連続式焼結炉
【課題】 配設スペースが節約でき、処理時間の短縮に貢献でき、加えて、ロウを含むガスにより焼結部が汚染されることもない、連続式焼結炉を提供する。
【解決手段】 それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室１１と焼結室３０が隣接して配設される。前記予熱室１１にはワークを上下方向に順次移動させるワーク移送装置１６が配設される。前記予熱室１１と前記焼結室３０の間の隔壁３２にはワーク転送通路３４が設けられる。該ワーク転送通路３４は仕切り扉３５で開閉自在とされる。前記焼結室３０にはワークを上下方向に順次移動させるワーク移送装置３６が配設される。
【解決手段】 それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室１１と焼結室３０が隣接して配設される。前記予熱室１１にはワークを上下方向に順次移動させるワーク移送装置１６が配設される。前記予熱室１１と前記焼結室３０の間の隔壁３２にはワーク転送通路３４が設けられる。該ワーク転送通路３４は仕切り扉３５で開閉自在とされる。前記焼結室３０にはワークを上下方向に順次移動させるワーク移送装置３６が配設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を加熱処理し焼結させる連続式焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続式焼結炉として、特許文献１の図１に記載のもののように、脱ロウ部が焼結部と仕切り無しで連続し、ワークを終始水平方向に搬送しながら処理を行う形式のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のものは、ワークを終始水平方向に搬送する形式であるため、炉の配設のために大きなスペースが必要となる。また、脱ロウ部と焼結部が仕切り無しで連通しているため、雰囲気上も温度上も各部ごとに最適な条件で処理を行うことが難しく、これが処理時間短縮のネックとなっていた。さらに、脱ロウ部と焼結部が仕切り無しで連通していることにより、ガスの流れによっては脱ロウ部の汚染ガスが焼結部へと移動することがあり、焼結部が汚染される等の問題もある。
【０００５】
本発明は、前記の如き事情に鑑みてなされたもので、配設スペースが節約でき、処理時間の短縮に貢献でき、加えて、ロウを含むガスにより焼結部が汚染されることもない、連続式焼結炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る連続式焼結炉は、それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室と焼結室が隣接して配設され、ワークを前記予熱室のワーク受入時位置へと順次搬入するワーク搬入装置が配設され、前記予熱室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる予熱室用ワーク移送装置が配設され、前記予熱室と前記焼結室の間の隔壁には前記予熱室の前記ワーク送出時位置と前記焼結室のワーク受入時位置とを連通させるワーク転送通路が設けられ、該ワーク転送通路は仕切り扉で開閉自在とされ、前記ワーク転送通路を介して前記予熱室内のワークを前記焼結室内へと移動させる第一のワーク転送装置が配設され、前記焼結室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる焼結室用ワーク移送装置が配設され、前記焼結室の前記ワーク送出時位置のワークを前記焼結室から順次搬出する第二のワーク転送装置が配設されることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、ワークは、前記ワーク搬入装置によって前記予熱室の前記ワーク受入時位置へと順次搬入される。これに対応して、前記予熱室の前記ワーク受入時位置のワークは、前記予熱室用ワーク移送装置によって前記ワーク送出時位置へと上下方向に順次移動させられる。この間に、ワークは、前記予熱室内で加熱され脱ロウ処理を受ける。
【０００８】
前記予熱室で前記ワーク送出時位置へと到達したワークは、前記第一のワーク転送装置によって、前記ワーク転送通路を介して前記焼結室の前記ワーク受入時位置へと順次移送される。前記仕切り扉は、ワークの移送の都度、開閉される。
【０００９】
前記焼結室においても、前記予熱室と同様に、前記ワーク受入時位置のワークが、前記焼結室用ワーク移送装置によって前記ワーク送出時位置へと上下方向に順次移動させられる。この間に、ワークは、前記焼結室内で加熱され焼結処理を受ける。
【００１０】
前記焼結室で前記ワーク送出時位置へと到達したワークは、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から順次搬出される。そして、自然冷却されるか、あるいは、冷却室へと搬送されて強制冷却されることになる。
【００１１】
本発明によれば、前記予熱室と前記焼結室においてそれぞれ独立した条件でワークの処理が可能であるので、脱ロウ及び焼結をそれぞれの最適な条件で行うことが可能となり、処理時間の短縮につながる。
【００１２】
また、前記予熱室と前記焼結室におけるワークの移動方向が上下方向であるので、前記予熱室と前記焼結室の面積が小さくてすみ、配設スペースが節約できる。
【００１３】
さらに、前記予熱室と前記焼結室が隔壁と仕切り扉で仕切られているので、予熱室で発生した、ロウを含むガスによって焼結室が汚染されることもない。
【００１４】
本発明の実施の一形態として、前記予熱室用ワーク移送装置と前記焼結室用ワーク移送装置の少なくともいずれかが、互いに向かい合わせて配設される複数段の固定棚と複数段の移動棚の組み合わせで構成され、該移動棚が前記固定棚に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成されることにより、ワークが前記固定棚を上下方向に順次移動させられる態様とすることもできる（請求項２）。
【００１５】
本発明の実施の一形態として、ワークを冷却する冷却室を備え、該冷却室には、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から搬出されたワークを受け入れるワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる冷却室用ワーク移送装置が配設される態様とすることもできる（請求項３）。
【００１６】
本発明の実施の一形態として、前記複数段の固定棚と前記複数段の移動棚の少なくとも一方の棚がフォーク式である態様とすることもできる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る連続式焼結炉の全体平面（断面）図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図６】予熱室用ワーク搬送装置によるワーク搬送手順を示す説明図である。
【図７】焼結室用ワーク搬送装置によるワーク搬送手順を示す説明図である。
【図８】図２のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の一形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係る連続式焼結炉１は、搬入部２と、予熱部３と、焼結部４と、冷却部５と、搬出部６を備え、これらが連続的に配置されている。ワークは、所定数がトレイＴに載せられ、多数のトレイＴが一つずつ前記搬入部２から予熱部３、焼結部４、冷却部５、搬出部６の順に搬送されて、この過程で所定の処理が完了する。前記予熱部３と前記焼結部４では、それぞれ独立した条件でワークの処理が可能である。
【００２０】
前記ワークの一例としては、内燃エンジンのバルブシートを挙げることができる。このバルブシートは、内燃エンジンにおいて、吸気弁、排気弁の弁座となり、各弁と接触して燃焼室の気密性を保持する部品である。一例として、前記バルブシートは、薄型のトレイ一つに１０個ずつ収められる。但し、ワークの具体的な内容やトレイの具体的態様等は、前記のものに限定される必要はない。
【００２１】
前記搬入部２は、ワークを載せたトレイＴ（以下、単にトレイという。）を前記予熱部３へと装入するためのゾーンである。前記搬入部２にはワーク搬入装置７が配設されている。該ワーク搬入装置７は、図示例では、入口プッシャー８と、入口リフター９（図２参照）と、装入プッシャー１０とで構成され、いずれも、エアシリンダをアクチュエータとして作動する。トレイは、前記入口プッシャー８で押されて前記入口リフター９上に載せられ、該入口リフター９で所定の装入高さ位置まで上昇させられる。そして前記トレイＴは、前記装入プッシャー１０の作動で前記予熱部３へと一つずつ順次装入される。
【００２２】
なお、前記搬入部２は不活性ガス雰囲気としておき、予熱室１１への酸素の流入を抑制し、ワークの酸化を抑制することが好ましい。
【００２３】
図２に示すように、前記予熱部３は、内部に予熱室１１を画成する予熱炉体１２を備え、該予熱炉体１２の一つの側壁に、ワーク装入口１３が形成されている。前記トレイＴは、前記装入プッシャーで押されて前記ワーク装入口１３を通り、ワーク受入時位置１４へと装入される。
【００２４】
前記予熱室１１には、前記ワーク受入時位置１４から所定のワーク送出時位置１５までワークを下方へ順次移動させる予熱室用ワーク移送装置１６が配設されている。本実施の形態では、多段フォーク式の固定棚１７と、同じく多段フォーク式の移動棚１８との組み合わせで、前記予熱室用ワーク移送装置１６が形成される。固定棚１７、移動棚１８とも、各フォーク１７ｆ，１８ｆは、トレイＴを支持できる大きさである。前記移動棚１８のフォーク１８ｆの段数は、前記固定棚１７のフォーク１７ｆの段数より１段だけ少ない段数とされ、段と段の間の上下間隔は、移動棚１８、固定棚１７とも略同一で均等である。さらに、図８に示すように、前記移動棚１８のフォーク１８ｆの形状は、前記固定棚１７の上下のフォーク間に突入した状態で上下に通り抜け可能な形状とされている。
【００２５】
なお、固定棚または移動棚のいずれか一方がフォーク式であり、他方が例えば矩形の棚であっても、前述のように上下に通り抜け可能な形状、機能を有すれば良く、また、前記機能を有すれば其の外の形状を排除するものではない。
【００２６】
前記固定棚１７と前記移動棚１８は、フォーク１７ｆ，１８ｆを互いに向かい合わせて配設される。そして、移動棚１８が固定棚１７に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成され、これによりトレイＴが前記固定棚１７を上から下へと順次移動させられる。図示例では、図２に示すように、前記固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆ上が前記ワーク受入時位置１４とされ、前記固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆ上が前記ワーク送出時位置１５とされる。
【００２７】
前記移動棚１８の進退移動及び上下移動は、次の構成によって実現される。図２に示すように、前記移動棚１８の多段のフォーク１８ｆは、共通の支柱１９に取り付けられている。この支柱１９は、前記固定棚１７に対して進退移動自在及び上下移動自在とされている。
【００２８】
まず、前記移動棚１８の進退移動について具体的に述べると、前記支柱１９が前記予熱炉体１２を上下に貫通し、予熱炉体１２から上下に突出した支柱上端部１９ａと支柱下端部１９ｂは、水平な上ガイドレール２０と下ガイドレール２１のそれぞれに対して上下一対のガイドローラ２２を複数対用いて係合されている。前記上ガイドレール２０と前記下ガイドレール２１は、前記移動棚１８から前記固定棚１７の方向に向かって水平に延びている。前記支柱１９と前記予熱炉体１２との間には、前記予熱室１１の密閉性を保つように、断熱シール体２３が配設される。この断熱シール体２３は、前記支柱１９の進退移動に伴って前記予熱炉体１２の上下外面に沿って摺動し、且つ、前記支柱１９の上下動を許容する。前記支柱上端部１９ａと支柱下端部１９ｂにはエアシリンダをアクチュエータとするプッシャー２４が駆動上連結され、これらのプッシャー２４の作動によって、前記移動棚１８が前記固定棚１７に対して進退移動させられる。
【００２９】
次に、前記移動棚１８の上下移動について具体的に述べると、前記上ガイドレール２０には、昇降アクチュエータとして、サーボモータで制御されるジャッキ２５が連結される。一方、前記下ガイドレール２１には、前記ジャッキ２５の作動に伴う前記支柱１９の上下移動を案内するための昇降案内機構２６が配設される。前記ジャッキ２５の作動により前記支柱１９が上下動させられることで、前記移動棚１８が上下移動させられる。
【００３０】
前記構成において、前記移動棚１８の前記固定棚１７に対する進退移動と上下移動の組み合わせにより、前記固定棚１７をトレイＴが上から下へと順次移動させられる。
【００３１】
具体的には、移動棚１８が固定棚１７から水平方向に離間し、且つ、横から見て移動棚１８の最上段のフォーク１８ｆが固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆと上から二段目のフォーク１７ｆとの間に位置する図２の状態を、移動棚１８の初期状態とする。このとき、移動棚１８のフォーク数は固定棚１７のフォーク数より一つ少ない（図示例では、前記固定棚１７がフォーク４段構成、前記移動棚１８がフォーク３段構成）ので、移動棚１８のフォーク１８ｆはすべて、横から見て固定棚１７の上下のフォーク間に位置することになる。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、第一の動作として、前記初期状態から、前記移動棚１８が前記固定棚１７方向へ進出移動し、移動棚１８の各フォーク１８ｆが固定棚の上下のフォーク１７ｆ，１７ｆ間に突入する。
【００３３】
図６（ｂ）に示すように、第二の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分上昇する。これにより、固定棚１７のフォーク１７ｆ上のトレイＴが移動棚１８のフォーク１８ｆによってリフトアップされる。
【００３４】
図６（ｃ）に示すように、第三の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７から離れる方向に退避移動する。
【００３５】
図６（ｄ）に示すように、第四の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分下降する。
【００３６】
図６（ｅ）に示すように、第五の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７方向へ進出移動し、移動棚１８の各フォーク１８ｆが固定棚１７の上下のフォーク１７ｆ，１７ｆ間に突入する。
【００３７】
図６（ｆ）に示すように、第六の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分下降する。これにより、移動棚１８のフォーク１８ｆ上のトレイＴが固定棚１７のフォーク１７ｆ上に移し替えられる。
【００３８】
図６（ｇ）に示すように、第七の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７から離れる方向に退避移動する。
【００３９】
図６（ｈ）に示すように、第八の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分上昇し、図２に示す前記初期状態へ戻る。
【００４０】
図６（ｃ）〜図６（ｈ）の間、すなわち第三の動作から第八の動作の間に、次のトレイＴがワーク搬入装置７により、予熱室１１のワーク受入時位置１４である固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆ上に順次搬入される。そして、前記一連の動作の繰り返しにより、固定棚１７の各フォーク１７ｆ上のトレイＴが順次下の段のフォーク１７ｆ上へと移動することになる。
【００４１】
図２に示すように、前記予熱炉体１２には多数のヒータ２７が配設されている。これらのヒータ２７は、予熱室１１内の雰囲気ガスおよびトレイＴに載せられたワーク等を加熱する。図示例では、多数の棒状のヒータ（一部のみ図示）２７が予熱室１１を水平に横切るように配設され、各ヒータ２７の両端部が前記予熱炉体１２の互いに対向する側壁に支持されている。前記ヒータ２７により前記予熱室１１内は、例えば、８００〜１３００℃の範囲の所定の脱ロウ温度まで昇温させられた状態である。すなわち、搬入部２から予熱室１１にワークが移動したときに、ワークは極めて急速に加熱される。具体的には数分で脱ロウ温度まで昇温するので、脱ロウ時間を従来と比べて非常に短時間で行うことができる。
【００４２】
図３に示すように、前記予熱炉体１２には、予熱用雰囲気ガスの入口２８と出口２９が形成されている。予熱用雰囲気ガス入口２８は前記予熱炉体１２の底部に形成され、予熱用雰囲気ガス出口２９は前記予熱炉体１２の天井部に形成される。そして、前記入口２８から供給された雰囲気ガスは、前記予熱室１１内を充満しつつ上向きに流通し、前記出口２９から取り出される。取り出されたガスにはワークからの脱脂分（バインダ）が含まれるので、図示しないアフターバーナで再燃焼させられる。
【００４３】
なお、予熱用雰囲気ガスは、例えば窒素と水素の混合ガスである。脱ロウにより発生するガス成分を上方に円滑に排出するために、雰囲気ガスは下方から上方に流すことが好ましく、また焼結室３０に移動する直前のワークに脱ロウ成分が付着して、焼結への悪影響を及ぼすことを抑制するために、ワークを上から下に移動させるのが好ましい。
【００４４】
以上の構成により、前記トレイ（ワーク）は、前記予熱室１１内において、前記固定棚１７のフォーク１７ｆ上を一段ずつ下降しながら、加熱された予熱用雰囲気ガス中で脱ロウ処理される。
【００４５】
前記固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆ上（ワーク送出時位置１５）に到達したトレイＴは順次、前記焼結部４へと送られる。
【００４６】
図３に示すように、前記焼結部４は、内部に焼結室３０を画成する焼結炉体３１を備える。該焼結炉体３１は前記予熱炉体１２と一側壁３２を共有している。このため、予熱室１１及び焼結室３０における放散熱が低減され、熱効率が良い。前記一側壁３２、すなわち、前記予熱室１１と前記焼結室３０の間の隔壁３２には、前記予熱室１１の前記ワーク送出時位置１５と前記焼結室３０のワーク受入時位置３３とを連通させるワーク転送通路３４が形成されている。該ワーク転送通路３４は仕切り扉３５で開閉自在とされる。該仕切り扉３５は、エアシリンダ３５ａをアクチュエータとして昇降駆動される。前記ワーク転送通路３４は、前記予熱室１１のワーク送出時位置１５に到達したトレイＴを前記焼結室３０へ送るたびごとに開閉させられる。
【００４７】
前記ワーク転送通路３４を介してのトレイＴの移送は、第一のワーク転送装置８０によって行われる。該第一のワーク転送装置８０は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャーであり、図示例では、前記予熱炉体１２に支持されている。前記第一のワーク転送装置８０は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記予熱室１１を横切って伸び、前記予熱室１１内において前記ワーク送出時位置１５にあるトレイＴを押し、前記仕切り扉３５が下降して開放されたワーク転送通路３４を通って前記トレイＴを焼結室３０の前記ワーク受入時位置３３へと搬送する。
【００４８】
なお、前記プッシャー３７との干渉を避けるため、前記予熱室１１の固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆと、前記焼結室３０の固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆには、上面に切欠き５０が形成されている（図２及び図４参照）。
【００４９】
前記焼結室３０には、前記ワーク受入時位置３３からワーク送出時位置５１までワークを上方へ順次移動させる焼結室用ワーク移送装置３６が配設されている。本実施の形態では、前記予熱室用ワーク移送装置１６と同じく、多段フォーク式の固定棚３７と、多段フォーク式の移動棚３８との組み合わせで、前記焼結室用ワーク移送装置３６が形成される。固定棚３７、移動棚３８とも、各フォーク３７ｆ，３８ｆは、トレイＴを支持できる大きさである。前記移動棚３８のフォーク３８ｆの段数は、前記固定棚３７のフォーク３７ｆの段数より１段だけ少ない段数とされ、段と段の間の上下間隔は、移動棚３８、固定棚３７とも略同一で均等である。さらに、前記予熱室用ワーク移送装置１６における前記固定棚１７と前記移動棚１８との関係と同じく、前記移動棚３８のフォーク３８ｆの形状は、前記固定棚３７の上下のフォーク間に突入した状態で上下に通り抜け可能な形状とされている。
【００５０】
図示例では、前記固定棚３７がフォーク１１段構成、前記移動棚３８がフォーク１０段構成とされ、前記予熱室用ワーク移送装置１６のものよりフォークが多数とされている。これは、前記焼結炉３０内における処理時間を前記予熱室１１内における処理時間より長くするためである。
【００５１】
なお、固定棚３７または移動棚３８のいずれか一方がフォーク式であり、他方が例えば矩形の棚であっても、前述のように上下に通り抜け可能な形状、機能を有すれば良く、また、前記機能を有すれば其の他の形状を排除するものではない。
【００５２】
前記固定棚３７と前記移動棚３８は、フォーク３７ｆ，３８ｆを互いに向かい合わせて配設される。そして、移動棚３８が固定棚３７に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成され、これによりトレイＴが前記固定棚３７を下から上へと順次移動させられる。図示例では、前記固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆ上が前記ワーク受入時位置３３とされ、前記固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆが前記ワーク送出時位置５１とされる。
【００５３】
前記移動棚３８の進退移動及び上下移動は、次の構成によって実現される。前記移動棚３８の多段のフォーク３８ｆは、共通の支柱３９に取り付けられている。この支柱３９は、前記固定棚３７に対して進退移動自在及び上下移動自在とされている。
【００５４】
まず、前記移動棚３８の進退移動について具体的に述べると、前記支柱３９が前記焼結炉体３１を上下に貫通し、焼結炉体３１から上下に突出した支柱上端部３９ａと支柱下端部３９ｂは、水平な上ガイドレール４０と下ガイドレール４１のそれぞれに対して上下一対のガイドローラ４２，４２を複数対用いて係合されている。前記上ガイドレール４０と前記下ガイドレール４１は、前記移動棚３８から前記固定棚３７の方向に向かって水平に延びている。前記支柱３９と前記焼結炉体３１との間には、前記焼結室３０の密閉性を保つように、断熱シール体４３が配設される。この断熱シール体４３は、前記支柱３９の進退移動に伴って前記焼結炉体３１の上下外面に沿って摺動し、且つ、前記支柱３９の上下動を許容する。前記支柱上端部３９ａと支柱下端部３９ｂにはエアシリンダをアクチュエータとするプッシャー４４が駆動上連結され、これらのプッシャー４４の作動によって、前記移動棚３８が前記固定棚３７に対して進退移動させられる。
【００５５】
次に、前記移動棚３８の上下移動について具体的に述べると、前記上ガイドレール４０には、昇降アクチュエータとして、図示しないサーボモータで制御されるジャッキ４５が連結される。一方、前記下ガイドレール４１には、前記ジャッキ４５の作動に伴う前記支柱３９の上下移動を案内するための昇降案内機構４６が配設される。前記ジャッキ４５の作動により前記支柱３９が上下動させられることで、前記移動棚３８が上下移動させられる。
【００５６】
前記構成において、前記移動棚３８の前記固定棚３７に対する進退移動と上下移動の組み合わせにより、前記固定棚３７をトレイＴが下から上へと順次移動させられる。
【００５７】
具体的には、図４に示すように、移動棚３８が固定棚３７から水平方向に離間し、且つ、横から見て移動棚３８の最下段のフォーク３８ｆが固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆよりやや低い位置にある状態を、移動棚の初期状態とする。このとき、移動棚３８のフォーク３８ｆは、最下段のものを除いて、横から見て固定棚３７の上下のフォーク間に位置することになる。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、第一の動作として、前記初期状態から、前記移動棚３８が前記固定棚３７方向へ進出移動する。これにより、移動棚３８の最下段のフォーク３８ｆが固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆの下方空間に突入し、移動棚３８のその他のフォークは、固定棚３７の上下のフォーク間に突入する。
【００５９】
図７（ｂ）に示すように、第二の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分上昇する。これにより、固定棚３７のフォーク上のトレイＴが移動棚３８のフォーク３８ｆによってリフトアップされる。
【００６０】
図７（ｃ）に示すように、第三の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７から離れる方向に退避移動する。
【００６１】
図７（ｄ）に示すように、第四の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分上昇する。
【００６２】
図７（ｅ）に示すように、第五の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７の方向へ進出移動し、移動棚３８の各フォーク３８ｆが、最上段のものを除いて固定棚３７の上下のフォーク間に突入する。移動棚３７の最上段のフォークは、固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆの上方空間に突入する。
【００６３】
図７（ｆ）に示すように、第六の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分下降する。これにより、移動棚３８のフォーク３８ｆ上のトレイＴが固定棚３７のフォーク３７ｆ上に移し替えられる。
【００６４】
図７（ｇ）に示すように、第七の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７から離れる方向に退避移動する。
【００６５】
図７（ｈ）に示すように、第八の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分下降し、前記初期状態へ戻る。
【００６６】
図７（ｃ）〜図７（ｈ）の間、すなわち第三の動作から第八の動作の間に、次のトレイＴが前記第一のワーク転送装置８０により、焼結室３０のワーク受入時位置３３である固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆ上に順次搬入される。そして、前記一連の動作の繰り返しにより、固定棚３７の各フォーク３７ｆ上のトレイＴが順次上の段のフォーク上へと移動することになる。
【００６７】
図３に示すように、前記焼結炉体３１には多数のヒータ４７が配設されている。これらのヒータ４７は、焼結室３０内の雰囲気ガスおよびトレイに載せられたワーク等を加熱する。図示例では、多数の棒状のヒータ４７が焼結室３０を水平に横切るように配設され、図４に一部のみ示すように、各ヒータ４７の両端部が前記焼結炉体３１の互いに対向する側壁に支持されている。前記ヒータ４７により前記焼結室３０内が、例えば１１００〜１４００℃程度に維持される。
【００６８】
図３に示すように、前記焼結炉体３１には、焼結用雰囲気ガスの入口４８と出口４９が形成されている。焼結用雰囲気ガス入口４８は前記焼結炉体３１の底部に形成され、焼結用雰囲気ガス出口４９は前記焼結炉体３１の天井部に形成される。そして、前記入口４８から供給された雰囲気ガスは、前記焼結室３０内を充満しつつ上向きに流通し、前記出口４９から取り出される。取り出されたガスは、図示しないアフターバーナで再燃焼させることが好ましい。なお、焼結用雰囲気ガスは、例えば窒素と水素の混合ガスである。
【００６９】
以上の構成により、前記トレイ（ワーク）Ｔは、前記焼結室３０内において、前記固定棚３７のフォーク３７ｆ上を一段ずつ上昇しながら、加熱された焼結用雰囲気ガス中で焼結処理される。
【００７０】
前記固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆ上（ワーク送出時位置５１）に到達したトレイＴは順次、前記冷却部５へと送られる。この目的で、図３に示すように、前記焼結炉体３１には、前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１と前記冷却部５のワーク受入時位置５２とを連通させるワーク転送通路５３が形成されている。図５に示すように、該ワーク転送通路５３は仕切り扉５４で開閉自在とされる。該仕切り扉５４は、エアシリンダ５５をアクチュエータとして昇降駆動される。前記ワーク転送通路５３は、前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１に到達したトレイＴを前記冷却部５へ送るたびごとに開閉させられる。
【００７１】
図３に示すように、前記ワーク転送通路５３を介してのトレイＴの移送は、第二のワーク転送装置５６によって行われる。該第二のワーク転送装置５６は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャーであり、図示例では、前記焼結炉体３１に支持されている。前記第二のワーク転送装置５６は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記焼結室３０を横切って伸び、前記焼結室３０内において前記ワーク送出時位置５１にあるトレイＴを押し、前記仕切り扉５４が上昇して開放されたワーク転送通路５３を通って前記トレイＴを前記冷却部５の前記ワーク受入時位置５２へと搬送する。
【００７２】
なお、前記プッシャーとの干渉を避けるため、前記焼結室３０の固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆには、上面に切欠き５７が形成されている（図４参照）。
【００７３】
図５に示すように、前記冷却部５は、内部に冷却室５８を画成する内外二重の水冷ジャケット５９を備え、前記冷却室５８内に、冷却室用ワーク移送装置６０と、送風機６１が配設されている。前記冷却室用ワーク移送装置６０は、前記冷却室５８において、前記ワーク受入時位置５２からワーク送出時位置６２までワークを上下方向に順次移動させる。前記送風機６１は、前記冷却室用ワーク移送装置６０によるワークの移送中に、該ワークに対して送風してこれを強制冷却する。前記水冷ジャケット５９内には冷却水が流通させられる。その結果、ワークは、前記冷却室５８内において、例えば１００℃程度まで効率的に冷却される。
【００７４】
前記冷却室用ワーク移送装置６０はチェーンコンベア式のものとされている。すなわち、本実施の形態では、前記冷却室用ワーク移送装置６０は、一対の上スプロケット６３と一対の下スプロケット６４との間に二本のチェーン６５を巻き掛けてなるチェーンコンベア６６に等間隔で多数の受棚６７を配設し、これらの受棚６７が上下ループ状に循環するようにしたものである。循環の駆動源としては、前記上下いずれかのスプロケットを駆動する図示しないサーボモータ等が用いられる。チェーンコンベア６６の上部の所定の位置に到達した受棚６７の位置が前記ワーク受入時位置５２とされ、この時点でチェーンコンベア６６の下部の所定の位置に到達した受棚６７の位置が前記ワーク送出時位置６２とされる。受棚６７が前記ワーク受入時位置５２に到達したことを図示しない光電センサ等の位置検出器で検出し、ここで得られる信号を用いて前記サーボモータ等の駆動原が制御される。この繰り返しにより、前記受棚６７が一段分ずつ、前記ワーク受入時位置５２から前記ワーク送出時位置６２へと（図示では１０段分）上から下へ移動する。
【００７５】
前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１に達したトレイＴは、前記ワーク最終移送装置５６によって、前記冷却室５８の前記ワーク受入時位置５２に停止した前記受棚６７上へと移送される。そして、前記冷却室用ワーク移送装置６０の間欠的な作動により、トレイが順次下に送られ、同時に、後続の受棚６７上には順次次のトレイＴが載せられる。トレイＴを載せた受棚６７が前記ワーク送出時位置６２で停止すると、ワーク搬出装置６８（図１参照）が作動してトレイＴが前記冷却室５８から前記搬出部６へと取り出される。ワークの取り出しのため、前記水冷ジャケット５９には、前記ワーク送出時位置６２の側方となる位置にワーク搬出口６９が形成される。
【００７６】
前記ワーク搬出装置６８は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャー７０であり、図示例では、前記水冷ジャケット５９に支持されている。前記ワーク搬出装置６８は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記冷却室５８を横切って伸び、該冷却室５８内において前記ワーク送出時位置６２にあるトレイＴを押し、前記ワーク搬出口６９から前記搬出部６へと搬出する。
【００７７】
図１に示すように、前記搬出部６には、ワークを円滑に搬出できるように、出口リフター７１や出口プッシャー７２が適宜配設される。
【００７８】
図示してはいないが、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８には、各室内の温度を常時検出するために熱電対などの測温体が配設される。
【００７９】
本実施の形態に係る連続式焼結炉１によれば、前記予熱室１１と前記焼結室３０においてそれぞれ独立した条件でワークの処理が可能であるので、脱ロウ及び焼結をそれぞれの最適な条件で行うことが可能となり、処理時間の短縮につながる。
【００８０】
例えば、ワークとして前記バルブシートを用い、従来の汎用炉で脱脂、焼結処理を行ったところ、６〜７時間を要した。これに対し、同じバルブシートを本実施の形態の装置で処理したところ、４８〜５０分の処理時間で、従来の汎用炉による処理品に優るとも劣らない品質の処理品が得られた。すなわち、各室におけるトレイの移動を２分で１段分移動するように設定すると、一つのトレイの処理時間は、予熱室で６分、焼結室で２２分、冷却室で２０分であり、合計処理時間は４８〜５０分となる。従来と比べて著しく短い処理時間で、従来と同等の品質が実現できたのである。
【００８１】
また、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８におけるワークの移動方向が上下方向であるので、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８の面積が小さくてすみ、配設スペースが節約できる。
【００８２】
さらに、前記予熱室１１と前記焼結室３０が前記隔壁３２と前記仕切り扉３５で仕切られているので、予熱室１１で発生した、ロウを含むガスによって焼結室が汚染されることもない。
【００８３】
本発明の範囲内で、前記実施の形態に対し種々の変更を加えることもできる。
【００８４】
例えば、前記実施の形態とは逆に、前記予熱室１１内においてトレイＴを下から上へと移動させ、前記焼結室３０内においてトレイＴを上から下へと移動させ、前記冷却室５８内においてトレイＴを下から上へと移動させる構成としてもよい。
【００８５】
また、前記予熱室用ワーク搬送装置１６及び／又は前記焼結室用ワーク搬送装置３６を、前記冷却室用ワーク搬送装置６０と同じくチェーンコンベア式のものとしたり、前記冷却室用ワーク搬送装置６０を、前記予熱室用ワーク搬送装置１６や前記焼結室用ワーク搬送装置３６の如き形式としたりすることもできる。
【符号の説明】
【００８６】
７ ワーク搬入装置
１１ 予熱室
１４ 予熱室のワーク受入時位置
１５ 予熱室のワーク送出時位置
１６ 予熱室用ワーク移送装置
３０ 焼結室
３２ 隔壁
３３ 焼結室のワーク受入時位置
３４ ワーク転送通路
３５ 仕切り扉
３６ 焼結室用ワーク移送装置
５１ 焼結室のワーク送出時位置
５６ 第二のワーク転送装置
８０ 第一のワーク転送装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を加熱処理し焼結させる連続式焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続式焼結炉として、特許文献１の図１に記載のもののように、脱ロウ部が焼結部と仕切り無しで連続し、ワークを終始水平方向に搬送しながら処理を行う形式のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のものは、ワークを終始水平方向に搬送する形式であるため、炉の配設のために大きなスペースが必要となる。また、脱ロウ部と焼結部が仕切り無しで連通しているため、雰囲気上も温度上も各部ごとに最適な条件で処理を行うことが難しく、これが処理時間短縮のネックとなっていた。さらに、脱ロウ部と焼結部が仕切り無しで連通していることにより、ガスの流れによっては脱ロウ部の汚染ガスが焼結部へと移動することがあり、焼結部が汚染される等の問題もある。
【０００５】
本発明は、前記の如き事情に鑑みてなされたもので、配設スペースが節約でき、処理時間の短縮に貢献でき、加えて、ロウを含むガスにより焼結部が汚染されることもない、連続式焼結炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る連続式焼結炉は、それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室と焼結室が隣接して配設され、ワークを前記予熱室のワーク受入時位置へと順次搬入するワーク搬入装置が配設され、前記予熱室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる予熱室用ワーク移送装置が配設され、前記予熱室と前記焼結室の間の隔壁には前記予熱室の前記ワーク送出時位置と前記焼結室のワーク受入時位置とを連通させるワーク転送通路が設けられ、該ワーク転送通路は仕切り扉で開閉自在とされ、前記ワーク転送通路を介して前記予熱室内のワークを前記焼結室内へと移動させる第一のワーク転送装置が配設され、前記焼結室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる焼結室用ワーク移送装置が配設され、前記焼結室の前記ワーク送出時位置のワークを前記焼結室から順次搬出する第二のワーク転送装置が配設されることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、ワークは、前記ワーク搬入装置によって前記予熱室の前記ワーク受入時位置へと順次搬入される。これに対応して、前記予熱室の前記ワーク受入時位置のワークは、前記予熱室用ワーク移送装置によって前記ワーク送出時位置へと上下方向に順次移動させられる。この間に、ワークは、前記予熱室内で加熱され脱ロウ処理を受ける。
【０００８】
前記予熱室で前記ワーク送出時位置へと到達したワークは、前記第一のワーク転送装置によって、前記ワーク転送通路を介して前記焼結室の前記ワーク受入時位置へと順次移送される。前記仕切り扉は、ワークの移送の都度、開閉される。
【０００９】
前記焼結室においても、前記予熱室と同様に、前記ワーク受入時位置のワークが、前記焼結室用ワーク移送装置によって前記ワーク送出時位置へと上下方向に順次移動させられる。この間に、ワークは、前記焼結室内で加熱され焼結処理を受ける。
【００１０】
前記焼結室で前記ワーク送出時位置へと到達したワークは、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から順次搬出される。そして、自然冷却されるか、あるいは、冷却室へと搬送されて強制冷却されることになる。
【００１１】
本発明によれば、前記予熱室と前記焼結室においてそれぞれ独立した条件でワークの処理が可能であるので、脱ロウ及び焼結をそれぞれの最適な条件で行うことが可能となり、処理時間の短縮につながる。
【００１２】
また、前記予熱室と前記焼結室におけるワークの移動方向が上下方向であるので、前記予熱室と前記焼結室の面積が小さくてすみ、配設スペースが節約できる。
【００１３】
さらに、前記予熱室と前記焼結室が隔壁と仕切り扉で仕切られているので、予熱室で発生した、ロウを含むガスによって焼結室が汚染されることもない。
【００１４】
本発明の実施の一形態として、前記予熱室用ワーク移送装置と前記焼結室用ワーク移送装置の少なくともいずれかが、互いに向かい合わせて配設される複数段の固定棚と複数段の移動棚の組み合わせで構成され、該移動棚が前記固定棚に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成されることにより、ワークが前記固定棚を上下方向に順次移動させられる態様とすることもできる（請求項２）。
【００１５】
本発明の実施の一形態として、ワークを冷却する冷却室を備え、該冷却室には、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から搬出されたワークを受け入れるワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる冷却室用ワーク移送装置が配設される態様とすることもできる（請求項３）。
【００１６】
本発明の実施の一形態として、前記複数段の固定棚と前記複数段の移動棚の少なくとも一方の棚がフォーク式である態様とすることもできる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る連続式焼結炉の全体平面（断面）図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図６】予熱室用ワーク搬送装置によるワーク搬送手順を示す説明図である。
【図７】焼結室用ワーク搬送装置によるワーク搬送手順を示す説明図である。
【図８】図２のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の一形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係る連続式焼結炉１は、搬入部２と、予熱部３と、焼結部４と、冷却部５と、搬出部６を備え、これらが連続的に配置されている。ワークは、所定数がトレイＴに載せられ、多数のトレイＴが一つずつ前記搬入部２から予熱部３、焼結部４、冷却部５、搬出部６の順に搬送されて、この過程で所定の処理が完了する。前記予熱部３と前記焼結部４では、それぞれ独立した条件でワークの処理が可能である。
【００２０】
前記ワークの一例としては、内燃エンジンのバルブシートを挙げることができる。このバルブシートは、内燃エンジンにおいて、吸気弁、排気弁の弁座となり、各弁と接触して燃焼室の気密性を保持する部品である。一例として、前記バルブシートは、薄型のトレイ一つに１０個ずつ収められる。但し、ワークの具体的な内容やトレイの具体的態様等は、前記のものに限定される必要はない。
【００２１】
前記搬入部２は、ワークを載せたトレイＴ（以下、単にトレイという。）を前記予熱部３へと装入するためのゾーンである。前記搬入部２にはワーク搬入装置７が配設されている。該ワーク搬入装置７は、図示例では、入口プッシャー８と、入口リフター９（図２参照）と、装入プッシャー１０とで構成され、いずれも、エアシリンダをアクチュエータとして作動する。トレイは、前記入口プッシャー８で押されて前記入口リフター９上に載せられ、該入口リフター９で所定の装入高さ位置まで上昇させられる。そして前記トレイＴは、前記装入プッシャー１０の作動で前記予熱部３へと一つずつ順次装入される。
【００２２】
なお、前記搬入部２は不活性ガス雰囲気としておき、予熱室１１への酸素の流入を抑制し、ワークの酸化を抑制することが好ましい。
【００２３】
図２に示すように、前記予熱部３は、内部に予熱室１１を画成する予熱炉体１２を備え、該予熱炉体１２の一つの側壁に、ワーク装入口１３が形成されている。前記トレイＴは、前記装入プッシャーで押されて前記ワーク装入口１３を通り、ワーク受入時位置１４へと装入される。
【００２４】
前記予熱室１１には、前記ワーク受入時位置１４から所定のワーク送出時位置１５までワークを下方へ順次移動させる予熱室用ワーク移送装置１６が配設されている。本実施の形態では、多段フォーク式の固定棚１７と、同じく多段フォーク式の移動棚１８との組み合わせで、前記予熱室用ワーク移送装置１６が形成される。固定棚１７、移動棚１８とも、各フォーク１７ｆ，１８ｆは、トレイＴを支持できる大きさである。前記移動棚１８のフォーク１８ｆの段数は、前記固定棚１７のフォーク１７ｆの段数より１段だけ少ない段数とされ、段と段の間の上下間隔は、移動棚１８、固定棚１７とも略同一で均等である。さらに、図８に示すように、前記移動棚１８のフォーク１８ｆの形状は、前記固定棚１７の上下のフォーク間に突入した状態で上下に通り抜け可能な形状とされている。
【００２５】
なお、固定棚または移動棚のいずれか一方がフォーク式であり、他方が例えば矩形の棚であっても、前述のように上下に通り抜け可能な形状、機能を有すれば良く、また、前記機能を有すれば其の外の形状を排除するものではない。
【００２６】
前記固定棚１７と前記移動棚１８は、フォーク１７ｆ，１８ｆを互いに向かい合わせて配設される。そして、移動棚１８が固定棚１７に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成され、これによりトレイＴが前記固定棚１７を上から下へと順次移動させられる。図示例では、図２に示すように、前記固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆ上が前記ワーク受入時位置１４とされ、前記固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆ上が前記ワーク送出時位置１５とされる。
【００２７】
前記移動棚１８の進退移動及び上下移動は、次の構成によって実現される。図２に示すように、前記移動棚１８の多段のフォーク１８ｆは、共通の支柱１９に取り付けられている。この支柱１９は、前記固定棚１７に対して進退移動自在及び上下移動自在とされている。
【００２８】
まず、前記移動棚１８の進退移動について具体的に述べると、前記支柱１９が前記予熱炉体１２を上下に貫通し、予熱炉体１２から上下に突出した支柱上端部１９ａと支柱下端部１９ｂは、水平な上ガイドレール２０と下ガイドレール２１のそれぞれに対して上下一対のガイドローラ２２を複数対用いて係合されている。前記上ガイドレール２０と前記下ガイドレール２１は、前記移動棚１８から前記固定棚１７の方向に向かって水平に延びている。前記支柱１９と前記予熱炉体１２との間には、前記予熱室１１の密閉性を保つように、断熱シール体２３が配設される。この断熱シール体２３は、前記支柱１９の進退移動に伴って前記予熱炉体１２の上下外面に沿って摺動し、且つ、前記支柱１９の上下動を許容する。前記支柱上端部１９ａと支柱下端部１９ｂにはエアシリンダをアクチュエータとするプッシャー２４が駆動上連結され、これらのプッシャー２４の作動によって、前記移動棚１８が前記固定棚１７に対して進退移動させられる。
【００２９】
次に、前記移動棚１８の上下移動について具体的に述べると、前記上ガイドレール２０には、昇降アクチュエータとして、サーボモータで制御されるジャッキ２５が連結される。一方、前記下ガイドレール２１には、前記ジャッキ２５の作動に伴う前記支柱１９の上下移動を案内するための昇降案内機構２６が配設される。前記ジャッキ２５の作動により前記支柱１９が上下動させられることで、前記移動棚１８が上下移動させられる。
【００３０】
前記構成において、前記移動棚１８の前記固定棚１７に対する進退移動と上下移動の組み合わせにより、前記固定棚１７をトレイＴが上から下へと順次移動させられる。
【００３１】
具体的には、移動棚１８が固定棚１７から水平方向に離間し、且つ、横から見て移動棚１８の最上段のフォーク１８ｆが固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆと上から二段目のフォーク１７ｆとの間に位置する図２の状態を、移動棚１８の初期状態とする。このとき、移動棚１８のフォーク数は固定棚１７のフォーク数より一つ少ない（図示例では、前記固定棚１７がフォーク４段構成、前記移動棚１８がフォーク３段構成）ので、移動棚１８のフォーク１８ｆはすべて、横から見て固定棚１７の上下のフォーク間に位置することになる。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、第一の動作として、前記初期状態から、前記移動棚１８が前記固定棚１７方向へ進出移動し、移動棚１８の各フォーク１８ｆが固定棚の上下のフォーク１７ｆ，１７ｆ間に突入する。
【００３３】
図６（ｂ）に示すように、第二の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分上昇する。これにより、固定棚１７のフォーク１７ｆ上のトレイＴが移動棚１８のフォーク１８ｆによってリフトアップされる。
【００３４】
図６（ｃ）に示すように、第三の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７から離れる方向に退避移動する。
【００３５】
図６（ｄ）に示すように、第四の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分下降する。
【００３６】
図６（ｅ）に示すように、第五の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７方向へ進出移動し、移動棚１８の各フォーク１８ｆが固定棚１７の上下のフォーク１７ｆ，１７ｆ間に突入する。
【００３７】
図６（ｆ）に示すように、第六の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分下降する。これにより、移動棚１８のフォーク１８ｆ上のトレイＴが固定棚１７のフォーク１７ｆ上に移し替えられる。
【００３８】
図６（ｇ）に示すように、第七の動作として、前記移動棚１８が前記固定棚１７から離れる方向に退避移動する。
【００３９】
図６（ｈ）に示すように、第八の動作として、前記移動棚１８がフォーク１段分上昇し、図２に示す前記初期状態へ戻る。
【００４０】
図６（ｃ）〜図６（ｈ）の間、すなわち第三の動作から第八の動作の間に、次のトレイＴがワーク搬入装置７により、予熱室１１のワーク受入時位置１４である固定棚１７の最上段のフォーク１７ｆ上に順次搬入される。そして、前記一連の動作の繰り返しにより、固定棚１７の各フォーク１７ｆ上のトレイＴが順次下の段のフォーク１７ｆ上へと移動することになる。
【００４１】
図２に示すように、前記予熱炉体１２には多数のヒータ２７が配設されている。これらのヒータ２７は、予熱室１１内の雰囲気ガスおよびトレイＴに載せられたワーク等を加熱する。図示例では、多数の棒状のヒータ（一部のみ図示）２７が予熱室１１を水平に横切るように配設され、各ヒータ２７の両端部が前記予熱炉体１２の互いに対向する側壁に支持されている。前記ヒータ２７により前記予熱室１１内は、例えば、８００〜１３００℃の範囲の所定の脱ロウ温度まで昇温させられた状態である。すなわち、搬入部２から予熱室１１にワークが移動したときに、ワークは極めて急速に加熱される。具体的には数分で脱ロウ温度まで昇温するので、脱ロウ時間を従来と比べて非常に短時間で行うことができる。
【００４２】
図３に示すように、前記予熱炉体１２には、予熱用雰囲気ガスの入口２８と出口２９が形成されている。予熱用雰囲気ガス入口２８は前記予熱炉体１２の底部に形成され、予熱用雰囲気ガス出口２９は前記予熱炉体１２の天井部に形成される。そして、前記入口２８から供給された雰囲気ガスは、前記予熱室１１内を充満しつつ上向きに流通し、前記出口２９から取り出される。取り出されたガスにはワークからの脱脂分（バインダ）が含まれるので、図示しないアフターバーナで再燃焼させられる。
【００４３】
なお、予熱用雰囲気ガスは、例えば窒素と水素の混合ガスである。脱ロウにより発生するガス成分を上方に円滑に排出するために、雰囲気ガスは下方から上方に流すことが好ましく、また焼結室３０に移動する直前のワークに脱ロウ成分が付着して、焼結への悪影響を及ぼすことを抑制するために、ワークを上から下に移動させるのが好ましい。
【００４４】
以上の構成により、前記トレイ（ワーク）は、前記予熱室１１内において、前記固定棚１７のフォーク１７ｆ上を一段ずつ下降しながら、加熱された予熱用雰囲気ガス中で脱ロウ処理される。
【００４５】
前記固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆ上（ワーク送出時位置１５）に到達したトレイＴは順次、前記焼結部４へと送られる。
【００４６】
図３に示すように、前記焼結部４は、内部に焼結室３０を画成する焼結炉体３１を備える。該焼結炉体３１は前記予熱炉体１２と一側壁３２を共有している。このため、予熱室１１及び焼結室３０における放散熱が低減され、熱効率が良い。前記一側壁３２、すなわち、前記予熱室１１と前記焼結室３０の間の隔壁３２には、前記予熱室１１の前記ワーク送出時位置１５と前記焼結室３０のワーク受入時位置３３とを連通させるワーク転送通路３４が形成されている。該ワーク転送通路３４は仕切り扉３５で開閉自在とされる。該仕切り扉３５は、エアシリンダ３５ａをアクチュエータとして昇降駆動される。前記ワーク転送通路３４は、前記予熱室１１のワーク送出時位置１５に到達したトレイＴを前記焼結室３０へ送るたびごとに開閉させられる。
【００４７】
前記ワーク転送通路３４を介してのトレイＴの移送は、第一のワーク転送装置８０によって行われる。該第一のワーク転送装置８０は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャーであり、図示例では、前記予熱炉体１２に支持されている。前記第一のワーク転送装置８０は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記予熱室１１を横切って伸び、前記予熱室１１内において前記ワーク送出時位置１５にあるトレイＴを押し、前記仕切り扉３５が下降して開放されたワーク転送通路３４を通って前記トレイＴを焼結室３０の前記ワーク受入時位置３３へと搬送する。
【００４８】
なお、前記プッシャー３７との干渉を避けるため、前記予熱室１１の固定棚１７の最下段のフォーク１７ｆと、前記焼結室３０の固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆには、上面に切欠き５０が形成されている（図２及び図４参照）。
【００４９】
前記焼結室３０には、前記ワーク受入時位置３３からワーク送出時位置５１までワークを上方へ順次移動させる焼結室用ワーク移送装置３６が配設されている。本実施の形態では、前記予熱室用ワーク移送装置１６と同じく、多段フォーク式の固定棚３７と、多段フォーク式の移動棚３８との組み合わせで、前記焼結室用ワーク移送装置３６が形成される。固定棚３７、移動棚３８とも、各フォーク３７ｆ，３８ｆは、トレイＴを支持できる大きさである。前記移動棚３８のフォーク３８ｆの段数は、前記固定棚３７のフォーク３７ｆの段数より１段だけ少ない段数とされ、段と段の間の上下間隔は、移動棚３８、固定棚３７とも略同一で均等である。さらに、前記予熱室用ワーク移送装置１６における前記固定棚１７と前記移動棚１８との関係と同じく、前記移動棚３８のフォーク３８ｆの形状は、前記固定棚３７の上下のフォーク間に突入した状態で上下に通り抜け可能な形状とされている。
【００５０】
図示例では、前記固定棚３７がフォーク１１段構成、前記移動棚３８がフォーク１０段構成とされ、前記予熱室用ワーク移送装置１６のものよりフォークが多数とされている。これは、前記焼結炉３０内における処理時間を前記予熱室１１内における処理時間より長くするためである。
【００５１】
なお、固定棚３７または移動棚３８のいずれか一方がフォーク式であり、他方が例えば矩形の棚であっても、前述のように上下に通り抜け可能な形状、機能を有すれば良く、また、前記機能を有すれば其の他の形状を排除するものではない。
【００５２】
前記固定棚３７と前記移動棚３８は、フォーク３７ｆ，３８ｆを互いに向かい合わせて配設される。そして、移動棚３８が固定棚３７に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成され、これによりトレイＴが前記固定棚３７を下から上へと順次移動させられる。図示例では、前記固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆ上が前記ワーク受入時位置３３とされ、前記固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆが前記ワーク送出時位置５１とされる。
【００５３】
前記移動棚３８の進退移動及び上下移動は、次の構成によって実現される。前記移動棚３８の多段のフォーク３８ｆは、共通の支柱３９に取り付けられている。この支柱３９は、前記固定棚３７に対して進退移動自在及び上下移動自在とされている。
【００５４】
まず、前記移動棚３８の進退移動について具体的に述べると、前記支柱３９が前記焼結炉体３１を上下に貫通し、焼結炉体３１から上下に突出した支柱上端部３９ａと支柱下端部３９ｂは、水平な上ガイドレール４０と下ガイドレール４１のそれぞれに対して上下一対のガイドローラ４２，４２を複数対用いて係合されている。前記上ガイドレール４０と前記下ガイドレール４１は、前記移動棚３８から前記固定棚３７の方向に向かって水平に延びている。前記支柱３９と前記焼結炉体３１との間には、前記焼結室３０の密閉性を保つように、断熱シール体４３が配設される。この断熱シール体４３は、前記支柱３９の進退移動に伴って前記焼結炉体３１の上下外面に沿って摺動し、且つ、前記支柱３９の上下動を許容する。前記支柱上端部３９ａと支柱下端部３９ｂにはエアシリンダをアクチュエータとするプッシャー４４が駆動上連結され、これらのプッシャー４４の作動によって、前記移動棚３８が前記固定棚３７に対して進退移動させられる。
【００５５】
次に、前記移動棚３８の上下移動について具体的に述べると、前記上ガイドレール４０には、昇降アクチュエータとして、図示しないサーボモータで制御されるジャッキ４５が連結される。一方、前記下ガイドレール４１には、前記ジャッキ４５の作動に伴う前記支柱３９の上下移動を案内するための昇降案内機構４６が配設される。前記ジャッキ４５の作動により前記支柱３９が上下動させられることで、前記移動棚３８が上下移動させられる。
【００５６】
前記構成において、前記移動棚３８の前記固定棚３７に対する進退移動と上下移動の組み合わせにより、前記固定棚３７をトレイＴが下から上へと順次移動させられる。
【００５７】
具体的には、図４に示すように、移動棚３８が固定棚３７から水平方向に離間し、且つ、横から見て移動棚３８の最下段のフォーク３８ｆが固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆよりやや低い位置にある状態を、移動棚の初期状態とする。このとき、移動棚３８のフォーク３８ｆは、最下段のものを除いて、横から見て固定棚３７の上下のフォーク間に位置することになる。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、第一の動作として、前記初期状態から、前記移動棚３８が前記固定棚３７方向へ進出移動する。これにより、移動棚３８の最下段のフォーク３８ｆが固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆの下方空間に突入し、移動棚３８のその他のフォークは、固定棚３７の上下のフォーク間に突入する。
【００５９】
図７（ｂ）に示すように、第二の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分上昇する。これにより、固定棚３７のフォーク上のトレイＴが移動棚３８のフォーク３８ｆによってリフトアップされる。
【００６０】
図７（ｃ）に示すように、第三の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７から離れる方向に退避移動する。
【００６１】
図７（ｄ）に示すように、第四の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分上昇する。
【００６２】
図７（ｅ）に示すように、第五の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７の方向へ進出移動し、移動棚３８の各フォーク３８ｆが、最上段のものを除いて固定棚３７の上下のフォーク間に突入する。移動棚３７の最上段のフォークは、固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆの上方空間に突入する。
【００６３】
図７（ｆ）に示すように、第六の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分下降する。これにより、移動棚３８のフォーク３８ｆ上のトレイＴが固定棚３７のフォーク３７ｆ上に移し替えられる。
【００６４】
図７（ｇ）に示すように、第七の動作として、前記移動棚３８が前記固定棚３７から離れる方向に退避移動する。
【００６５】
図７（ｈ）に示すように、第八の動作として、前記移動棚３８がフォーク１段分下降し、前記初期状態へ戻る。
【００６６】
図７（ｃ）〜図７（ｈ）の間、すなわち第三の動作から第八の動作の間に、次のトレイＴが前記第一のワーク転送装置８０により、焼結室３０のワーク受入時位置３３である固定棚３７の最下段のフォーク３７ｆ上に順次搬入される。そして、前記一連の動作の繰り返しにより、固定棚３７の各フォーク３７ｆ上のトレイＴが順次上の段のフォーク上へと移動することになる。
【００６７】
図３に示すように、前記焼結炉体３１には多数のヒータ４７が配設されている。これらのヒータ４７は、焼結室３０内の雰囲気ガスおよびトレイに載せられたワーク等を加熱する。図示例では、多数の棒状のヒータ４７が焼結室３０を水平に横切るように配設され、図４に一部のみ示すように、各ヒータ４７の両端部が前記焼結炉体３１の互いに対向する側壁に支持されている。前記ヒータ４７により前記焼結室３０内が、例えば１１００〜１４００℃程度に維持される。
【００６８】
図３に示すように、前記焼結炉体３１には、焼結用雰囲気ガスの入口４８と出口４９が形成されている。焼結用雰囲気ガス入口４８は前記焼結炉体３１の底部に形成され、焼結用雰囲気ガス出口４９は前記焼結炉体３１の天井部に形成される。そして、前記入口４８から供給された雰囲気ガスは、前記焼結室３０内を充満しつつ上向きに流通し、前記出口４９から取り出される。取り出されたガスは、図示しないアフターバーナで再燃焼させることが好ましい。なお、焼結用雰囲気ガスは、例えば窒素と水素の混合ガスである。
【００６９】
以上の構成により、前記トレイ（ワーク）Ｔは、前記焼結室３０内において、前記固定棚３７のフォーク３７ｆ上を一段ずつ上昇しながら、加熱された焼結用雰囲気ガス中で焼結処理される。
【００７０】
前記固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆ上（ワーク送出時位置５１）に到達したトレイＴは順次、前記冷却部５へと送られる。この目的で、図３に示すように、前記焼結炉体３１には、前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１と前記冷却部５のワーク受入時位置５２とを連通させるワーク転送通路５３が形成されている。図５に示すように、該ワーク転送通路５３は仕切り扉５４で開閉自在とされる。該仕切り扉５４は、エアシリンダ５５をアクチュエータとして昇降駆動される。前記ワーク転送通路５３は、前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１に到達したトレイＴを前記冷却部５へ送るたびごとに開閉させられる。
【００７１】
図３に示すように、前記ワーク転送通路５３を介してのトレイＴの移送は、第二のワーク転送装置５６によって行われる。該第二のワーク転送装置５６は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャーであり、図示例では、前記焼結炉体３１に支持されている。前記第二のワーク転送装置５６は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記焼結室３０を横切って伸び、前記焼結室３０内において前記ワーク送出時位置５１にあるトレイＴを押し、前記仕切り扉５４が上昇して開放されたワーク転送通路５３を通って前記トレイＴを前記冷却部５の前記ワーク受入時位置５２へと搬送する。
【００７２】
なお、前記プッシャーとの干渉を避けるため、前記焼結室３０の固定棚３７の最上段のフォーク３７ｆには、上面に切欠き５７が形成されている（図４参照）。
【００７３】
図５に示すように、前記冷却部５は、内部に冷却室５８を画成する内外二重の水冷ジャケット５９を備え、前記冷却室５８内に、冷却室用ワーク移送装置６０と、送風機６１が配設されている。前記冷却室用ワーク移送装置６０は、前記冷却室５８において、前記ワーク受入時位置５２からワーク送出時位置６２までワークを上下方向に順次移動させる。前記送風機６１は、前記冷却室用ワーク移送装置６０によるワークの移送中に、該ワークに対して送風してこれを強制冷却する。前記水冷ジャケット５９内には冷却水が流通させられる。その結果、ワークは、前記冷却室５８内において、例えば１００℃程度まで効率的に冷却される。
【００７４】
前記冷却室用ワーク移送装置６０はチェーンコンベア式のものとされている。すなわち、本実施の形態では、前記冷却室用ワーク移送装置６０は、一対の上スプロケット６３と一対の下スプロケット６４との間に二本のチェーン６５を巻き掛けてなるチェーンコンベア６６に等間隔で多数の受棚６７を配設し、これらの受棚６７が上下ループ状に循環するようにしたものである。循環の駆動源としては、前記上下いずれかのスプロケットを駆動する図示しないサーボモータ等が用いられる。チェーンコンベア６６の上部の所定の位置に到達した受棚６７の位置が前記ワーク受入時位置５２とされ、この時点でチェーンコンベア６６の下部の所定の位置に到達した受棚６７の位置が前記ワーク送出時位置６２とされる。受棚６７が前記ワーク受入時位置５２に到達したことを図示しない光電センサ等の位置検出器で検出し、ここで得られる信号を用いて前記サーボモータ等の駆動原が制御される。この繰り返しにより、前記受棚６７が一段分ずつ、前記ワーク受入時位置５２から前記ワーク送出時位置６２へと（図示では１０段分）上から下へ移動する。
【００７５】
前記焼結室３０の前記ワーク送出時位置５１に達したトレイＴは、前記ワーク最終移送装置５６によって、前記冷却室５８の前記ワーク受入時位置５２に停止した前記受棚６７上へと移送される。そして、前記冷却室用ワーク移送装置６０の間欠的な作動により、トレイが順次下に送られ、同時に、後続の受棚６７上には順次次のトレイＴが載せられる。トレイＴを載せた受棚６７が前記ワーク送出時位置６２で停止すると、ワーク搬出装置６８（図１参照）が作動してトレイＴが前記冷却室５８から前記搬出部６へと取り出される。ワークの取り出しのため、前記水冷ジャケット５９には、前記ワーク送出時位置６２の側方となる位置にワーク搬出口６９が形成される。
【００７６】
前記ワーク搬出装置６８は、エアシリンダをアクチュエータとするプッシャー７０であり、図示例では、前記水冷ジャケット５９に支持されている。前記ワーク搬出装置６８は、トレイＴの移送時に伸長作動して前記冷却室５８を横切って伸び、該冷却室５８内において前記ワーク送出時位置６２にあるトレイＴを押し、前記ワーク搬出口６９から前記搬出部６へと搬出する。
【００７７】
図１に示すように、前記搬出部６には、ワークを円滑に搬出できるように、出口リフター７１や出口プッシャー７２が適宜配設される。
【００７８】
図示してはいないが、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８には、各室内の温度を常時検出するために熱電対などの測温体が配設される。
【００７９】
本実施の形態に係る連続式焼結炉１によれば、前記予熱室１１と前記焼結室３０においてそれぞれ独立した条件でワークの処理が可能であるので、脱ロウ及び焼結をそれぞれの最適な条件で行うことが可能となり、処理時間の短縮につながる。
【００８０】
例えば、ワークとして前記バルブシートを用い、従来の汎用炉で脱脂、焼結処理を行ったところ、６〜７時間を要した。これに対し、同じバルブシートを本実施の形態の装置で処理したところ、４８〜５０分の処理時間で、従来の汎用炉による処理品に優るとも劣らない品質の処理品が得られた。すなわち、各室におけるトレイの移動を２分で１段分移動するように設定すると、一つのトレイの処理時間は、予熱室で６分、焼結室で２２分、冷却室で２０分であり、合計処理時間は４８〜５０分となる。従来と比べて著しく短い処理時間で、従来と同等の品質が実現できたのである。
【００８１】
また、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８におけるワークの移動方向が上下方向であるので、前記予熱室１１、前記焼結室３０及び前記冷却室５８の面積が小さくてすみ、配設スペースが節約できる。
【００８２】
さらに、前記予熱室１１と前記焼結室３０が前記隔壁３２と前記仕切り扉３５で仕切られているので、予熱室１１で発生した、ロウを含むガスによって焼結室が汚染されることもない。
【００８３】
本発明の範囲内で、前記実施の形態に対し種々の変更を加えることもできる。
【００８４】
例えば、前記実施の形態とは逆に、前記予熱室１１内においてトレイＴを下から上へと移動させ、前記焼結室３０内においてトレイＴを上から下へと移動させ、前記冷却室５８内においてトレイＴを下から上へと移動させる構成としてもよい。
【００８５】
また、前記予熱室用ワーク搬送装置１６及び／又は前記焼結室用ワーク搬送装置３６を、前記冷却室用ワーク搬送装置６０と同じくチェーンコンベア式のものとしたり、前記冷却室用ワーク搬送装置６０を、前記予熱室用ワーク搬送装置１６や前記焼結室用ワーク搬送装置３６の如き形式としたりすることもできる。
【符号の説明】
【００８６】
７ ワーク搬入装置
１１ 予熱室
１４ 予熱室のワーク受入時位置
１５ 予熱室のワーク送出時位置
１６ 予熱室用ワーク移送装置
３０ 焼結室
３２ 隔壁
３３ 焼結室のワーク受入時位置
３４ ワーク転送通路
３５ 仕切り扉
３６ 焼結室用ワーク移送装置
５１ 焼結室のワーク送出時位置
５６ 第二のワーク転送装置
８０ 第一のワーク転送装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室と焼結室が隣接して配設され、ワークを前記予熱室のワーク受入時位置へと順次搬入するワーク搬入装置が配設され、前記予熱室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる予熱室用ワーク移送装置が配設され、前記予熱室と前記焼結室の間の隔壁には前記予熱室の前記ワーク送出時位置と前記焼結室のワーク受入時位置とを連通させるワーク転送通路が設けられ、該ワーク転送通路は仕切り扉で開閉自在とされ、前記ワーク転送通路を介して前記予熱室内のワークを前記焼結室内へと移動させる第一のワーク転送装置が配設され、前記焼結室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる焼結室用ワーク移送装置が配設され、前記焼結室の前記ワーク送出時位置のワークを前記焼結室から順次搬出する第二のワーク転送装置が配設されている、連続式焼結炉。
【請求項２】
前記予熱室用ワーク移送装置と前記焼結室用ワーク移送装置の少なくともいずれかが、互いに向かい合わせて配設される複数段の固定棚と複数段の移動棚の組み合わせで構成され、該移動棚が前記固定棚に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成されることにより、ワークが前記固定棚を上下方向に順次移動させられる、請求項１に記載の連続式焼結炉。
【請求項３】
ワークを冷却する冷却室を備え、該冷却室には、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から搬出されたワークを受け入れるワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる冷却室用ワーク移送装置が配設されている、請求項１又は２に記載の連続式焼結炉。
【請求項４】
前記複数段の固定棚と前記複数段の移動棚の少なくとも一方の棚がフォーク式である、請求項２又は３に記載の連続式焼結炉。
【請求項１】
それぞれ独立した条件でワークの処理が可能な予熱室と焼結室が隣接して配設され、ワークを前記予熱室のワーク受入時位置へと順次搬入するワーク搬入装置が配設され、前記予熱室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる予熱室用ワーク移送装置が配設され、前記予熱室と前記焼結室の間の隔壁には前記予熱室の前記ワーク送出時位置と前記焼結室のワーク受入時位置とを連通させるワーク転送通路が設けられ、該ワーク転送通路は仕切り扉で開閉自在とされ、前記ワーク転送通路を介して前記予熱室内のワークを前記焼結室内へと移動させる第一のワーク転送装置が配設され、前記焼結室には前記ワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる焼結室用ワーク移送装置が配設され、前記焼結室の前記ワーク送出時位置のワークを前記焼結室から順次搬出する第二のワーク転送装置が配設されている、連続式焼結炉。
【請求項２】
前記予熱室用ワーク移送装置と前記焼結室用ワーク移送装置の少なくともいずれかが、互いに向かい合わせて配設される複数段の固定棚と複数段の移動棚の組み合わせで構成され、該移動棚が前記固定棚に対して進退移動自在且つ上下方向に移動自在に構成されることにより、ワークが前記固定棚を上下方向に順次移動させられる、請求項１に記載の連続式焼結炉。
【請求項３】
ワークを冷却する冷却室を備え、該冷却室には、前記第二のワーク転送装置によって前記焼結室から搬出されたワークを受け入れるワーク受入時位置からワーク送出時位置までワークを上下方向に順次移動させる冷却室用ワーク移送装置が配設されている、請求項１又は２に記載の連続式焼結炉。
【請求項４】
前記複数段の固定棚と前記複数段の移動棚の少なくとも一方の棚がフォーク式である、請求項２又は３に記載の連続式焼結炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０８８４２（Ｐ２０１１−２０８８４２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５１５８（Ｐ２０１０−７５１５８）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２２０４３５）株式会社ファインシンター (27)
【出願人】（３０６０３９１２０）ＤＯＷＡサーモテック株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２２０４３５）株式会社ファインシンター (27)
【出願人】（３０６０３９１２０）ＤＯＷＡサーモテック株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]