JP6721466B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、複数の加熱室と、１つの冷却室を備える多室型熱処理装置が開示されている。この多室型熱処理装置は、加熱室と冷却室との間に中間搬送室が形成されている。加熱室において加熱された被処理物は、中間搬送室を経由して、冷却室へと搬送される。このような多室型熱処理装置は、被処理物に対して加熱処理及び冷却処理を行う装置である。

特開２０１４−５１６９５号公報

しかしながら、このような多室型熱処理装置において、全ての加熱室が中間搬送室から等距離の位置に設けられていないため、加熱室ごとに、中間搬送室を経由して冷却室に至るまでの被処理物の搬送経路の距離が異なっている。したがって、被処理物は、辿る搬送経路によって温度変化の履歴である熱履歴がそれぞれ異なり、この結果として熱処理の品質にバラツキが発生する。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、被処理物の熱処理を均一化することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、熱処理装置に係る第１の解決手段として、中間搬送室に隣接して複数設けられた加熱室と、前記中間搬送室に隣接して設けられた冷却室とを備え、被処理物を前記中間搬送室を経由して前記加熱室及び前記冷却室の間で移動させることにより前記被処理物に所定の熱処理を施す多室型熱処理装置であって、全ての前記加熱室は、前記被処理物の前記冷却室までの移動距離が等しくなるように配置されている、という手段を採用する。

本発明では、熱処理装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、上記中間搬送室の入口に接続され、上記被処理物を予熱する予熱室を備え、全ての上記加熱室は、上記被処理物の上記入口までの移動距離が等しくなるように配置されている、という手段を採用する。

本発明では、熱処理装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、上記予熱室は２列設けられ、両端に配置された４つの上記予熱室は、上記被処理物の上記入口までの移動距離が等しくなるように配置されている、という手段を採用する。

本発明では、熱処理装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記冷却室は、前記中間搬送室を介して複数配置され、全ての前記冷却室は、前記中間搬送室からの移動距離が等しくなるように配置されている、という手段を採用する。

本発明によれば、被処理物の冷却室までの移動距離が全ての加熱室について等しいので、加熱後における冷却履歴を全ての加熱室で加熱された被処理物について均一にすることができる。したがって、本発明によれば、何れの加熱室で加熱されたかに関わりなく被処理物に対する熱処理を均一化することができる。

本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓの平面図である。 本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓの側面図である。 本発明の一実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓの平面における各機器等の位置関係及び搬送経路を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓは、各種の金属部品Ｘを被処理物とするものであり、金属部品Ｘを加熱及び冷却することによって当該金属部品Ｘ（被処理物）に熱処理を施す熱処理装置である。この多室型熱処理装置Ｓは、図１に示すように、第１搬送装置１、８つの予熱装置２、中間搬送装置３、４つの加熱装置４、ガス冷却装置５及び第２搬送装置６を構成機器として備えている。

このような多室型熱処理装置Ｓを構成する各種機器のうち、中間搬送装置３、４つの加熱装置４及びガス冷却装置５は、多室型熱処理装置Ｓの本体部Ｈを構成している。すなわち、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓは、基本構成要素である本体部Ｈに第１搬送装置１、８つの予熱装置２及び第２搬送装置６を組み合わせたものである。

第１搬送装置１は、ローラコンベア機構を備える搬送装置であり、搬送ローラが回転することによって外部から受け入れた金属部品Ｘを各予熱装置２に搬送する。この第１搬送装置１は、内部空間が直線状の搬送室（第１搬送室）になっており、底部に直線状かつ一定間隔で配置された複数の搬送ローラによって、例えば所定形状の熱処理用容器に収納された状態の金属部品Ｘを搬送する。

このような第１搬送装置１の一端には、金属部品Ｘを第１搬送室内に収容するための搬入口１ａが設けられている。金属部品Ｘは、この搬入口１ａから第１搬送室内に収容され、当該第１搬送室内にそって直線状に搬送され、出口１ｂから中間搬送装置３に排出される。上記出口１ｂは、図示するように第１搬送装置１において中間搬送装置３が設けられている側、かつ、第１搬送装置１の長さ方向において両端の２つの予熱装置２の中間位置に設けられている。

８つの予熱装置２は、このような第１搬送装置１の両側に設けられ、金属部品Ｘを内部空間（予熱室）に収容して予熱処理を施す。この予熱処理は、加熱装置４における加熱処理（本加熱処理）に先立って行われるものであり、本加熱処理よりも低い温度に金属部品Ｘを加熱するものである。本実施形態では、図１に示すように６つの予熱装置２が第１搬送装置１の一方の側、つまり第１搬送装置１において中間搬送装置３が設けられている側の反対側に等間隔で設けられ、残りの２つの予熱装置２が第１搬送装置１の他方の側、つまり第１搬送装置１において中間搬送装置３が設けられている側に設けられている。

中間搬送装置３は、ローラコンベア機構を備える搬送装置であり、上述した第１搬送室に連通する内部空間（中間搬送室）を備えている。この中間搬送装置３は、搬送ローラが回転することによって入口３ａ、加熱装置４及びガス冷却装置５の間で金属部品Ｘを搬送する。このような中間搬送装置３は、図示するように正方形の外形を備えており、当該外形の中心点（中間搬送室の中心点）に位置する場所に中継ステーション３ｂが設けられている。また、上記入口３ａは、上述した第１搬送装置１の出口１ｂに対向しており、正方形な中間搬送装置３の一辺（第１搬送装置１に対向する辺）かつ当該一辺の中心から垂直に延出した位置に設けられている。

このような中間搬送装置３は、図２に示すように加熱装置４の下側に設けられており、入口３ａから搬入された金属部品Ｘを加熱装置４の直下まで搬送すると共に、加熱装置４における加熱処理が完了して加熱装置４の直下に移動してきた金属部品Ｘを側方に隣接するガス冷却装置５まで搬送する。

４つの加熱装置４は、上記中間搬送装置３の上側に隣接し、当該中間搬送装置３の直上において正方形の中間搬送室の中心つまり中継ステーション３ｂから等距離の位置に設けられている。このような加熱装置４は、中継ステーション３ｂを経由して直下に搬送されてきた金属部品Ｘを内部空間（加熱室）に収容し、当該加熱室において金属部品Ｘに加熱処理（本加熱処理）を施す。なお、加熱装置４は、各々に昇降装置を備えており、当該昇降装置を用いることにより中間搬送室内において直下に位置する金属部品Ｘを加熱室に収容したり、あるいは加熱室内の金属部品Ｘを中間搬送室内の直下に移動させる。

ガス冷却装置５は、上記中間搬送装置３の側方に隣接して設けられている。このガス冷却装置５は、冷却チャンバ５ａ及び循環チャンバ５ｂを備えており、加熱装置４で加熱された金属部品Ｘに冷却処理を施す。冷却チャンバ５ａは、金属部品Ｘを収容する冷却室を備えており、図１に示すように正方形な中間搬送装置３において入口３ａが設けられている一辺に平行な他辺（第１搬送装置１と反対側の辺）かつ当該他辺の中心から垂直に延出した位置に設けられている。

循環チャンバ５ｂは、冷却チャンバ５ａの上部と下部とを冷却チャンバ５ａの外部で連通させる循環空間を備えている。この循環チャンバ５ｂは、冷却ガスを上方から冷却チャンバ５ａに供給すると共に、下方から金属部品Ｘの冷却に寄与した冷却ガス（金属部品Ｘによって加熱された加熱冷却ガス）を回収し、熱交換器を用いることにより当該加熱冷却ガスを初期温度まで冷却して上方から冷却チャンバ５ａに供給する。

なお、上記冷却チャンバ５ａの入口（冷却室入口）には、中間搬送室と冷却室とを区画するための開閉扉（図示略）が設けられている。また、冷却チャンバ５ａにおいて上記冷却室入口に対向する位置には、金属部品Ｘを排出するための搬出扉５ｃ（冷却室出口）が設けられている。冷却室入口から冷却室内に収容され、冷却ガスによって所定温度まで冷却された金属部品Ｘは、第２搬送装置６によって冷却室出口から搬出される。

第２搬送装置６は、ローラコンベア機構を備える搬送装置であり、内部空間が上記冷却室に連通する搬送室（第２搬送室）になっている。この第２搬送装置６は、一端に搬出口６ａが設けられており、ガス冷却装置５（冷却室）から搬入した金属部品Ｘを搬出口６ａに搬送する。なお、第２搬送装置６の両側には、金属部品Ｘを一時的に待機させる待機ステーションが複数設けられている。

すなわち、この第２搬送装置６は、８つの予熱装置２の何れか、４つの加熱装置４の何れか、またガス冷却装置５を経ることにより熱処理された金属部品Ｘを搬出口６ａに移動させることにより外部への搬出を可能とする。なお、搬出口６ａの金属部品Ｘは、図示しない移載装置によって搬送台車等に移載されて外部に搬出される。

このように構成された多室型熱処理装置Ｓでは、第１搬送室の出口が中間搬送室の入口に接続されることにより、第１搬送室に各々接続された８つの予熱室が４つの加熱室及び冷却室に各々の接続された中間搬送室に接続されている。図３では、このような予熱室、加熱室及び冷却室の位置が黒丸及び上述した各種機器の符号で示され、また予熱室、加熱室及び冷却室等の間における金属部品Ｘ（被処理物）の搬送経路が上記黒丸を結ぶ線として示されている。先に本体部Ｈについて説明すると、図３に示すように中間搬送装置３の中継ステーション３ｂと各加熱装置４との間における金属部品Ｘの移動距離は、全ての加熱装置４について等しい距離Ｌ１に設定されている。

また、８つの予熱装置２のうち、第１搬送装置１の一方の側で両端に位置する２つの予熱装置２及び第１搬送装置１の他方の側に位置する２つの予熱装置２については、第１搬送装置１の出口１ｂが第１搬送装置１の長さ方向において両端の２つの予熱装置２から等しい距離Ｌ２になるように設けられている。すなわち、この４つの予熱装置２については、金属部品Ｘの第１搬送装置１の出口１ｂまでの移動距離が等しく、よって４つの加熱装置４の何れについても加熱装置４までの移動距離が等しい。

なお、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓは、各種機器が図示しない制御装置を備えており、当該制御装置によって統一的に制御されることによって金属部品Ｘに所望の熱処理を施す。この制御装置は、タッチパネル等を用いた操作盤を備えており、各種機器が担う機能に関する条件、例えば予熱装置２における予熱温度や予熱時間等の予熱条件、加熱装置４における加熱温度や加熱時間等の本加熱条件、またガス冷却装置５における冷却温度や冷却時間等の冷却熱条件を適宜設定できるように構成されている。

次に、このように構成された多室型熱処理装置Ｓの動作について説明する。
この多室型熱処理装置Ｓで金属部品Ｘに熱処理を施す場合、図示しない外部の移載装置によって第１搬送装置１の搬入口１ａから第１搬送室内に金属部品Ｘが順次供給される。この金属部品Ｘは、第１搬送装置１によって空状態の予熱装置２に順次搬送され、当該予熱装置２において所定の予熱温度まで予熱される。そして、予熱装置２において予熱温度に到達した金属部品Ｘは、第１搬送装置１によって予熱装置２から出口１ｂまで搬送され、当該出口１ｂ及び中間搬送装置３の入口３ａを経由して中間搬送室内に搬送される。

そして、このようにして中間搬送室内の入口３ａ近傍に移動した金属部品Ｘは、中間搬送装置３によって中継ステーション３ｂまで搬送され、さらに当該中継ステーション３ｂから空状態の加熱装置４の直下まで搬送される。そして、中間搬送室において加熱装置４の直下に搬送された金属部品Ｘは、加熱装置４の昇降装置によって加熱室内に搬送され、所定の加熱温度まで加熱される。そして、当該加熱温度に到達した金属部品Ｘは、昇降装置によって中間搬送室の加熱装置４の直下まで搬送され、さらに中間搬送装置３によって中継ステーション３ｂまで搬送される。

ここで、この多室型熱処理装置Ｓには、８つの予熱装置２が備えられており、第１搬送装置１は、搬入口１ａから搬入された金属部品Ｘ（被処理物）を空状態の予熱装置２に順次搬送して予熱処理を順次開始させる。したがって、複数の金属部品Ｘ（被処理物）が複数の予熱装置２によって同時並行的に予熱処理される。

また、この多室型熱処理装置Ｓには、４つの加熱装置４が備えられており、中間搬送装置３は、入口３ａから中間搬送室に搬入された金属部品Ｘ（予熱済被処理物）を空状態の加熱装置４に順次搬送して本加熱処理を順次開始させる。したがって、複数の金属部品Ｘ（被処理物）が複数の加熱装置４によって同時並行的に本加熱処理される。

このような多室型熱処理装置Ｓでは、加熱装置４による本加熱処理に先立って予熱装置２による予熱処理を行うので、つまり金属部品Ｘを所定の予熱温度まで先行加熱するので、加熱装置４による本加熱処理の時間（本加熱時間）を短縮することができる。すなわち、多室型熱処理装置Ｓでは、熱処理に要する処理時間（タクトタイム）を短縮することが可能である。

そして、中継ステーション３ｂ上の金属部品Ｘは、中間搬送装置３によって冷却チャンバ５ａ内つまり冷却室に搬送される。そして、金属部品Ｘは、冷却室において冷却チャンバ５ａと循環チャンバ５ｂとを循環する冷却ガスによって所定の冷却履歴に沿って冷却される。そして、冷却室における冷却処理が完了した金属部品Ｘは、第２搬送装置６によってガス冷却装置５（冷却チャンバ５ａ）の搬出扉５ｃから第２搬送装置６の第２搬送室に搬送され、さらに第２搬送室内を搬出口６ａまで搬送される。

このような本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓでは、加熱装置４からガス冷却装置５までの金属部品Ｘの移動距離が全ての加熱装置４について等しくなるように設定されている。４つの加熱装置４の何れで本加熱処理された金属部品Ｘも、等しい移動距離を経てガス冷却装置５（冷却チャンバ５ａ）に搬送されて冷却処理を受ける。したがって、加熱装置４からガス冷却装置５に搬送される間の冷却状態が全ての加熱装置４について均一である。

このような本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓによれば、金属部品Ｘの熱処理における冷却履歴を４つの加熱装置４の何れで本加熱処理したかに関わりなく均一化することが可能であり、よって何れの加熱室で加熱されたかに関わりなく金属部品Ｘ（被処理物）に対する熱処理を均一化することができる。また、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓによれば、金属部品Ｘの移動距離が全ての加熱装置４について等しいので、熱処理に関するタクトタイムを全ての加熱装置４について均一化することが可能である。

また、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓでは、中間搬送装置３の入口３ａから加熱装置４までの金属部品Ｘの移動距離が全ての加熱装置４について等しくなるように設定されている。本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓによれば、何れかの予熱装置２で予熱された金属部品Ｘの入口３ａから加熱装置４まで搬送される際に受ける冷却が全ての加熱装置４について均一である。したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓによれば、これによっても金属部品Ｘ（被処理物）に対する熱処理を均一化することができる。

また、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓでは、８つの予熱装置２のうち、第１搬送装置１の一方の側で両端に位置する２つの予熱装置２及び第１搬送装置１の他方の側に位置する２つの予熱装置２については、金属部品Ｘの第１搬送装置１の出口１ｂまでの移動距離が等しいので、当該出口１ｂまでの移動に際して受ける冷却が均一である。したがって、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓによれば、これによっても金属部品Ｘ（被処理物）に対する熱処理を均一化することができる。

さらに、本実施形態に係る多室型熱処理装置Ｓでは、第１搬送装置１、中間搬送装置３及び第２搬送装置６の搬送方式としてローラコンベア機構を採用している。したがって、従来の油圧式プッシャ機構を用いる場合と比較して、第１搬送装置１、中間搬送装置３及び第２搬送装置６を小型化することが可能であり、よって多室型熱処理装置Ｓの省スペース化を実現することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、本体部Ｈに第１搬送装置１、８つの予熱装置２及び第２搬送装置６を組み合わせることによって多室型熱処理装置Ｓを構成したが、本発明はこれに限定されない。予熱処理が必要ない場合には、例えば本体部Ｈのみによって多室型熱処理装置を構成しても良い。

（２）上記実施形態では単一のガス冷却装置５を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば中間搬送装置３の下方、例えば中継ステーション３ｂの直下に第２の冷却装置を設けても良い。この第２の冷却装置としては、例えばミスト冷却装置あるいは浸漬冷却装置を採用することができる。また、この場合、冷却室が中間搬送室を介して複数配置されることになるが、第２の冷却装置については金属部品Ｘの移動距離が全てのガス冷却装置５について等しいので、金属部品Ｘ（被処理物）に対する熱処理を均一化することができる。

（３）また、ガス冷却装置５に代えてミスト冷却装置あるいは浸漬冷却装置を採用しても良い。ガス冷却装置５は、冷却ガス（気体）を冷媒として用いる関係で冷却能率が冷媒として水等のミストを用いるミスト冷却装置や油等の液体を冷媒として用いる浸漬冷却装置よりも冷却能率が低い。したがって、より高い冷却能率が必要な場合には、ガス冷却装置５に代えてミスト冷却装置あるいは浸漬冷却装置を用いても良い。

（４）上記実施形態では複数の予熱装置２が第１搬送装置１に沿って直線的に配列される構成を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１搬送装置１に中間搬送装置３の中継ステーション３ｂと同様な中継ステーションを設け、中継ステーションから放射状かつ等距離の位置に予熱装置２を配置しても良い。この場合には、全ての予熱装置２について各加熱装置４までの移動距離が全て等しくなるので、金属部品Ｘ（被処理物）の加熱履歴を等しくすることができる。また、予熱装置２の個数は８つに限定されず、極端には１つでもよい。

（５）上記実施形態では加熱装置４を４つ備える構成を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば３つの加熱装置４を設ける場合、正三角形の各頂点に加熱装置４をそれぞれ配置し、また上記正三角形の中心に中継ステーション３ｂを配置することが考えられる。また、５つの加熱装置４を設ける場合には、正五角形の各頂点に加熱装置４をそれぞれ配置し、また上記正五角形の中心に中継ステーション３ｂを配置することが考えられる。

（６）上記実施形態では、第１搬送装置１、中間搬送装置３及び第２搬送装置６の搬送方式としてローラコンベア機構を採用したが、本発明はこれに限定されない。第１搬送装置１、中間搬送装置３及び第２搬送装置６は、搬送方式としてフォークリフトを採用することも可能である。

Ｓ 多室型熱処理装置（熱処理装置）
Ｈ 本体部
Ｘ 金属部品（被処理物）
１ 第１搬送装置
１ａ 搬入口
１ｂ 出口
２ 予熱装置
３ 中間搬送装置
３ａ 入口
３ｂ 中継ステーション
４ 加熱装置
５ ガス冷却装置
５ａ 冷却チャンバ
５ｂ 循環チャンバ
５ｃ 搬出扉
６ 第２搬送装置
６ａ 搬出口

Claims (2)

1. 中間搬送室に隣接して複数設けられた加熱室と、前記中間搬送室に隣接して設けられた冷却室とを備え、被処理物を前記中間搬送室を経由して前記加熱室及び前記冷却室の間で移動させることにより前記被処理物に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
   全ての前記加熱室は、前記被処理物の前記冷却室までの移動距離が等しくなるように配置され、
   前記中間搬送室の入口に接続され、前記被処理物を予熱する予熱室を備え、
   全ての前記加熱室は、前記被処理物の前記入口までの移動距離が等しくなるように配置され、
   前記予熱室は２列設けられ、
   両端に配置された４つの前記予熱室は、前記被処理物の前記入口までのそれぞれの移動距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする熱処理装置。
2. 前記冷却室は、前記中間搬送室を介して複数配置され、
   全ての前記冷却室は、全ての前記加熱室からの移動距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。

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