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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
und ein Aufkohlungsbehandlungsverfahren.
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Es
wird die Priorität
der am 21. September 2005 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr.
2005-273726 beansprucht, deren Inhalt in diesem Dokument durch Bezugnahme
integriert ist.
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Sogenannte
Aufkohlungsbehandlungen, bei denen der Kohlenstoffgehalt eines aus
Metallwerkstoffen bestehenden, zu behandelnden Gegenstandes innerhalb
einer Oberflächenschicht
erhöht
wird, um nur die Oberflächenschicht
abzuschrecken und zu härten,
werden bei verschiedenen Behandlungsprozessen wie zum Beispiel Paketaufkohlung,
Gasaufkohlung und Vakuumaufkohlung und dergleichen verwendet. Von
diesen Prozessen wird die Vakuumaufkohlung oftmals in Fällen verwendet,
in denen der zu behandelnde Gegenstand fotolumineszent sein muss.
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Die
Vakuumaufkohlung ist ein Prozess, bei dem der Kohlenstoffgehalt
eines aus Metallwerkstoffen bestehenden, zu behandelnden Gegenstandes innerhalb
der Oberflächenschicht
durch einen Prozess erhöht
wird, so dass, nachdem das Innere einer Behandlungskammer unter
Vakuumbedingungen gesetzt ist, ein leicht zerlegtes Aufkohlungsgas
in die Behandlungskammer geliefert wird und der zu behandelnde Gegenstand
erwärmt
wird, während
dieser Zustand aufrecht erhalten wird.
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So
wurde zum Beispiel in dem Patentdokument 1 und Patentdokument 2
ein Vakuumaufkohlungsofen offenbart, durch den der oben beschriebene
Vakuumaufkohlungsprozess zur Bereitstellung einer Aufkohlungsbehandlung
für den
zu behandelnden Gegenstand verwendet wird.
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Patentdokument
1: Ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2004-27299.
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Patentdokument
2: Ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2002-357389.
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Übrigens
ist bei dem oben beschriebenen Vakuumaufkohlungsofen der Umfang,
in dem die Aufkohlungsbehandlung an dem zu behandelnden Gegenstand
durchgeführt
wird, von der Erwärmungstemperatur,
der Heizdauer und der Temperaturhaltezeitdauer und dergleichen des
zu behandelnden Gegenstandes abhängig.
Deshalb ist es in einem Fall, in dem eine gewünschte Aufkohlungsbehandlung
an dem zu behandelnden Gegenstand durchgeführt wird, notwendig, die Temperatur
innerhalb der Behandlungskammer genau zu steuern.
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Aus
diesem Grund wird bei einem herkömmlichen
Vakuumaufkohlungsofen die Temperatur innerhalb der Behandlungskammer
mittels einer Temperaturmesseinrichtung wie zum Beispiel einem Thermopaar
gemessen, wodurch eine Ausgabe eines innerhalb der Behandlungskammer
angeordneten Heizelementes auf der Grundlage der Messergebnisse
der Temperaturmesseinrichtung so gesteuert wird, dass eine gewünschte Temperaturumgebung
innerhalb der Behandlungskammer erreicht wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Vakuumaufkohlungsofen werden Temperaturen jedoch nur an einem Punkt
in der Behandlungskammer gemessen, um die Ausgabe des Heizelementes
auf der Grundlage der Messergebnisse zu steuern. Daher kann gemäß einer
Ausgestaltung des zu behandelnden Gegenstandes und Varianz bei einer
geladenen Menge des zu behandelnden Gegenstandes innerhalb der Behandlungskammer
ein Fall vorhanden sein, bei dem ein Versagen in Bezug auf die einheitliche
Erhöhung
von Temperaturen des zu behandelnden Gegenstandes innerhalb der
Behandlungskammer eintritt.
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In
diesem Fall wird eine Varianz bei dem Aufkohlungsbehandlungsfortschritt
in dem zu behandelnden Gegenstand erzeugt, was ein Versagen in Bezug
auf die Bereitstellung einer einheitlichen Aufkohlungsbehandlung
für den
zu behandelnden Gegenstand zum Ergebnis hat.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die oben beschriebenen
Probleme gemacht, wobei eine Aufgabe derselben in der Bereitstellung
einer weiteren einheitlichen Aufkohlungsbehandlung für den zu
behandelnden Gegenstand besteht.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu lösen,
besteht ein erster Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung, die eine Aufkohlungsbehandlung
durch Erwärmung
eines in einer Behandlungskammer zu behandelnden Gegenstandes durchführt, deren
Innenseite unter verringertem Druck steht, sowie in einer Aufkohlungsgasatmosphäre, die
eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen von Temperaturen in einer
Mehrzahl von Bereichen innerhalb der Behandlungskammer und eine Temperatureinstelleinrichtung
zur individuellen Einstellung von Temperaturen in der Mehrzahl von
Bereichen auf der Grundlage von Messergebnissen der Temperaturmesseinrichtung
umfasst, so dass der zu behandelnde Gegenstand mit einer einheitlichen
Aufkohlungsbehandlung versehen wird.
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Ein
zweiter Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die in dem ersten Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
beschriebene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung, wobei die Mehrzahl
von Bereichen mindestens einen vorderen Bereich in einer Richtung des
Tragens des zu behandelnden Gegenstandes in Richtung der Behandlungskammer
umfasst, einen hinteren Bereich, und einen Zwischenbereich, der zwischen
dem vorderen Bereich und dem hinteren Bereich angeordnet ist.
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Ein
dritter Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die in dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der
Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung beschriebene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung,
wobei die Temperatureinstelleinrichtung aus einem Heizelement besteht,
welches an jedem der Bereiche angeordnet ist, und aus einer Steuereinrichtung
zur individuellen Steuerung des Heizelementes auf der Grundlage
der Messergebnisse der Temperaturmesseinrichtung.
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Ein
vierter Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die in dem dritten Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
beschriebene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung, wobei die Steuereinrichtung
das Heizelement einzeln durch Verwendung von PID-Werten (Steuerparameter
der PID-Steuerung: „Proportional
Integral and Derivative Control"/Proportionale
Integral- und Derivativsteuerung) in Abhängigkeit von einer geladenen
Masse des zu behandelnden Gegenstandes an jedem der Mehrzahl von Bereichen
steuert.
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Ein
fünfter
Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
die in dem dritten Aspekt oder dem vierten Aspekt der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
beschriebene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung, wobei das Heizelement
so angeordnet ist, dass es den zu behandelnden Gegenstand an jedem
der Mehrzahl von Bereichen umgibt.
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Ein
Aspekt des Aufkohlungsbehandlungsverfahrens besteht in einem Aufkohlungsbehandlungsverfahren
zur Durchführung
von Aufkohlungsbehandlung durch Erwärmung eines in einer Behandlungskammer
zu behandelnden Gegenstandes, deren Innenseite unter verringertem
Druck steht, sowie in einer Aufkohlungsgasatmosphäre, wobei
Temperaturen in einer Mehrzahl von Bereichen innerhalb der Behandlungskammer
gemessen werden, und Temperaturen in der Mehrzahl von Bereichen
einzeln auf der Grundlage der Messergebnisse gesteuert werden, so
dass der zu behandelnde Gegenstand mit einer einheitlichen Aufkohlungsbehandlung
versehen werden kann.
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Gemäß der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
und des Aufkohlungsbehandlungsverfahrens der vorliegenden Erfindung
werden die Temperaturen in der Mehrzahl von Bereichen innerhalb
der Behandlungskammer gemessen, um die Temperaturen in der Mehrzahl
von Bereichen auf der Grundlage der Messergebnisse einzeln einzustellen.
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Daher
ist es möglich,
eine einheitliche Anhebung von Temperaturen in jedem der Mehrzahl
von Bereichen zu erreichen und mögliche
Fluktuationen in Bezug auf die Temperatur des zu behandelnden Gegenstandes
auf Grund von Bereichen des zu behandelnden Gegenstandes zu verhindern,
auf Grund einer Ausgestaltung des zu behandelnden Gegenstandes oder
eine Varianz einer geladenen Menge des zu behandelnden Gegenstandes
innerhalb der Behandlungskammer, wodurch die zur Erhöhung von Temperaturen
erforderliche Zeit abnimmt.
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Daher
ist es gemäß der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
und dem Aufkohlungsbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung
möglich,
den mit einer Aufkohlungsbehandlung zu behandelnden Gegenstand mit
einer weiteren Einheitlichkeit zu versehen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht einer vereinfachten Konstruktion der Aufkohlungsvorrichtung,
die eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Heizelementes;
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die schematisch eine Isolationskammer veranschaulicht; und
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4 ist
ein Blockdiagramm, welches die funktionelle Konstitution eines Temperatureinstellsystems
veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
wird eine Erklärung
einer Ausführungsform
der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung und des Aufkohlungsbehandlungsverfahrens der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.
Es ist zu bemerken, dass Elemente im Maßstab passend verändert werden, um
ihnen eine erkennbare Abmessung in den nachfolgenden Zeichnungen
zu geben.
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine vereinfachte Zusammensetzung einer
Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden Ausführungsform
veranschaulicht. Wie in dieser Zeichnung veranschaulicht, handelt
es sich bei der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
um eine Mehrkammer-Wärmebehandlungsvorrichtung
mit einer Kühlkammer 20 zum
Kühlen
des zu behandelnden Gegenstandes W und eine Heizkammer 30 zum
Erwärmen
des zu behandelnden Gegenstandes W, die zusätzlich eine Zwischenkammer 40 aufweist,
die zwischen der Kühlkammer 20 und
der Heizkammer 30 angeordnet ist.
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Die
Kühlkammer 20 besteht
aus einem Wärmebehandlungsofen 1,
bei dem ein Kühlgas
X zirkuliert wird, und aus einer Windofenkammer 2, die
innerhalb des Wärmebehandlungsofens 1 angeordnet ist.
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Zusätzlich zu
der Windofenkammer 2 ist ein Wärmetauscher 3 zum
Kühlen
des Kühlgases
X und ein Ventilator 4 zum Zirkulieren des Kühlgases
X innerhalb des Wärmebehandlungsofens 1 innerhalb des
Wärmebehandlungsofens 1 angeordnet.
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Der
Wärmebehandlungsofen 1 ist
in einer annähernd
zylindrischen Form ausgebildet, um dem Druck auch dann zu widerstehen,
wenn sich die Druckbedingungen innerhalb des Wärmebehandlungsofens 1 verändern, und
ist so positioniert, dass die Mittelachse der zylindrischen Form
horizontal gehalten wird.
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Weiterhin
ist ein Endabschnitt des Wärmebehandlungsofens 1 in
Form einer Vakuumabschirmungstür 80 ausgestaltet.
Die Innenseite der Vakuumabschirmungstür 80 ist mit einem
abnehmbaren Seitenwandabschnitt 21 der Windofenkammer 2 verbunden.
Durch Öffnen
der Vakuumabschirmungstür 80 wird
der Seitenwandabschnitt 21 abgenommen, und der zu behandelnde
Gegenstand W kann zwischen der Kühlkammer 20 und
der Zwischenkammer 40 bewegt werden.
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Es
ist zu bemerken, dass innerhalb des Wärmebehandlungsofens 1 ein
Außenraum
der Windofenkammer 2 durch eine Unterteilungsplatte (nicht veranschaulicht)
in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt
wird. Weiterhin trägt
die Unterteilungsplatte die Windofenkammer 2.
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Die
Windofenkammer 2 ist zum Erwärmen oder Abkühlen des
zu behandelnden Gegenstandes W innerhalb der Kammer vorgesehen.
Eine Basis 22 zum Positionieren des zu behandelnden Gegenstandes
W ist innerhalb der Windofenkammer 2 angeordnet und die
Basis 22 ist mit einer Mehrzahl freier Rollen 23 versehen,
die es ermöglichen,
dass sich der zu behandelnde Gegenstand W leichter hinein- und hinausbewegt.
Weiterhin ist die Basis 22 so strukturiert, dass sie es
ermöglicht,
dass Gas nach oben oder nach unten hindurchgeht (zum Beispiel eine
Gitterstruktur).
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Zusätzlich sind
die oberen und unteren Wandabschnitte der Windofenkammer 2 in
Form von homogenisierten Gleichrichterabschnitten 7 (7a, 7b) ausgeführt, um
den Strom des Kühlgases
X zu homogenisieren und gleichzurichten. Genauer ausgedrückt wird
eine Kombination einer Gitterbox, die in einer Gitterform mit einem
Stanzmetall beabstandet ist, und dergleichen, als homogenisierter
Gleichrichterabschnitt 7 verwendet.
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Weiterhin
ist der hintere Endabschnitt der Kühlkammer 20 (wobei
der Endabschnitt den Wärmetauscher 3 und
den Ventilator 4 umfasst) in Form einer Tür 50 vorhanden,
die geöffnet
und geschlossen werden kann. Dann ist ein Seitenwandabschnitt 25,
der dem Seitenwandabschnitt 21 der Windofenkammer 2 gegenüberliegt
und der auch geöffnet
oder geschlossen werden kann, mit der Tür 50 verbunden, welche
den Wärmetauscher 3 und
den Ventilator 4 aufweist und welche geöffnet und geschlossen werden
kann.
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Daher
ist es durch das Öffnen
der Tür 50 möglich, den
zu behandelnden Gegenstand W zwischen der Kühlkammer 20 (Windofenkammer 2)
und außerhalb
der Vorrichtung zu bewegen. Die Tür 50 ist durch einen
Stützfuß 51 getragen
und der Stützfuß 51 ist
an einer auf dem Boden positionierten Gleitvorrichtung 52 befestigt.
Wenn die Gleitvorrichtung 52 aktiviert ist, wird die Tür 50,
wie in der Zeichnung veranschaulicht, in einer Horizontalrichtung
näher zu oder
weg von der Kühlkammer 20 gebracht.
Durch die Verwendung der oben beschriebenen Gleitvorrichtung 52 wird
es leicht, die Tür 50 zu öffnen oder zu
schließen.
Ein Mechanismus zum leichten Öffnen oder
Schließen
der Tür 50 ist
nicht auf die Gleitvorrichtung 52 beschränkt, kann
jedoch eine Scharniervorrichtung oder solche Vorrichtungen umfassen.
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Die
Heizkammer 30 ist auch annähernd in einer zylindrischen
Form ausgebildet, wie im Falle der Kühlkammer 20, und ist
so angeordnet, dass sie der Kühlkammer 20 gegenüberliegt,
wie in der Zeichnung veranschaulicht. Weiterhin ist eine Trägerstange 61 zum
Tragen des zu behandelnden Gegenstandes W innerhalb der vorliegenden
Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 innerhalb einer die Trägerstange
aufnehmenden Aufnahmekammer 62 vorgesehen, die mit der
Heizkammer 30 verbunden ist.
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Eine
Isolationskammer 31 (Behandlungskammer), die annähernd in
einer Rechteckform ausgebildet ist, ist innerhalb der Heizkammer 30 vorgesehen.
Eine Isolati onstür 32 ist
auf der Seitenfläche auf
einem Ende der Isolationskammer 31 (der Seite, die der
Kühlkammer 20 gegenüberliegt)
vorgesehen, und eine Trägerstangentür 33,
die als ein Auslass oder ein Einlass einer Trägerstange 61 agieren
wird, ist auf der Seitenfläche
an dem anderen Ende vorgesehen. Die Trägerstangentür 33 ist zum Öffnen oder Schließen durch
einen Hubabschnitt 27 reguliert, der so angebracht ist,
dass er von einer Außenwand
der Heizkammer 30 hervorsteht. Die Trägerstangentür 33 ist auch so konstruiert,
dass sie Isolation bietet, wie dies auch bei der Isolationstür 32 der
Fall ist. Eine Basis 34 zur Positionierung des zu behandelnden Gegenstandes
W ist innerhalb der Isolationskammer 31 vorgesehen. Die
Basis 34 ist in einer Rahmenform ausgebildet, zum Beispiel
so, dass der zu behandelnde Gegenstand W einheitlich erwärmbar ist,
und ist auch mit eine freien Rolle 35 versehen, um den
zu behandelnden Gegenstand W angemessen zu bewegen. Weiterhin ist
die Basis 34 innerhalb der Isolationskammer 31 in
derselben Höhe
wie die innerhalb der Windofenkammer 2 vorgesehene Basis 22 angeordnet.
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Weiterhin
ist eine Mehrzahl von Heizelementen 10 zum Erwärmen des
zu behandelnden Gegenstandes W innerhalb der Isolationskammer 31 vorgesehen. 2 ist
eine perspektivische Ansicht des Heizelementes, und 3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
welche die Isolationskammer 31 schematisch veranschaulicht.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht, bestehen die Heizelemente 10 der
vorliegenden Ausführungsform
aus einer Gesamtheit von 6 Heizelementen 11 bis 16, nämlich Heizelemente 11 und 12,
die in einem vorderen Bereich R1 angeordnet sind, wobei es sich
um eine Auslass- und eine Einlassseite der Isolationskammer 31 handelt
(vorderer Bereich in einer Richtung der darin erfolgenden Bewegung
des zu behandelnden Gegenstandes W), in einem Zwischenbereich R2
der Isolationskammer 31 angeordnete Heizelemente 13 und 14 (ein
Bereich zwischen dem vorderen Bereich und dem hinteren Bereich in
einer Richtung der darin erfolgenden Bewegung des zu behandelnden
Gegenstandes W), und in einem hinteren Bereich R3 angeordnete Heizelemente 15 und 16,
wobei es sich um einen hinteren Bereich der Isolationskammer 31 handelt
(hinterer Bereich in einer Richtung der darin erfolgenden Bewegung
des zu behandelnden Gegenstandes W). Wie in 2 veranschaulicht,
ist jedes dieser Heizelemente 11 bis 16 so angeordnet, dass
es den zu behandelnden Gegenstand W umgibt.
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Weiterhin
ist ein Thermopaar 71 zum Messen von Temperaturen in dem
vorderen Bereich R1, ein Thermopaar 72 zum Messen von Temperaturen in
dem Zwischenbereich R2, und ein Thermopaar 73 zum Messen
von Temperaturen in dem hinteren Bereich R3 innerhalb der Isolationskammer 31 angeordnet.
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4 ist
ein Blockdiagramm, welches die funktionelle Ausgestaltung eines
Temperatureinstellsystems 100 in der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
S1 der vorliegenden Ausführungsform
veranschaulicht. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, sind die
oben beschriebenen Heizelemente 11 bis 16 und
die Thermopaare 71 bis 73 als Komponenten des
Temperatureinstellsystems 100 enthalten. Genauer ausgedrückt ist
das Temperatureinstellsystem 100 mit einem Messsystem 110 zum
Messen von Temperaturen in den Bereichen R1 bis R3 (vorderer Bereich
R1, Zwischenbereich R2 und hinterer Bereich R3) vorgesehen, wobei
es sich um eine Mehrzahl von Bereichen innerhalb der Isolationskammer 31 handelt,
und mit einem Einstellsystem 120 zur individuellen Einstellung
von Temperaturen in den Bereichen R1 bis R3 auf der Grundlage der
Messergebnisse des Messsystems 110, so dass der zu behandelnde
Gegenstand W mit einer einheitlichen Aufkohlungsbehandlung versehen
ist. Dann ist das Messsystem 110 mit Thermopaaren 71 bis 73 und
mit einem Berechnungsteil 111 zur Berechnung der Messergebnisse
der Thermopaare 71 bis 73 als gemessene Ergebnisse
versehen. Weiterhin ist das Einstellsystem 120 mit Heizelementen 11 bis 16 und
einem Steuerteil 121 zur Einstellung von Ausgaben der Heizelemente 11 bis 16 auf
der Grundlage der zuvor festgelegten PID-Werte und der gemessenen
Werte versehen, die von dem Messsystem 110 eingegeben werden.
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Dann
stellt das Steuerteil 121, welches in der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
S1 der vorliegenden Ausführungsform
vorhanden ist, Ausgaben der Heizelemente 11 und 12,
die in dem vorderen Bereich R1 angeordnet sind, auf der Grundlage
der Messergebnisse des Thermopaares 71, Ausgaben der Heizelemente 13 und 14,
die in dem Zwischenbereich R2 angeordnet sind, auf der Grundlage
der Messergebnisse des Thermopaares 72, und Ausgaben der
Heizelemente 15 und 16, die in dem hinteren Bereich
R3 angeordnet sind, auf der Grundlage der Messergebnisse des Thermopaares 73 bereit.
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Mit
anderen Worten ausgedrückt
werden bei der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
Temperaturen in jedem der Bereiche R1 bis R3 einzeln gemessen und
Temperaturen in jedem der Bereiche werden entsprechend diesen einzeln
gemessenen Ergebnissen einzeln eingestellt.
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Genauer
ausgedrückt
werden bei der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
Temperaturen in jedem der Bereiche R1 bis R3 einzeln eingestellt,
so dass die Bereiche R1 bis R3 einheitlich erwärmt werden.
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Weiterhin
ist es bei der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
möglich,
PID-Werte in dem Steuerteil 121 entsprechend der Masse
des zu behandelnden Gegenstandes W einzustellen, der in den betroffenen
Bereich zu laden ist. Daher kann die Ausgabe von Heizelementen 11 bis 16 in
jedem der Bereiche R1 bis R3 auf der Grundlage der PID-Werte entsprechend der
Masse des zu behandelnden Gegenstandes W eingestellt werden, der
in jeden der Bereiche R1 bis R3 zu laden ist.
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Zurückkommend
auf 1 ist die Zwischenkammer 40 annähernd in
Form einer hohlen Rechteckform ausgebildet und zwischen der Kühlkammer 20 und
der Heizkammer 30 angeordnet. Ein Abschirmungstürhubabschnitt 41 zum
Anheben der Vakuumabschirmungstür 80 und
ein Isolationstürhubabschnitt 42 zum
Anheben der Isolationstür 32 sind
in dem oberen Abschnitt der Zwischenkammer 40 vorgesehen.
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Die
Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 ist auch mit einer Druckminderungsvorrichtung
(nicht veranschaulicht) zur Verringerung des Druckes innerhalb der
Heizkammer 30 und mit einem Aufkohlungsgaslieferelement
(nicht veranschaulicht) zur Lieferung eines Aufkohlungsgases (wie
zum Beispiel Azetylengas) in die Isolationskammer 31 versehen.
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Als
Nächstes
wird eine Erklärung
des Betriebes (Aufkohlungsbehandlungsprozess) der oben beschriebenen
Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Zuerst
wird, während
die Gleitvorrichtung 52 verwendet wird, um die Tür 50 von
der Kühlkammer 20 getrennt
zu halten, der zu behandelnde Gegenstand W auf der Basis innerhalb
der Windofenkammer 2 positioniert. Dann wird die Gleitvorrichtung 52 verwendet,
um die Tür 50 mit
der Kühlkammer 20 in Kontakt
zu bringen, wodurch die Kühlkammer 20 abgedichtet
wird. Danach wird eine Druckmindervorrichtung (nicht veranschaulicht) aktiviert,
um ein Vakuum in die Kühlkammer 20,
die Heizkammer 30 und die Zwischenkammer 40 zu
ziehen. Dann wird der Hubabschnitt 27, der Vakuumabschirmungstürhubabschnitt 41 und
der Isolationstürhubabschnitt 42 aktiviert,
wodurch die Trägerstangentür 33,
die Vakuumabschirmungstür 80 und
die Isolationstür 32 geöffnet wird.
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In
diesem Fall wird der zu behandelnde Gegenstand W durch die Trägerstange 61 auf
die Basis 34 innerhalb der Isolationskammer 31 von
der Basis 22 innerhalb der Windofenkammer 2 bewegt.
Der Hubabschnitt 27 und der Isolationstürhubabschnitt 42 werden
dann erneut aktiviert, um die Trägerstangentür 33 und
die Isolationstür 32 zu
schließen.
Der zu behandelnde Gegenstand W wird durch das Heizelement 10 erwärmt, während derselbe
Zustand aufrechterhalten wird.
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Dann
werden in der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
die Temperaturen in jedem der Bereiche R1 bis R3 innerhalb der Isolationskammer 31 einzeln
durch das Temperatureinstellsystem 100 gemessen und die
Temperaturen der Bereiche R1 bis R3 werden einzeln auf der Grundlage
der Messergebnisse gesteuert, so dass der zu behandelnde Gegenstand
W mit einer einheitlichen Aufkohlungsbehandlung versehen wird.
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Genauer
ausgedrückt
werden die Temperaturen in dem vorderen Bereich R1 durch das Thermopaar 71 des
Temperaturmesssystems 110 gemessen, welches einen Teil
des Temperatureinstellsystems darstellt, und das Berechnungsteil 111 des Messsystems 110 berechnet
und gibt die gemessenen Werte auf der Grundlage der Messergebnisse aus.
Weiterhin werden die Temperaturen in dem Zwischenbereich R2 durch
das Thermopaar 72 des Temperaturmesssystems 110 gemessen
und das Berechnungsteil 111 des Messsystems 110 berechnet und
gibt die gemessenen Werte auf der Grundlage der Messergebnisse aus.
Weiterhin werden die Temperaturen in dem hinteren Bereich R3 durch
das Thermopaar 73 des Temperaturmesssystems 110 gemessen
und das Berechnungsteil 111 des Messsystems 110 berechnet
und gibt die gemessenen Werte auf der Grundlage der Messergebnisse
aus.
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Mit
anderen Worten ausgedrückt
misst das Temperaturmesssystem 110 die Temperaturen in
einer Mehrzahl der Bereiche innerhalb der Isolationskammer 31.
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Dann
werden die gemessenen Werte, die durch das Temperaturmesssystem 110 erhalten
wurden, in das Einstellungssystem 120 eingegeben, welches
einen Teil des Temperatureinstellsystems 100 darstellt.
In diesem Fall stellt das Steuerteil 121 des Einstellsystems 120 die
Ausgaben von Heizelementen 11 bis 16 gemäß den gemessenen
Werten ein, die eingegeben werden. Genauer ausgedrückt stellt das
Steuerteil 121 Ausgaben der Heizelemente 11 und 12 ein,
wenn auf der Grundlage von Temperaturen in dem vorderen Bereich
R1 gemessene Werte eingegeben werden, es stellt Ausgaben der Heizelemente 13 und 14 ein,
wenn auf der Grundlage von Temperaturen in dem Zwischenbereich R2
gemessene Werte ein gegeben werden, und es stellt Ausgaben der Heizelemente 15 und 16 ein,
wenn auf der Grundlage von Temperaturen in dem hinteren Bereich
R3 gemessene Werte eingegeben werden.
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Wie
bis hierher beschrieben, wird die Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
S1 der vorliegenden Ausführungsform
durch das Temperatureinstellsystem 100 so gesteuert, dass
die Temperatur in den Bereichen R1 bis R3 überall gleich ist. Wenn dann der
zu behandelnde Gegenstand W, der innerhalb der Isolationskammer 31 positioniert
wird, auf eine zuvor festgelegte Temperatur erwärmt wird, wird das Aufkohlungsgas
durch den Aufkohlungsgasspender (nicht veranschaulicht) in die Isolationskammer 31 geliefert.
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In
diesem Fall wird der zu behandelnde Gegenstand W in der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
S1 der vorliegenden Ausführungsform
einheitlich erwärmt,
da die Temperaturen durch das Temperatureinstellsystem 100 so
gesteuert werden, dass sie in den Bereichen R1 bis R3 dieselben
sind. Daher ist es durch die Lieferung von Aufkohlungsgas in die Isolationskammer 31 möglich, dem
zu behandelnden Gegenstand W eine einheitliche Aufkohlungsbehandlung
zu geben.
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Weiterhin
ist es bei der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der vorliegenden
Ausführungsform
möglich,
PID-Werte in den Steuerteil 121 gemäß der Masse des zu behandelnden
Gegenstandes W einzugeben, der in den betroffenen Bereich zu laden ist.
Wenn die Masse des zu behandelnden Gegenstandes W, die in jeden
der Bereiche R1 bis R3 zu laden ist, im Voraus bekannt ist, ist
es möglich, Ausgaben
der Heizelemente 11 bis 16 in jedem der Bereiche
R1 bis R3 auf der Grundlage der PID-Werte gemäß der Masse des zu behandelnden
Gegenstandes W einzustellen, die in jeden der Bereiche R1 bis R3
zu laden ist, nämlich
PID-Werte gemäß der endothermischen
Kapazität
des zu behandelnden Gegenstandes W, die in jedem der Bereiche R1
bis R3 vorhanden ist. Daher ist es selbst dann, wenn die Temperaturen
innerhalb der Isolationskammer 31 während der Aufkohlungsbehandlung
verändert
werden möglich,
dieselbe Temperatur in derselben Geschwindigkeit des zu behandelnden
Gegenstandes W zu verändern,
die in jedem der Bereiche R1 bis R3 vorhanden ist, wodurch es möglich ist,
weiterhin eine einheitliche Aufkohlungsbehandlung bereitzustellen.
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Nach
Vollendung der Aufkohlungsbehandlung des zu behandelnden Gegenstandes
W wird das Aufkohlungsgas innerhalb der Heizkammer 30 (Isolationskammer 31)
erneut durch eine Druckminderungsvorrichtung ausgestoßen, und
die Diffusion wird für
eine zuvor festgelegte Zeitdauer durchgeführt, wodurch durch die Aufkohlungsbehandlung
erzeugtes Zementit zerstreut wird. Danach werden die Trägerstangentür 33 und
die Isolationstür 32 geöffnet und
der zu behandelnde Gegenstand W wird erneut durch die Trägerstange 61 zu
der Basis 22 innerhalb der Windofenkammer 2 bewegt.
Dann, wenn der zu behandelnde Gegenstand W zu der Basis 22 der Windofenkammer 2 bewegt
wird, wird die Vakuumabschirmungstür 80 abgedichtet.
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Dann
wird das durch den Wärmetauscher 3 gekühlte Aufkohlungsgas
X durch den Ventilator 4 zirkuliert und der Strom des zirkulierten
Aufkohlungsgases X wird durch den homogenisierten Gleichrichterabschnitt 7 homogenisiert.
Das so homogenisierte Aufkohlungsgas X wird auf den zu behandelnden
Gegenstand W gesprüht,
wodurch der zu behandelnde Gegenstand W einheitlich gekühlt wird.
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Dann,
wenn der zu behandelnde Gegenstand W auf eine zuvor festgelegte
Temperatur heruntergekühlt
wird, wird die Tür 50 von
der Kühlkammer 20 entfernt
und der zu behandelnde Gegenstand W wird nach außen bewegt.
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Gemäß der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
und des Aufkohlungsbehandlungsverfahrens, die in der vorliegenden
Ausführungsform
beschrieben sind, werden die Temperaturen in jedem der Bereiche
R1 bis R3 innerhalb der Isolationskammer 31 einzeln gemessen
und die Temperaturen in jedem der Bereiche R1 bis R3 werden einzeln
auf der Grundlage der Messergebnisse gesteuert, so dass der zu behandelnde
Gegenstand W mit einer einheitlichen Aufkohlungsbehandlung versehen
wird. Daher ist es möglich,
eine einheitliche Anhebung von Temperaturen des zu behandelnden
Gegenstandes W als Ganzes zu erreichen. Selbst in dem Falle, in
dem ein hoch aufkohlendes Gas wie zum Beispiel Azetylengas verwendet
wird, kann der zu behandelnde Gegenstand W mit einer weiteren einheitlichen
Aufkohlungsbehandlung versehen werden.
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Es
wurde bisher eine Erklärung
bevorzugter Ausführungsformen
der Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung und des Aufkohlungsbehandlungsverfahrens
der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben. Als eine Selbstverständlichkeit
sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
begrenzt sein. Verschiedene Ausgestaltungen und Kombinationen der
in den Ausführungsformen
gegebenen Komponenten sind nur beispielhaft und können in
unterschiedlichen Abänderungen
auf der Grundlage von Konstruktionsanforderungen und anderen Anforderungen
verfügbar
sein, solange sie nicht von dem Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung
abweichen.
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Bei
der oben erwähnten
Ausführungsform wird
das Aufkohlungsgas zum Kühlen
des zu behandelnden Gegenstandes W verwendet. Die vorliegende Erfindung
soll nicht darauf begrenzt sein, wobei jedoch ein Kühlöl zum Abkühlen des
zu behandelnden Gegenstandes W verwendet werden kann.
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Weiterhin
ist die Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 der oben beschriebenen
Ausführungsform
mit der Heizkammer 30, der Kühlkammer 20 und der
zwischen denselben vorgesehenen Zwischenkammer 40 versehen.
Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht darauf begrenzt sein,
kann jedoch auf die mit einer Mehrzahl von Heiz kammern 30 oder
mit einer Behandlungskammer versehene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
S1 anwendbar sein, in der dem zu behandelnden Gegenstand eine andere
Behandlung gegeben wird.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung oben beschrieben und veranschaulicht wurden, sollte verstanden
werden, dass diese für
die Erfindung beispielhaft, und nicht als begrenzend zu betrachten
sind. Hinzufügungen,
Auslassungen, Ersatz und andere Abänderungen können vorgenommen werden, ohne
von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Dementsprechend wird die Erfindung als durch die vorangegangene
Beschreibung nicht als begrenzt betrachtet, und ist nur durch den
Umfang der dazugehörigen
Ansprüche
begrenzt.