JP6323812B2 - ワーク測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク測定装置に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。特許文献１には、鍛造や鍛造により形成したワークの寸法を測定するものが開示されている。

特開2011-021885号公報

熱間鍛造直後のワークの温度にばらつきが大きい。ワークは熱膨張により寸法が変化するため、寸法のばらつきも大きい。上記従来技術を用いて、熱間鍛造直後のワークを測定しても高い測定精度を得ることができない。ワークが十分に冷えれば、ワークの温度のばらつきが小さくなるため、寸法のばらつきが小さくなる。しかし冷却時間分だけ測定開始時間が遅れ、このワークを用いた部材の生産開始時間も遅くなることとなる。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、熱間鍛造により形成されたワーク寸法測定開始までの時間を短縮しつつ、測定精度を確保することができるワーク測定装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明では、熱間鍛造装置により熱間鍛造された合金鋼からなるワークの形状を測定する測定装置と、熱間鍛造装置から測定装置へワークを運搬する運搬装置と、ワークを運搬する経路上に設けられ、運搬されているワークを冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置は、前記ワークが前記測定装置において形状を測定される際に、前記ワークの組織がフェライト＋パーライト組織となる温度未満となるように冷却するようにした。

本発明においては、熱間鍛造により形成されたワーク寸法測定開始までの時間を短縮しつつ、フェライト+パーライトは、常温においても安定した鋼組織であり、鋼組織が安定した状態でワークの測定を行うことができ、測定精度を確保することができる。

実施例1のワーク測定装置の模式図である。 実施例1の測定装置の模式図である。 実施例1のワークの断面図である。 実施例1のワークの温度変化を示すグラフである。

〔実施例1〕
［全体構成］
図1は実施例1のワーク測定装置1の模式図である。ワーク測定装置1は、熱間鍛造装置2により形成されたワーク10の寸法を測定するものである。

熱間鍛造装置2において鍛造されたワーク10はコンベア8によりトリム加工装置3に送られる。トリム加工装置3は、鍛造直後のワーク10のバリ取りを行う。トリム加工されたワーク10はコンベア9によって測定装置5に送られる。コンベア9上には2台の冷却ファン4が設けられている。冷却ファン4は、熱間鍛造装置2よりも測定装置5に近い位置に設けられている。冷却ファン4はコンベア9上を流れるワーク10に送風を行い、ワーク10を冷却する。

測定装置5はワーク10の寸法を測定し、寸法が設定された誤差の範囲内であるワーク10をOK品として製品ボックス6に送る。また測定装置5は、寸法が設定された誤差の範囲外であるワーク10をNG品としてNG品ボックス7に送る。

図2は測定装置5の模式図である。測定装置5は、測定ユニット5aとダンパ5bとからなる。測定ユニット5aは接触式センサを有し、この接触式センサがワーク10の測定箇所に接触した状態で寸法を測定する。ダンパ5bは測定ユニット5aにおいて測定したワーク10の寸法が設定された誤差の範囲内であるときに開いて、ワーク10を製品ボックス6に送る。ダンパ5bは測定ユニット5aにおいて測定したワーク10の寸法が設定された誤差の範囲外であるときには閉じて、ワーク10をNG品ボックス7に送る。

図3はワーク10の断面図である。ワーク10は機械構造用合金鋼鋼材が用いられている。ワーク10の外観は略円盤に形成されている。ワーク10の軸方向両側面は、内周部分が凹状に形成されている。測定ユニット5aは、ワーク10の外径Dと内径dを計測する。

［冷却装置の制御］
ワーク10が測定装置5において寸法が測定されるときに、ワーク10の温度が約550[°C]となるように、冷却装置である冷却ファン4を制御するとともに、コンベア9の長さを設定している。また冷却ファン4は、ワーク10の冷却速度が-5[°C/sec]程度となるように制御されている。

［作用］
熱間鍛造直後のワーク10は温度のばらつきが大きい。ワーク10は熱膨張により寸法が変化するため、寸法のばらつきも大きい。そのため、熱間鍛造直後のワーク10を測定しても高い測定精度を得ることができない。ワーク10が十分に冷えればワークの温度のばらつきが小さくなるため、寸法のばらつきが小さくなる。しかし、冷却時間分だけ測定開始時間が遅れ、このワークを用いた部材の生産開始時間も遅くなることとなる。

そこで実施例1では、コンベア9上にワーク10を冷却する冷却ファン4を設けた。図4は8個のワーク10の温度変化を示すグラフである。ワーク10の温度は、トリム加工直後、冷却ファン4の手前、冷却ファン4による冷却後を示している。図4に示すように、トリム加工直後にはワーク10の温度のばらつきが大きい。コンベア9によりワーク10が冷却ファン4まで運ばれる間に、ワーク10の温度は低下する。冷却ファン4の手前のワーク10の温度のばらつきは、トリム加工直後よりも小さくなっている。冷却ファン4による冷却後のワーク10の温度はさらに低下し、温度のばらつきもさらに小さくなっている。

実施例1では、測定装置5は冷却ファン4により冷却されたワーク10の寸法を測定するため、測定精度を高めることができる。また、冷却ファン4により強制的にワーク10を冷却するため、ワーク10の冷却時間を短縮することができる。そのため、ワーク10の測定開始時間を早めることができ、ワーク10を用いた部材の生産開始時間も早めることができる。

また実施例1では、ワーク10が測定装置5において寸法が測定されるときに、ワーク10の温度が約550[°C]となるように冷却ファン4を制御するとともに、コンベア9の長さを設定した。本実施例において、熱間鍛造時のワーク10の鋼組織はオーステナイトであるが、ワーク10の温度が約550[°C]以下となると、ワーク10の鋼組織はフェライト+パーライトとなる。フェライト+パーライトは、常温においても安定した鋼組織であり、鋼組織が安定した状態でワーク10の測定を行うことができる。

また実施例1では、冷却ファン4をワーク10の冷却速度が-5[°C/sec]程度となるように制御するようにした。
ワーク10を緩冷却すると、結晶構造が面心立方格子構造のオーステナイトから体心立方格子構造のフェライトに変態する際に、フェライトから炭素が移動（拡散）してセメンタイトが生じ、パーライトが形成される。

しかしワーク10を急冷却すると、拡散が十分に起きず体心立方格子の内に炭素が侵入しマルテンサイトとなる。オーステナイトからマルテンサイトに変態するときに体積膨張が生じ、ワーク10に歪が生じやすくなる。本実施例におけるワーク10は、冷却速度が-5[°C/sec]程度であればマルテンサイトは生じないが、冷却速度を-7.5[°C/sec]程度まで速めるとマルテンサイトが生じるおそれがある。
実施例1では、ワーク10の冷却速度を-5[°C/sec]程度にしたため、マルテンサイトが生じず、ワーク10の歪を抑制する抑制することができる。

また実施例1では、冷却ファン4を熱間鍛造装置2よりも測定装置5に近い位置に設けるようにした。
図4に示すように、トリム加工直後のワーク10は温度が高いものでは1150[°C]程度、低いものでは800[°C]程度となっておりばらつきが大きい。冷却ファン4で冷却するワーク10の温度が高いときには、冷却速度が速くなりすぎる。
実施例1ではワーク10が冷却ファン4に到達する前に冷却時間を確保している。冷却ファン4の手前のワーク10の温度は800〜900[°C]であり、トリム加工直後のワーク10の温度と比較するとばらつきが小さい。そのため、冷却ファン4によるワーク10の冷却速度を管理しやすい。これにより、ワーク10の熱間鍛造から寸法測定までの時間を短くしつつ、ワーク10の鋼組織を安定した、歪が小さい状態とすることができる。

［効果］
(1) 熱間鍛造装置2により熱間鍛造されたワーク10の形状を測定する測定装置5と、熱間鍛造装置2から測定装置5へワーク10を運搬するコンベア9（運搬装置）と、ワーク10を運搬する経路上に設けられ、運搬されているワーク10を冷却する冷却ファン4（冷却装置）と、を備えた。

よって、ワーク10の寸法を測定するため、測定精度を高めることができる。また、ワーク10の測定開始時間を早めることができ、ワーク10を用いた部材の生産開始時間も早めることができる。

(2) 冷却ファン4は、ワーク10が測定装置5において形状を測定される際に、ワーク10の鋼組織がフェライト＋パーライトとなる温度未満となるように冷却するようにした。
よって、ワーク10を安定した鋼組織とすることができる。

(3) 冷却ファン4は、ワーク10にマルテンサイトが生じる冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却するようにした。
よって、ワーク10の歪を抑制する抑制することができる。

(4) 冷却ファン4を、ワーク10を運搬する経路上において、熱間鍛造装置2よりも測定装置5に近い位置に設けた。
よって、ワーク10の熱間鍛造から寸法測定までの時間を短くしつつ、ワーク10の鋼組織を安定した、歪が小さい状態とすることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施例1に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例1では、冷却装置として冷却ファン4を用いたが他のものでも良い。測定装置5の測定ユニット5aは接触式センサを有するものをもちいたが、非接触式センサであっても良い。ワーク10の形状は一例を示したものであり、他の形状であっても良い。

2 熱間鍛造装置
4 冷却ファン（冷却装置）
5 測定装置
9 コンベア（運搬装置）
10 ワーク

Claims (3)

1. 熱間鍛造装置により熱間鍛造されたワークの形状を測定する測定装置と、
   前記熱間鍛造装置から前記測定装置へ前記ワークを運搬する運搬装置と、
   前記ワークを運搬する経路上に設けられ、運搬されている前記ワークを冷却する冷却装置と、
   を備え、
   前記冷却装置は、前記ワークが前記測定装置において形状を測定される際に、前記ワークの組織がフェライト＋パーライト組織となる温度未満となるように冷却する、
   ことを特徴とするワーク測定装置。
2. 請求項1に記載のワーク測定装置において、
   前記冷却装置は、前記ワークにマルテンサイトが生じる冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却する、
   ことを特徴とするワーク測定装置。
3. 請求項2に記載のワーク測定装置において、
   前記冷却装置は、前記ワークを運搬する経路上において、前記熱間鍛造装置よりも前記測定装置に近い位置に設けられる、
   ことを特徴とするワーク測定装置。