JP4939350B2 - 誘導加熱式ビレットヒータ - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱式ビレットヒータに関する。

従来、自動車の金属部品などは鍛造により製造されることが多くあり、その鍛造直前の金属材料は、誘導加熱方式のビレットヒータ内に、有限長さの金属ビレット（金属の棒状体。以下、「ビレット」という）として導入されて、例えば、１２５０℃前後などの鍛造に必要な高温度まで加熱される（特許文献１−４参照）。

この加熱は、一般に、所望の鍛造製品に応じた定尺（所定長さ）のビレットの一個一個を、直列状に整列させた状態で、連続的に順次に誘電加熱方式のビレットヒータ内に導入して行われる。ビレットヒータの長さは、ビレットがその表面温度と中心温度とがほぼ同一の温度になるまでの加熱処理が行われるに足りる処理長（処理時間）をとれるまでの十分な長さで構成される。

個々のビレットの寸法は、特に限定されるものではなく、所望の鍛造製品の形状寸法に対応しても変わるものであるが、一般的には、短いものでは５０ｍｍ程度のものから、長いものでは２００ｍｍ程度、場合によっては５００ｍｍ程度の長さのもの、さらにはそれを超えるレベルのものもある。

これらビレットは、通常は、ビレットヒータへの導入直前まではコンベアに載置されて搬送されてきて、該コンベアの出口部付近で、駆動する一対のピンチローラ機構を通過することによりビレットヒータ内に送り出され、ビレットヒータ内にては、後から送り出されてくるビレットにより順次に押されることによって誘導加熱コイル内に延在して設置されたレール上を進行しながら、誘導加熱によって加熱される。

このように、一般に、ビレットヒータ内では、ビレットは積極搬送されるものではなく、ピンチローラ機構により順次に後から送られてくるビレットに押されて進むものであることから、一連の加工の最後尾付近にあるビレットについては、ビレットヒータ内に入った後、後から送られてくるビレットがないために進むことができず、そのままだとビレットヒータ内に取り残されてしまうこととなる。

そこで、そのような最後尾付近にあるビレットをビレットヒータ内から排出するために、押し棒が使用されている。

この押し棒は、ビレットを押し出すために必要時にだけビレットヒータ内に導入される棒状材であるが、加熱されたビレットを無駄なく使用するために、加熱ビレットの進む方向と同一の方向に上述したピンチローラ機構を介して導入されるものである。従って、ビレットヒータの長さに対応した長さを有することが必要なものであるが、ビレットヒータの長さは５ｍ〜６ｍ程度まで達するものもあり、その全長に対応する長さの押し棒を収納し待機させておくには長大なスペースを要するという不都合があった。

このため、押し棒を屈曲可能な多節構造として、屈曲させて巻取りドラムに巻き取っておくことにより、収納スペースを過大にすることがないという押し棒装置の提案がされている（特許文献１）。

しかし、この提案になるものは、屈曲される一つ一つの節をかなり短いものにしなければ、巻き取りドラムの小径化ができず、一方で、節が短い場合は１本の剛性のある押し棒を形成させることがうまくできないという不都合があった。

また、随時、応変に長尺や短尺のビレットの加熱ができるように、コンベア上に適宜長さの押し棒を設けた誘導加熱ヒータが提案されているが（特許文献２）、該提案によるものは、特に、一連の加工の最後尾付近にある残留するビレットの扱いに関するものではなく、長さも短いものであって本発明技術とは関係が乏しいものであった。
実公平６−２１１９５号公報 特公昭６３−１５７０９号公報 特開平１０−１４４４６２号公報 特開平１１−２５１０４５号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、多数の一定尺（一定長さ）のビレットに、順次に誘導加熱と鍛造加工を施すに際して、誘導加熱を行うビレットヒータ内において、最後尾付近にあって残留するビレットの取り扱いを、長大な保管スペースを取ることなどなく良好に行い得る誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒と、該押し棒の収納スペースとしてコンパクトで良好な保持機構・動作機構を有した誘導加熱方式のビレットヒータを提供することにある。

本発明に係る誘導加熱式ビレットヒータは、ビレット導入口からビレット排出口へ向けて導入され、ビレットヒータ内に残留している加熱ビレットを前記ビレットヒータ内から押し出すための押し棒であり、複数本のユニット棒状体に分割可能で、かつ、前記ユニット棒状体の互いに隣接する先端側のユニット棒状体Ａの上流端と根元側のユニット棒状体Ｂの下流端には、根元側のユニット棒状体Ｂを前進させることにより、前記ユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具の傾斜面を互いに摺接移動させて開状態を形成させていき、ユニット棒状体Ｂがさらに前進したときに前記摺接移動が終了してユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具が閉状態となり、ユニット棒状体Ａの上流端とユニット棒状体Ｂの下流端が連結されるように構成された継ぎ手金具が設けられている押し棒を、ビレットヒータ内の誘導加熱コイルに送り込むコンベア、該コンベア上に配置され前記押し棒の端部位置を検知する位置センサー、前記押し棒コンベアと平行に配置され前記押し棒を保持するクランプ機構を有し、かつ、該クランプ機構の昇降と水平方向でのスライド移行を行う２方向の移動機構と、不使用時に分割されている押し棒を保持する待機域を有する押し棒保持機を有してなることを特徴とするものである。

本発明によれば、押し棒の収容スペースとしてコンパクトであり、全体として省スペース化を実現するとともに、良好な押し棒の保持機構と動作機構を有した誘導加熱式のビレットヒータが提供される。

以下、更に詳しく本発明の誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒について説明する。

まず、本発明において、誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒とは、誘導加熱方式ビレットヒータ内に、ビレット導入口からビレット排出口へ向けて導入され、該誘導加熱方式ビレットヒータ内に残留している加熱ビレットを該ヒータ内から押し出すための押し棒をいうものである。

そして、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒の具体的構造は、複数本のユニット棒状体に分割可能であり、かつ、該ユニット棒状体の、互いに隣接する先端側のユニット棒状体Ａの上流端と根元側のユニット棒状体Ｂの下流端には、根元側のユニット棒状体Ｂを前進させることにより、前記ユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具の傾斜面を互いに摺接移動させて開状態を形成させていき、ユニット棒状体Ｂがさらに前進をしたときに該摺接移動が終了してユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具が閉状態となり、ユニット棒状体Ａの上流端と根元側のユニット棒状体Ｂの下流端が連結されるように構成された継ぎ手が設けられていることを特徴とする。

この構造を図１〜図５に基づいて説明すると、図１は、本発明にかかる上述したユニット棒状体をモデル的に説明する縦断面概略図であり、先端部に最先端金具３を二点鎖線で描き、最先端に位置するユニット棒状体１を想定して図示したものである。

図２は、本発明にかかる上述したユニット棒状体をモデル的に説明する縦断面概略図であり、図１に示した最先端に位置するユニット棒状体１の根元側に連結されるユニット棒状体２を想定して図示したものである。

図３は、図１と図２に示したユニット棒状体１と２とを連結して一つの押し棒を形成した状態をモデル的に示した縦断面概略図であり、特に、押し棒を誘導加熱方式ビレットヒータ内部に前進させているときの状態を示したものである。

図４は、図１と図２に示したユニット棒状体１と２とを連結して一つの押し棒を形成した状態をモデル的に示した縦断面概略図であり、特に、押し棒を誘導加熱方式ビレットヒータ内部から後退させているときの状態を示したものである。

図５は、図１〜図４に示したユニット棒状体１と２とを連結させる継ぎ手金具の１例とその動作を説明するための側面概略図である。

図６は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒の本体部分の横断面構造をモデル的に示した横断面概略図である。

本発明の押し棒は、図１、図２に示した如くに、ユニット棒状体１の上流側端部には、継ぎ手金具（根元側）４が設けられていて、その上流になるユニット棒状体２の下流側端部には、継ぎ手金具（先端側）５が設けられている。特に、下流側のユニット棒状体１が、押し棒全体で最先端に位置するユニット棒状体であるときは、その先端には、最先端金具３が設けられる。また、図２に示したユニット棒状体２の上流側に、さらに次のユニット棒状体２を連結して設ける場合には、ユニット棒状体２の上流端には継ぎ手金具（根元側）４が設けられているのがよいものである（図示せず）。

継ぎ手金具（根元側）４と継ぎ手金具（先端側）５は、図３や図４に示したように対面して設けられるものであり、それらが互いに接近するように、ユニット棒状体２を前進させたときに、ユニット棒状体１と２のそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具の傾斜面が摺接移動して開状態を形成させていき、ユニット棒状体２がさらに前進をしたときに該摺接移動が終了してユニット棒状体１と２のそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具が閉状態となり、ユニット棒状体１の上流端と根元側のユニット棒状体２の下流端が連結されるように構成せしめたものを使用するものである。

それら継ぎ手金具（根元側）４と継ぎ手金具（先端側）５の連結時の動作を説明するのが図５であり、根元側、先端側の継ぎ手金具の頭部分がともに傾斜しており、先端側の継ぎ手金具は支点を中心に自由に可動な構造とされている。分割されている状態から連結をさせるときには、ユニット棒状体１の継ぎ手金具（根元側）４に設けられている傾斜面７と、ユニット棒状体２の継ぎ手金具（先端側）５に設けられている傾斜面６とが、ユニット棒状体２の前進に対応して摺接をしていくことにより、継ぎ手金具（先端側）５に対して設けられている支点８を中心にして、継ぎ手金具（先端側）５が図５の矢印Ａ方向に持ち上がり、摺接面６、７の摺接状態が解かれるまでにユニット棒状体２の前進がされたとき、継ぎ手金具（先端側）５が、自重により図５の矢印Ｂ方向に落とし込まれて継ぎ手金具４、５が閉状態となり、ユニット棒状体１と２の連結が達成される。図５において、継ぎ手金具（先端側）５について、実線で描かれているのが継ぎ手金具４と５が閉状態となったときのものであり、二点鎖線で描かれているのが、該閉状態となる直前の開状態のときのものである。

以上の動作で連結をさせるときは、ビレットヒータ内に全てのビレットの搬入が終わり、もう搬入されていくビレットがない状態を光電スイッチ（図示せず）などを利用して検知したときに、ビレット送出用のピンチローラ機構を介してユニット棒状体１を該ヒータ内に送り出し、さらにその後に、該ピンチローラ機構を介してユニット棒状体２を該ヒータ内に送り出して、その先端をユニット棒状体１の後端（上流端）に係合させることにより連結させることができる。そして、さらに前進をさせていくことにより、残留していた加熱ビレットをヒータ内から排出させることができるものである。

押し棒が一定長さ分だけ前進した後、すなわち、残留ビレットの排出が完了した後、制御信号により前記ピンチローラを逆回転させることにより連結している押し棒を後退させて（図４）、ユニット棒状体２の全体が後退してピンチローラよりも上流側に位置するようになった状態のときに、いったん後退を停止させて、ユニット棒状体２の上方から該ユニット棒状体２をハンガー機構１８（図１０）などで把持して、棒状体の水平状態を維持したまま釣り上げるようにして持ち上げることにより、ユニット棒状体１との連結を解いて、該ユニット棒状体２だけを収容することができる。

上述の説明において、継ぎ手金具（根元側）４と継ぎ手金具（先端側）５の連結機構は、図示したものだけに限定されるものではなく、摺接により持ち上げられる金具が、先端側のユニット棒状体１の上流端の継ぎ手金具であってもよい。また、垂直方向に継ぎ手金具が持ち上げられて開状態を形成していくものでなくてもよく、水平方向に開状態を形成していき、特に付勢力を作用させることにより閉状態を構成するようにしたものであってもよい。ただし、連結状態を解く際に、それが簡単にできるように、完全な水平方向に開状態を形成するような機構にすることも肝要である。完全な水平方向に開状態を形成するような機構のものであれば、垂直に持ち上げることにより連結を解くことが可能であるからであり、もし、斜めであれば、その斜め方向に抜くように動作をさせる必要があり機構や設備構造が複雑となり好ましくないものである。

また、本発明の押し棒において、特に限定されるものではないが、より具体的構造として、図６に示したように、好ましくは、押し棒本体部分の横断面構造が、Ｉの字型の中心板９と、その両端に設けられた円弧状の外周面１０から構成されたものであることが好ましい。このような形状にすると、該押し棒がヒータ中に導入された場合でも、放熱に資する面積が大きいためと考えられるが、他の形態のものと比較して高温度になりにくいという利点があり、そのため、押し棒全体に関した作業性向上や押し棒の長寿命化が達成できるものである。

また、押し棒を形成する材料的には、特に限定されるものではないが、温度上昇がしにくく、外部からの熱に対して安定的であるステンレス鋼を用いるのが好ましい。

上述した本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒は、複数本のユニット棒状体に分けられて、連結されていない状態で、誘導加熱方式ビレットヒータの誘導加熱コイルの直前の位置に設けられる押し棒保持機により保持されて収納され、押し棒として必要とされる時機の到来を待つものである。

本発明の誘導加熱方式ビレットヒータは、本発明の上述した押し棒を、残留ビレットの押し出し排出用の押し棒として使用し、かつ、その分割された状態の複数のユニット棒状体をその長さ分に対応した長さの収納スペース・収納機構をビレットヒータ（誘導加熱コイル）の手前で、かつビレットの進行経路の横に有するものであって、具体的には、以下の構成を有するものである。

すなわち、上述の誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒を、ヒータ内の誘導加熱コイルに送り込むコンベア、該コンベア上に配置され該押し棒の端部位置を検知する位置センサー、前記押し棒コンベアと平行に配置され押し棒を保持するクランプ機構を有し、かつ、該クランプ機構の昇降と水平方向でのスライド移動を行う２方向の移動機構と、不使用時に分割されている押し棒を保持する待機域を有する押し棒保持機を有してなることを特徴とする誘導加熱方式ビレットヒータであり、図面に基づいて、該ヒータの構造を説明すると、図７は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の構造をモデル的に示した側面概略図である。

図８は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の構造をモデル的に示した正面概略図である。

図９は、図８に示した本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の動作をモデル的に説明する正面概略図である。

図１０は、本発明に用いられ得る押し棒ハンガーの構造をモデル的に示した側面概略図である。

図７において、矢印Ｃ方向はビレット材料の進行方向を示しており、図上の左側の矢印Ｃの先にピンチローラ機構（図示せず）があり、その先に誘導加熱コイル（図示せず）が位置するものであり、図上、左の矢印Ｃ方向は、ヒータ内に残留した加熱ビレットを排除するために作動するときの押し棒の進行方向を示したものでもある。

各図において、１１は押し棒保持機、１２は押し棒保持機昇降用エアシリンダ、１３は押し棒ハンガー用ケーブルラック、１４は光電スイッチ、１５は待機押し棒受け、１６は押し棒保持機横行用エアシリンダ、１７はフック（押し棒を把持するクランプ機構）、１８は押し棒ハンガー、１９は押し棒把持用チャックシリンダ、２０はビレットコンベア（押し棒コンベア）、２１は押し棒保持機支柱（フレーム）であり、図中、Ｄ−Ｄ矢印方向と、Ｅ−Ｅ矢印方向は、押し棒をクランプする押し棒ハンガー１８（フック１７）の昇降と水平方向でのスライド移動を行う方向を示したものである。

また、Ｈ−Ｈ線が交わる箇所は、押し棒保持機の正面方向からみた誘導加熱方式ビレットヒータの加熱線位置を示したものであり、正面方向から見て該位置にある押し棒１を図８と図９で１′で示した。ちなみに該位置は、供給ビレットが通過する位置でもあり、またユニット棒状体２と、それ以降に続く棒状体も通過する位置である。

本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機は、ビレットヒータ内に全てのビレットの搬入が終わり、もう搬入されていくビレットがない状態を光電スイッチ（図示せず）などを利用して検知したときに、図８と図９の実線位置で押し棒ハンガー１８のフック１７により吊り下げ保持されて待機していたユニット棒状体１を降下させて、ビレットコンベア（押し棒コンベア）２０上に該ユニット棒状体１を置く。そして、図１０の押し棒把持用チャックシリンダ１９を用いてフック１７を開閉動作させて保持を解き、さらにコンベア２０を作動させることにより、ユニット棒状体１をコンベア２０上に乗せて進行させ、ビレット送出用のピンチローラ機構を介してヒータ内に導入をするものである。

保持機には、押し棒の有無、端部の位置などを検知するために、最上流端位置および中間位置などに複数の光電スイッチ１４が設けられて、押し棒のそれぞれの位置に対応して所望の動作ができるように制御されるものである。ユニット棒状体１がピンチローラによりヒータ内に導入されたことが検知された後、押し棒ハンガー１８を上昇させ、また横行きさせて、更に、下降させて、待機押し棒受け１５上にて待機しているユニット棒状体２を把持して、さらに、昇降と水平方向でのスライド移動をして、該ユニット棒状体２をコンベア２０上に乗せて進行させ、先行したユニット棒状体１に連結させ、ビレット送出用のピンチローラ機構を介してヒータ内に導入させていき、残留しているビレットの押出をさせるものである。

図１１は、保持機における押し棒の配置例をモデル的に示した概略モデル斜視図であり、２２が先行するユニット棒状体であり、２３がそれに続くユニット棒状体である。さらにユニット棒状体２３の後に続くユニット棒状体は、ユニット棒状体２３の横の水平位置にて台上に載置されるようにするとよい。特に限定されるものではないが、ユニット棒状体の総本数は、通常の場合で、最大で５〜１０本程度とするのがよい。図１１において、矢印Ｃは、図７に示したのと同様に、ビレットを押し棒で押すときの進行方向である。

所定の距離分の押し棒の前進が終わり、残留しているビレットの押出を完了させた後は、ピンチローラを逆転させることにより、連結状態のまま押し棒を後退させ、上流端部位置が所定の位置まで後退したときに、空のままで待機していた押し棒ハンガー１８を降下させ、押し棒把持用チャックシリンダ１９を用いてフック１７を開閉動作させて保持した後、押し棒ハンガー１８の昇降と水平方向でのスライド移動をして、ユニット棒状体２を待機押し棒受け１５上に戻し、さらに、ユニット棒状体１を保持し、昇降と水平方向でのスライド移動をさせて所定の位置に待機させるものである。

以上の動作については、実施態様の一例であり、押し棒ハンガーの昇降と水平方向でのスライド移動の組合せにより、また設置スペースなどとの関係で他の態様も採用できるものである。

また、制御回路については図示しないが、ビレットの供給状態と押し棒の位置を検知するスイッチとハンガーの動作制御をするエアシリンダを制御する制御系は簡単に構築できるものである。

図１は、本発明にかかる上述したユニット棒状体をモデル的に説明する縦断面概略図であり、先端部に先端金具３を二点鎖線で描き、最先端に位置するユニット棒状体１を想定して図示したものである。 図２は、本発明にかかる上述したユニット棒状体をモデル的に説明する縦断面概略図であり、図１に示した最先端に位置するユニット棒状体１の根元側に連結されるユニット棒状体２を想定して図示したものである。 図３は、図１と図２に示したユニット棒状体１と２とを連結して一つの押し棒を形成した状態をモデル的に示した縦断面概略図であり、特に押し棒を誘導加熱方式ビレットヒータ内部に前進させているときの状態を示したものである。 図４は、図１と図２に示したユニット棒状体１と２とを連結して一つの押し棒を形成した状態をモデル的に示した縦断面概略図であり、特に押し棒を誘導加熱方式ビレットヒータ内部から後退させているときの状態を示したものである。 図５は、図１〜図４に示したユニット棒状体１と２とを連結させる継ぎ手金具の１例とその動作を説明するための側面概略図である。 図６は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータの押し棒の本体部分の横断面構造をモデル的に示した横断面概略図である。 図７は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の構造をモデル的に示した側面概略図である。 図８は、本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の構造をモデル的に示した正面概略図である。 図９は、図８に示した本発明にかかる誘導加熱方式ビレットヒータにおける押し棒保持機の動作をモデル的に説明する正面概略図である。 図１０は、本発明に用いられ得る押し棒ハンガーの構造をモデル的に示した側面概略図である。 図１１は、保持機における押し棒の配置例をモデル的に示した概略モデル斜視図である。

符号の説明

１：最先端に位置するユニット棒状体
２：ユニット棒状体１の根元側に位置するユニット棒状体
３：最先端金具
４：継ぎ手金具（根元側）
５：継ぎ手金具（先端側）
６：継ぎ手金具（先端側）の摺接面
７：継ぎ手金具（根元側）の摺接面
８：継ぎ手の支点
９：押し棒の横断面におけるＩの字型の中心板
１０：押し棒の横断面における円弧状の外周板
１１：押し棒保持機
１２：押し棒保持機昇降用エアシリンダ
１３：押し棒ハンガーコンベア
１４：光電スイッチ
１５：待機押し棒受け
１６：押し棒保持機横行用エアシリンダ
１７：フック（押し棒を把持するクランプ機構）
１８：押し棒ハンガー
１９：押し棒把持用チャックシリンダ
２０：ビレットコンベア（押し棒コンベア）
２１：押し棒保持機支柱（フレーム）
２２：先行するユニット棒状体
２３：後行するユニット棒状体

Claims (1)

1. ビレット導入口からビレット排出口へ向けて導入され、ビレットヒータ内に残留している加熱ビレットを前記ビレットヒータ内から押し出すための押し棒であり、複数本のユニット棒状体に分割可能で、かつ、前記ユニット棒状体の互いに隣接する先端側のユニット棒状体Ａの上流端と根元側のユニット棒状体Ｂの下流端には、根元側のユニット棒状体Ｂを前進させることにより、前記ユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具の傾斜面を互いに摺接移動させて開状態を形成させていき、ユニット棒状体Ｂがさらに前進したときに前記摺接移動が終了してユニット棒状体ＡとＢのそれぞれに対面して形成された継ぎ手金具が閉状態となり、ユニット棒状体Ａの上流端とユニット棒状体Ｂの下流端が連結されるように構成された継ぎ手金具が設けられている押し棒を、ビレットヒータ内の誘導加熱コイルに送り込むコンベア、該コンベア上に配置され前記押し棒の端部位置を検知する位置センサー、前記押し棒コンベアと平行に配置され前記押し棒を保持するクランプ機構を有し、かつ、該クランプ機構の昇降と水平方向でのスライド移行を行う２方向の移動機構と、不使用時に分割されている押し棒を保持する待機域を有する押し棒保持機を有してなることを特徴とする誘導加熱式ビレットヒータ。