JPH0666482A - 溶解炉用トーチ駆動機構 - Google Patents
溶解炉用トーチ駆動機構Info
- Publication number
- JPH0666482A JPH0666482A JP24124792A JP24124792A JPH0666482A JP H0666482 A JPH0666482 A JP H0666482A JP 24124792 A JP24124792 A JP 24124792A JP 24124792 A JP24124792 A JP 24124792A JP H0666482 A JPH0666482 A JP H0666482A
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- Japan
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- shaft
- axis
- torch
- shoe
- drive mechanism
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型のプラズマ溶解炉，アーク溶解炉等に取
り付けられるトーチの位置調整を、炉体構造に大きな改
造を加えることなく手動からモータドライブ方式に切り
換える。 【構成】 溶解炉のチャンバー１２の上方に門型フレー
ム３０を設け、門型フレームの横ビーム３２と平行なＸ
軸４１をＸ軸用電動機４４で回転させ、Ｘ軸４１に嵌挿
したＸ軸用シュー４６をピッチ送りする。Ｘ軸用シュー
４６に固定されたＹ軸用シュー５２を、Ｘ軸４１と直交
するＹ軸方向にＹ軸用電動機５１で移動させる。Ｙ軸用
シュー５２には、トーチ２０を垂下する連結部を備え、
Ｚ軸用電動機６３でＺ軸６５が上下動されるＺ軸駆動機
構６０が固定されている。Ｚ軸駆動機構６０の上部は、
球面継ぎ手構造の連結部７０を介してＹ軸駆動機構５０
に連結される。トーチ２０の基部２１も、同様な球面継
ぎ手構造の連結部８０を介してチャンバー１２の上壁を
貫通する。
り付けられるトーチの位置調整を、炉体構造に大きな改
造を加えることなく手動からモータドライブ方式に切り
換える。 【構成】 溶解炉のチャンバー１２の上方に門型フレー
ム３０を設け、門型フレームの横ビーム３２と平行なＸ
軸４１をＸ軸用電動機４４で回転させ、Ｘ軸４１に嵌挿
したＸ軸用シュー４６をピッチ送りする。Ｘ軸用シュー
４６に固定されたＹ軸用シュー５２を、Ｘ軸４１と直交
するＹ軸方向にＹ軸用電動機５１で移動させる。Ｙ軸用
シュー５２には、トーチ２０を垂下する連結部を備え、
Ｚ軸用電動機６３でＺ軸６５が上下動されるＺ軸駆動機
構６０が固定されている。Ｚ軸駆動機構６０の上部は、
球面継ぎ手構造の連結部７０を介してＹ軸駆動機構５０
に連結される。トーチ２０の基部２１も、同様な球面継
ぎ手構造の連結部８０を介してチャンバー１２の上壁を
貫通する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク，プラズマ等を
熱源とする溶解炉に組み込まれるトーチの駆動機構に関
する。
熱源とする溶解炉に組み込まれるトーチの駆動機構に関
する。
【０００２】
【従来の技術】アーク，プラズマ等の高密度エネルギー
を利用した溶解炉は、金属，合金，セラミックス等の溶
解，製錬等に使用されている。特に、高融点金属や合
金，チタン等の活性金属，セラミックス等を被溶解原料
とした場合に適しており、溶解された材料をアトマイズ
して微粉末を製造することにも利用されている。
を利用した溶解炉は、金属，合金，セラミックス等の溶
解，製錬等に使用されている。特に、高融点金属や合
金，チタン等の活性金属，セラミックス等を被溶解原料
とした場合に適しており、溶解された材料をアトマイズ
して微粉末を製造することにも利用されている。
【０００３】製鋼工場で使用されている大型のアーク溶
解炉，プラズマ溶解炉等では、トーチの自動昇降装置が
付設されている。しかし、１回の溶解量が鉄換算で数百
ｋｇ以下の小型炉では、トーチの位置決めを手動で行う
ことが大半であり、上下方向にのみトーチを自動的に昇
降させる機構を備えた小型炉がごく一部で使用されてい
る。
解炉，プラズマ溶解炉等では、トーチの自動昇降装置が
付設されている。しかし、１回の溶解量が鉄換算で数百
ｋｇ以下の小型炉では、トーチの位置決めを手動で行う
ことが大半であり、上下方向にのみトーチを自動的に昇
降させる機構を備えた小型炉がごく一部で使用されてい
る。
【０００４】トーチの位置決めを手動で行う場合、トー
チと炉体の接続部にボールジョイントを設けている。炉
外に位置するトーチの端部を手動操作することによっ
て、被溶解物の表面に高密度エネルギーを万遍なく当て
るように、トーチの炉内側先端部を炉内断面上で位置決
めする。このとき、トーチの炉内側先端部は、垂直位置
からの変位に応じて被溶解物の表面から遠く離れる。し
たがって、トーチの上下方向に関する位置調整も同時に
必要とされる。
チと炉体の接続部にボールジョイントを設けている。炉
外に位置するトーチの端部を手動操作することによっ
て、被溶解物の表面に高密度エネルギーを万遍なく当て
るように、トーチの炉内側先端部を炉内断面上で位置決
めする。このとき、トーチの炉内側先端部は、垂直位置
からの変位に応じて被溶解物の表面から遠く離れる。し
たがって、トーチの上下方向に関する位置調整も同時に
必要とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の小型溶解炉にお
いて、三次元方向に関するトーチの位置決めを手動で行
うとき、次の問題が生じる。 接続部に設けられているボールジョイントは、炉内
の気密性を維持するため炉体及びトーチの双方に対して
気密シールされている。そのため、トーチを上下方向に
摺動させると、シール部との間に摺動に起因する摩擦抵
抗がある。また、ボールジョイントの球面摺動に起因す
る摩擦抵抗も生じる。その結果、トーチの手動操作に大
きな力が必要となり、微妙な位置決め調整を行うことが
難しくなる。 トーチには、給電ケーブル，冷却水を循環させる給
排水ホース，ガス供給用のホース等が通常接続されてい
る。これら各種ケーブル，ホース等は、トーチを上下動
させる作業の支障となるばかりか、危険な作業を作業者
に強いることになる。
いて、三次元方向に関するトーチの位置決めを手動で行
うとき、次の問題が生じる。 接続部に設けられているボールジョイントは、炉内
の気密性を維持するため炉体及びトーチの双方に対して
気密シールされている。そのため、トーチを上下方向に
摺動させると、シール部との間に摺動に起因する摩擦抵
抗がある。また、ボールジョイントの球面摺動に起因す
る摩擦抵抗も生じる。その結果、トーチの手動操作に大
きな力が必要となり、微妙な位置決め調整を行うことが
難しくなる。 トーチには、給電ケーブル，冷却水を循環させる給
排水ホース，ガス供給用のホース等が通常接続されてい
る。これら各種ケーブル，ホース等は、トーチを上下動
させる作業の支障となるばかりか、危険な作業を作業者
に強いることになる。
【０００６】手動操作に伴うこのような問題を回避する
手段として、ボールジョイントに替えて上下方向に関す
るトーチの駆動をモータドライブ方式とし、電動ＸＹテ
ーブルによってトーチを平面内で移動させることが考え
られる。しかし、炉内に電動機付きのＸＹテーブルを配
置すると、炉内が真空雰囲気に減圧されたとき潤滑油等
が蒸発し、電動機の円滑な運転が期待できない。また、
溶解作業中に炉内が１０００℃内外の高温に昇温するた
め、電動機，機構部等の耐熱性が不足し、適宜の遮熱手
段が必要になる。したがって、モータドライブ方式を採
用する場合、電動機，機構部等は炉外に配置することを
余儀なくされ、その結果として構造が複雑になる。
手段として、ボールジョイントに替えて上下方向に関す
るトーチの駆動をモータドライブ方式とし、電動ＸＹテ
ーブルによってトーチを平面内で移動させることが考え
られる。しかし、炉内に電動機付きのＸＹテーブルを配
置すると、炉内が真空雰囲気に減圧されたとき潤滑油等
が蒸発し、電動機の円滑な運転が期待できない。また、
溶解作業中に炉内が１０００℃内外の高温に昇温するた
め、電動機，機構部等の耐熱性が不足し、適宜の遮熱手
段が必要になる。したがって、モータドライブ方式を採
用する場合、電動機，機構部等は炉外に配置することを
余儀なくされ、その結果として構造が複雑になる。
【０００７】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、従来のトーチ手動式小型溶解炉の
炉体構造に大きな改造を加えることなく、その長所を活
かしながらトーチの駆動部分のみを三次元方向に移動可
能にすることを目的とする。
出されたものであり、従来のトーチ手動式小型溶解炉の
炉体構造に大きな改造を加えることなく、その長所を活
かしながらトーチの駆動部分のみを三次元方向に移動可
能にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の溶解炉用トーチ
駆動機構は、その目的を達成するため、炉チャンバーの
上方に設けた門型フレームと、該門型フレームの横ビー
ムに平行なＸ軸をＸ軸用電動機で回転させ、前記Ｘ軸に
嵌挿したＸ軸用シューをピッチ送りするＸ軸駆動機構
と、前記Ｘ軸用シューに固定されたＹ軸用シューを、前
記Ｘ軸と直交するＹ軸方向にＹ軸用電動機からの動力で
移動させるＹ軸駆動機構と、前記Ｙ軸用シューに固定さ
れ、トーチを垂下する連結部を備え、Ｚ軸用電動機から
の動力でＺ軸が上下動されるＺ軸駆動機構とを備え、前
記Ｙ軸駆動機構に対する連結部及び前記炉チャンバーの
上壁に対する装着部で、前記Ｚ軸駆動機構に球面継ぎ手
が組み込まれていることを特徴とする。
駆動機構は、その目的を達成するため、炉チャンバーの
上方に設けた門型フレームと、該門型フレームの横ビー
ムに平行なＸ軸をＸ軸用電動機で回転させ、前記Ｘ軸に
嵌挿したＸ軸用シューをピッチ送りするＸ軸駆動機構
と、前記Ｘ軸用シューに固定されたＹ軸用シューを、前
記Ｘ軸と直交するＹ軸方向にＹ軸用電動機からの動力で
移動させるＹ軸駆動機構と、前記Ｙ軸用シューに固定さ
れ、トーチを垂下する連結部を備え、Ｚ軸用電動機から
の動力でＺ軸が上下動されるＺ軸駆動機構とを備え、前
記Ｙ軸駆動機構に対する連結部及び前記炉チャンバーの
上壁に対する装着部で、前記Ｚ軸駆動機構に球面継ぎ手
が組み込まれていることを特徴とする。
【０００９】
【実施例】本実施例の溶解炉用トーチ駆動機構は、図１
に示すように真空炉１０の上部に配置されている。真空
炉１０は、底部にハース１１が配置されたチャンバー１
２をもっており、天井壁１３を貫通して挿入されたトー
チ２０の先端がハース１１内の被溶解原料に指向してい
る。チャンバー１２の上部に、門型フレーム３０が設け
られている。門型フレーム３０及びトーチ２０の荷重が
小さく、チャンバー１２に大きな負荷が加わらない場
合、図示するように門型フレーム３０の支柱３１を天井
壁１３から起立させることができる。或いは、作業床か
ら支柱３１を起立させ、真空炉１０から分離できる方式
を採用しても良い。
に示すように真空炉１０の上部に配置されている。真空
炉１０は、底部にハース１１が配置されたチャンバー１
２をもっており、天井壁１３を貫通して挿入されたトー
チ２０の先端がハース１１内の被溶解原料に指向してい
る。チャンバー１２の上部に、門型フレーム３０が設け
られている。門型フレーム３０及びトーチ２０の荷重が
小さく、チャンバー１２に大きな負荷が加わらない場
合、図示するように門型フレーム３０の支柱３１を天井
壁１３から起立させることができる。或いは、作業床か
ら支柱３１を起立させ、真空炉１０から分離できる方式
を採用しても良い。
【００１０】支柱３１，３１の上端は、横ビーム３２で
連結されている。横ビーム３２に沿って、Ｘ軸駆動機構
４０のＸ軸４１が横ビーム３２に固定された軸受け４２
で支持されている。Ｘ軸４１の端部に固着されたプー
リ，ギヤ等の従動部４３は、Ｘ軸用モータ４４の出力軸
４５に連接している。Ｘ軸４１のネジ山が刻設された軸
部に、Ｘ軸用シュー４６が嵌挿されている。Ｘ軸用モー
タ４３を駆動させるとＸ軸４１が回転し、図１で左右方
向にＸ軸用シュー４６がピッチ送りされる。
連結されている。横ビーム３２に沿って、Ｘ軸駆動機構
４０のＸ軸４１が横ビーム３２に固定された軸受け４２
で支持されている。Ｘ軸４１の端部に固着されたプー
リ，ギヤ等の従動部４３は、Ｘ軸用モータ４４の出力軸
４５に連接している。Ｘ軸４１のネジ山が刻設された軸
部に、Ｘ軸用シュー４６が嵌挿されている。Ｘ軸用モー
タ４３を駆動させるとＸ軸４１が回転し、図１で左右方
向にＸ軸用シュー４６がピッチ送りされる。
【００１１】Ｘ軸用シュー４６には、Ｙ軸駆動機構５０
が垂下されている。Ｙ軸駆動機構５０は、Ｘ軸駆動機構
４０と同様な構造をもっており、Ｙ軸用モータ５１の動
力によってＹ軸用シュー５２が紙面に直交する方向に移
動する。Ｙ軸駆動機構５０には、更にＺ軸駆動機構６０
の連結フレーム６１が接続されている。連結フレーム６
１の下端に固着されている座板６２に、Ｚ軸用モータ６
３が搭載されている。Ｚ軸用モータ６３の出力軸は、Ｙ
軸駆動機構５０の下方に垂直に延びた伝動ジャッキ６４
に連接され、上下方向のピッチ送りによってＺ軸６５を
Ｚ軸方向に駆動する。
が垂下されている。Ｙ軸駆動機構５０は、Ｘ軸駆動機構
４０と同様な構造をもっており、Ｙ軸用モータ５１の動
力によってＹ軸用シュー５２が紙面に直交する方向に移
動する。Ｙ軸駆動機構５０には、更にＺ軸駆動機構６０
の連結フレーム６１が接続されている。連結フレーム６
１の下端に固着されている座板６２に、Ｚ軸用モータ６
３が搭載されている。Ｚ軸用モータ６３の出力軸は、Ｙ
軸駆動機構５０の下方に垂直に延びた伝動ジャッキ６４
に連接され、上下方向のピッチ送りによってＺ軸６５を
Ｚ軸方向に駆動する。
【００１２】Ｚ軸駆動機構６０は、連結機構７０を介し
てＹ軸駆動機構５０に連結されている。連結機構７０
は、図２に示すように外周面が球面状に成形加工された
ボールブッシュガイド７１を、Ｙ軸駆動機構５０のＹ軸
用シュー５２に固着された軸受けフレーム７２で支持し
ている。ボールブッシュガイド７１にはＺ軸６５が挿通
される貫通孔が形成されており、ボールブッシュガイド
７１とＺ軸６５との間にボールジョイント７３が介装さ
れている。Ｚ軸６５に連結されたトーチ２０の基部２１
がチャンバー１２の上壁を貫通する箇所にも、同様な球
面継ぎ手構造をもつ連結機構８０が設けられている。
てＹ軸駆動機構５０に連結されている。連結機構７０
は、図２に示すように外周面が球面状に成形加工された
ボールブッシュガイド７１を、Ｙ軸駆動機構５０のＹ軸
用シュー５２に固着された軸受けフレーム７２で支持し
ている。ボールブッシュガイド７１にはＺ軸６５が挿通
される貫通孔が形成されており、ボールブッシュガイド
７１とＺ軸６５との間にボールジョイント７３が介装さ
れている。Ｚ軸６５に連結されたトーチ２０の基部２１
がチャンバー１２の上壁を貫通する箇所にも、同様な球
面継ぎ手構造をもつ連結機構８０が設けられている。
【００１３】連結機構７０，８０は、Ｘ軸駆動機構４０
及びＹ軸駆動機構５０によってＺ軸駆動機構６０及びト
ーチ２０が傾いたとき、Ｚ軸駆動機構６０及びトーチ２
０に大きな応力を与えることなく、回転によって変位を
吸収する。たとえば、上側の連結機構７０は、図２
（ａ）に示すようにボールブッシュガイド７１の回転に
よって、傾斜したＺ軸６５を無理なく支持する。同様
に、下側の連結機構８０も、トーチ基部２１の傾動に応
じて回転し、余分な応力を加えることなく基部２１を支
持する。
及びＹ軸駆動機構５０によってＺ軸駆動機構６０及びト
ーチ２０が傾いたとき、Ｚ軸駆動機構６０及びトーチ２
０に大きな応力を与えることなく、回転によって変位を
吸収する。たとえば、上側の連結機構７０は、図２
（ａ）に示すようにボールブッシュガイド７１の回転に
よって、傾斜したＺ軸６５を無理なく支持する。同様
に、下側の連結機構８０も、トーチ基部２１の傾動に応
じて回転し、余分な応力を加えることなく基部２１を支
持する。
【００１４】モータ４４，５１，６３としては、たとえ
ばサーボモータ，ステップモータ等が使用される。これ
らモータ４４，５１，６３の回転数，回転速度等を電気
的に制御するとき、高精度でトーチ２０を三次元的に位
置決めすることができる。また、位置決めも短時間に行
われ、ハース１１に収容されている被溶解原料を効率よ
く溶解することが可能となる。この三次元的な位置決め
により、非溶解原料に対するトーチ２０の先端部の位置
関係を高精度に維持し、しかもトーチ２０の傾動操作が
連結部８０の回動を阻害することなく円滑に行われる。
ばサーボモータ，ステップモータ等が使用される。これ
らモータ４４，５１，６３の回転数，回転速度等を電気
的に制御するとき、高精度でトーチ２０を三次元的に位
置決めすることができる。また、位置決めも短時間に行
われ、ハース１１に収容されている被溶解原料を効率よ
く溶解することが可能となる。この三次元的な位置決め
により、非溶解原料に対するトーチ２０の先端部の位置
関係を高精度に維持し、しかもトーチ２０の傾動操作が
連結部８０の回動を阻害することなく円滑に行われる。
【００１５】なお、移行式アークトーチをトーチ２０と
して使用する場合、定電圧制御方式で電極と被溶解原料
との間隔を一定に維持し、常に最適の操業を可能とする
システムを追加することができる。また、ＣＣＤカメラ
等によって被溶解原料部分を外部のモニターにディスプ
レイし、モニターに映し出された映像を見ながらトーチ
２０を駆動させることも可能である。これによって、高
温部を作業者が直接肉眼で見ることがなくなり、作業の
安全性が向上する。
して使用する場合、定電圧制御方式で電極と被溶解原料
との間隔を一定に維持し、常に最適の操業を可能とする
システムを追加することができる。また、ＣＣＤカメラ
等によって被溶解原料部分を外部のモニターにディスプ
レイし、モニターに映し出された映像を見ながらトーチ
２０を駆動させることも可能である。これによって、高
温部を作業者が直接肉眼で見ることがなくなり、作業の
安全性が向上する。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によると
き、従来手動で行っていた小型溶解炉用のトーチの操作
を電動で行うことができ、被溶解物の所定位置にプラズ
マフレーム等を高精度で照射することができる。そのた
め、作業者に熟練を要する作業や危険を伴う作業を強い
ることなく、各種材料の加熱，溶解を簡単に行うことが
可能となる。
き、従来手動で行っていた小型溶解炉用のトーチの操作
を電動で行うことができ、被溶解物の所定位置にプラズ
マフレーム等を高精度で照射することができる。そのた
め、作業者に熟練を要する作業や危険を伴う作業を強い
ることなく、各種材料の加熱，溶解を簡単に行うことが
可能となる。
【図１】 本発明実施例のトーチ駆動機構を備えた溶解
炉
炉
【図２】 Ｙ軸駆動機構とＺ軸駆動機構との間の連結部
１０ 真空炉 ２０ トーチ ３０
門型フレーム ４０ Ｘ軸駆動機構 ５０ Ｙ軸駆動機構 ６０
Ｚ軸駆動機構 ７０，８０ 球面継ぎ手構造の連結部 ７１ ボールブッシュガイド ７３
ボールジョイント
門型フレーム ４０ Ｘ軸駆動機構 ５０ Ｙ軸駆動機構 ６０
Ｚ軸駆動機構 ７０，８０ 球面継ぎ手構造の連結部 ７１ ボールブッシュガイド ７３
ボールジョイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住友 紘泰 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目２番22号 富 士電波工機株式会社内 (72)発明者 野間 恭正 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目２番22号 富 士電波工機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 炉チャンバーの上方に設けた門型フレー
ムと、該門型フレームの横ビームに平行なＸ軸をＸ軸用
電動機で回転させ、前記Ｘ軸に嵌挿したＸ軸用シューを
ピッチ送りするＸ軸駆動機構と、前記Ｘ軸用シューに固
定されたＹ軸用シューを、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向
にＹ軸用電動機からの動力で移動させるＹ軸駆動機構
と、前記Ｙ軸用シューに固定され、トーチを垂下する連
結部を備え、Ｚ軸用電動機からの動力でＺ軸が上下動さ
れるＺ軸駆動機構とを備え、前記Ｙ軸駆動機構に対する
連結部及び前記炉チャンバーの上壁に対する装着部で、
前記Ｚ軸駆動機構に球面継ぎ手が組み込まれていること
を特徴とする溶解炉用トーチ駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24124792A JPH0666482A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 溶解炉用トーチ駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24124792A JPH0666482A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 溶解炉用トーチ駆動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666482A true JPH0666482A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=17071401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24124792A Withdrawn JPH0666482A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 溶解炉用トーチ駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102310327A (zh) * | 2011-04-02 | 2012-01-11 | 吴江市博众精工科技有限公司 | 一种z轴机构 |
| KR101402129B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2014-06-03 | 한국산기 주식회사 | 타이타늄 봉재를 제조하기 위한 연속식 비소모성 진공아크용해장치 |
| JP2021092354A (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | 大亜真空株式会社 | アーク溶解炉装置 |
-
1992
- 1992-08-18 JP JP24124792A patent/JPH0666482A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102310327A (zh) * | 2011-04-02 | 2012-01-11 | 吴江市博众精工科技有限公司 | 一种z轴机构 |
| KR101402129B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2014-06-03 | 한국산기 주식회사 | 타이타늄 봉재를 제조하기 위한 연속식 비소모성 진공아크용해장치 |
| JP2021092354A (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | 大亜真空株式会社 | アーク溶解炉装置 |
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