(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビレットヒータに供給する定尺切断された被加工素材の測定装置において、被加工素材が自重により移動ラインを滑動移動するように角度を設けて配設された供給樋を備えた搬送装置と、該供給樋の途中に設けられた被加工素材の移動を抑止する第１ストッパと、該供給樋の第１ストッパの排出側に該第１ストッパから被加工素材の長さ以上の間隔をおいて設けられた第２ストッパと、前記第１ストッパの供給側に該第１ストッパから被加工素材の長さ以上の間隔をおいて設けられた被加工素材の移動を拘束するワーク押えと、該供給樋に沿って設けられた被加工素材の幅又は径を測定する径測定手段と、被加工素材の長さを測定する長さ測定手段と、被加工素材の材質を検出する材質検出手段とを備え、前記第１ストッパにより前記供給樋に供給される先の被加工素材の移動を抑止し、前記ワーク押えにより続く次の被加工素材の移動を拘束し、この位置で前記径測定手段により先の被加工素材の幅又は径を測定した後、前記第１ストッパによる先の被加工素材の抑止を解除して先の被加工素材を自重により第２ストッパの位置に移動し、該位置で前記長さ測定手段及び材質検出手段により先の被加工素材の長さ及び材質を測定、検出して先の被加工素材の検査を終了し、前記第２ストッパによる先の被加工素材の抑止を解除して先の被加工素材を自重により排出し、同時に並行して前記ワーク押えを解除して次の被加工素材を前記第１ストッパの位置に移動させて、次の被加工素材の前記測定と検出を行うことにより、連続して被加工素材の検査を行うように、前記径測定手段、長さ測定手段及び前記材質検出手段と、前記第１ストッパ、第２ストッパ及び前記ワーク押えとの駆動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする誘導加熱又は抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置。
【請求項２】
前記供給樋の第２ストッパの位置に可動樋を設け、前記径測定手段、長さ測定手段及び前記材質検出手段により測定検出された被加工素材の測定、検出値が規格値外を検出すると、該可動樋が作動して該被加工素材を前記移動ラインの外に排出する排出装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱又は抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置。
【請求項３】
前記供給樋に供給される素材の不足及び満杯を検出する減検出センサ及び満検出センサと、前記減検出センサの減信号により被加工素材を該供給樋に供給し、前記満検出センサの満信号により被加工素材の供給を停止するフィーダとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱又は抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置。
【請求項４】
前記径測定手段と長さ測定手段はレーザ変位センサから構成され、前記材質検出手段は渦電流式センサから構成され、該渦電流式センサが検出時に緩衝装置を介して被検出体に押圧される機構を備えた請求項１から３のいずれかに記載の誘導加熱または抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱と熱間加工を連続して行う工程、例えばエンジンバルブの製造工程において、誘導加熱によるビレットヒータによりバルブ素材のビレットを連続的に加熱して鍛造加工する際に、規格外の材質や寸法のビレットが混入すると加熱装置や金型が破損することを防止するため、測定手段を備え規格外のビレットをライン外に事前に排除する誘導加熱または抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、素材の加熱と熱間加工を連続的に行う場合、例えばバルブ素材からエンジンバルブなどを熱間鍛造により量産成型する際に、誘導または抵抗加熱により素材を加熱するビレットヒータと鍛造機とが連結された装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように連続工程で加熱、鍛造加工を行う装置では、規格寸法より大きいバルブ素材が入ると鍛造の際に金型が破損し、素材が小さすぎると寸法不良のバルブができて無駄が生ずる。また、素材を切断する際に切断面にバリやだれが生じた素材が工程に入ると、ビレットヒータの加熱管や鍛造の金型を破損する危険性がある。さらに、エンジンバルブには磁性体のマルテンサイト系の材料と非磁性体のオーステナイト系の材料が使用されるが、磁性体は非磁性体より誘導加熱により温度が上がりやすいため、例えば非磁性体のオーステナイト系のバルブを加熱・鍛造工程中に磁性体のマルテンサイト系バルブ素材が異材として混入すると、温度が上がり過ぎてバルブ素材が溶融し、誘導加熱コイルの加熱管が破損する。また逆に、磁性体のマルテンサイト系のバルブを加熱・鍛造工程中に非磁性体のオーステナイト系バルブ素材が異材として混入すると、素材の温度が上がらないために鍛造金型が破損するという事故が生ずる。
【０００４】
そこで本発明は、この様な事故を防止する誘導加熱または抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱又は抵抗加熱によるビレットヒータ用測定装置は、ビレットヒータに供給する定尺切断された被加工素材の測定装置において、被加工素材が自重により移動ラインを滑動移動するように角度を設けて配設された供給樋を備えた搬送装置と、該供給樋の途中に設けられた被加工素材の移動を抑止する第１ストッパと、該供給樋の第１ストッパの排出側に該第１ストッパから被加工素材の長さ以上の間隔をおいて設けられた第２ストッパと、前記第１ストッパの供給側に該第１ストッパから被加工素材の長さ以上の間隔をおいて設けられた被加工素材の移動を拘束するワーク押えと、該供給樋に沿って設けられた被加工素材の幅又は径を測定する径測定手段と、被加工素材の長さを測定する長さ測定手段と、被加工素材の材質を検出する材質検出手段とを備え、前記第１ストッパにより前記供給樋に供給される先の被加工素材の移動を抑止し、前記ワーク押えにより続く次の被加工素材の移動を拘束し、この位置で前記径測定手段により先の被加工素材の幅又は径を測定した後、前記第１ストッパによる先の被加工素材の抑止を解除して先の被加工素材を自重により第２ストッパの位置に移動し、該位置で前記長さ測定手段及び材質検出手段により先の被加工素材の長さ及び材質を測定、検出して先の被加工素材の検査を終了し、前記第２ストッパによる先の被加工素材の抑止を解除して先の被加工素材を自重により排出し、同時に並行して前記ワーク押えを解除して次の被加工素材を前記第１ストッパの位置に移動させて、次の被加工素材の前記測定と検出を行うことにより、連続して被加工素材の検査を行うように、前記径測定手段、長さ測定手段及び前記材質検出手段と、前記第１ストッパ、第２ストッパ及び前記ワーク押えとの駆動を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
即ち、被加工素材が進行する搬送装置の進行路上に被加工素材の寸法を計測する径及び長さ測定手段を設けることにより事前に寸法不良の素材を測定し、材質を検出する材質検出手段を設けることにより材質の異材の混入を検出する。そして、制御手段がこの測定、検出手段の信号を受けて不良品を分級排出する排出装置を駆動して不良品を進行路外に排出するので、不良素材の混入によるビレットヒータの損傷や鍛造加工における金型破損が防止される。
【０００７】
また、本発明のビレットヒータ用測定装置は、前記供給樋の第２ストッパの位置に可動樋を設け、前記径測定手段、長さ測定手段及び前記材質検出手段により測定検出された被加工素材の測定、検出値が規格値外を検出すると、該可動樋が作動して該被加工素材を前記移動ラインの外に排出する排出装置を備えることが望ましい。
また、前記供給樋に供給される素材の不足及び満杯を検出する減検出センサ及び満検出センサと、前記減検出センサの減信号により被加工素材を該供給樋に供給し、前記満検出センサの満信号により被加工素材の供給を停止するフィーダとを備えることが望ましい。
【０００８】
また、前記径測定手段と長さ測定手段はレーザ変位センサから構成され、前記材質検出手段は渦電流式センサから構成することが精度良く規格外品をラインから排除するために望ましい。さらに、前記渦電流式センサが検出時に緩衝装置を介して被検出体に押圧される機構を備えることが、センサの破損を防止して精度の高い検出を行うために望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の側面図、図２はその計測部及び排出装置の拡大詳細図、図３は材質検出センサを保持する緩衝装置の詳細図である。図４は制御手段の構成を示すブロック図、図５は本発明の測定装置の動作を示すフローチャートである。
【００１０】
図１及び図２において、搬送装置１１にはＶ字型断面をなす供給樋１２が被加工素材であるバルブ素材（以下ワークという）Ｗがその断面内を自重で滑走して落ちるような角度で設けられている。本実施形態ではこの角度は水平に対して約４５度とされている。ワークＷはフィーダ１により供給樋１２の上端１２ａから供給樋１２に供給されるようになっており、供給樋１２のほぼ中央部近傍にワークの不足を検出するワーク減検出センサ２２が設けられ、上端近傍にはワークの満杯を検出するワーク満検出センサ２３が設けられている。ワーク減検出センサ２２及びワーク満検出センサ２３は近接スイッチから構成されている。
【００１１】
供給樋１２の下端部１２ｂにはシリンダ２５により上下作動する第１ストッパ２４が設けられ、図２に示すように第１ストッパ２４を下に下ろすと供給樋１２内を自重で降下したワークＷ１が供給樋１２の下端部１２ｂの位置で停止するようになっている。この下端部１２ｂに停止した最初のワークＷ１の上部側の２番目のワークＷ２の位置にシリンダ２７により上下作動するワーク押え２６が設けられ、ワークＷ２を供給樋１２に押し付けることによりワーク２の移動を拘束できるようになっている。これにより、図１に示すようにワーク押え２６によってワークＷ２の移動を拘束した後、第１ストッパ２４を上げると、最初のワークＷ１のみが自重で供給樋１２の下部側に設けられた可動樋１３内に移動するようになっている。
【００１２】
可動樋１３は、供給樋１２と同様のＶ字型断面の樋をなし、シリンダ１４により上下往復移動するようになっており、可動樋１３が上部位置にあるとき供給樋１２と同一の移動ラインになるようになっている。可動樋１３の下端側にはシリンダ２９により上下作動する第２ストッパ２８が設けられており、第２ストッパ２８が下位置に下がったとき、供給樋１２から自重で滑走して可動樋１３に移動したワークＷ１を制止して可動樋１３内のＷ１´の位置に停止させるようになっている。この状態で第２ストッパ２８が上がると、ワークＷ１´は可動樋１３の下端側に設けられた曲樋６１に自重で滑走しコンベア６２に送られ、図示しない誘導加熱装置により連続的に加熱された後バルブに鍛造されるようになっている。
【００１３】
ワークＷ１´が第２ストッパ２８により制止されて可動樋１３内にある状態で可動樋１３がシリンダ１４により下位置に下げられると、可動樋１３のラインは前記移動ラインから下に外れ、ワークＷ１´は第２ストッパ２８からも外れて自重でシュート５０内に落下するようになっている。シュート５０の下部に受箱５１が設けられ、落下するワークＷ１´を受けるようになっている。
【００１４】
供給樋１２の下端１２ｂの近傍側面にワークＷの径を計測する径測定変位センサ３１が設けられ、可動樋１３の側面にワークＷの長さを計測する長さ測定変位センサ３２が設けられている。径測定変位センサ３１、長さ測定変位センサ３２はキーエンス社製ＶＧ−０３５型変位センサを使用し、レーザビームによってワーク径または長さを測定しその信号をそれぞれ制御手段４０に送るようになっている。可動樋１３の上面側にはワークＷの材質を検出する材質検出手段である材質検出センサ３３が設けられている。材質検出センサ３３はキーエンス社製ＥＸ−４２２型渦電流式センサを使用し、材質による渦電流の差を検出しその信号を制御手段４０に送るようになっている。また、材質検出センサ３３は図３に示すような緩衝装置３４を介してシリンダ３５のロッド３６の先端に取り付けられている。この緩衝装置３４は、シリンダ３５のロッド３６の先端に両端に２本のピン３７を植設した板３６ａを固着し、ピン３７に滑動自在に遊嵌した板３９にセンサ３３を固着し、前記板３６ａと板３９の間を引き離す方向にコイルばね３８により付勢したものである。これにより、材質検出するために材質検出センサ３３をワークＷに押しつける際に、センサ３３がコイルばね３８の付勢力によりワークＷに柔らかく当たるので、センサの破損などを防止すると共に検出精度を向上することができる。本実施形態では緩衝装置をコイルばねで構成したが、他の構造でも、例えば板ばね、ゴム、空気ばねなどによっても良い。
【００１５】
図４は制御手段４０の構成を示すブロック図である。制御手段４０は、制御部４１、記憶部４２及び駆動部４３からなる。制御部４１は、ワーク減センサ２２及びワーク満センサ２３から導入される信号を受けて駆動部４３を介してフィーダ１の運転、停止を制御する。また、以下に詳述する装置の各運動にしたがって駆動部４３を介してワーク押え２６の駆動シリンダ２７、第１ストッパ２４のシリンダ２５、第２ストッパ２８のシリンダ２９、材質検出センサ３３の駆動シリンダ３５を駆動する。記憶部４２には、あらかじめ素材の寸法、材質の規格値が記憶され、この記憶値と制御部４１を介して導入される径測定変位センサ３１、長さ測定変位センサ３２及び材質検出センサ３３からの信号値とを比較し、測定する素材がすべて規格内のときは規格内信号を、いずれか１項目でも規格外のときは規格外信号を制御部４１に送るようになっている。制御部４１は、規格内信号を受けたときは駆動部４３を介して第２ストッパ２８を上げ駆動し、規格外信号を受けたときは、駆動部４３を介して可動樋１３のシリンダ１４を下げ駆動する。これにより、規格内のワークＷ１は曲樋６１を介してコンベア６２に送られ、規格外のワークＷ１はシュート５０に落下して受箱５１に入るようになっている。
【００１６】
以下、上記構成の測定装置の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。スタートの点では第１ストッパ２４、第２ストッパ２８はワークＷの移動を制止する下がった下位置にある。まず、制御手段４０の駆動部４３の信号によりフィーダ１からワークＷが供給樋１２に供給される（ＳＴ１）。このとき、第１ストッパ２４が下がっているのでワークＷは供給樋１２に蓄積していき減検出センサ２２の位置まできても（ＳＴ２）なおワークＷの供給が続けられる。ワークＷが満検出センサ２３の位置にきて満信号が制御手段４０に送られると（ＳＴ３）、フィーダ１が停止してワークＷの供給がストップする（ＳＴ４）。このとき最初のワークＷ１は、第１ストッパ２４に制止されて供給樋１２の先端１２ｂの位置にある（ＳＴ５）（図２参照）。
【００１７】
この状態で最初のワークＷ１は、径測定変位センサ３１により径が測定され、その信号が制御手段４０の制御部４１に送られる（ＳＴ６）。ワークＷ１の径の測定が終了するとシリンダ２７により駆動されるワーク押え２６が下りて２番目のワークＷ２を押えその移動を拘束した（ＳＴ７）後、シリンダ２４により駆動される第１ストッパ２４が上がり最初のワークＷ１の拘束を解除する（ＳＴ８）。そこで、ワークＷ１は自重で滑走し可動樋１３に移動し、下がった位置の第２ストッパ２８に制止されてＷ１´の位置に停止する（ＳＴ９）。ここで長さ測定変位センサ３２によりワークＷ１の長さが測定され、その信号が制御部４１に送られる（ＳＴ１０）。同時にシリンダ３５により駆動される材質検出センサ３３が下がってワークＷ１に押しつけられ、ワークの材質が検出されてその信号が制御部４１に送られる（ＳＴ１１）。この際に、材質検出センサ３３は緩衝装置３６を介してロッド３６に取り付けられているので押しつけられる際に過剰な力がかからずセンサの破損などが防止できる。また、センサ３３をワークＷに押しつけた状態で検出するので精度が向上し検出誤差が減少できる。検出が完了すると材質検出センサ３３はシリンダ３５により駆動されて上がりワークから離れる。
【００１８】
前記の径測定変位センサ３１、長さ測定変位センサ３２、材質検出センサ３３の信号は制御部４１に送られ、この信号値がそれぞれ記憶部４２に記憶された規格値と比較される（ＳＴ１２）。これらの信号値が記憶部４２に記憶された規格値の範囲内であると判断されると、駆動部４３を介して第２ストッパ２８が上位置に上げられ（ＳＴ１３）、ワークＷ１は開放されて曲樋６１を介してコンベア６２に送られる（ＳＴ１４）。ワークＷ１がコンベア６２に送られると第２ストッパ２８は再び下位置に下がる（ＳＴ１５）。コンベア６２に送られたワークＷ１は図示しない誘導加熱装置に送られ加熱されてバルブに鍛造される（ＳＴ１６）。。
【００１９】
記憶部４２が前記径測定変位センサ３１、長さ測定変位センサ３２、材質検出センサ３３の測定・検出値のいずれか１つの数値でも規格値の範囲外と判断した場合は制御部４１に規格外信号が送られ、駆動部４３を介して可動樋１３がシリンダ１４により下方に駆動され下位置に下がる（ＳＴ１７）。これにより、ワークＷ１は第２ストッパ２８から開放されてシュート５０に落下し受け箱５１に落とされる（ＳＴ１８）。ワークＷ１がシュート５０に落下すると、可動樋１３は駆動されて元の上位置に復帰する（ＳＴ１９）。これにより、寸法、材質が規格外の不良品のバルブ素材が誘導加熱装置に流れることが防止され、加熱管や鍛造金型の破損などが排除される。
【００２０】
一方、ワークＷ１が供給樋１２から可動樋１３に移動すると、第１ストッパ２４が再び下った後（ＳＴ２０）、ワーク押え２６が上がる（ＳＴ２１）。これにより、２番目のワークＷ２が開放されてワークＷ２は自重で降下し先のＷ１の位置にくる（ＳＴ５）。そしてＷ１と同様に測定検出が継続的に行われる。前記の測定・検出が進行して供給樋１２内のワークＷが減少していき、最終のワークＷが減検出センサ２２の位置にくるとフィーダ１から新たにワークの供給が開始され（ＳＴ２）、ワークが満検出センサ２３の位置にくると（ＳＴ３）供給がストップされる（ＳＴ４）。これにより、連続的に測定、検出が行われ量産が可能である。
【００２１】
以上述べたように、本発明の実施形態の測定装置は、被加工素材が自重により移動するように角度を設けて配設された供給樋に、第１ストッパと第２ストッパとワーク押えと、被加工素材の径測定手段と長さを測定する長さ測定手段と、材質検出手段とを設けて、第１ストッパ２４により先の被加工素材Ｗ１´の移動を抑止し、次の被加工素材Ｗの移動をワーク押え２６により拘束して、先の被加工素材Ｗ１´の径を径測定手段により測定した後、第１ストッパ２４の抑止を解除して先の被加工素材Ｗ１´を自重により第２ストッパ２８の位置に移動し、先の被加工素材Ｗ１´の長さ測定と材質検出を行った後、第２ストッパ２８の抑止を解除して先の被加工素材Ｗ１´を自重により排出する。同時に並行してワーク押え２６を解除して次の被加工素材Ｗを第１ストッパの位置に進行させ、次の被加工素材Ｗの測定と検出を行うことにより連続して被加工素材の測定検出を行うので、迅速な検査ができる。
また、被加工素材が進行する搬送装置の進行路上に被加工素材の径及び長さを計測する測定手段を設けることにより事前に寸法不良の素材を測定し、材質を検出する材質検出手段を設けることにより異材の混入を検出する。制御手段がこの測定、検出手段の信号を受けて排出装置を駆動して不良品を進行路に排出するので、不良素材の混入によるビレットヒータの損傷や鍛造加工における金型破損が防止される。
【００２２】
また、前記搬送装置は、Ｖ字型断面をなす供給樋を素材が自重により滑動移動するような角度をなして配設されているので特別の移送動力がなくても素材の移送ができ、またこの供給樋に素材の不足、満杯を検出する減及び満検出センサを設けて自動的に素材を供給するので連続操業が容易である。さらに、素材の径及び長さの測定手段及び材質検出手段の信号値が制御手段に送られ、この信号値と制御手段の記憶部にあらかじめ記憶した規格値とが比較されて素材の規格内または規格外が判断され、規格外の素材は排出装置により移動ラインの外に排出されるので、不良素材が誘導加熱、鍛造の連続工程に入ることがない。
【００２３】
また、前記径、長さ測定手段はレーザ変位センサから構成され、材質検出手段は渦電流式センサから構成されているので、精度の高い測定検出ができる。さらに、渦電流式センサ緩衝装置を介して被検出体に押圧されるので、センサの破損が防止され、かつ精度の高い検出ができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明構成のビレットヒータ用測定装置によれば、素材の加熱と熱間加工を連続的の行う場合など、例えばビレットヒータと鍛造機とを連結してバルブ素材からエンジンバルブなどを連続工程で加熱、鍛造する装置などにおいて、これら工程に入る加工素材を自動的に連続して寸法、材質を測定検出して、不良品が排除されるので不良素材の混入によるビレットヒータの損傷や鍛造加工における金型破損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の側面図である。
【図２】本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の測定部と排出部の拡大詳細図である。
【図３】本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の材質検出センサの緩衝装置の１例を示す図である。
【図４】本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明実施形態のビレットヒータ用測定装置の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  フィーダ
１１  搬送装置
１２  供給樋
１３  可動樋
１４  シリンダ
２２  減検出センサ
２３  満検出センサ
２４  第１ストッパ
２５  シリンダ
２６  ワーク押え
２７  シリンダ
２８  第２ストッパ
２９  シリンダ
３１  径測定センサ
３２  長さ測定センサ
３３  材質検出センサ
３４  緩衝装置
３５  シリンダ
３６  ロッド
３７  ピン
３８  コイルばね
３９  板
４０  制御手段
４１  制御部
４２  記憶部
４３  駆動部
５０  シュート
５１  受箱
６１  曲樋
６２  コンベア
Ｗ  ワーク（被加工素材）
【図１】
0003605215.tif 000002
【図２】
0003605215.tif 000003
【図３】
0003605215.tif 000004
【図４】
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【図５】
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