第１の形態によれば、前記熱処理炉を用いた熱処理加工方法において、前記熱処理炉は前記加工室と連通する連通部を有し、前記連通部の搬出口と前記加工室の開放口の間に開閉扉を配設し、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して加工処理を行うので、前記熱処理炉内に大型の搬送設備を設けることなく、簡易なワーク放出機構を使用して真空加熱位置から次の加工位置に高速移送でき、加熱済みのワーク（被加熱処理物）の搬出に伴う、不純物や水分等の前記熱処理炉内の汚染やワーク自体への付着が生ずることなく高品質の熱処理加工を行え、しかも熱処理加工効率の向上を図ることができる。

本発明の第２形態によれば、前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行ったワークを迅速に前記加工室内に放出、搬出して、不純物や水分等の前記熱処理炉内の汚染やワーク自体への付着が生ずることなく高品質の熱処理加工を行うことができる。

本発明の第３の形態によれば、前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に排気して前記加工処理を行うので、前記加工室内を常圧状態とした場合と比較して、前記熱処理炉と前記加工室の真空度の差異を少なくして、ワーク放出の際の前記開閉扉の瞬時開閉時に前記加工室からの気体流の逆流を抑え、しかも前記加工室内の不純物、不要ガス成分等を常圧状態より低減して、不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくすことができ、より高品質の熱処理加工を行うことができる。

本発明の第４の形態によれば、前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、被加熱処理物を前記熱処理炉内の加熱位置から前記連通部に向けて放出、搬出するための高速搬出機構を設け、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記連通部を通じて前記搬出口より前記加工室内に投下するので、前記熱処理炉内を開放状態にする期間を１秒以下にすることができ、前記加工室からの気体流の逆流を抑制して、前記加工室内の不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくして高品質の熱処理加工を実現することができる。

本発明の第５の形態によれば、前記連通部に設けた前記検出手段により、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行うので、前記熱処理炉内を開放状態にする期間を最短にすることができ、前記加工室からの気体流の逆流を抑制して、前記加工室内の不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくして高品質の熱処理加工を実現することができる。

本発明の第６の形態によれば、前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記連通部を通じて前記焼入れ浴槽に投入して焼入れ加工を行うので、前記焼入れ浴槽への投入時点で前記記開閉扉の閉成を終えて、前記熱処理炉内を閉鎖状態にした状態で焼入れ加工を行え、焼入れ加工に伴って発生する蒸気やガス成分が前記熱処理炉内に侵入したりワークに付着したりせずに高品質の真空焼入れ加工を行うことができる。

本発明の第７の形態によれば、第１〜第５形態のいずれかに係る熱処理加工方法により前記加熱処理と前記加工処理を施すことによって、不純物等の影響を排除した良質の材質特性を具備した熱処理加工物を得ることができる。

本発明の第８の形態によれば、真空加熱処理を行う熱処理炉を備えた熱処理加工装置において、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記高速搬出機構により高速搬出し、前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して前記加工処理を行うので、前記熱処理炉内に大型の搬送設備を設けることなく、前記放出搬送によって真空加熱位置から次の加工位置に高速移送でき、加熱済みのワークの搬出に伴う、不純物や水分等の前記熱処理炉内の汚染やワーク自体への付着が生ずることなく高品質の熱処理加工を行え、しかも熱処理加工効率の向上を図ることのできる熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第９の形態によれば、前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行ったワークを迅速に前記加工室内に放出、搬出して、不純物や水分等の前記熱処理炉内の汚染やワーク自体への付着が生ずることなく高品質の熱処理加工を行える熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第１０の形態によれば、前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に前記真空排気装置によって排気して前記加工処理を行うので、前記加工室内を常圧状態とした場合と比較して、前記熱処理炉と前記加工室の真空度の差異を少なくして、ワーク放出の際の前記開閉扉の瞬時開閉時に前記加工室からの気体流の逆流を抑え、しかも前記加工室内の不純物、不要ガス成分等を常圧状態より低減して、不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくすことができ、より高品質の熱処理加工を行える熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第１１の形態によれば、前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記搬出口より前記加工室内に投下するので、前記熱処理炉内を開放状態にする期間を１秒以下にすることができ、前記加工室からの気体流の逆流を抑制して、前記加工室内の不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくして高品質の熱処理加工を行える熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第１２の形態によれば、前記連通部に設けた前記検出手段により、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行うので、前記熱処理炉内を開放状態にする期間を最短にすることができ、前記加工室からの気体流の逆流を抑制して、前記加工室内の不純物や水分等による前記熱処理炉内の汚染やワークへの付着の発生を確実になくして高品質の熱処理加工を行える熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第１３の形態によれば、前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記連通部を通じて前記焼入れ浴槽に投入して焼入れ加工を行うので、前記焼入れ浴槽への投入時点で前記記開閉扉の閉成を終えて、前記熱処理炉内を閉鎖状態にした状態で焼入れ加工を行え、焼入れ加工に伴って発生する蒸気やガス成分が前記熱処理炉内に侵入したりワークに付着したりせずに高品質の真空焼入れ加工を行える焼入れ用熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の第１４の形態によれば、前記高速搬出機構は、被加熱処理物を前記連通部に向けて送り出す送出部材と、前記送出部材を往復移動させるピストン機構とからなるので、前記ピストン機構による前記送出部材の往復ピストン駆動により前記被加熱処理物を前記連通部に向けて送り出して前記放出を迅速に行え、前記熱処理炉内に大型のワーク移送機構を設けることなく、熱処理加工装置の簡素化を図ることができる。

本発明の第１５の形態によれば、前記高周波誘導加熱電熱装置により前記熱処理炉内を加熱するので、高周波誘導加熱による昇温速度の高速化により加熱処理時間の短縮化及びワーク素材への熱負荷の低減を図ることができ、高品質の熱処理加工を行える熱処理加工装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る真空焼入処理装置の概略構成図である。前記真空焼入処理装置の制御部の概略ブロック図である。前記制御部による真空焼入処理において実行される真空自動制御及び高温加熱制御のフローチャートである。前記焼入処理における加工制御のフローチャートである。前記焼入処理装置におけるワーク移送処理を説明するための図である。本発明に係る連結部の変形例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態に係る真空焼入処理装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る真空焼入処理装置の概略構成図である。
この真空焼入処理装置は、真空熱処理炉１と、真空熱処理炉１の一端側に配設した連通部２と、連通部２の下方に配設した焼入れ用加工室３とからなる。真空熱処理炉１は横型電気炉であり、外周面に高周波誘導加熱電熱装置の高周波誘導加熱コイル４が巻回されている。真空熱処理炉１の連通部２と反対側の端部には、連結部５を介して真空排気部６が設けられている。真空排気部６には排気管７が連結され、排気管７の吸引側には圧力制御バルブ８を介して、真空ポンプのターボ分子ポンプ（以下、ＴＭＰと称する。）９及び補助ポンプのロータリーポンプ（以下、ＲＰと称する。）１０が接続されている。ＴＭＰ９とＲＰ１０の連結管路には、加工室３に開閉バルブ２７を介して連通した連通管２８が接続されている。連通部２下方の搬出口と加工室３上部の開放口の間の連結部２３に開閉扉２５が設置されている。開閉扉２５により閉塞された状態で、加工室３を排気するＲＰ２６が設けられている。開閉蓋２５は、パルス制御によるゲート駆動部２４によって高速開閉駆動されるゲートバルブからなる。なお、図１において、ＲＰ１０及びＲＰ２６を夫々、Ｐ１、Ｐ２で示している。

連通部２はワーク放出空間を形成する略Ｔ字形の形状を有し、上部の一端には連結部１８を介して真空熱処理炉１と連通している。また、連通部２上部の他端側には、ワーク３６を搬入するためのワーク搬入口１９が設けられている。ワーク搬入口１９は開閉自在のシャッタ構造からなり、真空加熱処理時には閉鎖される。連通部２には、真空熱処理炉１及び連通部２の真空圧を計測する圧力検出センサ２９が配設されている。また、連通部２には真空圧を目視するための圧力ゲージ３０ａが付設されている。連通部２の下部は開放されており、その開放口がワークの搬出口を構成し、該搬出口の手前近傍に一対の投受光センサ（投光部２１と受光部２２）が配設されている。

加工室３の内部には、冷却用の水３２を収容した焼入れ水槽３１が設置され、開閉扉２５を閉鎖した状態で焼入れゾーンを形成する。加工室３には、室内の真空圧を目視するための圧力ゲージ３０ｂを付設した配管が接続されており、その配管は開閉バルブ３０ｃを介して外気と連通している。開閉バルブ３０ｃを開いて該配管を通じて窒素等のパージングガス等を加工室３内に導入することができる。加工室３の底部には、開閉蓋３３が設けられており、破線で示すように開成することにより、焼入れ水槽３１の出し入れを行うことができる。

真空熱処理炉１の略中央部には、ワーク１６を載置してセットするためのワーク設置台１５が設置されている。また、その略中央部には、内部温度を検出する温度センサ１７が設置されている。真空排気部６側には、ワーク設置台１５にセットしたワークを連通部２に向けて放出、搬出するためのピストン機構が配設されている。このピストン機構は、真空熱処理炉１の中心軸に沿って水平往復移動するピストンロッド１２と、ピストンロッド１２のピストン駆動装置１１からなる。ピストン駆動装置１１の往復駆動により、ピストンロッド１２の先端部１３は連結部５付近からワーク設置台１５の加熱位置までを１往復ストロークとして往復移動する。ピストンロッド１２の往復移動により、ワーク設置台１５のワーク１６は先端部１３の当接により水平押出力を受けて、図１の１点鎖線に示すように、炉内から放出されて飛び出した後、放物線の軌跡を描いて連通部２及び加工室３側に落下していく。真空排気部６のロッド導入側には、真空漏れを防止するためのシール部１４が設けられている。シール部１４は、ピストンロッド１２の移動箇所に設けたＯリングシール部材や真空熱処理炉１の高真空と外気（大気圧）を遮断するための磁気流体シールド機構（図示せず）からなる。ピストン駆動装置１１には、ピストンロッド１２の往復ストロークを検出する光学検出センサ３４、３５が配設され、また、ピストンロッド１２の油圧制御部２０を内蔵している。

図２は本実施形態に係る真空焼入処理装置の制御部の概略構成を示す。
真空焼入処理装置の制御部は、ＣＰＵ４１、各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ４２、制御データのワークメモリであるＲＡＭ４３からなるコンピュータ４０により構成されている。ＲＯＭ４２には、ＣＰＵ４１の制御の下に実行される、真空熱処理炉１の真空自動制御プログラム、真空加熱温度制御プログラム及びワーク移送制御プログラム等が格納されている。本実施形態に係る真空焼入処理装置における真空焼入れ処理は真空自動制御プログラム、真空加熱温度制御プログラム及びワーク移送制御プログラムを実行することにより実行される。

制御部のコンピュータ４０には入力信号として、温度センサ１７の温度検出信号Ｂ１、受光部２２の受光検出信号Ｂ２、光学検出センサ３４、３５の検出信号Ｂ３、Ｂ４、及び圧力検出センサ２９の圧力検出信号Ｂ５がインターフェイス回路（図示せず）を介して入力される。

前記高周波誘導加熱電熱装置は、高周波誘導加熱コイル４に供給する交流電流を発生させる高周波電流制御装置４５からなる。高周波電流制御装置４５はＳＣＲ制御方式により、１００ｋＨｚ程度の高周波による交流電流を生成して、１０００℃〜２０００℃の高温加熱を行うことができる。高周波電流制御装置４５の駆動制御はマイクロコントローラ（ＰＩＣ）４４により行われる。ＰＩＣ４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成された制御用ＩＣであり、高周波電流制御装置４５の電流駆動制御を行う。コンピュータ４０からは、真空加熱温度制御プログラムに従い、温度制御のための制御信号がＰＩＣ４４に出力される。この制御信号に従って、ＰＩＣ４４から電流可変指示信号が高周波電流制御装置４５に与えられ、それに基づいて高周波電流制御装置４５は所要の交流電流Ａ１を高周波誘導加熱コイル４に出力する。

コンピュータ４０の外部出力として、ワーク移送制御プログラムの実行により、ピストン駆動装置１１の駆動制御用ピストンドライバ回路４６に駆動指示信号が出力され、ピストンドライバ回路４６は、その駆動指示信号を受けて油圧制御部２０にピストン往復稼働信号Ａ２を送出する。ピストン駆動装置１１はピストンロッド１２の先端部１３の移動速度が往方向で０．１〜０．５秒である送出能力を有する。ワーク移送制御プログラムの実行時には、コンピュータ４０から、ゲート駆動部２４に対してゲートバルブ開閉信号Ａ４が出力される。また、コンピュータ４０からは、真空自動制御プログラムの実行により圧力制御バルブ８に対して開閉制御信号Ａ３が出力される。

更に、コンピュータ４０には、真空焼入処理装置の稼働を指示するための起動スイッチ４９が接続され、起動スイッチ４９の押下による起動指示信号が入力される。また、コンピュータ４０には、真空引き処理を開始する真空処理開始指示信号を入力するための真空スイッチ５０、加熱処理を手動操作で実行するときに手動モードを指示するためのヒータスイッチ５１、各種プログラムの設定に用いるキー群からなる設定スイッチ５２が接続されている。コンピュータ４０には、真空制御状態、加熱制御状態等の稼働状況を報知するための表示器４７が接続され、また、機器異常、プログラム異常等の発生時にアラーム音を発生するブザー４８が接続されている。

上記構成の真空焼入処理装置における真空焼入処理を以下に説明する。
図３は真空焼入処理において実行される真空自動制御及び高温加熱制御の処理を示す。
真空焼入処理の前段階処理として、ワーク１６がワーク搬入口１９から搬入され、ワーク設置台１５上に載置されセットされる。また、開閉扉２５を閉鎖して連通部２と隔絶された加工室３に焼入れ水槽３１をセットして、加工室３内の真空引きを予め行っておく。加工室３内を低真空にしておくことにより、開閉扉２５を瞬時開閉したときに、真空熱処理炉１に侵入する加工室３内のガス成分の量を極力少なくするためである。また、加工室３内を低真空にしておけば、ワークの焼入れ時にガス成分が付着せず、高品質の真空焼入れが可能になる。加工室３内の低真空化はＲＰ２６及びＲＰ１０を起動して行われる。加工室３の真空度は例えば、１Ｐａ程度に維持される。

前段階処理を行った後、起動スイッチ４９の押下により、真空加熱処理が開始される（ステップＳ１）。真空加熱条件が設定済みであれば、真空スイッチ５０の押下により真空処理が開始される（ステップＳ３、Ｓ４）。真空加熱条件が設定されていないときは、設定スイッチ５２を用いて、真空度の設定や加熱温度カーブの設定を行う（ステップＳ２、Ｓ３）。

真空処理はＴＭＰ９及びＲＰ１０を起動して行われ、設定真空度に達するまで真空排気が継続される。設定真空度の維持、保全は圧力制御バルブ８の開閉を遠隔制御して行われる。ＴＭＰ９の使用により、１０^−３〜１０^−５Ｐａ程度までの高真空を形成することができる。高真空高温焼入れの一例として、ＣＮＴ分散ＴｉＮｉ形状記憶合金を高度医療用ガイドワイヤーに使用するために焼入れ加工する場合には、高真空状態（１０^−４Ｐａ）と高温状態（１１００℃〜１３００℃）に設定される。設定真空度に達したことを圧力検出センサ２９の圧力検出信号Ｂ５から確認すると、加熱処理を開始する（ステップＳ４、Ｓ５）。

加熱処理は、高周波電流制御装置４５により高周波誘導加熱コイル４に通電して実行される（ステップＳ６）。このときの高周波誘導加熱コイル４の通電制御は、設定加熱温度カーブに沿って時系列的に昇温、最高温度維持、降温等が進行するように実行される。上記ＣＮＴ分散ＴｉＮｉ形状記憶合金のワーク例でいえば、高真空高温状態が約１〜２時間維持される。真空熱処理炉１の炉内温度管理は温度検出センサ１７の温度検出信号Ｂ１の受信により行われる。設定加熱温度カーブに沿った高真空高温加熱処理が終了したとき、真空加熱処理の終了が表示器４７に報知される（ステップＳ７）。本実施形態では真空熱処理炉１のみ真空自動制御の対象としているが、加工室３の低真空も自動制御対象としてもよい。

図４は前記焼入処理における加工処理制御を示す。
真空加熱処理を終えたワーク１６は連結部２を通じて加工室３の焼入れ水槽３１に投入されて焼入れ加工処理が実施される。図３の真空加熱処理が終了したとき、ピストン駆動装置１１の油圧制御部２０にピストン往復稼働信号Ａ２が出力される（ステップＳ１０、Ｓ１１）。ピストンロッド１２の先端部１３がワーク１６に衝突して、ワーク１６は連結部２側に放出され、放物線を描いて加工室３に向けて落下していく。

図５はワーク１６の移送過程を具体的に示す図である。
図５の（５Ａ）に示すように、放物線を描いて落下するワーク１６が投受光センサ（投光部２１と受光部２２）の検出域に達したとき、開閉扉２５の瞬時開閉処理が実行される（ステップＳ１２）。ピストン駆動装置１１の駆動後、一定時間（例えば、５秒）経過しても、受光部２２からの受光出力が発生しない場合には、ワーク放出異常の発生として表示器４７にエラー報知すると共に、ブザー４９を作動させて警報アラームを出力する（ステップＳ１６、Ｓ１７）。

ワーク１６が投受光センサ（投光部２１と受光部２２）の検出域に達し、受光部２２の受光検出信号Ｂ２が出力されたとき、ゲート駆動部２４に対してゲートバルブ開閉信号Ａ４が出力されて、図５の（５Ｂ）に示すように、開閉扉２５の瞬時開閉が行われる（ステップＳ１２、Ｓ１３）。ピストン駆動装置１１によるピストンロッド１２の高速送出動作により、ワーク１６が放出されてから加工室３が閉鎖されるまでの所要時間、つまり、搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行うことができる。開閉扉２５の瞬時開閉が終了してから所定時間経過した後、高真空高温の焼入れ処理が完了した旨、終了報知が行われる（ステップＳ１４、Ｓ１５）

本実施形態に係る真空焼入処理装置によれば、真空熱処理炉１において高真空高温加熱処理を行った後のワークを、開閉扉２５を瞬時開閉する間に連通部２を通じて加工室３に放出、搬出して加工処理を行うので、真空熱処理炉１内に大型の搬送設備を設けることなく、簡易なピストン機構によって真空加熱位置から次の焼入れ加工位置に高速移送することができ。従って、加熱済みのワークの搬出に伴う、不純物や水分等の真空熱処理炉１内の汚染やワーク自体への付着が生ずることなく高品質の高真空高温焼入れ加工を行うことができる。特に、加工室３内も事前に低真空化しており、不要元素のワークへの付着を皆無に近い状態で焼結加工を行うことができる。例えば、ＣＮＴ分散ＴｉＮｉ形状記憶合金の場合には、焼入れ時の酸素増加量を０．１ｗｔ％以下にすることが可能になる。

本実施形態においては、略Ｔ字形状のワーク放出空間を形成する連通部２を設けて、放出ワークを自然落下させて下方に加工室３に投入しているが、連通部２はこの形状に限らず、真空熱処理炉１の炉端部分を延長した形状の空間を連通部としてもよい。
図６は本発明に係る連結部の変形例を示す概略構成図であり、真空熱処理炉１の炉端部分を延長した形状の空間を連通部５２とした構成を示す。図６において、上記実施形態と同一部材には同様の符号を付している。
この変形例では、連結部５２と加工室５５は真空熱処理炉１に略並設されており、連結部５２の加工室５５近傍に放出ワークを検出する投受光センサ５４が配設されている。連結部５２と加工室５５の間には上下方向に開閉する開閉扉５３が配設されている。加工室５５の一側壁には開閉扉５６が設けられ、ワークの導入、焼入れ水槽３１の出し入れを行うことができる。ワークの炉内への設置は開閉扉５６を開成して行われる。この変形例によれば、真空熱処理炉１に対して連連結部５２及び加工室５５を並設して、連結部５２をコンパクトに形成できるので、真空排気空間の低減、放出距離・時間の短縮化を図ることができる。

本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。

本発明によれば、高品質な熱処理加工を行え、真空高温焼入れ加工等の熱処理加工に好適な熱処理加工装置を提供することができる。

１真空熱処理炉
２連通部
３加工室
４高周波誘導加熱コイル
５連結部
６真空排気部
７排気管
８圧力制御バルブ
９ターボ分子ポンプ
１０ロータリーポンプ
１１ピストン駆動装置
１２ピストンロッド
１３先端部
１４シール部
１５ワーク設置台
１６ワーク
１７温度センサ
１８連結部
１９ワーク搬入口
２０油圧制御部
２１投光部
２２受光部
２３連結部
２４ゲート駆動部
２５開閉扉
２６ロータリーポンプ
２７開閉バルブ
２８連通管
２９圧力検出センサ
３０ａ圧力ゲージ
３０ｂ圧力ゲージ
３０ｃ開閉バルブ
３１焼入れ水槽
３２水
３３開閉蓋
３４光学検出センサ
３５光学検出センサ
３６ワーク
４０コンピュータ
４１ＣＰＵ
４２ＲＯＭ
４３ＲＡＭ
４４ＰＩＣ
４５高周波電流制御装置
４６ピストンドライバ回路
４７表示器
４８ブザー
４９起動スイッチ
５０ヒータスイッチ
５１設定スイッチ
５２連結部
５３開閉扉
５４投受光センサ
５５加工室
５６開閉扉
Ａ１交流電流
Ａ２ピストン往復稼働信号
Ａ３開閉制御信号
Ａ４ゲートバルブ開閉信号
Ｂ１温度検出信号
Ｂ２受光検出信号
Ｂ３検出信号
Ｂ４検出信号
Ｂ５圧力検出信号

Claims

炉内を真空状態にして加熱処理を行う熱処理炉に被加熱処理物を設置して加熱処理を行った後に、隣接する加工室に搬出して物理的又は化学的な加工処理を行う熱処理加工方法において、前記熱処理炉は前記加工室と連通する連通部を有し、前記連通部の搬出口と前記加工室の開放口の間に開閉扉を配設し、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して加工処理を行うことを特徴とする熱処理加工方法。
前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行う請求項１に記載の熱処理加工方法。
前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に排気して前記加工処理を行う請求項１又は２に記載の熱処理加工方法。
前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、被加熱処理物を前記熱処理炉内の加熱位置から前記連通部に向けて放出、搬出するための高速搬出機構を設け、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記連通部を通じて前記搬出口より前記加工室内に投下する請求項１、２又は３に記載の熱処理加工方法。
前記高速搬出機構により搬出された被加熱処理物を検出する検出手段を前記連通部に設け、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行う請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理加工方法。
前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記連通部を通じて前記焼入れ浴槽に投入して焼入れ加工を行う請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理加工方法。
請求項１〜５に記載の熱処理加工方法により前記加熱処理と前記加工処理を施した材質特性を具備したことを特徴とする熱処理加工物。
炉内を真空状態にして加熱処理を行う熱処理炉を備え、前記熱処理炉内に被加熱処理物を設置して加熱処理を行った後に、隣接する加工室に搬出して物理的又は化学的な加工処理を行う熱処理加工装置において、前記熱処理炉は前記加工室と連通する連通部と、被加熱処理物を前記熱処理炉内の加熱位置から前記連通部に向けて放出、搬出するための高速搬出機構と、前記連通部の搬出口と前記加工室の開放口の間に開閉扉とを有し、前記加熱処理を行った後の被加熱処理物を、前記開閉扉を瞬時開閉する間に前記高速搬出機構により高速搬出し、前記連通部を通じて前記加工室に放出、搬出して前記加工処理を行うことを特徴とする熱処理加工装置。
前記熱処理炉を少なくとも１０００℃以上の高温状態、且つ１×１０^−３Ｐａ以下の高真空状態にして高温高真空加熱処理を行う請求項８に記載の熱処理加工装置。
前記加工室の前記開放口を前記開閉扉により閉塞した状態において、前記加工室内を、少なくとも前記熱処理炉の真空度より低い所定の真空度に排気する真空排気装置を有する請求項８又は９に記載の熱処理加工装置。
前記連通部の前記搬出口を前記加工室の前記開放口上方に配設し、前記高速搬出機構による搬出作動時間を１〜０．０５秒間で行って被加熱処理物を前記搬出口より前記加工室内に投下する請求項８、９又は１０に記載の熱処理加工装置。
前記連通部に前記高速搬出機構により放出された被加熱処理物を検出する検出手段を設け、前記被加熱処理物の放出を検出したことを条件に前記記開閉扉の瞬時開閉を行う請求項８〜１１のいずれかに記載の熱処理加工装置。
前記加工室に焼入れ浴槽を配置し、前記加熱処理により高温処理した被加熱処理物を前記焼入れ浴槽に投入して、焼入れ加工を行う請求項８〜１２のいずれかに記載の熱処理加工装置。
前記高速搬出機構は、被加熱処理物を前記連通部に向けて送り出す送出部材と、前記送出部材を往復移動させるピストン機構とからなる請求項８〜１３のいずれかに記載の熱処理加工装置。
前記熱処理炉は、電磁誘導加熱により炉内を加熱する高周波誘導加熱電熱装置を有する請求項８〜１４のいずれかに記載の熱処理加工装置。