JP2868956B2 - 焼入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温加熱された金属製
品を冷却液中に浸漬させて急冷硬化させる焼入装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アルミダイカスト製品等金属製
品（以下、「ワーク」と略称する。）を、上方に配設さ
れた加熱炉で高温に加熱し、その後、下方に配設された
冷却液槽内に浸漬させて急冷硬化させる焼入装置が広く
利用されている。

【０００３】かかる焼入装置の代表的例（例えば実公昭
６２−１７４６６号公報）を図４に示す。図において、
１０は加熱炉，３０は冷却液槽である。また、４０は昇
降手段であり、シリンダ４５内に供給された加圧空気を
動力源として液体４７を動力伝達媒体として単動ラム４
６を上下動させてワークＷを冷却液槽３０および加熱炉
１０間で昇降させる構成とされている。すなわち、シリ
ンダ４５内に給気弁４３を介して加圧空気を供給すれば
単動ラム４６は上昇し、排気弁４９を開ければ下降（落
下）する構成とされている。

【０００４】ワークＷの上下方向位置は、所定個数の位
置検出用のリミットスイッチ（ＬＳ１〜ＬＳ５）を有す
るワーク位置検出手段８０によって検出される。ワーク
位置検出手段８０は、単動ラム４６にチェーン８２等を
介して水平移動可能に接続された作動部材８１を有し、
単動ラム４６（すなわちワークＷ）の昇降に応じて当該
ラム４６の移動量に比例した長さだけ移動される作動部
材８１の位置を各リミットスイッチ（ＬＳ１〜ＬＳ５）
で検知することによりワークＷの上下方向位置を検出す
る構成とされている。ここで、ＬＳ１，ＬＳ５は、下降
端，上昇端検出用のリミットスイッチである。また、Ｌ
Ｓ２，ＬＳ３は、上昇，下降時の搬出入位置（２０）停
止用のリミットスイッチである。また、ＬＳ４は、搬出
入位置停止確認用リミットスイッチである。なお、ワー
クＷの昇降時、ワーク位置検出手段８０によるワークＷ
の位置検出結果に基づき給気弁４３および各排気弁４９
が開閉等されて単動ラム４６の減速，停止等がなされ
る。

【０００５】しかして、ワークＷは、加熱炉１０で高温
加熱された後、昇降手段４０により下降されて冷却液槽
３０内に浸漬され急冷硬化される（すなわち、焼入れさ
れる）。なお、焼入れ後、ワークＷは、上昇されて加熱
炉１０に戻され焼戻しされることがある。

【０００６】こうして、焼入れ等がなされたワークＷ
は、下降（または上昇されて）加熱炉１０および冷却液
槽３０の中間位置〔本例では搬出入（位置）室２０〕に
位置決めされ当該位置２０において台車等を利用して搬
出される（なお、搬出入位置２０において、未処理ワー
クＷの搬入もなされる）。

【０００７】この際、ワークＷの円滑な搬出等が保障さ
れるように、当該ワークＷはワーク位置規制手段９０を
用いて位置規制されるのが一般的である。具体的には、
ワーク位置規制手段９０は、ストッパー９１，９１をワ
ークＷの移動経路外の退避位置から図４中実線で示す係
止位置までシリンダー装置９５，９５およびレバー９
６，９６等を用いて移動させることにより、当該ストッ
パー９１，９１でワークＷを搬出入位置２０に位置規制
する構成とされている。ストッパー９１，９１を係止位
置へ向けて移動させるタイミングは、ワーク位置検出手
段８０の上昇，下降時の搬出入位置停止用リミットスイ
ッチＬＳ２，ＬＳ３を用いて決定される。すなわち、ワ
ークＷが搬出入位置２０に接近したことをリミットスイ
ッチＬＳ２（又はＬＳ３）を用いて検出し、該検出結果
に基づきシリンダー装置９５，９５を駆動してストッパ
ー９１，９１を係止位置に向けて移動させる構成とされ
ている。

【０００８】ここで、リミットスイッチＬＳ２，ＬＳ３
は、標準重量のワークＷが搬出入位置２０に到達したと
きにストッパー９１，９１が係止位置に位置決めされる
ような位置に固定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した焼
入装置においては、ワークＷの重量の大小により単動ラ
ム４６の上昇，下降速度が変わるが、搬出入位置停止用
リミットスイッチＬＳ２，ＬＳ３はワークＷが標準重量
の場合に適合する位置に固定されているので、ストッパ
ー９１，９１の移動が遅すぎてワークＷがオーバーラン
等する事態が発生することがある。かかる事態が発生す
ると、ワークＷが冷却液槽３０に誤って浸漬されてしま
ったり、円滑なワークＷの搬出が行えないことになる。
そこで、ワークＷの重量の大小に応じてリミットスイッ
チ（ＬＳ２，ＬＳ３）の位置調整を行う必要が生じる
が、かかる調整は煩雑で手間が掛かる欠点を有する。

【００１０】本発明の目的は、ワークをその重量の大小
に拘わらず簡単かつ確実に中間位置に位置決めすること
ができる焼入装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る焼入装置
は、上下方向に配設された加熱炉および冷却液槽と、シ
リンダ内に供給された加圧空気を動力源して液体を動力
伝達媒体として単動ラムを上下動させてワークを冷却液
槽および加熱炉間で昇降させる昇降手段と、冷却液槽お
よび加熱炉の中間位置でストッパーを退避位置から係止
位置まで移動駆動させることによりワークを位置規制可
能なワーク位置規制手段と、を備えた焼入装置におい
て、単動ラムの昇降速度を検出する昇降速度検出手段
と、単動ラムの昇降速度に応じて予め設定したストッパ
ー移動タイミングデータを記憶するストッパー移動タイ
ミングデータ記憶手段と、このストッパー移動タイミン
グデータ記憶手段に記憶された各データと検出された単
動ラムの昇降速度とからストッパーの移動タイミングを
決定するストッパー移動タイミング決定手段と、このス
トッパー移動タイミング決定手段で決定された移動タイ
ミングに基づいてワーク位置規制手段を駆動制御してワ
ークを位置規制する駆動制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成による本発明では、例えば焼戻し後、
昇降手段により単動ラムが搬出入位置に向けて下降され
た場合、昇降速度検出手段は、ワークの実際下降速度を
検出する。そして、ストッパー移動タイミング決定手段
は、ワークの実際下降速度とストッパー移動タイミング
データ記憶手段に記憶された各データとからストッパー
の移動タイミングを決定する。駆動制御手段は、決定さ
れた移動タイミングでストッパーが係止位置に向けて移
動されるようにワーク位置規制手段を駆動制御する。こ
れにより、ワークは、ストッパーにより中間位置（例え
ば搬出入位置）に位置決めされる。

【００１３】したがって、ワークをその重量の大小に拘
わらず簡単かつ確実に中間位置に位置決めすることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本焼入装置は、図１および図２に示す如く、基
本構造に昇降速度検出手段５０と，ストッパー移動タイ
ミングデータ記憶手段（６３）と，駆動制御手段とを設
け、単動ラム４６の実際の下降（又は上昇）速度Ｖｉを
検出し、この検出された速度Ｖｉとストッパー移動タイ
ミングデータ記憶手段（６３）に記憶された各データと
からワーク位置規制手段９０のストッパー９１，９１の
係止位置への移動タイミングを決定する構成とされてい
る。なお、図４との共通部分については同一の符号を付
し、その詳細説明を省略する。

【００１５】まず、基本構造は、図１に示す如く、加熱
炉１０、搬出入（位置）室２０，冷却液槽３０および昇
降手段４０とから形成されている。加熱炉１０にはヒー
タが内蔵され、保温壁で囲まれている。その上方にはモ
ータ１６で運転される循環ファン１５が設けられ、下方
は開閉扉２５で床面１上の搬出入室２０と仕切られてい
る。

【００１６】昇降手段４０は、シリンダ４５と，このシ
リンダ４５に封入された液体（水）４７と，シリンダ４
５に対して上下動可能な単動ラム４６とからなり、加圧
空気は給気弁４３から供給される。単動ラム４６の上部
には、支持部材４２を介して、ワークＷの受け部材４１
が取付けられている。ワークＷは直接に又はケージを介
して受け部材４１に担持される。したがって、シリンダ
４５内に給気弁４３を介して加圧空気を供給すれば、単
動ラム４６を上昇でき、排気弁（４９）を開けば下降さ
せることができる。

【００１７】ここに、排気弁（４９）は、開度調整可能
な排気調整弁４９から形成され、シリンダ４５内の加圧
空気の排気量をコントロールできるものとされている。
すなわち、本実施例においては、排気調整弁４９を開度
調整することにより排気量をコントロールして、ワーク
Ｗの下降速度を増速または減速することができる。

【００１８】なお、この排気調整弁４９は、下降指令が
ある（図３のＳＴ１０のＹＥＳ）と、所定開度に開かれ
る。基本的には全開とされる。

【００１９】昇降速度検出手段５０は、単動ラム４６の
実際の昇降速度（上昇速度，下降速度）Ｖｉを検出する
手段で、図１に示す如く、左右方向に離隔配設されたス
プロケット５１，５２と、これらスプロケット５１，５
２に掛け渡され一端部が連結部材５３を介して単動ラム
４６に連結されかつ他端部にカウンターウエイト５４が
吊下されたチェーン５５と、速度検出器とから構成され
ている。

【００２０】この速度検出器は、右方のスプロケット５
２に回転連結された位置（角度）検出可能なパルスジェ
ネレータ５７と，このパルスジェネレータ５７からの位
置信号を１階微分する回路とを含み、スプロケット５２
の角度量（つまり、チェーン５５の移動量と同一な単動
ラム４６の昇降量相当の角度量）と時間とから単動ラム
４６の昇降速度Ｖｉを検出する構成とされている。な
お、速度検出器を、タコジェネレータから形成してもよ
い。かかる場合には、単動ラム４６が昇降すればその昇
降速度Ｖｉに応じた電圧値信号が出力される。

【００２１】次に、ストッパー移動タイミングデータ記
憶手段（６３）とストッパー移動タイミング決定手段
（６１，６２）と駆動制御手段（６１，６２，６６，６
７，９９）とは、この実施例の場合、本装置全体を駆動
制御する駆動制御装置６０の構成要素とそれらの持つ機
能とを利用して構築されている。

【００２２】この駆動制御装置６０は、図２に示す如
く、演算，実行，命令等を司るＣＰＵ６１，各種プログ
ラムや固定データを格納するＲＯＭ６２，各種データを
一時記憶するＲＡＭ６３，入力ポート６４，出力ポート
６６および時計回路６７を含み構成されている。すなわ
ち、ストッパー移動タイミングデータ記憶手段（６３）
は、単動ラム４６の昇降速度（Ｖｉ）に応じて予め設定
したストッパー９１，９１の係止位置への移動タイミン
グデータを記憶するもので、ＲＡＭ６３の一部記憶エリ
アをもって形成されている。このエリアはバックアップ
電源でデータ記憶保持されている。

【００２３】また、ストッパー移動タイミング決定手段
（６１，６２）は、ストッパー移動タイミングデータ記
憶手段（６３）に記憶された各タイミングデータと，昇
降速度検出手段５０によって検出された単動ラム４６の
昇降速度Ｖｉとからストッパー９１，９１の移動タイミ
ングを決定する手段で、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６２とから
形成される。

【００２４】最後に、駆動制御手段は、図２のＣＰＵ６
１，ＲＯＭ６２，出力ポート６６，時計回路６７，電空
変換器９９とから形成されている。

【００２５】次に、この実施例の作用を説明する。加熱
炉１０内での加熱処理（焼戻し）が終了し下降指令があ
る（ＳＴ１０のＹＥＳ）と、開閉扉２５を開かれるとと
もに排気調整弁４９が所定角度（例えば全開）に開かれ
る。これにより、シリンダ４５内の加圧空気が排気され
るので、単動ラム４６は図１中下方に自然落下し始め
る。単動ラム４６が自然落下し始めたことが、上昇端リ
ミットスイッチＬＳ５がＯＦＦとなったことより検出さ
れたところで（ＳＴ１２のＹＥＳ）、昇降速度検出手段
５０により単動ラム４６の下降速度Ｖｉが検出される
（ＳＴ１４）。すなわち、リミットスイッチＬＳ５がＯ
ＦＦとなった時からのパルスジェネレータ５７の出力パ
ルス数が設定パルス数となるまでの時間を時計回路６７
によって計測し，該計測結果に基づき単動ラム４６の下
降速度Ｖｉ（平均速度）を算出する。

【００２６】こうして、単動ラム４６の下降速度Ｖｉが
検出されたところで、ストッパー移動タイミング決定手
段（６１、６２）は、該検出速度Ｖｉとストッパー移動
タイミングデータ記憶手段（６３）に記憶された各タイ
ミングデータとからストッパー９１，９１の移動タイミ
ングを決定する。駆動制御手段（６１，６２，６６，６
７，９９）は決定された移動タイミングに基づきワーク
位置規制手段９０のシリンダー装置９５，９５を駆動す
る。これにより、ストッパー９１，９１は、退避位置か
ら決定されたタイミングで移動されて係止に位置決めさ
れ中間位置（本実施例では搬出入位置２０）に到達した
ワークＷを位置規制する。

【００２７】しかして、この実施例によれば、単動ラム
４６の昇降速度（Ｖｉ）を検出する昇降速度検出手段５
０と、単動ラム４６の昇降速度（Ｖｉ）に応じて予め設
定したストッパー移動タイミングデータを記憶するスト
ッパー移動タイミングデータ記憶手段（６３）と、この
ストッパー移動タイミングデータ記憶手段（６３）に記
憶された各データと検出された単動ラム４６の昇降速度
（Ｖｉ）とからストッパー９１，９１の移動タイミング
を決定するストッパー移動タイミング決定手段（６１，
６２）と、このストッパー移動タイミング決定手段（６
１，６２）で決定された移動タイミングに基づいてワー
ク位置規制手段（８０）を駆動制御する駆動制御手段
（６１，６２，６６，６７，９９）と、を備えた構成と
したので、ワークＷをその重量の大小に拘わらず中間位
置（搬出入位置２０）に簡単かつ確実に位置決めするこ
とができ円滑な搬出等が確約される。

【００２８】また、ストッパー移動タイミング記憶手段
（６３）に記憶された移動タイミングデータはキーボー
ド等を用いて変換可能であるので、本装置の大小，下降
ストローク等が違ってもそのまま利用できる適用性の広
いものとなる。

【００２９】なお、上記実施例では、上昇端（加熱炉１
０）から中間位置（搬出入位置２０）に位置決めする場
合について説明したが、冷却液槽３０で急冷硬化され焼
入れされたワークを上昇させて搬出入位置２０にワーク
位置規制手段９０等を用いて位置決めすることも勿論可
能である。かかる場合は、図３に示すフローチャートの
“下降”を上昇と読み替えるものとする。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、単動ラムの昇降速度を
検出する昇降速度検出手段と、単動ラムの昇降速度に応
じて予め設定したストッパー移動タイミングデータを記
憶するストッパー移動タイミングデータ記憶手段と、こ
のストッパー移動タイミングデータ記憶手段に記憶され
た各データと検出された単動ラムの昇降速度とからスト
ッパーの移動タイミングを決定するストッパー移動タイ
ミング決定手段と、このストッパー移動タイミング決定
手段で決定された移動タイミングに基づいてワーク位置
規制手段を駆動制御してワークを位置規制する駆動制御
手段と、を備えた構成としたので、ワークをその重量の
大小に拘らず中間位置に簡単かつ確実に位置決めするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の主に機械的構成を示す図で
ある。

【図２】一実施例の、主に電気・電子的構成を示すブロ
ック図である。

【図３】一実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図４】従来の焼入装置の概略構成を説明するための図
である。

【符号の説明】

１０ 加熱炉 ２０ 搬出入位置（中間位置） ３０ 冷却液槽 ４０ 昇降手段 ５０ 昇降速度検出手段 ６１ ＣＰＵ（ストッパー移動タイミング決定手段，駆
動制御手段） ６２ ＲＯＭ（ストッパー移動タイミング決定手段，駆
動制御手段） ６３ ＲＡＭ（ストッパー移動タイミングデータ記憶手
段） ６６ 出力ポート（駆動制御手段） ６７ 時計回路（駆動制御手段） ９０ ワーク位置規制手段 ９１ ストッパー

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 1/18 C21D 1/63 F15B 11/04 F15B 15/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に配設された加熱炉および冷却
   液槽と、シリンダ内に供給された加圧空気を動力源して
   液体を動力伝達媒体として単動ラムを上下動させてワー
   クを冷却液槽および加熱炉間で昇降させる昇降手段と、
   冷却液槽および加熱炉の中間位置でストッパーを退避位
   置から係止位置まで移動駆動させることによりワークを
   位置規制可能なワーク位置規制手段と、を備えた焼入装
   置において、 単動ラムの昇降速度を検出する昇降速度検出手段と、 単動ラムの昇降速度に応じて予め設定したストッパー移
   動タイミングデータを記憶するストッパー移動タイミン
   グデータ記憶手段と、 このストッパー移動タイミングデータ記憶手段に記憶さ
   れた各データと検出された単動ラムの昇降速度とからス
   トッパーの移動タイミングを決定するストッパー移動タ
   イミング決定手段と、 このストッパー移動タイミング決定手段で決定された移
   動タイミングに基づいてワーク位置規制手段を駆動制御
   してワークを位置規制する駆動制御手段と、を備えたこ
   とを特徴とする焼入装置。