JP4610089B2 - 熱処理用製品置きラック - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、熱処理炉内で製品を支持するためのラックないし器具類に関する。特別であるが限定されない用途分野は、浸炭炉内で部品を支持するための器具類の分野である。
【０００２】
背景技術
上記分野では、最も広く使用されている器具は、金属から作られている。それには、以下のような欠点があった。
器具は、それ自体が、浸炭を受け、急速に脆化し、炉内で多くの障害を生じる。
【０００３】
それは、積載により過剰に変形することを防止するためには嵩高くなければならない。そのような変形は、繰り返し、支持された部品を変形させるので、その後に矯正する必要があり、その結果、浸炭層の厚みを減ずることになる。
【０００４】
嵩高い器具は、ガス置換を困難にし、積載の効率を低下させ、即ち、処理すべき部品によって占められる容積の作動割合を減ずることになる。
【０００５】
激しい熱衝撃があると、その金属の変形又は破壊を生じせる。
そして、熱起源の不可避的な寸法変化は、位置付けの再の正確さを受け入れ難いほど欠如するので、部品の出し入れや器具類の取扱いの操作をロボット化することができなくなる。
【０００６】
熱処理炉の床板を作るには、金属に代えて、耐熱構造用複合材料を使用することは、既に、文献ＥＰ０ ５１８ ７４６−Ａから特に知られている。多数の床板は、同様に耐熱構造複合材料から作られたスペーサにより、互いに離れて備えられる。使用される複合材料は、カーボン／カーボン（Ｃ／Ｃ）複合材料又はセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料である。
【０００７】
それにもかかわらず、その公知の積載装置は、かなり多量の特定の部品が処理されるときに望ましい種類の最適の荷積みを達成するようには適合していない。さらに、その装置は、部品の載置や取外しの操作のロボット化には向いていない。
【０００８】
発明の目的とその概要
本発明の目的は、従来装置の上記欠点を直すことであって、そのために、本発明は、基本的には、耐熱構造用複合材料から作られたラックを提供するものであり、ラックは、基板と、基板から上方に伸びた仕切り板を含み且つ支柱と支柱間に伸びる交叉部材から成る仕切り板と、仕切り板に固定されてそこから自由端に向けて水平方向に伸びる複数の支持アーム、とを含み、アームが、仕切り板のいずれかの面に実質的に対象に成るように配置されて、該アーム上で処理用の部品が片持ち支持されるようにしたものである。
【０００９】
ラックは、耐熱構造用複合材料で形成され、自由端の水平アームを有するので、処理すべき部品の載置や取外しの操作のロボット化に必要な位置付けや接近精度を提供する。
【００１０】
Ｃ／ＣやＣＭＣの複合材料のような耐熱構造用複合材料は、その寸法安定性や、曲げ強度に特徴があり、片持ちで飛び出た部分で部品を載せることを可能にしている。
【００１１】
さらに、そのようなラックは、大きな充填能力を備えながら、軽量で、開放構造に作ることができる。それ故、取扱いが容易で、特に、浸炭や焼き入れの操作過程で処理されるべき部品と交換するための大きな能力を備え、且つ、積載効率を高めることができる。
【００１２】
さらに、アームは、仕切り板の両側に実質的に対称的に伸びているので、負荷をバランスさせることができる。さらにまた、その構造は、規格構造に適しており、標準の基本要素からラックを、違った寸法の部品と、種々の熱処理設備とに適合させることが容易になる。
【００１３】
ラックの特徴から、止具が、処理すべき部品の位置をマークするために支持アーム上に取着されてもよい。部品は、それに貫通路があれば、アームに挿通されるか、フックで係止されてもよく、隣り合ったアーム間で安置されて吊り下げてもよい。
【００１４】
本発明は、限定しない記述を通して、また、添付図面を参照して、以下の記載を読めば、よりよく理解されるであろう。
【００１５】
実施形態の詳細な説明
以下の説明では、浸炭用の金属部品のためのラックを参照する。本発明は、そのような用途には限定されないし、より一般的には、金属で作られていようとなかろうと、熱処理を受けるべき輸送する部品を含む。
【００１６】
図１に示すラック１０は、ギヤボックス用のギヤなどの環状部品Ａを支持するために特に計画されている。少数の部品Ａだけを図１に示してある。
【００１７】
ラックは、（図１と図２）基板１２と、その基板１２によってその中間に支持された垂直な仕切り板１４と、横側の補強ひかえ板１６、１８と、水平支持アーム２０によって基本的に形成された支持構造体から成る。中央の仕切り板１４は、両側の支柱１４０、１４２とそれらの間に伸びているクロスバー１４４とからなっている。支持アーム２０は、バー２２によって構成され、その中央部分がクロスバー１４４により支持されている。バー２２は、仕切り板１４の両側に伸びており、各々直線になった二つのアームを形成し、同じ寸法である。仕切り板１４から離れた端部では、アーム２０は、自由端になっている。
【００１８】
変形例として、水平支持アーム２０は、仕切り板１４上に両側にねじ込まれていてもよい。アームは、仕切り板の中間の垂直面に対してほぼ対称に取着されている。このことは、アームが実質的に同じ寸法を持ち、仕切り板の両側で同数であるが、対に配置される必要はないことを意味している。
【００１９】
ラックの構造体を構成する上記要素は、耐熱構造用の複合材料で作られる。適当な複合材料は、カーボン／カーボン（Ｃ／Ｃ）複合材料、及びセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である。Ｃ／Ｃ材料は、カーボン繊維からファイバプレフォームを作り、そのプレフォームの気孔中にカーボンマトリックスを形成してプレフォームを緻密化することによって得られる。カーボンマトリックスは、液体法、即ち、プレフォームをカーボン前駆体である（樹脂のような）液状組成物中に浸漬し、熱処理をしてカーボン前駆体をカーボンに転移させることにより、あるいは、気体法、即ち、化学的蒸気浸透により得られる。ＣＭＣは、耐火ファイバ、例えば、カーボンファイバ又はセラミックファイバ、からファイバプレフォームを形成し、その気孔中にセラミックマトリックスを形成するようにプレフォームを緻密化することにより得られる。良く知られているように、セラミックマトリックス、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が、液体法によって、又は、化学的蒸気浸透法によって得られる。
【００２０】
耐熱構造用複合材料の利点は、その優れた機械的性質にあり、特に、曲げ強度である。その結果、環状部品Ａをアーム２０にその自由端から通して、各部品Ａを、片持ちに飛び出た位置に、アームが撓むことなく、定置する。全体としての荷重は、仕切り板１４の両側に部品を等しく配分させることにより、バランスしていて、好都合である。
【００２１】
耐熱構造用複合材料の他の利点は、大きな温度変化を受けても、その大きな寸法安定性である。これは、支持アーム２０が、特別な不変の基準位置を保持し、部品の載置や取外しの操作のロボット化に必要な精度を得ることが可能となる。部品Ａを支持アーム２０上に支持する方法は、そのようロボット化を容易にする一層の利益がある。
【００２２】
仕切り板の両側に伸びるアーム２０を備えたラックを両側に実質的に対称にすることは、部品の載置や取外しを、仕切り板の両側で、同時に且つ対称に行なうことができる。これは、そのような操作をするときには、時間の著しい節約になる。
【００２３】
部品Ａは、アーム上で横に並べたり、予め設定した位置に置くことができ、その位置は、例えば、アームに形成した切欠き部により、マークが付されていてもよいことは判るであろう。
【００２４】
図２中にさらに詳しく示したように、支柱１４０、１４２は、端部１４０ａ、１４２ａを持っており、端部は、基板の中に形成した対応する差し口１２ａ、１２ｂと係合しており、クロスバー１４４が、支柱１４０、１４２に形成した１４２などの差し口に係合する端部１４４ａ、１４４ｂを有している。
【００２５】
この差し口１４２ｃは、支柱１４０、１４２に沿って一定間隔で設けられ、クロスバー１４４が、部品Ａの寸法の関数として決定された垂直方向のピッチで搭載されている。ひかえ板１６、１８は、基板１２に形成した対応する差し口１２ｃ、１２ｄに係合する低部縁に沿って、ほぞ１６ａ、１８ａを有している。支柱１４０、１４２は、ひかえ板１６、１８と、外縁部に形成した段部１４０ｄ、１４２ｄを介して、係合している。
【００２６】
各バー２２は、クロスバー上のバーと係合するように、クロスバー１４４に形成した切込み部１４４ｃと協同するために中央部に切込み部２２ａを有する。各クロスバーは、その長さ方向に沿って切込み部１４４ｃが配置され、バー２２が、水平方向に部品Ａの寸法で決められたピッチで、所定のクロスバーに載せられている。
【００２７】
モジュール型のラックは、各支柱１４０、１４２を、単一部材としてではなく、端部同士で組立てる複数の部材とすることにより、延長することができる。変形例は、仕切り板１４の支柱１４０、１４２とクロスバー１４４とを、例えば、耐熱構造用複合材料の板を機械加工することによって、単一部材として作ることもできる。
【００２８】
図１は、ラックは、軽量で開放構造でありながら、大きな充填容量を持っていることを示しており、基板１２やひかえ板１６、１８などの構造要素には孔を形成している。こうして、完成したラックの取扱いを容易にしている。さらに、熱処理がガスを部品に拡散させるものであるときは、部品とのガス置換を容易にする。
【００２９】
図３は、シャフトなど垂直に配置するような中実で長い部品Ｂ（図３中では、部品Ｂはラックの片側だけを示す）を支持するために特別に設計されている点で、図１とは異なっている。さらに、部品Ｂの位置は、部品を定置する止具２６によりマークされている。
【００３０】
ラックは、図１に示したものと同一にして組立てられており、基板１２が、中央の仕切り板１４を支持し、その上に、自由端を備えた水平アーム２０を形成するバー２２が搭載されている。支柱１４０、１４２間のクロスバー１４４の数と、クロスバーの間隔は、部品Ｂの垂直方向の大きさの関数として決められる。アーム２０間の間隔は、部品Ｂの水平方向の寸法の関数として決定される。
【００３１】
各部品Ｂは、アームに沿って同じ位置で隣接するアームに載せてある２つの止具２６上の肩部を介して安置され、各部品は、２つのアーム間の隙間に、載せるために挿入されている。止具２６は、アール２０に平行な方向に部品Ｂの水平方向寸法の関数である間隔で、各アームにそって分配されている。
【００３２】
止具２６は、耐熱構造用の複合材料、例えば、ラックの他の要素と同じ材料で、作られてもよく、あるいは、耐熱金属材料から作られてもよい。止具２６は、アーム上に少しの力で単に置かれるだけのクリップの形でもよく、接着材は不要である。
【００３３】
図１と図３は、全部同じ部品を支持するラックを示したが、当然ながら、単一のラック上に異なる形状の部品を置くことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のラックの第１の実施例の概略斜視図である。
【図２】 組立て前の図１のラックを構成するいくつかの要素を示す分解組立て図である。
【図３】 本発明のラックの第２の実施例の概略斜視図である。

Claims (5)

1. 熱処理される部品を支持するラックであって、該ラックが、カーボン／カーボン（Ｃ／Ｃ）複合材料またはセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）により形成されて、且つ
   基板（１２）と、
   基板から上方に伸びる仕切り板（１４）と、
   一端が仕切り板に固定され、他端が自由端であり、仕切り板から水平に伸びる複数の支持アーム（２０）であって、仕切り板に対して対称的に配置された該アームと、を含み、
   これにより、処理されるべき部品（Ａ、Ｂ）を該アームの片持ち梁の部分で支持することができ、且つ、該部品を仕切り板の両側に対称的に載置することができることを特徴とするラック。
2. アーム（２０）上に搭載され、部品（Ｂ）を支持するための位置をマークする止具（２６）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のラック。
3. 仕切り板（１４）は、間にクロスバー（１４４）が伸びる支柱（１４０、１４２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のラック。
4. 支持アーム（２０）が、直線になった同じ長さの２つの支持アームを構成するように仕切り板の両側に伸びているバー（２２）であることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のラック。
5. バー（２２）は、仕切り板のクロスバー（１４４）上に相互に嵌め合わせられている請求項３又は４に記載のラック。

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