JPS6280220A

JPS6280220A - 落下錘式粘度計を用いた焼入液の冷却能管理装置

Info

Publication number: JPS6280220A
Application number: JP22141685A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kubo; 久保　嘉幸; Tatsuya Morishima; 森島　達矢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1987-04-13
Also published as: JPH0223823B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液体の粘度を測定する粘度計およびこの粘度計
を用いた焼入液の冷却能を一定に保持するために冷却能
管理装置に関する。

〔従来の技術〕

金属部材を焼入処理する場合、焼入槽内に充填された焼
入液の冷却能を常に最適な状態に保持する必要がある。

その理由は冷却能の変化により焼ワレ等の不良品を発生
することになるからであり、冷却能を一定に管理するこ
とは安定した焼入品質を確保する上で重要な課題だから
である。

従来の焼入液の冷却能管理は、屈折計を用いて焼入液の
濃度を測定し、この濃度に基づいて焼入液の原液や希釈
液を人手により注入することにより行うものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の濃度に基づく冷却能管理における問題点は、
第一に焼入処理に伴って焼入液中に油。

はこり、酸化スケール等が混入し、焼入液の汚濁によっ
て屈折計の測定精度が低下してしまい正確な冷却能変化
の度合を検出できないという点かある。とりわけ、油の
混入による影響が大きく、著しい場合には測定不可能な
状態となることもある。

第二の問題として、一般に焼入液としてはポリエチレン
グリコール系、ポリアルキレングリコール系のポリマー
を使用しているが、これらのポリマーの特性として焼入
処理に伴う金属の高熱により熱劣化を起こして低分子化
するという点が挙げられる。低分子化した場合には焼入
液の粘度が低下して冷却能が上昇することになるが、こ
の現象は上記従来の濃度管理では検出することができず
、焼ワレ等の不具合を誘発することとなる。

このようなことから、焼入液の屈折率による濃度管理で
はなく、粘度を基準とする管理が検討されている。しか
し、一般に市販されている粘度計は継続的に生産ライン
で使用するには次のような問題がある。すなわち上記粘
度計は落下錘式粘度計であり、第２図に示すように、鉛
直方向に延在し、下端部に測定液注入口１０１を有する
とともに上端部に排出口１０２を有する有底筒体状のシ
リンダ１０３と、このシリンダ１０３内に当該シリンダ
１０３の軸方向に摺動可能に挿填された重錘１０４と、
前記測定液注入口１０１に設けられたフィルタ１０５と
を備え、前記注入口１０１から注入された測定液により
一旦前記重錘１０４を押上げたのち当該重錘１０４が自
然落下する時間に基づいて前記測定液の粘度を測定する
ようにしたものである。フィルタ１０５は重錘１０４の
摺動を妨げる酸化スケールがシリンダ１０３内に侵入し
ないように濾過するためのものであるが、生産ラインが
長時間継続して稼働された場合には酸化スケールがフィ
ルタ１０５に目づまりを発生せしめることとなり、測定
精度の低下を起こし、また煩雑なフィルタの清浄作業を
余儀なくされることになる。このような従来の粘度計の
ままでは充分精確な冷却能管理を行うことができないと
いう４　　　　問題があった。

そこで１本発明は長期使用に亘って測定精度を１　　　
　維持することが可能な粘度計を提供するとともに、こ
の粘度計を用いて大規模生産体制に適合しつる自動焼入
液冷却能管理装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、第１の発明は、鉛直方向
に延在し、下端部に測定液注入口を有するとともに上端
部に排出口を有する有底筒体状のシリンダと、このシリ
ンダ内に当該シリンダの軸方向に摺動可能に挿填された
重錘と、前記測定液注入口に設けられたフィルタとを備
え、前記注入口から注入された測定液により一旦前記重
錘を押上げたのち当該重錘が自然落下する時間に基づい
て前記測定液の粘度を測定する落下錘式粘度計において
、前記フィルタの測定液上流側および下流側にそれぞれ
開閉弁を有する清浄用配管を設け、前記下流側の清浄用
配管からフィルタを介して上流側の清浄用配管に向って
清浄液を逆流させる清浄流路を形成したことを特徴とす
るものである。

第２の発明は、焼入液が充填された焼入槽と、この焼入
槽内の焼入液を抽出する抽出管路と、この抽出管路に接
続される注入口を下端部に有するとともに上端部に排出
口を有する有底筒体状シリンダ内にその軸方向に摺動可
能に挿填された重錘の自然落下時間に基づいて前記焼入
液の粘度を測定する落下錘式粘度計であって、前記注入
口に設けられたフィルタの上流側および下流側にそれぞ
れ開閉弁を有する清浄用配管を備えて下流側からフィル
タを介して上流側に清浄液を逆流させる清浄流路が形成
された落下錘式粘度計と、粘度検出信号を入力として前
記焼入液の最適粘度調節信号を出力する粘度調節器と、
前記最適粘度調節信号により前記焼入槽内に焼入液の原
液を供給する原液供給装置と、前記最適粘度調節信号に
より前記焼入槽内に希釈液を供給する希釈液供給装置と
、を備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記第１の発明によれば、粘度測定休止期間にフィルタ
の下流側清浄用管理配管からフィルタを介して上流側配
管に向かって清浄液を逆流させることができるので、フ
ィルタにつまった酸化スケール、ゴミ、はこり等の不純
物を上流側配管を通じて取除くことができ、したがって
フィルタ本来の機能を回復させることが可能となる。そ
の結果、フィルタの機能を保持しつつ正確な粘度測定を
行うことができ、当該粘度計を長期に亘って継続使用に
耐えることができ、保守の面でも有利である。

また、第２の発明によれば、上記した第１の発明に係る
粘度計を用い、焼入槽内の焼入液を自動抽出して当該焼
入液の粘度を正確に検出し、検出した粘度に基づいて焼
入槽内の焼入液の最適粘度を粘度調節器により原液の注
入あるいは希釈液の注入を行い、最適な粘度調節を自動
的に行うことができる。その結果、大規模生産体制に適
合しうる焼入液冷却能管理装置を提供することができる
。

〔実施例〕

次に、本願第１、第２の発明に係る実施例を図面に基づ
いて説明する。

第１図に本願第１、第２の発明に係る実施例を示す、第
１図に示す制御系は大別して、制御対象となる焼入液が
充満された焼入槽と、焼入槽内の焼入液を抽出してその
粘度および温度を検出する検出部と、検出部からの検出
信号に基づいて温度補正とともに最適粘度調節信号を出
力する調節部と、調節部からの調節信号を受けて焼入槽
内に焼入液の原液かあるいは希釈液（工業用水）を補充
する操作部とから成っている。

検出部まず、検出部について説明する。焼入槽１の側壁からは
焼入液３１を抽出するための抽出管３２が導出され、粘
度計測用ポンプ２１を介して三方弁１６に配管されてい
る。三方弁１６の一端にはバイパス管２５が接続され、
他の三方弁１６′に配管されている。この他の三方弁１
６′の一端には抽出した焼入液を再び焼入槽１内に戻す
戻し配管３３が配されている。この経路により非甜定時
の抽出液を後述する粘度計１５側に対してバイパスする
バイパス路が形成されている。三方弁１６の他端には抽
出液を粘度計１５の注入口１０１に油送する油送管３４
がスケールフィルタ１０５を介して粘度計１５の注入口
１０１に配管されている。この油送管３４におけるスケ
ールフィルタ１０５の上流側には上流側清浄管３５が、
また下流側には下流側清浄管３６がそれぞれ接続されて
いる。上流側清浄管３５、下流側清浄管３６には、フィ
ルタ１０５および粘度計１５内の清浄時において“開”
となる清浄バルブ２９．３０がそれぞれ設けられている
。粘度計１５自体は第２図に示した構造のものと変りは
ない。２２．２２″は重錘１０４の上端位置および下端
位置をそれぞれ検出し、重錘１０４の自然落下時間を検
出するためのものである。粘度計１５の排出口１０２は
他方の三方弁１６′に排出管３７を介して接続されてお
り、その排出管３７には清浄バルブ２８を介して粘度計
清浄用配管３８が接続されている。１７は後述する調節
部において測定粘度値に対して温度補正を加えるための
測温抵抗体である。

調節部次に調節部について述べる。計測ユニット２４は測定時
に、おいて三方弁１６．１６′をバイパス流路側から粘
度計１５側へ焼入液３１の抽出のために切替える信号を
出力すると共に、粘度計１ｓ内における重錘１０５が上
端位置に達した時点と自然落下して下端位置に達した時
点を各近接スイッチ２２．２２’からの検出信号を取込
むことによって、抽出した焼入液３１の粘度を計測する
。

計測信号は温度補正器４に入力される。温度補正器４は
測温抵抗体１７からの検出温度を電圧に変換する温度−
電圧変換器２を介して取込み、焼入れ液３↓の温度の変
化に伴う粘度の計測値のずれを補正（すなわち、−律に
同温度に変換して正規化する）を行う。補正された計測
信号は粘度調節計５に入力される。粘度調節計５は、本
実施例においては、高粘度Ｈと低粘度りとの２位置で粘
度調節を行うものである。つまり、温度補正器４からの
計測値が高粘度Ｈになったとき信号Ｈを出力し、逆に低
粘度りになったとき信号りを出力する。

これらの信号Ｈ，Ｌはプログラマブルコントローラ６に
入力される。

一方、焼入槽１には槽内の液面レベルを検出する差圧伝
送器（又はレベル計）３が取付けられて□　　　　　お
り、後述する粘度調節のための原液または希釈液の補充
時に所定液位を越えないよう、差圧伝送器３からの検出
信号（Ｈレベル又はＬレベル）が液面レベル調節計９を
介してプログラマブルコントローラ６に入力されている
。

プログラマブルコントローラ６は、予め定められたシー
ケンスに従って粘度調節計５からの信号Ｈ，Ｌおよび液
面レベル調節計９からの信号Ｈ１Ｌにより、希釈液また
は原液を補充注入する指令信号を操作部の各機器に出力
する。

良土皿次に操作部について述べる。操作部は大別して３つの系
統からなる。一つは、原液タンク１２→原液補給用ポン
プ８→原液補給用電磁バルブ７→給液ノズル１１の経路
からなる原液補給系である。

もう一つは希釈液タンク１３→希釈液補給用ポンプ１９
→希釈液補給用電磁バルブ８→給水ノズル１０の経路か
らなる希釈液補給系である。さらに他の一つは、回収ポ
ンプ２０→回収タンク１４→電磁バルブ２６→再給ノズ
ル３９の経路からなる液位調節用回収系である。

焼入槽１内の焼入液３１の粘度が低下したときは、信号
りによりプログラマブルコントローラ６から原液補給系
に原液補給指令が出される。逆に、粘度が高いときは信
号Ｈによりプログラマブルコントローラ６から希釈液補
給系に希釈液補給指令が出される。以上の各液補給によ
って焼入槽１内の焼入液３１の液位レベルが上昇するが
、その場合には液位信号Ｈにより原液又は希釈液の補給
が制限されるとともに、回収系により所望粘度に達する
に適した量だけ焼入液が抜き取られる。また、これとは
逆に焼入処理によって焼入液が蒸発等により減少した場
合には、信号しにより回収焼入液の追加１Ｍ液または希
釈液の補給が行われることとなる。

以上の構成において、粘度計１５内およびスケールフィ
ルタ１０５の清浄時（例えば、焼入処理の連体時等）に
おいては、計測ユニット２４がらの指令により三方弁１
６．１６′が切換えられ、粘度計１５側は独立した存在
となる。そして、スケールフィルタ１０５の清浄に当っ
ては図示しないポンプにより清浄バルブ２９→下流側清
浄管３６→抽送管３４→スケールフイルタ１０５→上流
側清浄管３５→清浄バルブ３ｏの経路で工業用水が逆流
される。この逆流作用によりスケールフィルタ１０５の
上流側に付着した酸化スケール等が除去され、上流側清
浄管３５から排出されて、スケールフィルタ１０５が自
動的に清浄されることとなり、大量生産下における粘度
測定の自動化を可能とする。

また、粘度計１５のシリンダ１３内の清浄に当っては、
清浄バルブ２８→粘度計清浄用配管３８→排出管３７→
排出ロ１０２→シリンダ１０３→注入口１０１→抽送管
３４→上流側清浄管３５→清浄バルブ３０の経路で工業
用水が逆流される。

この逆流作用によりシリンダ１０３内の不純物が排出さ
れることとなり、重錘１０４の動作を円滑なものとし、
正確な検出を可能とする。

一方、焼入液３１の自動粘度調節については先に述べた
通Ｏであり、説明は省略する。

〔発明の効果〕

上記第１の発明によれば、粘度測定休止期間にフィルタ
の下流側清浄用配管からフィルタを介して上流側配管に
向って清浄液を逆流させることができるので、フィルタ
につまった酸化スケール、ゴミ、はこり等の不純物を上
流側配管を通じて取除くことができ、したがってフィル
タ本来の機能を回復させることが可能となる。その結果
、フィルタの機能を保持しつつ正確な粘度測定を行うこ
とができ、当該粘度計を長期に亘って継続使用に耐える
ことができ、保守の面でも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す系統図、第２図は一般的
な落下錘式粘度計の例を示す概要図である。１・・・焼入槽　　　　　　５・・・粘度調節計６・・
・プログラマブルコントローラ１２・・・原液タンク　　　　１３・・・希釈液タンク
１５・・・粘度計　　　　　　１６．１６’・・・三方
弁２１・・・粘度計用ポンプ　　２２．２１’・・・近
接スイッチ２４・・・計測ユニット　　　２５・・・バ
イパス管２８．２９．３０・・・清浄バルブ　３１・・
・焼入液３２・・・抽出管　　　　　　３４・・・油送
管３５・・・上流側清浄管　　　３６・・・下流側清浄
管３７・・・排出管　　　　　　３８・・・粘度計清浄
管１０１・・・注入口　　　　　　１０２・・・排出口
１０３・・・シリンダ　　　　１０４・・・重錘１０５
・・・スケールフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】１、鉛直方向に延在し、下端部に測定液注入口を有する
とともに上端部に排出口を有する有底筒体状のシリンダ
と、このシリンダ内に当該シリンダの軸方向に摺動可能
に装填された重錘と、前記測定液注入口に設けられたフ
ィルタを備え、前記注入口から注入された測定液により
一旦前記重錘を押上げたのち当該重錘が自然落下する時
間に基づいて前記測定液の粘度を測定する落下錘式粘度
計において、前記フィルタの測定液上流側および下流側にそれぞれ開
閉弁を有する清浄用配管を設け、前記下流側の清浄用配
管からフィルタを介して上流側の清浄用配管に向かって
清浄液を逆流させる清浄流路を形成したことを特徴とす
る落下錘式粘度計。２、焼入液が充填された焼入槽と、この焼入槽内の焼入液を抽出する抽出管路と、この抽出
管路に接続される注入口を下端部に有するとともに上端
部に排出口を有する有底筒体状シリンダ内にその軸方向
に摺動可能に挿填された重錘の自然落下時間に基づいて
前記焼入液の粘度を測定する落下錘式粘度計であって、
前記注入口に設けられたフィルタの上流側および下流側
にそれぞれ開閉弁を有する清浄用配管を備えて下流側か
らフィルタを介して上流側に清浄液を逆流させる清浄流
路が形成された落下錘式粘度計と、粘度検出信号を入力
として前記焼入液の最適粘度調節信号を出力する粘度調
節器と、前記最適粘度調節信号により前記焼入槽内に焼入液の原
液を供給する原液供給装置と、前記最適粘度調節信号により前記焼入槽内に希液を供給
する希釈液供給装置と、を備えたことを特徴とする落下
錘式粘度計を用いた焼入液の冷却能管理装置。