JP2006056656A

JP2006056656A - 吊上電磁石

Info

Publication number: JP2006056656A
Application number: JP2004239426A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Tamura; 佳嗣田村
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】
吊上電磁石における被吊上物の吸着面の耐摩耗性を向上させることである。
【解決手段】
吊上電磁石Ｍを構成する本体部１の底面部に取付けられた中央磁極４と周辺磁極５において被吊上物の一例であるスクラップ材Ｗが磁気吸着される部分に、粉体プラズマアーク溶接を施して、前記各磁極４，５におけるスクラップ材Ｗの吸着面に、タングステンカーバイトの粉体１５を含み、従来の肉盛溶接部（最高硬さがビッカース硬さにしてＨｖ４００程度）に比較してＨｖ５００〜６００の極めて硬い肉盛溶接部１６を形成して、各磁極４，５におけるスクラップ材Ｗの吸着面の耐摩耗性を向上させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉄心にコイルが巻回されて形成された中央磁極と、前記中央磁極の周囲に形成された周辺磁極とを備え、中央磁極と周辺磁極との間に発生した磁束により、各磁極の吸着面に磁気吸着させた被吊上物を吊り上げる構成の吊上電磁石に関するものである。

製鋼所や鋼材の加工工場では、鉄板、鉄棒、鉄材及びそれらのスクラップ材等の被吊上物を搬送するために、吊上電磁石が利用されている（例えば、特許文献１参照）。図６に示されるように、吊上電磁石Ｍは、クローラクレーン５１や油圧ショベル等の建設機械のアーム５２の先端部に取付けられて使用されたり、工場内のクレーン（図示せず）にワイヤで吊り下げられて使用されたりしている。スクラップ材Ｗ等の被吊上物は、吊上電磁石Ｍの磁極の吸着面に衝撃力をもって磁気吸着されるため、前記吸着面が摩耗し易い。また、図７に示されるように、クローラクレーン５１のアーム５２に取付けられた吊上電磁石Ｍによって、スクラップ材Ｗが掻き集められる場合がある。このとき、吊上電磁石Ｍの磁極が地表面にこすられて摩耗してしまう。

上記した結果、磁極の吸着面に凹凸が生じて磁束の形成方向が変化したり、磁極面と被吊上物との接触面積が減少したりして、吊上電磁石の吊上能力（吊上げ可能な被吊上物の重量）が低下するおそれがある。

上記した不具合を防止するため、磁極の吸着面の摩耗部分に肉盛溶接（ハードフェーシング）がされている。しかし、従来の肉盛溶接の場合、肉盛溶接部の最高硬さはビッカース硬さにしてＨｖ４００程度であり、長期間の使用に耐えられない。
特開平９−７７４５０号公報

本発明は、上記した不具合に鑑み、吊上電磁石における被吊上物の吸着面の耐摩耗性を向上させることを課題としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、鉄心にコイルが巻回されて形成された中央磁極と、前記中央磁極の周囲に形成された周辺磁極とを備え、中央磁極と周辺磁極との間に発生した磁束により、各磁極に磁気吸着させた被吊上物を吊り上げる構成の吊上電磁石において、前記各磁極における被吊上物の吸着面に、タングステンカーバイトの粉体を含んだ肉盛溶接部を形成したことを特徴としている。

コイルに通電して鉄心を励磁させることにより、吊上電磁石の中央磁極と周辺磁極との間に磁束が発生し、前記各磁極が磁化されてスクラップ材等の被吊上物を吸着させることができる。また、前記コイルへの給電を停止させることにより、各磁極が消磁され、被吊上物を分離させることができる。これにより、磁気吸着させた被吊上物を搬送することができる。そして、各磁極に被吊上物が磁気吸着されたり分離されたりする際に、各磁極における被吊上物の吸着面が摩耗し、吊上能力が低下するおそれがある。

吊上電磁石の磁極の吸着面に粉体プラズマアーク溶接を施し、タングステンカーバイトの粉体を含んだ肉盛溶接部を形成する。該肉盛溶接部は、タングステンカーバイトの粉体を含んでいるため、従来の肉盛溶接部よりも遥かに硬くなり（ビッカース硬さにしてＨｖ５００〜６００）、磁極における被吊上物の吸着面の耐摩耗性が向上する。この結果、吊上電磁石の各磁極における被吊上物の吸着面の摩耗が少なくなり、吊上性能の低下が防止される。

同じく請求項２の発明は、鉄心にコイルが巻回されて形成された中央磁極と、前記中央磁極の周囲に形成された周辺磁極とを備え、中央磁極と周辺磁極との間に発生した磁束により、各磁極に磁気吸着させた被吊上物を吊り上げる構成の吊上電磁石において、前記各磁極における被吊上物の吸着面に、高マンガン系溶接材による肉盛溶接部を形成したことを特徴としている。

吊上電磁石の磁極の吸着面に、高マンガン系溶接材による溶接を施し、高マンガン鋼の肉盛溶接部を形成する。該肉盛溶接部は、マンガンを多量に含んでいるため、従来の肉盛溶接部よりも遥かに硬くなり（ビッカース硬さにしてＨｖ４００〜５００）、磁極における被吊上物の吸着面の耐摩耗性が向上する。この結果、吊上電磁石の各磁極における被吊上物の吸着面の摩耗が少なくなり、吊上性能の低下が防止される。また、高マンガン鋼は加工硬化性を有するので、磁極と被吊上物との衝突が繰り返されることにより肉盛溶接部が一層硬くなり、各磁極における被吊上物の吸着面の耐摩耗性が一層向上する。

請求項１の発明により、吊上電磁石における被吊上物の吸着面に、タングステンカーバイトの粉体を含んだ肉盛溶接部が形成されるため、従来の肉盛溶接部よりも遥かに硬くなり（ビッカース硬さにしてＨｖ５００〜６００）、磁極における吸着面の耐摩耗性が向上する。この結果、吊上電磁石における被吊上物の吸着面の摩耗が少なくなり、吊上性能の低下が防止される。

請求項２の発明により、吊上電磁石における被吊上物の吸着面に、高マンガン系溶接材による肉盛溶接部が形成されるため、従来の肉盛溶接部よりも硬くなり（ビッカース硬さにしてＨｖ４００〜５００）、磁極における吸着面の耐摩耗性が向上する。この結果、吊上電磁石における被吊上物の吸着面の摩耗が少なくなり、吊上性能の低下が防止される。

以下、本発明の最良実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。図１は吊上電磁石Ｍの底面斜視図、図２は同じく正面断面図、図３は粉体プラズマアーク溶接の原理説明図である。

最初に、吊上電磁石Ｍについて説明する。図１及び図２に示されるように、本実施例の吊上電磁石Ｍの本体部１は、底面部にコイル２を収容するためのコイル収容部３が同心円状にしてくり抜かれた略円柱状である。そして、前記本体部１の中央部に設けられた鉄心１ａに、多数本の電線（図示せず）が巻回されて形成されたコイル２が、前記コイル収容部３に収容されている。前記本体部１の底面部で、前記鉄心１ａの部分には円板状の中央磁極４が取付けられていると共に、同じく周辺部にはリング状の周辺磁極５が取付けられている。前記コイル２に通電して鉄心１ａを励磁させると、前記中央磁極４にＮ極が生じ、前記周辺磁極５にＳ極が生じる。そして、中央磁極４（Ｎ極）から、周辺磁極５（Ｓ極）に磁束Ｂが発生する。磁性体であるスクラップ材Ｗは、中央磁極４及び周辺磁極５に強力に吸着される。吊上電磁石Ｍを吊り上げてスクラップ材Ｗを搬送し、所定位置でコイル２への通電を停止させ、磁気吸着されているスクラップ材Ｗを落下させる。なお、図１及び図２における記号「Ｎ」，「Ｓ」は、吊上電磁石Ｍの「Ｎ極」，「Ｓ極」を示している。また、図２において、６は、アーム５２と連結させるためのブラケットである。

上記した構成の吊上電磁石Ｍの場合、コイル２を励磁させることにより、スクラップ材Ｗが中央磁極４及び周辺磁極５に勢いよく吸着される。また、搬送途中に、中央磁極４及び周辺磁極５に密着されたスクラップ材Ｗがこすれ合う。このため、特に、中央磁極４及び周辺磁極５の周縁部における摩耗が激しい。本実施例の吊上電磁石Ｍでは、摩耗による吊上能力の低下を防止するため、中央磁極４と周辺磁極５におけるスクラップ材Ｗの吸着面の摩耗部分に肉盛溶接を行っている。次に、本実施例の吊上電磁石Ｍに施される肉盛溶接について説明する。

最初に、粉体プラズマアーク溶接について説明する。図３に示されるように、粉体プラズマアーク溶接は、冷却ノズルの隙間から高速度で噴出されたアークと不活性ガス（通常、アルゴンが使用される）の気流とから成る高温のプラズマジェットを溶接の熱源として利用して、アークと同時に供給される粉体を肉盛溶接するものである。肉盛するための材料をワイヤ状にする必要がないため、タングステンカーバイト等の高硬度材料やセラミックスを材料とした肉盛溶接部を形成することができるという利点がある。更に、不活性ガスの雰囲気内で溶接が行われるため、空気中の不純物が侵入するおそれがなく、肉盛溶接部の純度を高くできる。

図３に示されるように、粉体プラズマアーク溶接機（図示せず）を構成するアークノズルＡの軸心部分には、タングステンより成る棒状電極８が取付けられていて、その周囲に、水冷ノズル９、粉体供給ノズル１１、ガス供給ノズル１２がこの順で同心円状にして取付けられている。前記棒状電極８の先端部（下端部）は、アークを生じ易くするため鋭角状になっている。前記水冷ノズル９は、棒状電極８の全体を被覆する形態で取付けられていて、棒状電極８との隙間の部分には、プラズマを形成するための動作ガス（本実施例の場合、アルゴンガス）が供給される。前記棒状電極８と母材（吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５）との間に配設された電源１３から両者に高電圧を印加すると共に、水冷ノズル９にパイロット電圧を印加すると、棒状電極８と水冷ノズル９との間に高温のプラズマアーク１４が発生する。

そして、水冷ノズル９とその周囲に設けられた粉体供給ノズル１１との間からタングステンカーバイトの粉体１５を供給すると共に、前記粉体供給ノズル１１とその周囲に設けられたシールドガス供給ノズル１２との隙間から、シールドガス（ヘリウムガス又はアルゴンガス）を供給する。該シールドガスにより、溶接を不活性ガスの雰囲気中で行うことができ、溶融状態の母材と空気中の酸素とが反応して酸化物が形成されることを防止できる。粉体供給ノズル１１によって供給されたタングステンカーバイトの粉体１５は、プラズマアーク１４によって溶融された母材の溶融部分に入り込み、肉盛溶接部１６を形成する。

本実施例の吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５の摩耗部分に粉体プラズマアーク溶接を行う場合、図４に示されるように、吊上電磁石Ｍの底面部（中央磁極４及び周辺磁極５の部分）を上方に向けて各支持台１７に支持させる。そして、アークノズルＡを水平に移動させることにより、吊上電磁石Ｍの摩耗部分に、タングステンカーバイトの粉体１５を含んだ肉盛溶接部１６が形成される。該肉盛溶接部１６の硬さは、ビッカース硬さにしてＨｖ５００〜６００であり、通常の肉盛溶接材によって得られる肉盛溶接部の硬さ（最高硬さにしてＨｖ４００程度）と比較して極めて硬くなる。この結果、吊上電磁石Ｍにおける中央磁極４及び周辺磁極５の耐摩耗性が向上する。

次に、高マンガン溶接材による肉盛溶接について説明する。図５に示されるように、マンガンを多量に含有した溶接棒１８を使用して、吊上電磁石の磁極の摩耗部分に肉盛溶接部１９を形成する。高マンガン溶接材としては、例えば、１３％Ｍｎ系、１３％Ｍｎ−Ｎｉ系、１６％Ｍｎ−１６％Ｃｒ系のものが存している。ここで、溶接による母材の熱影響部の最高硬さに及ぼす鋼の含有元素の影響をみるための指標として、炭素当量（Ｃｅｑ）が使用されている。炭素当量は、次の式（１）によって表示され、単位は「％」である。式（１）において、Ｃ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖは、各元素の含有量（％）である。
炭素当量（％）＝Ｃ＋（１／６）Ｍｎ＋（１／２４）Ｓｉ＋（１／４０）Ｎｉ＋（１／５）Ｃｒ＋（１／４）Ｍｏ＋（１／１４）Ｖ（１）
上記した式（１）より、マンガン（Ｍｎ）の含有量が、肉盛溶接部１９の硬さに及ぼす影響は極めて大きいことがわかる。なお、図６において、２１は、溶接棒１８を保持するためのホルダである。

上記した結果、母材の摩耗部分に、高マンガン溶接鋼の肉盛溶接部１９が形成される。該肉盛溶接部１９の硬さは、ビッカース硬さにしてＨｖ４００〜５００であり、通常の肉盛溶接によって得られる肉盛溶接部の硬さ（最高硬さにしてＨｖ４００程度）と比較して極めて硬くなる。この結果、吊上電磁石Ｍにおける
中央磁極４及び周辺磁極５の耐摩耗性が向上する。

高マンガン溶接材による溶接方法によって肉盛溶接部１９を形成する場合、通常の電気溶接機により、手軽に行うことができる。また、高マンガン鋼は加工硬化性を有するので、磁極と被吊上物との衝突が繰り返されることにより、肉盛溶接部１９が一層硬くなるという利点がある。

上記したように、粉体プラズマアーク溶接により肉盛溶接部１６を形成する場合、または、高マンガン溶接材により肉盛溶接部１９を形成する場合、各肉盛溶接部１６，１９の形成後に研削加工を行って、中央磁極４及び周辺磁極５を平滑にしておくことが望ましい。

本明細書では、吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５の摩耗部分に、肉盛溶接部１６，１９を形成する場合の実施例について記載した。しかし、予め、吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５に肉盛溶接部１６，１９を形成させておいても構わない。

吊上電磁石Ｍの底面斜視図である。同じく正面断面図である。粉体プラズマアーク溶接の原理説明図である。粉体プラズマアーク溶接により、吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５に肉盛溶接部１６を形成する作用説明図である。高マンガン溶接材より成る溶接棒１８により、吊上電磁石Ｍの中央磁極４及び周辺磁極５に肉盛溶接部１９を形成する作用説明図である。クローラクレーン５１のアーム５２に取付けられた吊上電磁石Ｍにより、スクラップ材Ｗを吊り上げる状態を示す図である。同じく、スクラップ材Ｗを掻き集める状態を示す図である。

符号の説明

Ａ：アークノズル
Ｂ：磁束
Ｍ：吊上電磁石
Ｗ：スクラップ材（被吊上物）
１ａ：鉄心
２：コイル
４：中央磁極
５：周辺磁極
１５：粉体
１６，１９：肉盛溶接部

Claims

鉄心にコイルが巻回されて形成された中央磁極と、
前記中央磁極の周囲に形成された周辺磁極とを備え、
中央磁極と周辺磁極との間に発生した磁束により、各磁極に磁気吸着させた被吊上物を吊り上げる構成の吊上電磁石において、
前記各磁極における被吊上物の吸着面に、タングステンカーバイトの粉体を含んだ肉盛溶接部を形成したことを特徴とする吊上電磁石。
鉄心にコイルが巻回されて形成された中央磁極と、
前記中央磁極の周囲に形成された周辺磁極とを備え、
中央磁極と周辺磁極との間に発生した磁束により、各磁極に磁気吸着させた被吊上物を吊り上げる構成の吊上電磁石において、
前記各磁極における被吊上物の吸着面に、高マンガン系溶接材による肉盛溶接部を形成したことを特徴とする吊上電磁石。