JP4567977B2 - 硬化の際に用いられる装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工物を硬化する際に用いられる装置に関する。

現在のところ、多くの構造物品及び製品は、構成部品、物品及び（又は）素材の形態で又はこれらを基にして製造され、これら構成部品、物品及び（又は）素材は、種々の仕方で処理されて付形され、しかるのち加熱及び次に行われる急冷により硬化できる材料の状態に製造される。用いられる材料は主として、鉄及び鋼合金、或いは他の金属である。

構成部品を硬化するために用いられ、上側固定部品及び下側固定部品からなる装置が従来知られている。これら部品を互いに近づけたり遠ざけたりすることができ、これら部品は、冷却手段を備えている。成形されるべき加工物をこれら２つの固定部品相互間に配置する。加工物を固定部品相互間に配置する前に加熱する場合がある。別法として、加工物を固定部品相互間に配置した後に加熱する場合がある。次に、２つの固定部品を互いに近づけ、固定部品に設けられた冷却手段を介して冷却剤、例えば水を送ることにより固定部品相互間に配置された構成部品を急冷する。この方法の主要な目的は、構成部品の形状を安定化させ、硬化された製品の次に行う再加工の必要性を減少させると共に形状及び寸法上の精度を向上させることにある。

上側固定部品と下側固定部品を硬化が起こる前に互いに近づけたときに加圧により加工物に付形する装置が従来周知である。

多くの工程、例えば成形、硬化及びその後の加工及び調整からなる構成部品及び製品の製造法は、各製品の高品質の要件と低コストの要件のバランスを取る上で問題のある場合が多い。長年にわたり開発は品質向上に的が絞られていた。しかしながら、競争の激化につれ、開発の関心を経済性に一層向ける必要がある。

本発明の目的は、このバランス取りを容易にし、一段と良好にして合理化し、製造費を削減する構成部品の硬化の際に用いられる装置を提供することにある。

この目的は、請求項１に記載された特徴を備える本発明の装置によって達成される。

本発明は、幾つかの先に成形された加工物を同時に硬化させることができる装置又は幾つかの加工物の成形と硬化を同時に行うことができる変形例としての装置を提供する。この装置は、硬化工程中又は変形例として成形及び硬化工程中、加工物を固定のために間に配置して位置決めする３以上の固定具本体を備えたカートリッジユニットとして設計されている。

この装置の実施形態及び添付の図面を参照して本発明を以下に説明する。図１は、本発明の装置をこの装置が２つの加工物を受け入れることができるよう装置の固定部品を互いに離隔した状態で示す斜視図である。図２は、本発明の別の装置をこの装置の固定部品を互いに対し装置が２つの加工物（図示せず）の位置を固定する箇所まで運んだ状態で示す斜視図である。

この装置は、２つの作業面２，３を備えた第１の固定部品１を有している。作業面２，３は、固定部品１の２つの反対側の側部からなる。

この装置は、これ又作業面５を備えた第２の固定部品４を更に有している。作業面５は、第２の固定部品４の一方の側部からなる。第２の固定部品４を第１の固定部品１に近づけたりこれから遠ざけることができる。

この装置は、第３の固定部品６を更に有している。第３の固定部品６は、同様な作業面７を有している。作業面７は、第３の固定部品６の一方の側部からなる。第３の固定部品６も又、第１の固定部品１に近づけたりこれから遠ざけることができる。

この装置は、作業面及び加工物の冷却を可能にする手段及び構成部品を有し、これらに連結されている。冷却剤が、通路を通って各加工物に運搬され、そして加工物上に分布されてツールの作業面及び作業面相互間に配置された硬化中の加工物を冷却する。各固定部品は、冷却剤リザーバ（図示せず）に連結されている。冷却剤は、パイプ／ライン８を通って冷却剤リザーバから各固定部品１，４，６に運搬され、そして各固定部品１，４，６を通って更に各作業面２，３，５，７に運搬される。結合手段９が、各固定部品１，４，６を少なくとも１つのパイプ／ライン８に連結している。固定部品１，４，６は内部に、冷却剤を運搬する通路（図示せず）を備えている。通路は、作業面に設けられていて、作業面全体にわたり互いに間隔を置いた状態でほどよく分布された開口部１０に通じている。冷却剤は、例えば水であるのがよい。

３つの固定部品１，４，６は、互いに隣接して配置されている。これら固定部品は、支持部品、即ち底板１１上に水平面内に配置されている。底板１１は、装置全体をその全ての構成部品と共に支持する。固定部品１，４，６は、作業面２，３，５，７が全体として垂直方向に位置するように配置されている。第１の固定部品１は、２つの可動固定部品４，６相互間に配置されている。第１の固定部品１の作業面のうち一方２が第２の固定部品４の作業面５に差し向けられていて、これと相互作用する。第１の固定部品１の別の作業面３は、第３の固定部品６の作業面７に差し向けられ、これと相互作用する。

第１の固定部分１は、静止状態であり、底板１１に固定されている。この第１の固定部品は、例えば底板に溶接されたものであるのがよい。第２の固定部分４及び第３の固定部品６は、第１の固定部品１の各側で調節自在に配置されている。固定部品４，６は、移動／位置決め手段を用いて互いに相互作用したり相対運動する。移動手段は、２つのねじ山付きロッド（１つしか示さず）からなる。ロッド１２のうち一方の一端部１３が、調節自在な第２の固定部品４に締結されている。ロッド１２は、全体として作業面５とは逆の方向に向いた固定部品４の側部に締結される。ロッドの他方の端部１４は、エネルギ運搬部品１５と相互作用し、エネルギ運搬部品１５に設けられた穴の中に挿入される。この穴は、ロッドの雄ねじと相互作用する雌ねじを有している。エネルギ運搬１５の或る部品、即ち穴を有する部品を回転させると、シャフト又はロッド１２は、エネルギ運搬部品１５に対し変位し、それにより、調節可能な固定部品４が、回転方向に応じて第１の固定部品１に近づいたりこれから遠ざかるようになる。モータ（図示せず）を用いてエネルギ運搬部品１５を回転させる。それに応じて、第２のシャフトが、第２の調節可能な固定部品６に取り付けられ、第２のエネルギ固定部品１６と相互作用する。装置の迅速な取り扱いのために、２つの固定部品４，６を同時に作動させて移動させる。

固定部品４，６を全体として第１の固定部品１に垂直に且つ底板の上側面に沿って直線的に動かす。固定部品１，４，６は、案内／制御手段、即ちガイドシステムと相互作用する。第２の固定部品４及び第３の固定部品４は、ガイドシステム内で走行し、ガイドシステムは、第１の固定部品１に近づいたりこれから遠ざかる方向とは別の方向への２つの調節可能な固定部品４，６の運動を阻止するようこれら固定部品４，６を案内する２つの互いに平行な軌道１７ａ，１７ｂからなっている。ガイド１７ａ，１７ｂは、底板１１に取り付けられると共に、固定部品１，４，６の各側に配置されている。ガイド１７ａ，１７ｂを床軌道と呼ぶこともできる。底板１１は又、案内手段が固定部品４，６の底部を案内するときに案内手段の一部をなす。

作業面２，３，５，７は、装置内で硬化されるべき構成部品に見合った形状になっている。各作業面２，３，５，７をそれ自体ツール部品１，４，６を構成する本体に直接形成してもよく、或いは１以上の作業面を各々、後で固定部品の作業側部に当接して配置され、これに締結される別の材料本体に形成してもよい。作業面が交換可能に設計されている場合、これにより、互いに異なる形状の加工物を硬化させるのに同一の装置を用いられることが促進されることになる。

対をなす作業面２，３，５，７は、２つの互いに反対側の方向にスペースＡ１，Ａ２を有し、これらスペースＡ１，Ａ２はそれぞれ、２つの隣り合う固定部品本体１，４及び１，６相互間において２つの向かい合った作業面２，５及び３，７相互間に生じている。スペースＡ１，Ａ２は、底板１１により第３の方向に形成されている。各スペースＡ１，Ａ２の大きさは、固定状態の固定部品１から遠ざかる１つの調節可能な固定部品４又は６、それにより一方の作業面５又は７の運動により、スペースＡ１，Ａ２が加工物をそのスペース内に保持するほど大きくなるように調節できる。次に、一方の調節可能な固定部品４又は６及びそれにより一方の作業面５又は７を、スペースが形状及び容積において加工物の形状及び体積に一致するまで固定状態の固定部品１に向いた方向に動かす。この調節により形状面での公差を変え、装置を種々の材料の厚さ及び互いに異なる体積を持つ加工物に適合させることができる。

固定部品４，６にそれぞれスペースＡ１，Ａ２の所望の位置及び容積が与えられると、これら固定部品をこれらのそれぞれの位置に係止する。係止は、駆動モータをニュートラル状態にし又はこれをオフにすることにより達成できる。

この装置は、作業面を加熱し、それにより加工物（図示せず）を加熱することができる装置及び部品を有するのがよく又はこれらに連結されるのがよい。これは、加工物が装置内に配置された状態で加工物がオーステナイト化処理温度まで加熱される場合又は加工物が装置内で成形される場合に必要である。

また、加工物を装置内で形成する場合、作業面２，３，５，７は、装置内で行われるべき作業に見合って形成されている。この場合、移動手段及び案内手段は、行われている成形に合わせて改造され、かかる移動手段及び案内手段は、加工物を形成する仕方で且つ加工物を形成するような力で固定部品を寄せることができるような形式のものである。成形は、一種のプレス成形を構成することができる。

固定部品１，４，６、これらの作業面２，３，５，７及び底板１１は、加工物に相当し又は素材を形成することができる形態に機械加工できる金属材料の状態で製造される。この材料は、装置が使用されている間、高温状態の加工物による加熱及びその後の冷却剤による冷却、或いは素材の形成及び（又は）オーステナイト化処理温度への加工物の加熱に先立つ加熱に耐えなければならない。固定部品は、形状保留性もあり、しかも交互に行われる加熱と冷却に耐えることができる金属材料で製造されなければならない。装置は、３個以上の加工物を装置内で一度に硬化させることができ、或いは成形して硬化させることができるよう改造されたものであるのがよい。調節性の一層高い固定部品を設計に追加してもよい。装置の移動手段及びその制御手段は、固定部品の数が増えると、設計変更及び改造を必要とする場合がある。

固定部品は、各スペースＡ１又はＡ２に２個以上の加工物を受け入れるよう改造されたものであってもよい。この改造では、装置の移動手段及びその案内手段を設計変更したり改造することが必要な場合がある。また、移動手段として、空気圧及び油圧装置又は他形式の伝達装置を用いることができる。制御手段も又、別の仕方で、例えば底板及び固定部品のそれぞれ相互部分により設計してもよい。

本発明の装置は、次のようにして用いられる。即ち、先ず最初に、成形された加工物を三次元的にオーステナイト化処理温度まで加熱する。次いで、各加工物を固定部品相互間のスペースＡ１，Ａ２に配置する。装置の調節可能な固定部品４，６を固定状態の固定部品１に近づけ、適当な位置で係止する。係止位置は、あらかじめ決定されており、或いは最適な位置がその時点で得られるよう変更可能である。次に、固定部品１，４，６は組合せ状態で加工物の固定位置をもたらす。全ての固定部品を同時に動かして構成部品全てが固定されるようにすれば好適である。加工物を固定部品１，４，６の相互間の定位置に固定すると、開口部１０を介して冷却剤を送り、それにより加工物を装置内で冷却して硬化させる。

変形例として、加工物をこれらが装置の固定部品１，４，６の相互間に配置して固定したときにオーステナイト化処理温度まで加熱し、次いで同一装置内で冷却し、それにより硬化させてもよい。

加工物の成形及び（又は）オーステナイト化処理運動への加工物の加熱が装置内で起こる場合、これら工程は、自立型ステーションを構成せず、装置内に統合的に実施される。この場合、装置は、加工物も又装置内で成形できるよう改造され、工程は、成形されていない素材を装置内に配置し、成形し、次いでオーステナイト化処理温度まで加熱して開始する。次に、固定部品は、成形後又は変形例としてオーステナイト化処理温度への加熱後、既にこれらの係止位置にある。

本発明の装置は、製造プロセスの一部、即ち製造ラインの一部を適切に構成する。次に、成形工程を硬化装置内に統合しなければ、例えば、この装置の前に材料取扱いステーションを配置し、ここで素材を取り出して１以上の成形ステーションに移載し、ここで素材は、成形されて成形加工物になる。この後、加熱ステーションが続くのがよく、ここで、加工物をオーステナイト化処理温度まで加熱し、最終的に本発明の装置内に配置する。

本発明の装置は、金属材料で作られた立体成形品の大量生産に用いられるのに適している。小形物品の硬化は容易に行われ、装置の構成により装置に加工物を供給するのが容易であり、又、スペースが頂部のところで開放しておりしかも側部でも大幅に開放している点において硬化された構成部品に接近してこれを持ち上げて取り出すのは容易である。装置が手動で操作される場合と装置が自動化されてロボットと相互作用する場合の両方において加工物を取り扱うのが容易である。側部のうちの一方を例えば移動手段又は案内手段の別の設計に起因して閉鎖する必要がある場合でも、スペースＡ１，Ａ２の側部のうちの一方を開放させることは依然として可能である。

２個以上の加工物を一操作毎に硬化させる（成形して硬化させる）ことができるので、品質基準を低下させる必要無く、生産速度は少なくとも２倍になる。

同一装置内での成形と硬化が両方行われた製品の次に行う再加工の必要性は、形状及び寸法に関する精度が向上している限り低くなる。２以上の種々の生産工程を同一装置内で実施できるので加工物を種々の装置相互間で移動させる回数も又減少し、これは、製造時間が短くなることを意味する。

本発明の上記説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の理解を容易にする例示としてである。当業者には自明な他の部品と関連した種々の部品の改造、材料の選択、寸法の調整、形状の調整、交換部品及び製品並びに他のあらゆる点は、本発明の範囲内で当然実施できる。

本発明の装置をこの装置が２つの加工物を受け入れることができるよう装置の固定部品を互いに離隔した状態で示す斜視図である。 本発明の別の装置をこの装置の固定部品を互いに対し装置が２つの加工物（図示せず）の位置を固定する箇所まで運んだ状態で示す斜視図である。

Claims (15)

1. 硬化中に加工物を挟んで固定する、作業面（２，３，５，７）を備えた固定部品（１，４，６）を有する硬化の際に用いられる装置であって、
   固定部品（１，４，６）の数は、２個以上の加工物を装置内で同時に固定できるよう３以上であり、少なくとも２つの固定部品（４，６）は移動可能であり、固定部品（１）は、上記移動可能な固定部品（４，６）に対して共通の静止固定部品（１）であり、上記移動可能な固定部品（４，６）を上記共通の静止固定部品（１）に近づけたりこれから遠ざけたりすることができ、
   固定された各加工物を冷却する冷却手段を有し、
   上記冷却手段は、冷却剤リザーバから各固定部品（１，４，６）に通じるライン（８）からなる流入手段を備え、更に、各固定部品（１，４，６）内に設けられ冷却剤を通す通路と作業面（２，３，５，７）に設けられ上記冷却剤を通す開口部（１０）とを結合する関連手段（９）を備え、
   上記開口部（１０）は、作業面（２，３，５，７）全体にわたり互いに間隔を置いた状態で分布されていることを特徴とする装置。
2. 各固定部品（１，４，６）は、少なくとも１つの加工物を固定するために少なくとも１つの所定間隔を置いた固定部品と相互作用する請求項１記載の装置。
3. 上記固定部品（４，６）は、静止固定部品（１）の各側に１つずつ設けられている請求項１記載の装置。
4. 上記固定部品（４，６）は、互いに平行に且つ所定間隔を置いて設けられている請求項１記載の装置。
5. 作業面（２，３，５，７）は、固定部品（１，４，６）を構成する本体に形成されている請求項４記載の装置。
6. 作業面（２，３，５，７）は、本体に接合されていて固定部品（１，４，６）を構成する別個の本体に形成されている請求項４記載の装置。
7. 各作業面（２，３，５，７）は、垂直平面内に配置されている請求項４記載の装置。
8. 上記冷却手段は、冷却剤リザーバから冷却剤を各作業面（２，３，５，７）に運搬して各加工物上に分配する手段を備え、各加工物を冷却することができるようにする請求項１記載の装置。
9. 各固定部品（１，４，６）は、熱を発生させる手段に連結されており、熱発生手段は、各加工物（２，３，５，７）を加熱して各加工物を成形温度及び又はオーステナイト化処理温度まで加熱できるようにする発熱体を有している請求項４記載の装置。
10. 上記固定部品（４，６）を移動させることができる手段（１２，１３，１４，１５，１６）を有している請求項１記載の装置。
11. 移動手段（１２，１３，１４，１５，１６）は、上記固定部品（４，６）を互いに且つ（或いは）１以上の静止固定部品（１）に近づけたりこれから遠ざけることができるような仕方で上記固定部品（４，６）に作用する請求項１０記載の装置。
12. 移動手段は、回転運動を直線運動に変換して固定部品（４，６）のうち少なくとも一方を直線運動させる構成部品（１２，１３，１４，１５）を有している請求項１０記載の装置。
13. 移動手段は、上記固定部品（４）に締結されたねじ山付きロッド（１２）を有し、上記ねじ山付きロッドは、回転時に直線運動をねじ山付きロッド（１２）に及ぼす雌ねじ付き部品（１５）と相互作用する請求項１２記載の装置。
14. 更に、互いに対し且つ又は静止固定部品（１）に対する固定部品（４，６）の運動を案内する案内手段（１７ａ，１７ｂ）を有している請求項１記載の装置。
15. 上記案内手段（１７ａ，１７ｂ）は、固定部品の各側に設けられていて、底板（１１）に取り付けられた２つの軌道（１７ａ，１７ｂ）からなり、底板（１１）は、中央に位置する装置並びに上記中央に位置する装置の部品及び構成部品を支持し、固定部品を水平面内で案内する請求項１４記載の装置。

Images