JP2019158168A - 水平出し冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して精度良く水平出しすることができる水平出し冶具を提供する。【解決手段】水平出し冶具１は、上部に開口を有する有底の炉体の開口縁部上に設置される設置部２と、炉体の底に敷設されたバックサンドに押し付けられる押付部３と、設置部２及び押付部３を平行に連結する連結部４と、押付部４に振動を加える加振部５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば誘導加熱炉などの築炉作業において、炉体の底に敷設されたバックサンドの表面を水平にする際に用いられる水平出し冶具に関する。

図９に示すように、誘導加熱炉１００は、アルミナや珪砂などのバックサンド１０１上に定形品（例えば坩堝）１０２を設置し、坩堝１０２の周囲に配置された誘導コイル１０３と定形品１０２との間にバックサンド１０４を充填した構成のものである（例えば特許文献１を参照）。定形品１０２内には高融点金属Ｍが収容され、誘導コイル１０３に電圧を印加することで、定形品１０２内の高融点金属Ｍが電磁誘導作用により誘導加熱されて、高融点金属Ｍが溶解する。なお、図示は省略しているが、誘導コイル１０３の内側面には絶縁材が配置される。

この誘導加熱炉１００は、図１０（ａ）に示す炉体１０５の底に、図１０（ｂ）に示すようにバックサンド１０１を敷設し、次に、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）に示すように水平器１１０などを用いて人手により底に敷いたバックサンド１０１の表面を水平にする水平出しを行った後、図１０（ｅ）に示すようにバックサンド１０１上に定形品１０２を設置し、図１０（ｆ）に示すように定形品１０２と誘導コイル１０３との間にバックサンド１０４を充填する、ことにより築炉される。

特開２００９−２２８９１９号公報

上述した誘導加熱炉の築炉方法においては、水平器１１０などを用いて人手により底に敷いたバックサンド１０１の表面の水平出しを行っている。しかし、この水平出し作業はかなりの熟練と労働力を必要とし、バックサンド１０１表面の水平が確保されていない場合には、バックサンド１０１上に設置される定形品１０２が傾くため、再度の水平出しが必要となり、時間のロスが生じる。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、炉体などの底に敷いたバックサンドなどの粉粒体の表面を安定して精度良く水平出しすることができる水平出し冶具を提供することを目的とする。

本発明の水平出し冶具は、上部に開口を有する有底の本体の開口縁部上に設置される設置部と、前記本体の底に敷設された粉粒体に押し付けられる押付部と、前記設置部及び前記押付部を平行に連結する連結部と、前記押付部に振動を加える加振部と、を備えることを特徴としている。

本発明の水平出し冶具の好ましい実施形態においては、前記設置部に対して前記連結部が垂直方向に変位可能に構成されている。

本発明の水平出し冶具の好ましい実施形態においては、前記連結部は、垂直方向に延びる複数の支柱で構成されており、前記複数の支柱は前記押付部の中心周りに等角度間隔で配置されている。

本発明の水平出し冶具の好ましい実施形態においては、前記支柱は寸切りボルトからなり、前記設置部は、前記寸切りボルトを挿通する貫通孔を複数有するとともに、前記寸切りボルトに螺合するナットが複数固定されている。

また、本発明の水平出し冶具を用いて水平出しを行う方法は、上部に開口を有する有底の本体の底に粉粒体を敷設する工程と、前記本体内に前記水平出し冶具を挿入して前記押付部を前記粉粒体に接触させる工程と、前記加振部により前記押付部を振動させながら前記押付部を前記粉粒体に押し付けて前記設置部を前記本体の開口縁部上に設置する工程と、を含む。

本発明によれば、本体の底に敷いた粉粒体の表面を安定して精度良く水平出しすることができる。

本発明の水平出し冶具の一実施形態の平面図である。 本発明の水平出し冶具の一実施形態の正面図である。 設置部の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 設置部の底面図である。 押付部の平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 水平出し冶具を用いた誘導加熱炉の築炉方法の手順を模式気的に示す断面図である。 図８Ａに続き、水平出し冶具を用いた誘導加熱炉の築炉方法の手順を模式気的に示す断面図である。 図８Ｂに続き、水平出し冶具を用いた誘導加熱炉の築炉方法の手順を模式気的に示す断面図である。 図８Ｃに続き、水平出し冶具を用いた誘導加熱炉の築炉方法の手順を模式気的に示す断面図である。 誘導加熱炉の要部を模式的に示す断面図である。 従来の誘導加熱炉の築炉方法の手順を模式気的に示す断面図である。

以下、本発明の水平出し冶具の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の水平出し冶具は、上部に開口を有する有底の本体の底に敷設された粉粒体（微細な粒状体及び／又は粉状体）の表面を水平にする際に用いられるものであり、本実施形態では、誘導加熱炉の築炉作業において、炉体の底に敷設されたアルミナや珪砂などのバックサンドの表面を水平にする場合を例にして説明する。

図１及び図２は、本実施形態の水平出し冶具１を示す。水平出し冶具１は、設置部２と、押付部３と、設置部２及び押付部３を平行に連結する連結部４と、押付部３に振動を与える加振部５と、を備える。

設置部２は、上部に開口１１を有する有底の炉体１０の開口縁部１２（図８Ａ（ａ）などに示す。）上に設置されるものである。設置部２は、図１〜図５に示すように、鋼鉄などの金属製の所定の厚みを有する水平な板材からなる。設置部２の平面視形状は、本実施形態では十字状を呈しているが、特に限定されるものではなく、円形状などを呈していてもよい。また、設置部２の断面視形状は、本実施形態では内部に空洞を有するコ字状を呈しているが、特に限定されるものではなく、内部が詰まった矩形状などを呈していてもよい。

設置部２は、炉体１０の開口縁部１２と重なる部分２０を有し、当該部分２０にて炉体１０の開口縁部１２上に設置される。本実施形態では、設置部２の開口縁部１２と重なる部分２０にボルト６を挿通する貫通孔２１（以下、「第１貫通孔２１」という。）が形成されている。一方で、炉体１０の開口縁部１２には、ネジの切られたボルト穴１４（図８Ａ（ａ）などに示す。）が形成されており、ボルト穴１４に第１貫通孔２１を介してボルト６を締め込むことで、設置部２は炉体１０の開口縁部１２上に設置、固定される。本実施形態では、第１貫通孔２１及びボルト穴１４が、設置部２及び炉体１０の開口縁部１２にそれぞれ４箇所形成されているが、複数箇所であれば４箇所に限定されない。

また、設置部２には、後述する連結部４を構成する寸切りボルト４０を挿通する貫通孔２２（以下、「第２貫通孔２２」という。）が形成されている。第２貫通孔２２は、設置部２が炉体１０の開口縁部１２上に設置された際に、開口１１上に位置するように、設置部２の中心よりも外側でありかつ第１貫通孔２１よりも内側に配置されている。第２貫通孔２２は、連結部４の寸切りボルト４０の数に対応して設置部２に複数箇所（本実施形態では４箇所）形成される。

また、設置部２の上面には、第２貫通孔２２の直上位置に、寸切りボルト４０が螺合するナット２３（以下、「第１ナット２３」という。）が一体に設けられている。第１ナット２３は、連結部４の寸切りボルト４０の数に対応して、中央の開口が第２貫通孔２２と連通するようにして設置部２の上面に複数（本実施形態では４つ）設けられている。第１ナット２３に寸切りボルト４０の一端部側を螺着することで、寸切りボルト４０が設置部２に固定される。また、第１ナット２３に螺着された寸切りボルト４０を回転させることで、寸切りボルト４０、つまりは連結部４を設置部２に対して垂直方向に変位可能である。

また、設置部２には、上面の中心に、クレーンなどで設置部２を吊り下げるためのリング状の取付部２４が設けられている。

押付部３は、炉体１０の底１３に敷設されたバックサンド１５（図８Ａ（ｂ）などに示す。）に押し付けられるものである。押付部３は、図１、図２、図６及び図７に示すように、鋼鉄などの金属製の所定の厚みを有する水平な板材からなる。押付部３の平面視形状は、炉体１０の底１３の形状及び大きさに対応しており、本実施形態では円形状を呈している。

押付部３の上面には、寸切りボルト４０が螺合するナット３０（以下、「第２ナット３０」という。）が一体に設けられている。第２ナット３０は、連結部４の寸切りボルト４０の数に対応して、押付部３の上面に複数（本実施形態では４つ）設けられている。第２ナット３０に、設置部２から垂下する寸切りボルト４０の他端部を螺着することで、寸切りボルト４０が押付部３に固定され、押付部３は設置部２に対して平行をなす。

連結部４は、上述したように、設置部２及び押付部３が平行となるよう両者を連結する。連結部４は、本実施形態では、垂直方向に延びる複数（本実施形態では４本）の寸切りボルト４０で構成されている。寸切りボルト４０は、全長に渡ってねじ溝が切られたボルトである。複数の寸切りボルト４０は設置部２及び押付部３の中心周りに等角度間隔（本実施形態では９０°間隔）で配置されている。なお、連結部４を構成する寸切りボルト４０の数は、複数であれば４本に限定されない。

加振部５は、押付部３に振動を与えるためのものであり、例えば振動モータなどにより所定の加速度の振動を発生させる装置である。加振部５は、押付部３の上面の中心に設置されており、押付部３は加振部５により上下に振動する。なお、加振部５は、振動を発生させて押付部３を上下に振動させるものであれば、特に限定されるものではなく、種々の公知の振動発生装置を用いることができる。

次に、上記構成の水平出し冶具１を用いて水平出しを行う方法について説明する。まず、図８Ａ（ａ）に示す炉体１０の底１３に、図８Ａ（ｂ）に示すようにバックサンド１５を敷設し、次に、図８Ｂ（ｃ）に示すように、炉体１０の開口１１から炉体１０内に水平出し冶具１を挿入して、押付部３をバックサンド１５に接触させる。このとき、押付部３は、バックサンド１５の凹凸のある表面の凸上に載っている。そして、図８Ｂ（ｄ）に示すように、加振部５によって押付部３を振動させながら、炉体１０の開口縁部１２のボルト穴１４に第１貫通孔２１を介してボルト６を締め込むことで、押付部３でバックサンド１５の表面の凹凸をならしながら、設置部２を炉体１０の開口縁部１２上に設置して、固定する。これにより、炉体１０の開口縁部１２上に固定具２が水平を保った状態で定位し、設置部２に平行な押付部３が水平を保った状態でバックサンド１５に押し付けられるので、図８Ｃ（ｅ）に示すように、バックサンド１５の表面が水平となる。

水平出し冶具１により炉体１０の底１３に敷いたバックサンド１５の表面の水平出しを行った後は、図８Ｃ（ｆ）に示すように、水平出し冶具１を炉体１０内から取り出し、そして、図８Ｄ（ｇ）に示すように、バックサンド１５上に例えば坩堝やスリーブなどの定形品１７を設置して、図８Ｄ（ｈ）に示すように、定形品１７と誘導コイル１８との間にバックサンド１６を充填する。これにより、誘導加熱炉が築炉される。

以上に説明した本実施形態の水平出し冶具１によれば、振動する押付部３をバックサンド１５に押し付けて押付部３でバックサンド１５の表面の凹凸をならしながら、炉体１０の開口縁部１２上に設置部２を設置するので、設置部２は炉体１０の開口縁部１２上で水平状態で定位する。その結果、設置部２に平行な押付部３も水平を保った状態でバックサンド１５の表面に押し付けられることで、押付部３によりバックサンド１５の表面を水平にすることができる。よって、バックサンド１５上に設置された定形品１７が傾くことを防止することができる。

加えて、水平出し作業に多大な熟練及び労働力を必要とせずに、バックサンド１５の表面を安定して精度良く水平出しすることができるので、水平出しの失敗でやり直しによる時間ロスをなくすことできるうえ、作業者に負担をかけることがない。

また、設置部２に対して連結部４が垂直方向に変位可能であるので、炉体１０の底１３の深さが変動しても、押付部３をバックサンド１５に良好に押し付けることができる。

また、連結部４が複数の支柱（本実施形態では寸切りボルト４０）で構成され、複数の支柱（寸切りボルト４０）が押付部３の中心周りに等角度間隔で配置されているので、押付部３をバックサンド１５に均一に押し付けることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、連結部４を複数の寸切りボルト４０で構成し、設置部２に各寸切りボルト４０に螺合する第１ナット２３を固定することで、設置部２に対して各寸切りボルト４０を垂直方向に変位可能に構成している。しかし、連結部４を設置部２に対して垂直方向に変位可能とする構成は、このねじの螺合を用いた構成に限定されるものではなく、その他の種々の公知の構成を用いることができる。

また、上記実施形態では、連結部４を複数の支柱（本実施形態では寸切りボルト４０）で構成している。しかし、連結部４は設置部２及び押付部３を平行に連結することができるものであれば、特に限定されるものではなく、筒状体で構成するなど、種々の構成を用いることができる。

また、上記実施形態では、設置部２に対して連結部４が垂直方向に変位可能に構成されているが、連結部４は設置部２に対して必ずしも垂直方向に変位可能に構成されている必要はない。

また、上記実施形態では、炉体１０の開口縁部１２にボルト穴１４を形成し、ボルト穴１４にボルト６を締め込むことで押付部３をバックサンド１５へ押し付けてバックサンド１５を加圧している。しかし、これに限らず、水平出し冶具１を炉体１０内に挿入して、押付部３をバックサンド１５に接触させた後、水平出し冶具１のバックサンド１５への積載による荷重で押付部３がバックサンド１５に押し付けられてバックサンド１５に加圧力が働く結果、バックサンド１５の表面の凹凸がならされて、設置部２が炉体１０の開口縁部１２上に設置されるのであれば、ボルト穴１４にボルト６を締め込むことは必ずしも必要ではなく、ボルト穴１４及びボルト６を不要とすることができる。

１ 水平出し冶具
２ 設置部
３ 押付部
４ 連結部
５ 加振部
２２ 第２貫通孔
２３ 第１ナット
４０ 寸切りボルト（支柱）

Claims (5)

1. 上部に開口を有する有底の本体の開口縁部上に設置される設置部と、
   前記本体の底に敷設された粉粒体に押し付けられる押付部と、
   前記設置部及び前記押付部を平行に連結する連結部と、
   前記押付部に振動を加える加振部と、を備える水平出し冶具。
2. 前記設置部に対して前記連結部が垂直方向に変位可能に構成されている、請求項１に記載の水平出し冶具。
3. 前記連結部は、垂直方向に延びる複数の支柱で構成されており、前記複数の支柱は前記設置部及び前記押付部の中心周りに等角度間隔で配置されている、請求項１又は２に記載の水平出し冶具。
4. 前記支柱は寸切りボルトからなり、
   前記設置部は、前記寸切りボルトを挿通する貫通孔を複数有するとともに、前記寸切りボルトに螺合するナットが複数固定されている、請求項３に記載の水平出し冶具。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の水平出し冶具を用いて水平出しを行う方法であって、
   上部に開口を有する有底の本体の底に粉粒体を敷設する工程と、
   前記本体内に前記水平出し冶具を挿入して前記押付部を前記粉粒体に接触させる工程と、
   前記加振部により前記押付部を振動させながら前記押付部を前記粉粒体に押し付けて前記設置部を前記本体の開口縁部上に設置する工程と、を含む、方法。