JPH0682138A - 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２を収容する断熱冷
却槽３、複数枚の金属板４を整列して収容する搬送体
５、断熱冷却槽３の上方に達するように配設されたガイ
ドレール６と、搬送体５を保持して昇降する昇降ユニッ
ト７とガイドレール６上を走行する搬送ユニット８とを
備えた搬送昇降装置９と、断熱冷却槽３に一端を隣接し
て設けられたコンベア１０と、断熱冷却槽３から引き上
げられる搬送体５の金属板４をコンベア１０上に１枚毎
に移送する冷却板移送装置１１と、所定の搬送体保持位
置に置かれた空の搬送体５ａに複数枚の金属板４を整列
して収容する金属板収容装置を備えた金属板自動冷却装
置である。 【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を収容する断熱冷却槽
と、複数枚の金属板を整列して収容する搬送体と、少な
くとも該断熱冷却槽の上方に達するように配設されたガ
イドレールと、該搬送体を保持して昇降する昇降ユニッ
トと該ガイドレールを走行する搬送ユニットとを備え、
複数枚の金属板を整列して収容した搬送体を所定の搬送
体保持位置で保持しこれを断熱冷却槽内に搬送する搬送
昇降装置と、該搬送体保持位置で空の搬送体に金属板を
複数枚整列して収容する金属板収容手段と、該断熱冷却
槽に一端を隣接して設けられたコンベアと、該断熱冷却
槽から引き上げられる搬送体の金属板を該コンベア上に
１枚毎に移送する冷却板移送手段とを具備した構成とし
たものである。

【０００８】また上記ガイドレールが断熱冷却槽の上方
を通過する循環型レールであり、かつ該レールに沿って
断熱冷却槽と上記金属板収納装置との間に、断熱冷却槽
から引き上げられた空の搬送体を室温まで加熱するべー
キング炉を設けて構成しても良い。

【０００９】

【作用】本発明の金属板自動冷却装置は、液体窒素など
の低温冷媒を収容する断熱冷却槽と、複数枚の金属板を
整列して収容する搬送体と、少なくとも該断熱冷却槽の
上方に達するように配設されたガイドレールと、該搬送
体を保持して昇降する昇降ユニットと該ガイドレールを
走行する搬送ユニットとを備え、複数枚の金属板を整列
して収容した搬送体を所定の搬送体保持位置で保持しこ
れを断熱冷却槽内に搬送する搬送昇降装置と、該搬送体
保持位置で空の搬送体に金属板を複数枚整列して収容す
る金属板収容装置と、該断熱冷却槽に一端を隣接して設
けられたコンベアと、該断熱冷却槽から引き上げられる
搬送体の金属板を該コンベア上に１枚毎に移送する冷却
板移送ユニットとを具備した構成とし、搬送体保持位置
で空の搬送体に複数枚の金属板を整列して収容し、金属
板を収容した搬送体を搬送昇降装置で保持しつつガイド
レールに沿って搬送し、断熱冷却槽内に入れて金属板を
冷却し、搬送体を低温冷媒から引き上げつつ、搬送体内
の金属板を冷却板搬送装置によって冷却した金属板を１
枚毎にコンベアに搬送するものである。従って複数枚の
金属板を連続的に効率よく冷却し、直ちに加工装置等に
移送可能である。

【００１０】

【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１Ａは、低温冷媒２を収容する断熱冷却槽３と、複数
枚の金属板４を整列して収容する搬送体５と、断熱冷却
槽３の上方に達するように配設されたガイドレール６
と、搬送体５を保持して昇降する昇降ユニット７とガイ
ドレール６上を走行する搬送ユニット８とを備えた搬送
昇降装置９と、断熱冷却槽３に一端を隣接して設けられ
たコンベア１０と、断熱冷却槽３から引き上げられる搬
送体５の金属板４をコンベア１０上に１枚毎に移送する
冷却板移送装置１１と、所定の搬送体保持位置に置かれ
た空の搬送体５ａに複数枚の金属板４を整列して収容す
る金属板収容装置（図３中では符号１２）とを備えて構
成されている。

【００１１】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。

【００１２】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）して所望の大きさに裁断したものが使用される。

【００１３】上記搬送体５は、矩形柱状の枠体であり、
その柱部には複数枚の金属板４を水平に一定間隔をおい
て整列保持するための段部（又は溝）が形成されてい
る。この搬送体５は、１つの側面から金属板４を水平に
挿入し、最下段の段部に金属板４を挿入して保持し、次
段に次の金属板４を挿入する動作を繰り返し、最上段の
段部にｎ枚目の金属板４を挿入して保持することによ
り、ｎ枚の金属板４を水平に一定間隔をおいて整列保持
することができるようになっている。この搬送体５の上
面には２対の係合棒取付具１３が突設され、各対の係合
棒取付具１３間にはそれぞれ係合棒１４が平行に固定さ
れている。これらの係合棒１４は、搬送昇降装置９の昇
降ユニット７に取付けられた係止爪１５に係合するよう
になっている。

【００１４】上記ガイドレール６は、本例においては２
本のレールが断熱冷却槽３の上方を通過してその両側に
延長されて配設されている。このガイドレール６には搬
送昇降装置９が走行自在に載置されている。この搬送昇
降装置９は搬送ユニット７と昇降ユニット８からなり、
この搬送ユニット７は、ガイドレール６に載せられた台
車１６を図示しないチェーン等の曳航手段で該台車１６
をガイドレール６に沿って走行させる。又前記台車１６
が所定位置に配された時、これを上下に昇降させるため
の昇降用駆動源１７とこれにより昇降用シャフト２１を
回動させる駆動伝達機構１８を備えて構成されている。
また昇降ユニット８は、台車１６に挿通された複数の支
持ロッド１９と、これら支持ロッド１９の一端が固定さ
れて台車１６の下方に昇降可能に吊着された支持体２０
と、この支持体２０の下面側に対向して設けられた２対
又はそれ以上の対をなす係止爪１５と、支持体２０の中
央に一端が取付けられ台車１６の中央に挿通された昇降
用シャフト２１とを備えて構成されている。この昇降用
シャフト２１の表面には螺子が形成されており、この螺
子は台車１６中央に設けられた昇降用シャフト基部２２
内の螺子孔に螺着し、昇降用シャフト２１を正逆に回転
させることにより支持体２０を昇降させるようになって
いる。

【００１５】上記係止爪１５は、搬送体５の係合棒１４
に係合して吊り上げる際には係合棒１４に係止し、搬送
体５を着地させた際に係合が外れるようなフック状部材
が用いられる。さらに好ましくは上記支持体２０に、そ
の下面に取付けられた２対又はそれ以上の対をなす係止
爪１５を移動させるスライド機構を取付けることが望ま
しい。

【００１６】上記コンベア１０は、断熱冷却槽３に一端
を隣接させて配置され、本例ではベルトコンベアが用い
られている。このコンベア１０の搬送面は、冷却された
金属板４に接するので、液体窒素温度にも耐え得るよう
な特殊ゴムなどの材料からなっている。このコンベア１
０の他端側は、プレス成形工程などの成形処理工程に接
続されている。なおコンベア１０はベルトコンベアに限
定されるものでなく、搬送路に沿って回動コロを配し、
コロ上を滑走して移送する構造でもよい。

【００１７】断熱冷却槽３を介してコンベア１０の反対
側には冷却板移送装置１１が配設されている。この移送
装置１１は、シリンダ本体２３と、その内部にピストン
状の一端部を挿入した伸縮アーム２４と、該アーム２４
の他端に取付けられた押圧部２５とからなるものであ
る。この移送装置１１は、シリンダ本体２３に加圧流体
を圧入して加圧しまたはこの圧力を低下させてアーム２
４を伸縮させ、断熱冷却槽３から徐々に引き上げられる
搬送体５の金属板４が一定の位置に達した時点でアーム
２４が伸びて押圧部２５が金属板４を押圧し、金属板４
をコンベア１０上に押し出す操作を連続的に行うように
なっている。

【００１８】このように構成された金属板自動冷却装置
１Ａは、液体窒素などの低温冷媒２を断熱冷却槽３に入
れ、かつ空の搬送体５ａに複数枚の金属板４を水平に整
列して搬送体５とし、この搬送体５を搬送昇降装置９で
保持して吊り上げ、断熱冷却槽３上に搬送して降ろし、
搬送体５を低温冷媒２中に浸漬する。さらに搬送体５を
低温冷媒２に浸漬したまま移動させてコンベア１０側に
移動させる。この間に金属板４は低温冷媒２によって充
分に冷却される。次いで図２に示すように搬送体５を徐
々に引き上げ、搬送体５の金属板４が低温冷媒２から一
定の高さに引き上げられた時点で、冷却板移送装置１１
のアーム２４が伸びて押圧部２５が金属板４を押圧し、
金属板４をコンベア１０上に押し出す。この操作は搬送
体５に収容された金属板４の枚数だけ繰り返され、コン
ベア１０上に冷却された金属板４を１枚づつ連続して送
り出す。金属板４の移送を終了した空の搬送体５ａは、
断熱冷却槽３の他方側に置かれる。

【００１９】本実施例の金属板自動冷却装置１Ａは、複
数枚の金属板４を収容した搬送体５を搬送昇降装置９で
保持しつつガイドレール６に沿って搬送し、低温冷媒２
が収容された断熱冷却槽内に入れて金属板４を冷却し、
搬送体５を低温冷媒２から引き上げつつ、搬送体５内の
金属板４を冷却板搬送装置１１によって冷却した金属板
４を１枚毎にコンベア１０に搬送するものである。従っ
て複数枚の金属板４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４の低温加工
処理を容易に行うことができる。

【００２０】図３は本発明の金属板自動冷却装置の他の
実施例を示すものである。この金属板自動冷却装置１Ｂ
は、先の実施例による金属板自動冷却装置１Ａと同様の
構成要素を備えて構成されている他、ガイドレールを断
熱冷却槽３の上方を通過する循環レール２６とし、かつ
このレール２６に沿って断熱冷却槽３と金属板収容装置
１２との間に、断熱冷却槽３から引き上げられた空の搬
送体５ａを室温まで加熱するべーキング炉２７を設けて
構成している。さらに断熱冷却槽３には、気化した低温
冷媒ガスを吸入し、そのガスをコンベア１０に接触せし
めてコンベア１０を冷却しながら排気するガス吸引装置
２８が設けられている。

【００２１】また本実施例では金属板収容装置１２とし
て、金属板４を搬送するベルトコンベア２９と、その終
端に接続された充填器３０とを備え、ベルトコンベア２
９によって１枚毎に搬送される金属板４を充填器３０で
受け止め、空の搬送体５ａに充填する装置を用いてい
る。この金属板収容装置１２により金属板４を搬送体５
ａに整列して収納するには、搬送体５ａを充填器３０の
金属板出口に位置させるとともに、搬送体５ａの最上段
（又は最下段）をこの金属板出口に合せ、搬送体５ａを
引き上げつつ、ベルトコンベア２９による金属版搬送と
充填器３０による充填を行うことにより、金属板４が１
枚毎に搬送体５ａに充填され、搬送体５の収容段全てに
金属板４を収容することができる。

【００２２】上記べーキング炉２７は、液体窒素温度な
どの低温となった空の搬送体５ａを室温程度にまで加熱
し、着霜を防止するための炉であって、その加熱源は限
定されず、通常は赤外線ヒータなどが用いられる。

【００２３】またガス吸引装置２８は、断熱冷却槽３か
ら気化したガスを断熱冷却槽３からコンベア１０に導く
管路２８ｂと、断熱冷却槽３から管路２８ｂに強制的に
吸引する吸引器２８ｃとを備えている。管路２８ｂに吸
引されたガスは、低温冷媒２と同等の低温でありこのガ
スをコンベア１０内を通過させることによってこのコン
ベア１０を低温に保持することができ、冷却された金属
板４の搬送時の温度上昇を防止できる。コンベア１０内
を通過したガスは、外部に排気しても良いが、別の製造
プロセスの原料ガスなどに再利用できる。

【００２４】この金属板自動冷却装置１Ｂは、搬送体５
を着地させることなく、レール２６に沿って搬送しなが
ら、金属板４の収容、冷却、冷却板移送の各工程を繰り
返し行うことができる。即ち、上記金属板収容装置１２
によって空の搬送体５ａに複数枚の金属板４を収容し、
この搬送体５はレール１０に沿って搬送され、断熱冷却
槽３に達し、ここで降ろされて低温冷媒２中に浸漬され
る。コンベア１０の位置に達した搬送体５は低温冷媒２
中から徐々に引き上げられ、このとき冷却板移送装置１
１により、冷却された金属板４を１枚毎にコンベア１０
上に移送する。全ての金属板４が移送された空の搬送体
５ａは、断熱冷却槽３からべーキング炉２７に搬送さ
れ、この炉中を移動しながら加熱される。べーキング炉
２７から出た搬送体５ａは室温程度に加熱されるから着
霜のおそれがない。べーキング炉２７から出た搬送体５
ａは、再び金属板収容装置１２の位置に達し、ここで金
属板４を充填され、同じ工程を繰り返して行う。このレ
ール２６には、複数の搬送昇降装置９が設置され、これ
らに保持された複数の搬送体５によって上記工程が順次
行われている。

【００２５】本実施例によれば、先の実施例のものと同
様の効果が得られる他、ガイドレールを断熱冷却槽３の
上方を通過する循環レール２６とし、かつこのレール２
６に沿って断熱冷却槽３と金属板収容装置１２との間
に、断熱冷却槽３から引き上げられた空の搬送体５ａを
室温まで加熱するべーキング炉２７を設けたことによ
り、冷却された搬送体の着霜を防止し、搬送体への金属
板の充填、冷却、冷却した金属板の移送の各工程を繰り
返し行うのが容易となる。

【００２６】さらに断熱冷却槽３に、気化した低温冷媒
ガスを吸入し、そのガスをコンベア１０に接触せしめて
コンベア１０を冷却しながら排気するガス吸引装置２８
を設けたことにより、冷却後の金属板４をコンベア１０
で移送するときの温度上昇を防止できる。

【００２７】

【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を収容する断熱
冷却槽と、複数枚の金属板を整列して収容する搬送体
と、少なくとも該断熱冷却槽の上方に達するように配設
されたガイドレールと、該搬送体を保持して昇降する昇
降ユニットと該ガイドレールを走行する搬送ユニットと
を備え、複数枚の金属板を整列して収容した搬送体を所
定の搬送体保持位置で保持しこれを断熱冷却槽内に搬送
する搬送昇降装置と、該搬送体保持位置で空の搬送体に
金属板を複数枚整列して収容する金属板収容装置と、該
断熱冷却槽に一端を隣接して設けられたコンベアと、該
断熱冷却槽から引き上げられる搬送体の金属板を該コン
ベア上に１枚毎に移送する冷却板移送ユニットとを具備
した構成とし、搬送体保持位置で空の搬送体に複数枚の
金属板を整列して収容し、金属板を収容した搬送体を搬
送昇降装置で保持しつつガイドレールに沿って搬送し、
断熱冷却槽内に入れて金属板を冷却し、搬送体を低温冷
媒から引き上げつつ、搬送体内の金属板を冷却板搬送装
置によって冷却した金属板を１枚毎にコンベアに搬送す
るものである。従って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。

【００２８】またガイドレールを断熱冷却槽の上方を通
過する循環レールとし、かつこのレールに沿って断熱冷
却槽と金属板収容装置との間に、断熱冷却槽から引き上
げられた空の搬送体を室温まで加熱するべーキング炉を
設けたことにより、冷却された搬送体の着霜を防止し、
搬送体への金属板の充填、冷却、冷却した金属板の移送
の各工程を繰り返し行うのが容易となる。

【００２９】さらに断熱冷却槽に、気化した低温冷媒ガ
スを吸入し、そのガスをコンベアに接触せしめてコンベ
アを冷却しながら排気するガス吸引装置を設けたことに
より、冷却後の金属板をコンベアで移送するときの温度
上昇を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示すもので金属板自
動冷却装置の正面図である。

【図２】図２は同じ冷却装置の要部側面図である。

【図３】図３は本発明の他の実施例を示すもので金属板
自動冷却装置の平面図である。

【符号の説明】

１Ａ,１Ｂ……金属板自動冷却装置 ２……低温冷媒 ３……断熱冷却槽 ４……金属板 ５,５ａ……搬送体 ６……ガイドレール ７……昇降ユニット ８……搬送ユニット ９……搬送昇降装置 １０……コンベア １１……冷却板移送装置（冷却板移送手段） １２……金属板収容装置（金属板収容手段） ２６……循環レール。

───────────────────────────────────────────────────── 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を収容する断熱
   冷却槽と、複数枚の金属板を整列して収容する搬送体
   と、少なくとも該断熱冷却槽の上方に達するように配設
   されたガイドレールと、該搬送体を保持して昇降する昇
   降ユニットと該ガイドレールを走行する搬送ユニットと
   を備え、複数枚の金属板を整列して収容した搬送体を所
   定の搬送体保持位置で保持しこれを断熱冷却槽内に搬送
   する搬送昇降装置と、該搬送体保持位置で空の搬送体に
   金属板を複数枚整列して収容する金属板収容手段と、該
   断熱冷却槽に一端を隣接して設けられたコンベアと、該
   断熱冷却槽から引き上げられる搬送体の金属板を該コン
   ベア上に１枚毎に移送する冷却板移送手段とを具備した
   ことを特徴とする金属板自動冷却装置。
2. 【請求項２】 上記ガイドレールが断熱冷却槽の上方を
   通過する循環型レールであり、かつ該レールに沿って断
   熱冷却槽と上記金属板収納装置との間に、断熱冷却槽か
   ら引き上げられた空の搬送体を室温まで加熱するべーキ
   ング炉を設け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。