JP6854035B1 - 熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
金属製のワークに熱処理を施す熱処理装置であって、
前記ワークを直接昇温可能な電気式の急速昇温機構により前記ワークを個別で連続的に焼入れする焼入れ炉と、
電気式の加熱機構により前記ワークを異なる所定の時間で連続的に加熱して焼戻しする複数の焼戻し炉と、
前記焼入れ炉からの前記ワークの流れを前記複数の焼戻し炉のいずれかに切り換える切り換え機構と、を備えていることを特徴とする。
図1、図2に示されるように、生産システム10は、金属製のワークW(図3参照)を切削加工する加工装置20と、ワークWを焼入れ及び焼戻しする熱処理装置30と、ワークWをブラスト加工するブラスト装置60と、ワークWを研削加工する研削盤80と、ワークWを梱包する梱包装置90とを備えている。
生産システム10の処理工程のフローは、ワークWを加工装置20で切削加工し(加工工程)、加工装置20で加工されたワークWを熱処理装置30で熱処理し(熱処理工程)、熱処理装置30を熱処理されたワークWをブラスト装置60でブラスト加工し(ブラスト工程)、ブラスト装置60でブラスト加工されたワークWを研削盤80で研削し(研削工程)、研削盤80で研削されたワークWを梱包装置90で梱包する(梱包工程)となる。
かかる構成によれば、生産システム10では、各装置が工程順に平面視でU字状に配置されているので、生産システム10全体として省スペース化され、作業員PがU字状の中に入ることでほぼ移動せずに向きを変えるだけ全ての装置を操作することができ、作業性がよく生産性を向上させることができる。さらに、ブラスト装置60を熱処理装置30に隣接して配置することで、作業者によるワーク搬送の工数を削減できる。
図3に示されるように、熱処理装置30(図6参照)は、ワークWを急速に昇温する急速昇温機構32を備えており、この急速昇温機構32に例えばコイル33が設けられている。コイル33は高周波変換器34に接続され、高周波変換器34は高周波電源35に接続されている。
図5、図6に示されるように、熱処理装置30は、ワークW(図7参照)を直接昇温可能な電気式の急速昇温機構32によりワークWを個別で連続的に焼入れする焼入れ炉31と、電気式の加熱機構42によりワークWを連続的に焼戻しする焼戻し炉41と、を備えている。具体的には、熱処理装置30は、単一の焼入れ炉31と、異なる所定の時間でワークWを加熱する第1の焼戻し炉41a及び第2の焼戻し炉41bと、焼入れ炉31からのワークWの流れを第1の焼戻し炉41a又は第2の焼戻し炉41bのいずれかに切り換える切り換え機構51と、を備えている。
図7の(a)に示されるように、熱処理装置30において、ワークW2が焼入れ炉31の案内通路37の基端側に投入される(焼入れ投入工程)。(b)に示されるように、ワークW2は送り出し機構38の送り棒38aにより急速昇温機構32の位置に移動され、高周波誘導加熱により焼入れされる(焼入れ加熱工程)。(c)に示されるように、ワークW2は送り出し機構38の送り棒38aにより案内通路37の先端側から案内シューター56に送り出される。ワークW2は冷却ジャケット39からの冷却剤により急冷される(焼入れ工程)。
かかる構成によれば、熱処理装置30は、ワークWを直接昇温可能な電気式の急速昇温機構32によりワークWを個別に連続的に焼入れする焼入れ炉31を備えている。電気式の急速昇温機構32として、例えばコイル33に高周波磁界を発生させてワークWに生じる誘導電流により加熱する高周波誘導加熱、電子ビームをワークWに照射する電子加熱、高出力レーザーをワークWに当てて発熱させるレーザー加熱、反射鏡を使用して光源からの光を一点に集めて加熱する集光加熱等がある。
図9、図10に示されるように、ブラスト装置60は、支持フレーム61と、支持フレーム61の上部に設けられたブラスト本体部62と、ブラスト本体部62の内部に曲面63を含んで滑らかに接続された内壁64で形成されワークWが投入されるドラム室65と、支持フレーム61の下部に設けられたブラスト粒Bを貯留するブラストタンク66とを備えている。
図11の(a)に示されるように、ブラスト装置60の投入口蓋73が開いた状態で上部投入口72から複数のワークWをドラム室65に投入し、投入口蓋73を閉じる(投入工程)。(b)に示されるように、ブラストエアー通路67からブラスト粒Bと共にエアーをドラム室65内に吹き込む。ブラストエアー通路67にブラスト粒供給路68が合流した付近の負圧によりブラスト粒Bがブラストタンク66から供給される。エアーが長円形の曲面63を含む内壁64に沿って吹き込まれるため、ワークWとブラスト粒Bとが入り乱れながら矢印のようにドラム室65内を回り、ワークWにブラスト加工が施される(ブラスト加工工程)。
かかる構成によれば、ワークWをドラム室65に投入して内壁64に沿ってエアーを吹き込むことで、ワークWが曲面63を含んで滑らかに接続された内壁64に沿って移動し、ドラム室65内を入り乱れながら回るので、短時間でブラスト加工が可能となる。一般的な従来技術では複数のワークをバッチ処理するため仕分けが必要となり例えば15分の時間が掛かるところ、本発明の実施例では仕分け作業が不要となり1分30秒程度の短時間でブラスト加工が完了するので、生産性を向上させることができる
図13、図14、図15に示されるように、梱包装置90は、フレーム91と、ワークW(図16参照)のデータを読み込んでラベルを発行するラベルプリンター92と、ワークWを収納する合成樹脂製の袋93(図16参照)をストックする袋ストック部94と、袋ストック部94から袋95を搬送する搬送機構95と、を備えている。
図16の(a)に示されるように、袋ストック部94(図13参照)から想像線で示す搬送機構95の昇降吸着パッド97で袋93を吸着させて搬送する。実線で示す搬送機構95を一旦降下させて、固定吸着パッド101に袋93の下側を吸着させ、搬送機構95を上昇させることで袋93が開口する(袋セット工程)。ワークWが入ったスコップ111を袋93内に前進させ、さらにプッシャー113を前進させてワークWを袋93内に押し込み、プッシャー113を後退させる(ワーク押し込み工程)。
かかる構成によれば、シール工程の際、揺動プレート104の下り傾斜部107が傾斜しているので、袋93も傾斜し、袋93とヒーター102との接触面を最小限にできる。このため、ヒーター102がシール部以外に接触して袋93に穴が開くことを防止できる。さらに、袋回収工程の際、ヒーター102の周りを囲うように枠板部106があるので、袋93のヒーター102周辺部分を持ち上げて、ヒーター102から袋93を容易に引き離すことができる。
図18に示されるように、従来の生産システムである(a)の比較例では、ワーク1本当り段取りに103.8秒、付随作業に44.4秒、付帯作業、イレギュラー対応に2.2秒要していた。この点、実施例の生産システムである(b)では、1本当り段取りに38.3秒、付随作業に32.9秒、付帯作業、イレギュラー対応に2.2秒と、大幅に工数を削減し、目標サイクルタイムの92.3秒もクリアされている。
20… 加工装置(複合加工装置)
30… 熱処理装置
31… 焼入れ炉
32… 急速昇温機構
33… コイル
41、41a、41b… 焼戻し炉
42… 加熱機構
43… 熱電対
45… コンベア
46… シューター
51… 切り換え機構
60… ブラスト装置
61… ブラスト本体部
63… 曲面
64… 内壁
65… ドラム室
67… ブラストエアー通路
72… 上部投入口
75… 下部取出し口
80… 研削盤
90… 梱包装置
95… 搬送機構
96… 昇降本体部
97… 昇降吸着パッド
99… プレス部
100… 袋受け機構
101… 固定吸着パッド
102… ヒーター
103… ゴム受け部
104… 揺動プレート
106… 枠板部
107… 下り傾斜部
110… 袋詰め機構
115… オイル塗布脱気機構
117… ノズル
W、W1、W2… ワーク
B… ブラスト粒
Claims (7)
- 金属製のワークに熱処理を施す熱処理装置であって、
前記ワークを直接昇温可能な電気式の急速昇温機構により前記ワークを個別で連続的に焼入れする焼入れ炉と、
電気式の加熱機構により前記ワークを異なる所定の時間で連続的に加熱して焼戻しする複数の焼戻し炉と、
前記焼入れ炉からの前記ワークの流れを前記複数の焼戻し炉のいずれかに切り換える切り換え機構と、を備えていることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置であって、
前記急速昇温機構は、前記ワークを高周波加熱で焼入れするコイルを備えている熱処理装置。 - 請求項1又は請求項2記載の熱処理装置であって、
前記焼入れ炉は、前記焼戻し炉よりも短いトンネル状の炉であり、炉内温度を保つ保温壁と、前記保温壁内に設けられ前記ワークを案内する案内通路と、前記保温壁内の案内通路の先端側に設けられ前記ワークを冷却する冷却剤を噴射する冷却ジャケットと、を備えている熱処理装置。 - 請求項3記載の熱処理装置であって、
前記焼入れ炉は、前記案内通路の基端側に設けられ前記案内通路内の前記ワークを送り出す送り棒を有した送り出し機構を備えている熱処理装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1記載の熱処理装置であって、
前記焼戻し炉は、前記焼入れ炉よりも長いトンネル状の炉であり、炉内温度を保つ保温壁と、長いトンネル状の前記保温壁内を通過して設けられ前記ワークを搬送するコンベアと、前記コンベアの出口側に設けられ前記コンベアの前記ワークを次工程に案内するシューターと、を備えている熱処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1記載の熱処理装置であって、
前記加熱機構は、前記ワークを所定の温度で加熱するバンドヒーターからなる複数の熱電対を所定の間隔を開けて備えている熱処理装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1記載の熱処理装置であって、
前記ワークは、外形の最大肉厚部分の寸法が7mm以下のものを処理する熱処理装置。
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