JP2778802B2 - 連続熱間鍛造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鍛造一貫ラインにおける、被加工物の供給、
位置決め、加熱、鍛造、切断の一連した工程を連続して
行う連続熱間鍛造方法及び装置並びに加熱方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の一般的な熱間鍛造方法の１つとして、鍛造前の
被加工物の長さを製品寸法に合せて決定し、被加工物を
別位置にて加熱した後移動させ、それを作業員によりマ
ニピュレータに固定する段取りを行い、鍛造装置により
鍛造する方法がある。

また、熱間鍛造装置としては、特開昭48−13254号公
報に記載のように、互いに平行に支持された反対方向に
駆動する圧延ロールを複数組タンデムに配列し、長尺素
材をこれら圧延ロールに連続的に通して複数段に鍛造す
ると同時に、圧延ロールの回転で長尺素材を送給するよ
うにしたものが知られており、熱間鍛造装置に用いるマ
ニピュレータとしては、特開昭56−144839号公報に記載
のように、マニピュレータ本体の中央に貫通した中空穴
を開け、長尺素材を鍛造するに際して長尺素材をこの中
空穴に通し、鍛造機に近い位置で長尺素材をマニピュレ
ータのクランプ部で把持するようにしたものが知られて
いる。

さらに、熱間鍛造装置に用いる加熱装置として公知の
ものには、特開昭61−212439号公報に記載のように、長
尺素材の進行方向の複数箇所に複数個の加熱コイルを配
置し、これら加熱コイルに印加する電圧を制御すること
により長尺素材を搬送しながら所定温度に加熱するよう
にしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術はいずれも、製品寸法に
応じた長尺の被加工物、即ち、定尺の被加工物を連続的
に供給し、連続的に加熱、鍛造、切断、搬送する連続熱
間鍛造を実現可能とするものではなく、上記一般的な鍛
造方法や特開昭48−13254号公報及び特開昭56−144839
号公報に記載の従来技術では、被加工物を別位置にて加
熱した後それをマニピュレータに固定して鍛造を行うこ
とになり、被加工物の供給から製品の搬送までのタク
ト、即ち、１個の製品を作るのに要する時間と労力が大
となる問題があった。

また、上記一般的な鍛造方法や特開昭56−144839号公
報に記載の従来技術では、被加工物をマニピュレータで
把持して鍛造する際、１つの被加工物から複数個の製品
を鍛造する点についての配慮がされておらず、材料歩留
まりの点で問題があった。また、特開昭48−13254号公
報に記載の従来技術では、長尺素材を複数組の圧延ロー
ルに連続的に通して鍛造する方式であるため、製品の形
状が同じである大量生産には適しているが、形状が個々
に変わる多種少量生産には適用が困難であり、また形状
的に大きな製品の加工も困難であるという問題があっ
た。

さらに、特開昭61−212439号公報に記載の加熱装置
は、複数個の加熱コイルを使用して移動する被加工物を
段階的に加熱して行くものなので、被加工物を所定長さ
に亘ってかつ内部も含めて同一温度に均一に加熱するこ
とはできず、また、加熱範囲に合せて加熱コイルの長さ
または加熱コイルの個数を変えなければならないという
問題があった。

本発明の目的は、被加工物を連続的に供給し、加熱、
鍛造、切断、搬送することを可能とし、製品が得られる
までのタクトを縮少できる連続熱間鍛造方法及び装置を
提供することである。

本発明の他の目的は、被加工物を連続的に供給し、加
熱、鍛造、切断、搬送することを可能とすると共に、大
量生産及び多種少量生産のいずれにも適した連続熱間鍛
造装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、定尺の被加工物を連続的
に供給し、加熱、鍛造、切断、搬送することを可能とし
かつ材料歩留まりを向上できる連続熱間鍛造方法及び装
置を提供することである。

本発明のまたさらに他の目的は、多品種な製品寸法に
対しても被加工物の加熱範囲の変化に応じて所望の長さ
範囲を同じ１つの加熱コイルで断面内を含め均一に加熱
することができる熱間鍛造における加熱方法を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、被加工物
を所定の位置まで前方に移動させて供給する被加工物の
供給装置と、前記供給装置により供給された被加工物を
把持するクランプ装置を備えた、少なくとも前記被加工
物の移動方向に移動可能な第１のマニピュレータと、前
記クランプ装置により把持された被加工物を加熱する、
少なくとも前記被加工物の移動方向に交差する方向に移
動可能な加熱装置と、前記加熱装置により加熱された被
加工物を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置
と、前記鍛造・切断装置により鍛造され、切断された製
品を受け取り、搬出する搬送装置とを有することを特徴
とする連続熱間鍛造装置が提供される。

また上記目的を達成するため、本発明によれば、被加
工物が通過可能な貫通した中空穴を有する本体及び前記
中空穴を通過した被加工物を把持するクランプ装置を備
えた、少なくとも被加工物の移動方向に移動可能なマニ
ピュレータと、少なくとも前記被加工物の移動方向に交
差する方向に移動可能な加熱コイルと、被加工物を任意
形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置とを用いた連
続熱間鍛造方法において、被加工物を前記マニピュレー
タの中空穴を通して供給し、前記クランプ装置より製品
寸法に必要な長さ突き出した位置で該クランプ装置によ
り被加工物を把持し、前記加熱コイル及びマニピュレー
タを動かして加熱コイルを被加工物の周囲に位置決め
し、誘導加熱を利用した均一加熱を行った後、前記加熱
コイル及びマニピュレータをそれぞれ動かして加熱コイ
ルを前記被加工物の移動経路の外に戻し、前記鍛造・切
断装置により前記加熱された被加工物を鍛造後、同じ装
置で直ちに切断し、その切断した製品を搬出することを
特徴とする連続熱間鍛造方法が提供される。

さらに上記目的を達成するため、本発明によれば、被
加工物の周囲に加熱コイルを位置決めして被加工物を部
分加熱し、被加工物の軸方向の表面温度を検出して加熱
部分の表面温度の勾配に比例した速度で被加工物を移動
させ、被加工物の全長の表面温度を設定温度範囲内に均
一に加熱すると共に、被加工物の端面の温度分布を検出
し、少なくともこれにより得られた温度分布データを前
記加熱コイルの加熱パワー及び移動速度にフィードバッ
クしてこれらを制御し、前記被加工物の端面の中心部分
が前記設定温度範囲内に達するまで被加工物を往復動さ
せ、被加工物全体を均一に加熱することを特徴とする加
熱方法が提供される。

〔作用〕

以上のように構成した本発明においては、被加工物を
所定の位置まで前方に移動させる供給装置を設けること
により、第１のマニピュレータに対して所定の位置に被
加工物を供給することが可能となり、第１のマニピュレ
ータを少なくとも被加工物の移動方向に移動可能としか
つ加熱装置をそれに交差する方向に移動可能とすること
により、加熱装置を第１のマニピュレータの動作に干渉
しない位置から移動させて被加工物の加熱位置に位置決
めした後、第１のマニピュレータにより被加工物を加熱
位置に移動させ、加熱を実施することが可能となると共
に、その加熱した被加工物を鍛造・切断装置に対して所
定の位置に供給することが可能となる。また、被加工物
を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置を設け
ることにより、第１のマニピュレータで把持された加熱
された被加工物を鍛造後、同じ装置で直ちに切断するこ
とが可能となる。これにより、被加工物の供給、加熱、
鍛造、切断、搬送を連続的に行うことが可能となり、製
品に至るまでのタクトが縮少する。

また、第１のマニピュレータを少なくとも被加工物の
移動方向に移動可能としかつ加熱装置をそれに交差する
方向に移動可能とすることにより、被加工物の任意の部
分を部分加熱しかつ被加工物の加熱範囲の変化に応じて
所望の長さ範囲を１つの加熱装置で加熱することが可能
となり、また、一度加熱したものの再加熱も容易に実施
することができ、加熱された被加工物の温度の低下を極
力抑制することができる。

また、被加工物の軸方向の表面温度及び端面の温度分
布を検出して加熱コイルの加熱パワー及び移動速度を制
御し、端面の中心部分が設定温度範囲内に達するまで被
加工物を往復動させることにより、被加工物の所望の長
さ範囲に亘って１つの加熱コイルで断面内を含め均一に
加熱することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例による連続熱間鍛造装置を第
１図〜第８図により説明する。

第１図において、本実施例の連続熱間鍛造装置は、定
尺の被加工物１を所定の位置まで前方に移動して供給す
る被加工物の供給装置２と、供給された被加工物１を把
持するクランプ装置３を備えた第１のマニピュレータ４
と、クランプ装置３により把持された被加工物１を加熱
する加熱装置５と、加熱装置５により加熱された被加工
物１を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置６
と、その鍛造され、切断された製品７（第２図参照）を
受け取り、搬出する搬送装置８と、鍛造・切断装置６の
被加工物搬出側で被加工物１を切断するときにそれを把
持し、切断後の製品７を搬送装置８に移動する第１のマ
ニピュレータ４と同様な第２のマニピュレータ９とを備
えている。また、鍛造・切断装置６の被加工物搬入側に
は、鍛造・切断装置６に近接した位置で被加工物１を把
持して第１のマニピュレータ４による被加工物１の持ち
代えを可能とする被加工物拘束装置10が配置されてい
る。

被加工物１は、本実施例では例えば材質が13Cr鋼の定
尺の丸棒であり、これを鍛造して得られる製品７は例え
ば第２図に示すような両端で３次元的に形状が変化する
タービン羽根である。

供給装置２は固定ベース11と可動ブロック12とを有
し、可動ブロック12は固定ベース11上に敷設されたレー
ル13上を被加工物１の供給方向、即ち、第１図に示す直
交座標のＸ方向に所定の位置まで移動可能である。可動
ブロック12上は被加工物１をクランプするためのチャッ
ク14を有し、供給装置２の脇には複数個の被加工物１を
傾斜面上に保持し、それを１個づつチャック14に送り込
む送給台15が置かれている。チャック14に被加工物１が
送り込まれるとチャック14は被加工物１をクランプし、
可動ブロック12が固定ベース11上をＸ軸方向に移動する
ことにより被加工物１は所定の位置まで供給される。

第１のマニピュレータ４は、鍛造ライン上に敷設され
たレール16上を被加工物１の移動方向、即ち、Ｘ軸方向
に移動可能な可動ベース17と、可動ベース17上に敷設さ
れたレール18上を被加工物１の移動方向に直交する方
向、即ち、Ｙ軸方向に移動可能な断面Ｕ字形の可動ブロ
ック19と、可動ブロック19の内面に対向して敷設された
レール20上を垂直方向、即ち、Ｚ軸方向に移動可能な、
上述のクランプ装置３を備えたマニピュレータ本体21と
を有し、マニピュレータ本体21には供給された被加工物
１が通過する貫通した中空穴22が設けられている。

マニピュレータ本体21の詳細構造を第３図に示す。マ
ニピュレータ本体21は回転駆動部23ハンドリング部24と
を有し、ハンドリング部24にクランプ装置３が設けられ
ている。

回転駆動部23は可動ブロック19のレール20に係合する
外側ブロック25と、外側ブロック25内に位置する回転可
能な内輪軸26とを有し、内輪軸26に上述の中空穴22の一
部22Aが形成されている。内輪軸26の外周にはキー27を
介して歯車28が固定され、この歯車28にピニオン29が噛
み合っている。ピニオン29は軸30を有し、軸30はスペー
サ31により隔置された軸受32,33を介して外側ブロック2
5に回転自在に支持され、外側ブロック25の外側でカッ
プリング34を介して電動モータ35に連結されている。電
動モータ35はブラケット36により外側ブロック25に取り
付けられている。電動モータ35を駆動するとピニオン29
が回転し、歯車28を介して内輪軸26が回転する。これに
より内輪軸26は被加工物１の移動方向に平行な軸心、即
ち、Ｃ軸を中心として回転駆動される。内輪軸26の中空
穴22Aの入口には被加工物１の寸法に適合した交換可能
なガイドリング37が装着され、被加工物１が中空穴22A
内をＸ方向に移動するとき又は回転するとき被加工物１
を案内し、中空穴22Aでのかじり現象を防止している。
また、これにより被加工物の水平度も確保される。

ハンドリング部24は、クランプ装置３の構成部材とし
て、中空穴22の残りの部分22Bを形成するシリンダケー
シング38と、シリンダケーシング38に往復動可能に嵌装
された環状ピストン39と、シリンダケーシング38に取り
付けられ、油圧給排孔40,41を有する固定リング42と、
固定リング42に取り付けられ、シリンダケーシング38が
形成するシリンダ室の一端を閉じる端板43と、端板43に
固定された上下１対の支持アーム44と、支持アーム44に
設けられたピン45を中心として基端を枢動可能支持され
た上下１対のクランプ爪46と、環状ピストン39の外側延
長部39A上に取り付けられた環状のコマ部材47とを有
し、クランプ爪46の基端には突部48が設けられ、コマ部
材47には突部48が当接する環状のカム面49が形成されて
いる。固定リング42の油圧給排孔40より油圧を供給する
と環状ピストン39は図示左方に移動し、コマ部材47と突
部48のカム作用によりピン45を中心にしてクランプ爪46
が時計回りに回転し、被加工物１を上下から挾み込む形
でクランプする。また、油圧を油圧給排孔41より供給す
ることにより被加工物はアンクランプされる。

シリンダケーシング38は皿ばねとコイルばねとの組み
合わせからなる機械的ダンパー50を介して回転駆動部23
の内輪軸26に連結されている。これにより上述したよう
に電動モータ35を駆動するとシリンダーケシング38が回
転し、クランプ装置３がＣ軸を中心として回転駆動され
る。また、クランプ装置３で把持した被加工物１を鍛造
するとき、鍛造の衝撃はダンパー50により吸収され、回
転駆動部23には伝わらない。これにより被加工物１の鍛
造中であっても内輪軸26の円滑な回転が可能であり、被
加工物１を回転しながら鍛造することができる。

第１図に戻り、加熱装置５は固定ベース60と、固定ベ
ース60上に敷設されたレール61上をＸ軸方向に移動可能
な可動ベース62と、可動ベース62上に敷設されたレール
63上をＹ軸方向に移動可能なスタンド64と、スタンド64
上に敷設されたレール65上をＺ軸方向に移動可能なホル
ダ66と、ホルダ66の先端に装着された高周波加熱を行う
加熱コイル67とを有している。可動ベース62及びホルダ
66をそれぞれ動かしてＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を調
整した状態でスタンド64をＹ軸方向に移動することによ
り、加熱コイル67は第４図に示すように、第１のマニピ
ュレータ４の動作に干渉しない被加工物１の移動経路の
外側の位置から第１のマニピュレータ４と鍛造・切断装
置６との間に向かって移動し、被加工物１の移動経路に
整合する加熱位置に位置決めされる。また、スタンド64
を反対方向に移動することにより加熱コイル67は元の外
側位置に戻される。

また加熱装置５は、第５図に示すように、加熱コイル
67の中央部分の外側に設置され、被加工物１の軸方向の
表面温度を検出する放射温度計68と、被加工物１の端面
に対向して設置され、被加工物１の端面の温度分布を検
出する広域温度測定器69とを有し、これらセンサにより
得られるデータを用いて加熱コイル67の加熱パワー及び
移動速度が最適の値に制御される。放射温度計68はホル
ダ66に取り付けられ、広域温度測定器69はＸ軸方向に直
交する方向に移動可能な逃げ機構を構成する位置決め装
置70を介して鍛造・切断装置６に装着されている。

再び第１図に戻り、鍛造・切断装置６は、フレーム71
と、フレーム71の開口内をＹ軸方向に相互に反対方向に
摺動可能なスライドテーブル72a,72bと、各スライドテ
ーブル72a,72bに軸受を介して回転可能に支持された八
角形をしたタレット治具73a,73bと、フレーム71の外側
の両側面に設けられ、スライドテーブル72a,72bをそれ
ぞれ同期して駆動する油圧シリンダ74a,74bとを有し、
タレット治具73a,73bの八角形の各平坦面には、第６図
に示すように、製品形状に応じた鍛造用の７組の多種金
型75a,75bと、被加工物１を切断する鋭利な先端形状を
持つ１組の切断型76a,76bとが取り付けられている。

タレット治具73a,73bの回転軸は図示しない電動モー
タに連結され、その電導モータを駆動することによりタ
レット治具73a,73bが回転し、７組の金型75a,75bの任意
の１組又は切断型76a,76bが対向する作動位置に動かさ
れる。これにより、鍛造用金型75a,75bの自動割り出し
が速やかに行われ、油圧シリンダ74a,74bを駆動するこ
とにより被加工物１は所望の形状に鍛造される。また、
鍛造後、切断型76a,76bは自動的に選択され、第７図に
示すように油圧シリンダ油圧シリンダ74a,74bの力で剪
断加工により切断して行く。なおこのとき、被加工物１
の先端は第２のマニピュレータ９により把持される。

搬送装置８は、鍛造・切断装置６で鍛造され切断さ
れ、第２のマニピュレータ９により搬送された製品７を
受け取るコンベア80を有し、コンベア80で受け取った製
品７は収納箱81に自動的に収納される。

第２のマニピュレータ９の構成は第１のマニピュレー
タ４と実質的に同じであり、説明は省略する。ただし、
以下の説明において、第２のマニピュレータ９の構成部
材は第１のマニピュレータ４の同じ構成部材に付した参
照符号に添字ａを付して表現するものとする。

被加工物拘束装置10は、鍛造・切断装置６のフレーム
71の被加工物搬入側端面上部に装着された取り付け板82
と、取り付け板82に敷設されたレール83上をＺ軸方向に
昇降可能なクランプ装置84とを有し、通常はクランプ装
置84は被加工物１の進行に障害とならない上方位置にあ
り、マニピュレータ４のクランプ装置３による被加工物
１の持ち代えのときに下降し、被加工物１を把持する。
なお、図示はしないが、上述した広域温度測定器69の位
置決め装置70もこのフレーム71の被加工物搬入側端面上
部に装着されている。

次に、以上の連続熱間鍛造装置による鍛造方法の典型
例を第８図に示す鍛造フローを用いて説明する。

まず、供給装置２のチャック14に被加工物１をクラン
プした状態で可動ブロック12をＸ軸方向に前進させ、被
加工物１を第１のマニピュレータ４の中空穴22に挿入
し、被加工物１の先端がクランプ装置３より製品７の寸
法に必要な長さ突き出した位置で停止する（手順１）。
次いで、クランプ装置３で被加工物１をクランプし（手
順２）、加熱装置５のスタンド64をＹ軸方向に移動し、
加熱コイル67を被加工物１の移動経路内の加熱位置に位
置決めする（手順３）。この後、第１のマニピュレータ
４をＸ軸方向に前進させ、加熱コイル67の中に被加工物
１を挿入し（手順４）、加熱コイル67を適宜移動して高
周波加熱をする（手順５）。このとき、放射温度計68と
広域温度測定器69とから得られるデータを用いて、後述
する方法により加熱コイル67の加熱パワー及び移動速度
を制御し、被加工物１の断面内まで設定温度に均一に加
熱することが好ましい。

被加工物１の加熱が終了すると、第１のマニピュレー
タ４をＸ軸方向に後退して被加工物１を加熱コイル67か
ら外し（手順６）、加熱装置５のスタンド64をＹ軸方向
に後退して加熱コイル67を被加工物１の移動経路の外に
出す（手順７）。次いで、第１のマニピュレータ４をＸ
軸方向に前進させ、被加工物１を鍛造・切断装置６によ
る鍛造位置に移動させ、油圧シリンダ74a,74bを駆動し
て鍛造を行う（手順８）。このとき、鍛造・切断装置６
のタレット治具73a,73を適宜回転させ、多種金型75a,75
bの１組を順次自動的に選択しながら、第１のマニピュ
レータ４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＣ軸回り
の位置を制御し、選択された金型75a,75bに適合する位
置に被加工物１を位置決めする。これにより、製品７が
第２図に示すような比較的複雑な形状も精度良く鍛造で
きる。なお、このとき、第２のマニピュレータ９のクラ
ンプ装置3aで被加工物１の先端を把持し、被加工物１に
捩じりを加えるなど、第２のマニピュレータ９を補助的
に併用してもよく、これにより製品７に更に複雑な形状
を与えることができる。また、この鍛造中に加熱温度が
低下した場合は、第１のマニピュレータ４を適宜Ｘ軸方
向に後退させ、上述した手順３〜手順７を繰り返して被
加工物１の再加熱を行うこともできる。

被加工物１の鍛造が完了すると、第２のマニピュレー
タ９をＸ軸方向に前進させ、そのクランプ装置3aで被加
工物１の先端を把持し（手順９）、同時に鍛造・切断装
置６ではタレット治具73a,73bを回転して切断型76a,76b
を自動的に選択し、油圧シリンダ74a,74bの力により被
加工物１を切断する（手順10）。被加工物１の切断後
は、第２のマニピュレータ９をＸ軸方向に後退させ、切
断により得られた製品７が搬送装置８のコンベア80上に
来るとクランプ装置3aを解放してコンベア80上に製品７
を乗せ、収納箱81に自動的に収納する（手順11）。

以上のように被加工物１からの１個の製品７が鍛造さ
れ、搬出されると、第１のマニピュレータ４はＸ軸方向
に少し後退し（手順12）、被加工物拘束装置10のクラン
プ装置83をＺ軸方向に下降させ、被加工物１を把持する
（手順13）。次いで、第２のマニピュレータ４のクラン
プ装置３の把持を解放し、第２のマニピュレータ４をＸ
軸方向に後退して手順１と同様に被加工物１の突き出し
長さを確保し（手順14）、被加工物１をクランプ装置３
で再びクランプすると共に、被加工物拘束装置10のクラ
ンプ装置83をアンクランプする（手順15）。次いで、第
１のマニピュレータ４をＸ軸方向に更に後退させ（手順
16）、上述の手順３に戻り、手順３〜手順11を繰り返
し、被加工物１の加熱、鍛造、切断、及び製品の搬送を
連続的に行う。被加工物１の長さにまだ余裕があれば、
更に上記手順12〜手順11を繰り返し、次の製品を鍛造し
て搬出する。これにより１つの定尺の被加工物から複数
個の製品が鍛造され、材料歩留まりが向上する。

以上のように本実施例によれば、被加工物の供給、加
熱、鍛造、切断、搬送を連続的に行うことができ、被加
工物の供給から製品の搬送までのタクトを縮小できる。
また、旋回可能なタレット治具73a,73bに多種金型75a,7
5bを担持し、自動割り出しを可能としたので、大量生産
は勿論、多種少量生産にも対応できる。また、タレット
治具73a,73bに切断型76a,76bも取り付けたので、鍛造
後、切断型の選択が速やかに行え、連続鍛造に有利であ
るばかりでなく、加熱された被加工物を切断するので切
断型の寿命も延長できる。さらに、切断型を使用した切
断方法を採用することにより装置のコンパクト化が図
れ、安全性も向上する。

また、第１のマニピュレータ４のクランプ装置３をＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能でＣ軸回りに回転可能と
したので、上述した多種金型75a,75bのそれぞれの位置
及び形状に応じた被加工物の位置決めが可能となり、各
種形状への鍛造が可能となる。さらに、１つの定尺の被
加工物から複数個の製品が鍛造され、材料歩留まりが向
上する。

次に、上述した鍛造方法において、第８図に示す手順
５の加熱方法に用いて好適な実施例を第５図及び第９図
により説明する。

第５図において、定尺寸法の被加工物１をクランプ装
置３により、製品寸法に合せた均一加熱必要長さL1に余
裕代を加えた長さを突き出した状態で把持し、マニピュ
レータ４を移動させ高周波加熱コイル67内に挿入する。
加熱コイル67の長さＬを一定とし、加熱位置に位置決め
後固定した状態で加熱を行なう。このとき、均一加熱必
要長さL1が加熱コイル67の均熱領域ｌより長い場合は、
均一加熱必要長さL1の全長を均一な温度に加熱すること
は難しい。即ち、加熱コイル67の長手方向の温度分布は
第９図に示すように加熱コイル67の両端部が低下してい
る。この加熱温度勾配は、加熱コイル67の出力調整を変
化させても一定であり、影響は少ない。このため本実施
例では、前述したように、被加工物１の軸方向の表面温
度を検出する放射温度計68と被加工物１の端面の温度分
布を検出する広域温度測定器69とを用いて加熱コイル67
の加熱パワー及び移動速度を制御し、被加工物１の断面
内まで設定温度に均一に加熱するものである。

まず、被加工物１をクランプ装置３によりクランプ
後、加熱コイル67に挿入し、第９図に示すの位置で加
熱を開始する。このとき、均一加熱必要長さL1に対して
加熱コイル67の均熱領域ｌの長さが短いため、均熱領域
ｌの範囲が先に温度上昇する。この温度上昇は放射温度
計68により測定され、最大加熱温度T1になるまで加熱さ
れる。この加熱はフルパワーで行われる。均熱領域ｌが
最大加熱温度T1に達すると、被加工物１を軸方向の表面
温度勾配に比例した速度で第７図のの位置まで連続的
に移動させ、均一加熱必要長さL1の全長を最大加熱温度
T1と最低加熱温度T2との間の設定温度範囲に加熱する。
同時に広域温度測定器21で被加工物１の端面の温度分布
を測定し、好ましくは被加工物の材質及び形状をパラメ
ータにしながら、表面温度が最大加熱温度T1以上になら
ないように加熱パワー及び移動速度を制御し、第９図の
からの位置に移動させる。以下、端面の中心部分が
設定温度範囲に達するまで被加工物を往復動させ、同じ
動作を繰り返す。被加工物の形状、材質が変化する場合
は、その材質、形状のパラメータを考慮したプログラム
で加熱パワー及び移動速度を制御する。なお、被加工物
の形状及び材質に代え、端面温度の時間的変化を検出
し、これを用いてもよい。

以上のように、本実施例の加熱方法によれば、被加工
物１を加熱コイル76で部分加熱すると共にクランプ装置
３をＸ軸方向に移動するので、１つの加熱コイルで所望
の長さ範囲を加熱することが可能であり、また、被加工
物１の軸方向の表面温度と端面の温度分布を検出して加
熱コイル67の加熱パワー及び移動速度を制御するので、
被加工物の断面内まで均一に加熱することが可能であ
り、これにより、多品種な製品寸法に対しても被加工物
の加熱範囲の変化に応じて所望の長さ範囲を同じ１つの
加熱コイルで内部まで均一に加熱することができる。

次に、本実施例の連続熱間鍛造装置を用いた４タイプ
の構造工程について第10図により説明する。

第10図において、タイプは、被加工物の供給、位置
決め、加熱を行なった後、温度比較を行ない、OKであれ
ば予備鍛造を行なう。次に再度加熱を行ない最終鍛造を
実施する。このタイプの工程は、１回の加熱で鍛造が
完了できない場合に適用するものである。タイプの工
程は、１回の加熱範囲だけでは製品の長さ寸法に満たな
いため、再度位置を移動させて加熱鍛造を行なう場合に
適用する。タイプの工程は、１回の加熱、鍛造を行な
う場合に適用する。タイプの工程は、タイプを合
せた場合に適用する。

以上のように、本実施例の連続熱間鍛造装置を用いれ
ば、タイプの加熱式総型鍛造及びタイプの加熱
式局部順次鍛造のいずれも可能であり、かつそれぞれに
おいて予備鍛造及び最終鍛造を行う鍛造工程が可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以
下に記載されるような効果を奏する。

被加工物の供給装置、被加工物の移動経路方向に移動
可能な第１のマニピュレータ、それに交差する方向に移
動可能な加熱装置、被加工物を任意形状に鍛造しかつ切
断する鍛造・切断装置、及び搬送装置を設けたので、被
加工物の供給、加熱、鍛造、切断、搬送を連続的に行う
ことが可能となり、被加工物から製品を得るまでのタク
トを縮小できる。また、第１のマニピュレータ及び加熱
装置を移動し位置決めすることにより、被加工物の所望
の長さ範囲を１つの加熱コイルで加熱することが可能と
なり、かつ鍛造工程中に被加工物をつかみ代えすること
なく被加工物の再加熱も可能である。さらに、鍛造完了
後の切断においても、第１のマニピュレータのクランプ
装置でクランプした状態で任意の位置を切断でき、材料
歩留りの向上、切断をするための治工具類の寿命向上、
更には安全性においても効果がある。

第１のマニピュレータのクランプ装置を直交３軸方向
に移動可能としかつ被加工物の移動経路方向の軸線を中
心として回転可能としたので、被加工物の加熱、鍛造位
置の位置の変更及び鍛造・切断装置の鍛造金型の位置及
び形状に対応した被加工物の位置決めが可能となり、各
種形状の鍛造への対応が可能となる。

鍛造・切断装置を旋回可能なタレット手段を有する構
造とし、これに複数組の鍛造金型及び１組の切断型を担
持させたので、鍛造金型の自動割り出しが可能となり、
これにより大量生産は勿論、多種少量生産も可能とな
る。また鍛造後、切断型も速やかに選択でき、鍛造工程
の一層の時間短縮と切断型の寿命延長が可能である。

鍛造・切断装置の被加工物搬入側に被加工物拘束装置
を近接配置したので、鍛造・切断装置による被加工物の
切断後、第１のマニピュレータのクランプ装置による被
加工物の持ち代えが可能となり、１つの定尺の被加工物
から複数個の製品を鍛造し、材料歩留まりを一層向上で
きる。

被加工物の軸方向の表面温度及び端面の温度分布を検
出し、加熱コイルの加熱パワー及び移動速度を制御し、
端面の中心部分が設定温度範囲内に達するまで被加工物
を往復動させるので、被加工物の所望の長さ範囲に亘っ
て１つの加熱コイルで内部まで均一に加熱することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による連続熱間鍛造装置の全
体を示す斜視図であり、第２図はその装置により鍛造さ
れる製品の一例を示す図であり、第３図は本実施例に用
いられるマニピュレータの部分縦断面図であり、第４図
は加熱コイルの駆動レイアウト図であり、第５図は加熱
時の加熱コイルと被加工物の位置関係を示す図であり、
第６図は鍛造・切断装置の要部の正面図であり、第７図
は鍛造後の被加工物の形状及び切断状況を示す図であ
り、第８図は本実施例による連続熱間鍛造方法の鍛造フ
ローを示す図であり、第９図は本発明の一実施例による
加熱方法を示す図であり、第10図は第１図の鍛造装置を
用いた鍛造工程を示すフローチャートである。 符号の説明 １……被加工物 ２……供給装置 ３……クランプ装置 ４……第１のマニピュレータ ５……加熱装置 ６……鍛造・切断装置 ７……製品 ８……搬送装置 ９……第２のマニピュレータ 10……被加工物拘束装置 22……中空穴 23……回転駆動部 24……ハンドリング部 38……シリンダケーシング 39……環状ピストン 40……ピン 46……クランプ爪 47……コマ部材 48……突部 50……ダンパー 67……加熱コイル 68……放射温度計 69……広域温度測定器 73a,73b……タレット治具 75a,75b……鍛造金型 76a,76b……切断型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 陽一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 熊田 文勝 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21J 13/08 B21J 13/10 B21K 27/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物を所定の位置まで前方に移動させ
   て供給する被加工物の供給装置と、前記供給装置により
   供給された被加工物を把持するクランプ装置を備えた、
   少なくとも前記被加工物の移動方向に移動可能な第１の
   マニピュレータと、前記クランプ装置により把持された
   被加工物を加熱する、少なくとも前記被加工物の移動方
   向に交差する方向に移動可能な加熱装置と、前記加熱装
   置により加熱された被加工物を任意形状に鍛造しかつ切
   断する鍛造・切断装置と、前記鍛造・切断装置により鍛
   造され、切断された製品を受け取り、搬出する搬送装置
   とを有することを特徴とする連続熱間鍛造装置。
2. 【請求項２】被加工物が通過可能な貫通した中空穴を有
   する本体及び前記中空穴を通過した被加工物を把持する
   クランプ装置を備えた、少なくとも被加工物の移動方向
   に移動可能なマニピュレータと、少なくとも前記被加工
   物の移動方向に交差する方向に移動可能な加熱コイル
   と、被加工物を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切
   断装置とを用いた連続熱間鍛造方法において、 被加工物を前記マニピュレータの中空穴を通して供給
   し、前記クランプ装置より製品寸法に必要な長さ突き出
   した位置で該クランプ装置により被加工物を把持し、前
   記加熱コイル及びマニピュレータをそれぞれ動かして加
   熱コイルを被加工物の周囲に位置決めし、誘導加熱を利
   用した均一加熱を行った後、前記加熱コイル及びマニピ
   ュレータをそれぞれ動かして加熱コイルを前記被加工物
   の移動経路の外に戻し、前記鍛造・切断装置により前記
   加熱された被加工物を鍛造後、同じ装置で直ちに切断
   し、その切断した製品を搬出することを特徴とする連続
   熱間鍛造方法。
3. 【請求項３】被加工物の周囲に加熱コイルを位置決めし
   て被加工物を部分加熱し、被加工物の軸方向の表面温度
   を検出して加熱部分の表面温度の勾配に比例した速度で
   被加工物を移動させ、被加工物の全長の表面温度を設定
   温度範囲内に均一に加熱すると共に、被加工物の端面の
   温度分布を検出し、少なくともこれにより得られた温度
   分布データを前記加熱コイルの加熱パワー及び移動速度
   にフィードバックしてこれらを制御し、前記被加工物の
   端面の中心部分が前記設定温度範囲内に達するまで被加
   工物を往復動させ、被加工物全体を均一に加熱すること
   を特徴とする加熱方法。