JP3603439B2 - 長尺材の焼鈍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は長尺材の焼鈍装置に関し、板材を成形して溶接することによりパイプを製造し、その後に連続してパイプを焼鈍する場合に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
長尺材としてのステンレスパイプは、以下のようにして連続的に製造されている。図7に示すように帯状のステンレス板1を成形ローラ2でパイプ状に順次成形したあと、相互に突き合わせた部分をTIG溶接トーチ3によりTIG溶接してパイプ1aを作る。そして、連続して作られるパイプ1aを送りローラ4a,4bの制御により曲がりが生じないように搬送し、加熱コイル5,温度を保持する保定コイル6において1100℃まで誘導加熱したのちに冷却手段7における冷却リング7aから放出する水により急冷して焼鈍し、オーステナイト組成(sus304)等にしている。このあと、ストレーナ8で曲がりくせを取り、切断器9で切断してパイプ1bとし、複数のパイプ1bをバインダ10を介して結束している。なお、11は保持ローラである。
【0003】
ところで、上記の製造作業を行う準備段階では、図8に示すようにパイプ1aの先端を加熱コイル5,保定コイル6の中へ順に挿入しなければならない。一方、コイル効率を向上させるために加熱コイル5等における絶縁筒の内径寸法はパイプ1aの外径寸法よりも少しだけ大きく両者間の隙間は僅かである。従って、パイプ1aの先端が絶縁筒の端面に衝突して破損しやすい。このため、片持ち支持によるパイプ1aの撓み量を予め吸収すべく保持ローラ11による加圧力を調整してパイプ1aの先端を持ち上げたり、図8に示すようにパイプ1aの先端近傍にロープ12を掛けて引っ張り上げたりしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、パイプ製造のための準備としてパイプの先端を加熱コイル等の絶縁筒の中へ導く作業は困難が伴い、人手がかかる。
【0005】
また、図9に示すように保持ローラ11と送りローラ4bとの間のスパンがs=5〜6mであって長くなることから、パイプ1aの自重による撓みと1100℃に加熱時のヤング率の低下と線膨張とがパイプ1aの伸びによる下方分力となり、外径寸法d=60〜180mmのパイプではδ=10〜30mmとなり、d=34mm以下のパイプでは撓み量がδ=100〜150mmにもなるため、保定コイル6における絶縁筒の内周面にパイプ1aが接触してパイプ1aにすりきずが生じたり絶縁筒が損傷したりする。
【0006】
一方、送りローラ4aの回転数よりも送りローラ4bの回転数を上げてパイプ1aを引っ張っても、外径寸法の小さいパイプは剛性が小さいために撓み量を小さくできないだけでなく、パイプが変形して不良になることがある。
【0007】
そこで本発明は、斯る課題を解決した長尺材の焼鈍装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項1に係る発明の構成は、保定コイルを一対の保定コイル片に分割するとともに一対の保定コイル片どうしの間に長尺材を支持する中間ローラを設け、前記長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設け、前記中間ローラを昇降させるための昇降手段を設けたことを特徴とし、請求項2に係る発明の構成は軸受を介して回転自在に支持された回転軸に駆動手段を連動連結し、前記回転軸に挿通させた前記中間ローラの一端側への動きを拘束するストッパを前記回転軸に固着し、前記中間ローラの他端と前記回転軸とをバネを介して連動連結したことを特徴とし、請求項3に係る発明の構成は前記中間ローラとして3つのローラを連結して構成し、中央の前記ローラをセラミックスで形成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【0010】
本発明による長尺材の焼鈍装置の構成を、図1〜図6に示す。図1に示すように、保定コイル6が保定コイル片6a,6bに2分割され、保定コイル片6a,6b間に中間ローラ13が設けられる。中間ローラ13はパイプ1aを支持する目的で設けられる。保定コイル片6a,6b間に中間ローラ13を設けたのは、保持ローラ11と送りローラ4bとの略中間地点が保定コイル6の位置と一致するためである。保定コイル片6a,6bはインバータ電源14a,14bに夫々接続されている。
【0011】
中間ローラ13は、図5に示すように昇降手段15を介して昇降可能に設けられる。即ち、以下のようになっている。固定台16が一対の保定コイル片6a,6b間に設けられ、図4,図5に示すように回動台17の一方側が一対の回動軸18を介して回動自在に支持されるとともに他方側がエアシリンダ19を介して固定台16の側面に結合されている。回動台17の上には一対の軸受20を介して回転軸21が回転自在に支持されている。回動台17上にはモータ22が取り付けられており、モータ22の出力軸に固着されたプーリ23と回転軸21に固着されたプーリ24とにわたってベルト25が巻き掛けられている。このようにして回転駆動される回転軸21に前記中間ローラ13が挿通されている。中間ローラ13は金属材からなるローラ13a,13cとセラミックスからなるローラ13bとの3つのローラ13a〜13cで構成され、ローラの端面に円周の180度にわたって突出した部分を形成して隣り合う端面どうしを噛み合わせることにより回転力が伝わるようになっている。ここで、ローラ13bをセラミックスで形成したのは以下の理由による。保定コイルの高周波誘導加熱の起電圧がパイプに発生するため、中間ローラを介してアースに誘導電流が流れる際にパイプと中間ローラとの間にスパークが生じることがある。このスパークを遮断するために、耐摩耗性も考慮してローラ13bを絶縁性の高いセラミックスで形成したのである。ローラ13cが図5中の右方へ移動するのを拘束するため、ストッパ26が回転軸21に固着される一方、ローラ13aの左端と回転軸21とがバネ27を介して連動連結されている。即ち、一対のロックナット28を介して左方への移動が拘束された固定板29がキー30を介して回転軸21に回転不能に取り付けられ、固定板29とローラ13aとの間に配置したバネ27の先端には突部27a,27bが形成され、固定板29,ローラ13aの端面に形成された孔に突部27a,27bが嵌合されている。
【0012】
搬送されるパイプから回転軸21へ熱が伝わるため、回転軸21における軸受20の近傍を冷却するために冷却手段が設けられる。即ち、以下のようになっている。回転軸21の両端に軸受20の位置まで通水孔21a,21bが形成され、給水孔31,排水孔32を有するロータリー給水ジョイント33の給水部が通水孔21a,21b内に挿入されている。
【0013】
図4,図5に示すように保定コイル片6a,6bの間にはパイプ1aであって保定コイル片6a,6b間に位置する部分を保温するための保温ケース34が設けられる。保温ケース34は、回動台17上に固定されたケース本体35と蓋36とで構成されている。ケース本体35には、中間ローラ13を挿通させるための孔35aと、パイプ1aを挿通させるための孔35bとが形成される一方、蓋36には取手36aが形成されている。
【0014】
次に、斯かる長尺材の焼鈍装置の作用を説明する。パイプ1aの燃鈍を始める際に、パイプ1aを保持ローラ11により図1のように送り出すが、このときにパイプ1aは片持ちの状態であって右端が撓んで下がる。このため、図5におけるエアシリンダ19を動作させて回動台17を回動軸18を中心として回動させることにより中間ローラ13を降下させ、中間ローラ13上をパイプ1aの先端が通過したら中間ローラ13を適正な高さまで上昇させる。このように操作することで、パイプ1aの先端が保定コイル片6bの内周面に接触することが防止できる。
【0015】
パイプ1aの搬送と共にモータ22が回転し、モータ22の出力軸の回転がプーリ23,ベルト25,プーリ24,回転軸21,固定板29,バネ27を介して中間ローラ13へ伝わる。パイプ1aの送り速度と同期するようにモータ22の回転速度が制御されることから、中間ローラ13とパイプ1aとの間に滑りが生じることはなく、パイプ1aの外周面にキズが付くことはない。そして、中間ローラ13の周囲は保温ケース34で覆われていることから、中間ローラ13上をパイプ1aが通過する際にパイプ1aの温度が下がることはない。パイプ1aの熱が中間ローラ13へ伝わり、中間ローラ13の温度が上昇して半径方向及び軸方向へ中間ローラ13が熱膨張するが、半径方向では回転軸21との隙間が十分にあり、軸方向ではバネ27の圧縮によって伸びが吸収されるので問題は生じない。熱は中間ローラ13から回転軸21へも伝わるが、通水孔21a,21b内に水が流れることから、水によって回転軸21の両端近傍が冷却される。従って、回転軸21が半径方向へ膨張して軸受20による支持に不都合が生じるようなことはない。
【0016】
図6に示すように保持ローラ11と送りローラ4bとの中間位置で、従来は外径寸法が34mm以下のパイプで撓み量が100〜150mmもあったが、パイプ1aは中間ローラ13によって支持されることから、パイプ1aのうちの加熱されることによって温度が高い部分である中間ローラ13の近傍で最大撓みがδ1≒δ2=20〜30mmとなる。従って、パイプ1aが保定コイル片6a,6bの内周面に接触するようなことはない。
【0017】
なお、本実施例では平板からパイプを製造するラインへ長尺材の焼鈍装置を取り込んで示したが、製造ラインから切り離して設けてもよい。また、パイプに限るものではなく、連続して製造される長尺材であれば用いることができる。更に、長尺材の材質はステンレスに限定されるものではない。
【0018】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項1による長尺材の焼鈍装置によれば保定コイルを分割して一対の保定コイル片どうしの間に中間ローラを設けたので、ローラによって支持されるパイプの略中間部を中間ローラで支持することになる。このため、パイプの撓み量が小さくなり、パイプが保定コイルの内周面に接触することによる保定コイルの内周面やパイプの外周面にキズが生じなくなる。また、パイプの送り制御が容易であり、パイプの変形が生じにくい。更に、長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設けたので、パイプの露出による温度降下が防止される。また更に、中間ローラを昇降させる昇降手段を設けたので、パイプの先端を保定コイル片の中へ挿通させる際に、中間ローラを下げてパイプの先端が通過した後に中間ローラを上昇させることにより、パイプの先端が保定コイル片の内周面に接触しないようにすることができる。
【0019】
請求項2による長尺材の焼鈍装置によれば、中間ローラの端部をバネを介して回転軸に連動連結したので、パイプの熱が中間ローラに伝わって中間ローラが軸方向へ膨張してもバネがこの膨張を吸収する。従って、熱膨張による中間ローラの不都合が解消される。
【0020】
請求項3に係る長尺材の焼鈍装置によれば、中間ローラの中央部をセラミックスで形成したので、パイプからアースへ流れる電流を遮断し、パイプに生じるスパークの傷の発生を防止して品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す正面図。
【図2】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す平面図。
【図3】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す左側面図。
【図4】図2のA−A矢視図。
【図5】図2のB−B矢視図。
【図6】本発明による長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【図7】従来の長尺材の焼鈍装置の構成図。
【図8】従来の長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【図9】従来の長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【符号の説明】
1a…パイプ
4a,4b…送りローラ
5…加熱コイル
6…保定コイル
6a,6b…保定コイル片
7…冷却手段
11…保持ローラ
13…中間ローラ
15…昇降手段
17…回動台
20…軸受
21…回転軸
21a,21b…通水孔
22…モータ
26…ストッパ
27…バネ
33…ロータリー給水ジョイント
34…保温ケース
Claims (3)
- 長尺材の搬送方向に沿って加熱コイルと保定コイルと冷却手段とを順次に設置し、加熱コイルの上流と冷却手段の下流とに長尺材を支持するローラを設けた長尺材の焼鈍装置において、
前記保定コイルを一対の保定コイル片に分割するとともに一対の保定コイル片どうしの間に長尺材を支持する中間ローラを設け、前記長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設け、前記中間ローラを昇降させるための昇降手段を設けたことを特徴とする長尺材の焼鈍装置。 - 軸受を介して回転自在に支持された回転軸に駆動手段を連動連結し、前記回転軸に挿通させた前記中間ローラの一端側への動きを拘束するストッパを前記回転軸に固着し、前記中間ローラの他端と前記回転軸とをバネを介して連動連結したことを特徴とする請求項1に記載の長尺材の焼鈍装置。
- 前記中間ローラとして3つのローラを連結して構成し、中央の前記ローラをセラミックスで形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の長尺材の焼鈍装置。
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