Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung
und ein Aufkohlungsbehandlungsverfahren.
Beschreibung des Standes der Technik
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.
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.
So wurde zum Beispiel in dem Patentdokument JP
2004-27299 AA und Patentdokument JP
2002-357389 AA ein Vakuumafkohlungsofen offenbart, durch den der oben beschriebene
Vakuumaufkohlungsprozess zur Bereitstellung einer Aufkohlungsbehandlung für
den zu behandelnden Gegenstand verwendet wird.
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.
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.
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.
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.
Aus der DE 101 97 283 T5
sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuumwärmebehandlung bekannt.
Das Verfahren wird während der Zufuhr eines gemischten Gases aus Ethylengas
und Wasserstoffgas in einem evakuierten bzw. drucklosen Vakuumwärmebehandlungsofen
durchgeführt. Das Verfahren umfasst das Detektieren einer Menge an Ethylengas
und der Menge an Wasserstoffgas in dem Vakuumwärmebehandlungsofen, das Berechnen
einer äquivalenten Kohlenstoffkonzentration der Atmosphäre auf der Basis
der detektierten Menge Ethylengas und der Menge an Wasserstoffgas, und das Vergleichen
des berechneten Werts mit dem Zielwert, welcher auf der Basis der Materialspezifikation
und der erforderlichen Wärmebehandlungsqualität eines zu behandelnden
Gegenstands angesetzt wurde, so dass die in den Vakuumwärmebehandlungsofen
zugeführten Mengen an Ethylengas und Wasserstoffgas auf der Basis des Unterschieds
zwischen dem berechneten Wert und dem Zielwert reguliert werden. Hierbei wird die
Vorheiztemperatur gesteuert, welche auf einer vorherbestimmten Tabelle gemäß
den Abmessungen des zu behandelnden Materials basiert.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufkohlen sind in der
US 2002/0179187 A1 beschrieben.
Hierbei wird die Temperatur eines in dem Verfahren verwendeten Ofens von einem Temperaturfühler
gemessen und die Ofentemperatur wird durch ein Heizaggregat gesteuert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer vereinfachten
Konstruktion der Aufkohlungsvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines
Heizelementes;
3 ist eine vergrößerte
Schnittansicht, die schematisch eine Isolationskammer veranschaulicht; und
4 ist ein Blockdiagramm, welches die
funktionelle Konstitution eines Temperatureinstellsystems veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Eine Isolationskammer 31 (Behandlungskammer), die annähernd
in einer Rechteckform ausgebildet ist, ist innerhalb der Heizkammer 30
vorgesehen. Eine Isolationstür 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als Nächstes wird eine Erklärung des Betriebes (Aufkohlungsbehandlungsprozess)
der oben beschriebenen Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
gegeben.
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.
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.
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.
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.
Mit anderen Worten ausgedrückt misst das Temperaturmesssystem
110 die Temperaturen in einer Mehrzahl der Bereiche innerhalb der Isolationskammer
31.
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 eingegeben 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Heizkammern 30 oder mit einer Behandlungskammer
versehene Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung S1 anwendbar sein, in der dem zu behandelnden
Gegenstand eine andere Behandlung gegeben wird.