JP2693199B2 - 材料の加工室内へ充てんすべき爆発性混合ガスの量を規定する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は独立請求項の上位概念による方法に関する。
著しく厚い横断面の工作物における薄いばりおよび不都
合な薄い縁部並びに突起を除去するためのこの種の方法
が西独特許第1752440号明細書によって知られている。
この方法は、処理すべき工作物を圧密に閉鎖された１つ
の限定された室内で突発的な短時間の熱作用にさらし、
この熱作用を燃焼性の混合ガスの規定量の点火によって
生ぜしめることによるものである。熱的な工作物処理に
とって重要かつ決定的なのは、ばりと工作物本体との表
面積対体積比並びに工作物材料の熱伝導性と並んで、加
工室への可能な限り高くて一様な装入度であって、要す
るに小さな多くの工作物か又は加工室に嵌合する大きな
１つの工作物を装入する必要がある。この場合処理技術
的にはすべての表面積の合計だけが問題とされる。加工
室内の表面積が大であればある程、熱量が分散する。

熱衝撃は可燃ガス・酸素混合物の燃焼によって生ぜし
められ、この場合水素又は天然ガスもしくはメタンが可
燃ガスとして使われる。ばり取り工程を制御するために
２つの影響値、すなわち燃焼室内のガス量およびガス成
分の混合比が利用される。これらの影響値はエネルギ量
と温度とを規定する。金属は普通では酸素過剰によって
ばり取りされる。というのは、もしそうでなければばり
の溶融が行なわれるだけであって燃焼は行なわれないか
らである。

熱的なばり取りのための公知の装置には、工作物は手
で装入される。この場合工作物が加工室の閉鎖板上へ直
接載せられるか又はスポット内もしくは工作物ホルダー
内に納められて加工室へ装入される。可能な限り経済的
な処理形式を保証するために、工作物は前もって大きさ
に従って選別され、要するに少なくともほぼ等しい体積
の工作物装入量がまとめられて順次加工される。こうし
て、当該装入量用に検出されて装置の調量機構において
調整される混合ガス量を、体積の異なる装入物が加工に
供せられるまでの間維持することができる。種種の体積
の工作物のばり取りに必要な混合ガス量の検出および調
整は比較的高価で時間を費やし、従って、大きさの異な
る工作物が無差別に搬送機構、例えばコンベヤベルトで
供給される場合には、定サイクルで運転される製造ライ
ンにおいて熱的なばり取り装置を他の工作物加工機と連
結することが困難になる。

特開昭60−256015号公報に記載された、びんなどの容
器の容積測定方法の場合、容積を測定しようとする容積
被測定容器を別個の室に連通し、この容積被測定容器内
の圧力を検出することにより容積を測定する。このため
には、別の容器、つまり容積測定済みの基準容器が、こ
れに連通するさらに別個の室と共に必要となり、この基
準容器内の圧力と容積被測定容器内の圧力とを同時に検
出することにより、その圧力差から容積被測定容器の容
積を推定する。

本発明の利点 これに対して独立請求項の特徴事項を有する本発明に
よる方法は、加工室内に装入された加工すべき材料のそ
のつどの体積が自動的に検出され、しかもこの場合、材
料の体積は、加工室内で時間的に相前後して検出された
圧力の差により測定されるので、基準容器のような、圧
力を比較するための付加的な手段が必要とならないとい
う利点を有する。この体積検査の結果は、操作員に指示
されてこの操作員によって場合により供給すべき混合ガ
ス量を相応に修正することが可能であるようにするか、
又は材料の体積と関連して混合ガス量を自動的に制御も
しくは調節のために評価することができる。この後者の
方は、定サイクルで運転される製造ラインにおいて熱的
なばり取り装置を他の工作物加工機と連結する場合特に
適している。というのは、工作物もしくは材料の体積の
検査はそのつどたんに数秒間続くだけであって、装入は
全自動でコンベヤベルト、処理機構等を介して順次続く
工作物のそのつどの体積への顧慮なしに行なうことがで
きるからである。重要なことは、工作物の装入後先ずそ
の体積が検出され、次いで工作物の順序通りの加工に必
要な爆発性混合ガスの量が調量されるということであ
る。

従属請求項に述べられている処置によれば、独立請求
項中に示された方法の有利な具体的構成および改良並び
に方法用の装置の有利な実施形が可能となる。装置の簡
単で部材を節減する構成の点で特に有利なのは、材料の
体積に関する信号を得るために加工室内に所定量だけ取
り入れられるガスとして、爆発性混合ガスの少なくとも
１つの成分が活用されることである。材料の体積に関す
る信号を得るためのガスを、爆発性混合ガスの経路を介
して加工室へ押し込むことによって、さらに構造上の節
減を果たすことができる。

図面 本発明の一実施例が図面に示されており、以下にその
利点と共に詳細を述べることにする。図面は工作物の熱
的なばり取りのために本発明の方法に従って作業する装
置を主として本発明の理解にとって必要な構成部材と共
に概略的に示している。

実施例の説明 図中符号１で工作物の加工室が示されており、その規
定された容積を有する燃焼室２には体積の異なる複数の
工作物を装入することができる。燃焼室２内には比較的
小さな体積の工作物３が位置しており、これに対して著
しく大きな体積の工作物3aが破線で暗示されている。工
作物3,3aが同じ材料、例えば鋼から成っていることを前
提として、小さい方の工作物３のばり取りのためには、
大きい方の工作物3aのばり取りのためよりもわずかなガ
ス量を必要とする。というのは、後者の工作物3aが工作
物３よりも大きな表面積および質量を有しているからで
ある。

工作物は二重矢印４の方向で移動可能な閉鎖板５上に
位置しており、この閉鎖板５はガスで燃焼室２を充てん
する前に下方に開いた加工室１の端面に当て付けられ
る。閉鎖板５と端面との間にはシール６が配置されてい
る。

可燃ガス・酸素混合物のガス成分は図示していない各
１つの貯蔵容器から各１つの耐圧性の導管7,8を介して
可燃ガス用の調量シリンダ９並びに酸素用の調量シリン
ダ10へ供給される。導管7,8は各１つの調節可能な減圧
弁11,12を有している。各シリンダは、ガスを１つの混
合ブロック15内へ、次いで燃焼室２内へ押し込む各１つ
のピストン13,14を有している。ピストン13,14は図示の
実施例においては１つのヨーク16によって互いに連結さ
れており、従ってヨーク16に作用する力の影響を受けて
同じ大きさのストロークを生ずる。両方のガス押込ピス
トンの油圧式の連結による系も知られている。

酸素用の調量シリンダ10は可燃ガス用の調量シリンダ
９よりも大きな容積を有しており、従って同じ充てん圧
の場合大きな酸素量が保有されている。標準混合物とし
ては100％酸素過剰量の混合物をあげることができ、こ
の場合可燃ガスとしては水素又は天然ガスもしくはメタ
ンが利用される。金属はいずれにせよ酸素過剰によって
ばり取りされる。というのは、そうでなければたんにば
りの溶融だけが行なわれ、燃焼は行なわれないことにな
るからである。プラスチックの場合にのみ酸化なしの溶
融工程が採用される。

調量シリンダ9,10からは各１つの耐圧性の導管17,18
がソリッドな金属ブロックから成る混合ブロック15内へ
通じている。導管17,18は混合ブロック15内の各１つの
接続孔として形成された導管19,20へ通じており、これ
らの導管19,20には孔として形成されたガス供給用の導
管21,22が接続されている。導管21,22は１つの混合室23
へ通じており、この混合室23から１つの導管24が分岐し
ていて、この導管24はガス混合物を加工室１内に形成さ
れた１つの孔として形成された導管25を介して加工室１
の燃焼室２へ導く。混合物ガスの点火のためにはガス排
出導管24内へ入り込んでいる１つの点火プラグ26が役立
ち、この点火プラグ26は混合ブロック15の挿入体27内に
配置されている。この１つの点火プラグの代りに１つの
グロープラグ又は別の適当な点火装置を利用することも
きる。導管19,21間および20,22間には各１つの弁28,29;
30,31が配置されている。これらの弁は混合ガス押込過
程の開始時に開かれ、所定の混合ガス量の押込みの終了
後再び閉ざされる。

図面から理解されるように、混合ブロック15のガス排
出用の導管24から孔として形成されたさらに別の導管32
が分岐している。この導管32は電気的に動作する圧力評
価器33へ通じており、この圧力評価器33は工作物3,3aの
ばり取りに役立てられる爆発性の混合ガスを供給する前
に燃焼室２内へ取り入れられる規定のガス量の圧力を測
定する。通常は大気圧に相当する開始圧P_Oと所定のガス
量によって得られる充てん圧P_Xとの間のそのつど工作物
体積に比例する圧力差Ｐが圧力評価器33によって検出さ
れ、１つの比例信号に変換される。この比例信号に従っ
て圧力評価器33に接続された１つの制御ステージ34が燃
焼室２内の工作物をばり取りするのに必要な爆発性混合
ガスの量を規定する。

材料の体積に関する信号を得るために加工室内に取り
入れられるガス量はいずれにせよ後続のばり取り工程用
に燃焼室２内へ押し込むべき爆発性混合ガスの量よりも
著しく小さな量である。このガス量は、燃焼室２内でそ
の内部の工作物の体積次第で例えば最大１バールまでの
圧力が発生するように設定するとよい。信号を得るため
に加工室内に取り入れられるガスとしては、特別の導管
を介して混合ブロック15内もしくは燃焼室２内へ取り入
れられる圧縮空気が適している。しかし、信号を得るた
めのガスとして、混合ガスの１つ又は両方の成分、要す
るにガス押込シリンダ9,10および導管17,19,21,24,25;1
8,20,22,24,25を介して燃焼室２内へ取り入れられる可
燃ガスおよび又は酸素が使われると有利である。ガス取
り入れは制御ステージ34を介して制御することができ、
この制御ステージ34はこのため手動で投入されるか又は
閉鎖板５の閉鎖運動によって導出される作動パルスを受
け取る。ガス量の配分は例えば弁28,29および又は弁30,
31を介して行なうことができる。このため弁は、作動パ
ルスの投入後制御ステージ34によって、減圧弁11,12に
よって規定された調量シリンダ9,10内の所定の圧力にお
いて規定のガス量が燃焼室２内へ到達する期間中開かれ
る。図示の実施例においては、信号を得るためのガスと
して可燃ガスが使用され、制御ステージは従って弁28,2
9と協働する。

信号を得るための規定ガス量は制御ステージ34による
弁28,29;30,31の開放期間の制限なしにピストン13,14を
介して燃焼室２内へ押し込むこともできる。このための
前提は、減圧弁11,12によって決められた調量シリンダ
9,10の充てん圧が燃焼室２内の検査ガス量の最小圧より
も低いことである。というのは、弁28,29;30,31の開放
に伴って系全体に圧力バランスが発生し、燃焼室内に位
置する圧力バランス後の現在ガス量と目標ガス量との差
量が、制御ステージ34によってその大きさを前もって決
められるピストン13,14のストロークによって押し込ま
れるからである。

燃焼室２内の所定のガス量の圧力は小さな体積の工作
物の場合低く、これに対して大きな体積の工作物の場合
明らかに高い。これに起因する、一定した大気の開始圧
と閉ざされた燃焼室２の充てん圧との圧力差は圧力評価
器33の圧力検出器によって検出されて１つの比例信号に
変換される。この信号によって既述のように制御ステー
ジ34が負荷され、この制御ステージ34は信号パラメー
タ、例えば電圧の大きさに従って加工室１の燃焼室２内
へ供給すべき可燃ガス・酸素混合物の量を規定する。こ
の混合物の量は小さな体積の工作物の場合は燃焼室２内
にからくも納まる工作物の場合よりも相応に少ない。検
出された信号の大きさに相当する混合ガス量の配分のた
めには、ピストンストロークの大きさのみならず、減圧
弁11,12もまた利用することができ、減圧弁11,12を介し
て調量シリンダ9,10内のガス圧、ひいてはその内部のガ
ス量を制御することができる。この両方の可能性は図面
では制御ステージ34の３つの出力側をヨーク16並びに減
圧弁11,12との間の破線による結合線によって示唆され
ている。

装置は原則として次のように作業する： １つの工作物又はポットもしくはホルダーに納められ
た複数の工作物が開放された加工室１の下げられた閉鎖
板５上へ載せられ、次いで閉鎖板５の持上げによって燃
焼室２が気密に閉鎖される。減圧弁11,12を介して規定
のガス量（可燃ガスおよび酵素）が所定の圧力で調量シ
リンダ9,10内へ取り入れられる。作動信号に基いて制御
ステージ34が所定の期間中弁28,29を開放し、その結果
規定量の可燃ガスが調量シリンダ９から導管17,21,24,2
5を介して燃焼室２内へ流れる。燃焼室２の導管21,22,2
4,25,32内に圧力が発生し、その大きさは燃焼室２内に
位置する工作物の体積に関連する。そのつどの圧力は導
管32に接続された圧力評価器33によって比例した信号に
変換され、この信号は制御ステージ34へ送られる。制御
ステージ34は受け取った信号の大きさに関連して調量装
置の相応の調整によって調量シリンダ9,10内のガス量を
規定する。このことは、ピストン13,14の相応の調整に
よるシリンダ容積の変化、ピストンストロークの数又は
減圧弁11,12によるガス圧の変化によって行なうことが
できる。このようにして規定された混合ガス量は弁28,2
9;30,31が開かれた状態でピストン13,14によって混合ブ
ロック15および加工室１の導管を介して燃焼室２内へ押
し込まれる。混合室23内では両方のガス（可燃ガスおよ
び酸素）が互いに混合され、充てん工程終了後に点火プ
ラグ26によって点火される。炎の前縁は導管25から燃焼
室２へ進む。爆発に伴い燃焼室２内には短時間700バー
ルまでの圧力および3500℃の温度が発生する。圧力評価
器33は、導管32内に配置された混合ガス押込みおよび加
工工程の間閉ざされる１つの弁35によって発生する温度
および圧力の衝撃から保護される。

この本発明の方法は、工作物加工室にフランジ接続さ
れた別個の混合ブロックを備えている熱的なばり取り装
置にとってのみならず、各ガス成分が個別の供給導管を
介して直接工作物加工室へ取り入れられ、この加工室で
はじめて混合されて混合後に点火される装置にとっても
適している。

図面に示されている装置は、たんに工作物の熱的なば
り取りに適しているだけでなくて、別の用途にも適して
いる。例えばこの種の装置を使って西独特許第1504096
号によるあわ物質の網状化の方法又は例えば西独特許第
2322760号による通気型の除去方法を実施することがで
きる。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度並びに圧力衝撃を介して材料（3,3a）
   を処理するための装置の加工室（1,2,5）内へ充てんす
   べき爆発性混合ガスの量を加工室（1,2,5）内に位置す
   る材料の体積に関連して規定する方法において、材料
   （3,3a）を装入した閉鎖された加工室（1,2,5）内へ先
   ずガス又は混合ガスの所定量を取り入れ、初期圧（P_O）
   と充てん圧（P_X）との差（Ｐ）から加工室（1,2,5）内
   の材料（3,3a）の体積に関する信号を取り出し、この信
   号に従って引き続いて充てんすべき爆発性混合ガスの量
   を規定することを特徴とする、材料用の加工室内へ充て
   んすべき爆発性混合ガスの量を規定する方法。
2. 【請求項２】材料の体積に関する前記信号を得るために
   加工室（1,2,5）内に取り入れる前記所定量のガス又は
   混合ガスとして、爆発性混合ガスの少なくとも１つの成
   分を利用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】材料の体積に関する前記信号を得るための
   前記所定量のガスまたは混合ガスを、爆発性混合ガスの
   経路を介して加工室（1,2,5）内に取り入れることを特
   徴とする、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】熱的なばり取り装置に使用されることを特
   徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方
   法。
5. 【請求項５】請求項１から４までのいずれか１項記載の
   方法用の装置であって、爆発性混合ガスの各成分を混合
   するための混合ブロック（15）を備えており、この混合
   ブロック（15）は１つの混合室（23）へ通ずる各ガス成
   分用の各１つのガス供給導管（21,22）を有していて、
   これらのガス供給導管（21,22）はガス量およびガス成
   分の混合比のための各１つの調節可能な調量機構（9,1
   1,13;10,12,14）に接続されている形式のものにおい
   て、混合ブロック（15）は外部へ案内されている別の１
   つの導管（32）を有しており、この導管（32）は加工室
   （1,2,5）に接続されていて、この導管（32）に加工室
   （1,2,5）内の圧力差（Ｐ）を検出する１つの圧力評価
   器（33）が接続されていることを特徴とする、装置。
6. 【請求項６】圧力評価器（33）の出力側に１つの制御ス
   テージ（34）が接続されており、この制御ステージ（3
   4）は、調量機構（9,11,13;10,12,14）を介して、加工
   室（1,2,5）内へ充てんすべき爆発性混合ガスの量を規
   定することを特徴とする、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】圧力評価器（33）へ通ずる導管（32）が混
   合ブロック（15）のガス排出導管（24）から分岐してお
   り、調量機構（9,11,13;10,12,14）が個々のガス成分の
   ガス貯蔵容器と混合ブロック（15）との間に配置された
   調節可能の各１つの減圧弁（11,12）を有していて、こ
   の減圧弁は制御ステージ（34）の出力側に接続されてい
   ることを特徴とする、請求項５又は６記載の装置。
8. 【請求項８】調量機構（9,11,13;10,12,14）が爆発性混
   合ガスの各成分用の各１つのガス押込ピストン（13,1
   4）を有していて、このガス押込ピストンはピストンス
   トロークの大きさを規定する制御ステージ（34）の出力
   側に接続されていることを特徴とする、請求項５から７
   までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】各ガス成分用のガス供給導管（21,22）が
   混合ブロック（15）の内部に配置されている各１つの入
   口弁（28,29;30,31）を有していて、この入口弁は加工
   室（1,2,5）内の材料（3,3a）の加工工程中にガス供給
   導管を閉ざし、加工工程前に作動可能な１つの制御ステ
   ージ（34）が設けられていて、この制御ステージ（34）
   は加工室（1,2,5）内の前記圧力差（Ｐ）を検出するた
   めの所定量のガスを加工室内に取り入れるために設定さ
   れた期間中少なくとも１つの入口弁を開くことを特徴と
   する、請求項５記載の装置。