JP2785660B2 - 鍛造設備におけるワーク冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種機械部品等
のワークを加熱した状態で加工を行う鍛造設備におい
て、加工後の高温ワークを搬送しながら冷却を行うため
の冷却用コンベアを備えた鍛造設備におけるワーク冷却
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間鍛造を行う設備は、高温に加熱され
たワークを鍛造機によって加工したのち、必要に応じて
熱処理等の調質が行われる。例えばワークの材質がＳＣ
鋼などのような従来鋼の場合には、焼入れ・焼戻し等の
熱処理が行われる。そして熱処理後のワークに、切削等
の所望の機械加工が実施されていた。

【０００３】また、本発明者らが注目している熱間鍛造
用非調質鋼の場合には、熱間鍛造後に５００℃以下の温
度になるまで、いわゆる衝風冷却を実施したのち、切削
加工を実施するようにしている。この衝風冷却は、ワー
クをコンベア上に乗せた状態で一定速度で搬送しなが
ら、冷却ゾーンにおいて風にさらすことにより、一定の
冷却速度で所定温度まで空冷が行われる。従って、この
ような用途に使われるコンベアは、単にワークを搬送す
る機能だけでなく、衝風冷却時のワークの冷却速度や温
度分布等を考慮したものが望まれる。

【０００４】ワークを移送するための搬送手段として、
従来より、スラットコンベアが知られている。図９に示
された従来のスラットコンベア100 のコンベア本体101
は、左右一対の無端チェーン102 （一方のみ図示）と、
これら一対のチェーン102 間に設けられた多数のスラッ
ト板103 などから構成されている。チェーン102 は、図
示しないコンベアフレームに設けられた左右一対のガイ
ドレールに沿って走行するようになっている。チェーン
102 は、複数のリンク105 をピン106 によって回動自在
につないだもので、ピン106 を中心として回転するロー
ラ107 を有している。スラット板103 は、リンク105 に
取付けられている。

【０００５】熱間加工が行われた高温のワークＷを搬送
するためのスラットコンベア100 の場合、スラット板10
3 は耐熱性を有する金属によって作られており、しかも
ワークＷの重量に耐えるようにするためにかなり板厚の
大きいスラット板103 が採用されている。そしてこのス
ラット板103 の上にワークＷを乗せた状態でワークＷを
冷却ゾーンまで搬送することにより、ワークＷが冷却さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のスラットコンベ
ア100 において、いわゆるオーバーヘッドタイプのコン
ベアのように搬送始端から搬送終端に至る搬送経路に高
低差があって、スラット板103 が水平に移動する部分と
斜め上方に移動する部分が存在する場合、スラット板10
3 の移動経路が上下方向に湾曲する場所があるため、前
後に隣り合うスラット板103 の隣接部に大きな隙間があ
くことがある。例えば図９において、スラット板103 が
矢印Ａ方向に移動する場合、スラット板103 の隣接部に
大きな隙間110 が生じる。この隙間110 は、スラット板
103 の板厚が大きいほど、顕著になる。

【０００７】また、スラット板103 が矢印Ｂ方向に移動
する（コンベアの外側に曲がる）箇所を想定すると、前
後に隣り合うスラット板103 の隣接部が互いに干渉しな
いようにするためには、前記隙間110 をある程度広めに
設定しておく必要ある。

【０００８】このため従来のスラットコンベア100 で
は、ワークＷを搬送しながら衝風冷却を行う場合に、冷
却ゾーンにおいてスラット板103 の周囲から風を取入れ
てスラット板103 の上方に吹き抜けるような空気流を生
じさせると、前記隙間110 を通り抜ける空気流が直接ワ
ークＷに当たるなどして、局部的にワーク表面の温度が
過剰に低下して温度むらを生じたり、冷却速度が早すぎ
ることがあった。このような理由で冷却速度が変化する
と、ワークＷの機械的性質、例えば引張り強さや耐力あ
るいは衝撃値などの諸特性に悪影響が出ることがあっ
た。

【０００９】また、スラット板103 の隣接部に大きな隙
間110 が存在していると、ワークＷが隙間110 に噛み込
むことがあり、コンベア100 が停止する原因になった
り、ワークＷがうまく運べない原因になる。

【００１０】従って本発明の目的は、高温のワークを搬
送しながら衝風冷却をなす場合に、ワークを所定の冷却
速度で均一に冷却することができ、しかもワークがスラ
ット板に噛み込まないようなワーク冷却装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された本発明のワーク冷却装置は、鍛造機によっ
て加工された高温のワークを受取る搬出コンベアと、上
記搬出コンベアの搬送終端側に設けられかつ上記搬出コ
ンベアから順次送られてくる複数のワークを前後に隣り
合うもの同志でコンベアの幅方向に位置を交互に振り分
けて落とす分配機構と、上記分配機構によって振り分け
られたワークを乗せる金属製スラット板を有しかつ搬送
経路の途中に上記スラット板が水平方向に移動する部分
と斜め上方に移動する部分を有する冷却用コンベアと、
上記冷却用コンベアの搬送経路の途中に設けられていて
ワーク冷却用の空気を上記冷却用コンベアの周囲からコ
ンベア上に取入れてワークの衝風冷却をなす冷却ゾーン
とを有し、しかも上記冷却用コンベアは、複数のリンク
をピンによって回動自在につないだ左右一対の無端チェ
ーンと、上記一対の無端チェーンのリンク間に設けられ
た複数の上記スラット板とを有しており、上記スラット
板は、その搬送面が上記ピンの中心を結ぶ線分付近に位
置するような高さに設けられているとともに、前後に隣
り合う各スラット板の隣接部分の少なくともいずれか一
方に、各スラット板が上記ピンを中心に回動する際のス
ラット板同志の干渉を避けるための逃げ部を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１２】

【作用】搬出コンベアによって鍛造機から取出された高
温のワークは、分配機構を経て冷却用コンベアのスラッ
ト板の上に乗り移る。このワークは、冷却用コンベアに
よって冷却ゾーンへと導かれ、冷却ゾーンにおいて所定
の冷却速度で所定温度まで衝風冷却がなされる。この冷
却用コンベアは、スラット板の移動経路が上下方向に湾
曲する部分などにおいて、チェーンの各リンクがピンを
中心に回動するとともに、各スラット板がピンを中心と
してリンクと同じ方向に回動する。

【００１３】例えばスラット板の移動経路がコンベア内
側に曲がる箇所では、互いに隣り合うスラット板の逃げ
部が狭まる方向にスラット板が回動する。逆にスラット
板がコンベア外側に曲がる箇所では、各スラット板は上
記逃げ部の開き角が大きくなる方向に回動する。上記い
ずれの場合も、スラット板の隣接部の隙間が広がること
はない。

【００１４】このように、スラット板の移動経路の全長
にわたってスラット板の隣接部の隙間が広がることを防
止できるため、冷却ゾーンにおいてスラット板上のワー
クを安定した冷却速度で均一に徐冷することができ、ワ
ークの表面温度にむらが生じたり冷却速度が早すぎるな
どの問題が回避される。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図１ない
し図８を参照して説明する。図１に示した熱間鍛造設備
１は、加熱されたワークＷ（図２等に示す）を型打ちす
るための鍛造機２と、加工後の高温ワークＷを鍛造機２
の最終加工部３から取出すための搬出コンベア４と、搬
出コンベア４の搬送終端側に設けられたワーク分配機構
５と、この分配機構５から受取ったワークＷを冷却ユニ
ット６を経て搬送終端まで搬送する冷却用コンベア１０
と、冷却用コンベア１０の搬送終端に設けられたワーク
収容部１１などを備えている。ワーク収容部１１の所定
位置にコンテナ１２が置かれている。

【００１６】ワークＷの一例は、熱間鍛造用非調質鋼か
らなる自動車用駆動系部品などであるが、それ以外の熱
処理可能な金属部品であってもよい。熱間鍛造用非調質
鋼の含有成分の一例は、Ｃ：０．３１〜０．３４％、Ｓ
ｉ：０．２０〜０．３５％、Ｍｎ：１．４０〜１．６０
％、残部が適量のＰ，Ｓ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｎなどであ
る。

【００１７】搬出コンベア４は、図２，３に一部を示し
たように、コンベアフレーム１５に沿って水平方向に配
置された多数の耐熱金属製スラット板１６を有してお
り、このスラット板１６の上に、鍛造機２から取出され
た高温のワークＷが乗せられるようになっている。スラ
ット板１６の内側に駆動用チェ−ン１８が設けられてい
る。チェ−ン１８は、モータ２０によって回転するスプ
ロケット２１の軸２１ａに設けられた鎖車２２に巻掛け
られており、スプロケット２１を回転させてチェーン１
８を駆動することにより、スラット板１６が図２中の矢
印Ｆ１方向に連続的に無端走行するようにしている。チ
ェーン１８の張力は、テンショナ２３によって適当な張
り具合に保たれている。

【００１８】分配機構５は、搬出コンベア４の搬送終端
の下方に位置している。この分配機構５は、図２〜図４
に示すように、搬出コンベア４の幅方向に水平に延びる
前後一対のガイド部材２７，２８と、このガイド部材２
７，２８に沿う方向に走行する可動ホッパ３０と、可動
ホッパ３０を上記方向に動かすアクチュエータ３１など
を備えている。ガイド部材２７，２８は、ベースフレー
ム３２に設けられている。可動ホッパ３０の基枠３５に
車輪３６が設けられている。車輪３６はガイド部材３
７，３８に転接させられている。図４は可動ホッパ３０
を上方から見たものであり、ワーク排出口３７の周囲三
方に落下案内板３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられてい
る。

【００１９】図３に示すように、上記アクチュエータ３
１は、２個の流体圧シリンダ４１，４２を平行に結合し
たものであり、各シリンダ４１，４２のロッド４３，４
４が互いに逆方向に突出している。そして双方のロッド
４３，４４がいずれも伸び側に動いた時に、可動ホッパ
３０が図３に示す第１ポジションに位置し、一方のロッ
ド４３のみが縮み側に動いた時には可動ホッパ３０がベ
ースフレーム３２の幅方向中央（第２ポジション）に位
置し、双方のロッド４３，４４がいずれも縮み側に動い
た時に、可動ホッパ３０が図３において右側に寄った第
３ポジションに位置するようになっている。従って上述
の搬出コンベア４から可動ホッパ３０内に落とされるワ
ークＷは、可動ホッパ３０の上記３種類の位置に応じ
て、冷却用コンベア１０の上に振り分けられることにな
る。

【００２０】図５に示すように、冷却用コンベア１０
は、コンベアフレーム５０に設けられた左右一対のロー
ラレール５１，５２と、各ローラレール５１，５２に沿
って走行するコンベア本体５３とを備えている。コンベ
ア本体５３は、左右一対の無端状のチェーン５５，５６
と、チェーン５５，５６の間を横断する方向に互いに平
行に架け渡された多数のスラット板５７を備えている。
スラット板５７は耐熱性を有する金属からなり、その上
面はワークＷを乗せるための搬送面５８となっている。

【００２１】チェーン５５，５６は、それぞれ、複数の
リンク６１をピン６２によって回動自在に連結したもの
であり、ピン６２を中心として回転するローラ６３を有
している。各ローラ６３は、ローラレール５１，５２の
内面に転接する。

【００２２】スラット板５７は、支持部６５とボルト等
の固定用部品６６によって、チェーンリンク６１に取付
けられている。支持部６５はリンク６１の一部に一体に
形成されていてもよいし、あるいはリンク６１とは別の
部品を溶接等の適宜の固定手段によってリンク６１に固
定したものであってもよい。これらのスラット板５７の
いくつかには、所定のピッチごとに等間隔で立リブ６７
（図８等に示す）が設けられている。

【００２３】図６，７等に示すように、スラット板５７
の搬送面５８の高さがピン６２の中心を結ぶ線分の高さ
とほぼ同じとなるように、スラット板５７が支持部６５
によってリンク６１に保持されている。また、前後に隣
り合うスラット板５７，５７の隣接部６８に、逃げ部７
０が設けられている。図示例の場合は、互いに隣り合う
スラット板５７，５７の前面壁７１と後面壁７２のうち
一方の壁７２側を角度θの切り落とし角の傾斜面とする
ことによって、逃げ部７０を作り出している。なお、逃
げ部７０はスラット板５７の前面壁７１側に設けられて
いてもよいし、あるいは前面壁７１と後面壁７２の双方
に設けてもよい。また、傾斜面以外の形状の逃げ部７０
としてもよい。

【００２４】逃げ部７０の上記角度θは、リンク６１が
ピン６２を中心に回動する際にその回動角が最大になっ
ても前後に隣り合うスラット板５７，５７同志が互いに
干渉しないような角度に設定されている。そして各スラ
ット板５７の搬送面５８の前縁部と後縁部を、それぞれ
ピン６２の中心線上の近傍に位置させている。

【００２５】上記チェーン５５，５６は、駆動スプロケ
ット７５を備えた駆動機構７６（図８等に示す）によっ
て、連続的に無端走行させられるようになっている。駆
動スプロケット７５は、モータ７７によって回転させら
れる。スラット板５７の両サイド上方にガイドフェンス
７８が設けられている。図中の符号７９は、スラット板
５７の撓みを防止するためのサポート部材である。チェ
ーン５５，５６の張力は、スプロケット７５の前後方向
の位置を調整可能なチェーンテンショナ８０によって適
当な張り具合に保たれている。

【００２６】図２に示すチェーンテンショナ８０は、前
後方向に延びるガイド８２に沿って水平方向に移動可能
な可動部材８３と、この可動部材８３に接続されたアジ
ャストスクリュー８４を備えており、アジャストスクリ
ュー８４を回転させてその螺進位置を変化させることに
より、チェーン５５，５６の張力を調整可能としてい
る。

【００２７】上記冷却用コンベア１０は、その搬送始端
から搬送終端にわたる搬送経路に高低差をもたせたレイ
アウトとしてあり、図示例（図１）の場合には、搬送始
端側に、スラット板５７が水平方向に移動するワーク受
取部９０が設けられている。また、冷却ユニット６に向
ってスラット板５７が斜めに上昇する部分９１と、スラ
ット板５７が水平な姿勢に戻って冷却ユニット６の下を
通る水平部分９２などを備えており、斜めに上昇する部
分９１の前後にそれぞれ搬送経路が上下方向に曲がる箇
所９３，９４が存在している。

【００２８】冷却ユニット６は、冷却用コンベア１０の
搬送経路の途中に所定長さにわたって設けられたフード
９６と、フード９６の上方に設けられた導風ダクト９７
と、フード９６の内部空気を吸入する送風機９８などを
備えており、冷却用コンベア１０の周囲からフード９６
の内部に取入れた空気を導風ダクト９７に吸入すること
により、ワークＷを空冷するようにしている。

【００２９】次に、上記構成の鍛造設備１の作用につい
て説明する。高温（例えば１２００℃前後）に加熱され
たワークＷは、鍛造機２の最終加工部３において型打ち
され、ばり取りが行われるなどして、所定の形状に加工
される。この鍛造機２におけるワーク１個当たりの加工
サイクルタイムは、例えば数１０秒前後である。加工後
のワークＷは、１０００℃前後まで温度が下がった状態
で搬出コンベア４上に取出され、分配機構５に渡され
る。

【００３０】分配機構５の可動ホッパ３０内に落とされ
たワークＷは、可動ホッパ３０の位置に応じて冷却用コ
ンベア１０の上に振り分けながらスラット板５７の上に
落とされる。こうしてワークＷを振り分けるため、冷却
ユニット６によって冷却するのに好ましい状態にワーク
Ｗを並べることができ、例えば隣接するワーク同志の熱
的干渉などが回避される。

【００３１】上述のワーク受取部９０において冷却用コ
ンベア１０の上に供給されたワークＷは、斜めに上昇す
る部分９１を登りながら冷却ユニット６のフード９６内
に送り込まれ、冷却ゾーン６ａに生じる空気流による冷
却とスラット板５７の熱伝導による冷却などによって、
所定の冷却速度（例えば１〜３℃／sec 、好ましい例は
１．４℃／sec ）で所定温度まで冷却される。この衝風
冷却によって、例えば初期温度が１０４０℃であったワ
ークＷが３７０℃付近まで冷却される。冷却時間の一例
は４００秒〜５００秒前後である。冷却後のワークＷ
は、冷却用コンベア１０の搬送終端からコンテナ１２に
収容され、更に空気中に放置されることにより、室温程
度まで徐冷される。

【００３２】冷却用コンベア１０が上述の搬送経路を無
端走行する際に、例えばスラット板５７の移動経路が上
下方向に曲る箇所９３，９４などにおいて、チェーンリ
ンク６１がピン６２を中心に回動する。このため各スラ
ット板５７は、互いの隣接部６８において、ピン６２を
中心にリンク６１と同じ方向に回動する。

【００３３】例えばスラット板５７の移動経路がコンベ
ア１０の外側に曲がる箇所（図７中の矢印Ｒ１方向に曲
がる箇所）においては、逃げ部７０の角度θが大きくな
る方向にスラット板５７が回動する。この場合、ピン６
２の中心近傍に位置する隣接部６８を中心にスラット板
５７が回動するから、スラット板５７の板厚が大きくて
も隣接部７３の隙間が広がることはない。

【００３４】上記とは逆に、スラット板５７の移動経路
がコンベア１０の内側に曲がる箇所（図７中の矢印Ｒ２
方向）では、逃げ部７０の角度θが小さくなる方向にス
ラット板５７が回動する。この方向にスラット板５７が
回動しても、前後に隣り合うスラット板５７，５７の間
に逃げ部７０があるためスラット板５７，５７同志がぶ
つかり合うことはない。

【００３５】上記のように、スラット板５７の隣接部６
８に大きな隙間が生じたり隙間が広がることを回避でき
るため、ワークＷを搬送しながら冷却ゾーン６ａにおい
て衝風冷却を行う場合に、空気流がスラット板５７の隙
間を通って下から上に吹き抜けることが抑制される。こ
のため、ワークＷの冷却速度が早すぎたり、ワークＷの
表面温度にむらが生じるなどの不具合を防止でき、一定
の冷却速度で均一な冷却が可能である。このため冷却後
のワークＷは、引張り強さや耐力あるいは衝撃値などの
機械的諸性質の要求値を満足することができる。しかも
スラット板５７の隙間が広がることがないから、ワーク
Ｗがスラット板５７の間に噛み込まれるなどの問題も生
じない。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、熱間加工後の高温ワー
クを搬送しながら冷却する必要がある場合に、ワークを
所定の冷却速度で均一に衝風冷却することができ、しか
も搬送経路の途中でスラット板に大きな隙間が生じない
ため、ワークや異物等がスラット板の間に挟み込まれて
しまうなどの不具合を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す鍛造設備の一部の正面
図。

【図２】図１に示された設備における搬出コンベアの一
部と分配機構などの断面図。

【図３】図２中のIII-III 線に沿う断面図。

【図４】図１に示された設備における分配機構の可動ホ
ッパの平面図。

【図５】図１に示された設備における冷却用コンベアの
断面図。

【図６】図５中のVI-VI 線に沿う断面図。

【図７】図５中のVII-VII 線に沿う断面図。

【図８】図１に示された設備における冷却用コンベアの
駆動機構部を示す断面図。

【図９】従来のスラットコンベアの断面図。

【符号の説明】

１…鍛造設備 ２…鍛造機 ４…搬出コンベア ５…分配機構 ６…冷却ユニット ６ａ…冷却ゾー
ン １０…冷却用コンベア ５５，５６…チ
ェーン ５７…スラット板 ５８…搬送面 ６１…リンク ６２…ピン ６３…ローラ ７０…逃げ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−98417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−87038（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−209419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−68413（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−100242（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−29413（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21J 1/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鍛造機によって加工された高温のワークを
   受取る搬出コンベアと、上記搬出コンベアの搬送終端側
   に設けられかつ上記搬出コンベアから順次送られてくる
   複数のワークを前後に隣り合うもの同志でコンベアの幅
   方向に位置を交互に振り分けて落とす分配機構と、上記
   分配機構によって振り分けられたワークを乗せる金属製
   スラット板を有しかつ搬送経路の途中に上記スラット板
   が水平方向に移動する部分と斜め上方に移動する部分を
   有する冷却用コンベアと、上記冷却用コンベアの搬送経
   路の途中に設けられていてワーク冷却用の空気を上記冷
   却用コンベアの周囲からコンベア上に取入れてワークの
   衝風冷却をなす冷却ゾーンとを有し、 しかも上記冷却用コンベアは、複数のリンクをピンによ
   って回動自在につないだ左右一対の無端チェーンと、上
   記一対の無端チェーンのリンク間に設けられた複数の上
   記スラット板とを有しており、上記スラット板は、その
   搬送面が上記ピンの中心を結ぶ線分付近に位置するよう
   な高さに設けられているとともに、前後に隣り合う各ス
   ラット板の隣接部分の少なくともいずれか一方に、各ス
   ラット板が上記ピンを中心に回動する際のスラット板同
   志の干渉を避けるための逃げ部を設けたことを特徴とす
   る鍛造設備におけるワーク冷却装置。