JP7053407B2 - 熱処理設備のリニアガイド装置および熱処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理設備のリニアガイド装置および熱処理設備に関する。

浸炭設備のような熱処理設備においては、自動車部品や機械部品等のワークが昇温室や浸炭室等の処理室に搬送されて所定の熱処理が施される。ワークの搬送装置には、ワークが載る搬送台を水平方向に移動させるスライド機構を備えた、搬送台を水平に維持するための部品としてリニアガイドが設けられることがある。リニアガイドは、レールと、レール上を移動するスライダを有しているが、スライダとレールとの間にゴミ等の異物が挟まると、リニアガイドの性能が低下してしまう。このため、使用環境が悪い場所でリニアガイドを使用する場合には、レールを覆うカバーとしてジャバラが設けられることがある。

特許文献１には、リニアガイド装置の案内レールを上方から覆う、軸方向に伸縮自在な防塵用ジャバラが開示されている。特許文献２には、ガラス繊維を主材とする芯材と、その芯材の表裏面に貼付されたフッ素樹脂フィルムからなる素材で形成されたジャバラが開示されている。

特開２００３－８３３２８号公報 特開平９－５４１７８号公報

５００～１０００℃の熱処理が行われる環境下でジャバラを使用する場合、ジャバラの素材は高い耐熱性を有していることが求められる。そのような素材として、耐熱性、コストおよび入手容易性の観点からシリカクロスが考えられる。しかしながら、シリカクロスは、繊維を織って作られているため、繰り返しの伸縮動作を行うリニアガイドのジャバラ素材として使用すると、繊維のほつれが生じ、ジャバラが破損してジャバラの性能が低下してしまう。このため、リニアガイドの性能を維持するためには、ジャバラが破損する前に、熱処理設備の運転を停止し、補修や交換等のメンテナンスを行う必要がある。すなわち、高温環境下のリニアガイドで使用されるジャバラの耐久性が低いと、ジャバラのメンテナンス頻度が多くなり、生産性が低下することになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱処理設備のリニアガイドに使用されるジャバラの耐久性を向上させ、生産性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様は、ワークの熱処理を行う熱処理設備のリニアガイド装置であって、リニアガイドと、前記リニアガイドのレールを覆う、シート素材で作製されたジャバラとを備え、前記シート素材は、一対のシリカクロスと、前記一対のシリカクロスの内側表面に形成された一対のアルミ層と、前記一対のアルミ層の間に位置する、前記シリカクロスよりも引張強度が大きい、ガラスクロスと、を有していることを特徴としている。

別の観点による本発明の一態様は、上記のリニアガイド装置を備えた、ワークの熱処理を行う熱処理設備である。

本発明によれば、熱処理設備のリニアガイドに使用されるジャバラの耐久性を向上させ、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るリニアガイド装置が設けられる熱処理設備の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリニアガイド装置の概略構成を示す図である。 ジャバラの概略構成を示す斜視図である。 図３のジャバラを裏から見た場合の斜視図である。 ジャバラを裏から見た場合の拡大図である。 ジャバラのシート素材の構造を示す図である。 ジャバラを裏から見た場合のシート素材同士の縫い合わせ部分を示す拡大図である。 シリカクロスの繊維方向を示す図である。 ジャバラの伸縮方向における一端部を示す図である。 ジャバラの伸縮方向における他端部を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本実施形態のリニアガイド装置１が設けられる熱処理設備５０の一例を示す図である。熱処理設備５０は、５００～１０００℃でワークの熱処理が行われる設備であり、図１に示す例における熱処理設備５０は、浸炭焼入れ設備である。本実施形態における熱処理設備５０は、例えば昇温室５１、浸炭室５２（第１浸炭室５２ａ、第２浸炭室５２ｂ、第３浸炭室５２ｃ）、および焼入れ室５３等の複数の処理室５１～５３と、ワークを搬送する搬送装置５４とを備えている。搬送装置５４は、各処理室５１～５３が並ぶ方向に沿って延びる搬送路５５と、搬送路５５上を移動可能に構成された、リニアガイド装置１を備えたワーク搬送部５６とを有している。ワークは、１つの処理室内に搬入されて所定の熱処理が施された後に当該処理室から搬出され、次の処理室へと搬送される。なお、熱処理設備５０の構成（処理室の配置や搬送装置の構造等）は本実施形態で説明するものに限定されない。また、熱処理設備５０は、例えば窒化処理設備や焼き戻し設備等であってもよい。熱処理設備５０が窒化処理設備である場合は、処理室内においてワークの窒化処理が行われ、熱処理設備５０が焼き戻し設備である場合は、処理室内においてワークの焼き戻しが行われる。

図２は、本実施形態における熱処理設備５０に設けられたリニアガイド装置１の概略構成を示す図である。リニアガイド装置１は、リニアガイド２と、リニアガイド２のレール３を覆うジャバラ１０（図２の斜線部）を備えている。本実施形態のリニアガイド装置１においては、一対のリニアガイド２が互いに対向するように設けられ、当該一対のリニアガイド２の間に、ワークＷを搬送するための搬送フォーク５７が配置されている。搬送フォーク５７は、レール３に沿って移動可能なようにリニアガイド２のスライダ（不図示）に取り付けられたフォーク基部５７ａと、フォーク基部５７ａからレール３の延伸方向に延びる、ワークＷを支持する部分であるワーク支持部５７ｂとを備えている。なお、ワークＷは、例えば自動車用ギア等の自動車部品やその他の機械部品等である。また、ワークＷは、例えばトレイ状またはバスケット状の治具に複数載せられた状態で搬送フォーク５７のワーク支持部５７ｂに支持される。なお、リニアガイド２とジャバラ１０とを有するリニアガイド装置１の具体的な構成は、特に限定されることはなく、熱処理設備５０の設置箇所や処理室の配置等に応じて適宜変更される。

ジャバラ１０は、複数の山部と谷部を有した伸縮自在な部材であり、図３および図４に示すように本実施形態のジャバラ１０は、リニアガイド２のレール３に嵌合する形状の凹部１０ａを有している。ジャバラ１０は、図５に示すように、適切なサイズに裁断された複数枚のシート素材２０が互いに縫い合わされることで作製されている。縫い糸２１の繊維は、８５０～９８０℃の温度条件下での使用に耐えうる耐熱性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば金属繊維糸であることが好ましい。金属繊維糸としては例えばステンレス鋼繊維からなる縫い糸が採用され得る。

本実施形態のジャバラ１０のシート素材２０は、図６のような５層構造となっている。詳述すると、シート素材２０は、一対のシリカクロス２２と、一対のシリカクロス２２の内側表面にアルミニウムが蒸着することで形成された一対のアルミ層２３と、一対のアルミ層２３の間に位置するガラスクロス２４とを有している。ガラスクロス２４は、シート素材２０の芯材に相当するものであり、本明細書における一対のシリカクロス２２の“内側”とは、シリカクロス２２を基準とした、芯材となるガラスクロス２４が存在する側と、存在しない側のうち、存在する側を意味する。ガラスクロス２４と、アルミ層２３が蒸着したシリカクロス２２とは、前述の金属繊維糸で縫い合わされることで固定されている。シリカクロス２２は、二酸化珪素（SiO₂）を９５％含有するシリカ繊維で作製されている。また、ガラスクロス２４の引張強度は、シリカクロス２２の引張強度よりも大きくなっており、ジャバラ１０の伸縮動作に伴う繊維のほつれが生じにくくなっている。ガラスクロス２４の引張強度は例えば150～300kg/25mmであり、シリカクロス２２の引張強度は例えば15～50kg/25mmである。なお、ガラスクロス２４と、シリカクロス２２との固定方法は、特に限定されず、搬送フォーク５７の移動に合わせてジャバラ１０が伸縮することができる固定方法であればよい。

図７は、図５のようにジャバラ１０を裏から見た場合の、図６に示す構造のシート素材２０同士の縫い合わせ部分を示す拡大図である。図７においては隣り合う４枚のシート素材２０が示されている。ここで、それらの４枚のシート素材２０を図７中の左から順に第１のシート素材２０ａ、第２のシート素材２０ｂ、第３のシート素材２０ｃ、第４のシート素材２０ｄと称したとすると、ジャバラ１０においては、第１のシート素材２０ａの上端部と第２のシート素材２０ｂの上端部とが縫い糸２１で縫い合わされている。また、ジャバラ１０においては、第２のシート素材２０ｂの下端部と第３のシート素材２０ｃの下端部が縫い糸２１で縫い合わされ、第３のシート素材２０ｃの上端部と第４のシート素材２０ｄの上端部とが縫い糸２１で縫い合わされている。本実施形態のジャバラ１０は、伸縮方向に連なって配置される複数のシート素材２０が図７のように縫い合わされることで作製されている。

図８に示すように、本実施形態のシリカクロス２２は、シリカ繊維布２２Ａが裁断されることで作製されたものであるが、シリカクロス２２の繊維方向は、シリカ繊維布２２Ａの裁断方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、シリカクロス２２の裁断面からのほつれを生じにくくすることができる。また、本実施形態のガラスクロス２４は、ガラス繊維布が裁断されることで作製されたものであるが、図８に示すシリカクロス２２と同様に、ガラスクロス２４の繊維方向は、ガラス繊維布の裁断方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、ガラスクロス２４の裁断面からのほつれを抑えることができる。繊維方向と裁断方向とのなす角は４５°に近づくほど好ましい。

本実施形態のシート素材２０は以上のように構成されている。図９は、ジャバラ１０の伸縮方向（すなわち、レール３の延伸方向）の両端部のうちの一方の端部を示す図である。本実施形態のジャバラ１０は、図９のように伸縮方向における一方の端部に一対のプレート１１ａ、１１ｂが設けられている。プレート１１ａ、１１ｂ間には、伸縮方向の最も端に位置する１枚のシート素材２０が挟み込まれた状態にあり、一対のプレート１１ａ、１１ｂは、その状態のままリベット１２によって互いに固定されている。また、一対のプレート１１ａ、１１ｂは、ボルト穴１３を有しており、リニアガイド２のレール３やスライダ等の相手部材に対してボルト固定される。ジャバラ１０の伸縮方向の端部において、一対のプレート１１ａ、１１ｂが設けられていることで、ジャバラ１０と、リニアガイド２のレール３やスライダ等の相手部材との固定をより強固にすることができる。

図１０は、ジャバラ１０の伸縮方向の両端部のうちの他方の端部（図９に示す端部と反対側の端部）を示す図である。当該端部においても、図９に示す端部と同様に一対のプレート１４ａ、１４ｂが設けられている。プレート１４ａ、１４ｂ間には、伸縮方向の最も端に位置する１枚のシート素材２０が挟み込まれた状態にあり、一対のプレート１４ａ、１４ｂは、その状態のままリベット１５によって互いに固定されている。また、一対のプレート１４ａ、１４ｂは、ボルト穴１６を有しており、リニアガイド２のレール３やスライダ等の相手部材に対してボルト固定される。ジャバラ１０の伸縮方向の端部において、一対のプレート１４ａ、１４ｂが設けられていることで、ジャバラ１０と、リニアガイド２のレール３やスライダ等の相手部材との固定をより強固にすることができる。

このように、ジャバラ１０と、リニアガイド２のレール３やスライダ等の相手部材との固定をより強固にするという観点では、ジャバラ１０の伸縮方向における両端部のうち、少なくともいずれか一方の端部に一対のプレートが設けられ、一対のプレートは、プレート間にシート素材２０が挟まれた状態で互いに固定されていることが好ましい。なお、一対のプレート同士の固定方法は、リベットを用いた固定方法のような機械的な接合方法に限定されない。

また、ジャバラ１０と、リニアガイド２のレール３等の相手部材との固定をより強固にするという観点からは、図３～図５に示すように、ジャバラ１０の伸縮方向における中途部に、リニアガイド２のレール形状に嵌合する形状を有した複数のプレート（以下、“中間ガイドプレート１７”）が設けられていることが好ましい。本実施形態において、シート素材２０と中間ガイドプレート１７とはリベット等の機械的な接合方法で固定されているが、シート素材２０と中間ガイドプレート１７の接合方法は、機械的な接合方法に限定されない。接着剤を用いてシート素材２０と中間ガイドプレート１７とが固定される場合と比較すると、機械的接合方法の方が、ジャバラ１０が繰り返し伸縮してもシート素材２０が中間ガイドプレート１７から外れにくくなり、耐久性をさらに向上させることができる。

本実施形態の熱処理設備５０のリニアガイド装置１は以上のように構成されている。リニアガイド装置１は、ジャバラ１０が一対のシリカクロス２２と、一対のアルミ層２３と、ガラスクロス２４とを有しているために、次のような作用が生じる。シリカクロス２２は、一般に耐熱温度が１０００℃程度であり、例えば８５０～９８０℃の熱処理が行われる環境下で使用されても、シリカクロス２２が本来有する特性が失われず、ジャバラ１０としての機能を維持することができる。一対のシリカクロス２２の内側表面に位置するアルミ層２３は、シリカクロス２２に対して蒸着されているため、シリカクロス２２の繊維をほつれにくくすることができる。これにより、ジャバラ１０の伸縮動作が繰り返されても、シリカクロス２２が破損しにくくなる。さらに、一対のアルミ層２３が一対のシリカクロス２２の内側に位置していることにより、アルミ層２３が８５０～９８０℃といった高温に直接曝されにくくなり、アルミニウムの溶解によるアルミ層２３の剥がれが生じにくくなる。また、一対のアルミ層２３は、シリカクロス２２の外側から到達する熱輻射による電磁波を反射することができ、断熱材として機能する。これにより、一対のアルミ層２３の内側に位置するガラスクロス２４が高温に曝されにくくなる。

本実施形態のガラスクロス２４は、シリカクロス２２よりも高い引張強度を有しており、ジャバラ１０の伸縮動作が繰り返されても、シリカクロス２２よりもほつれにくくなっている。このため、例えばジャバラ１０の伸縮動作に伴いシリカクロス２２がほつれ始めたとしても、ガラスクロス２４がシリカクロス２２よりもほつれにくいために、ガラスクロス２４は破損せずにジャバラ１０としての機能を維持しやすくなる。また、前述のようにガラスクロス２４の外側に一対のアルミ層２３があることで、ガラスクロス２４は、シリカクロス２２ほどの耐熱性を必要としない。すなわち、一対のアルミ層２３の間にガラスクロス２４が位置する本実施形態のジャバラ１０においては、シリカクロス２２よりも耐熱性が劣っていたとしても引張強度の高い繊維をガラスクロス２４の繊維として採用することができる。耐熱性と引張強度が共に高い繊維は高価であるが、本実施形態のジャバラ１０のシート素材２０の構造によれば、より安価で、シリカクロス２２よりもほつれにくい、引張強度の大きいガラスクロス２４を用いてジャバラ１０を作製することができる。

このように、本実施形態のリニアガイド装置１においては、ガラスクロス２４と、一対のアルミ層２３と、一対のシリカクロス２２とを有する構造のシート素材２０でジャバラ１０が作製されていることにより、ジャバラ１０の耐久性を向上させることができる。このため、ジャバラ１０が熱処理設備５０のリニアガイド２に装着されて使用された際にも破損しにくくなり、ジャバラ１０の補修や交換等のメンテナンス作業の頻度を少なくすることができる。その結果、熱処理設備５０の運転時間を増やすことができ、生産性を向上させることができる。なお、ガラスクロス２４と、一対のアルミ層２３と、一対のシリカクロス２２とを有する構造のシート素材２０からなるジャバラ１０を備えたリニアガイド装置１は、５００～１０００℃の熱処理（例えば浸炭、窒化、高温焼き戻し等）を行う熱処理設備５０に適用され得るが、８５０～９８０といった高温域の熱処理を行う浸炭焼入れ設備に適用されることで、従来構造のジャバラに対する耐久性の向上度合いが大きくなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係るリニアガイド装置を備えた真空浸炭設備において、ワークの浸炭処理を実施し、ジャバラの耐久試験を実施した。ジャバラのシート素材は、図６に示すものと同様であり、一対のシリカクロスと、一対のシリカクロスの内側表面に蒸着した一対のアルミ蒸着層と、一対のアルミ蒸着層の間に位置するガラスクロスで構成されている。ガラスクロスと一対のシリカクロスとはステンレス鋼繊維からなる繊維糸で縫い合わされている。熱処理中の条件は、処理室内の圧力が真空状態、処理室内温度が９５０～９７０℃である。本発明に係るリニアガイド装置においては、上記の条件でワークの搬送を９４０回繰り返し実施しても、ジャバラが破損しなかった。

また、比較例として、シリカクロスと、シリカクロスの片面にアルミニウムが蒸着することで形成されたアルミ蒸着層とを有した２層構造のシート素材を用いてジャバラを作製し、上記の熱処理条件と同一条件で耐久性試験を実施した。比較例のジャバラは、アルミ蒸着層が剥がれ落ち、ワークの搬送を５００回繰り返した段階で、シリカクロスがほつれ始め、ジャバラのメンテナンス作業が必要な状態となった。

本発明は、ワークの熱処理設備に適用することができる。

１ リニアガイド装置
２ リニアガイド
３ レール
１０ ジャバラ
１０ａ ジャバラの凹部
１１ａ プレート
１１ｂ プレート
１２ リベット
１３ ボルト穴
１４ａ プレート
１４ｂ プレート
１５ リベット
１６ ボルト穴
１７ 中間ガイドプレート
２０ シート素材
２１ 縫い糸
２２ シリカクロス
２２Ａ シリカ繊維布
２３ アルミ層
２４ ガラスクロス
５０ 熱処理設備
５１ 昇温室
５２ 浸炭室
５３ 焼入れ室
５４ 搬送装置
５５ 搬送路
５６ ワーク搬送部
５７ 搬送フォーク
５７ａ フォーク基部
５７ｂ ワーク支持部
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. ワークの熱処理を行う熱処理設備のリニアガイド装置であって、
   リニアガイドと、
   前記リニアガイドのレールを覆う、シート素材で作製されたジャバラとを備え、
   前記シート素材は、
   一対のシリカクロスと、
   前記一対のシリカクロスの内側表面に形成された一対のアルミ層と、
   前記一対のアルミ層の間に位置する、前記シリカクロスよりも引張強度が大きい、ガラスクロスと、を有している、熱処理設備のリニアガイド装置。
2. 前記ガラスクロスと、前記一対のアルミ層と、前記一対のシリカクロスとが、金属繊維糸で縫い合わされている、請求項１に記載のリニアガイド装置。
3. 請求項１または２に記載のリニアガイド装置を備えた、ワークの熱処理を行う熱処理設備。
   
   
   
   

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