JPWO2012086304A1 - ウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、様々な前後方向の長さの金属材料に対して熱処理を効率よく行うことができるウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法を提供するものであり、制御部１８は、第ｎの金属材料Ｗｎの前後方向の長さａｎ、基準位置Ｂと第ｎの金属材料Ｗｎの中心位置との距離Ｘｎ、及び次に固定ビーム１６上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料Ｗｎ＋１の前後方向の長さａｎ＋１から、Ｘｎ＋１＝（Ｘｎ＋ｍＬ）−｛（ａｎ／２）＋Ｄ＋（ａｎ＋１／２）｝で決定されるＸｎ＋１を算出して、Ｘｎ＋１≧（ａｎ＋１／２）である場合には、移動ビーム１７を停止させた状態で搬入装置１４を介してＸｎ＋１へ第（ｎ＋１）の金属材料Ｗｎ＋１を配置させ、Ｘｎ＋１＜（ａｎ＋１／２）である場合には、Ｘｎ＋１≧（ａｎ＋１／２）となるまで移動ビーム１７をｍ回作動させる。

Description

本発明は、金属材料に熱処理を施すためのウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法に関するものである。

加熱して金属材料を軟化させたり、製品の目的に合わせた熱処理を金属材料に施したりするための手段の一つとして、ウォーキングビーム式熱処理炉が用いられている。
図５に示すように、このようなウォーキングビーム式熱処理炉１０は、炉体１１の外部後方、つまり搬入口１２の外側に搬入装置１４が、搬出口１３の外側には搬出装置１５が配置される。そして、炉体１１内では金属材料Ｗを前方に移動させながら金属材料Ｗに熱処理が施される。炉体１１内で金属材料Ｗを前方に移動させるために、固定ビーム１６と移動ビーム１７が用いられている。

固定ビーム１６は、図６に示すように、炉体１１内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに複数本（ここでは三本）並設されている。
また、移動ビーム１７が、固定ビーム１６間に固定ビーム１６と平行になるように配置されている。この移動ビーム１７は、固定ビーム１６の下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能で、しかも前後方向にも所定ピッチだけ移動可能となるように支持されている。
熱処理が行われる金属材料Ｗは、搬入装置１４によって固定ビーム１６の後部に上載される。

そして、図７に示すように移動ビーム１７が固定ビーム１６の下方位置から、図８に示すように固定ビーム１６の上方位置へ上昇して固定ビーム１６に上載された金属材料Ｗを移動ビーム１７に移載し、前進し、固定ビーム１６の上方位置から下方位置に下降して移動ビーム１７に上載された金属材料Ｗを固定ビーム１６に移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、金属材料Ｗを前方に移動させながら金属材料Ｗに熱処理を施す。
最後に、固定ビーム１６の前部まで移動した金属材料Ｗは、搬出装置１５によって炉体１１の外部に搬出される。
これらの移動ビーム１７及び搬入装置１４は、制御部１８（図１）によって作動が管理されている。

この制御部１８による移動ビーム１７、搬入装置１４及び搬出装置１５の制御に関して、効率よく金属材料Ｗの搬入と搬出を行うことができる金属材料Ｗの搬送制御方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１２６７６０号公報

この金属材料Ｗの搬送制御方法は、金属材料Ｗが炉体１１前方から出てくる予定時間を算出し、現時点からその予定時間までに余裕があるときは移動ビーム１７を停止させたまま搬入装置１４で金属材料Ｗを搬入し、余裕がないときには搬入状況にかかわらず次の搬出を優先するものである。

しかしながら、このような搬入装置１４によって金属材料Ｗを上載する前後位置は一定であり、しかも基本的には移動ビーム１７の１サイクルにつき金属材料Ｗを１個ずつ固定ビーム１６に上載するので、移動ビーム１７の前後のピッチＬに比べて金属材料Ｗの前後方向の長さが短い場合、金属材料Ｗ同士の前後方向の隙間が広くなり過ぎる。
つまり、前後方向の長さが短い金属材料Ｗに熱処理を施す場合、炉体１１内に収容可能な金属材料Ｗの個数が少なくなってしまうので、熱処理の効率が低くなってしまう。
例えば図９に示すように、熱処理を施す金属材料Ｗを、前後方向の長さがａ₁の第一の金属材料Ｗ₁から前後方向の長さがそれぞれａ₂，ａ₃（ａ₂＝ａ₃）の第二の金属材料Ｗ₂，第三の金属材料Ｗ₃へ移行する場合（ａ₁＞ａ₂）、ピッチＬが一定であるので、第一の金属材料Ｗ₁と第二の金属材料Ｗ₂との前後方向の隙間Ｄ₁よりも第二の金属材料Ｗ₂と第三の金属材料Ｗ₃との前後方向の隙間Ｄ₂が広くなってしまう。

この対策として、前後方向の長さが長い金属材料Ｗから前後方向の長さが短い金属材料Ｗに変更したときには、移動ビーム１７の前後のピッチＬを短くすることが考えられる。
しかし、シリンダによって移動ビーム１７を前後方向に移動させている場合、移動ビーム１７のピッチＬを変更するには多くのシリンダを調整しなければならないので、メンテナンスに時間が掛かり、コストも嵩む。
また、電動機によって移動ビーム１７を前後方向に移動させる場合が考えられ、これによるとピッチＬの変更は容易にできるが、移動ビーム１７の停止精度が悪いので、そもそも電動機を移動ビーム１７の前後方向の動力として採用することは好ましくない。

また、移動ビーム１７の１サイクルにつき金属材料Ｗを１個ずつ固定ビーム１６に上載するので、移動ビーム１７の前後のピッチＬよりも金属材料Ｗの前後方向の長さが長い場合には前後の金属材料Ｗ同士が干渉してしまい、そのような長い金属材料Ｗを扱うことができないという問題もある。

そこで、本発明の目的とするところは、様々な前後方向の長さの金属材料に対して熱処理を効率よく行うことができるウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法は、炉体（１１）内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに並設された二つの固定ビーム（１６）と、前記二つの固定ビーム（１６）間において、前記固定ビーム（１６）の下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能で、前後方向にも所定ピッチ（Ｌ）だけ移動可能となるように支持された移動ビーム（１７）と、前記炉体（１１）の外部後方に配置され、前記固定ビーム（１６）に金属材料（Ｗ）を上載する搬入装置（１４）と、前記移動ビーム（１７）及び前記搬入装置（１４）を作動させる制御部（１８）と、を備え、前記移動ビーム（１７）が前記固定ビーム（１６）の下方位置から上方位置へ上昇して前記固定ビーム（１６）に上載された前記金属材料（Ｗ）を前記移動ビーム（１７）に移載し、前進し、前記固定ビーム（１６）の上方位置から下方位置に下降して前記移動ビーム（１７）に上載された前記金属材料（Ｗ）を前記固定ビーム（１６）に移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、前記金属材料（Ｗ）を前方に移動させながら前記金属材料（Ｗ）に熱処理を施すウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法であって、前記制御部（１８）は、前記固定ビーム（１６）に上載された最後尾の金属材料（Ｗ₁）の後端と次に前記固定ビーム（１６）上に配置しようとする次回金属材料（Ｗ₂）の前端との隙間（Ｄ）を所定距離とする配置位置（Ｘ₂）に、前記搬入装置（１４）を介して前記次回金属材料（Ｗ₂）を配置させた後、前記移動ビーム（１７）を作動させることを特徴とする。

また、請求項２に記載のウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法は、前記制御部（１８）は、前記最後尾の金属材料（Ｗ₁）の前後方向の長さ（ａ₁）、前記炉体（１１）後部の基準位置（Ｂ）と前記最後尾の金属材料（Ｗ₁）の中心位置との距離（Ｘ₁）、及び前記次回金属材料（Ｗ₂）の前後方向の長さ（ａ₂）から、前記隙間（Ｄ）を前記所定距離とする前記次回金属材料（Ｗ₂）の中心の配置位置を算出することを特徴とする。

また、請求項３に記載のウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法は、前記制御部（１８）は、前記基準位置（Ｂ）と前記算出された次回金属材料（Ｗ₂）の中心の配置位置との距離（Ｘ₂）が、前記次回金属材料（Ｗ₂）の前後方向の長さ（ａ₂）の半分以上である場合には、前記移動ビーム（１７）を停止させた状態で前記搬入装置（１４）を介して前記算出された次回金属材料（Ｗ₂）の配置位置へ前記次回金属材料（Ｗ₂）を配置させ、前記基準位置（Ｂ）と前記算出された次回金属材料（Ｗ₂）の中心の配置位置との距離（Ｘ₂）が、前記次回金属材料（Ｗ₂）の前後方向の長さ（ａ₂）の半分未満である場合には、前記搬入装置（１４）での前記次回金属材料（Ｗ₂）の配置を禁止するとともに、前記移動ビーム（１７）を作動させることを特徴とする。

また、請求項４に記載のウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法は、炉体（１１）内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに並設された二つの固定ビーム（１６）と、前記二つの固定ビーム（１６）間において、前記固定ビーム（１６）の下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能で、前後方向にも所定ピッチ（Ｌ）だけ移動可能となるように支持された移動ビーム（１７）と、前記炉体（１１）の外部後方に配置され、前記固定ビーム（１６）に金属材料（Ｗ）を上載する搬入装置（１４）と、前記移動ビーム（１７）及び前記搬入装置（１４）を作動させる制御部（１８）と、を備え、前記移動ビーム（１７）が前記固定ビーム（１６）の下方位置から上方位置へ上昇して前記固定ビーム（１６）に上載された前記金属材料（Ｗ）を前記移動ビーム（１７）に移載し、前進し、前記固定ビーム（１６）の上方位置から下方位置に下降して前記移動ビーム（１７）に上載された前記金属材料（Ｗ）を前記固定ビーム（１６）に移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、前記金属材料（Ｗ）を前方に移動させながら前記金属材料（Ｗ）に熱処理を施すウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法であって、第一の金属材料（Ｗ₁）の次に第二の金属材料（Ｗ₂）というように金属材料（Ｗ）を昇順で前記固定ビーム（１６）上に配置し、前記固定ビーム（１６）に上載された最後尾の金属材料が第ｎの金属材料（Ｗ_n）であるとき、前記制御部（１８）は、前記第ｎの金属材料（Ｗ_n）の前後方向の長さ（ａ_n）、前記基準位置（Ｂ）と前記第ｎの金属材料（Ｗ_n）の中心位置との距離（Ｘ_n）、及び次に前記固定ビーム（１６）上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料（Ｗ_n+1）の前後方向の長さ（ａ_n+1）から、
Ｘ_n+1＝（Ｘ_n＋ｍＬ）−｛（ａ_n／２）＋Ｄ＋（ａ_n+1／２）｝・・・・・・・式（１）
ただし、
Ｘ_n+1：基準位置と第（ｎ＋１）の金属材料の中心の配置位置との距離
Ｘ_n：基準位置と第ｎの金属材料の中心位置との距離
Ｌ：移動ビームのピッチ
Ｄ：第ｎの金属材料の後端と第（ｎ＋１）の金属材料の前端との隙間
ａ_n+1：第（ｎ＋１）の金属材料の前後方向の長さ
ａ_n：第ｎの金属材料の前後方向の長さ
ｍ：第ｎの金属材料を配置した後の移動ビームの作動サイクル数
ｎ：１以上の整数
で決定される、前記基準位置（Ｂ）と前記第（ｎ＋１）の金属材料（Ｗ_n+1）の中心の配置位置との距離であるＸ_n+1を算出して、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）である場合には、前記移動ビーム（１７）を停止させた状態で前記搬入装置（１４）を介して前記Ｘ_n+1へ前記第（ｎ＋１）の金属材料（Ｗ_n+1）を配置させ、Ｘ_n+1＜（ａ_n+1／２）である場合には、前記搬入装置（１４）での前記第（ｎ＋１）の金属材料（Ｗ_n+1）の配置を禁止するとともに、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）となるまで前記移動ビーム（１７）をｍ回作動させ、その後前記移動ビーム（１７）を停止させた状態で前記搬入装置（１４）を介して前記Ｘ_n+1へ前記第（ｎ＋１）の金属材料（Ｗ_n+1）を配置することを特徴とする。

また、請求項５に記載のウォーキングビーム式熱処理炉（１０）における金属材料（Ｗ）の搬入制御方法は、前記第ｎの金属材料（Ｗ_n）の後端位置又は中心位置を測定する位置センサー（１９）をさらに備え、前記制御部（１８）は、前記位置センサー（１９）により測定された値から得られるＸ_nに基づいて前記Ｘ_n+1を算出することを特徴とする。
ここで、位置センサー（１９）により測定された値から得られるＸ_nとは、第ｎの金属材料（Ｗ_n）の後端位置を測定した場合にはその値に第ｎの金属材料（Ｗ_n）の前後方向の長さ（ａ_n）を足したものであり、第ｎの金属材料（Ｗ_n）の中心位置を測定した場合には測定された値そのものである。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法によれば、制御部は、固定ビームに上載された最後尾の金属材料の後端と次に固定ビーム上に配置しようとする次回金属材料の前端との隙間を所定距離とする配置位置を、例えば請求項２に記載の発明のように、最後尾の金属材料の前後方向の長さ、炉体後部の基準位置と最後尾の金属材料の中心位置との距離、及び次回金属材料の前後方向の長さから算出して、その配置位置に搬入装置を介して次回金属材料を配置させるので、前後方向の長さが短い金属材料を固定ビームに上載する場合であっても、最後尾の金属材料の後端と次に固定ビーム上に配置しようとする次回金属材料の前端との隙間が、前後方向の長さが長い金属材料を扱っているときと同じ（一定）で、隙間が広くなり過ぎない。よって、前後方向の長さが短い金属材料を扱うときには、炉体内に多くの金属材料を収容可能になるので、金属材料の熱処理を効率よく行うことができる。
しかも、このとき移動ビームのピッチを変更する必要がないので、ピッチ変更に伴う余計なコストも発生しない。

また、請求項２に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法によれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え、制御部は、最後尾の金属材料の前後方向の長さ、炉体後部の基準位置と最後尾の金属材料の中心位置との距離、及び次回金属材料の前後方向の長さから、隙間を所定距離とする次回金属材料の中心の配置位置を算出するので、次回金属材料の中心の配置位置を自動的に得ることができる。つまり、最後尾の金属材料の後端と次回金属材料の前端との距離を監視しつつ搬入装置により徐々に次回金属材料を前進させる必要がないので、次回金属材料の配置に掛かる時間が短くて済む。よって、配置時の炉体内からの熱の放出を最小限にすることができるので、より熱処理の効率がよい。

また、請求項３に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加え、制御部は、基準位置と算出された次回金属材料の中心の配置位置との距離が、次回金属材料の前後方向の長さの半分未満である場合には、搬入装置での次回金属材料の配置を禁止するとともに、移動ビームを作動させるので、移動ビームの前後のピッチよりも金属材料の前後方向の長さが長い場合であっても、前後の金属材料同士が干渉しない。よって、前後方向の長さが短い金属材料を扱っていたウォーキングビーム式熱処理炉でも、前後方向の長さが長い金属材料を扱うことができる。つまり、次回金属材料を配置できるようになるまで、最後尾の金属材料を前進させることができる。
また、短い金属材料に熱処理を施した直後に、続けて熱処理の対象を長い金属材料に変更できるので、炉体内雰囲気を昇温し直す必要がなく、効率よく熱処理を行うことができる。

また、請求項４に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法によれば、制御部は、第ｎの金属材料の前後方向の長さ、基準位置と第ｎの金属材料の中心位置との距離、及び次に固定ビーム上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料の前後方向の長さから、
Ｘ_n+1＝（Ｘ_n＋ｍＬ）−｛（ａ_n／２）＋Ｄ＋（ａ_n+1／２）｝・・・・・・・式（１）
で決定される、基準位置と第（ｎ＋１）の金属材料の中心の配置位置との距離であるＸ_n+1を算出して、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）である場合には、移動ビームを停止させた状態で搬入装置を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料を配置させるので、前後方向の長さが短い金属材料を固定ビームに上載する場合であっても、第ｎの金属材料の後端と次に固定ビーム上に配置しようとする第（ｎ＋１）の前端との隙間が、前後方向の長さが長い金属材料を扱っているときと同じ（一定）であり、隙間が広くなり過ぎない。よって、前後方向の長さが短い金属材料を扱うときには、炉体内に多くの金属材料を収容可能になるので、熱処理の効率がよい。
さらに、移動ビームを停止させた状態で金属材料を固定ビーム上に配置できるだけ配置するので、前後方向の長さが移動ビームのピッチに比べてはるかに短い金属材料を固定ビームに配置する場合であっても、熱処理の効率がよい。
特に、式（１）によりＸ_n+1を次々に算出するので、今から配置しようとする金属材料の中心の配置位置だけではなく、それよりも後に配置する金属材料の配置位置も事前に自動で得られる。よって、配置位置決定に関する待ち時間がなく、金属材料の配置に掛かる時間が短いので、複数の金属材料を連続して配置するときであっても、配置時の炉体内からの熱の放出を最小限にすることができ、より熱処理の効率がよい。
しかも、Ｘ_n+1＜（ａ_n+1／２）である場合には、搬入装置での第（ｎ＋１）の金属材料の配置を禁止するとともに、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）となるまで移動ビームをｍ回作動させ、その後移動ビームを停止させた状態で搬入装置を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料を配置するので、前後方向の長さが移動ビームのピッチに比べてはるかに長い金属材料にも対応できる。つまり、第（ｎ＋１）の金属材料を配置できるようになるまで、第ｎの金属材料を前進させることができる。
また、短い金属材料に熱処理を施した直後に、続けて熱処理の対象を長い金属材料に変更できるので、炉体内雰囲気を昇温し直す必要がなく、効率よく熱処理を行うことができる。

また、請求項５に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法によれば、請求項４に記載の発明の作用効果に加え、第ｎの金属材料の後端位置又は中心位置を測定する位置センサーをさらに備え、制御部は、位置センサーにより測定された値から得られるＸ_nに基づいてＸ_n+1を算出するので、第ｎの金属材料を固定ビーム上に配置するときに実際に配置された位置と算出された位置との間に誤差があった場合や、固定ビームと移動ビームとの間で第ｎの金属材料を移載するときにその第ｎの金属材料の位置がずれた場合であっても、第ｎの金属材料の後端と第（ｎ＋１）の金属材料の前端との隙間を理想的な距離とすることができる。

なお、本発明のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法のように、制御部は、固定ビームに上載された最後尾の金属材料の後端と次に固定ビーム上に配置しようとする次回金属材料の前端との隙間を所定距離とする配置位置に、搬入装置を介して次回金属材料を配置させた後、移動ビームを作動させる点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。

本発明の実施形態に係るウォーキングビーム式熱処理炉の電気的構成概要を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る搬入装置と移動ビームの制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法を示すウォーキングビーム式熱処理炉の概略側面図である。 本発明の実施形態に係るウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料同士の隙間を示す拡大平面図である。 従来例に係るウォーキングビーム式熱処理炉を示す側面図である。 図５に示すウォーキングビーム式熱処理炉の拡大斜視図である。 図５に示すウォーキングビーム式熱処理炉における移動ビームが下降した状態を示す拡大正面図である。 図５に示すウォーキングビーム式熱処理炉における移動ビームが上昇した状態を示す拡大正面図である。 図５に示すウォーキングビーム式熱処理炉における移動ビームのピッチと金属材料同士の隙間との関係を示す拡大平面図である。

図１乃至図８を参照して、本発明の実施形態に係るウォーキングビーム式熱処理炉１０における金属材料Ｗの搬入制御方法を説明する。従来例で示したものと同一部分には同一符号を付した。
このウォーキングビーム式熱処理炉１０は図５に示すように、炉体１１の外部後方に搬入装置１４、炉体１１の外部前方に搬出装置１５が配置され、後端に搬入口１２、前端に搬出口１３が設けられている。炉体１１内では金属材料Ｗを前方に移動させながら金属材料Ｗに熱処理が施される。炉体１１内で金属材料Ｗを前方に移動させるために、固定ビーム１６と移動ビーム１７が用いられている。また、炉内に位置センサー１９を、炉外に制御部１８と、記憶部２１と、入力部２２と、出力部２３とを備える。
熱処理が施される金属材料Ｗは、本実施形態では１２〜２２インチのアルミホイールである。
ここでは、金属材料Ｗを一列分、前方に移動させるための構成を説明する。

固定ビーム１６は、図６に示すように、炉体１１内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに二つ並設されている。この固定ビーム１６は前後方向に延び、全長は炉体１１の前後方向の内法と略等しい。
また、固定ビーム１６は、炉床に立設され下方が開口した正面視略コ字状の固定脚部１６Ａに上載されることで支持されている。この固定脚部１６Ａは、固定ビーム１６の前端、後端、及びそれらの中間部に適宜設けられている。
また、固定ビーム１６の縦断面は矩形状である。二つの固定ビーム１６の間隔はこのウォーキングビーム式熱処理炉１０で熱処理を施す金属材料Ｗのうち、左右の幅が最小の物のその左右の幅よりも狭くなっており、最小の金属材料Ｗでも二つの固定ビーム１６を跨げるようにしている。固定ビーム１６の一本の左右の幅は、左右の幅が最大の金属材料Ｗを上載したときでも左右の金属材料Ｗ同士が干渉しないように、広くしている。
そして、固定ビーム１６及び固定脚部１６Ａは炉体１１に対して動くことはない。

移動ビーム１７は、二つの固定ビーム１６間において、固定ビーム１６と平行になるように配置されている。移動ビーム１７と固定ビーム１６との間は、互いが干渉しないようにクリアランスが設けられている。この移動ビーム１７は、固定ビーム１６の下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能である。より詳しくは、移動ビーム１７の上面が、固定ビーム１６の上面よりも下方から（図７参照）移動ビーム１７の上面よりも上方まで（図８参照）上昇及び下降する。
そして、前後方向にも所定ピッチＬだけ移動可能となるように支持されている。
この移動ビーム１７の支持は、炉床に立設され下方が開口した正面視略コ字状の移動脚部１７Ａにより行われている。移動脚部１７Ａは固定脚部１６Ａとは異なり、後述する矩形運動を行うことで移動ビーム１７に矩形運動をさせる。移動脚部１７Ａは、移動脚部１７Ａが矩形運動を行なっても固定脚部１６Ａに干渉しないように、固定脚部１６Ａ間に適宜設けられている。
移動ビーム１７の縦断面も矩形状である。金属材料Ｗが移動ビーム１７一本に支持される工程があるので、移動ビーム１７の左右の幅は、上載された金属材料Ｗが移動ビーム１７から落下しないだけの幅となっている。

そして、移動ビーム１７が固定ビーム１６の下方位置から上方位置へ上昇して固定ビーム１６に上載された金属材料Ｗを移動ビーム１７に移載し、前進し、固定ビーム１６の上方位置から下方位置に下降して移動ビーム１７に上載された金属材料Ｗを固定ビーム１６に移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、金属材料Ｗを前方に移動させながら金属材料Ｗに熱処理を施す。この矩形運動は、シリンダ、クランク、リンク機構等の従来周知の技術が適宜組み合わせられて実現されている。

搬入装置１４は、炉体１１の外部後方に配置されている。この搬入装置１４は、これから炉体１１に搬入される、炉体１１の外部に仮置きされた金属材料Ｗを一つずつ持ち上げるとともに、搬入口１２から金属材料Ｗを炉体１１内に入れ、固定ビーム１６上に金属材料Ｗを配置するものである。固定ビーム１６上への配置は一定の位置ではなく、固定ビーム１６の後端から、所定距離だけ奥（前方）まで配置できるように、搬入装置１４のストローク長は十分長くかつ可変となっている。
この搬入装置１４は長さ検出器２４を備えており、金属材料Ｗを持ち上げたときにその金属材料Ｗの前後方向の長さを検出する。また、搬入装置１４はエンコーダを備えており、搬入装置１４自身が保持している金属材料Ｗの位置（中心等の位置）を把握し、動作する。

搬出装置１５は、炉体１１の外部前方に配置され、搬出口１３から熱処理が完了した金属材料Ｗを一つずつ取り出す。搬出装置１５のストローク長も十分長くかつ可変であり、しかもエンコーダを備えていて位置の把握の可能である。

制御部１８は、制御プログラムに従って、図１に示すように移動ビーム１７及び搬入装置１４に作動の指示を出す。
この制御プログラムとは、第一の金属材料Ｗ₁の次に第二の金属材料Ｗ₂というように金属材料Ｗを昇順で固定ビーム１６上に配置し、固定ビーム１６に上載された最後尾の金属材料が第ｎの金属材料Ｗ_nであるとき、第ｎの金属材料Ｗ_nの前後方向の長さａ_n、基準位置Ｂと第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置との距離Ｘ_n、及び次に固定ビーム１６上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前後方向の長さａ_n+1から、
Ｘ_n+1＝（Ｘ_n＋ｍＬ）−｛（ａ_n／２）＋Ｄ＋（ａ_n+1／２）｝・・・・・・・式（１）
ただし、
Ｘ_n+1：基準位置Ｂと第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の中心の配置位置との距離
Ｘ_n ：基準位置Ｂと第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置との距離
Ｌ ：移動ビーム１７のピッチＬ
Ｄ ：第ｎの金属材料Ｗｎの後端と第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端との隙間
ａ_n+1：第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前後方向の長さ
ａ_n ：第ｎの金属材料Ｗ_nの前後方向の長さ
ｍ ：第ｎの金属材料Ｗ_nを配置した後の移動ビーム１７の作動サイクル数
ｎ ：１以上の整数
で決定される、基準位置Ｂと第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の中心の配置位置との距離であるＸ_n+1を算出して、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）である場合には、移動ビーム１７を停止させた状態で搬入装置１４を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置させ、Ｘ_n+1＜（ａ_n+1／２）である場合には、搬入装置１４での第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の配置を禁止するとともに、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）となるまで移動ビーム１７をｍ回作動させ、その後移動ビーム１７を停止させた状態で搬入装置１４を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置するというものである。
この制御部１８は、現実には、エンコーダ又はタイマー及びＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等を用いて動作位置の算出を行なっているが、これらの具体的な構成に限られるものではなく、この制御を行うことができるものであればよい。

入力部２２では、作業者が第ｎの金属材料Ｗ_nの後端と第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端との隙間Ｄを設定し、その値を入力する。移動ビーム１７のピッチＬは入力部２２で入力してもよいし、所定の方法で検出した現実のピッチＬを制御部１８が読み取ってもよい。
これらの入力の確認は、モニタ等の出力部２３を介して行う。

記憶部２１は、移動ビーム１７及び搬入装置１４を作動させる制御プログラムを記憶する。また、第ｎの金属材料Ｗ_nの前後方向の長さａ_nや基準位置Ｂと第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置との距離Ｘ_n等を記憶する。

位置センサー１９は、炉体１１内で第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置を測定するものである。具体的には、光電センサーを用いている。

次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態に係るウォーキングビーム式熱処理炉１０における金属材料Ｗの搬入制御方法について説明する。
この搬入制御方法とは端的に言うと、制御部１８が、固定ビーム１６に上載された最後尾の金属材料Ｗ₁の後端と次に固定ビーム１６上に配置しようとする次回金属材料Ｗ₂の前端との隙間Ｄを所定距離とする配置位置に、搬入装置１４を介して次回金属材料Ｗ₂を配置させ、その後配置できなくなるまで次々に金属材料Ｗを配置させて、金属材料Ｗを配置できなくなったときに初めて移動ビーム１７を作動させるものである。

以下、式（１）の処理をより詳細に説明する。
固定ビーム１６上に金属材料Ｗが全く上載されていない状態からスタートする。
まず、制御部１８は、長さ検出器２４により測定された第一の金属材料Ｗ₁の前後方向の長さａ₁を読み込む（ステップＳ１０１（以下、「ステップ」という語を省略する））。
次に、制御部１８は、搬入装置１４に対して、Ｘ₁≧（ａ₁／２）となるＸ₁の位置へ第一の金属材料Ｗ₁の中心位置の配置を指示する（Ｓ１０２）。
そして、その指示を受けた搬入装置１４は、Ｘ₁≧（ａ₁／２）となるＸ₁の位置へ第一の金属材料Ｗ₁の中心位置を配置する（Ｓ１０３，図３（ａ））。

ここで、制御部１８は、変数ｎに１を格納する（Ｓ１０４）。
また、変数ｍに０を格納する（Ｓ１０５）。

次に、制御部１８は、長さ検出器２４により測定された第二の金属材料Ｗ₂の前後方向の長さａ₂を読み込む（Ｓ１０６）。
次に、制御部１８は、基準位置Ｂと第二の金属材料Ｗ₂の中心を配置しようとしている位置との距離Ｘ₂と第二の金属材料Ｗ₂の前後方向の長さａ₂の半分を比較して、Ｘ₂≧（ａ₂／２）であるか判断する（Ｓ１０７，図３（ｂ））。
このとき、Ｘ₂＜（ａ₂／２）であると、制御部１８は、搬入装置１４での第二の金属材料Ｗ₂の配置を禁止するとともに、移動ビーム１７に１サイクル分の作動指示を出す（Ｓ１０８）。
その指示を受けた移動ビーム１７は、１サイクル分作動する（Ｓ１０９，図３（ｃ））。なお、このときの移動ビーム１７の前進のピッチＬは常に一定である。
そして、制御部１８は変数ｍを１だけ増やす（Ｓ１１０）。

この移動ビーム１７の作動をＸ₂≧（ａ₂／２）となるまで繰り返させる（Ｓ１０７乃至Ｓ１１０）。
ここでは、移動ビーム１７を１サイクル作動させただけでＸ₂≧（ａ₂／２）となったので（図３（ｃ））、制御部１８は搬入装置１４に対して、Ｘ₂の位置に第二の金属材料Ｗ₂の中心位置の配置を指示する（Ｓ１１１）。
その指示を受けた搬入装置１４は、第二の金属材料Ｗ₂の中心位置をＸ₂の位置に配置する（Ｓ１１２，図３（ｄ））。
そして、制御部１８は変数ｎを１だけ増やす（Ｓ１１３）。
ウォーキングビーム式熱処理炉１０の運転を停止（Ｓ１１４）させない場合には、Ｓ１０５に戻る。

次に制御部１８は、この第二の金属材料Ｗ₂を配置し移動ビーム１７を作動させていない状態で、第三の金属材料Ｗ₃をＸ₃の位置に配置できないか判断する（Ｓ１０７，図３（ｅ））。このように、制御部１８は、基準位置Ｂの後方に金属材料Ｗがはみ出る一歩手前まで、移動ビーム１７を作動させないで、搬入装置１４に金属材料Ｗを配置させ続ける。
ここで、図２には記載していないが、例えばＳ１０５とＳ１０６の間において、位置センサー１９により測定された値に基づいて、Ｘ_nを補正することができる。

以上のように制御される、ウォーキングビーム式熱処理炉１０における金属材料Ｗの搬入制御方法によれば、制御部１８は、第ｎの金属材料Ｗ_nの前後方向の長さａ_n、基準位置Ｂと第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置との距離Ｘ_n、及び次に固定ビーム１６上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前後方向の長さａ_n+1から、式（１）で決定される、基準位置Ｂと第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の中心の配置位置との距離であるＸ_n+1を算出して、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）である場合には、移動ビーム１７を停止させた状態で搬入装置１４を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置させるので、図４に示すように、前後方向の長さが短い金属材料Ｗを固定ビーム１６に上載する場合であっても、第ｎの金属材料Ｗ_nの後端と次に固定ビーム１６上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端との隙間Ｄが、前後方向の長さが長い金属材料Ｗを扱っているときと同じ（一定）であり、隙間Ｄが広くなり過ぎない。よって、前後方向の長さが短い金属材料Ｗを扱うときには、炉体１１内に多くの金属材料Ｗを収容可能になるので、熱処理の効率がよい。

さらに、移動ビーム１７を停止させた状態で金属材料Ｗを固定ビーム１６上に配置できるだけ配置するので、前後方向の長さが移動ビーム１７のピッチＬに比べてはるかに短い金属材料Ｗを固定ビーム１６に配置する場合であっても、熱処理の効率がよい。
特に、式（１）によりＸ_n+1を次々に算出するので、今から配置しようとする金属材料Ｗの中心の配置位置だけではなく、それよりも後に配置する金属材料Ｗの配置位置も事前に自動で得られる。よって、配置位置決定に関する待ち時間がなく、金属材料Ｗの配置に掛かる時間が短いので、複数の金属材料Ｗを連続して配置するときであっても、配置時の炉体１１内からの熱の放出を最小限にすることができ、より熱処理の効率がよい。

しかも、Ｘ_n+1＜（ａ_n+1／２）である場合には、搬入装置１４での第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の配置を禁止するとともに、Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）となるまで移動ビーム１７をｍ回作動させ、その後移動ビーム１７を停止させた状態で搬入装置１４を介してＸ_n+1へ第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置するので、前後方向の長さが移動ビーム１７のピッチＬに比べてはるかに長い金属材料Ｗにも対応できる。つまり、第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置できるようになるまで、第ｎの金属材料Ｗ_nの前進させることができる。
また、短い金属材料に熱処理を施した直後に、続けて熱処理の対象を長い金属材料に変更できるので、炉体１１内雰囲気を昇温し直す必要がなく、さらに効率よく熱処理を行うことができる。

また、第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置を測定する位置センサー１９をさらに備え、制御部１８は、位置センサー１９により測定された値から得られるＸ_nに基づいてＸ_n+1を算出するので、第ｎの金属材料Ｗ_nを固定ビーム１６上に配置するときに実際に配置された位置と算出された位置との間に誤差があった場合や、固定ビーム１６と移動ビーム１７との間で第ｎの金属材料Ｗ_nを移載するときにその第ｎの金属材料Ｗ_nの位置がずれた場合であっても、第ｎの金属材料Ｗ_nの後端と第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端との隙間Ｄを理想的な距離とすることができる。

なお、本実施形態において、位置センサー１９により第ｎの金属材料Ｗ_nの中心位置を測定したが、これに限られるものではなく、第ｎの金属材料Ｗ_nの後端位置を測定するようにしてもよい。この場合、測定した値に（ａ_n／２）を足したものがＸ_nとなる。
また、位置センサー１９を備えたが、これに限られるものではなく、位置センサー１９を備えず、搬入装置１４のエンコーダによりＸ_nを得ても十分である。

また、金属材料Ｗの中心位置を基準として固定ビーム１６上に配置したが、これに限られるものではなく、第ｎの金属材料Ｗ_nの後端と第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端との隙間を一定とする制御であればよい。例えば、第ｎの金属材料Ｗ_nの後端位置と第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1の前端位置を検知することができれば、この二つの間隔が一定となるように制御部１８は搬入装置１４に第（ｎ＋１）の金属材料Ｗ_n+1を配置させればよい。

また、長さ検出器２４によって金属材料Ｗの前後方向の長さを検出したが、この方法に限られるものではない。つまり、金属材料Ｗの厳密な前後方向の長さが必要というわけではないので、作業者が入力部２２を介して前後方向の長さを入力してもよい。

また、一列の金属材料Ｗを前方に移動させたが、金属材料Ｗは複数列あってもよい。このときは、単純に固定ビーム１６、移動ビーム１７及び搬入装置１４のセット数を左右に増やせばよい。
また、熱処理を施す金属材料Ｗは１２〜２２インチのアルミホイールであるとしたが、これに限られるものではない。

１０ ウォーキングビーム式熱処理炉
１１ 炉体
１２ 搬入口
１３ 搬出口
１４ 搬入装置
１５ 搬出装置
１６ 固定ビーム
１６Ａ 固定脚部
１７ 移動ビーム
１７Ａ 移動脚部
１８ 制御部
１９ 位置センサー
２１ 記憶部
２２ 入力部
２３ 出力部
２４ 長さ検出器
ａ₁ 第一の金属材料（最後尾の金属材料）の前後方向の長さ
ａ₂ 第二の金属材料（次回金属材料）の前後方向の長さ
ａ₃ 第三の金属材料の前後方向の長さ
ａ_n 第ｎの金属材料の前後方向の長さ
ａ_n+1 第（ｎ＋１）の金属材料の前後方向の長さ
Ｂ 基準位置
Ｄ 金属材料同士の前後方向の隙間
Ｄ₁ 第一の金属材料と第二の金属材料との前後方向の隙間
Ｄ₂ 第二の金属材料と第三の金属材料との前後方向の隙間
Ｌ 移動ビームのピッチ
ｍ 第ｎの金属材料を配置した後の移動ビームの作動サイクル数
ｎ １以上の整数
Ｗ 金属材料
Ｗ₁ 第一の金属材料（最後尾の金属材料）
Ｗ₂ 第二の金属材料（次回金属材料）
Ｗ₃ 第三の金属材料
Ｗ_n 第ｎの金属材料
Ｗ_n+1 第（ｎ＋１）の金属材料
Ｘ₁ 基準位置と第一の金属材料（最後尾の金属材料）の中心位置との距離
Ｘ₂ 基準位置と第二の金属材料（次回金属材料）の中心の配置位置との距離
Ｘ_n 基準位置と第ｎの金属材料の中心位置との距離
Ｘ_n+1 基準位置と第（ｎ＋１）の金属材料の中心の配置位置との距離

Claims (5)

1. 炉体内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに並設された二つの固定ビームと、
   前記二つの固定ビーム間において、前記固定ビームの下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能で、前後方向にも所定ピッチだけ移動可能となるように支持された移動ビームと、
   前記炉体の外部後方に配置され、前記固定ビームに金属材料を上載する搬入装置と、
   前記移動ビーム及び前記搬入装置を作動させる制御部と、を備え、
   前記移動ビームが前記固定ビームの下方位置から上方位置へ上昇して前記固定ビームに上載された前記金属材料を前記移動ビームに移載し、前進し、前記固定ビームの上方位置から下方位置に下降して前記移動ビームに上載された前記金属材料を前記固定ビームに移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、前記金属材料を前方に移動させながら前記金属材料に熱処理を施すウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法であって、
   前記制御部は、前記固定ビームに上載された最後尾の金属材料の後端と次に前記固定ビーム上に配置しようとする次回金属材料の前端との隙間を所定距離とする配置位置に、前記搬入装置を介して前記次回金属材料を配置させた後、前記移動ビームを作動させることを特徴とするウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法。
2. 前記制御部は、前記最後尾の金属材料の前後方向の長さ、前記炉体後部の基準位置と前記最後尾の金属材料の中心位置との距離、及び前記次回金属材料の前後方向の長さから、前記隙間を前記所定距離とする前記次回金属材料の中心の配置位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法。
3. 前記制御部は、前記基準位置と前記算出された次回金属材料の中心の配置位置との距離が、前記次回金属材料の前後方向の長さの半分以上である場合には、前記移動ビームを停止させた状態で前記搬入装置を介して前記算出された次回金属材料の配置位置へ前記次回金属材料を配置させ、
   前記基準位置と前記算出された次回金属材料の中心の配置位置との距離が、前記次回金属材料の前後方向の長さの半分未満である場合には、前記搬入装置での前記次回金属材料の配置を禁止するとともに、前記移動ビームを作動させることを特徴とする請求項２に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法。
4. 炉体内において左右方向に互いに所定間隔を開けて、水平かつ同じ高さに並設された二つの固定ビームと、
   前記二つの固定ビーム間において、前記固定ビームの下方位置と上方位置との間で上昇及び下降が可能で、前後方向にも所定ピッチだけ移動可能となるように支持された移動ビームと、
   前記炉体の外部後方に配置され、前記固定ビームに金属材料を上載する搬入装置と、
   前記移動ビーム及び前記搬入装置を作動させる制御部と、を備え、
   前記移動ビームが前記固定ビームの下方位置から上方位置へ上昇して前記固定ビームに上載された前記金属材料を前記移動ビームに移載し、前進し、前記固定ビームの上方位置から下方位置に下降して前記移動ビームに上載された前記金属材料を前記固定ビームに移載し、後退するといったサイクルの矩形運動を繰り返すことで、前記金属材料を前方に移動させながら前記金属材料に熱処理を施すウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法であって、
   第一の金属材料の次に第二の金属材料というように金属材料を昇順で前記固定ビーム上に配置し、前記固定ビームに上載された最後尾の金属材料が第ｎの金属材料であるとき、
   前記制御部は、前記第ｎの金属材料の前後方向の長さ、前記基準位置と前記第ｎの金属材料の中心位置との距離、及び次に前記固定ビーム上に配置しようとする第（ｎ＋１）の金属材料の前後方向の長さから、
   Ｘ_n+1＝（Ｘ_n＋ｍＬ）−｛（ａ_n／２）＋Ｄ＋（ａ_n+1／２）｝・・・・・・・式（１）
   ただし、
   Ｘ_n+1：基準位置と第（ｎ＋１）の金属材料の中心の配置位置との距離
   Ｘ_n ：基準位置と第ｎの金属材料の中心位置との距離
   Ｌ ：移動ビームのピッチ
   Ｄ ：第ｎの金属材料の後端と第（ｎ＋１）の金属材料の前端との隙間
   ａ_n+1：第（ｎ＋１）の金属材料の前後方向の長さ
   ａ_n ：第ｎの金属材料の前後方向の長さ
   ｍ ：第ｎの金属材料を配置した後の移動ビームの作動サイクル数
   ｎ ：１以上の整数
   で決定される、前記基準位置と前記第（ｎ＋１）の金属材料の中心の配置位置との距離であるＸ_n+1を算出して、
   Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）
   である場合には、前記移動ビームを停止させた状態で前記搬入装置を介して前記Ｘ_n+1へ前記第（ｎ＋１）の金属材料を配置させ、
   Ｘ_n+1＜（ａ_n+1／２）
   である場合には、前記搬入装置での前記第（ｎ＋１）の金属材料の配置を禁止するとともに、
   Ｘ_n+1≧（ａ_n+1／２）
   となるまで前記移動ビームをｍ回作動させ、その後前記移動ビームを停止させた状態で前記搬入装置を介して前記Ｘ_n+1へ前記第（ｎ＋１）の金属材料を配置することを特徴とするウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法。
5. 前記第ｎの金属材料の後端位置又は中心位置を測定する位置センサーをさらに備え、
   前記制御部は、前記位置センサーにより測定された値から得られるＸ_nに基づいて前記Ｘ_n+1を算出することを特徴とする請求項４に記載のウォーキングビーム式熱処理炉における金属材料の搬入制御方法。

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