JP2016065288A

JP2016065288A - ワーク冷却方法及びワーク冷却装置

Info

Publication number: JP2016065288A
Application number: JP2014195221A
Authority: JP
Inventors: 芳和栗下; Yoshikazu Kurishita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP6252785B2

Abstract

【課題】加熱されたワークを効率よく安定して冷却する。【解決手段】本発明のワーク冷却方法は、冷却室２４に、冷却ファン３２、フード３６、導入路４６、及び、排気路５０を設け、フード３６の外面３８の、開口部４６ａと対向する位置３８ａを傾斜させて、フード３６の搬送路側端部４２を搬送路２０の幅方向端部５４へ向ける。そして、フード３６の外面３８、及び、導入路４６から導入した気体と冷却室２４内の気体との温度差を利用して、導入路４６から導入した気体を、搬送路２０の幅方向端部５４近傍へと誘導し、エアカーテンを形成させる。これによって、冷却ファン３２からの送風が、搬送路２０の幅方向端部５４から拡散することが防止されるため、冷却ファン３２から送風する気体の略全量を、搬送路２０上のワークＷの、搬送路２０の幅方向全体に当てることができ、ワークＷを効率よく安定して冷却することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、加熱されたワークを所定温度まで冷却するワーク冷却方法及びワーク冷却装置に関するものである。

従来、熱間鍛造部品等の加熱されたワークを、所定の温度まで冷却する際に、コンベヤ等の搬送手段によって、ファン等を利用して空気の流れを発生させた冷却室内を通過させて、ワークを搬送することで、ワークを冷却する方法等が行われている（例えば、特許文献１参照）。このような方法において利用される冷却室の一例として、冷却室の上方に設置したファンによって冷却室内の空気をワークへ送風する構造のものがある。

特開平３−７５３０５号公報

しかしながら、上術したような冷却室を通過させるワークの冷却方法は、加熱されたワークによって温度が上昇した冷却室内の空気をファンによって送風しており、又、上方からワークへ向けて送風された空気が、下方へ進むに従って外側へ広がる傾向にある。このため、冷却効率が悪く、特に、搬送手段の搬送路の幅方向端部で搬送されているワークに対しては、冷却効果が低い。これを補うために、冷却室を搬送方向側に広く設けて、ワークが冷却室を通過する時間を長くしているが、これによって冷却室の容積が大きくなり、空気の流れも悪くなってしまう。このため、冷却室内の温度制御が難しく、ワークを安定して冷却することが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加熱されたワークを効率よく安定して冷却することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。そのため、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）加熱されたワークを連続して搬送する搬送路に冷却室を設け、該冷却室にワークを通過させて所定温度までワークを冷却する冷却方法において、前記冷却室に、前記冷却室の外部から取り込んだ気体を前記搬送路に向けて送風する冷却ファンと、該冷却ファンの周囲に前記搬送路へ向けて設置されるフードと、前記冷却室の前記搬送路の搬送方向と平行な両側面に、該両側面と対向する前記フードの外面へ向いた開口部を有して、前記冷却室の外部から気体を導入する導入路と、前記冷却室の外部へ気体を排気する排気路とを設け、前記フードの外面の、少なくとも前記導入路の開口部と対向する位置を傾斜又は湾曲させて、前記フードの前記搬送路側端部を前記搬送路の幅方向端部へ向け、前記フードの外面、及び、前記導入路から導入した気体と前記冷却室内の気体との温度差を利用して、前記導入路から導入した気体を、前記搬送路の幅方向端部ないしその近傍へと誘導し、該気体の気流により、前記冷却ファンから前記搬送路へ向かう送風が、前記搬送路の幅の範囲に納まるように誘導するワーク冷却方法（請求項１）。

（２）上記（１）項において、前記搬送路により搬送されているワークの所定範囲あたりの総質量を、前記冷却室へ搬送する前に測定し、総質量を測定したワークが前記冷却室を通過する際に、測定したワークの総質量に基づいて、前記冷却ファンの送風速度を制御するワーク冷却方法（請求項２）。

（３）上記（１）（２）項において、前記排気路を、前記導入路と前記冷却ファンとにより、前記冷却室内に取り込む気体の合計量よりも多くの気体を排気可能な大きさに設けるワーク冷却方法。
（４）上記（１）から（３）項において、前記冷却室へワークを搬送する前に、前記冷却室内を予熱するワーク冷却方法。

（５）上記（１）から（４）項において、前記冷却ファンを、前記冷却室の天井から下方へ突出させて設置し、前記フードを、前記冷却室の天井から離間させると共に、前記フードの上面の内周部と前記冷却ファンの外周部との間に隙間ができるように設置し、前記排気路を、前記フードの内部の、前記冷却ファンの送風口よりも上側の位置から上方へ向けて、前記冷却室の外部へ連通するように設け、前記冷却室の側面に沿って上昇した気体を、前記フードの上面と前記冷却室の天井との間、及び、前記フードと前記ファンとの間の前記隙間を通して、前記フードの内部に流した後、前記排気路から排気するワーク冷却方法。

（６）加熱されたワークを連続して搬送する搬送路と、該搬送路に設置される冷却室とを備え、該冷却室にワークを通過させて所定温度までワークを冷却する冷却装置であって、前記搬送路に前記冷却室よりも搬送方向上流側に設置され、搬送されているワークの所定範囲あたりの総質量を測定するための質量測定手段と、ファン制御手段とを含み、前記冷却室は、該冷却室の外部から取り込んだ気体を前記搬送路に向けて送風する冷却ファンと、該冷却ファンの周囲に前記搬送路へ向けて設置されるフードと、前記冷却室の前記搬送路の搬送方向と平行な両側面に、該両側面と対向する前記フードの外面へ向いた開口部を有して、前記冷却室の外部から気体を導入する導入路と、前記冷却室の外部へ気体を排気する排気路と、予熱手段とを備え、前記フードの外面の、少なくとも前記導入路の開口部と対向する位置が傾斜又は湾曲されて、前記フードの前記搬送路側端部が前記搬送路の幅方向端部へ向けられており、前記ファン制御手段は、前記質量測定手段により測定したワークの総質量に基づいて、前記冷却ファンの送風速度を制御するものであるワーク冷却装置（請求項３）。

（７）上記（６）項において、前記排気路が、前記導入路と前記冷却ファンとから、前記冷却室内に取り込まれる気体の合計量よりも多くの気体を排気可能な大きさに設けられたワーク冷却装置。

（８）上記（６）（７）項において、前記冷却ファンは、前記冷却室の天井から下方へ突出して設置され、前記フードは、前記冷却室の天井から離間しており、前記排気路は、前記フードの内部から上方へ向かって前記冷却室の外部へ連通しており、前記フードの上面の内周部と前記冷却ファンの外周部との間に、前記冷却室の側面に沿って上昇した気体を前記フードの内部に流すための隙間が設けられているワーク冷却装置。

本発明はこのように構成したので、加熱されたワークを効率よく安定して冷却することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法で用いるワーク冷却装置の構成を側面から示した模式図である。図１のワーク冷却装置の冷却室を模式的に示す搬送方向の拡大断面図である。図１のワーク冷却装置の搬送路として用いるコンベヤの概略平面図である。図１のワーク冷却装置の冷却室における気体の流れを示しており、（ａ）は搬送方向から図示したイメージ図、（ｂ）は側面方向から図示したイメージ図である。冷却工程から均熱工程までのワークの温度変化を示すグラフであり、（ａ）は本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法によって冷却工程を実施したグラフ、（ｂ）は従来のワーク冷却方法によって冷却工程を実施したグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、図面の全体にわたって、同一部分は同一符号で示している。又、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法で用いるワーク冷却装置１０の構成を示している。ワーク冷却装置１０は、例えば、熱間鍛造部品等の加熱されたワークＷを、切削加工等の加工を施す前に、所定温度まで冷却するためのものである。なお、図１では、ワーク冷却装置１０と共に、ワーク冷却装置１０を用いた冷却工程の後に実施する均熱工程を行うための、均熱装置７０を示している。

図示のように、ワーク冷却装置１０は、質量測定手段１２、冷却室２４、ファン制御手段２８、及び、搬送路２０を備えている。搬送路２０は、図１の例では、質量測定手段１２が設けられた第１搬送部２０ａと、第２搬送部２０ｂと、冷却室２４及び均熱装置７０が設けられた第３搬送部２０ｃと、第４搬送部２０ｄとで構成されている。搬送路２０は、図１における右方向へワークＷを搬送する。

質量測定手段１２は、第１搬送部２０ａで搬送されているワークＷの、所定範囲あたりの総質量を測定するものである。すなわち、単体のワークＷの質量に関わらず、第１搬送部２０ａ上の所定範囲に含まれる、単体或いは複数のワークＷの総質量を測定する。質量測定手段１２は、図１の例では、ロードセル１４によって所定範囲のワークＷの総荷重を測定し、測定した荷重値を圧力変換器１６によって圧力値へ変換して、ファン制御手段２８へ送信する構成になっている。なお、質量測定手段１２が設置された第１搬送部２０ａは、コンベヤ等で構成されている。

冷却室２４は、搬送路２０の第３搬送部２０ｃで搬送されているワークＷを冷却するものであり、断熱材３０で囲われている。冷却室２４の構成について詳しく説明すると、冷却室２４は、図２に示されているように、冷却ファン３２、予熱手段３４、フード３６、導入路４６、及び、排気路５０を備えている。なお、冷却室２４の下方には、仕切部５８及び断熱材３０で仕切られて、後述する第３搬送部２０ｃとしてのスラットコンベヤの、戻り部分６２が通過するための空間が設けられている。

冷却ファン３２は、冷却室２４の外部から取り込んだ気体（例えば空気）を、搬送路２０の第３搬送部２０ｃへ向けて送風するものであり、冷却室２４の天井２４ｅから突出して設置されている。更に、冷却ファン３２は、詳しくは後述するが、ファン制御手段２８によって、送風速度が制御されるものである。
導入路４６は、冷却室２４の外部から内部へ気体を導入するためのものであり、冷却室２４の左右両側に設けられている。導入路４６の各々は、図２の例では導入ファン４８が設置された一端側が、冷却室２４の外部に開口し、他端側が、冷却室２４の側面２４ａ又は２４ｂに開口している。そして、導入路４６の他端側の開口部４６ａは、フード３６の外面３８へ向いて開口している。

フード３６は、冷却ファン３２の周囲に、搬送路２０の第３搬送部２０ｃへ向けて設置されている。すなわち、冷却ファン３２からの送風を、指向させて通過させるための開口部が、フード３６の搬送路側端部４２に配置される態様となっている。又、フード３６は、外面３８の、導入路４６の開口部４６ａと対向する位置３８ａが、冷却ファン３２の中心軸Ｃへ向けて下方に傾斜した形状になっている。すなわち、外面３８の開口部４６ａとの対向位置３８ａは、図２における右下又は左下へ向けて傾斜している。そして、傾斜した先の搬送路側端部４２は、搬送路２０の第３搬送部２０ｃの幅方向端部５４へ向けられている。なお、当然に、搬送路側端部４２の図中左右方向の幅は、搬送路２０の第３搬送部２０ｃ上を搬送されているワークＷの、図中左右方向の幅よりも大きくなっている。又、フード３６は、冷却室２４の天井２４ｅから離れて設置されており、冷却室２４の天井２４ｅとフード３６の上面４０とが離間している。更に、フード３６の上面４０の内周部４０ａと、冷却ファン３２の外周部３２ａとの間には、隙間Ｓが環状に設けられている。

排気路５０は、冷却室２４の内部から外部へ気体を排気するためのものであり、図２の例では、フード３６の内部から上方へ延びて冷却室２４の外部へ連通するように、フード３６の左右両側に接続されて設けられている。又、排気路５０は、２つの排気路５０の断面積の合計が、２つの導入路４６の断面積と、冷却ファン３２の外気取り込み口の有効断面積との合計よりも、大きくなるように形成されている。

又、搬送路２０の第３搬送部２０ｃは、図１及び図２の例では、コンベヤ状の搬送手段で構成されている。より詳しくは、図１及び図３に示すように、第３搬送部２０ｃは、搬送方向（図３中右方向）へ移動する複数の搬送板６０が、第３搬送部２０ｃとしてのスラットコンベヤの無限軌道部分を形成するように、無端状に接続された構成を有している。第３搬送部２０ｃの搬送板６０の各々には、図３に示すように、複数の通気孔５６が設けられており、第３搬送部２０ｃにより搬送されるワークＷは、搬送板６０上の、通気孔５６が設けられた領域に載置される。なお、図３には、第３搬送部２０ｃの搬送板６０を４つのみ図示しているが、上述したように、複数の搬送板６０は、図１に示されているような第３搬送部２０ｃのスラットコンベヤを構成する数量が、無端状に接続されている。

再度、図１及び図２を参照すると、予熱手段３４は、冷却室２４に加熱されたワークＷが搬送される前に、冷却室２４内を予熱するものであり、図１及び図２の例では、予熱手段３４として、冷却室２４の側面２４ａの上方に２つのバーナーが設置されている。
又、図１を参照して、第２搬送部２０ｂは、質量測定手段１２が設置された第１搬送部２０ａから、冷却室２４が設置された第３搬送部２０ｃへ、ワークＷを搬送するためのものである。又、第４搬送部２０ｄは、第３搬送部２０ｃにより搬送されて、冷却室２４及び均熱装置７０を通過した後の、ワークＷを搬出するためのものである。第２搬送部２０ｂ及び第４搬送部２０ｄは、図１の例では、夫々、重力を利用してワークＷを滑り下ろすシュートで構成されている。なお、搬送路２０の第１〜第４搬送部２０ａ〜２０ｄは、夫々、加熱されたワークＷを搬送できると共に、冷却室２４や均熱装置７０の温度環境に対応できるような、材料で構成されている。

ファン制御手段２８は、質量測定手段１２により測定した、搬送されているワークＷの所定範囲あたりの総質量に基づいて、冷却室２４に設置されている冷却ファン３２の送風速度を制御するものである。すなわち、図１の例では、圧力変換器１６から送信される、所定範囲のワークＷの荷重値を変換した圧力値に応じて、荷重値を測定したワークＷが冷却室２４を通過する際の、冷却ファン３２の送風速度を制御する。

なお、均熱装置７０は、図１の例では、冷却室２４に続いて搬送方向（図１中右方向）に連続して設けられた、４つの均熱室７２を有している。各均熱室７２には、ファン７４とヒーター７６とが設置されており、均熱室７２内を一定温度に保つようになっている。又、各均熱室７２の間、及び、冷却室２４と図中左側の均熱室７２との間は、アーチ状の隔壁７８によって仕切られている。

続いて、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法について、処理の流れに沿って説明する。
まず、冷却室２４へワークＷを搬送する前に、予熱手段３４により冷却室２４内を予熱する。この際、冷却ファン３２による送風と、導入路４６からの気体の導入とを行っている状態で、冷却室２４に加熱されたワークＷが搬入されて、ワークＷによって冷却室２４内の温度が上昇したときと同程度の温度まで、冷却室２４内を予熱する。更に、均熱室７２内の温度を、ファン７４及びヒーター７６によって一定温度にする。

次に、熱間鍛造等の前工程で加熱されたワークＷを、搬送路２０の第１搬送部２０ａで搬送しながら、質量測定手段１２により、ワークＷの所定範囲あたりの総質量を測定する。そして、ロードセル１４により測定したワークＷの荷重値を、圧力変換器１６により圧力値に変換して、ファン制御手段２８へ送信する。その後、総質量を測定したワークＷを、第１搬送部２０ａ及び第２搬送部２０ｂを介して、第３搬送部２０ｃへ搬送する。

続いて、第３搬送部２０ｃによりワークＷを搬送しながら、冷却室２４においてワークＷを冷却する。この際、ファン制御手段２８により、冷却室２４を通過しているワークＷの所定範囲あたりの総質量に基づいて、冷却ファン３２の送風速度を制御する。具体的には、所定範囲あたりの総質量が小さいワークＷが冷却室２４を通過する際は、ワークＷの総熱量も小さいことから、送風速度を小さくし、所定範囲あたりの総質量が大きいワークＷが冷却室２４を通過する際は、ワークＷの総熱量も大きいことから、送風速度を大きくする。なお、予熱手段３４による冷却室２４内の予熱は、加熱されたワークＷが冷却室２４に搬送されるタイミング等を考慮して、停止するものとする。

ここで、図４を参照して、冷却室２４内の気体の流れについて詳しく説明する。なお、図４では、図示の便宜上、冷却室２４の構成の一部の符号や導入ファン４８の図示等を省略しているため、省略した部分については、適宜、図２を参照することとする。又、図４において、矢印は冷却室２４内の気体の流れを示し、黒点は気流の分岐又は合流を示している。

上述したように、冷却室２４には、冷却室２４の外部から取り込んだ気体を第３搬送部２０ｃに向けて送風する冷却ファン３２と、冷却室２４の外部から気体を導入するための導入路４６と、冷却室２４の外部へ気体を排気するための排気路５０とが設けられている。まず、図４（ａ）の図中右側に設けられた導入路４６から導入する気体の流れについて説明する。導入ファン４８を利用して導入された気体は、導入路４６を通って、開口部４６ａから冷却室２４内へ流れ込み、フード３６の外面３８の、開口部４６ａと対向する位置３８ａに向かって流れる。すると、導入された気体は、外面３８の開口部４６ａとの対向位置３８ａの、図中左下へ向かって傾斜した形状に案内され、下方へ向かって流れる。又、導入された気体が、加熱されたワークＷ或いは予熱手段３４によって昇温した冷却室２４内の気体よりも、温度が低いことによっても、下方へ向かって流れる。そして、下方へ流れた気体は、第３搬送部２０ｃの幅方向端部５４の方へ流れる気流と、反時計回りの渦巻き状の気流とに分岐する。

第３搬送部２０ｃの幅方向端部５４の方へ流れた気体は、仕切部５８に衝突して図中右上方向に向きを変え、更に、第３搬送部２０ｃと仕切部５８との隙間を図中右方向へ流れる、後述する昇温した気体と合流して、側面２４ｂに沿って上方へ流れる。一方、渦巻き状の気流も、冷却室２４内を流れることで昇温して、上方へ向かって流れる。そして、これらの上方へ向かう気体が合流して、冷却室２４の天井２４ｅとフード３６の上面４０との間を流れ、更に、冷却ファン３２の外周部３２ａと上面４０の内周部４０ａとの間の隙間Ｓを通って、フード３６内へ流れる。隙間Ｓを通ってフード３６内へ流れた気体は、温度が高いことから、フード３６内で下降せずに、フード３６に開口して上方へ延びた排気路５０を通って、冷却室２４の外部へ流れ、冷却室２４から排気される。なお、図４（ａ）の図中左側に設けられた導入路４６から導入する気体の流れは、上述した図中右側に設けられた導入路４６から導入する気体の流れと、冷却ファン３２の中心軸Ｃを中心線とした線対称の流れになる。

次に、冷却ファン３２によって冷却室２４内に取り込まれた気体の、図４（ａ）で示される範囲の流れ、すなわち、第３搬送部２０ｃの幅方向及び上下方向の流れについて説明する。冷却ファン３２から取り込まれた気体は、フード３６の搬送路側端部４２にある開口部を通って、下方へ向けて送風される。この際、第３搬送部２０ｃの幅方向端部５４へ向けられ、かつ、第３搬送部２０ｃ上のワークＷの、図中左右方向の幅よりも大きい幅を有する、フード３６の搬送路側端部４２によって、冷却ファン３２から送風される気体が、第３搬送部２０ｃ上のワークＷの方へ指向されて流れる。更に、第３搬送部２０ｃの幅方向端部５４近傍には、上述した導入路４６から導入された気体の下方へ向かう流れが存在するため、冷却ファン３２から送風された気体は、図４（ａ）における左右方向に拡散することなく、第３搬送部２０ｃ上のワークＷへ向かって流れる。そして、ワークＷに向かった気体は、ワークＷの熱を奪いながらワークＷ間の隙間を通って、第３搬送部２０ｃの搬送板６０に到達し、更に、搬送板６０の複数の通気孔５６を通り抜けて、仕切部５８に到達する。その後、仕切部５８に到達した気体は、仕切部５８に衝突して図中の左右方向に分岐し、第３搬送部２０ｃと仕切部５８との隙間を図中の左右方向に向かって流れた後、上述したように、導入路４６から導入された気体と合流して、上方へ向かって流れる。この後は、導入路４６から導入された気体と同じ流れとなり、排気路５０から排気される。

一方、冷却ファン３２によって冷却室２４内に取り込まれた気体の、第３搬送部２０ｃの搬送方向及び上下方向の流れは、図４（ｂ）に示すように、ワークＷへ向かいながら拡散して流れる。すなわち、冷却ファン３２から送風されて、フード３６の図中左右方向の中心近傍を通る気体は、第３搬送部２０ｃ上のワークＷへ向かって流れ、ワークＷの熱を奪いながらワークＷ間の隙間を通って、第３搬送部２０ｃの搬送板６０に到達する。更に、搬送板６０に到達した気体は、搬送板６０の複数の通気孔５６を通り抜けて、仕切部５８に到達した後、仕切部５８に衝突して図中の左右方向に分岐する。そして、分岐した気体は、通気孔５６やワークＷ間の隙間を上記とは逆方向に通り抜けて、冷却室２４内を上方へ向かって流れる。他方、冷却ファン３２から送風されて、フード３６の図中左右方向の端部近傍を通る気体は、ワークＷへ向かって流れずに、冷却室２４の入口や、冷却室２４に隣接する均熱室７２の方へ流れ、或いは、冷却室２４内を上方へ向かって流れる。

そして、ワークＷから熱を奪った後に上方へ向かった気体と、冷却ファン３２から送風されてすぐに上方へ向かった気体とは、冷却室２４の側面２４ｃ及び２４ｄに沿って、冷却室２４の天井２４ｅまで上昇する。更に、上昇した気体は、冷却室２４の天井２４ｅとフード３６の上面４０との間、及び、冷却ファン３２の外周部３２ａと上面４０の内周部４０ａとの間の隙間Ｓを通って、フード３６内へ流れる。隙間Ｓを通ってフード３６内へ流れた気体は、図４（ａ）で説明した場合と同様に、温度が高いことから、フード３６内で下降せずに、フード３６に開口して上方へ延びた排気路５０（図４（ａ）参照）を通って、冷却室２４の外部へ流れ、冷却室２４から排気される。

続いて、冷却室２４において冷却したワークＷを、第３搬送部２０ｃによって、均熱装置７０の４つの均熱室７２を通過させて搬送する。均熱室７２の各々は、一定温度に保たれているため、ワークＷの全体が、時間をかけて一様な温度にされる。その後、４つの均熱室７２を通過したワークＷは、搬送路２０の第４搬送部２０ｄによって、ワーク冷却装置１０及び均熱装置７０から搬出される。

ここで、図５は、冷却工程及び均熱工程を実施して、ワークＷを所定温度まで冷却した場合の、ワークＷの温度変化を経時的に示したグラフである。なお、図５（ａ）が、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法により冷却工程を実施したグラフであり、図５（ｂ）が、従来のワーク冷却方法により冷却工程を実施したグラフである。又、図５（ａ）（ｂ）の夫々において、実線で示している曲線が、所定範囲あたりの総質量が大きいワークＷのグラフであり、破線で示している曲線が、所定範囲あたりの総質量が小さいワークＷのグラフである。更に、図５中、Ｔ（℃）はワークＷの温度、Ｔａは目標冷却温度、ｔ（ｍｉｎ）は時間、符号Ａは冷却工程を実施した範囲、符号Ｂは均熱工程を実施した範囲を、夫々示している。

図５（ａ）から、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法により冷却工程Ａを実施した場合は、冷却工程Ａを実施した直後のワークＷの温度Ｔが、所定範囲あたりの総質量が大きいものと小さいものとで、あまり差がないことが分かる。これに対し、従来のワーク冷却方法により冷却工程Ａを実施した場合は、冷却工程Ａを実施した直後のワークＷの温度Ｔが、所定範囲あたりの総質量が大きいものと小さいものとで、かなり差があることが分かる。更に、従来のワーク冷却方法により冷却工程Ａを実施した場合は、所定範囲あたりの総質量が小さいワークＷが急速に冷却されて、過冷却になっていることが分かる。

なお、フード３６の外面３８の、導入路４６の開口部４６ａと対向する位置３８ａは、図２及び図４の例では、冷却ファン３２の中心軸Ｃへ向けて下方に傾斜した形状になっている。しかしながら、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法では、外面３８の開口部４６ａとの対向位置３８ａが、開口部４６ａから導入される気体が下方へ向かって流れるように、湾曲した形状であってもよい。又、上記では、切削加工等の加工を施す前の、所謂素形材のワークＷを冷却する場合を例にして説明したが、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、これに限定されることなく、一部加工済み又は加工済みのワークＷを冷却する場合に適用してもよい。この場合には、詳細な説明は控えるが、冷却室２４等を密閉構造として、無酸化雰囲気になるように構成し、更に、冷却に用いる気体として冷却ガスを使用すればよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、図１に示すように、搬送路２０に設けた冷却室２４において、冷却ファン３２により冷却室２４の外部から取り込んだ気体を、搬送路２０で搬送されているワークＷへ送風するものである。これにより、加熱されたワークＷによって温度が上昇した冷却室２４内の気体よりも温度が低い、冷却室２４外部の気体をワークＷへ送風することとなるため、冷却室２４内の気体のみをワークＷへ送風する場合と比較して、冷却効果を高めることができる。更に、図２及び図４に示すように、冷却ファン３２の周囲に、搬送路２０へ向けてフード３６を設置することから、冷却ファン３２から搬送路２０上のワークＷへ向けた気体の指向性が高められて、より効果的にワークＷを冷却することが可能となる。又、冷却室２４に、冷却室２４内の気体を冷却室２４の外部へ排気する排気路５０を設けたことで、加熱されたワークＷによって温度が上昇した気体を排気することができる。更に、冷却室２４内の気体の逃げ道が確保されるため、冷却ファン３２や後述する導入路４６からの気体の取り込みを円滑に行うことができると共に、冷却室２４内の気体の流通を促進することができる。

又、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、図２に示すように、冷却室２４の外部から冷却室２４内に気体を導入する導入路４６を、冷却室２４の搬送路２０の搬送方向（紙面奥方向）と平行な両側面２４ａ、２４ｂに、フード３６の外面３８へ向けて開口させる。更に、フード３６の外面３８の、少なくとも導入路４６の開口部４６ａと対向する位置３８ａを、傾斜又は湾曲させることで、フード３６の搬送路側端部４２を搬送路２０の幅方向端部５４へ向けるものである。

これによって、図４（ａ）に示すように、冷却室２４内の気体よりも温度の低い気体が、フード３６の外面３８の傾斜又は湾曲された位置３８ａへ向けて導入されることとなる。このため、導入路４６から導入された気体が、冷却室２４内の気体との温度差と、フード３６の外面３８とによって、搬送路２０の幅方向端部５４ないしその近傍へと誘導され、この誘導された気体の気流によって、所謂エアカーテンが形成される。これにより、冷却ファン３２から搬送路２０へ向かう送風を、搬送路２０の幅方向端部５４ないしその近傍に形成されたエアカーテンによって、搬送路２０の幅の範囲に納まるように誘導することができる。このため、冷却ファン３２からの送風が、搬送路２０の幅方向端部５４から拡散することを防止することが可能となる。従って、冷却ファン３２から送風する気体の略全量を、搬送路２０上のワークＷの、搬送路２０の幅方向全体に当てることができるため、ワークＷを効率よく安定して冷却することが可能となる。更に、従来の冷却方法と異なり、ワークＷを冷却室２４に通過させる時間を長くする必要がないため、従来の冷却方法よりも冷却室２４を小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

又、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、図１に示すように、ワークＷを冷却室２４へ搬送する前に、質量測定手段１２により、搬送されているワークＷの所定範囲あたりの総質量を測定する。その後、総質量を測定したワークＷが冷却室２４を通過する際に、測定したワークＷの総質量に基づいて、ファン制御手段２４により冷却ファン３２の送風速度を制御するものである。具体的には、測定した総質量が大きいワークＷ（すなわち、所定範囲あたりの総熱量が大きいワークＷ）が冷却室２４を通過する際には、冷却ファン３２の送風速度を大きくする。一方、総質量が小さいワークＷ（すなわち、所定範囲あたりの総熱量が小さいワークＷ）が冷却室２４を通過する際には、冷却ファン３２の送風速度を小さくする。

これにより、総質量が大きいワークＷを冷却する際の冷却不足や、総質量が小さいワークＷを冷却する際の過冷却を、防止することが可能となる。このため、図５に示すように、冷却ファン３２の送風速度が一定である従来の冷却方法と比較して、総質量が異なるワークＷ間の、冷却後の温度のばらつきを小さくすることができ、ワークＷを安定して所定温度に冷却することが可能となる。更に、冷却後のワークＷの硬さのばらつきも小さくなることから、後にワークＷに対して行う切削加工等の加工精度を向上させることができると共に、切削加工等で用いる工具の損傷を抑制することができる。

更に、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、冷却室２４から外部へ気体を排気する排気路５０を、導入路４６と冷却ファン３２とにより、冷却室２４内に取り込む気体の合計量よりも多くの気体を排気可能な大きさに設けるものである。具体的には、導入路４６の断面積と、冷却ファン３２の外気取り込み口の有効断面積との合計よりも、大きい断面積を有する排気路５０を設置すればよい。これにより、冷却ファン３２及び導入路４６から冷却室２４内に取り込まれた気体が、加熱されたワークＷの熱によって熱膨張しても、十分な排気能力を有する排気路５０から円滑に排気することができる。このため、排気能力不足によって冷却室２４内の気体の流れが阻害されるようなことはなく、常に一定の冷却能力を維持することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、冷却室２４へワークＷを搬送する前に、図１及び図２に示すように、冷却室２４に設置したバーナー等の予熱手段３４によって、冷却室２４内を予熱するものである。すなわち、加熱されたワークＷが搬送される前の冷却室２４は、冷却室２４の外部と温度が変わらない状態であるため、この状態の冷却室２４へワークＷを搬送すると、ワークＷの急激な冷却が懸念される。又、冷却室２４内の気体と外部から取り込む気体との温度差がないため、この温度差を利用して冷却室２４内に気流を発生させることができない。このため、例えば、加熱されたワークＷが冷却室２４内を通過しているときと同程度の温度まで、冷却室２４内を予熱する。これによって、本冷却方法を用いた冷却工程を開始した直後から、冷却室２４内を一定の温度に保つことができるため、ワークＷを安定して冷却することができる。

又、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法は、図２に示すように、フード３６の上面４０と、冷却室２４の天井２４ｅとが離間するように、フード３６を設置する。更に、冷却室２４の天井２４ｅから突出した冷却ファン３２の外周部３２ａと、フード３６の上面４０の内周部４０ａとの間に、隙間Ｓを設けるものである。これによって、冷却室２４の側面２４ａ、２４ｂに沿って上昇した温度の高い気体を、フード３６の内部に導くための流路を確保する。更に、排気路５０を、フード３６の内部の、冷却ファン２４の送風口よりも上側の位置から上方へ向けて、冷却室２４の外部へ連通するように設けたものである。これにより、図４に示すように、冷却ファン３２の送風口から送風されている気体よりも温度の高い、フード３６の内部に導かれた気体は、フード３６の内部を、冷却ファン３２の送風口よりも上側の位置で、排気路５０へ向かって流れる。そして、冷却ファン３２からの気流に合流することなく、排気路５０から排気される。従って、冷却ファン３２により取り込まれた温度の低い気体を、搬送路２０上のワークＷに送風し、冷却室２４内を上昇してフード３６内に導かれた温度の高い気体を、排気路５０から排気するものとなる。このようにして、冷却室２４内に気体を流通させることで、効率よくワークＷを冷却することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るワーク冷却装置１０は、上述した本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法に用いられることにより、本発明の実施の形態に係るワーク冷却方法に対応する同等の作用効果を奏するものである。

１０：ワーク冷却装置、１２：質量測定手段、２０：搬送路、２４：冷却室、２４ａ〜ｄ：側面、２８：ファン制御手段、３２：冷却ファン、３４：予熱手段、３６：フード、３８：外面、３８ａ：導入路の開口部と対向する位置、４２：搬送路側端部、４６：導入路、４６ａ：開口部、５０：排気路、５４：搬送路の幅方向端部、Ｗ：ワーク

Claims

加熱されたワークを連続して搬送する搬送路に冷却室を設け、該冷却室にワークを通過させて所定温度までワークを冷却する冷却方法において、
前記冷却室に、
前記冷却室の外部から取り込んだ気体を前記搬送路に向けて送風する冷却ファンと、
該冷却ファンの周囲に前記搬送路へ向けて設置されるフードと、
前記冷却室の前記搬送路の搬送方向と平行な両側面に、該両側面と対向する前記フードの外面へ向いた開口部を有して、前記冷却室の外部から気体を導入する導入路と、
前記冷却室の外部へ気体を排気する排気路とを設け、
前記フードの外面の、少なくとも前記導入路の開口部と対向する位置を傾斜又は湾曲させて、前記フードの前記搬送路側端部を前記搬送路の幅方向端部へ向け、前記フードの外面、及び、前記導入路から導入した気体と前記冷却室内の気体との温度差を利用して、前記導入路から導入した気体を、前記搬送路の幅方向端部ないしその近傍へと誘導し、該気体の気流により、前記冷却ファンから前記搬送路へ向かう送風が、前記搬送路の幅の範囲に納まるように誘導することを特徴とするワーク冷却方法。
前記搬送路により搬送されているワークの所定範囲あたりの総質量を、前記冷却室へ搬送する前に測定し、
総質量を測定したワークが前記冷却室を通過する際に、測定したワークの総質量に基づいて、前記冷却ファンの送風速度を制御することを特徴とする請求項１記載のワーク冷却方法。
加熱されたワークを連続して搬送する搬送路と、該搬送路に設置される冷却室とを備え、該冷却室にワークを通過させて所定温度までワークを冷却する冷却装置であって、
前記搬送路に前記冷却室よりも搬送方向上流側に設置され、搬送されているワークの所定範囲あたりの総質量を測定するための質量測定手段と、ファン制御手段とを含み、
前記冷却室は、
該冷却室の外部から取り込んだ気体を前記搬送路に向けて送風する冷却ファンと、
該冷却ファンの周囲に前記搬送路へ向けて設置されるフードと、
前記冷却室の前記搬送路の搬送方向と平行な両側面に、該両側面と対向する前記フードの外面へ向いた開口部を有して、前記冷却室の外部から気体を導入する導入路と、
前記冷却室の外部へ気体を排気する排気路と、
予熱手段とを備え、
前記フードの外面の、少なくとも前記導入路の開口部と対向する位置が傾斜又は湾曲されて、前記フードの前記搬送路側端部が前記搬送路の幅方向端部へ向けられており、
前記ファン制御手段は、前記質量測定手段により測定したワークの総質量に基づいて、前記冷却ファンの送風速度を制御するものであることを特徴とするワーク冷却装置。