JPH0682136A - 金属板自動冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 液体窒素などの低温冷媒が収容された断熱冷
却槽３と、冷却すべき金属板４を載せる複数の搬送台５
が中心の回転軸６から放射状に延びてなり、断熱冷却槽
の低温冷媒に下部を浸漬するように配設された水車型搬
送装置と、これを回転させる駆動装置８と、断熱冷却槽
の一方側に一端を隣接させて設けられた金属板搬入コン
ベア１０を備えた金属板供給装置１１と、断熱冷却槽の
他方側に一端を隣接させて設けられた冷却板送出コンベ
ア１２と、水車型搬送装置によって断熱冷却槽の一方側
から低温冷媒中を通って断熱冷却槽の他方側に搬送され
た金属板を搬送台から引出して送出コンベア上に載せる
作業ロボット１３とを備えた金属板自動冷却装置１。 【効果】 複数枚の金属板を連続的に効率よく冷却し、
直ちに加工装置等に移送することができ、金属板の低温
加工処理を容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体窒素などの低温冷
媒に浸漬して冷却した金属板をプレス成形などの加工処
理を行う金属低温加工に用いられる金属板自動冷却装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりアルミニウム合金は軽量、高強
度などの優れた特性を有していることから、鋼材に代わ
る各種の構造用材料としての合金開発や用途開発が積極
的に行われてきている。構造用材料として好適なアルミ
ニウム合金としては、従来、ジュラルミン、超ジュラル
ミン、超々ジュラルミン（ＥＳＤ）などのいわゆる高力
アルミニウム合金が開発されている。これら高力アルミ
ニウム合金についても、強度、靱性、耐応力腐食割れ
性、耐熱性などの改良を図るため、新合金の開発や既存
合金の改良が図られるとともに、溶湯処理、加工熱処理
などの処理法の開発や改良も行われている。またその用
途についても、従来の航空機材料のみならず、例えば自
動車ボディ、鉄道車両構造などの他の用途にも適用が図
られている。

【０００３】高力アルミニウム合金は一般に加工熱処理
によって強靱化され、その強靱化法として種々の加工熱
処理法が開発されている。この加工熱処理法は中間加工
熱処理と最終加工熱処理に分けられる。中間加工熱処理
は、アルミニウム合金の鋳塊（インゴット）を特殊な加
工熱処理工程で処理することにより等軸微細結晶粒組織
とし、厚板の延性や靱性の向上を図り、成形中の金属の
塑性を高め、加工性を向上させる方法である。また最終
加工熱処理は焼入れ後に適度な温度で加工と時効を行
い、均一に分布した高密度の転移と均一分布した微細な
析出物を導入することにより、強度や延性の向上を図る
方法である。

【０００４】この高力アルミニウム合金をはじめ各種の
金属構造材にあっては、その金属自体の特性（機械的強
度、耐食性、加工性、耐応力腐食割れ性など）のみなら
ず、その加工処理の面からも検討を行う必要がある。例
えば、従来では実施されていない金属加工処理法を用い
ることによって、既存の金属材料の特性を向上させる可
能性があり、さらに新しい金属加工処理法によって優れ
た特性を備えた新規な金属材料の開発につながることか
ら、従来にない新規な金属板板加工技術が種々模索され
ている。このような新しい金属板加工技術の１つとし
て、金属板を液体窒素温度などの低温に冷却しつつ、プ
レス加工等の成形を行う加工技術が考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように金属板を液
体窒素温度などの低温に冷却しつつ、プレス加工等の成
形を行う加工技術は、実験的な規模での加工処理は比較
的容易に実施可能であるが、実際の製造に適用させるた
めには、金属板を液体窒素などに浸漬して引き上げ直ち
に成形機などの加工装置に搬送する操作を自動的に効率
よく行う必要がある。しかし現段階では、上述したよう
な金属板の低温加工技術を実用化するための金属板自動
冷却装置は提供されていない。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、金属板を液体窒素などの低温冷媒で冷却し、冷却し
た金属板を自動的に連続して効率よく加工装置に送り出
すことが可能な金属板自動冷却装置の提供を目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の金属板自動冷却
装置は、液体窒素などの低温冷媒が収容された断熱冷却
槽と、冷却すべき金属板を載せる複数の搬送台が中心の
回転軸から放射状に配置され、該断熱冷却槽の低温冷媒
に下部を浸漬するように配設された水車型搬送装置と、
該水車型搬送装置を回転させる駆動装置と、上記断熱冷
却槽の一方側に一端を隣接させて設けられた金属板搬入
コンベアを備え、該金属板搬入コンベア上を搬送される
金属板を水車型搬送装置の搬送台に載せる金属板供給手
段と、上記断熱冷却槽の他方側に一端を隣接させて設け
られた冷却板送出コンベアと、上記水車型搬送装置によ
って断熱冷却槽の一方側から低温冷媒中を通って断熱冷
却槽の他方側に搬送された金属板を搬送台から取出して
上記冷却板送出コンベア上に載せる冷却板送出手段とを
具備してなるものである。また請求項１に記載の金属板
自動冷却装置においては、上記断熱冷却槽の内面と水車
型搬送装置の間に、上記水車型搬送装置と同心円状のガ
イド体を設けても良い。

【０００８】

【作用】本発明の金属板自動冷却装置は、液体窒素など
の低温冷媒が収容された断熱冷却槽の低温冷媒に下部を
浸漬するように配設された水車型搬送装置によって、金
属板搬入コンベア上を通って断熱冷却槽の一方側に搬送
される金属板を水車型搬送装置の搬送台に載せ、水車型
搬送装置の回転によって金属板を低温冷媒中を断熱冷却
槽の他方側に搬送し金属板を冷却した後、冷却板送出手
段によって冷却された金属板を搬送台から取出して上記
冷却板送出コンベア上に載せるようにして金属板の冷却
を行うものなので、水車型搬送装置の複数の搬送台にそ
れぞれ金属板を載せ、水車型搬送装置を回転させて金属
板を順次搬送しながら冷却し、冷却板送出コンベアに移
送することができる。従って金属板を連続的に効率よく
冷却し、直ちに加工装置等に移送可能である。

【０００９】

【実施例】図１および図２は本発明の金属板自動冷却装
置の一実施例を示すものである。この金属板自動冷却装
置１は、液体窒素などの低温冷媒２が収容された断熱冷
却槽３と、冷却すべき金属板４を載せる多数の搬送台５
が中心の回転軸６から放射状に延びてなり、断熱冷却槽
３の低温冷媒２に下部を浸漬するように配設された水車
型搬送装置７と、この水車型搬送装置７を回転させる駆
動装置８と、この断熱冷却槽３の内面と水車型搬送装置
７の間に水車型搬送装置７と同心円状に設けられたガイ
ド体９と、断熱冷却槽３の一方側に一端を隣接させて設
けられた金属板搬入コンベア１０を備え、この金属板搬
入コンベア１０上を搬送される金属板４を水車型搬送装
置７の搬送台５に載せる金属板供給装置１１と、断熱冷
却槽３の他方側に一端を隣接させて設けられた冷却板送
出コンベア１２と、水車型搬送装置７によって断熱冷却
槽３の一方側から低温冷媒２中を通って断熱冷却槽３の
他方側に搬送された金属板４を搬送台５から引出して冷
却板送出コンベア１２上に載せる作業ロボット１３とを
備えて構成されている。

【００１０】上記低温冷媒２としては、金属板４を目的
加工温度にまで冷却する冷媒が用いられ、通常は液体窒
素が用いられる。この低温冷媒２を収容する断熱冷却槽
３には、内外容器間に真空断熱層を形成した真空二重容
器あるいは内外容器間に高性能断熱材を介在した断熱容
器が好適に用いられる。この断熱冷却槽３の上方には、
水車型搬送装置７をルーズに覆うカバー１４が設けられ
ている。このカバー１４には、断熱冷却槽３内で気化し
た低温冷媒２のガスを排気するための排気装置（図示
略）を付設することが望ましい。さらにこの排気装置を
通して排気されるガスを冷却板送出コンベア１２の冷却
に使用しても良い。

【００１１】上記金属板４は、高力アルミニウム合金板
の他、アルミニウム板、マグネシウム合金板、ステンレ
ス鋼板、ニッケル合金板などの各種の金属板が用いられ
る。この金属板４は、金属鋳塊を所定の厚さに圧延し、
かつ必要に応じて中間熱処理（圧延後の焼鈍し処理な
ど）して一定の大きさに裁断したものが使用される。

【００１２】上記水車型搬送装置７の回転軸６は、図２
及び図３に示すように断熱冷却槽３の両側面に固定され
た軸受部材１５に両端が軸止されて回転自在に取付けら
れている。この回転軸６の両端近傍にはホイール１６
（スプロケットホイール）が設けられている。このホイ
ール１６には駆動装置８に接続された駆動チェーン１７
が接続されている。

【００１３】上記駆動装置８は、カバー１４上に固定さ
れたモータ１８と、カバー１４上に設けられ、モータ１
８により回転駆動される駆動軸１９と、この駆動軸１９
の両側に取付けられたホイール２０（スプロケットホイ
ール）と、これらホイール２０と上記回転軸６のホイー
ル１６とに巻着された駆動チェーン１７と、カバー１４
内面に取付けられたガイドホイール２１とから構成され
ている。

【００１４】上記回転軸７に放射状に形成された多数の
搬送台５は、矩形をなす枠組からなり、この枠に金属板
４を載せてその自重を支えるだけで、金属板４は固定さ
れない構造になっている。断熱冷却槽３の一方側で搬送
台５に載せられた金属板４は、図１中矢印で示す方向に
沿って回転するに従って、水車型搬送装置７の径方向外
方側が下方を向き、金属板４は搬送台５から落下し、最
初に載せられた搬送台５から離れるが、次の搬送台５に
載せられて回転し、金属板送出位置まで回転搬送され
る。

【００１５】断熱冷却槽３の内面と水車型搬送装置７の
間に設けられたガイド体９は、上述したように搬送台５
に載せられて回転搬送される金属板４が回転に従って水
車型搬送装置７の径方向外方側が下方を向き、搬送台５
から落下した場合に、金属板４が断熱冷却槽３の内底面
まで落下し、次の搬送台５に押されて回転する際に内底
面の凹凸に金属板４の先端が引っ掛って回転が不良とな
ったり、金属板４が変形してしまう不都合を防止するた
めに、金属板４を水車型搬送装置の回転に沿ってスムー
ズに搬送するためのものである。

【００１６】本実施例では断熱冷却槽３の槽内にガイド
体９を取付けた構成としたが、断熱冷却槽３の内面が、
水車型搬送装置７の同心円であるような曲面に形成さ
れ、この曲面に沿って金属板４がスムーズに搬送可能で
あるならば、ガイド体９は省略して良い。

【００１７】上記金属板供給装置１１は、断熱冷却槽３
の一方側に一端を隣接させて設けられた金属板搬入コン
ベア１０と、このコンベア１０の一端と、断熱冷却槽３
の一方側にカバーを切欠いて形成した金属板挿入口２２
との間に配設されたローラ２３と、金属板挿入口２２か
ら槽内に下向きに配設された傾斜台２４と、この傾斜台
２４の前方側上部に設けられた補助ストッパ２５とを備
えて構成されている。このローラ２３及び傾斜台２４
は、金属板搬入コンベア１０によって搬送される金属板
４が、このコンベア１０の終端に達し、更に前方側（断
熱冷却槽側）に押し出され、前方が下向きとなった金属
板４を滑らせて断熱冷却槽３内に送り、この傾斜台２４
の先端に接近した搬送台５に載せるためのものである。
また補助ストッパ２５は、傾斜台２４上を通って搬送台
５内に滑り落ちる金属板４の落下速度を緩め、落下の衝
撃によって金属板４が変形するのを防ぐためのものであ
る。

【００１８】上記冷却板送出コンベア１２は、断熱冷却
槽３の他方側に一端を隣接させるとともに、他端側を成
形加工装置などの後段の処理工程に接続している。な
お、この送出コンベア１２は、冷却された金属板４と同
程度の低温に冷却されていることが望ましい。

【００１９】上記作業ロボット１３は、先端に保持爪２
６を有する伸縮アーム２７と、この伸縮アーム２７の伸
縮と保持爪２６の開閉を行うシリンダー駆動部２８と、
これらの運動条件を制御する図示略の本体部とを備えて
構成されている。この作業ロボット１３は、水車型搬送
装置７によって断熱冷却槽３の一方側から低温冷媒２中
を通って断熱冷却槽３の他方側に搬送される間に充分に
冷却された金属板５を、カバー１４の他方側を切欠して
形成された送出口２９を通してアーム２７を伸ばし、保
持爪２６で金属板４の先端を掴んで保持し、ついでアー
ム２７を縮めて金属板４を搬送台５から引出して冷却板
送出コンベア１２上に載せるようになっている。金属板
４を搬送台５から引出してコンベア１２に載せる場合に
は、図１に示すように、金属板４を搬送台５から引出し
た後、金属板４を保持しつつシリンダー駆動部２８を下
方（コンベア１２側）に移動させて放すことにより、金
属板４をコンベア１２に載せる際の衝撃を減じさせても
良い。

【００２０】次に上述した金属板自動冷却装置１を用い
た金属板４の冷却処理を説明する。金属板４は金属板搬
入コンベア１０上を搬送され、金属板供給装置１１の傾
斜台２４上を滑りながら断熱冷却槽３内に搬入され、傾
斜台２４先端の搬送台５に載せられ、或いは搬送台５と
その次の搬送台５との間のスペース（セル）に入る。水
車型搬送装置７は図１中矢印に示す方向に回転し、搬送
台５に載った金属板５は先端側（水車型搬送装置７の径
方向外方側端部）が下がるに従って搬送台５からずれて
先端がガイド体９内面に接するようになる。先端がガイ
ド体９に達し低温冷媒２に浸漬された金属板４は次の搬
送台５に載せられて低温冷媒２中を回転搬送される。次
の搬送台に載せられて断熱冷却槽３の他方側に搬送され
た金属板４は、低温冷媒２から引き上げられるまでに充
分に冷却される。

【００２１】断熱冷却槽３の他方側に搬送され低温冷媒
２から引き上げられた金属板４は、送出口２９から挿入
された作業ロボット１３のアーム２７の保持爪２６によ
って先端側を保持され、アーム２７の引き込みに連れて
送出口２９から外部に引出される。次いで作業ロボット
１３のシリンダー駆動部２８が下がって金属板４先端を
冷却板送出コンベア１２に接近させて保持爪２６を開い
てこのコンベア１２上に載せる。冷却された金属板４
は、このコンベア１２上を搬送され、成形加工装置など
の後段の工程に搬送される。

【００２２】断熱冷却槽３の他方側において金属板４を
取外された搬送台５は、回転軸６の回転に従って断熱冷
却槽３の上部を通り、断熱冷却槽３の一方側に達し、新
たに金属板４が載せられて、上述した同じ工程が繰り返
される。

【００２３】この金属板自動冷却装置１は、液体窒素な
どの低温冷媒２が収容された断熱冷却槽３と、冷却すべ
き金属板４を載せる多数の搬送台５が中心の回転軸６か
ら放射状に延びてなり、断熱冷却槽３の低温冷媒２に下
部を浸漬するように配設された水車型搬送装置７と、水
車型搬送装置７を回転させる駆動装置８と、上記断熱冷
却槽３の一方側に一端を隣接させて設けられた金属板搬
入コンベア１０を備え、該金属板搬入コンベア１０上を
搬送される金属板４を水車型搬送装置７の搬送台５に載
せる金属板供給手段１１と、上記断熱冷却槽の他方側に
一端を隣接させて設けられた冷却板送出コンベア１２
と、上記水車型搬送装置７によって断熱冷却槽３の一方
側から低温冷媒中を通って断熱冷却槽３の他方側に搬送
された金属板４を搬送台５から引出して上記冷却板送出
コンベア上に載せる作業ロボット１３とを具備して構成
したので、水車型搬送装置７の多数の搬送台５にそれぞ
れ金属板４を載せ、水車型搬送装置７を回転させて金属
板４を順次搬送しながら冷却し、冷却板送出コンベア１
２に移送することができる。従ってこの金属板自動冷却
装置１によれば、金属板を連続的に効率よく冷却し、直
ちに加工装置等に移送することができ、金属板の低温加
工処理を容易に行うことができる。

【００２４】なお、この実施例は本発明による金属板自
動冷却装置の一例を示したものに過ぎず、種々の改変が
可能であることは言うまでもない。例えば本実施例では
水車型搬送装置として、２０数枚の搬送台５を備えた水
車型搬送装置７を例示したが、この搬送台５の枚数はこ
れに限定されず、複数枚であれば良い。また金属板供給
装置１１の傾斜台２４の上部にヒータを設けて着霜を防
止するように構成しても良い。

【００２５】さらに、図４に示すように断熱冷却槽３の
金属板取出部の側方に冷却板送出コンベア１２を配設
し、水車型搬送装置７によって低温冷媒２中を回転搬送
され、冷媒２から引き上げられた金属板４を、この冷却
板送出コンベア１２の反対側に設けた作業ロボット１３
ａのアーム先端の押圧部２６ａで押し出し、断熱冷却槽
３の冷却板送出コンベア１２側に設けられた開口から冷
却された金属板４を該コンベア１２上に移送するように
構成しても良い。この作業ロボット１３ａのシリンダー
駆動部２８ａには油圧や空圧により作動する伸縮機構な
どが好適に用いられる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属板自
動冷却装置は、液体窒素などの低温冷媒が収容された断
熱冷却槽と、冷却すべき金属板を載せる複数の搬送台が
中心の回転軸から放射状に配置され、該断熱冷却槽の低
温冷媒に下部を浸漬するように配設された水車型搬送装
置と、該水車型搬送装置を回転させる駆動装置と、上記
断熱冷却槽の一方側に一端を隣接させて設けられた金属
板搬入コンベアを備え、該金属板搬入コンベア上を搬送
される金属板を水車型搬送装置の搬送台に載せる金属板
供給手段と、上記断熱冷却槽の他方側に一端を隣接させ
て設けられた冷却板送出コンベアと、上記水車型搬送装
置によって断熱冷却槽の一方側から低温冷媒中を通って
断熱冷却槽の他方側に搬送された金属板を搬送台から取
出して上記冷却板送出コンベア上に載せる冷却板送出手
段とを具備して構成したので、水車型搬送装置の複数の
搬送台にそれぞれ金属板を載せ、水車型搬送装置を回転
させて金属板を順次搬送しながら冷却し、冷却板送出コ
ンベアに移送することができる。従って本発明の金属板
自動冷却装置によれば、金属板を連続的に効率よく冷却
し、直ちに加工装置等に移送することができ、金属板の
低温加工処理を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す金属板自動冷却
装置の側面断面図である。

【図２】図２は同じ冷却装置の平面図である。

【図３】図３は図１のＡ-Ａ矢視図である。

【図４】図４は本発明の金属板自動冷却装置の別な実施
例を示す平面図である。

【符号の説明】

１……金属板自動冷却装置 ２……低温冷媒 ３……断熱冷却槽 ４……金属板 ５……搬送台 ６……回転軸 ７……水車型搬送装置 ８……駆動装置 ９……ガイド体 １０……金属板搬入コンベア １１……金属板供給装置（金属板供給手段） １２……冷却板送出コンベア １３，１３ａ……作業ロボット（冷却板供給手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 邦昭 栃木県真岡市鬼怒ヶ丘15番地 株式会社神 戸製鋼所真岡製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体窒素などの低温冷媒が収容された断
   熱冷却槽と、冷却すべき金属板を載せる複数の搬送台が
   中心の回転軸から放射状に配置され、該断熱冷却槽の低
   温冷媒に下部を浸漬するように配設された水車型搬送装
   置と、該水車型搬送装置を回転させる駆動装置と、上記
   断熱冷却槽の一方側に一端を隣接させて設けられた金属
   板搬入コンベアを備え、該金属板搬入コンベア上を搬送
   される金属板を水車型搬送装置の搬送台に載せる金属板
   供給手段と、上記断熱冷却槽の他方側に一端を隣接させ
   て設けられた冷却板送出コンベアと、上記水車型搬送装
   置によって断熱冷却槽の一方側から低温冷媒中を通って
   断熱冷却槽の他方側に搬送された金属板を搬送台から取
   出して上記冷却板送出コンベア上に載せる冷却板送出手
   段とを具備してなることを特徴とする金属板自動冷却装
   置。
2. 【請求項２】 上記断熱冷却槽の内面と水車型搬送装置
   の間に、上記水車型搬送装置と同心円状に設けられたガ
   イド体を備えたことを特徴とする請求項１記載の金属板
   自動冷却装置。