JP2001235289A - 加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 できるだけコンパクトで、温度変化があって
も搬送系設備の動作信頼性が高い加熱炉を提供する。 【解決手段】 素材を搬送しながら加熱する加熱炉にお
いて、移送方向に略直角に複数の素材を載置して移送す
る移送手段と、加熱後の素材を１個ずつ加熱炉外に搬出
する個出搬出手段と、移送手段から個出搬出手段に素材
を移載する移載手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス等により熱
間塑性加工を行なうために素材を加熱する加熱炉に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】素材を所定温度に加熱し、後工程の塑性
加工装置の製造タクトにあわせて自動的に供給するよう
な加熱炉は、一般に連続炉が用いられており、加熱炉か
ら出た素材の温度低下をできるだけ防ぐためには個出し
することが望ましい。このような加熱炉では、炉内での
加熱時から素材を一列に搬送するような搬送設備を備え
たものが多い。即ち、加熱炉は高温で、かつ素材の材質
や形状等に合せて温度を変更することが多いため、内部
の搬送設備は、熱による動作トラブルを少なくするた
め、単純な構造のものが用いられている。従って、加熱
炉の大きさは、素材寸法と、素材仕様から決まる所定温
度までの加熱時間と、供給サイクルで決まり、必然的に
炉長が細長くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような細長い
加熱炉は、製造ラインを構築する時、設備レイアウトに
制約を与えることが多い。特に、素材が小型で塑性加工
のタクトが短いような場合には、素材が通過するのに必
要な加熱炉の断面寸法は小さいのにもかかわらず長さは
長くなり、他の製造設備のサイズに比して非常にバラン
スが悪い。本発明は、寸法自由度が高く、コンパクトな
個出し加熱炉を提供すること、さらには搬送系設備の動
作信頼性も高い加熱炉を提供することを目的としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、素材を搬送し
ながら加熱する加熱炉において、移送方向に略直角に複
数の素材を載置して移送する移送手段と、加熱後の素材
を１個ずつ加熱炉外に搬出する個出搬出手段と、移送手
段から個出搬出手段に素材を移載する移載手段を備えた
ことを特徴としている。また、本発明は、素材を搬送し
ながら加熱する加熱炉において、送り方向に多列に素材
を載置した移送手段と、移送手段の送り方向と直交する
方向に１列に素材を搬出する個出搬出手段と、移送手段
から個出搬出手段に素材を移載する移載手段を備えたこ
とを特徴としている。

【０００５】前記発明において、個出搬出手段はチエン
伸び量検出手段を有したチエンコンベアであり、チエン
伸び量情報を外部に出力する制御手段を備えた加熱炉と
するとよい。さらに、チエン伸び量検出手段からの入力
をもとに、素材が移載される所定箇所におけるチエン伸
び分だけ素材移載のための停止位置を修正する指令を駆
動手段に出力する制御手段を備えるようにするとよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面をもとに本発明の一実
施例を説明する。本実施例で説明する加熱炉は、一辺が
数十ｍｍ〜数百ｍｍの略矩形で厚さが数ｍｍ以下の板状
の軽合金製素材を熱間鍛造するためのライン中に設置さ
れており、数百度に加熱した素材１を次工程に数秒のタ
クトで供給するもので、加熱炉への素材の投入と、加熱
炉からの取出しは自動的に行われる。図１は、本発明の
技術的中心をなす内部の搬送系を分かり易く示すため、
上方屋根部を取除いた状態の加熱炉平面略図である。加
熱炉としての構造は、周知の炉体及びヒータ、ファン等
の加熱手段を有したものである。

【０００７】加熱炉内には、素材１を平面的に多数個載
置し矢印Ａ方向に送る加熱移送手段２と、加熱移送手段
２の先端側に配置し、加熱移送手段２からの素材１を、
加熱移送手段２の送り方向と直交する矢印Ｂ方向に１個
ずつ送る個出搬出手段３と、素材１を加熱移送手段２か
ら個出搬出手段３に移し替える移載手段４とが設置され
ている。素材１は、主として加熱移送手段２で送られて
いる間に所定温度に加熱される。個出搬出手段３の先端
部は炉体から出ており、この部分に加熱された素材を次
工程に供給するための供給ステーション３７を設ける。

【０００８】加熱移送手段２としては、ネットコンベ
ア、スラットコンベア等のコンベア構造のものや、ウォ
ーキングビーム構造のものを用いることができるが、本
実施例ではチエンコンベア（以降加熱コンベア２と称
す）を用いた。加熱コンベア２は、駆動軸２１と従動軸
２２に取付けたスプロケット２３に噛み合い、送り方向
に平行に設けたチエン２４と、チエンピッチの整数倍の
間隔Ｌでチエンに取付けられた多数の移送治具２５を有
している。移送治具２５には、素材１の位置ずれ防止用
凹部や凸部を有する位置決め部２６が、送り方向に直角
に１列にＮ箇所、定ピッチＰで設けられている。

【０００９】素材１を所定温度に加熱するのに必要な炉
内通過時間をＴ秒とし、次工程へタクトｔ秒で供給する
とすると、（Ｔ／ｔ）個以上の素材１を炉内に保持しな
ければならない。加熱コンベア２の移送治具２５取付け
間隔Ｌ、移送治具２５上の素材載置数Ｎより、加熱コン
ベア２の設置部分は（Ｔ／ｔ）×（Ｌ／Ｎ）の長さが必
要となり、これより加熱炉の大きさがほぼ決まる。Ｎを
大きくするほど、長さの短い炉とすることができるが、
その分だけ炉幅は広くなるので、ラインに合せて適切な
数値に決めるとよい。本実施例ではＮは６とした。

【００１０】加熱炉への素材１の投入は、従動軸２２側
で行なう。従動軸２２はテークアップで支持され、チエ
ン２４の伸びにあわせて移動する。従動軸２２近傍の、
加熱コンベア２とは独立した構造体、例えば炉壁に、移
送治具２５が所定の素材投入位置に来たことを検知する
ような位置検出センサ、例えば光電センサ２７を設け
る。光電センサ２７の検知信号は制御装置（図示せず）
に送られ、素材投入装置（図示せず）等の制御に用いら
れる。

【００１１】駆動軸２１は個出搬出手段３側に設け、駆
動軸２１には、チエン２４を移送治具ピッチＬ分送るに
必要なスプロケット回転角度に合せてドグを設け、位置
検出センサ、例えば近接センサで検知するようにする。
近接センサの検知信号は制御装置に送られ、関連装置等
の制御に用いられる。加熱コンベア２の駆動装置２８と
しては、ブレーキ付きモータや、サーボモータ、パルス
モータ等を用いることができる。サーボモータやパルス
モータを使用する場合は、制御装置からの数値データで
回転角制御ができるので、ドグは不要としてもよい。

【００１２】個出搬出手段３も、加熱コンベア２と同
様、部材の耐熱性と素材の加熱性を考慮してチエンコン
ベアを用いた（以降搬出コンベア３と称す）。搬出コン
ベア３は、駆動軸３１と従動軸３２に取付けたスプロケ
ット３３に噛み合い、送り方向Ｂに平行に設けたチエン
３４と、チエンピッチの整数倍の間隔Ｓでチエンに取付
けられた多数の搬出治具３５を有している。搬出治具３
５は１個の素材１を載置し、位置ずれ防止用の凹部や凸
部を有する位置決め部３６が設けられている。なお、前
述した加熱コンベア２の移送治具２５に設けた６個の位
置決め部２６のピッチＰは、搬出治具３５の取付け間隔
Ｓと同一寸法になるように設定する。

【００１３】駆動軸３１は素材取出し部側に設け、従動
軸３２側で加熱コンベア２からの素材１が移載される。
従動軸３２はテークアップで支持されており、チエン３
４の伸びに合せて移動する。駆動装置３８は、加熱コン
ベア駆動装置２８と同様なものを用いることができる
が、本実施例では高頻度で起動停止を行なうのに適して
いるサーボモータを用いた。なお、搬出コンベア３の長
さは、駆動軸３１側先端で炉体から出た箇所に設定する
供給ステーション３７から、素材１を取出すための自動
取出し機（図示せず）の取合い等、ライン設備を考慮し
て決める。

【００１４】移載手段４は、加熱コンベア２の移送治具
２５上の６個の素材１を把持するハンドと、該ハンドを
取付けたハンド部を上下方向に昇降する移動手段と、ハ
ンド部を、水平方向に移送治具２５と搬出治具３５間を
移動する移動手段を備えている。ハンドとしては、機械
的にクランプする方式のものや、真空吸引で行なう公知
の構造のものを用いることができ、移動手段は、シリン
ダとガイドを用いた公知の構造で実現できるので、詳し
い説明は省略する。

【００１５】前記構造の移載手段４を用いて素材１を移
載するに当たっては、移送治具２５上の６個の位置決め
部２６と、６個の搬出治具３５の位置決め部３６の位置
が、位置決め部２６、３６の素材位置規制部寸法と素材
１の外径寸法等で決まる許容範囲値内で略一致している
ことが必要である。熱膨張に関して、移送治具２５と搬
出治具３５を見た場合、移送治具２５の位置決め部２６
のピッチＰと、搬出治具３５の取付けピッチＳはほぼ同
じ量変化するとしても、コンベア全体として見ると、コ
ンベア構造の違いにより、各コンベアの変位基準部から
のシフト方向とずれ量は異なり、素材移載に係わる場所
における、移送治具２５の位置決め部２６とこれに対応
する搬出治具３５の位置決め部３６は、相対的にずれ
る。

【００１６】相対的なずれ量を得るためには、各々の変
位基準部からのずれを求めなければならない。変位基準
部は設計的に決定でき、そこを基準とした所定位置の任
意の温度における熱変位量は、ある程度計算で算出でき
るが、実際のずれ量を検出した方が望ましい。搬出コン
ベア３の搬出治具３５は、取付けピッチＳの寸法変化が
僅かであっても、従動軸側に行くにしたがい、寸法変化
が累積されて大きく位置がずれてくる。本実施例では、
搬出コンベア３に変位基準部からのずれを検出する手段
を設け、相手側である移送治具２５は、加熱コンベア２
の構造から変位基準部を移送治具２５の中央部と設定
し、ずれ検出手段は設けていない。

【００１７】図２に、搬出コンベア３の側面図を示す。
搬出コンベア３の変位基準部は駆動軸３１であり、ずれ
検出は、移送治具２５の変位基準部が位置するＭ部にお
けるチエン３４の伸び検出とする。チエン伸び検出手段
は、チエン３４に噛み合うスプロケット３９をＭ部に設
け、この回転軸にエンコーダを取付けたものである。エ
ンコーダからの出力は制御装置に送られ、搬出コンベア
３の動作において、チエン伸びがない時にカウントされ
るであろう値からのカウント値ずれ量で、チエン伸びを
算出する。

【００１８】チエン伸び検出手段としては、エンコーダ
を従動軸３２に設けたものでもよいし、従動軸のテーク
アップ移動量をリニアセンサで検出するものでもよい。
この場合は、駆動軸３１から従動軸３２までの長さに対
する伸びであり、Ｍ部までの長さに換算して用いる必要
がある。上記の方法は、温度による変位だけでなく、チ
エンの機械的摩耗による伸びも含めて検出することがで
きるが、温度による変位だけが問題となるような場合
は、予め求めておいた温度とチェンの伸びの関係をもと
に、温度情報から算出することもできる。

【００１９】以下、素材１の搬送に係わる動作を説明す
る。加熱コンベア２への素材１の投入は、光電センサ２
７が移送治具２５を検知した時に、加熱コンベア２を停
止させるとともに、素材投入装置（図示せず）を作動さ
せ、光電センサ２７が検知した移送治具２５に６個の素
材１を一括して行なう。素材が投入されるべき移送治具
２５は、炉内温度変化や摩耗によるチエンの伸びによる
累積誤差に関係なく、光電センサ２７が検知する所定位
置で停止しているので、確実に素材を投入することがで
きる。

【００２０】投入が完了すると加熱コンベア２は起動
し、次に、進行方向先頭にある加熱された素材１を、搬
出コンベア３に移載するための位置で停止する。停止位
置は、近接センサが駆動軸２１に設けたドグを検出した
位置であり、スプロケット２３の回転角度で制御した位
置である。従って、駆動軸２１のスプロケットの噛み合
い部近くに在る移送治具２５の送り方向停止位置は、チ
エン２４のピッチ寸法変化に関係なくほぼ一定となる。

【００２１】素材１の移載は移載手段４で行なうが、前
記近接センサ検知信号と、搬出コンベア３が所定移載位
置で停止しているという信号の両方がそろった時、制御
装置から移載手段４に動作指令が出される。移載手段４
のハンド部は、移送治具２５の移載のための停止位置の
上方に待機しており、動作指令を受けると、下降して６
個の素材を一括把持し、上昇するとともに搬出コンベア
３側に移動して下降し、搬出コンベア３の６個の搬出治
具３５に素材１を移し替える。移し替え完了後ハンド部
が上昇したという信号を受けた制御装置は、搬出コンベ
ア３に素材取出しのための搬出動作指令を出力する。

【００２２】通常、搬出コンベア３が素材移載のために
停止した時、進行方向先頭にある加熱された素材１は、
素材取出しのための供給ステーション３７の手前にあ
る。従って、素材移載が終了すると、搬出コンベア３
は、まず取出されるべき素材を載置した先頭の搬出治具
３５を、取出しのための供給ステーション３７まで移動
するプリセット動作を行なう。

【００２３】プリセット動作が完了すると、制御装置は
自動取出し装置（図示せず）に素材搬出指令を出し、供
給ステーション３７にある搬出治具３５上の素材１は次
工程に向けて搬出される。制御装置は、取出し完了信号
を受けると、次の搬出治具３５を供給ステーション３７
に移動するよう搬出コンベア３に指令を出す。この指令
を受け、サーボモータ３８は、搬出治具ピッチＳ分に相
当するスプロケット３３の所定角度分だけ回転し停止す
る。この後、前述したと同様、供給ステーションに来た
素材が自動取出し装置で次工程に搬出されると、再びサ
ーボモータ３８は、搬出治具ピッチＳ分に相当するスプ
ロケット３３の所定角度分だけ回転して停止する。

【００２４】このようにして、６個の素材を順次搬出し
終わると、搬出コンベア３は、搬出治具３５が、加熱コ
ンベア２からの素材移載のための位置に来るように移動
し、次の６個の素材が移載されるのを待つ。この移動デ
ータは、搬出治具ピッチＳからプリセットのための移動
量を差引いた値を用いる。しかし、駆動軸３１から離れ
た位置にある移載位置の搬出治具３５は、温度変化や機
械的摩耗によりチエン３４のピッチ寸法が変化してくる
と、ピッチ数分累積されただけずれてくる。このずれを
搬出コンベア３のＭ部に設けたチエン伸び検出手段で検
出する。

【００２５】前述したように、搬出コンベア３は、サー
ボモータ３８により搬出治具ピッチＳを基準とする駆動
用スプロケット３３の回転角度制御で駆動されており、
搬出コンベア３の移動時には、チエン伸び検出手段のス
プロケット３９は、チエン３４が伸びていなくても、伸
びていても、スプロケット３３の回転角度に相当する角
度だけ回転するので、エンコーダ計測値は同じ値であ
る。しかし、チエンの伸びは、テークアップによる直線
的変位として表われ、その変位分エンコーダは回転する
ことになるので、経時的に見れば、チエンが伸びていな
い時の所定カウント値に対し計測値は変化し、その変化
値から延び量を算出することができる。

【００２６】変化値を常時チエックし、ずれ修正を行な
ってもよいが、通常の搬出コンベア動作中における変化
値は小さいため、設定した許容ずれ量ｋに相当するだけ
の変化値になった時、まとめて修正することにする。エ
ンコーダの計測値が所定値変化したかどうかは、一連の
搬出コンベア３動作を行なう時、チエンに伸びがない場
合にカウントされるはずの値と比較してもよいし、サー
ボモータ３８を駆動する時の制御装置からの指令パルス
数から換算した値と比較してもよい。修正処理は、前述
したプリセット動作時、プリセットのための移動量をず
れ量ｋだけ移動させることで行なう。なお、所定時間毎
に変化値を見て、変化値に相当するずれ量を算出して修
正するようにしてもよい。

【００２７】上記の説明においては、加熱コンベア２や
搬出コンベア３は、素材の投入や移載、取出し時には停
止させるとしたが、移載手段４の構造や加熱コンベア
２、搬出コンベア３の移動速度等によっては、加熱コン
ベア２や搬出コンベア３を連続回転させたままでも投入
や移載、取出しを可能とすることができる。また、移載
手段４を搬出コンベア３の送り方向にも移動制御できる
ようにすれば、搬出コンベア３のチエン伸び情報をもと
に送り方向に移動して、伸び分ずれた位置にある搬出治
具３５に素材１を載置することができる。この場合は、
搬出コンベア３は移動量修正をする必要はない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次の効果
を有している。 １）製造ラインに合せて縦横比寸法を設定でき、かつ炉
体から加熱後の素材を１個出しすることができる。 ２）加熱温度の変更、機械的摩耗等による素材移載部間
の相対的位置ずれを修正するので、移載動作の信頼性が
高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】搬送系を説明するため、上方屋根部を取除いた
状態の加熱炉平面略図

【図２】上記搬送設備のうち、個出搬出手段としてのチ
エンコンベアの側面図

【符号の説明】

１…素材、 ２…加熱コンベア、 ３…搬出コンベア、
４…移載手段、２１…加熱コンベア駆動軸、 ２２…
従動軸、 ２３…スプロケット、２４…チエン、 ２５
…移送治具、 ２６…位置決め部、 ２７…光電セン
サ、２８…駆動手段、３１…搬出コンベア駆動軸、 ３
２…従動軸、３３…スプロケット、３４…チエン、 ３
５…搬出治具、 ３６…位置決め部、３７…供給ステー
ション、 ３８…駆動手段、 ３９…伸び検出スプロケ
ット、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材を搬送しながら加熱する加熱炉にお
   いて、移送方向に略直角に複数の素材を載置して移送す
   る移送手段と、加熱後の素材を１個ずつ加熱炉外に搬出
   する個出搬出手段と、移送手段から個出搬出手段に素材
   を移載する移載手段とを備えたことを特徴とする加熱
   炉。
2. 【請求項２】 素材を搬送しながら加熱する加熱炉にお
   いて、送り方向に多列に素材を載置した移送手段と、移
   送手段の送り方向と直交する方向に１列に素材を搬出す
   る個出搬出手段と、移送手段から個出搬出手段に素材を
   移載する移載手段を備えたことを特徴とする加熱炉。
3. 【請求項３】 個出搬出手段はチエン伸び量検出手段を
   有したチエンコンベアであり、チエン伸び量情報を外部
   に出力する制御手段を備えた請求項１又は２記載の加熱
   炉。
4. 【請求項４】 個出搬出手段はチエン伸び量検出手段を
   有したチエンコンベアであり、チエン伸び量検出手段か
   らの入力をもとに、素材が移載される所定箇所における
   チエン伸び分だけ素材移載のための停止位置を修正する
   指令を駆動手段に出力する制御手段を備えた請求項１、
   ２又は３記載の加熱炉。