JP2005335023A - 被加熱対象物の吸引式搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱間プレス成形や熱処理プロセスにおける搬送において赤熱金属のような被加熱対象物を、重量物であっても、局部温度低下なしに、高速かつ高い位置決め精度で搬送することを可能とする、また高温搬送物の吸引パッド接触部においては、吸引パッドで搬送しながらに当該部位の局部温度の制御を可能とする被加熱対象物の吸引式搬送装置を提供すること。
【解決手段】 吸引パッドユニットの背面側から空気を排出して被加熱対象物を吸引して搬送する装置において、該吸引パッドユニットのパッド部とスカート部のいずれか一方又は両方が炭素鋼、ステンレス鋼、耐熱合金、サーメット、グラファイトまたはセラミックスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする被加熱対象物の吸引式搬送装置。
【選択図】 図９

Description

本発明は、高温に熱せられた搬送物を正確に保持固定して搬送することができる被加熱対象物の吸引式搬送装置に関する。

吸引パッドユニットを用いた負圧による、常温、室温の対象物を固定して保持する機能は、搬送機械類、各種工作機械類で多用されている。
その代表的な機構としては、エジェクターなどにより真空を発生させ、吸引パッドユニットの内部を真空または減圧し、その吸着力（吸引吸着力）で搬送物を保持することが公知であり、パッドに用いる弾性素材に生ずる亀裂を抑制する技術も示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、吸引パッドユニットの応用技術としては、薄層基板の吸引移送技術（例えば、特許文献２参照）、ガラス基板の吸引搬送技術（例えば、特許文献３参照）、ＩＣチップの吸引搬送技術（例えば、特許文献４参照）等がある。
図１、図２は公知の吸引パッドユニットおよびその周辺部を示す図であり、この装置は、真空または減圧された空間を保持する部材１（スカート部１）が対象物と接するパッド部と一体化しており、吸引パッドユニット背面側３から空間４の空気を吸出して対象物を保持して搬送するものである。なお、この公知例ではパット部において充分気密性を確保できるので、シール材は用いていない。

特許文献５では、機械工作物やシート状のワークを対象物とした場合に、吸引保持に用いる吸着面にシール性を容易にするため軟質吸着面を採用し、常温で弾性のあるゴムや、比較的柔らかいプラスチック、不織布などを使用している。
また、多数の微細孔を有する軟質シートを吸着面に用いる場合については、吸引時の吸着面の微小な変形により正確な位置決めができないことから、吸着面には焼結金属板からなる硬質吸着面を採用している。
実願平１１−１９３５号公報 特開２００４−５９２２９号公報 特開２００１−２７７１６９号公報 特開２０００−１２７０７３号公報 特開平１０−７８０２２号公報

しかし、対象物が赤熱金属であるような高温において、高速搬送や重量物搬送のように強固な吸着力を要する場合には、前記した単なる微細孔による硬質吸着面では吸着力が不十分であり、吸着力を増大するためには被加熱対象物と吸着面間のシール性を改善しなければならない。
また、被加熱対象物を搬送し、次の工程で高温のままの処理を必要とする場合、例えば、熱間プレス成形や熱処理（焼き入れ、焼き戻し等）においては、吸着面からの抜熱による被加熱対象物の温度低下（局部温度低下も含む）が生じ、本来の熱処理の目的・効果を発揮することができない。
さらに、製品によっては、被加熱対象物の極一部部分のみを意図的に焼き入れをせず柔らかく保つために、被加熱対象物の局部温度低下を積極的に制御する必要が生じる場合があるが、これもまた従来技術では達成することができない。

本発明が解決すべき課題は、熱間プレス成形や熱処理プロセスにおける搬送において赤熱金属のような被加熱対象物を、重量物であっても、問題となる局部温度低下なしに、あるいは積極的に局部温度低下を制御しながら、高速かつ高い位置決め精度で搬送することのできる吸引式搬送装置を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、また熱間プレス成形や熱処理プロセスにおける熱処理の目的・効果を充分に発揮することのできる新たな吸着機構を実現すべく、吸着面の温度およびシール性の両面から吸引式搬送装置の吸着機構について数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
すなわち、（Ａ）高温強度を有する材料でスカート部を構成し、（Ｂ）対象物と吸着面との間に使用温度で適度に軟化するパッド材またはシール材を配すること、また、（Ｃ）この軟化を促進するため若しくは搬送対象物の温度低下を防ぐため、または、逆に過度の軟化を防ぎかつ被加熱対象物の温度を適切にある一定温度に保つために、吸着面の温度を制御する手段を設けることが効果的であることを知見した。

本発明は、上記知見に基づいて完成したものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）吸引パッドユニットの背面側から空気を排出して被加熱対象物を吸引して搬送する装置において、該吸引パッドユニットのパッド部とスカート部のいずれか一方又は両方が炭素鋼、ステンレス鋼、耐熱合金、サーメット、グラファイトまたはセラミックスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（２）前記耐熱合金が、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金、粒子分散強化合金のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする（１）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（３）前記セラミックスが、アルミナ、シリカ、クロミア、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化チタン、ホウ化珪素のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする（１）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。

（４）被加熱対象物と接触し、スカート部の底に取り付けられたパッド部を貫通する吸引孔を２つ以上有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（５）パッド部と搬送対象物との境界に、熱軟化性材料をシール材として配置したことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（６）前記熱軟化性材料が、ガラス、金属、合金、膨張黒鉛のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする（５）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。

（７）前記ガラスが、ソーダガラス（Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系ガラス）、結晶化ガラス（ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リンケイ酸塩ガラス）、石英ガラス、はんだガラス、結晶性はんだガラス、ランタンガラス、中性ガラス、鉛ガラス、含水リン酸塩ガラス、テルライトガラス、カルコゲナイドガラス、泡ガラスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする（６）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（８）前記金属または合金が、鉄、コバルト、ニッケル、ベリリウム、マンガン、銅、金、銀、カルシウム、バリウム、アルミニウム、マグネシウム、ストロンチウム、亜鉛、アンチモン、錫、鉛のいずれか１つの金属または２つ以上の組み合わせからなる合金であることを特徴とする（６）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（９）被加熱対象物の表面温度が２００〜１５００℃であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。

（１０）パッド部温度を制御する手段を有することを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（１１）前記パッド部温度を制御する手段が、水冷、空冷のいずれか１つまたは２つの組み合わせからなることを特徴とする（１０）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（１２）前記パッド部温度を制御する手段が、電気ヒーター、ガスバーナー、誘導コイルのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする（１０）または（１１）に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。

（１３）被加熱対象物が、加熱した鋼板、加熱した棒材、加熱した条鋼、加熱した形鋼または加熱した鋼管であることを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
（１４）吸引パッドユニットと、該吸引パッドユニットを固定保持する手段と、該吸引パッドユニットの背面から空気を吸い出す手段と、該固定保持手段を該吸引パッドユニットとともに移動する多軸汎用ロボットとを有することを特徴とする（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。

本発明によれば、従来技術では困難であった赤熱金属のような搬送対象物を、重量物であっても、問題となる局部温度低下もなく、高速かつ高い位置決め精度で搬送することが可能となる。その結果、熱間プレス成形や熱処理プロセスにおいても、各プロセスの本来の目的を効果的に発揮することができる。
さらに、高温搬送物の吸引パッド接触部においては、吸引パッドで搬送しながらに当該部位の局部温度の制御が可能となり、吸引パッド接触部以外の周囲とは異なる熱処理条件を付与することができ、最終的には、局部選択的に異なった硬度などの機械的特性を得ることをも可能となる。

本発明の実施の形態について、図３〜１２を用いて詳細に説明する。まず、図３、図４は本発明による吸引パッドユニット２６およびその周辺部を示す説明図である。
吸引パッドユニット２６は、主にスカート部１、パッド部１０、スカート部１と導管３をつなぐアタッチメント６から構成され、必要に応じシール材７、孔が塞がれなかった場合に閉じる弁５、加熱手段８、冷却手段９が付与される。

スカート部１はその内部から空気を吸い出し、真空または減圧された空間４を保持する部位であり、被加熱対象物と接するパッド部１０と一体であってもそうでなくとも良い。
このスカート部１を構成する材料としては、高温に加熱された対象物２あるいはその雰囲気温度に対し十分な熱間強度が得られる材料であればよいが、工業的に購入や加工、ライニングが容易である炭素鋼、ステンレス鋼、耐熱合金、サーメット、グラファイトまたはセラミックスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることが望ましい。
また、パッド部１０を構成する材料についてもスカート部１と同様に、炭素鋼、ステンレス鋼、耐熱合金、サーメット、グラファイトまたはセラミックスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせであることが望ましい。

被加熱対象物２の温度が２００〜７００℃である高温域での耐用を求める場合、パッド部１０は耐熱合金により構成するのがより効果的であるが、この耐熱合金は、バルクで購入できたり、あるいは溶接肉盛などによって肉盛れる材料が望ましく、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金、粒子分散強化合金のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることが好ましい。また、これらは熱軟化性の材料であり、この温度域では充分にかつ過度でない軟化が生じ、シール性が確保できる。

前述の耐熱合金による耐用温度より高い５００〜１５００℃の温度域の被加熱対象物を取り扱う場合には、パッド部１０にはセラミックスやグラファイトを用いることが望ましい。
セラミックスについては、バルクや定型チップとして市販されていたり、焼成前の加工によって形状の造り込みが可能な、アルミナ、シリカ、クロミア、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化チタン、ホウ化珪素のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることが好ましい。
セラミックスは耐熱合金に対して熱による軟化がほとんどないが、この温度域では、被加熱対象物側の表面が十分に軟化し、高温で硬いセラミックスであってもシール性が確保できる。

２００〜５００℃の比較的低い温度域の被加熱対象物を取り扱う場合では、パッド部１０は経済的に有利な炭素鋼またはステンレス鋼を用いることも可能である。
スカート部１全てを前記した各材料でパッド部と一体で構成することが可能であるが、炭素鋼、普通鋼材などをスカート部とし、高温部となる部位にのみ前記した各種耐熱性能を有する材料をパッド部１０としてライニングすることも可能である。
ライニングの方法としては、前述の溶接肉盛を始め、溶射、ロウ付け、拡散接合、鋳掛、機械的な勘合、ボルト止めが可能である。

通常の吸引パッドユニット２６は吸引孔が１つである場合が多いが、１つの吸引パッドユニット２６中に吸引孔２８が２つ以上存在し、搬送対象物が当該吸引孔の少なくとも１つ以上を塞げば、パッドに吸着できる機構を有することが、吸引装置の簡単化、安価化の観点から望ましい。
その場合には、対象物によって塞がれていない吸引孔２８の吸い込みを防止する機構５を当該吸引孔の吸引配管途中に設けることが望ましい。

被加熱対象物２を保持固定するため、または真空もしくは減圧された空間４の真空度を上げるためには、より強固な吸着が可能になるようにパッド部１０と搬送対象物２との境界に、熱軟化性材料をシール材７として配置することが有効である。
この熱軟化性材料は、ガラス、金属、合金、膨張黒鉛のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせから構成できる。
また、パッド部の材質自体が、前述の高温で柔らかくなるものであって、別途被加熱対象物からの受熱、または、後述の温度制御により高温もしくは低温に維持することで、シール性能を改善させてもよい。

前述のガラス材料は、ソーダガラス（Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系ガラス）、結晶化ガラス（ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リンケイ酸塩ガラス）、石英ガラス、はんだガラス、結晶性はんだガラス、ランタンガラス、中性ガラス、鉛ガラス、含水リン酸塩ガラス、テルライトガラス、カルコゲナイドガラス、泡ガラスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせであることが可能である。
パッド部１０への固定方法は、被加熱対象物の保持、固定に支障のない強度で固定できれば如何なる方法でも良いが、機械的な勘合、ネジ止め、ピン止め、摩擦による締結による固定が望ましい。また、溶射や塗布による方法も可能である。

また、高温で柔らかくなる金属もシール材７としての適用が可能である。金属または合金は、鉄、コバルト、ニッケル、ベリリウム、マンガン、銅、金、銀、カルシウム、バリウム、アルミニウム、マグネシウム、ストロンチウム、亜鉛、アンチモン、錫、鉛のいずれか１つの金属または２つ以上の組み合わせからなる合金であることが望ましい。
パッド部１０への固定方法は、被加熱対象物の保持、固定に支障のない強度で固定できれば如何なる方法でも良いが、機械的な勘合、ネジ止め、ピン止め、摩擦による締結による固定が望ましい。また、溶射やメッキによる方法も可能である。

本発明による装置で扱う被加熱対象物２の表面温度としては、一般に樹脂、プラスチックス、ゴムが分解し始める２００℃を超え、主要な金属である炭素鋼系材料が溶融し始める１５００℃までである。２００℃未満であれば、従来技術で搬送が可能である。一方、対象物が溶融し流動し始めてしまっては、吸引パッドユニット２６による保持、固定は不可能となる。

本発明による装置では吸引パッドユニット２６の背面側２７即ち、スカート部１の上側にアタッチメント６を配置し、これにより導管３と吸引パッドユニット２６が結合されている。導管３から空間４の中の空気が排出され、空間４は真空または減圧される。
また、図３〜８において、導管３は空気の排出のみでなく、吸引パッドユニット２６を保持する機能を有する。
したがって、必要に応じて、空気を排出する機能と吸引パッドユニット２６を保持する機能とを別々に持たせるために導管を二重にするなど、保持機構を別に設けても良い。

図５、図６は本発明による吸引パッドユニット２６で、パッド部をスカート部１と一体とし、シール材７および加熱手段８を配した場合の説明図である。これらの図ではスカート部１の先端に加熱手段があるが、この部分はパッド部にあたる。
パッド部温度を所定の温度に制御する手段としては、当該パッドのシール性７および被加熱対象物の温度低下を防ぐための加熱がある。
この加熱機構８としては、電気ヒーター、ガスバーナー、誘導コイルのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせが可能である。また、ガスバーナーについてはラジアント式が望ましい。

図７、図８は本発明による吸引パッドユニット２６で、パッド部をスカート部１と一体とし、シール材７および冷却手段９を配した場合の説明図である。これらの図ではスカート部１の先端に冷却手段があるが、この部分はパッド部にあたる。
パッド部の温度を制御する手段として、当該パッド部および／またはシール材の強度を維持するため、または当該パッド部およびシール部の酸化などの劣化を回避するため、さらにまた、被加熱対象物との接触箇所の温度を意図的に低下させるための冷却がある。
この冷却機構９としては、水冷、空冷のいずれか１つまたは２つの組み合わせが可能である。この冷却では、被加熱対象物の温度が過度に下がりすぎて、搬送後に諸熱処理プロセスにとって不具合を生じるような温度分布に至らないよう配慮する必要がある。

図１１〜１３に、パッド部１０とスカート部１を一体としない場合でのパッド部付近を拡大した断面図を示す。図１１は加熱手段（ヒーター）１２を、図１２は冷却手段（冷却流水路）、図１３は加熱手段８及び冷却手段９の両方を具備したものである。
被加熱対象物の温度、搬送条件など条件に応じて適当な加熱手段、冷却手段、パッド部材質、シール材質、パッド部ライニング方法、シール材固定方法が変わってくるは前記したとおりである。
これらの図の例ではパッド部材１０は真空または減圧された空間４を形成するステンレス製スカート部１に勘合方式で固定した。勘合部は耐熱パッキン１９にてシールしている。

前述の加熱手段８および冷却手段９はそれぞれ、１つのパッドでいずれか一方の手段を有していれば良いが、場合によっては、両方の手段を１つのパッドに持ち合わせて、生産や搬送の用途に応じて冷却、加熱を切り替えて使用することも可能である。さらに、冷却と同時に必要な部分を加熱することでも良い。
図１３のとき、被加熱対象物を高温のまま移動・搬送する場合、または高速で搬送させたい場合には電気ヒータ１２に電流を流し昇温し対象物２を吸着させることができる。逆に、電流を止め、代わりに水を流すことで、パッド接触部の温度を上げすぎないで移動、搬送させることができる。

被加熱対象物の温度をパッド接触部分のみ軽度の冷却または予熱を与え意図的に周囲とは異なる温度にする場合には、パッド部の対象物と接触する部位の形状をその部位形状に合わせて加工し、その対象物の部位に該パッド部の位置を合わせて接触させ、搬送すれば良い。このようにすれば、搬送と温度調節を同時に行えて効率的である。
特に、被加熱対象物の温度をパッド接触部分のみ軽度の冷却または予熱を与え周囲とは異なる熱処理特性を与える場合には、加熱手段８および冷却手段９の配置と性能を、それぞれ目的に応じて適度に組み合わせることが有効である。

本発明による装置における被加熱対象物２は、前述の温度範囲であれば如何なる材料やいずれの形状でも良いが、本発明装置の効果を最大限に発揮する具体的な対象としては、赤熱鋼板、赤熱棒材、赤熱条鋼、赤熱型鋼、赤熱鋼管、赤熱パイプ等が該当する。

図９は装置全体とこれの稼働の例を、図１０は、スカート部１とパッド部１０が一体ではなく、パッド部１０にセラミックスチップを使用し、パッド部１０に加熱手段があり、シール材を用いた条件において、吸引パッドユニット２６およびその周辺を示した図である。
吸引パッドユニット２６はアタッチメント６を介して導管１７によって保持され、フレーム１５に固定され、このフレーム１５はさらに鋼製のアーム１６に固定されている。
このアームは多軸の汎用ロボット２１に取り付けられ、吸引パッドユニット２６は任意の位置から任意の位置への移動が可能な構造となっており、被加熱対象物の搬送も任意にできるようになっている。

一方、導管１７には真空ホース１８が取り付けられ、この真空ホース１８は真空発生装置（エジェクター）２２につながっている。これにより、真空または減圧された空間４に存在した空気は導管１７および真空ホース１８を経由してエジェクター２２へ排出される。真空度はエジェクター２２の出力調整によって、調整できる。
図９では稼働の例として加熱炉で加熱した対象物（図では鋼板）を吸引して搬送し、水槽に挿入して熱処理するといった稼働の例を示している。
図１０ではパッド部材１０は、複数のパッド部材１０を隣接してならべ、パッド部材１０とパッド部材１０の間にも耐熱パッキンを施した。

まず、実施例１として被加熱対象物の熱処理工程を、図９、図１０および図１１を用いて詳細に説明する。
図９では、炉内温度を９００℃とした加熱炉２３から焼入れ処理を施すための水槽２４への移動を示している。
赤熱鋼板２は加熱炉２３より取り出され、５秒後に、水槽２４上に運ばれ、アーム１６より離され、重力によって落下する。
水槽には、冷却水２５が貯められており、鋼板２は冷却水２５の気化潜熱によって約８００℃から１００℃以下に急冷される。その結果として鋼板２は焼き入れ処理が施される。

図１０に示すように、鋼製のアーム１６はステンレス製のフレーム１５に固定されている。フレーム１５にはステンレス管１７に続き、ステンレス製アタッチメント部６を介して真空または減圧された空間４を形成するスカート部およびパッド部品１０に固定されている。これらは、フレーム１５およびアーム１６と相対的に同じ位置関係を維持し、一体である。

図１１に示すように、パッド部材１０は真空または減圧された空間４を形成するステンレス製スカート部１に勘合方式で固定した。勘合部は耐熱パッキン１９にてシールしている。
パッド部材１０は窒化珪素セラミクスチップで製作しており、複数のパッド部材１０を隣接してならべ、パッド部材１０とパッド部材１０の間にも耐熱パッキンを施した。

パッド部１０と被加熱対象物２との間には、高温で柔らかくなるＮａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系ガラスをシール材１１としてアルミナ製ボルト１３でパッド部材１０に固定した。
被加熱対象物２は９００℃であり、前述のシール材１１は、被加熱対象物２に押し付けられることで接触伝熱をうけて軟化する。
シール材１１である軟化したガラスは、被加熱対象物２の表面に倣って密着し、被加熱対象物２の表面によって真空または減圧された空間４を形成し、その真空によって生じる吸着力で被加熱対象物２を固定する。

真空または減圧された空間４はステンレス製部品１およびステンレス管１７、真空ホース１８を通じて真空発生装置であるエジェクター２２に連通しており、エジェクター２２の出力調整によって、真空度を調整している。
真空または減圧による吸着力によって被加熱対象物２をパッド部１０に密着させた後は、フレーム１５と被加熱対象物２の相対位置は一定に維持されるため、アーム１６の動きに応じて、被加熱対象物２を移動させることができる。

パッド部材１０の内部には、ニクロム線によるヒーター１２を配置しており、電流を通すことで発熱させてパッド部材１０を予め高温６００℃に保っている。
この予熱にともなって、シール材１１であるガラスもほぼ同じ温度まで上昇し、被加熱対象物２に押し当てた際の接触伝熱により、ガラス部材の軟化温度７２０〜７３０℃までの到達時間を短くしている。また、その時の被加熱対象物２の温度低下を防止している。
任意の位置に移動したのち、エジェクター２２の出力を下げ、真空または減圧された空間４の真空度を低下させることで、吸引パッドユニット２６と被加熱対象物２の密着が崩れ、被加熱対象物２はシール材１１であるガラスおよびパッド部材１０より離れ、任意の位置に放置することができる。

次に、実施例２として、図１２および図１３を用いて、パッド部１０と対象物との接触によって意図的に対象物に制御された温度差を与える実施例を示す。
図１２および図１３での吸引パッドユニットのスカート部１、パッド部１０、シール材１１、パッド部ライニング方法等、特に断らないものは実施例１と同じである。
図１２では、パッド部１０の中に水路を配しており、常時通水している。これにより、パッド部材１０は１００℃以下の温度となっている。
被加熱対象物２に押し付けると接触伝熱によりシール材１１であるガラスのごく一部は、前述と同様軟化し、真空または減圧された空間４の形成に寄与するが、その後は、ほとんどのガラスは温度が上がらない。これにより被加熱対象物２の接触部分およびその周囲は３００℃程度になる。
低温となった被加熱対象物２の接触部分には、その後の水冷による急冷によっても、それ以外の高温部位のような充分な焼き入れ処理は達成されず、その部分のみ意図的に柔らかく保つことができる。
図１３は前述の電気ヒーター１２と水路１４をともにパッド部材１０中に配したものである。この装置でも、図１２に示した装置のように意図して部分的に焼きを入れない熱処理を同一の装置にて執り行うことができる。また、１つの装置で通電、通水を切り替えることにより、温度の異なる被加熱対象物を続けて搬送することもできる。

その他の実施例として、吸引パッドユニットのスカート部１、パッド部１０、シール材１１、パッド部の加熱、パッド部の冷却、被加熱対象物およびその温度、を変えてみて搬送した例を表１に示す。
実際の装置の動きは、加熱炉２３から被加熱対象物を吸引して取り出し、５秒間の搬送で５ｍ離れたテーブルローラーまで運ぶこととし、被加熱対象物は鋼板（１ｍｍ×１ｍ×２ｍ、約１６ｋｇ）、Ｈ形鋼（３００ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍ、約５０ｋｇ）とした。
吸引パッドユニットは、直径２００ｍｍの吸盤型タイプのものと１５０ｍｍ角のブロック型で多数の孔で吸引するタイプのものを用い、それぞれ搬送ロボットのアームに２個取り付けた。搬送後直後、パッドに接触した部分としなかった部分の温度を熱電対で測りその差を搬送中の温度降下とした。

実施例３〜５は普通鋼をスカート部に使用し、ステンレス鋼またはＮｉ基合金をパッド部に使用したものである。
普通鋼では酸化が懸念されるので、使用範囲を２００〜５００℃とした。この温度範囲はさほどに高温域ではないので、パッドの加熱をしなくても被加熱対象物の温度はさほど下がらず、被加熱対象物自体の復熱によって温度降下は問題とならなかった。

実施例６〜１４はスカート部をステンレス鋼またはＮｉ基合金とし、パッド部を耐熱合金としたものである。２００〜７００℃といった温度としては広範囲に使用でき、パッド加熱、パッド冷却、シール材の使用などでバリエーションが効く。
特に耐熱強度の強いＮｉ基合金、Ｃｏ基合金をパッド部に使い、パッド加熱をすると、実施例８および９のように搬送中での温度降下を抑えることができる。ガラスにはシール効果があるので、実施例７のようにガラスのシール材を使うことが可能である。この場合はパッド部を冷却して用いた。意図的に温度差を付けたい場合は、シール材によって熱伝導率が下がらないように、シール材を使わない方が望ましい。

実施例１１の場合は、Ｎｉ基合金からの抜熱で、温度降下を４００℃程度つけることができた。低融点な金属である亜鉛、鉛、アルミまたはその合金をシール材として用いた場合、融点以下で使用しなければならないので、これらの使用される温度は５００℃以下が望ましい。これらの金属は軟化しているので、実施例１２〜１４のようにシール性が高く、搬送効率は良い。
実施例１３の条件で鉛の代わりに錫またはその合金、実施例１４の条件でアルミの代わりに金、銀、銅、またはその合金を用いても同様な結果が得られた。

表２に示す実施例１５〜２０はパッド部にセラミックを用いた例であり、パッド部に耐熱合金を用いた例よりも高温での使用に適している。

実施例１５〜１７はスカート部にＮｉ基合金を用い、パッド部に使われるセラミックは熱伝導が低いので、被加熱対象物の加熱温度が高くても温度降下の小さい搬送ができる。
ただし、スカート部に耐熱合金を用いた場合、実施例１８〜２０はスカート部、パッド部ともにセラミックスで作られている例であり、１０００℃以上の非常に高い温度の被加熱対象物でも温度降下の問題を起こさずに搬送できる。
実施例１７の条件でジルコニアの代わりにクロミア、実施例２０の条件でパッド部にチタニアの代わりに窒化珪素、炭化珪素、ホウ化チタン、ホウ化珪素アルミナを用いても同様な結果が得られた。

真空となるまたは減圧される空間が一つである従来技術の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が複数である従来技術の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が一つであり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用いた本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が複数であり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用いた本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が一つであり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用い、パッド部の加熱手段を具備した本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が複数であり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用い、パッド部の加熱手段を具備した本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が一つであり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用い、パッド部の冷却手段を具備した本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 真空となるまたは減圧される空間が複数であり、スカート部とパッド部が一体で、シール材を用い、パッド部の冷却手段を具備した本発明の吸引パッドユニットの例を示した立面図および断面図である。 本発明の装置全体と実際に熱処理工程で稼働している状況の例を示した図である。 本発明の装置で被加熱対象物を搬送している状態を示した図である。 本発明において、パッド部に加熱手段を設けた装置で被加熱対象物を搬送している際のパッド部近傍の断面の拡大したものを示した図である。 本発明において、パッド部に冷却手段を設けた装置で被加熱対象物を搬送している際のパッド部近傍の断面の拡大したものを示した図である。 本発明において、パッド部に加熱手段と冷却手段の両方を設けた装置で被加熱対象物を搬送している際のパッド部近傍の断面の拡大したものを示した図である。

符号の説明

１：スカート部
２：被加熱対象物
３：導管
４：真空になるまたは減圧される空間
５：孔が塞がれなかった場合に閉じる機構
６：スカート部１と導管３と固定およびシールしてつなぐアタッチメント
７：シール材
８：加熱手段
９：冷却手段
１０：パッド部
１１：シール材
１２：ヒーター
１３：シール材を固定するねじ
１４：パッド部材１０を冷却する水流路
１５：フレーム
１６：アーム
１７：導管
１８：真空ホース
１９：耐熱パッキン
２１：搬送ロボット
２２：真空発生装置（エジェクター）
２３：加熱炉
２４：水槽
２５：焼き入れ処理用冷却水
２６：吸引パッドユニット
２７：吸引パッドユニットの背面側
２８：吸引孔

Claims (14)

1. 吸引パッドユニットの背面側から空気を排出して被加熱対象物を吸引して搬送する装置において、該吸引パッドユニットのパッド部とスカート部のいずれか一方又は両方が炭素鋼、ステンレス鋼、耐熱合金、サーメット、グラファイトまたはセラミックスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする被加熱対象物の吸引式搬送装置。
2. 前記耐熱合金が、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金、粒子分散強化合金のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
3. 前記セラミックスが、アルミナ、シリカ、クロミア、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化チタン、ホウ化珪素のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
4. 被加熱対象物と接触し、スカート部の底に取り付けられたパッド部を貫通する吸引孔を２つ以上有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
5. パッド部と搬送対象物との境界に、熱軟化性材料をシール材として配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
6. 前記熱軟化性材料が、ガラス、金属、合金、膨張黒鉛のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項５に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
7. 前記ガラスが、ソーダガラス（Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系ガラス）、結晶化ガラス（ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リンケイ酸塩ガラス）、石英ガラス、はんだガラス、結晶性はんだガラス、ランタンガラス、中性ガラス、鉛ガラス、含水リン酸塩ガラス、テルライトガラス、カルコゲナイドガラス、泡ガラスのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項６に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
8. 前記金属または合金が、鉄、コバルト、ニッケル、ベリリウム、マンガン、銅、金、銀、カルシウム、バリウム、アルミニウム、マグネシウム、ストロンチウム、亜鉛、アンチモン、錫、鉛のいずれか１つの金属または２つ以上の組み合わせからなる合金であることを特徴とする請求項６に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
9. 被加熱対象物の表面温度が２００〜１５００℃であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
10. パッド部温度を制御する手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
11. 前記パッド部温度を制御する手段が、水冷、空冷のいずれか１つまたは２つの組み合わせからなることを特徴とする請求項１０に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
12. 前記パッド部温度を制御する手段が、電気ヒーター、ガスバーナー、誘導コイルのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
13. 被加熱対象物が、加熱した鋼板、加熱した棒材、加熱した条鋼、加熱した形鋼または加熱した鋼管であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
14. 吸引パッドユニットと、該吸引パッドユニットを固定保持する手段と、該吸引パッドユニットの背面から空気を吸い出す手段と、該固定保持手段を該吸引パッドユニットとともに移動する多軸汎用ロボットとを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の被加熱対象物の吸引式搬送装置。
    

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