(57)【要約】【課題】  プラグの取り外しが容易な誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置【解決手段】  鋼管ＷをプラグＰにより接続して移送し誘導加熱する連続熱処理装置において、鋼管Ｗに装入する挿入部を両端に備え、プラグの把持と位置検出をするための円周溝を中間に備えた中空管からなるプラグＰを使用する。熱処理前にプラグ装着手段２により鋼管にプラグＰを装着する。複数の切欠き円板を揺動させて該円板の扇形切欠き部にプラグを受けて順送りにプラグ装着台に移送し、プラグ挿入手段によりプラグを鋼管に挿入する。熱処理後にプラグ取り外し手段８により鋼管からプラグを取り外す。後方鋼管Ｗ２を後方チャック３０で把持し、プラグＰを前方チャック４０で把持して移動して後方鋼管Ｗ２からプラグＰを抜き取る。前方チャック４０で把持されたプラグＰは、先方鋼管Ｗ１をピンチローラ９により把持、移動して先方鋼管Ｗ１から抜き取られる。【選択図】  図１
2006233303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理前に被熱処理鋼管の先端にプラグを装着するプラグ装着手段と、該プラグにより接続した被熱処理鋼管を移送しながら誘導加熱する誘導加熱手段と、熱処理後に被熱処理鋼管から前記プラグを取り外すプラグ取り外し手段と、取り外されたプラグを前記プラグ装着手段に移送するプラグ循環手段とを備え、鋼管をプラグにより接続して移送しながら誘導加熱する連続熱処理装置において、前記プラグは被熱処理鋼管の内周に水密に接する挿入部が両端に設けられ、該プラグを把持しかつ該プラグの位置を検出するための円周溝が中間に設けられた中空管からなることを特徴とする誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置。
【請求項２】
前記プラグ装着手段は、前記プラグ取り外し手段から移送されたプラグを受けて載置するプラグ受けレールと、該プラグ受けレールから移動されたプラグを受けるプラグ装着台と、該プラグ装着台に載置されたプラグを被熱処理鋼管に挿入するプラグ挿入手段とを備え、前記プラグ受けレールにはプラグを受ける扇形切欠き部を有する複数の切欠き円板を揺動させて、前記切欠き部に受けたプラグを前記プラグ装着台に順送りに移送する間歇移動手段と、該プラグ受けレール上のプラグの有無を監視するプラグ監視手段とが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置。
【請求項３】
前記プラグ取り外し手段は、移送される被熱処理鋼管の接続部のプラグの円周溝を検出する検出手段と、移送される後方の鋼管を把持して移送速度に同期して移送方向に移動する後方チャックと、被熱処理鋼管の接続部の前記プラグの円周溝を把持して前記後方チャックに対して相対的に移送方向に移動する先方チャックと、移送される先方の鋼管を把持して前記先方チャックに対して相対的に移送方向に移動する鋼管抜き手段とを備え、前記検出手段により鋼管の接続位置を検出して前記後方チャックにより後方の鋼管を把持し、前記先方チャックにより前記プラグの円周溝を把持して該先方チャックを後方チャックに対して相対的に移送方向に移動してプラグを後方鋼管から抜き取り、前記鋼管抜き手段により先方鋼管を前記先方チャックに対して相対的に移送方向に移動して前記プラグを先方鋼管から抜き取った後、前記先方チャックの把持を解除して前記プラグを排出することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車ドア補強用鋼管のような熱処理鋼管の熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼管を突き合わせて連続的に送り、誘導加熱により連続的に焼入れするなどの熱処理をする方法が広く実用されており、この鋼管を連続的に送る方法として鋼管をプラグにより接続して移送する方法が開示されている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開昭５３−１１１０９号公報
【特許文献２】特開昭６０−２９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記プラグを用いて鋼管を接続して誘導加熱する場合に、鋼管の接続部まで均一に加熱するためには、プラグの材質は被熱処理鋼管と同一材質であることが望ましい。しかしながら、プラグの材質を被熱処理鋼管と同一材質にすると、連続して移送される鋼管のプラグ位置の検知が難しいために、プラグの抜き取りの際の位置決めなどが困難であるという問題点がある。
【０００４】
また、プラグを被熱処理鋼管に挿入する際に、簡易かつ確実迅速に挿入したいという要望がある。
さらに、前記従来のプラグを使用する場合、熱処理後に鋼管からのプラグの取り外しを容易にするために鋼管とプラグの隙間を大きくとると、この隙間から冷却液が侵入して、鋼管内周が不均一に冷却されるために管形が変形するという問題点があった。また、鋼管内部に侵入した冷却液が残存し錆を生ずることがあるために鋼管の内部の清掃が必要になるなどの問題点がある。これを防止するために鋼管とプラグの隙間を小さくすると、熱処理後に鋼管からプラグを取り外すことが困難で手間を要するという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決した誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置は、熱処理前に被熱処理鋼管の先端にプラグを装着するプラグ装着手段と、該プラグにより接続した被熱処理鋼管を移送しながら誘導加熱する誘導加熱手段と、熱処理後に被熱処理鋼管から前記プラグを取り外すプラグ取り外し手段と、取り外されたプラグを前記プラグ装着手段に移送するプラグ循環手段とを備え、鋼管をプラグにより接続して移送しながら誘導加熱する連続熱処理装置において、前記プラグは被熱処理鋼管の内周に水密に接する挿入部が両端に設けられ、該プラグを把持しかつ該プラグの位置を検出するための円周溝が中間に設けられた中空管からなることを特徴とするものである。
【０００７】
このように、鋼管をプラグにより接続して移送しながら誘導加熱する連続熱処理装置において鋼管の接続に円周溝が設けられた中空管からなるプラグを使用すれば、この円周溝によりプラグ位置の検出が容易になるので、鋼管と同材質のプラグが使用でき、鋼管端部まで均一温度に加熱され、歩留まりが向上する。かつ、プラグの把持が確実になるので、鋼管とプラグの隙間を小さくしても熱処理後のプラグの抜き取りが容易になるという利点がある。
【０００８】
前記プラグ装着手段は、前記プラグ取り外し手段から移送されたプラグを受けて載置するプラグ受けレールと、該プラグ受けレールから移動されたプラグを受けるプラグ装着台と、該プラグ装着台に載置されたプラグを被熱処理鋼管に挿入するプラグ挿入手段とを備え、前記プラグ受けレールにはプラグを受ける扇形切欠き部を有する複数の切欠き円板を揺動させて、前記切欠き部に受けたプラグを前記プラグ装着台に順送りに移送する間歇移動手段と、該プラグ受けレール上のプラグの有無を監視するプラグ監視手段とが設けられることが望ましい。
こうすれば、プラグ取り外し手段から循環したプラグを新しい被熱処理鋼管の管端に挿入することが円滑かつ容易になる。
【０００９】
また、前記プラグ取り外し手段は、移送される被熱処理鋼管の接続部のプラグの円周溝を検出する検出手段と、移送される後方の鋼管を把持して移送速度に同期して移送方向に移動する後方チャックと、被熱処理鋼管の接続部の前記プラグの円周溝を把持して前記後方チャックに対して相対的に移送方向に移動する先方チャックと、移送される先方の鋼管を把持して前記先方チャックに対して相対的に移送方向に移動する鋼管抜き手段とを備え、前記検出手段により鋼管の接続位置を検出して前記後方チャックにより後方の鋼管を把持し、前記先方チャックにより前記プラグの円周溝を把持して該先方チャックを後方チャックに対して相対的に移送方向に移動してプラグを後方鋼管から抜き取り、前記鋼管抜き手段により先方鋼管を前記先方チャックに対して相対的に移送方向に移動して前記プラグを先方鋼管から抜き取った後、前記先方チャックの把持を解除して前記プラグを排出することが望ましい。
【００１０】
本発明のプラグ取り外し手段は、接触または非接触の検出手段によって円周溝の位置を検出して鋼管接続部のプラグ位置を検知するので、プラグの材質が鋼管と同一であっても容易に検出される。このようにプラグの材質を鋼管と同一にすることにより鋼管の端部まで均一に加熱焼き入れされる。また、プラグ取り外し手段を上記構成にすることによって、連続的に移送されている鋼管から、鋼管の進行を停滞することなく容易に抜き取るこができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置は、以下の効果を有する。
１．円周溝を有するプラグを使用して、円周溝の位置を検出して鋼管の接続部を検知するので、鋼管と同材質のプラグが使用でき、鋼管端部まで均一温度に加熱され、歩留まりが向上する。
２．円周溝を有するプラグを使用するので、プラグの把持が確実になり、鋼管とプラグを水密にしてもプラグの着脱が容易である。
３．これにより、焼入れ熱処理の急冷時に管端から冷却水が侵入して管周が不均一に冷却され管形が熱処理変形するようなことがなく、熱処理後に内部に錆の生ずることも少なくなる。
４．プラグを中空管にすることにより、加熱電力を減少でき、かつ管周を均一に加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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は本発明の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置の全体構成を示す図、図２はプラグを鋼管に装着した状態を示す詳細断面図、図３はプラグ装着手段の平面図、図４はその側面図、図５はプラグの取り外し手段の斜視図である。
【００１３】
図１に基づき本発明の熱処理装置の全体の構成について説明する。図１の本発明の熱処理装置においては、左側の鋼管装入台１から材料鋼管が装入されて右方向に移送され、加熱コイル４により熱処理温度に加熱された後、水冷ジャケット５により急冷されて熱処理され、鋼管排出台１０に排出される。
【００１４】
さらに詳細に説明すると、図１の左端の装入台１の上に被熱処理鋼管（以下ワークという）Ｗが載置され、装入台１の近傍にワークＷの先端にプラグＰを装着するプラグ装着手段２が置かれている。図の左からコンベア３、熱処理加熱コイル４、水冷ジャケット５、コンベア６、ピンチローラ７、プラグ取り外し手段８、ピンチローラ９、鋼管排出台１０が順に配設されている。そして、それぞれの機器の間にガイドローラ１１が設けられて、コンベア３、６、ピンチローラ９と共に鋼管移送手段を構成している。
【００１５】
また、プラグ取り外し手段８とプラグ装着手段２との間に、プラグＰの循環手段であるプラグコンベア１２が設けられている。これにより、プラグ取り外し手段８の位置でワークから取り外されたプラグＰがプラグ装着手段２の位置に循環配送される。
【００１６】
プラグＰは、図２に示すように両側段付きの中空管からなり、大径部Ｐａの両端小径部の外径がワークＷの内径より僅かに小さい径にされ、先端がテーパをなして挿入部Ｐｂを構成している。そして大径部Ｐａの中間部に円周溝Ｐｃが設けられている。両側の挿入部ＰｂがワークＷの端部内周に挿入されて先後のワークＷ１，Ｗ２を接続する。プラグＰの中間部の円周溝Ｐｃは詳細を後述するプラグ取り外し手段８における位置検出と把持のガイドになる。
【００１７】
まず図３及び図４に基づいてプラグ装着手段２について説明する。プラグ取り外し手段８により取り外されたプラグＰはプラグ循環手段であるプラグコンベア１２によりプラグ装着手段２の台１３に送られる。台１３には、移送されたプラグＰを間歇移動手段１５に移動させるプッシャ２３が付設されている。そして、左端の切り欠き円板１７の上方に、レール１６上のプラグを監視するプラグ監視手段の光電管２４が設けられている。
【００１８】
台１３からプラグ装着台２１に向かって、プラグ受けレール１６と間歇移動手段１５が設けられている。間歇移動手段１５は４個の切り欠き円板１７から構成され、上面にプラグを載置して移動させる２本のプラグ受けレール１６の間に設けられている。このプラグ受けレール１６は、プラグを円滑に移動させるために台１３からプラグ装着台２１に向かって傾斜させておくことが望ましい。切欠き円板１７は、プラグを受ける１７ｂの扇形の切り欠きが設けられた円板からなり、切欠きの方向を同一にして、プラグ受けレール１６に挟まれて等間隔に配設され軸１７ａに回転可能に軸支されている。そして、各切り欠き円板１７に設けられたクランクピン１７ｃがクランクアーム１８により連結されている。クランクアーム１８のヒンジ１８ａの一端にエアシリンダ１９のプランジャ１９ａが連結されている。
【００１９】
プラグ受けレール１６の台１３の反対端にプラグ装着台２１が設けられている。プラグ装着台２１は上部にプラグ受けレール１６に直交したＶ字溝を有するＶブロックからなり、このＶ字溝にプラグが移動載置される。そして、プラグ装着台２１上に移動されたプラグが、Ｖ字溝方向に設けられたプラグ挿入手段を構成する挿入シリンダ２２のプランジャ２２ａにより押されてプラグＰがワークＷの先端に挿入されるようになっている。
【００２０】
これらにより、プラグコンベア１２によりプラグ取り外し手段８から移送されて台１３に載置されたプラグＰは、プッシャ２３により押されてプラグ受けレール１６上に移動され、左端の１番目の切欠き円板１７の切り欠き１７ｂの位置まで移動される。ここで、シリンダ１９が作動してクランクアーム１８を左方向に移動すると、クランクピン１７ｃを介して４個の切り欠き円板１７は時計方向に回転し、左端の切欠き円板１７の切り欠き１７ｂに受け止められていたプラグＰは次の２番目の切り欠き円板の外周との間に移動される。そして、再びシリンダ１９が右向きに作動してクランクアーム１８を右方向に移動すると、１番目と２番目の切欠き円板１７の外周の間にあったプラグＰは２番目の切欠き円板１７の切り欠き１７ｂに受け止めれれる。この動作が繰り返されてプラグＰは右方に移動され、プラグ装着台２１のＶ字部に載置される。そして、このプラグＰは挿入シリンダ２２によりワークＷの先端に挿入される。そして、先端にプラグを挿入されたワークＷは装入台１に送られる。
【００２１】
次に図５を用いてプラグ取り外し手段８の構成について説明する。
プラグ取り外し手段８は大きく分けてワークの進行方向後方の後方チャックブロック３０と先方の先方チャックブロック４０からなる。後方チャックブロック３０と先方チャックブロック４０はともにスライドベース２６上に配設される。スライドベース２６は、固定ベース２５上にワークの進行方向に先後スライド可能に設置され、ステッピングモータ４５により駆動されるボールねじ４６によりワークの進行速度に同期して固定ベース２５上を進行方向に移動するようになっている。後方チャックブロック３０の上方にワークの継ぎ目のプラグＰの円周溝Ｐｃを検知する継ぎ目検知手段５０が設けられている。
【００２２】
後方、先方チャックブロック３０、４０の構成について説明する。後方、先方チャックブロック３０、４０の構成は同じである。後方、先方チャックブロック３０、４０には、それぞれ一対の後方チャック爪３１、３１及び先方チャック爪４１、４１が設けられ、それぞれ油圧シリンダ３２、３２及び４２、４２により同期して開閉して、ワークを把持、開放するようになっている。
【００２３】
後方チャックブロック３０はスライドベース２６に固定されており、後方チャック爪３１の刃部はワークの外円周を掴みやすい形状にされている。
【００２４】
先方チャックブロック４０のチャック爪４１の刃部の形状は、プラグＰの外周を掴んでその円周溝Ｐｃに係合する突起部が設けられている。これによりプラグの把持が確実に行われる。先方チャックブロック４０は先方チャックベース２７上に固定され、先方チャックベース２７はスライドベース２６上に進行方向に先後移動可能に載置されている。そして、先方チャックベース２７はエアシリンダなどの急速移動手段４３により進行方向先方・後方に急速移動され、先方チャック爪４１で把持したプラグＰをワークＷから抜き取るように作動する。
【００２５】
プラグ取り外し手段８の先後には、それぞれピンチローラ７及び９が設けられる。鋼管抜き取り手段を構成するピンチローラ９は、ピンチローラ７より送り速度が速いので、先方チャック爪４１で把持したプラグＰから先のワークＷ１を引き抜くように作動する。
【００２６】
上記構成のプラグ取り外し手段８によるプラグの取り外しの動作の詳細についてさらに説明する。プラグＰを装着したワークＷが加熱冷却焼入して移送され、先方、後方のワークの継ぎ目のプラグＰがプラグ取り外し手段８の後方チャックブロック３０の位置に来ると、継ぎ目検出手段５０により検出される。継ぎ目のプラグＰが検出されると、ステッピングモータ４５がボールねじ４６を駆動して、後方、先方の両方のチャックブロック３０、４０を搭載したスライドベース２６をピンチローラ７で送られるワークＷの移動に同期して進行方向に移動する。そして、後方、先方チャックブロック３０、４０が作動し、後方チャックブロック３０の後方チャック爪３１により後方のワークＷ２が把持され、先方チャックブロック４０の先方チャック爪４１によりプラグＰが把持される。
【００２７】
このようにワークＷ２とプラグＰがそれぞれの後方先方チャック爪３１、４１に把持された状態で先方チャックブロック４０のシリンダ４３を駆動すると、先方チャックベース２７が急速に進行方向に移動して、先方チャック爪４１で掴んだプラグＰが後方のワークＷ２から引き抜かれる。このときプラグＰの円周溝Ｐｃが先方チャック爪４１に係合しているので、先方チャック爪４１の把持力が小さくてもプラグが確実に把持されて引き抜かれる。後方のワークＷ２からプラグＰが引き抜かれるとシリンダ４３が停止する。そして、鋼管抜き手段を構成するピンチローラ９が先方のワークＷ１を進行方向に移動して、ワークＷ１をプラグＰから引き抜く。すなわち、ピンチローラ９の送り速度はピンチローラ７の送り速度より大きくされているので、ピンチローラ９により送られるワークＷ１の速度が先方チャック爪４１に把持されているプラグＰの移動速度より速くなり、プラグＰは先側のワークＷ１から取り外されて残る。
【００２８】
こうして、プラグＰが先後のワークＷ１，Ｗ２から取り外されると先方チャック爪４１が開放され、取り外されたプラグＰはプラグコンベア１２の上に落とされて、元のプラグ装着手段２の位置に運ばれて循環して使用される。プラグＰが外されたワークＷは、ピンチローラ９により鋼管排出台１０に送られる。
【００２９】
ここで後方チャックブロック３０の後方チャック爪３１も開放される。そしてステッピングモータ４５が逆回転し、スライドベース１６上の後方先方チャックブロック３０、４０の後方先方チャック爪３１、４１が待機位置に戻される。
【００３０】
以下、図を用いて上記本発明の装置の動作について説明する。まず図１に基づいて全体の動作について説明する。装入台１に載置された後方のワークＷ２の先端に前述したようにしてプラグ装着手段２により図２に示すプラグＰが装着される。先端にプラグＰが装着されたワークＷは、図１の装入台１の移送位置１ａに送られ、図示しないプッシャーなどの送り込み手段により図の右方向に送られる。すると、図２に示すように後方のワークＷ２の先端に挿入されているプラグＰの挿入部Ｐｂが先方のワークＷ１の後端に挿入される。これにより、先方のワークＷ１と後方のワークＷ２とがプラグＰにより接続されて図の右方向に送られる。
【００３１】
この接続されたワークＷ１，Ｗ２はコンベア３により移送され、熱処理加熱コイル４により熱処理温度に加熱される。加熱されたワークＷは水冷ジャケット５により急冷して焼入れされる。
【００３２】
この際にプラグＰの外周とワークＷの内周は水密になっているので、熱処理冷却の際に冷却水が鋼管中空部に入ることが防止される。これにより鋼管全周が均一に冷却される。そのために、従来はワークを回転しながら加熱冷却していたが、回転しなくても全周が均一な熱処理が可能になるので、熱処理装置が簡素化されてコストが低減される。
【００３３】
さらにワークがピンチローラ７により移送され、ワークＷ１，Ｗ２の間に装着されたプラグがプラグ取り外し手段８の位置に来ると、継ぎ目検知手段５０によりプラグ位置が検知され、プラグＰはプラグ取り外し手段８によりワークＷから取り外される。
【００３４】
以上述べたように本発明の連続熱処理装置によれば、先後の被熱処理鋼管の突き当て部にプラグを装着して先後鋼管を接続して移送し、連続熱処理するので、鋼管の先後端に加熱軟化による曲がりを生じることがなく、熱処理後の曲がり取りなどの工数を要しない。
【００３５】
またプラグには、管の接続部内周に水密な中空管が用いられるので、冷却水が管内に侵入して管周が不均一冷却されるようなことが少なく、不均一冷却による熱処理変形がない。このようにプラグに水密な中空管を用いても、プラグには円周溝が設けられているので、プラグの把持が確実に行われ取り外しを確実に行うことができる。
【００３６】
また、プラグを中空管にすることにより、管内に侵入した水が加熱により急激に蒸発しても、蒸気はプラグに設けられた孔から排出されるので管内の圧力上昇が避けられ、圧力上昇によるプラグ抜けのトラブルや、それに伴うライン停止などを防ぐことができる。さらに、プラグを中空管にすることにより、加熱電力を減少でき、かつ管円周を均一に加熱できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置によれば、曲がり、変形のない熱処理鋼管を、簡易な装置で連続熱処理することができるので、自動車ドア補強用鋼管のような熱処理鋼管の熱処理において効果が発揮され、これら部品のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明実施形態の誘導加熱による鋼管の連続熱処理装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明実施形態のプラグの装着状態を示す断面図である。
【図３】本発明実施形態のプラグの装着手段の平面図である。
【図４】本発明実施形態のプラグの装着手段の側面図である。
【図５】本発明実施形態のプラグの取り外し手段の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  鋼管装入台、２  プラグ装着手段、３  コンベア、４  熱処理加熱コイル、５  水冷ジャケット、６  コンベア、７  ピンチローラ、８  プラグ取り外し手段、９  ピンチローラ（鋼管抜き手段）、１０  鋼管排出台、１１  ガイドローラ、１２  プラグコンベア（プラグ循環手段）、１３  台、１５  間歇移動手段、１６  プラグ受けレール、１７  切欠き円板、１８  クランクアーム、１９  シリンダ、２０  ヒンジ、２１  プラグ装着台、２２  挿入シリンダ、２３  プッシャ、２４  光電管（プラグ監視手段）、２５  固定ベース、２６  スライドベース、２７  先方チャックベース、３０  後方チャックブロック、３１  後方チャック爪、３２  シリンダ、４０  先方チャックブロック、４１  先方チャック爪、４２  シリンダ、４３  急速移動手段、４５  ステッピングモータ、４６  ボールねじ、５０  継ぎ目検知手段、Ｐ  プラグ、Ｗ  ワーク（被熱処理鋼管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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