CN108136598A - 针对加热炉的工件搬出搬入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供针对加热炉的工件搬出搬入装置，所述工件搬出搬入装置具备加热工件的加热炉和相对于该加热炉搬出搬入上述工件的机械手。在上述机械手的操作连杆机构的前端部具备货叉，该货叉以将多个长条形状的货叉形成部件并行排列的状态构成。货叉形成部件(30)与长边方向正交的剖面为四边形，在该四边形中的供工件载置的工件载置面(32)涂覆有陶瓷隔热涂料(40)，使货叉形成部件(30)的上下表面(32、34)的热膨胀相等。

Description

针对加热炉的工件搬出搬入装置
技术领域
本发明涉及针对加热炉工件搬出搬入装置。特别涉及设置于机械手的操作连杆机构的前端部且用于将工件相对于加热炉搬出搬入的货叉。
背景技术
汽车车体的结构部件例如支柱部件一般是钢板制，通过冲压成型而成型。冲压成型在高温下进行，因此成型部件的材料(以下，称为工件)在冲压成型之前，被加热炉加热升温。将工件搬入加热炉或从加热炉搬出工件的动作通过机械手操作进行。具体而言，在装备于机械手的操作连杆机构的前端部的货叉(也称为爪)的上表面载置工件来进行机械手将工件相对于加热炉的搬出搬入。此外，货叉由多根长条形状的货叉形成部件并行排列而构成。货叉形成部件通常是管形状，与长边方向正交的剖面为四边形。
从生产效率的观点考虑，加热炉通常采用多层式加热炉。工件通过货叉被机械手控制，被搬出搬入该加热炉。此外，加热炉为了将工件加热至规定温度而处于高温(约900℃)。利用加热炉将工件加热至规定温度之后，输送至下一工序的冲压成型工序，冲压成型为制品形状。
上述中，在工件搬出搬入加热炉时，货叉也暴露在加热炉的高温中被加热。特别是在利用货叉将被加热炉加热后的工件搬出时，货叉的载置工件的上表面也会受到被加热到高温的工件的高温影响。此外，搬出时工件对货叉的高温影响一直到工件传递到下一工序的冲压成型工序为止。此外，因为货叉是由货叉形成部件并行排列而成，因此具体而言，各个货叉形成部件受到加热炉以及工件的高温影响，从而货叉整体也会受到影响。
因此，在货叉形成部件中，载置工件的上表面(工件载置面)相比与上表面(工件载置面)相对的下表面而言更易受到高温的影响，上下表面产生温差。因此，在货叉形成部件整体由相同材质形成的情况下，上下表面的热膨胀不同，温度高的上表面相比下表面而热膨胀。于是，货叉形成部件在沿长边方向观察时向下方垂下变形。该现象在构成货叉的全部货叉形成部件上发生。其结果是，货叉整体向下方垂下变形。即货叉的前端部相对于预先设定的位置状态而处于垂下的位置状态。
向加热炉的各层插入货叉时的高度位置通常按照货叉的正规形状状态来设定。因此，若货叉如上述那样由于热变形而产生垂下变形，则为了搬出搬入工件而使货叉进入加热炉时，与加热炉的出入口接触，会使加热炉和货叉破损。
为了解决上述问题，日本特开2014-77567号公报中提出在工件输送杆中流动冷却水的方法。然而，对于该方法的情况，需要从外部向工件输送杆(货叉形成部件)引入冷却水来处理。因此，缺点是结构无论怎样都会变得复杂，从而希望不与外部协作而是通过货叉形成部件的结构本身就能解决。
因此，需要通过货叉形成部件的结构本身使工件载置面和该工件载置面的对面的热膨胀大致相等从而防止或抑制货叉的垂下。
发明内容
作为本发明的一个实施方式的针对加热炉的工件搬出搬入装置具备加热工件的加热炉和相对于该加热炉搬出搬入上述工件的机械手。在上述机械手的操作连杆机构的前端部具备货叉，该货叉以将多个长条形状的货叉形成部件并行排列的状态构成。而且，对于构成上述货叉的货叉形成部件而言，与长边方向正交的剖面为四边形，并且作为该货叉形成部件的结构本身而具备热膨胀均衡机构，该热膨胀均衡机构使该四边形中的供工件载置的工件载置面和该工件载置面的对面的长边方向的热膨胀相等。由此，在该货叉的上表面载置工件，将工件搬出搬入加热炉。
由此，根据实施方式，即使货叉形成部件受到加热炉的加热的影响或受到工件载置面被加热的工件的热量的影响，也能使货叉形成部件的工件载置面与该载置面的对面的热膨胀相等。因此，能够防止或抑制长条形状的货叉形成部件向下方的垂下。其结果是，能够防止或抑制由货叉形成部件构成的货叉整体垂下，货叉进入加热炉时不会接触加热炉而破损。
另外，通过上述构造，根据实施方式，与以往那样(例如上述日本特开2014-77567号公报)使用冷却水等外部的构成要素相比，能够简化结构本身。
作为一个实施方式，优选上述热膨胀均衡机构是在上述货叉形成部件的上述工件载置面的至少供工件载置的位置配设有隔热材料的结构。在该实施方式中，热膨胀均衡机构由配设于工件载置面的隔热材料实现。利用该隔热材料，抑制工件载置面受到加热炉的加热环境温度以及加热后的工件的高温的影响，根据实施方式，工件载置面和其对面的温度成为大致相同的温度状态。由此，使工件载置面和其对面的热膨胀也相等，能够防止或抑制货叉形成部件进而货叉整体的垂下。
作为另一实施方式，优选配设于上述工件载置面的隔热材料是陶瓷隔热涂料。使隔热材料成为陶瓷隔热涂料，由此向工件载置面涂覆陶瓷隔热涂料从而能够容易构成热膨胀均衡机构。而且，根据实施例，高精度地进行工件载置面和其对面的相等的热膨胀。
作为又一实施方式，优选上述热膨胀均衡机构构成为，利用分开的独立部件构成上述货叉形成部件的上述工件载置面和该工件载置面的对面，使该分开的独立部件成为热膨胀系数不同的部件。在该实施方式中，热膨胀均衡机构通过形成为使分开的独立部件的热膨胀系数不同的部件来实现。由此，能够使形成工件载置面的部件与形成该工件载置面的对面的部件的热膨胀系数不同，从而在这两个面的加热温度不同的情况下，也能够通过选定与该温度对应的热膨胀系数的部件，使沿长边方向延伸的热膨胀大致相等。因此，能够使工件载置面和其对面的热膨胀大致相等，能够防止或抑制货叉形成部件进而货叉整体的垂下。
作为再一实施方式，优选对于上述分开的独立部件的热膨胀系数而言，对面侧的部件比工件载置面侧的部件大。在货叉形成部件中，通常工件载置面侧的温度因载置被加热后的工件而比对面侧的温度高。因此，对于热膨胀系数而言，增大温度低的对面侧的部件，从而能够恰当地使两个面的热膨胀相等。
作为还一实施方式，优选上述货叉形成部件形成为中空的管形状。中空的管形状是通用的，其制作也很容易，并且能够容易得到(供应)且比较廉价。
根据上述的构造，根据实施方式，利用货叉形成部件的结构本身使工件载置面与该工件载置面的对面的热膨胀大致相等，从而能够防止或抑制货叉的垂下。
附图说明
图1是作为一个实施方式的工件的处理工序图。
图2是加热炉的主视图。
图3是在针对加热炉的工件搬出搬入用机械手的操作连杆机构的前端部设置的货叉的侧视图。
图4是图3所示的货叉的俯视图。
图5是表示具备一个实施方式的热膨胀均衡机构的货叉形成部件的剖视图。
图6是表示具备另一实施方式的热膨胀均衡机构的货叉形成部件的剖视图。
图7是表示假定被用作上下的部件的材料的高温物性的热膨胀系数的图表。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的各种实施方式。图1表示一个实施方式的工件的处理工序。工件的处理工序由工件的剪切工序(A)、工件向加热炉的搬入工序(B)、加热炉对工件的加热工序(C)、工件离开加热炉的搬出工序(D)、工件的冲压成型工序(E)构成。此外，各工序的设备用图片表示，设备的大小、设备的尺寸关系并非被准确地表示。工件例如可以是支柱部件等构成汽车车体的部件。作为工件W的支柱部件首先在剪切工序(A)中通过剪切机10从卷材12切断为规定大小的板材。切断的工件W经由向加热炉的搬入工序(B)被搬入加热炉20。作为一个实施方式，加热炉20可以是多层加热炉。因此，工件W的搬入能够向多层的全部各层搬入。此外，加热炉20的层数根据制品的生产数适当地设定即可。
利用搬入用机械手14A进行向加热炉的搬入工序(B)。搬入用机械手14A的搬入用的操作连杆机构16A的前端部具备搬入用的货叉(也称为爪)18A。在剪切工序(A)中被切断的工件W载置于该搬入用的货叉18A而被向加热炉20内搬入。载置于搬入用的货叉18A并被搬入的工件W被放置在加热炉内的各层的规定的搁板上，仅将搬入用的货叉18A搬出。通过搬入用机械手14A的控制操作进行该搬入用的货叉18A对工件W的搬入产生的动作。
在加热炉的加热工序(C)中，将放置于加热炉20的各层的工件W加热至适于后工序的冲压成型工序(E)中进行成型的温度(通常约为900℃)。加热后的工件W通过离开加热炉20的搬出工序(D)被从加热炉20搬出。
利用搬出用机械手14B进行离开加热炉的搬出工序(D)。该搬出用机械手14B的结构与上述搬入用机械手14A相同。因此，在以后的说明中，在统称搬入用机械手14A和搬出用机械手14B双方来说明时，以省略了附图标记末尾的“A”“B”的附图标记进行标注来说明。相关结构的附图标记也同样。即，在搬出用机械手14B的搬出用的操作连杆机构16B的前端部具备搬出用的货叉18B，被加热炉20加热后的工件W由搬出用的货叉18B搬出。详细地说，搬出用的货叉18B从加热炉20的搬出口插入加热炉20内，将放置于各层的搁板上被加热后的工件W载置于搬出用的货叉18B，向加热炉20外搬出。此外，通过搬出用机械手14B的控制操作进行搬出用的货叉18B对工件W的搬出产生的动作。
通过上述离开加热炉的搬出工序(D)而被从加热炉20取出后的工件W被送至冲压成型工序(E)，通过冲压机22成型。冲压机22通常具备形成最终制品形状的模面的上模24和下模26，利用该上模24和下模26成型为规定形状的制品形状。根据需要，在工件W的冲压成型后，为了形成制品的最终形状，有时进行切断余料的切断加工。
图2表示在上述加热炉的加热工序(C)中使用的作为一个实施方式的加热炉20的详细结构。加热炉20可以是多层加热炉。各层设置有用于供工件W放置的搁板36。在搁板36的上部和下部设置有电热加热器等加热源38，使加热炉20内成为高温的环境状态，从而加热放置于搁板36的工件W(图2中未图示)。作为一个具体的实施方式，炉内的环境温度可以约为900℃。此外，供工件W放置的搁板36空开间隔地并行排列而构成以便后述的货叉18的货叉形成部件30在搬出搬入时能够插入。
图3和图4表示作为一个实施方式的货叉18的结构。图3表示侧视图，图4表示俯视图。如图4所示，货叉18由多根单件的货叉形成部件30并行排列而构成。在图3和图4中观察，多根货叉形成部件30在左端部通过连结部件28连结为一体。该连结在一起的端部与机械手14的操作连杆机构16的前端部连结。由此，能够利用机械手控制操作货叉18。
构成货叉18的单件的货叉形成部件30为长条形，是一端被支承而另一端开放的悬臂支承的结构。因此，货叉形成部件30由于加热炉20内的高温热量的影响，如图3的假想线所示，会向长边方向的下方产生弯曲，产生向下方的垂下。本发明人认为这是由于以下理由引起的。即，通常货叉形成部件30中与其长边方向正交的剖面为中空的四边形。而且，供工件W载置的四边形的上表面的工件载置面32除了受到加热炉20的环境温度的影响之外还受到加热后的工件W的温度影响，成为温度比与工件载置面32相对的下表面34高的状态。根据测定结果，存在约30℃的温差。由此，认为工件载置面32的上表面相比下表面34而言热膨胀而产生弯曲。
因此，本发明人着眼于即使在热量对构成货叉18的货叉形成部件30的四边形的上下表面、即工件载置面32和其相对的下表面34的影响不同的情况下，若施以使上下表面32、34的热膨胀相等的机构(热膨胀均衡机构)，则也不会产生弯曲。作为对此的方法，首先考虑使货叉形成部件30的上下表面32、34的温度状态成为相同的状态来使热膨胀相等的方法。接下来，考虑在上下表面32、34的温度状态不同的情况下使用热膨胀系数不同的部件来使上下表面32、34的热膨胀相等的方法。
图5表示热膨胀均衡机构的一个实施方式。该实施方式中，货叉形成部件30的单件的与长边方向正交的剖面为中空的四边形，在上表面的工件载置面32涂覆陶瓷隔热涂料40而构成。作为一个具体实施例，陶瓷隔热涂料40可以是由NASA开发的隔热涂料。由此，在上表面的工件载置面32载置工件W的情况下也能利用陶瓷隔热涂料40隔热，成为与下表面34大致相同的温度状态，能够使热膨胀相等。其结果是，能够防止或抑制货叉18的垂下，在货叉18进入加热炉20时，不接触加热炉20，不会使加热炉20和货叉18破损。另外，涂覆于工件载置面32的隔热材料并不局限于陶瓷隔热涂料，只要是能够切断或抑制来自工件的热传递，则可以使用任意适当的隔热材料。
此外，陶瓷隔热涂料40向工件载置面32的涂覆也可以不是如上述那样涂覆于作为工件载置面32的上表面的整个面，而是作为其它实施例而仅涂覆于供工件W载置的面积位置。另外，货叉形成部件30也可以不是中空的管形状，而是作为另一实施方式形成为实心形状。然而，从控制温度的影响的观点考虑优选中空形状。
图6表示热膨胀均衡机构的另一实施方式。该实施方式中，货叉形成部件30的剖面形状可以是与前述实施方式相同的中空的四边形，但构成上表面的工件载置面32的上部部件42、和构成下表面34的下部部件44作为独立部件分开形成，通过焊接50将两部件42、44接合而一体化构成。上部部件42和下部部件44是热膨胀系数不同的部件，在本实施方式中，下部部件44是热膨胀系数比上部部件42大的部件。例如上部部件42是SUS310S，下部部件44是AH―4(新日铁住金的制品名)。
图7是表示假定被用作上述分开形成的部件的材料的高温物性的图表，示出了热膨胀系数相对于温度的变化。作为比较材料，可举出SUS310S、Inconel600(注册商标)、Incoloy 800HT(注册商标)、AH-4这四种。根据它们的高温物性，适当地组合图6所示的上部部件42和下部部件44的材料而选定。此外，图7的数据的出处如下所述。SUS310S依据不锈钢协会和新日铁住金的资料。Inconel600(注册商标)和Incoloy800HT(注册商标)依据日本冶金工业的资料。AH-4依据新日铁住金的资料。
上面使用图6说明的实施方式的热膨胀均衡机构中，即使上表面的工件载置面32的温度状态比下表面34高，由于上部部件42使用热膨胀系数比下部部件44小的部件，由此也能够使上部部件42与下部部件44的长边方向的热膨胀相等。其结果是，能够防止或抑制货叉18的垂下，在货叉18进入加热炉20时，不接触加热炉20，不会使加热炉20破损。
上面使用图5和图6说明的任一实施方式的热膨胀均衡机构中，不像以往那样从外部引入冷却水等试图进行与外部的协作，所以能够简化其结构。
以上，说明了本发明的特定的实施方式，但本发明的实施方式不限定于这些，本领域技术人员也可以在不改变本发明宗旨的范围内进行各种改变、追加、削除。

Claims (6)

1.一种工件搬出搬入装置，其中，
具备加热工件的加热炉和相对于该加热炉搬出搬入所述工件的机械手，在所述机械手的操作连杆机构的前端部具备货叉，该货叉以将多个长条形状的货叉形成部件并行排列的状态构成，在该货叉的上表面载置工件而使工件相对于加热炉搬出搬入，
对于构成所述货叉的货叉形成部件而言，与长边方向正交的剖面为四边形，并且作为该货叉形成部件的结构本身而具备热膨胀均衡机构，该热膨胀均衡机构使所述四边形中的供工件载置的工件载置面和该工件载置面的对面的长边方向的热膨胀相等。
2.根据权利要求1所述的工件搬出搬入装置，其中，
所述热膨胀均衡机构是在所述货叉形成部件的所述工件载置面的至少供工件载置的位置配设有隔热材料的结构。
3.根据权利要求2所述的工件搬出搬入装置，其中，
配设于所述工件载置面的隔热材料是陶瓷隔热涂料。
4.根据权利要求1所述的工件搬出搬入装置，其中，
所述热膨胀均衡机构构成为，利用分开的独立部件构成所述货叉形成部件的所述工件载置面和该工件载置面的对面，使该分开的独立部件成为热膨胀系数不同的部件。
5.根据权利要求4所述的工件搬出搬入装置，其中，
对于所述分开的独立部件的热膨胀系数而言，对面侧的部件比工件载置面侧的部件大。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的工件搬出搬入装置，其中，
所述货叉形成部件形成为中空的管形状。
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