JP3512903B2 - 焼入れ装置の有効性を測定する装置 - Google Patents
焼入れ装置の有効性を測定する装置Info
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般には焼入れ装置の
有効性なすわち冷却能力を測定する装置、より詳細には
焼入れ装置の局部の冷却効果を測定する自蔵式焼入れ装
置に関するものである。
有効性なすわち冷却能力を測定する装置、より詳細には
焼入れ装置の局部の冷却効果を測定する自蔵式焼入れ装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属部品などの製品を製作するとき、時
には耐久性や磨耗性を向上させるためその部品を硬化す
ることが望ましい。部品を硬化する１つの方法は、部品
を望ましい熱処理温度まで加熱したあと、直ちに焼入れ
装置内の冷却液に浸すことである。部品の材質、部品の
望ましい硬度、および顕微鏡組織特性を含む種々の要因
に応じて、油または水、あるいは水溶性ポリマー溶液を
含む、多種多様な冷却液を焼入れ装置に使用することが
できる。
には耐久性や磨耗性を向上させるためその部品を硬化す
ることが望ましい。部品を硬化する１つの方法は、部品
を望ましい熱処理温度まで加熱したあと、直ちに焼入れ
装置内の冷却液に浸すことである。部品の材質、部品の
望ましい硬度、および顕微鏡組織特性を含む種々の要因
に応じて、油または水、あるいは水溶性ポリマー溶液を
含む、多種多様な冷却液を焼入れ装置に使用することが
できる。
【０００３】焼入れ装置は均一に冷却を行い、その冷却
は反復可能であることが望ましい。不均一な冷却は、硬
度の度合いが異なったり、焼割れや大きな歪みが生じた
り、その他の問題を引き起こすことがある。焼入れ装置
内で冷却の不均一が生じる要因は多数存在する。それら
の要因としては、タンクの形状と深さ、装置の中の流
量、および冷却液内の不純物がある。
は反復可能であることが望ましい。不均一な冷却は、硬
度の度合いが異なったり、焼割れや大きな歪みが生じた
り、その他の問題を引き起こすことがある。焼入れ装置
内で冷却の不均一が生じる要因は多数存在する。それら
の要因としては、タンクの形状と深さ、装置の中の流
量、および冷却液内の不純物がある。
【０００４】一般に、個々の焼入れ装置の有効性すなわ
ち冷却能力を決定するには、焼入れ装置のいろいろな区
域で１個以上の部品すなわち試料を焼入れ、次にそれら
の部品を１つの断面、時には幾つかの断面で切断して、
硬度と顕微鏡組織を徹底的に分析する必要がある。しか
し、この方法は極めて労働集約的であり、しかも使用可
能な部品であったかも知れない品物を破壊してしまう。
また、試験はある時点における焼入れ装置の有効性を測
定するだけであって、焼入れ装置の有効性を積極的に監
視することができない。
ち冷却能力を決定するには、焼入れ装置のいろいろな区
域で１個以上の部品すなわち試料を焼入れ、次にそれら
の部品を１つの断面、時には幾つかの断面で切断して、
硬度と顕微鏡組織を徹底的に分析する必要がある。しか
し、この方法は極めて労働集約的であり、しかも使用可
能な部品であったかも知れない品物を破壊してしまう。
また、試験はある時点における焼入れ装置の有効性を測
定するだけであって、焼入れ装置の有効性を積極的に監
視することができない。
【０００５】先行技術の中に或る形式の焼入れ有効性測
定装置が知られている。その形式の装置は、米国特許第
４，５６３，０９７号（発明の名称“Method of Evalua
tingCooling Performance of Heat Treatment Agent an
d Apparatus therefor ”)に概略的に開示されている。
上記米国特許第４，５６３，０９７号は、単一抵抗温度
検出器を備えた装置を開示している。この装置は抵抗温
度検出器に種々の電流レベルを加えて抵抗温度検出器を
異なる温度レベルに加熱する。抵抗温度検出器に関する
温度／抵抗関係が知られているので、装置は抵抗温度検
出器に加えた電圧と抵抗温度検出器を通る測定した電流
の関数として抵抗温度検出器の温度を決定することがで
きる。
定装置が知られている。その形式の装置は、米国特許第
４，５６３，０９７号（発明の名称“Method of Evalua
tingCooling Performance of Heat Treatment Agent an
d Apparatus therefor ”)に概略的に開示されている。
上記米国特許第４，５６３，０９７号は、単一抵抗温度
検出器を備えた装置を開示している。この装置は抵抗温
度検出器に種々の電流レベルを加えて抵抗温度検出器を
異なる温度レベルに加熱する。抵抗温度検出器に関する
温度／抵抗関係が知られているので、装置は抵抗温度検
出器に加えた電圧と抵抗温度検出器を通る測定した電流
の関数として抵抗温度検出器の温度を決定することがで
きる。
【０００６】上記米国特許第4,563,097 号の場合、抵抗
温度検出器のセンサは焼入れ装置に組み込まれており、
抵抗温度検出器の温度を変えて、その個々の焼入れ液に
関して放散熱対温度曲線が作られる。それにより、種々
の焼入れ液の有効性を分析することができる。たとえ
ば、或る焼入れ液は部品を６５０℃に冷却する場合に最
も有効に熱を放散することができるのに対し、別の焼入
れ液は部品を５５０℃に冷却する場合により有効であ
る。種々の焼入れ液について作成された曲線から、個々
の部品に対し最も有効な液体を選択して使用することが
できる。
温度検出器のセンサは焼入れ装置に組み込まれており、
抵抗温度検出器の温度を変えて、その個々の焼入れ液に
関して放散熱対温度曲線が作られる。それにより、種々
の焼入れ液の有効性を分析することができる。たとえ
ば、或る焼入れ液は部品を６５０℃に冷却する場合に最
も有効に熱を放散することができるのに対し、別の焼入
れ液は部品を５５０℃に冷却する場合により有効であ
る。種々の焼入れ液について作成された曲線から、個々
の部品に対し最も有効な液体を選択して使用することが
できる。
【０００７】しかし、上記米国特許第４，５６３，０９
７号に開示された装置のような装置は幾つかの短所を有
する。例えば、焼入れする部品の温度をシミュレートす
るためにセンサ自体が比較的高温に繰り返して加熱され
る。センサを繰り返して加熱し冷却することによって、
センサの有効寿命が短くなり、センサがしばしば故障す
る。上記の装置のもう１つの短所は、一般に焼入れタン
クの壁を通して装置を取り付けなければならないことで
ある。さらに、上記の装置はタンク内で素早く動かし
て、タンク内の異なる場所の有効性を測定することがで
きない。また、上記の装置は焼入れする典型的な部品の
形状をシミュレートしないので、装置の冷却特性が実際
の部品の冷却特性と著しく異なることがある。実際の部
品を装置に入れたあと、焼入れ装置内の液体の流れが著
しく変わることがあるが、装置が携帯可能でないので、
部品の間を容易に移動させてこの効果を測定することが
できない。少なくともこれらの理由で、上記米国特許第
４，５６３，０９７号に開示された焼入れ冷却有効性測
定装置は実際の部品が経験する実際の焼入れ特性のよい
予言者になることができない。
７号に開示された装置のような装置は幾つかの短所を有
する。例えば、焼入れする部品の温度をシミュレートす
るためにセンサ自体が比較的高温に繰り返して加熱され
る。センサを繰り返して加熱し冷却することによって、
センサの有効寿命が短くなり、センサがしばしば故障す
る。上記の装置のもう１つの短所は、一般に焼入れタン
クの壁を通して装置を取り付けなければならないことで
ある。さらに、上記の装置はタンク内で素早く動かし
て、タンク内の異なる場所の有効性を測定することがで
きない。また、上記の装置は焼入れする典型的な部品の
形状をシミュレートしないので、装置の冷却特性が実際
の部品の冷却特性と著しく異なることがある。実際の部
品を装置に入れたあと、焼入れ装置内の液体の流れが著
しく変わることがあるが、装置が携帯可能でないので、
部品の間を容易に移動させてこの効果を測定することが
できない。少なくともこれらの理由で、上記米国特許第
４，５６３，０９７号に開示された焼入れ冷却有効性測
定装置は実際の部品が経験する実際の焼入れ特性のよい
予言者になることができない。
【発明が解決しようとする課題】本発明は上に述べた従
来技術の焼入れ冷却有効性測定装置に付随する１つ以上
の短所を克服することを目指している。
来技術の焼入れ冷却有効性測定装置に付随する１つ以上
の短所を克服することを目指している。
【課題を解決するための手段】本発明は、１つの態様と
して、焼入れ装置の有効性を測定する装置を提供するも
のである。本発明の好ましい実施例の装置は、ハウジン
グ、基準温度センサ、測定センサ、および前記基準温度
センサと前記測定センサに接続されていて、基準温度セ
ンサと測定センサとの温度差を発生させ、これに応じて
焼入れ装置の冷却速度の関数である信号を発生する回路
手段から成っている。
して、焼入れ装置の有効性を測定する装置を提供するも
のである。本発明の好ましい実施例の装置は、ハウジン
グ、基準温度センサ、測定センサ、および前記基準温度
センサと前記測定センサに接続されていて、基準温度セ
ンサと測定センサとの温度差を発生させ、これに応じて
焼入れ装置の冷却速度の関数である信号を発生する回路
手段から成っている。
【０００８】本発明は、もう１つの態様として、焼入れ
有効性測定装置を使用して焼入れ装置の有効性を決定す
る方法を提供する。焼入れ有効性測定装置は、焼入れ基
準温度センサ、測定センサ、制御回路、データ記憶装
置、および抵抗ブリッジから成っている。本方法は、焼
入れ装置内に焼入れ有効性測定装置を設置すること、焼
入れ装置の温度センサの抵抗と前記冷却速度センサの抵
抗の関数であり、基準温度センサと測定センサとの温度
差を発生させる電圧を抵抗ブリッジに加えること、およ
び前記電圧をデータ記憶装置に記録すること、の諸ステ
ップから成っている。
有効性測定装置を使用して焼入れ装置の有効性を決定す
る方法を提供する。焼入れ有効性測定装置は、焼入れ基
準温度センサ、測定センサ、制御回路、データ記憶装
置、および抵抗ブリッジから成っている。本方法は、焼
入れ装置内に焼入れ有効性測定装置を設置すること、焼
入れ装置の温度センサの抵抗と前記冷却速度センサの抵
抗の関数であり、基準温度センサと測定センサとの温度
差を発生させる電圧を抵抗ブリッジに加えること、およ
び前記電圧をデータ記憶装置に記録すること、の諸ステ
ップから成っている。
【０００９】本発明のその他の特徴と利点は、添付図面
および特許請求の範囲を参照して、以下の好ましい実施
例の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろう。
および特許請求の範囲を参照して、以下の好ましい実施
例の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろう。
【００１０】
【実施例】以下の好ましい実施例の詳細な説明は、発明
の最良の形態と好ましい実施例を開示している。詳細な
説明は好ましい実施例を開示しているが、本発明が開示
した唯一の実施例に限定されるものでないことを認識さ
れたい。それどころか、本発明には特許請求の範囲に入
るすべての他の実施例および均等物が包含されているも
のとする。
の最良の形態と好ましい実施例を開示している。詳細な
説明は好ましい実施例を開示しているが、本発明が開示
した唯一の実施例に限定されるものでないことを認識さ
れたい。それどころか、本発明には特許請求の範囲に入
るすべての他の実施例および均等物が包含されているも
のとする。
【００１１】図１に、本発明の焼入れ有効性測定装置
（以下、単に焼入れメーターと呼ぶ）５０の好ましい実
施例を分解斜視図で示す。焼入れメーター５０は、第１
エンドキャップ６０、第２エンドキャップ６５、および
ハウジング本体５５を有する。第１エンドキャップ６０
と第２エンドキャップ６５をボルト８０でハウジング本
体５５にしっかり結合することにより、密封室５６を形
成することができる。図示のように、第１エンドキャッ
プ６０と第２エンドキャップ６５をハウジング本体５５
に結合すると、焼入れメーターは円筒形になる。しか
し、本発明は円筒形に限定されるものではなく、歯車あ
るいはクランクシャフトの形状など、他の異なる形状に
してもよい。
（以下、単に焼入れメーターと呼ぶ）５０の好ましい実
施例を分解斜視図で示す。焼入れメーター５０は、第１
エンドキャップ６０、第２エンドキャップ６５、および
ハウジング本体５５を有する。第１エンドキャップ６０
と第２エンドキャップ６５をボルト８０でハウジング本
体５５にしっかり結合することにより、密封室５６を形
成することができる。図示のように、第１エンドキャッ
プ６０と第２エンドキャップ６５をハウジング本体５５
に結合すると、焼入れメーターは円筒形になる。しか
し、本発明は円筒形に限定されるものではなく、歯車あ
るいはクランクシャフトの形状など、他の異なる形状に
してもよい。
【００１２】好ましい実施例の場合、焼入れメーターを
焼入れタンク内のいろいろな場所に設置してそれらの場
所で冷却速度を測定することができるように、焼入れメ
ーターは焼入れタンクより小さいことが望ましい。この
ように、焼入れメーターは焼入れタンク内の冷却効果の
変動を測定し、焼入れ装置内の場所に応じて焼入れの冷
却有効性を地図にすることができる。
焼入れタンク内のいろいろな場所に設置してそれらの場
所で冷却速度を測定することができるように、焼入れメ
ーターは焼入れタンクより小さいことが望ましい。この
ように、焼入れメーターは焼入れタンク内の冷却効果の
変動を測定し、焼入れ装置内の場所に応じて焼入れの冷
却有効性を地図にすることができる。
【００１３】また、焼入れメーターは単一部品の大きさ
に近いことが望ましい。そうすれば、実際の部品の代わ
りに焼入れメーターを焼入れタンクに挿入して、焼入れ
装置の中に部品があるときの実際の冷却効果を測定する
ことができる。また、焼入れメーターがほぼ単一部品の
大きさであれば、焼入れメーターによりタンク内に類似
した流れの乱れが生じるので、単一部品に対する焼入れ
装置の実際の冷却効果により一層近くなるであろう。ま
た、焼入れメーターから延びている接続部によって、焼
入れメーターの測定センサを実際の部品に取り付けるこ
とができる。また、大きな部品の場合は、問題の区域に
設置した測定センサと共に焼入れメーターを試験する部
品に埋め込むこともできるであろう。
に近いことが望ましい。そうすれば、実際の部品の代わ
りに焼入れメーターを焼入れタンクに挿入して、焼入れ
装置の中に部品があるときの実際の冷却効果を測定する
ことができる。また、焼入れメーターがほぼ単一部品の
大きさであれば、焼入れメーターによりタンク内に類似
した流れの乱れが生じるので、単一部品に対する焼入れ
装置の実際の冷却効果により一層近くなるであろう。ま
た、焼入れメーターから延びている接続部によって、焼
入れメーターの測定センサを実際の部品に取り付けるこ
とができる。また、大きな部品の場合は、問題の区域に
設置した測定センサと共に焼入れメーターを試験する部
品に埋め込むこともできるであろう。
【００１４】制御回路保持器７は密封室５６の一部をな
すエンドキャップの表面に結合することが好ましい。好
ましい実施例の場合、制御回路保持器７は第２エンドキ
ャップ６５に結合されている。制御回路保持器７は電源
５を含む制御回路６を保持する。第２エンドキャップ６
５をハウジング本体５５に結合すると、制御回路保持器
７、制御回路６、および電源５が密封室５６の中に挿入
される。
すエンドキャップの表面に結合することが好ましい。好
ましい実施例の場合、制御回路保持器７は第２エンドキ
ャップ６５に結合されている。制御回路保持器７は電源
５を含む制御回路６を保持する。第２エンドキャップ６
５をハウジング本体５５に結合すると、制御回路保持器
７、制御回路６、および電源５が密封室５６の中に挿入
される。
【００１５】第１エンドキャップ６０には、基準温度セ
ンサ７０と測定センサ７５が取り付けられている。本発
明の好ましい実施例は１個の測定センサ７５を有する
が、ある種の用途では、２個以上の測定センサが必要に
なるかも知れない。本発明は１個の測定センサ７５を有
する装置に限定されないが、複数の測定センサを有する
装置や特許請求の範囲に入るその他の実施例も包含して
いる。例えば、平均的な冷却効果や、場所の関数として
独立した冷却効果を与えるために、複数のセンサを使用
することができるであろう。
ンサ７０と測定センサ７５が取り付けられている。本発
明の好ましい実施例は１個の測定センサ７５を有する
が、ある種の用途では、２個以上の測定センサが必要に
なるかも知れない。本発明は１個の測定センサ７５を有
する装置に限定されないが、複数の測定センサを有する
装置や特許請求の範囲に入るその他の実施例も包含して
いる。例えば、平均的な冷却効果や、場所の関数として
独立した冷却効果を与えるために、複数のセンサを使用
することができるであろう。
【００１６】基準温度センサ７０は第１エンドキャップ
６０の端に配置することが好ましいが、焼入れメーター
５０のその他の場所に配置することもできる。好ましい
実施例の場合、基準温度センサ７０は抵抗温度検出器を
含んでいる。基準温度センサ７０は、自己加熱または流
れの効果に比較的敏感でないもの、つまり焼入れ装置内
の液体の周囲温度を正確に測定するものを選択すること
が好ましい。
６０の端に配置することが好ましいが、焼入れメーター
５０のその他の場所に配置することもできる。好ましい
実施例の場合、基準温度センサ７０は抵抗温度検出器を
含んでいる。基準温度センサ７０は、自己加熱または流
れの効果に比較的敏感でないもの、つまり焼入れ装置内
の液体の周囲温度を正確に測定するものを選択すること
が好ましい。
【００１７】測定センサ７５は第１エンドキャップ６０
の表面に固定されている。しかし、測定センサ７５の配
置場所は容易に変更することができ、メーターの外側の
どこに配置してもよいし、焼入れ装置の中の単一部品上
に取り付けることもできる。測定センサ７５は、電流を
加えると熱を発生するものを選択する。一般に測定セン
サ７５が発生した熱を第１エンドキャップ６０が吸収し
ないやり方で測定センサ７５を第１エンドキャップ６０
に設置することが好ましい。このやり方で、測定センサ
７５が発生したすべての熱は焼入れ装置内の液体によっ
て吸収される、すなわち液体の中に放散されるはずであ
る。以下により詳しく説明するように、これにより、制
御回路６は単一部品から熱を除去する焼入れ装置の能力
の関数である信号を発生する、すなわち焼入れ装置の冷
却効果を測定することができる。
の表面に固定されている。しかし、測定センサ７５の配
置場所は容易に変更することができ、メーターの外側の
どこに配置してもよいし、焼入れ装置の中の単一部品上
に取り付けることもできる。測定センサ７５は、電流を
加えると熱を発生するものを選択する。一般に測定セン
サ７５が発生した熱を第１エンドキャップ６０が吸収し
ないやり方で測定センサ７５を第１エンドキャップ６０
に設置することが好ましい。このやり方で、測定センサ
７５が発生したすべての熱は焼入れ装置内の液体によっ
て吸収される、すなわち液体の中に放散されるはずであ
る。以下により詳しく説明するように、これにより、制
御回路６は単一部品から熱を除去する焼入れ装置の能力
の関数である信号を発生する、すなわち焼入れ装置の冷
却効果を測定することができる。
【００１８】基準温度センサ７０と測定センサ７５は電
気コネクタ５１によって制御回路６に接続されている。
電気コネクタ５１は制御回路保持器７上に置かれた端子
片５２に取り付けられている。第２エンドキャップ６５
をハウジング本体５５に結合したあと、電気コネクタ５
１を端子片５２に取り付ける。端子片５２は制御回路６
に接続されている。このやり方で、以下により詳しく説
明するように、センサ７０，７５が制御回路６の抵抗ブ
リッジ２１の中に含まれる。
気コネクタ５１によって制御回路６に接続されている。
電気コネクタ５１は制御回路保持器７上に置かれた端子
片５２に取り付けられている。第２エンドキャップ６５
をハウジング本体５５に結合したあと、電気コネクタ５
１を端子片５２に取り付ける。端子片５２は制御回路６
に接続されている。このやり方で、以下により詳しく説
明するように、センサ７０，７５が制御回路６の抵抗ブ
リッジ２１の中に含まれる。
【００１９】図２に、本発明の好ましい実施例と関連し
て使用する制御回路６の機能ブロック図を示す。制御回
路６のための電源５は調整供給電圧を維持する電圧調整
器１０に接続されている。調整供給電圧はパワートラン
ジスタ１８へ出力される。バワートランジスタ１８は抵
抗ブリッジ２１へ流れる電流を制御する。抵抗ブリッジ
２１は基準温度センサ７０と測定センサ７５の両方の抵
抗値を含んでいる。
て使用する制御回路６の機能ブロック図を示す。制御回
路６のための電源５は調整供給電圧を維持する電圧調整
器１０に接続されている。調整供給電圧はパワートラン
ジスタ１８へ出力される。バワートランジスタ１８は抵
抗ブリッジ２１へ流れる電流を制御する。抵抗ブリッジ
２１は基準温度センサ７０と測定センサ７５の両方の抵
抗値を含んでいる。
【００２０】抵抗ブリッジ２１の出力は２つの電圧レベ
ルである。第１の電圧レベルは測定センサの抵抗２６の
両端間の電圧であり、第２の電圧レベルは基準温度セン
サの抵抗２８の両端間の電圧である。これらの電圧レベ
ルはフィードバック演算増幅器２０へ送られる。フィー
ドバック演算増幅器２０の出力はパワートランジスタ１
８へ加える電圧を制御し、パワートランジスタ１８は抵
抗ブリッジ２１へ流れる電流を制御する。以下により詳
しく説明するように、フィードバック演算増幅器２０
は、このやり方で、測定センサ７５が発生する熱を調節
する。そのあと、焼入れ装置は発生した熱を除去する。
熱を除去する焼入れ装置の能力は、パワートランジスタ
１８が抵抗ブリッジ２１へ加える電流の量をある程度決
定する。
ルである。第１の電圧レベルは測定センサの抵抗２６の
両端間の電圧であり、第２の電圧レベルは基準温度セン
サの抵抗２８の両端間の電圧である。これらの電圧レベ
ルはフィードバック演算増幅器２０へ送られる。フィー
ドバック演算増幅器２０の出力はパワートランジスタ１
８へ加える電圧を制御し、パワートランジスタ１８は抵
抗ブリッジ２１へ流れる電流を制御する。以下により詳
しく説明するように、フィードバック演算増幅器２０
は、このやり方で、測定センサ７５が発生する熱を調節
する。そのあと、焼入れ装置は発生した熱を除去する。
熱を除去する焼入れ装置の能力は、パワートランジスタ
１８が抵抗ブリッジ２１へ加える電流の量をある程度決
定する。
【００２１】従って、パワートランジスタ１８の出力は
焼入れ装置の冷却効果の測度である。その出力は後で分
析するためデータ記憶装置４２に格納することができ
る。しかし、データ記憶装置４２に格納する前に、最初
に出力を適切な電圧レベルへ調整しなければならな
い。。このため、パワートランジスタの出力は最初にゲ
イン調整回路網３８によって調整される。そのあと、ゲ
イン調整回路網３８の出力がデータ記憶装置に格納され
る。
焼入れ装置の冷却効果の測度である。その出力は後で分
析するためデータ記憶装置４２に格納することができ
る。しかし、データ記憶装置４２に格納する前に、最初
に出力を適切な電圧レベルへ調整しなければならな
い。。このため、パワートランジスタの出力は最初にゲ
イン調整回路網３８によって調整される。そのあと、ゲ
イン調整回路網３８の出力がデータ記憶装置に格納され
る。
【００２２】図３に、制御回路６の好ましい実施例の簡
単な回路図を示す。制御回路６はおおむね図２に示した
機能ブロック図と対応している。
単な回路図を示す。制御回路６はおおむね図２に示した
機能ブロック図と対応している。
【００２３】制御回路６は電源＋Ｖによって電圧が供給
される。好ましい実施例の場合、回路６と電源＋Ｖを焼
入れメータ５０の密封室５６内に収納できるように、電
源はバッテリである。好ましい実施例ではバッテリを使
用しているが、特許請求の範囲に記載した本発明の精神
および範囲から逸脱することなく、その他の電源を使用
することができるであろう。
される。好ましい実施例の場合、回路６と電源＋Ｖを焼
入れメータ５０の密封室５６内に収納できるように、電
源はバッテリである。好ましい実施例ではバッテリを使
用しているが、特許請求の範囲に記載した本発明の精神
および範囲から逸脱することなく、その他の電源を使用
することができるであろう。
【００２４】電源電圧＋Ｖは電圧調整器１０に加えられ
る。出力ピン２の出力電圧を望ましいレベルに調整する
ため、電圧調整器１０に抵抗器１２，１４が既知のやり
方で接続されている。電圧調整器の出力はパワートラン
ジスタ１８のコレクタと抵抗器１６に接続されている。
電流は抵抗器１６と抵抗ブリッジ２１を通ってアース２
３へ流れる。
る。出力ピン２の出力電圧を望ましいレベルに調整する
ため、電圧調整器１０に抵抗器１２，１４が既知のやり
方で接続されている。電圧調整器の出力はパワートラン
ジスタ１８のコレクタと抵抗器１６に接続されている。
電流は抵抗器１６と抵抗ブリッジ２１を通ってアース２
３へ流れる。
【００２５】抵抗ブリッジ２１は４個の抵抗器２２，２
４，２６，２８で構成することが好ましい。２個の抵抗
器２２，２４は平衡抵抗器であり、ブリッジ内の他の抵
抗値の関数として選定される。抵抗器２６は測定センサ
の抵抗を表す。好ましい実施例の場合、測定センサの抵
抗は７０°Ｆにおいて約５０Ωである。しかし、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、その他の抵抗
値で容易に置き換えることができることを理解された
い。抵抗器２８は基準温度センサ７０の抵抗を表す。
４，２６，２８で構成することが好ましい。２個の抵抗
器２２，２４は平衡抵抗器であり、ブリッジ内の他の抵
抗値の関数として選定される。抵抗器２６は測定センサ
の抵抗を表す。好ましい実施例の場合、測定センサの抵
抗は７０°Ｆにおいて約５０Ωである。しかし、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、その他の抵抗
値で容易に置き換えることができることを理解された
い。抵抗器２８は基準温度センサ７０の抵抗を表す。
【００２６】電流は抵抗ブリッジ２１の２つの分岐を通
って流れる。第１の分岐は抵抗器２２，２６から成り、
第２の分岐は抵抗器２４，２８から成る。抵抗ブリッジ
２１を構成する抵抗器２２，２４，２６，２８の抵抗値
は、基準温度センサの抵抗２８の両端間の電圧レベルが
通常は測定センサ７０の抵抗２６の両端間の電圧より若
干高くなるように選定される。抵抗ブリッジ２１のこの
わずかな不平衡によって、以下により詳しく説明するよ
うに、通常は直流電圧が抵抗ブリッジに加わるであろ
う。しかし、焼入れ装置の冷却効果によって測定センサ
７５の抵抗値が変化するので、測定センサ７５の両端間
の電圧レベルは変化するであろう。焼入れ装置の冷却効
果が測定センサ７５の温度を下げるので、その抵抗２６
の値が減少する。そのあと抵抗２６の両端間の電圧が基
準温度センサの抵抗２８の両端間の電圧より低くなる。
って流れる。第１の分岐は抵抗器２２，２６から成り、
第２の分岐は抵抗器２４，２８から成る。抵抗ブリッジ
２１を構成する抵抗器２２，２４，２６，２８の抵抗値
は、基準温度センサの抵抗２８の両端間の電圧レベルが
通常は測定センサ７０の抵抗２６の両端間の電圧より若
干高くなるように選定される。抵抗ブリッジ２１のこの
わずかな不平衡によって、以下により詳しく説明するよ
うに、通常は直流電圧が抵抗ブリッジに加わるであろ
う。しかし、焼入れ装置の冷却効果によって測定センサ
７５の抵抗値が変化するので、測定センサ７５の両端間
の電圧レベルは変化するであろう。焼入れ装置の冷却効
果が測定センサ７５の温度を下げるので、その抵抗２６
の値が減少する。そのあと抵抗２６の両端間の電圧が基
準温度センサの抵抗２８の両端間の電圧より低くなる。
【００２７】基準温度センサの抵抗２８の両端間の電圧
と測定センサの抵抗２６の両端間のの電圧はフィードバ
ック演算増幅器２０へ入力される。基準温度センサの抵
抗２８の両端の電圧は、アースに接続されたキャパシタ
２７に接続されている。キャパシタ２７は入力電圧から
高周波数振動を除去し、フィードバック演算増幅器２０
の入力端子において定常ＤＣ電圧を生み出す作用をす
る。次に、キャパシタ２７の両端の電圧はフィードバッ
ク演算増幅器２０の正入力端子へ送られる。フィードバ
ック演算増幅器２０の負入力端子に対する入力は測定セ
ンサの抵抗２６の両端の電圧である。フィードバック演
算増幅器２０の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧を
越えると、フィードバック演算増幅器２０はその出力端
子１９に正電圧を発生する。
と測定センサの抵抗２６の両端間のの電圧はフィードバ
ック演算増幅器２０へ入力される。基準温度センサの抵
抗２８の両端の電圧は、アースに接続されたキャパシタ
２７に接続されている。キャパシタ２７は入力電圧から
高周波数振動を除去し、フィードバック演算増幅器２０
の入力端子において定常ＤＣ電圧を生み出す作用をす
る。次に、キャパシタ２７の両端の電圧はフィードバッ
ク演算増幅器２０の正入力端子へ送られる。フィードバ
ック演算増幅器２０の負入力端子に対する入力は測定セ
ンサの抵抗２６の両端の電圧である。フィードバック演
算増幅器２０の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧を
越えると、フィードバック演算増幅器２０はその出力端
子１９に正電圧を発生する。
【００２８】フィードバック演算増幅器２０の出力端子
１９はパワートランジスタ１８のベースへ接続されてい
る。フィードバック演算増幅器２０が正の電圧出力を発
生すると、電流がパワートランジスタ１８のベースへ流
れて、トランジスタをターンオンさせる。そのあと、電
流はパワートランジスタ１８のコレクターからエミッタ
ーへ、そして抵抗ブリッジ２１へ流れる。
１９はパワートランジスタ１８のベースへ接続されてい
る。フィードバック演算増幅器２０が正の電圧出力を発
生すると、電流がパワートランジスタ１８のベースへ流
れて、トランジスタをターンオンさせる。そのあと、電
流はパワートランジスタ１８のコレクターからエミッタ
ーへ、そして抵抗ブリッジ２１へ流れる。
【００２９】基準温度センサ７０を通って流れる増加電
流が相当な加熱効果を発生しないように、基準温度セン
サ７０を設計することが好ましい。また、測定サンセ７
５を通って流れる増加電流が発熱効果を発生するよう
に、測定サンセ７５を設計することが好ましい。もし測
定センサ７５が発生した余分な熱を焼入れ装置が除去す
ることができなければ、測定センサ７５の温度が上昇す
るであろう。次第に上昇する温度は測定センサ７５の抵
抗値２６を増大させるであろう。そして測定センサ７５
の抵抗２６の両端の電圧が増大するであろう。フィード
バック演算増幅器２０の負入力端子での増加電圧は、演
算増幅器の電圧出力１９を減少させるであろう。この結
果、パワートランジスタ１８は抵抗ブリッジ２１へ流れ
る電流を減らすので、測定センサ７５が発生する熱は減
少するであろう。測定センサ７５が発生した熱を焼入れ
装置が除去することができるときは、フィードバック演
算増幅器２０の入力は平衡し、異なる定常出力を発生す
るであろう。このやり方で、冷却効果が変化すると、フ
ィードバック演算増幅器の出力が変化し、この結果パワ
ートランジスタの両端の電圧が変化する。従って、パワ
ートランジスタの両端の電圧は冷却効果の測度である。
流が相当な加熱効果を発生しないように、基準温度セン
サ７０を設計することが好ましい。また、測定サンセ７
５を通って流れる増加電流が発熱効果を発生するよう
に、測定サンセ７５を設計することが好ましい。もし測
定センサ７５が発生した余分な熱を焼入れ装置が除去す
ることができなければ、測定センサ７５の温度が上昇す
るであろう。次第に上昇する温度は測定センサ７５の抵
抗値２６を増大させるであろう。そして測定センサ７５
の抵抗２６の両端の電圧が増大するであろう。フィード
バック演算増幅器２０の負入力端子での増加電圧は、演
算増幅器の電圧出力１９を減少させるであろう。この結
果、パワートランジスタ１８は抵抗ブリッジ２１へ流れ
る電流を減らすので、測定センサ７５が発生する熱は減
少するであろう。測定センサ７５が発生した熱を焼入れ
装置が除去することができるときは、フィードバック演
算増幅器２０の入力は平衡し、異なる定常出力を発生す
るであろう。このやり方で、冷却効果が変化すると、フ
ィードバック演算増幅器の出力が変化し、この結果パワ
ートランジスタの両端の電圧が変化する。従って、パワ
ートランジスタの両端の電圧は冷却効果の測度である。
【００３０】対照的に、焼入れ装置の冷却効果により測
定センサ７５が発生している熱より多量の熱が除去され
ると、測定センサの温度が下がるので、測定センサ７５
の両端の電圧が減少する。この結果、フィードバック演
算増幅器２０の負入力端子の電圧が次第に減少すると、
フィードバック演算増幅器２０は正の電圧出力を発生す
る。これにより、パワートランジスタ１８を通って流れ
る電流が増加するので、測定センサ７５へ流れる電流が
増加する。そのあと、測定センサ７５の抵抗がフィード
バック演算増幅器２０の２つの入力端子の電圧を再び新
しいより高い定常レベルに平衡させるまで、次第に増加
する電流は測定センサ７５内で熱を発生する。
定センサ７５が発生している熱より多量の熱が除去され
ると、測定センサの温度が下がるので、測定センサ７５
の両端の電圧が減少する。この結果、フィードバック演
算増幅器２０の負入力端子の電圧が次第に減少すると、
フィードバック演算増幅器２０は正の電圧出力を発生す
る。これにより、パワートランジスタ１８を通って流れ
る電流が増加するので、測定センサ７５へ流れる電流が
増加する。そのあと、測定センサ７５の抵抗がフィード
バック演算増幅器２０の２つの入力端子の電圧を再び新
しいより高い定常レベルに平衡させるまで、次第に増加
する電流は測定センサ７５内で熱を発生する。
【００３１】従って、パワートランジスタ１８によって
抵抗ブリッジ２１へ流れる電流は、測定センサ７５内で
発生し、焼入れ装置によって放散される熱の測度であ
る。パワートランジスタ１８の出力端子の電圧を測定す
ることによって、パワートランジスタ１８が抵抗ブリッ
ジ２１へ加えている電圧を、つまり抵抗ブリッジ２１の
平衡を維持するため測定センサ７５によって追加して加
熱する必要がある時を決定することができる。従って、
この測定は、測定センサ７５の周囲の区域における焼入
れ装置の冷却有効性を示している。
抵抗ブリッジ２１へ流れる電流は、測定センサ７５内で
発生し、焼入れ装置によって放散される熱の測度であ
る。パワートランジスタ１８の出力端子の電圧を測定す
ることによって、パワートランジスタ１８が抵抗ブリッ
ジ２１へ加えている電圧を、つまり抵抗ブリッジ２１の
平衡を維持するため測定センサ７５によって追加して加
熱する必要がある時を決定することができる。従って、
この測定は、測定センサ７５の周囲の区域における焼入
れ装置の冷却有効性を示している。
【００３２】制御回路６はパワートランジスタ１８の出
力端子の電圧を調整するためのゲイン調整回路網３７を
含んでいる。この分野で知られているように、演算増幅
器３８に接続された適当な抵抗器３０，３２，３４，３
６を選択することによって、抵抗器３０の入力電圧を比
例増幅することができる、すなわち分割することができ
る。本発明の好ましい実施例では、ライン４０での電圧
出力を０〜５ボルトの範囲まで減少させるように、抵抗
器３０，３２，３４，３６を選択している。この分野で
知られているように、ライン４０での電圧出力を異なる
範囲に調整するため、他の抵抗値を容易に選択すること
ができるであろう。この範囲は使用する個々のデータ記
憶装置４２と両立するように選択する。
力端子の電圧を調整するためのゲイン調整回路網３７を
含んでいる。この分野で知られているように、演算増幅
器３８に接続された適当な抵抗器３０，３２，３４，３
６を選択することによって、抵抗器３０の入力電圧を比
例増幅することができる、すなわち分割することができ
る。本発明の好ましい実施例では、ライン４０での電圧
出力を０〜５ボルトの範囲まで減少させるように、抵抗
器３０，３２，３４，３６を選択している。この分野で
知られているように、ライン４０での電圧出力を異なる
範囲に調整するため、他の抵抗値を容易に選択すること
ができるであろう。この範囲は使用する個々のデータ記
憶装置４２と両立するように選択する。
【００３３】好ましい実施例の場合、データ記憶装置４
２はゲイン調整回路網の出力の値をメモリ４４に格納す
る。データ記憶装置はこの分野では周知である。本発明
にそのようなデータ記憶装置を使用することは、この分
野の専門家にとって機械的な作業であろう。従って、こ
れ以上の説明は省略する。
２はゲイン調整回路網の出力の値をメモリ４４に格納す
る。データ記憶装置はこの分野では周知である。本発明
にそのようなデータ記憶装置を使用することは、この分
野の専門家にとって機械的な作業であろう。従って、こ
れ以上の説明は省略する。
【００３４】データ記憶装置４２に関連してデータポー
ト４６が設けられている。データを収集したあと、収集
したデータをダウンロードするためにパソコンその他の
装置（図示せず）をデータポート４６に接続することが
できる。そのあと、データを分析して、焼入れ装置の冷
却有効性を決定することができる。
ト４６が設けられている。データを収集したあと、収集
したデータをダウンロードするためにパソコンその他の
装置（図示せず）をデータポート４６に接続することが
できる。そのあと、データを分析して、焼入れ装置の冷
却有効性を決定することができる。
【図１】本発明の好ましい実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明に関連して使用した制御回路の好ましい
実施例の機能ブロック図である。
実施例の機能ブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施例に使用した制御回路の
簡単な回路図である。
簡単な回路図である。
２ 出力ピン
３ 入力ピン
５ 電源
６ 制御回路
７ 制御回路保持器
１０ 電圧調整器
１２，１４，４６ 抵抗器
１８ パワートランジスタ
１９ フィードバック演算増幅器の出力端子
２０ フィードバック演算増幅器
２１ 抵抗ブリッジ
２３ アース
２２，２４，２６，２８ 抵抗器
２７ キャパシタ
３０，３２，３４，３６ 抵抗器
３７ ゲイン調整回路網
３８ 演算増幅器
４０ ライン
４２ データ記憶装置
４４ メモリ
４６ データポート
５０ 焼入れメーター
５１ 電気コネクタ
５２ 端子片
５５ ハウジング本体
５６ 密封室
６０ 第１エンドキャップ
６５ 第２エンドキャップ
７０ 基準温度センサ
７５ 測定センサ
８０ ボルト
フロントページの続き
(72)発明者 ウェイン エイ スパック
アメリカ合衆国 イリノイ州 61571
ワシントン ジョージア パークウェイ
406
(72)発明者 シェリル エイ ティプトン
アメリカ合衆国 イリノイ州 61611
イースト ピオーリア アロウヘッド
コート 109
(56)参考文献 特開 昭60−107563（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−182820（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 25/00
C21D 1/55
G01N 25/18
Claims (18)
- 【請求項１】 焼入れ装置の有効性を測定する装置であ
って、 ハウジング、 前記ハウジングに取り付けられた基準温度センサ、 前記ハウジングに取り付けられた測定センサ、および 前記基準温度センサと前記測定センサに接続されてい
て、前記基準温度センサと前記測定センサとの温度差を
発生させ、これに応じて焼入れ装置の冷却有効性の関数
である信号を発生する回路手段、の組合せより成ること
を特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記回路手段が前記ハウジングの中に密
封されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 さらに、前記回路手段に接続されたデー
タ記憶装置を備えていて、前記データ記憶装置が前記冷
却有効性信号の値を定期的にメモリに格納することを特
徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記基準温度センサが温度の関数として
電気抵抗を変えることを特徴とする請求項２に記載の装
置。 - 【請求項５】 前記基準温度センサが温度の関数として
電気抵抗を変えることを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項６】 前記測定センサが温度の関数として電気
抵抗を変えることを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項７】 前記測定センサが温度の関数として電気
抵抗を変えることを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項８】 前記回路手段が前記測定センサへ加える
電圧を発生し、前記測定センサがそれに応じて熱を発生
するようになったことを特徴とする請求項６に記載の装
置。 - 【請求項９】 前記電圧が、前記基準温度センサの温度
と前記測定センサの温度の差の関数として前記測定セン
サに加えられることを特徴とする請求項８に記載の装
置。 - 【請求項１０】 前記電圧が、前記基準温度センサの電
気抵抗と前記測定センサの電気抵抗の関数として前記測
定センサに加えられることを特徴とする請求項８に記載
の装置。 - 【請求項１１】 電流が加えられた結果として前記基準
温度センサが発生する熱が無視できることを特徴とする
請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記基準温度センサの電気抵抗が前記
測定センサの電気抵抗より大きいことを特徴とする請求
項１０に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記回路手段が抵抗ブリッジを含んで
おり、前記抵抗ブリッジの中に前記基準温度センサと前
記測定センサが含まれていることを特徴とする請求項１
２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記データ記憶装置がデータポートを
含んでおり、前記データポートが前記ハウジングの中に
密封されていることを特徴とする請求項１３に記載の装
置。 - 【請求項１５】 前記定期的に格納された前記冷却速度
信号の値が前記データポートを通じて外部コンピュータ
へダウンロードできることを特徴とする請求項１４に記
載の装置。 - 【請求項１６】 基準温度センサ、測定センサ、制御回
路、記憶装置、および前記基準温度センサと前記測定セ
ンサを含む抵抗ブリッジから成る焼入れ有効性測定装置
を用いて、焼入れ装置の冷却有効性を測定する方法であ
って、 前記測定装置を前記焼入れ装置の中に設置すること、 前記基準温度センサの抵抗および前記測定センサの抵抗
の関数であり、前記基準温度センサと前記測定センサと
の温度差を発生させる電圧を前記抵抗ブリッジに加える
こと、 前記電圧を前記記憶装置に記録すること、および 前記電圧と前記焼入れ装置の冷却効果とを互いに関係づ
けること、の諸ステップから成ることを特徴とする方
法。 - 【請求項１７】 焼入れ装置の冷却有効性を測定する方
法であって、 基準温度センサの出力電圧を測定すること、 測定センサの出力電圧を測定すること、 前記基準温度センサの出力電圧と前記測定センサの出力
電圧の関数として、前記基準温度センサと前記測定セン
サとの間の温度差を発生させる電圧を前記測定センサに
加えること、および 加えた電圧を記録すること、の諸ステップから成ること
を特徴とする方法。 - 【請求項１８】 前記電圧を加えるステップが、基準温
度センサと測定センサを含む抵抗ブリッジを平衡させる
ステップを含んでいることを特徴とする請求項１７に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/255625 | 1994-06-09 | ||
| US08/255,625 US5601363A (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Quench system cooling effectiveness meter and method of operating same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333179A JPH07333179A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3512903B2 true JP3512903B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=22969182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12656495A Expired - Fee Related JP3512903B2 (ja) | 1994-06-09 | 1995-05-25 | 焼入れ装置の有効性を測定する装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5601363A (ja) |
| EP (1) | EP0686846A3 (ja) |
| JP (1) | JP3512903B2 (ja) |
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1994
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-
1995
- 1995-05-25 JP JP12656495A patent/JP3512903B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-01 EP EP95108444A patent/EP0686846A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5601363A (en) | 1997-02-11 |
| EP0686846A2 (en) | 1995-12-13 |
| EP0686846A3 (en) | 1997-05-14 |
| JPH07333179A (ja) | 1995-12-22 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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