JP2020073840A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理炉に設けられる扉を開閉する駆動手段が熱処理炉の高さ方向に突出することがなく、全体的にコンパクトな熱処理炉とする。【解決手段】被処理物が搬入出される開口部２０を少なくとも一つの面２１に有する処理室と、昇降自在に設けられ、開口部２０を開閉する扉９と、扉９を開閉するための駆動力を水平方向に発生させる駆動手段３０と、駆動力の方向を垂直方向へ変換する方向変換手段４０と、を備え、駆動手段３０を平面視において処理室の幅の範囲内に設けた、熱処理炉１００である。また、駆動手段３０は、シリンダ３０であり、シリンダ３０の長手方向を幅の方向としたとき、シリンダ３０は、長手方向に沿って摺動するピストン３１を備え、開口部２０を有する処理室の面と平行に配置する。【選択図】 図２

Description

この発明は、被処理物を加熱処理する際に用いる熱処理炉内に設けられる扉を開閉する駆動手段を備えた熱処理炉に関する。

従来、被処理物の加熱処理に用いられる熱処理装置として、加熱炉及び液槽を仕切る扉と、扉を開閉する駆動源としてシリンダが設置されている熱処理装置があった（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の熱処理装置に係るシリンダは熱処理装置の高さ方向に設置されており、シリンダ内のピストンが垂直方向に摺動して扉が開閉されていた。

特開２００５−２４８２４７号公報

特許文献１の熱処理装置は、熱処理装置の上部より突出した位置にシリンダが設けられている。特許文献１のように、シリンダが設けられている熱処理装置は、とくに、高さ方向に大型化した装置になる場合が多い。このような熱処理装置は、トレーラー等に載せて設置場所まで搬送することが困難であり、また、天井が高い場所にしか設置できず、設置場所が限られていた。

この発明の目的は、上記問題点に鑑み、熱処理炉に設けられる扉を開閉する駆動手段が熱処理炉の高さ方向に突出することがなく、全体的にコンパクトな熱処理炉を提供することにある。

この発明に係る熱処理炉は、被処理物が搬入出される開口部を少なくとも一つの面に有する処理室を備えている。開口部を開閉する扉は、昇降自在に設けられている。駆動手段は、扉を開閉するための駆動力を水平方向に発生させる。方向変換手段は、駆動力の方向を水平方向から垂直方向へ変換する。また、駆動手段は、平面視において開口部での被処理物の搬送方向に直交する方向の処理室の幅の範囲内に設けられている。

本発明では、扉を駆動させるための駆動力は、駆動手段によって水平方向に発生する。一方、開口部は、扉が昇降することにより開閉される。このように、駆動力の方向は、発生したときと、扉が昇降するときとでは異なっている。そこで、駆動力が扉へ伝達される途中で、方向変換手段によって水平方向から垂直方向へ駆動力の方向が変換される。この垂直方向に変換された駆動力によって扉が昇降し、開口部が開閉される。

本発明の駆動手段は、長手方向に沿って摺動するピストンを備えたシリンダである。シリンダの長手方向が開口部の面と平行となるように配置している。

上記したとおり、シリンダ（駆動手段）を平面視において開口部での被処理物の搬送方向に直交する方向の処理室の幅の範囲内に設けているため、シリンダが熱処理炉の高さ方向に突出することはない。また、シリンダの長手方向が開口部の面と平行となるように設けられているため、シリンダ内に備えられてあるピストンが摺動すると、駆動力は開口部の面と平行である水平方向に発生する。

方向変換手段は、駆動手段に第１の端部が係止された第１チェーンと、第１チェーンの第２の端部が係止された第１スプロケットと、扉に第１の端部が係止された第２チェーンと、第２チェーンの第２の端部が係止された第２スプロケットと、を備え、第１スプロケットと第２スプロケットとは、連結部材を介して連結されている。

本発明の方向変換手段は、第１チェーン、第１スプロケット、第２チェーン、及び第２スプロケットにより構成され、上記のように連結される。この構成により、水平方向に発生した駆動力は、第１チェーンを介して第１スプロケットに伝達され、連結部材を介して第２スプロケットへ伝達される。第２スプロケットに伝達された駆動力は、その方向が水平方向から垂直方向へ変換される。垂直方向に変換された駆動力は、第２チェーンを介して扉に伝達され、この駆動力によって扉は昇降し、開口部が開閉される。

また、第２スプロケットの歯数は、第１スプロケットの歯数よりも多いように構成されている。

駆動力の大きさは、扉のストローク及びピストンのストロークと関係する。本発明では、第１スプロケットと第２スプロケットとの歯数を上記のように設定することにより、扉が昇降するために必要な大きさの駆動力を確保する。

この発明によれば、熱処理炉の処理室に設けられている開口部を開閉する扉を昇降させるための駆動力は、水平方向に発生する。この駆動力は、扉へ伝達される過程で水平方向から垂直方向へ変換される。この垂直方向の駆動力によって扉が昇降し、開口部が開閉される。駆動力を発生させる駆動手段は、熱処理炉の高さ方向ではなく水平方向に設けられており、平面視において開口部での被処理物の搬送方向に直交する方向の処理室の幅の範囲内に設けられているため、熱処理炉のサイズを縮小することができる。

本発明の実施形態に係る熱処理炉の一例を示す平面視断面図である。 実施形態に係る熱処理炉の要部を示す断面図である。図２（ａ）は、図１における搬送トレイ２００の搬送方向Ｘから見たときの正面視断面図であり、（ｂ）は、上面視断面図である。 別実施形態に係る熱処理炉の要部を示す断面図である。図３（ａ）は、図１におけるトレイ２００の搬送方向Ｘから見たときの正面視断面図であり、（ｂ）は、上面視断面図である。

以下、本発明の熱処理炉について、図１〜図３を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る熱処理炉１００の一例を示す平面視断面図である。熱処理炉１００では、浸炭処理、拡散処理、降温処理、焼入れ処理等が連続して行われる。本実施形態の熱処理炉１００は、平面形状が直線状の搬送経路に沿って搬送中のワークに、前処理、昇温処理、浸炭処理、拡散処理、降温処理、焼入れ処理の各処理を連続して行うものとする。

熱処理炉１００は、パージ室１と、昇温室２と、浸炭室３と、拡散室４と、降温室５とを備えている。各処理室は平面形状が略一定幅の矩形を呈している。矢印Ｘは、被処理物の搬送方向を示しており、搬送方向Ｘとする。トレイ２００は搬送方向Ｘに沿って、上記の順に配置されている。また、熱処理炉１００は、各処理室を仕切る扉６〜９と、搬入扉１０と、焼き入れ装置１１と、搬出装置１２とを備えている。さらに、各処理室を仕切る扉６〜９の駆動に関する構成要件として、駆動手段３０及び方向変換手段４０を備えている。

パージ室１では、外気から隔離された雰囲気中でトレイ２００に積載されたワークを４００℃程度に加熱し、脱脂処理等の前処理が実行される。パージ室１は、これに限定されるものではなく、その内部の雰囲気が置換できればよい。昇温室２では、ＲＸガス等のキャリアガスの雰囲気中でワークを９００℃程度に予備加熱する。浸炭室３では、ＲＸガス等のキャリアガスと炭化水素ガス等のエンリッチガスとが供給され、浸炭ガス雰囲気中でワークを９３０℃〜９５０℃程度に加熱して浸炭処理が行われる。拡散室４では、浸炭処理でワークの表面に持ち込まれた炭素をワークの内部に拡散させるための拡散処理が行われる。降温室５では、ワークを焼入れ処理前の温度である８５０℃程度まで降温して均熱する。

扉６は、パージ室１と昇温室２との間を開閉する。扉７は、昇温室２と浸炭室３との間を開閉する。扉８は、拡散室４と降温室５との間を開閉する。扉９は、降温室５と焼入れ装置１１との間を開閉する。搬入扉１０は、パージ室１の搬入口１４を開閉する。

扉６，７により、パージ室１と昇温室２との間、及び昇温室２と浸炭室３との間が選択的に隔離される。パージ室１、昇温室２、及び浸炭室３は、互いに異なる雰囲気及び温度に維持可能とされる。

焼入れ装置１１は、出口扉１３と、図示しないリフト機構及び油槽とを備えている。出口扉１３は、焼入れ装置１１と搬出装置１２との間を開閉する。リフト機構は、複数のローラで構成されたリフト台を昇降自在に備えており、降温室５から搬入されたトレイ２００が搭載される。油槽は、トレイ２００の搬送経路よりも下方に配置されており、焼入れ油を貯留している。リフト機構がトレイ２００を搭載したリフト台を降下し、トレイ２００が油槽に浸漬されると、トレイ２００に積載されたワークは焼入れ油によって急冷される。

搬出装置１２は、搬出扉１５と、図示しない複数のローラとを備えている。複数のローラは、搬出装置１２内でトレイ２００の搬送面を構成し、搬出扉１５は、搬出装置１２の搬出口１６を開閉する。

上記のとおり、熱処理炉１００には扉６〜９、搬入扉１０、出口扉１３、及び搬出扉１５が設けられているが、一例として、降温室５と焼入れ装置１１との間に設けられている扉９に着目して説明し、他の扉については説明を省略する。

図２は、本発明の実施形態に係る熱処理炉１００の要部を示す断面図である。図２では、説明の便宜上、降温室５及び焼入れ装置１１を省略し、降温室５が有する開口部、扉、駆動手段、及び方向変換手段のみを図示している。図２の実線は、扉９が開口部の前面にある状態、つまり、扉９が閉じられており、降温室５から焼入れ装置１１に被処理物が搬入できない状態を示している。図２の二点鎖線は、扉９が開かれており、降温室５から焼入れ装置１１に被処理物が搬入できる状態を示している。

開口部２０は、降温室５において、搬送方向Ｘに直交する面２１に設けられている。被処理物は、開口部２０を通過して降温室５から焼入れ装置１１へ搬送される。

駆動手段３０は、扉９を昇降するための駆動力を発生させる。本発明では、駆動手段３０として、長手方向に沿って摺動するピストン３１を備えたシリンダが用いられる。以降、「駆動手段３０」は、「シリンダ３０」を意味する。

シリンダ３０は、熱処理炉１００の平面視において開口部２０での被処理物の搬送方向Ｘに直交する方向の降温室５の幅の範囲内に設けられ、シリンダ３０の長手方向を開口部２０の面２１と平行に配置されている。ここで、本明細書中では、「被処理物の搬送方向Ｘに直交する方向の降温室５の幅」は、単に「降温室５の幅」を意味するものとする。ピストン３１はシリンダ３０の長手方向に摺動する。つまり、降温室５の幅の方向に摺動することとなる。このため、ピストン３１が摺動すると、駆動力は水平方向に発生する。ここで、本明細書では、「駆動手段３０が駆動力を発生させる」は、「ピストン３１が摺動して駆動力を発生させる」ことを意味するものとして説明する。

方向変換手段４０は、駆動手段３０により生じた水平方向の駆動力を垂直方向へ変換する。方向変換手段４０は、第１チェーン４１と、第１スプロケット４２と、第２チェーン４３と、第２スプロケット４４と、連結部材４５とから構成される。

方向変換手段４０の各構成部材の配置は以下のようである。第１チェーン４１の第１の端部４１ａは、ピストン３１の先端部３１ａに係止される。また、第１チェーン４１の第２の端部４１ｂは、係止部材４６によって第１スプロケット４２に係止される。第１チェーン４１及び第１スプロケット４２は、降温室５の幅の方向と平行となるようにピストン３１の延長線上に配置さる。

第２チェーン４３の第１の端部４３ａは、扉９の上端縁部９ａに係止される。また、第２チェーン４３の第２の端部４３ｂは、係止部材４６によって第２スプロケット４４に係止される。第１スプロケット４２と第２スプロケット４４とは、同一直線上であって、所定の距離だけ離間し、連結部材４５で連結されている。第２チェーン４３は、第２スプロケット４４から鉛直下向きに垂れ下がるように配置される。

次に、駆動手段３０及び方向変換手段４０の動作について説明する。初めに、扉９の上昇により、開口部２０が開かれる場合を説明する。

図２の二点鎖線で示すように、ピストン３１が第１スプロケット４２とは反対の方へ摺動すると、ピストン３１が摺動した方向に駆動力が発生する。この駆動力により、第１チェーン４１はシリンダ３０側へ引っ張られ、第１スプロケット４２は第１チェーン４１を繰り出しながら回転する。

第１スプロケット４２の回転に伴い、連結部材４５が回転する。この回転により、第２スプロケット４４に駆動力が伝達されるとともに、第２スプロケット４４が回転する。

上記のとおり、第２チェーン４３は、第２スプロケット４４から鉛直下向きに垂れ下がるようにして配置されている。このため、駆動力は第２スプロケット４４に伝達されたときに垂直方向に変換される。そして、第２スプロケット４４が回転すると、第２チェーン４３は第２スプロケット４４に巻回され、扉９が上昇する。これにより、開口部２０が開かれ、被処理物が搬送される。

開口部２０から被処理物の搬送が終了すると、次のようにして扉９が閉じられる。図２の実線で示すように、ピストン３１が第１スプロケット４２の方へ摺動すると、その方向に駆動力が発生する。この駆動力により、第１スプロケット４２は回転するとともに、第１チェーン４１を巻回する。

また、第１スプロケット４２の回転に伴い、連結部材４５が回転する。この連結部材４５の回転により、駆動力は第２スプロケット４４に伝達され、第２スプロケット４４が回転する。

駆動力は、第２スプロケット４４に伝達されたときに、水平方向から垂直方向に変換される。第２スプロケット４４が回転すると、第２チェーン４３は第２スプロケット４４に繰り出され、扉９が下降する。これにより、開口部２０が閉じられる。

また、扉９を上昇させるために必要な駆動力を確保するには、扉９が上昇する際のストロークを所定以上に設定することが必要である。そのようなストロークは、ピストン３１のストロークと関連する。大きな駆動力を得るには、ピストン３１のストロークを長く設けた方が有利である。しかし、本発明では、熱処理炉１００のサイズを縮小化することが目的であるから、ピストン３１のストロークを長く設けると、熱処理炉１００の水平方向の幅からシリンダ３０が突出する虞があるため、好ましくない。

そこで、本実施形態では、ピストン３１のストロークを長く設けるのではなく、第１スプロケット４２及び第２スプロケット４４の歯数を調整することとした。シリンダ３０を縮小しながら、ピストン３１のストロークを確保し、且つ、扉９のストロークを確保するためには、第２スプロケット４４の歯数を第１スプロケット４２の歯数より多く設ければよい。そのような歯数として、第１スプロケット４２の歯数と第２スプロケット４４の歯数との比の値、第１スプロケット４２の歯数／第２スプロケット４４の歯数が、１／２以下となるように調整することが好ましいが、この比の値が小さくなり過ぎると、ピストン３１に掛かる負荷が大きくなる。そのため、１／２となるように調整することがより好ましい。

連結部材４５の部材は、適切に駆動力を伝達することができる部材であれば、特に限定されない。

［別実施形態］
上記した実施形態は、第２スプロケット４４にて駆動力の方向が水平方向から垂直方向に変換されていた。また、第２スプロケット４４は、第２チェーン４３を巻回する、あるいは、繰り出して扉９を昇降させていた。しかし、扉のサイズが大きい場合や、重量が重い場合、第２スプロケット４４の負荷が大きくなる。そこで、別実施形態として、駆動力を水平方向から垂直方向へ変換するスプロケットと、第２チェーン４３を巻回する、あるいは繰り出すスプロケットとを別々にして、扉９の開閉を行う場合の構成について説明する。

図３に示すように、熱処理炉１０１は、上記した実施形態に係る熱処理炉１００と同様に、開口部２０は、降温室５において、搬送方向Ｘに直交する面２１に設けられている。また、熱処理炉１０１は、シリンダ３０と方向変換手段５０を備える。

熱処理炉１０１の駆動手段３０は、熱処理炉１００と同様に、ピストン３１を備えたシリンダ３０を用いる。シリンダ３０は、熱処理炉１００と同様に配置され、ピストン３１がシリンダ３０の長手方向に摺動すると駆動力が水平方向に発生する。

方向変換手段５０は、駆動手段３０により生じた水平方向の駆動力を垂直方向へ変換する。方向変換手段５０は、第１チェーン５１と、第１スプロケット５２と、連結部材５３と、第２スプロケット５４１，５４２と、第２チェーン５５１，５５２と、第３スプロケット５６１，５６２とから構成される。

熱処理炉１０１に係る方向変換手段５０の各構成部材の配置は次のようである。第１チェーン５１の第１の端部５１ａは、ピストン３１の先端部３１ａに係止される。また、第１チェーン５１の第２の端部５１ｂは、係止部材５７によって第１スプロケット５２に係止される。第１チェーン５１及び第１スプロケット５２は、降温室５の幅の方向と平行となるようにピストン３１の延長線上に配置される。

第１スプロケット５２と第２スプロケット５４１，５４２とは、同一直線上であって、所定の距離だけ離間し、連結部材５３で連結されている。第２チェーン５５１の第１の端部５５１ａ、及び第２チェーン５５２の第１の端部５５２ａは、夫々第３スプロケット５６１，５６２を介して扉９の上端縁部９ｂ，９ｃに係止されており、第２チェーン５５１の第２の端部５５１ｂ、及び第２チェーン５５２の第２の端部５５２ｂは、係止部材５７によって夫々第２スプロケット５４１，５４２に係止されている。第２チェーン５５１，５５２は、第３スプロケット５６１，５６２から夫々鉛直下向きに垂れ下がるように配置される。

次に、駆動手段３０及び方向変換手段５０の動作について説明する。初めに、扉９の上昇により、開口部２０が開かれる場合を説明する。

図３の２点鎖線で示すように、ピストン３１が第１スプロケット５２とは反対の方へ摺動すると、ピストン３１が摺動した方向に駆動力が発生する。この駆動力により、第１チェーン５１はシリンダ３０側へ引っ張られ、第１スプロケット５２は第１チェーン５１を繰り出しながら回転する。ここで、第１スプロケット５２から繰り出される第１チェーン５１の長さは、ピストン３１が摺動して発生させる駆動力の大きさと比例する。

第１スプロケット５２の回転に伴い、連結部材５３が回転する。この回転により、第２スプロケット５４１，５４２に駆動力が伝達されるとともに、第２スプロケット５４１，５４２が回転する。

次に、駆動力は、第２チェーン５５１，５５２を介して第３スプロケット５６１，５６２に伝達される。そして、第３スプロケット５６１，５６２で、駆動力の方向が水平方向から垂直方向へ変換される。垂直方向に変換された駆動力は、第３スプロケット５６１，５６２から第２チェーン５５１，５５２を介して扉９に伝達される。

第２スプロケット５４１，５４２が回転すると、第２チェーン５５１，５５２は第２スプロケット５４１，５４２に巻回され、扉９が上昇する。これにより、開口部２０が開かれ、被処理物が搬送される。

開口部２０から被処理物の搬送が終了すると、次のようにして扉９が閉じられる。図３の実線で示すように、ピストン３１が第１スプロケット５２の方へ摺動すると、ピストン３１が摺動した方向に駆動力が発生する。この駆動力により、第１スプロケット５２が回転し、第１チェーン５１が巻回される。

第１スプロケット５２の回転に伴い、連結部材５３が回転する。この回転により、第２スプロケット５４１，５４２に駆動力が伝達されるとともに、第２スプロケット５４１，５４２が回転する。この回転により、第２チェーン５５１，５５２は第２スプロケット５４１，５４２から繰り出される。このとき、第３スプロケット５６１，５６２を介して第２チェーン５５１，５５２の移動により扉９が下降する。これにより、開口部２０が閉じられる。

別実施形態に係る熱処理炉１０１においても、扉９とピストン３１とのストロークを調整する。上記の実施形態に係る熱処理炉１００と同様に、ピストン３１のストロークを短縮することができる。シリンダ３０を縮小しながら、シリンダ３１のストロークを確保し、且つ、扉９のストロークを確保するためには、第２スプロケット５４１，５４２の歯数を第１スプロケット５２の歯数より多く設ければよい。そのような歯数として、第１スプロケット５２の歯数と第２スプロケット５４１の歯数との比の値、第１スプロケット５２の歯数／第２スプロケット５４１の歯数が、１／２以下となるように調整することが好ましいが、この比の値が小さくなり過ぎると、ピストン３１に掛かる負荷が大きくなる。そのため、１／２となるように調整することがより好ましい。第１スプロケット５２の歯数と第２スプロケット５４２の歯数との場合も同様である。

連結部材５３の部材は、上記の熱処理炉１００と同様に、適切に駆動力を伝達することができる部材であれば、特に限定されない。

本発明の構成であれば、シリンダ（駆動手段）を水平方向に配置しているため、シリンダが熱処理炉の高さ方向に突出することがなく、全体的にコンパクトな熱処理炉となる。

本発明の熱処理炉は、全体的にコンパクトな熱処理炉であるため、熱処理炉の設置場所における省スペース化を実現できる。

９…扉
２０…開口部
２１…面
３０…シリンダ（駆動手段）
３１…ピストン
４０…方向変換手段
４１…第１チェーン
４１ａ…第１チェーンの第１の端部
４１ｂ…第１チェーンの第２の端部
４２…第１スプロケット
４３…第２チェーン
４３ａ…第２チェーンの第１の端部
４３ｂ…第２チェーンの第２の端部
４４…第２スプロケット
４５…連結部材
１００，１０１…熱処理炉
Ｘ…搬送方向

Claims (4)

1. 被処理物が搬入出される開口部を、少なくとも一つの面に有する処理室と、
   昇降自在に設けられ、前記開口部を開閉する扉と、
   前記扉を開閉するための駆動力を水平方向に発生させる駆動手段と、
   前記駆動力の方向を鉛直方向へ変換する方向変換手段と、
   を備え、
   前記駆動手段は、前記被処理物の搬送方向における前記扉の上方で、前記水平方向として前記搬送方向に垂直な方向に前記駆動手段の長手方向が沿うように設けられており、かつ、平面視において前記開口部での前記垂直な方向における前記処理室の幅の範囲内に前記駆動手段の前記長手方向が収まるように設けられている、熱処理炉。
2. 前記駆動手段は、前記垂直な方向に沿って摺動するピストンを備えたシリンダであり、
   前記シリンダの長手方向を前記開口部の面と平行に配置した、請求項１の熱処理炉。
3. 前記方向変換手段は、
   前記駆動手段に第１の端部が係止された第１チェーンと、
   前記第１チェーンの第２の端部が係止された第１スプロケットと、
   前記扉に第１の端部が係止された第２チェーンと、
   前記第２チェーンの第２の端部が係止された第２スプロケットと、
   を備え、
   前記第１スプロケットと前記第２スプロケットとは、連結部材を介して連結されている、請求項１または２の熱処理炉。
4. 前記第２スプロケットの歯数は、前記第１スプロケットの歯数よりも多い、請求項１〜３の何れかの熱処理炉。

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