JPH0719693A - ワーク冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、加熱されたワークを短
時間で所定温度まで冷やすことができるような冷却装置
を提供することにある。 【構成】加熱されたワークＷを冷却するための冷却装置
２０は、ワークＷを収容する気密容器１０を備えてい
る。気密容器１０は、容器本体１１と、開閉可能な上蓋
１２を有している。また、上蓋１２を開閉する蓋駆動機
構１５と、気密容器１０内にワークＷを出し入れする移
送機構１６と、気密容器１０内のワークＷの表面に水を
噴霧する水供給機構１７と、気密容器１０内の空気を排
出して容器内を負圧にする真空引き手段１８と、気密容
器１０内の負圧を所定時間維持する制御手段１９などを
具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱された金属ワーク
等を冷却する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属機械部品等の加工または
組立を行う生産設備において、ワークを高温に加熱した
状態で所望の処理が実施される場合がある。そしてこの
加熱処理工程の後に、ワークの温度を室温程度まで下
げ、ワーク温度を安定させた状態で別の工程が実施され
る場合もある。

【０００３】例えばエンジンのミッションケース等のワ
ークをダイキャストによって製造する設備において、ワ
ークに生じた「巣」などの孔を埋めて気密性を確保する
ために、含浸工程においてワークにガラスや樹脂等の気
密材を含浸させかつ高温に加熱し、そののち冷却すると
いった工程が実施されている。このようなワークは、含
浸工程後にワークの気密性を確認するために、エアー差
圧式などのリークテストが実施される。このリークテス
トはワークの温度に敏感であるため、ワークをほぼ一定
の安定した温度まで冷却してからリークテストを実施し
なければならない。しかも作業の迅速化を図るためにワ
ークを速やかに冷却する必要がある。

【０００４】従来、このようなワークを所望温度まで冷
却する装置として、チラーユニットのように冷媒によっ
て冷却した空気をワークに作用させる冷却手段や、送風
ファンによる空冷によってワークの温度を室温程度まで
下げる設備などが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷却手段のうちチラーユニットによる冷却は、冷却
速度が速い反面、冷却工程以降の下流側工程が停滞した
時などにワークが冷え過ぎる傾向があり、安定したワー
ク温度を得にくいといった問題がある。一方、送風ファ
ンによる空冷の場合は安定したワーク温度が得られる反
面、所定のワーク温度まで冷却するのに長時間を要する
ため能率が悪く、しかも多数のファンを冷却ステージに
配置する必要があるため生産設備に占める冷却ステージ
の割合が大きく、スペースの有効利用を図る上で問題が
あった。従って本発明の目的は、加熱されたワークを短
時間で所定温度まで下げることができるような冷却装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明のワーク冷却装置は、図１に概念的に
示したように、冷却すべきワークＷを収容するための気
密容器１０を備えている。この気密容器１０は、容器本
体１１と、容器本体１１に対して開閉可能な上蓋１２を
有している。また、上蓋１２を開閉するための蓋駆動機
構１５と、この容器１０の内部にワークＷを出し入れす
るための移送機構１６と、ワークＷの表面に水を吹付け
る水供給機構１７と、容器１０の内部の空気を排出して
容器１０を負圧にする真空引き手段１８と、容器１０内
の負圧を所定時間維持する制御手段１９などを具備して
いる。

【０００７】

【作用】図１に示されるように、気密容器１０の内部に
ワークＷを収容した状態で、水供給機構１７によってワ
ークＷの表面に水を付着させたのち、真空引き手段１８
によって容器１０の内部を排気し負圧状態にする。この
負圧は制御手段１９によって所定時間維持される。真空
到達度は例えば１０〜７００Torr程度でよいが、必要に
応じて適宜に選択される。この真空引きによって、ワー
クＷの表面に付着していた水滴が速やかに蒸発すること
により、水の気化熱によってワークＷが短時間のうちに
冷却されるとともに、ワークＷの乾燥も同時になされ
る。冷却速度等は、真空引き手段１８による真空到達度
を制御したり、水供給機構１７によるワークＷの水滴付
着量などを制御することによって調整できる。ワークＷ
が冷却されたところで上蓋１２をあけ、移送機構１６に
よってワークＷを容器１０の外に取出す。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図２，３に例示したワーク冷却装置２
０は、工場等の建屋内に設置された基枠を構成するフレ
ーム２１と、このフレーム２１によって支持される気密
容器１０を備えている。フレーム２１は、建屋の床側に
構築された下部構造フレーム２２と、この下部構造フレ
ーム２２の上に立てられた複数本の支柱２３と、支柱２
３の上端側に設けられた上部構造フレーム２４などを備
えている。

【０００９】気密容器１０は、上面側に開口部３０を有
するタンク状の容器本体１１と、この容器本体１１の上
側に開閉可能に設けられた上蓋１２を備えている。容器
本体１１のフランジ部３１は下部構造フレーム２２によ
って支持されている。容器本体１１のフランジ部３１の
上方に、上蓋１２のフランジ部３２が対向している。こ
れらフランジ部３１，３２の間に、上蓋１２を閉じた時
に容器１０の気密を保つためのＯリング等のシール材３
３が設けられている。

【００１０】上蓋１２は、上部構造フレーム２４に設け
られた蓋駆動機構１５によって、上下方向に動かすこと
ができるようになっている。この蓋駆動機構１５は、昇
降駆動用アクチュエータの一例としての流体圧を利用し
た直線駆動形のシリンダ機構４０と、上蓋１２がまっす
ぐに昇降動作するように上蓋１２を案内するガイドロッ
ド４１と、上部構造フレーム２４に設けられたガイドロ
ッド挿通用の軸受部材４２と、上蓋１２の上昇端および
下降端を検出するための検出装置４３などからなる。こ
の検出装置４３は、ガイドロッド４１の上部に設けられ
た被検出部４５をセンサ４６によって検出するものであ
る。

【００１１】上記シリンダ機構４０のシリンダ本体部４
７は上部構造フレーム２４に固定されている。シリンダ
本体部４７の下側に突出するロッド部４８は上蓋１２に
固定されている。従ってロッド部４８を下降あるいは上
昇させると、ロッド部４８の昇降動作に伴って上蓋１２
が下降あるいは上昇する。そして上蓋１２が所定の上昇
端まで上昇したことが検出装置４３によって検出された
時にシリンダ機構４０が停止することにより、上蓋１２
が上昇端で保持されるようになっている。上蓋１２を閉
じる際は、上蓋１２のフランジ部３２が容器本体１１の
フランジ部３１と接する位置（下降端）まで下降した状
態でシリンダ機構４０が停止することにより、上蓋１２
が完全に閉じた状態に保たれる。

【００１２】容器１０の内部にワーク受け台５０が設け
られている。図３等に示されるように、ワーク受け台５
０は、上下方向に延びる左右一対のガイドロッド５１に
よって、安定した姿勢で昇降可能に支持されている。ガ
イドロッド５１の上端５１ａは上部構造フレーム２４に
固定されている。ガイドロッド５１の下端５１ｂは容器
本体１１の底部側に延びており、水平方向の連結部材５
２によって左右のガイドロッド５１が互いに連結されて
いる。

【００１３】各ガイドロッド５１の上部側に、それぞれ
第１のスライドベアリング５５が設けられている。この
スライドベアリング５５は上蓋１２に設けられており、
ガイドロッド５１の軸線方向（上下方向）に上蓋１２が
円滑に相対移動することができるようにしている。

【００１４】ガイドロッド５１の下部側には、第２のス
ライドベアリング５６が設けられている。このスライド
ベアリング５６はワーク受け台５０に取付けられてい
る。従ってワーク受け台５０は、ガイドロッド５１の軸
線方向（上下方向）に円滑に相対移動することができ
る。ワーク受け台５０の上面側に、位置決めピン５７が
突設されている。このピン５７は、ワークＷに設けられ
た位置決め用の穴に嵌合する位置に設けられている。

【００１５】ワーク受け台５０は受け台駆動機構６０に
よって上下方向に駆動されるようになっている。この受
け台駆動機構６０は、上蓋１２に固定された受け台駆動
用アクチュエータの一例としてのシリンダ機構６１と、
このシリンダ機構６１のロッド６２の下端に連結された
延長用ロッド６３と、ワーク受け台５０の上昇端と下降
端の位置を検出するための高さ検出手段６４などを備え
ている。高さ検出手段６４は、ワーク受け台５０に設け
られた垂直方向の検出用ドグ６５と、このドグ６５の被
検出部６６が上蓋１２に対して上昇端（図４の状態）に
達したことを検出する上昇側センサ６７と、被検出部６
６が下降端（図２の状態）に達したことを検出する下降
側センサ６８などからなる。センサ６７，６８が取付け
られている基板６９は、上蓋１２に設けられている。

【００１６】容器１０の側方に、ワークＷを容器１０に
出し入れするための移送機構１６が設けられている。移
送機構１６の一例は水平方向に間欠的に往復移動可能な
トランスファーマシンである。この移送機構１６は、図
２において紙面と直交する方向（水平方向）に延びるレ
ール７５と、このレール７５に沿って水平方向に移動可
能な可動台７６を有している。この可動台７６に、容器
１０の方向に突出するワーク支持座７７が設けられてい
る。ワーク支持座７７の上面側に位置決めピン７８が突
設されている。この位置決めピン７８は、ワークＷの下
面に設けられた位置決め用の穴に嵌合するようになって
いる。

【００１７】上記可動台７６は、図示しない往復駆動機
構によって、図２に示した前進位置すなわち容器１０の
内側に入り込む位置と、容器１０の外に退避する後退位
置とにわたって、前進・後退可能としてある。往復駆動
機構の一例はラック・ピニオン等を用いたギヤ駆動式の
ものでもよいし、あるいは油圧シリンダのような直線駆
動形の流体アクチュエータが使われてもよい。上記ワー
ク支持座７７は、図２に示される前進位置にある時に、
ワーク受け台５０に対して上下方向に干渉しないような
形状に作られている。

【００１８】容器１０の内側に、水供給機構１７の噴霧
ノズル８０が設けられている。この噴霧ノズル８０は、
図１に示すように、給水配管８１を介して給水タンク８
２に接続されている。給水配管８１は、容器１０内の適
宜の位置に設けられた噴霧ノズル８０に応じて複数系統
に分岐している。給水タンク８２には水位の上限側を検
出するレベルスイッチ８３と水位の下限側を検出するレ
ベルスイッチ８４が設けられており、レベルスイッチ８
３，８４の間で水位が保たれるように、給水配管８１ａ
から水が補給される。

【００１９】容器本体１１の底部に接続されたドレン配
管８５は、給水タンク８２に導かれている。ドレン配管
８５の途中に開閉弁８６が設けられている。また、給水
配管８１の途中に、噴霧用ポンプ８７と電磁開閉弁８８
および噴霧量調整用の絞り弁８９などが設けられてい
る。

【００２０】また、真空引き手段１８は、容器本体１１
に接続された吸引配管９１と、大気開放用電磁開閉弁９
２と、真空スイッチ９３と、真空計９４と、真空引き用
の電磁開閉弁９５と、フィルタ９６と、真空ポンプ９７
などを備えている。これらのポンプ８７，９７や電磁開
閉弁８８，９２，９５等の各信号線は制御手段１９に接
続され、以下に述べるように制御手段１９によって所定
のシーケンス制御がなされる。制御手段１９の一例はマ
イクロコンピュータ等を用いたコントローラである。

【００２１】次に、上記実施例の冷却装置２０の動作に
ついて説明する。加熱されたワークＷは、移送機構１６
のワーク支持座７７に乗せられた状態で図２に示される
位置まで運ばれてくる。この時、上蓋１２は、シリンダ
機構４０のロッド部４８が上昇端まで上昇していること
により開蓋状態で待機しているので、ワーク支持座７７
に乗ったワークＷは、容器１０の内側の所定位置まで搬
入される。

【００２２】そののち、図４に示されるように受け台駆
動用シリンダ機構６１のロッド６２が上昇端まで移動す
ることにより、それまでワークＷを支持していたワーク
支持座７７の下側からワーク受け台５０が上昇してワー
クＷを受け取る。そして移送機構１６の可動台７６が容
器１０の外側まで後退することにより、上蓋１２を閉め
ることができる状態となる。

【００２３】そののち、図５に示されるように上蓋駆動
用シリンダ機構４０のロッド部４８が下降端まで移動す
ることにより、上蓋１２のフランジ部３２と容器本体１
１のフランジ部３１が互いに気密に接合する位置まで上
蓋１２が降下し、閉蓋状態が保たれる。

【００２４】そして水供給機構１７の噴霧用開閉弁８８
が開弁することにより、噴霧用ポンプ８７の吐出圧によ
って給水タンク８２内の水が噴霧ノズル８０を経てワー
クＷに噴霧される。そして一定量の水が噴霧されたの
ち、噴霧用開閉弁８８が閉じて噴霧停止となる。そのの
ち、真空ポンプ９７が始動するとともに真空引き用の開
閉弁９５が開弁することによって、容器１０の真空引き
が開始する。容器１０の圧力が設定値まで下がると、真
空スイッチ９３が作動することによってタイマによる計
時が開始し、容器１０の内部が一定時間所定の真空度に
保たれる。この真空引きにより、ワークＷの表面に付着
していた水滴が短時間で蒸発し、その気化熱によってワ
ークＷが冷却される。

【００２５】一定時間の真空保持後、真空引き用の開閉
弁９５が閉じ、真空ポンプ９７も停止する。また、大気
開放用の開閉弁９２が開弁することによって、容器１０
の内部が大気圧に戻る。また、残液回収用の開閉弁８６
が開くことにより、容器１０内の残液が給水タンク８２
に回収される。そして図４に示すように上蓋１２がシリ
ンダ機構４０によって上昇させられたのち、再び移送機
構１６のワーク支持座７７が容器本体１１の内側に前進
する。そののち、図２に示されるように、受け台駆動用
シリンダ機構６１のロッド６２が降下することによっ
て、ワーク受け台５０がワーク支持座７７の下側まで降
下することにより、ワークＷがワーク支持座７７に受け
渡される。そして、可動台７６が元の位置に後退するこ
とにより、ワークＷが次工程の搬送位置まで移動して１
サイクル終了となる。

【００２６】上記冷却装置２０は、図６に一例を示すよ
うな一連のワーク処理工程においてワークＷを冷却する
ために使われる。図６に示されたワーク処理工程は、例
えばエンジンのトランスミッションのように気密性が要
求されるワークＷを製造する生産設備において、金型鋳
造されたワークＷに樹脂等の気密材を含浸させる含浸工
程Ｓ１と、気密材を硬化させるためにワークＷを加熱す
る工程Ｓ２と、本実施例装置２０を用いてワークＷを急
冷する一次冷却工程Ｓ３と、送風ファン等を用いてワー
クＷを室温に保つ二次冷却工程Ｓ４と、リークテストを
実施する検査工程Ｓ５などからなる。

【００２７】含浸工程Ｓ１は、未硬化の樹脂等の気密材
にワークＷを漬け込む含浸ステップと、余分な樹脂等を
遠心分離装置などによって除く液切りステップと、水洗
いステップなどからなる。その後に行われる加熱工程Ｓ
２において、ワークＷは例えば加熱炉内で９０℃前後ま
で加熱されることによって気密材が硬化する。

【００２８】そして一次冷却工程Ｓ３において、前述し
たように冷却装置２０を使ってワークＷが短時間で冷却
される。この一次冷却工程Ｓ３は、真空引きによってワ
ークＷの表面を乾燥させることができるので乾燥工程も
兼ねる。こうしてほぼ所定温度まで短時間で冷却された
ワークＷは、二次冷却工程Ｓ４において送風ファン等に
よって空冷され、常温まで更に正確な温度に冷却され
る。そして検査工程Ｓ５においては、エアー差圧式リー
クテスト等によって、ワークＷに漏れがないかどうかが
検査される。

【００２９】本実施例の冷却装置２０によれば、加熱工
程Ｓ２において高温に加熱されたワークＷを短時間でほ
ぼ常温まで冷却することができ、しかもワークＷに供給
する水の噴霧量や真空到達度あるいは真空保持時間等を
制御することによって、冷却の度合いを制御することが
可能である。このため送風ファンによる二次冷却工程Ｓ
４に要する時間を大幅に短縮でき、ファンの設置数も少
なくてすみ、冷却ステージも短くてすむ。また、ワーク
乾燥も同時に行うことができるので、乾燥工程を別途に
設ける必要がなく、従って工程の簡略化に寄与できる。

【００３０】なお本発明の冷却装置は、上記実施例で述
べたようなワークＷを冷却する場合に限ることはなく、
要するに加熱されたワークを所定温度までなるべく速く
冷却したい場合に同様に適用できることは言うまでもな
い。また、気密容器や蓋駆動機構、移送機構、水供給機
構、真空引き手段、制御手段等の具体的態様を必要に応
じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ワークを短時間で効率
良く冷却することができ、冷却度を制御可能であり、ま
た、気密容器内で効率良く冷却が行われるためスペース
の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却装置の概念図。

【図２】本発明の一実施例を示す冷却装置の縦断面図。

【図３】図２に示された冷却装置の正面図。

【図４】図２に示された冷却装置のワーク受け台が上昇
した状態を示す縦断面図。

【図５】図２に示された冷却装置の上蓋が閉じた状態の
縦断面図。

【図６】冷却工程を含むワーク処理を工程順に示す図。

【符号の説明】

１０…気密容器、１１…容器本体、１２…上蓋、１５…
蓋駆動機構、１６…移送機構、１７…水供給機構、１８
…真空引き手段、１９…制御手段、２０…ワ−ク冷却装
置、Ｗ…ワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器本体およびこの容器本体に対して開閉
   可能な上蓋を有していて冷却すべきワークが収容される
   気密容器と、上記上蓋を開閉する蓋駆動機構と、上記容
   器内にワークを出し入れする移送機構と、上記容器内の
   ワークに水を吹付ける水供給機構と、上記容器内の空気
   を排出して容器内を負圧にする真空引き手段と、上記容
   器内の負圧を所定時間維持する制御手段とを具備したこ
   とを特徴とするワーク冷却装置。