(57)【要約】【課題】高温の酸化スケールの飛散を抑えて防火・防災面における安全性を確保しつつ、できる限り手間のかからない方法で自動回収する方法、及びその装置をもたらす。【解決手段】クランクシャフトＣの製造工程中に高温に加熱された鋼材８から剥がれ落ちる酸化スケール５を磁石３２を備えたマグネットコンベヤ３の基端部３Ａに案内し、磁石３２により酸化スケール５を磁化させて、磁石３２の磁力によりマグネットコンベヤ３の終端部３Ｃに設けられた回収箱４にまで搬送して回収するようにした。【選択図】図５
2018034163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間鍛造成形品の製造工程中に高温に加熱された材料から生じる酸化スケールを回収する酸化スケールの回収方法であって、
前記材料の下方に配置された案内手段と、
前記案内手段の下端部の下方に配置された基端部と、前記基端部から上方に向かって延設された搬送部と、前記搬送部に連続して設けられた終端部と、を備えた搬送手段と、
前記搬送手段における前記終端部側に配置された収容部と
を備え、
前記搬送手段の前記基端部は、前記酸化スケールが載置される載置面と、該載置面の裏側に配置された磁界発生手段とを備えるとともに、
前記搬送手段の前記搬送部は、前記酸化スケールが搬送される搬送面を備えており、
前記案内手段により前記材料から剥がれ落ちる前記酸化スケールを前記基端部に設けられた載置面上に案内する案内工程と、
前記載置面上に案内された前記酸化スケールを、前記載置面の裏側に配置された磁界発生手段により磁化させて前記載置面上に吸着させる吸着工程と、
前記載置面上に吸着された前記酸化スケールを、前記磁界発生手段が前記載置面の裏側から前記搬送部に設けられた搬送面の裏側を通って前記終端部にまで移動することにより、前記載置面上から前記搬送面上を通って前記終端部にまで搬送する搬送工程と、
前記終端部に搬送された前記酸化スケールを前記収容部に収容する収容工程とを備えた
ことを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記収容部は、前記終端部の下方に配置された回収箱であり、
前記搬送手段の前記終端部は、前記搬送面から前記回収箱に向かって延設された終端面を備えており、
前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記終端部に到達した後、前記終端面の裏側から離れつつ前記載置面の裏側に戻るように構成されており、
前記収容工程で、前記酸化スケールは、前記磁界発生手段が前記終端面の裏側から離れることにより、前記終端面上から離れて前記回収箱内に落下する
ことを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記案内工程及び前記吸着工程で、前記酸化スケールは、前記酸化スケールに含まれる磁性成分のキュリー温度以下の温度にまで自然冷却され、
前記吸着工程で、前記酸化スケールは、前記磁性成分が前記磁界発生手段によって磁化されることにより前記載置面上に吸着される
ことを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記酸化スケールの磁性成分は四酸化三鉄であることを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記磁界発生手段はネオジム磁石であることを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記熱間鍛造成形品の製造工程は、
前記材料を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程において加熱された材料をロール成形するロール成形工程と、
前記ロール成形された材料をプレス成形して前記熱間鍛造成形品を得るプレス成形工程と
を備えており、
前記ロール成形工程において前記材料から生じる前記酸化スケールを回収する
ことを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記ロール成形工程において用いられるロール成形機は、安全柵により囲まれており、
前記案内手段及び前記搬送手段の前記基端部は、前記安全柵の内側に配置されるとともに、
前記搬送手段の前記終端部及び前記収容部は、前記安全柵の外側に配置されており、
前記搬送工程において、前記酸化スケールは、前記安全柵の内側から外側に搬送される
ことを特徴とする酸化スケールの回収方法。
【請求項８】
熱間鍛造成形品の製造工程中に高温に加熱された材料から生じる酸化スケールを回収する酸化スケールの回収装置であって、
前記材料の下方に配置され、前記材料から剥がれ落ちる前記酸化スケールを案内する案内手段と、
前記案内手段の下端部の下方に配置されて前記案内手段により案内された前記酸化スケールが載置される基端部と、前記基端部から上方に向かって延設されるとともに前記基端部に載置された前記酸化スケールを搬送する搬送部と、前記搬送部に連続して設けられた終端部と、を備えた搬送手段と、
前記搬送手段の前記終端部側に配置され、前記基端部から前記搬送部を介して前記終端部に搬送された前記酸化スケールを収容する収容部と
を備え、
前記搬送手段の前記基端部は、前記酸化スケールが載置される載置面と、該載置面の裏側に配置された磁界発生手段とを備えるとともに、
前記搬送手段の前記搬送部は、前記酸化スケールが搬送される搬送面を備えており、
前記酸化スケールは、前記磁界発生手段によって磁化されることにより前記載置面上に吸着され、
前記載置面上に吸着された前記酸化スケールは、前記磁界発生手段が前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側に亘って移動することにより、前記載置面上から前記搬送面上を移動して前記終端部にまで搬送される
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記収容部は、前記終端部の下方に配置された回収箱であり、
前記搬送手段の前記終端部は、前記搬送面から前記回収箱に向かって延設された終端面を備えており、
前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記載置面の裏側に戻るように構成されており、
前記酸化スケールは、前記終端部に搬送されたときに、前記磁界発生手段が前記終端面の裏側から離れることにより、前記終端面上から離れて前記回収箱内に落下する
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記搬送手段の前記載置面、前記搬送面、及び前記終端面は連続する長尺状のステンレス板からなり、
前記ステンレス板における長手方向の両側に沿って、前記酸化スケールが前記ステンレス板上から側方にこぼれないようにするための一対のガード部が設けられており、
前記ガード部と前記ステンレス板との間は耐熱性シーラントによりシールされている
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一において、
前記載置面は水平に設けられ、
前記搬送手段における前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記載置面の裏側に戻る動作を連続的に行うように構成されている
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか一において、
前記熱間鍛造成形品の製造工程は、
前記材料を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程において加熱された材料をロール成形するロール成形工程と、
前記ロール成形された材料をプレス成形して前記熱間鍛造成形品を得るプレス成形工程と
を備えており、
前記案内手段の上端部は、前記ロール成形工程で用いられるロール成形機の上金型と下金型に挟まれた前記材料の下方に配置されている
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記ロール成形機は、安全柵により囲まれており、
前記案内手段及び前記搬送手段の前記基端部は、前記安全柵の内側に配置されるとともに、
前記搬送手段の前記終端部及び前記収容部は、前記安全柵の外側に配置されている
ことを特徴とする酸化スケールの回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化スケールの回収方法および回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンのクランクシャフトやコネクティングロッドは熱間鍛造法により製造されている。
【０００３】
熱間鍛造法では、約１２００℃の高温に加熱された材料をプレス金型で鍛造成形する。このため、材料を加熱する際に材料表面が酸化されて酸化スケールが発生する。
【０００４】
酸化スケールは、材料加熱工程、加熱された材料の搬送工程、鍛造成形工程等を経て次第にその嵩が増加し、終には材料表面から剥離・脱落する。製造ラインの生産数に比例して増加する酸化スケールは作業環境の悪化を招くだけでなく、金型内に入り込んだ場合には品質の不具合等を引き起こすおそれがある。そこで、熱間鍛造工程中に発生する酸化スケールをエアブロー等で回収缶に集めて廃却することが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、熱間鍛造加工装置の金型に付着した酸化スケールを金型から離脱・回収する方法として、型開き後の金型を離型剤で洗浄して酸化スケールを離脱させて貯留槽内に案内し、貯留槽底部外方に配置された磁石により酸化スケールを貯水槽底部に沈殿させてスクレイパ付コンベアのスクレイパにより貯留槽からかき出し、ベルトコンベアで回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１９８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高温の鋼材から剥離直後の酸化スケールは高温であり発火原因となるおそれがある。ゆえに、従来のエアブロー等により酸化スケールを回収する方法では、高温の酸化スケールに酸素を供給するとともに酸化スケールを周囲に飛散させてしまうため、防火・防災の観点から問題があった。
【０００８】
ここに、特許文献１に記載の技術は、金型に付着した酸化スケールを離型剤により剥離させて貯留槽に集めることから、酸化スケールの温度が低下し得るため、エアブロー等に比べると防火・防災面において効果的であると考えられる。しかしながら、酸化スケールの回収はロス作業であるにも拘らず、金型表面全体に付着した酸化スケールを取り除くのに大量の離型剤が必要となるとともに、回収装置が大掛かりになるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温の酸化スケールの飛散を抑えて防火・防災面における安全性を確保しつつ、できる限り手間のかからない方法で自動回収する方法、及びその装置をもたらすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明では、熱間鍛造成形品の製造工程中に高温に加熱された材料から剥がれ落ちる酸化スケールを磁界発生手段を備えた搬送手段の基端部に案内し、磁界発生手段により酸化スケールを磁化させて、磁界発生手段の磁力により搬送手段の終端部に設けられた収容部にまで搬送して回収するようにした。
【００１１】
すなわち、ここに開示する第１の技術に係る酸化スケールの回収方法は、熱間鍛造成形品の製造工程中に高温に加熱された材料から生じる酸化スケールを回収する酸化スケールの回収方法であって、前記材料の下方に配置された案内手段と、前記案内手段の下端部の下方に配置された基端部と、前記基端部から上方に向かって延設された搬送部と、前記搬送部に連続して設けられた終端部と、を備えた搬送手段と、前記搬送手段における前記終端部側に配置された収容部とを備え、前記搬送手段の前記基端部は、前記酸化スケールが載置される載置面と、該載置面の裏側に配置された磁界発生手段とを備えるとともに、前記搬送手段の前記搬送部は、前記酸化スケールが搬送される搬送面を備えており、前記案内手段により前記材料から剥がれ落ちる前記酸化スケールを前記基端部に設けられた載置面上に案内する案内工程と、前記載置面上に案内された前記酸化スケールを、前記載置面の裏側に配置された磁界発生手段により磁化させて前記載置面上に吸着させる吸着工程と、前記載置面上に吸着された前記酸化スケールを、前記磁界発生手段が前記載置面の裏側から前記搬送部に設けられた搬送面の裏側を通って前記終端部にまで移動することにより、前記載置面上から前記搬送面上を通って前記終端部にまで搬送する搬送工程と、前記終端部に搬送された前記酸化スケールを前記収容部に収容する収容工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
熱間鍛造成形品の製造工程において、材料は約１２００℃程度に加熱される。このような高温の材料から剥がれ落ちた直後の酸化スケールは高温のため飛散して引火点の低い物質に接触すると発火原因となり得る。本技術によれば、前記案内工程において、材料から剥がれ落ちる酸化スケールを案内手段により自然に集めることができるので、高温の酸化スケールの飛散を防止することができる。また、基端部の載置面上に集められた酸化スケールは磁界発生手段により磁化され、磁界発生手段の動きに伴って終端部まで搬送されて収容部に回収される。このとき、搬送工程で終端部近傍にまで搬送された酸化スケールは、装置周辺に存在する例えばグリス等の引火点（２００℃〜３００℃）未満にまで十分に自然冷却される。そうして、材料から剥がれ落ちる高温の酸化スケールを飛散させることなく、自然に冷却させつつ収容部に回収することができる。
【００１３】
第２の技術は、第１に技術において、前記収容部は、前記終端部の下方に配置された回収箱であり、前記搬送手段の前記終端部は、前記搬送面から前記回収箱に向かって延設された終端面を備えており、前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記終端部に到達した後、前記終端面の裏側から離れつつ前記載置面の裏側に戻るように構成されており、前記収容工程で、前記酸化スケールは、前記磁界発生手段が前記終端面の裏側から離れることにより、前記終端面上から離れて前記回収箱内に落下する。
【００１４】
本技術によれば、終端部まで搬送された酸化スケールを、重力を利用して自然に回収箱内に回収することができるので、酸化スケールの飛散を抑えて安全に回収することができる。また、回収箱に酸化スケールで満たされたときに、新しい回収箱に交換するだけで酸化スケールの回収作業を完了することができるので、回収作業の手間を低減させることができる。
【００１５】
第３の技術は、第１又は第２の技術において、前記案内工程及び前記吸着工程で、前記酸化スケールは、前記酸化スケールに含まれる磁性成分のキュリー温度以下の温度にまで自然冷却され、前記吸着工程で、前記酸化スケールは、前記磁性成分が前記磁界発生手段によって磁化されることにより前記載置面上に吸着される。
【００１６】
酸化スケールには、例えば四酸化三鉄等の磁性成分が含まれる。すなわち、四酸化三鉄はそのキュリー温度（１１３１℃）を超える温度では常磁性体であるため磁化率が低く磁界発生手段によって吸着させることができない。しかしながら、キュリー温度以下の温度では強磁性を示し、磁石に吸着されるようになる。本技術によれば、酸化スケールが、その磁性成分のキュリー温度以下の温度にまで冷却されることにより、磁界発生手段による磁性成分の磁化が可能となり、載置面上に酸化スケールを磁界発生手段の磁力により吸着させることができる。
【００１７】
第４の技術は、第３の技術において、前記酸化スケールの磁性成分は四酸化三鉄である。
【００１８】
すなわち、約１２００℃にまで加熱された材料は、前記案内工程及び前記吸着工程で、四酸化三鉄のキュリー温度（１１３１℃）未満の温度、例えば約６００℃程度にまで自然冷却される。そうして、磁性成分である四酸化三鉄は載置面上で磁界発生手段により磁化され、載置面上に吸着された後、磁界発生手段の動きに伴い搬送面上を滑り上がるように終端部まで搬送される。
【００１９】
第５の技術は、第１〜第４の技術において、前記磁界発生手段はネオジム磁石である。
【００２０】
本技術によれば、強力な永久磁石であるネオジム磁石を備えることにより、載置面上に酸化スケールを確実に吸着させるとともに、搬送面上から酸化スケールがこぼれるのを防止して効果的に酸化スケールを搬送することができる。
【００２１】
第６の技術は、第１〜第５の技術において、前記熱間鍛造成形品の製造工程は、前記材料を加熱する加熱工程と、前記加熱工程において加熱された材料をロール成形するロール成形工程と、前記ロール成形された材料をプレス成形して前記熱間鍛造成形品を得るプレス成形工程とを備えており、前記ロール成形工程において前記材料から生じる前記酸化スケールを回収する。
【００２２】
加熱工程で加熱された材料は約１２００℃の高温であり、このような高温の材料から生じる酸化スケールも高温であるから、加熱工程直後のロール成形工程において材料から剥がれ落ちる酸化スケールの回収は危険性が高い。また、ロール成形工程に用いられるロール成形機は、ロール成型後の搬送ロスを少なくするためにプレス成形装置の搬送高さに合わせて配置されているとともに、一般的に作業員による作業を行いやすいように比較的作業員の手が届く高さに配置されている。そうして、関連装置が周辺に置かれて込み入った作業環境となっている。このような作業環境で床に落ちた酸化スケールを作業員の手により集めたり、床に配置された回収箱に溜まった酸化スケールを掻き出したりする作業を行うことは危険性を伴う上に、装置を停止して行わなければならないため、ラインとしての設備総合効率の悪化を招く。本技術によれば、ロール成形工程に供された材料から剥がれ落ちた酸化スケールを自然に集めて搬送・回収することができるので、酸化スケールの回収作業の負担が軽減される。また、搬送工程中に酸化スケールの温度が十分に低下するため、安全性も確保することができる。
【００２３】
第７の技術は、第６の技術において、前記ロール成形工程において用いられるロール成形機は、安全柵により囲まれており、前記案内手段及び前記搬送手段の前記基端部は、前記安全柵の内側に配置されるとともに、前記搬送手段の前記終端部及び前記収容部は、前記安全柵の外側に配置されており、前記搬送工程において、前記酸化スケールは、前記安全柵の内側から外側に搬送される。
【００２４】
上述のごとく、ロール成形機の高さは比較的低く、周辺に関連装置が配置されて混み合った作業環境であるため、安全性を確保する観点から、少なくともロール成形機の周囲に安全柵を設けることが通常である。よって、従来の酸化スケールの回収方法では、ロール成形機周辺の床に落ちた酸化スケール等を安全柵の内側に入って集める作業が必要となり、手間がかかる上に安全面からも好ましくない。本技術によれば、安全柵を設置したまま、安全柵の内側に立ち入ることなく、安全柵の内側から安全柵の外側まで酸化スケールを運び出すことができるので、酸化スケールの回収作業の安全性を確保することができる。
【００２５】
ここに開示する第８の技術に係る酸化スケールの回収装置は、熱間鍛造成形品の製造工程中に高温に加熱された材料から生じる酸化スケールを回収する酸化スケールの回収装置であって、前記材料の下方に配置され、前記材料から剥がれ落ちる前記酸化スケールを案内する案内手段と、前記案内手段の下端部の下方に配置されて前記案内手段により案内された前記酸化スケールが載置される基端部と、前記基端部から上方に向かって延設されるとともに前記基端部に載置された前記酸化スケールを搬送する搬送部と、前記搬送部に連続して設けられた終端部と、を備えた搬送手段と、前記搬送手段の前記終端部側に配置され、前記基端部から前記搬送部を介して前記終端部に搬送された前記酸化スケールを収容する収容部とを備え、前記搬送手段の前記基端部は、前記酸化スケールが載置される載置面と、該載置面の裏側に配置された磁界発生手段とを備えるとともに、前記搬送手段の前記搬送部は、前記酸化スケールが搬送される搬送面を備えており、前記酸化スケールは、前記磁界発生手段によって磁化されることにより前記載置面上に吸着され、前記載置面上に吸着された前記酸化スケールは、前記磁界発生手段が前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側に亘って移動することにより、前記載置面上から前記搬送面上を移動して前記終端部にまで搬送されることを特徴とする。
【００２６】
本技術によれば、高温の材料から剥がれ落ちる酸化スケールを案内手段により自然に集めることができるので、高温の酸化スケールの飛散を防止することができる。また、基端部の載置面上に集められた酸化スケールは磁界発生手段により磁化され、磁界発生手段の動きに伴って終端部まで搬送されて収容部に回収される。このとき、搬送手段の終端部近傍にまで搬送された酸化スケールは十分に自然冷却される。そうして、材料から剥がれ落ちる高温の酸化スケールを飛散させることなく、自然に冷却させつつ収容部に回収することができる。
【００２７】
第９の技術は、第８の技術において、前記収容部は、前記終端部の下方に配置された回収箱であり、前記搬送手段の前記終端部は、前記搬送面から前記回収箱に向かって延設された終端面を備えており、前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記載置面の裏側に戻るように構成されており、前記酸化スケールは、前記終端部に搬送されたときに、前記磁界発生手段が前記終端面の裏側から離れることにより、前記終端面上から離れて前記回収箱内に落下する。
【００２８】
本技術によれば、終端部まで搬送された酸化スケールを、重力を利用して自然に回収箱内に回収することができるので、酸化スケールを安全に回収することができる。また、回収箱に交換するだけで酸化スケールの回収作業を完了することができるので、回収作業の手間を低減させることができる。
【００２９】
第１０の技術は、第９の技術において、前記搬送手段の前記載置面、前記搬送面、及び前記終端面は連続する長尺状のステンレス板からなり、前記ステンレス板における長手方向の両側に沿って、前記酸化スケールが前記ステンレス板上から側方にこぼれないようにするための一対のガード部が設けられており、前記ガード部と前記ステンレス板との間はシーラントによりシールされている。
【００３０】
本技術によれば、ガード部を設けることにより、酸化スケールの搬送中に、ステンレス板上から側方に酸化スケールがこぼれるのを防止することができる。また、ガード部とステンレス板との隙間をシーラントでシールすることにより、当該隙間からの酸化スケールの脱落を防止することができる。そうして、酸化スケールを効果的に回収することができる。
【００３１】
第１１の技術は、第８〜第１０の技術において、前記載置面は水平に設けられ、前記搬送手段における前記磁界発生手段は、前記載置面の裏側から前記搬送面の裏側を通って前記載置面の裏側に戻る動作を連続的に行うように構成されている。
【００３２】
本技術によれば、前記載置面は水平に設けられているので、酸化スケールは載置面上でこぼれることなく留まることができ、十分な冷却時間を確保することで、安全性を高めることができる。また、十分な冷却時間を確保することで、酸化スケールは、酸化スケールに含まれる磁性成分のキュリー温度以下になるまで載置面上で確実に自然冷却される。酸化スケールの磁性成分は、キュリー温度を超える温度では常磁性体であるため磁化されないが、キュリー温度以下にまで冷却されることで強磁性を示し磁界発生手段により磁化され、酸化スケールは載置面上に吸着される。そうして、酸化スケールは、磁界発生手段の移動に伴って搬送面上を搬送される。また、磁界発生手段は、常に載置面の裏側から搬送面の裏側に配置されるように構成されているため、酸化スケールが常に搬送されるので、成形作業を中断することなく効率的に酸化スケールの回収作業を行うことができる。
【００３３】
第１２の技術は、第８〜第１１の技術において、前記熱間鍛造成形品の製造工程は、前記材料を加熱する加熱工程と、前記加熱工程において加熱された材料をロール成形するロール成形工程と、前記ロール成形された材料をプレス成形して前記熱間鍛造成形品を得るプレス成形工程とを備えており、前記案内手段の上端部は、前記ロール成形工程において用いられるロール成形機の上金型と下金型に挟まれた前記材料の下方に配置されている。
【００３４】
上述のごとく、加熱工程直後のロール成形工程において材料から剥がれ落ちる酸化スケールの回収は危険性が高い。また、ロール成形機は、比較的作業員の手が届く高さに配置されているとともに、関連装置が周辺に置かれて込み入った環境となっているため、酸化スケールの回収作業は危険性を伴うのみならず、装置を停止して行わなければならないため、ラインとしての設備総合効率の悪化を招く。本技術によれば、ロール成形工程に供された材料から剥がれ落ちた酸化スケールが、材料の下方に配置された案内手段によって自然に集められ、搬送手段及び収容部により容易に搬送・回収される。そうして、酸化スケールの回収作業の負担が軽減される。また、搬送工程中に酸化スケールの温度が十分に低下するため、安全性も確保することができる。
【００３５】
第１３の技術は、第１２の技術において、前記ロール成形機は、安全柵により囲まれており、前記案内手段及び前記搬送手段の前記基端部は、前記安全柵の内側に配置されるとともに、前記搬送手段の前記終端部及び前記収容部は、前記安全柵の外側に配置されている。
【００３６】
上述のごとく、安全性を確保する観点から、少なくともロール成形機の周囲に安全柵を設けることが通常である。本技術によれば、安全柵を設置したまま、安全柵の内側に立ち入ることなく、安全柵の内側から安全柵の外側まで酸化スケールを運び出すことができるので、酸化スケールの回収作業の安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上述べたように、本技術によれば、案内工程において、材料から剥がれ落ちる酸化スケールを案内手段により自然に集めることができるので、高温の酸化スケールの飛散を防止することができる。また、基端部の載置面上に集められた酸化スケールは磁界発生手段により磁化され、磁界発生手段の動きに伴って終端部まで搬送されて収容部に回収される。このとき、搬送工程で終端部近傍にまで搬送された酸化スケールは、装置周辺に存在する例えばグリス等の引火点未満にまで十分に自然冷却される。そうして、材料から剥がれ落ちる高温の酸化スケールを飛散させることなく、自然に冷却させつつ収容部に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、実施形態１に係る酸化スケールの回収装置が設置されたクランクシャフトの製造工程の装置構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、クランクシャフトの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、図１の酸化スケールの回収装置とロール成形機を模式的に示す斜視図である。なお、簡単のため、鋼材を支持する支持具及び酸化スケールの回収装置に設けられた駆動用モータの図示を省略している。
【図４】図４は、図１の酸化スケールの回収装置とロール成形機を模式的に示す正面図である。
【図５】図５は、図１の酸化スケールの回収装置とロール成形機を模式的に示す側面図である。
【図６】図６は、図１の酸化スケールの回収装置とロール成形機を模式的に示す平面図である。
【図７】図７は、図６の平面図において、シュートの収集部の図示を省略するとともに、ステンレス板を仮想線で示した図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る酸化スケールの回収方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００４０】
（実施形態１）
＜クランクシャフトの製造装置及び製造工程＞
図１及び図２は、自動車エンジンの部品であるクランクシャフトＣ（熱間鍛造成形品）の製造装置の構成及び製造工程の概略を示している。
【００４１】
クランクシャフトＣは、例えば四輪自動車等の車両に載置される直列４気筒ガソリンエンジンの部品である。クランクシャフトＣが搭載されるエンジンの構成について図示及び詳細な説明は省略するが、クランクシャフトＣは、シリンダブロックに設けられたクランクケースに回転自在に支持されるとともにコネクティングロッドによってシリンダボア内のピストンに連結される。そうして、クランクシャフトＣは、ピストンの往復運動を回転運動に変換させて、エンジンの出力回転軸として機能する。
【００４２】
クランクシャフトＣの製造工程は、以下の通りである。
【００４３】
まず、図１及び図２に示すように、加熱工程Ｓ１１において、例えば丸棒の鋼材８（材料）を、バーヒータ１１により約１２００℃程度に加熱する。鋼材８は、非常に高温に加熱されるため、安全性を確保する観点から、バーヒータ１１の周囲にはバーヒータ用安全柵１２が設置されている。なお、図１中、破線矢印は鋼材８の流れを示し、白抜き矢印は酸化スケールの流れを示している。
【００４４】
そして、バーヒータ１１の出口には、図示しない側長機と、ホットシャーという上下半割の刃とが設置されている。加熱された鋼材８は、これら側長機及びホットシャーにより、クランクシャフトＣの製造に必要な長さに切断される。
【００４５】
次に、ロール成形工程Ｓ１２において、加熱工程Ｓ１１で加熱及び切断された鋼材８は、支持棒１４で支持され、ロール成形機１３によりロール成形される。すなわち、このロール成形工程Ｓ１２において、鋼材８は、つぶし加工される。なお、図２では、簡単のためロール成形機１３のうち下金型１３Ａのみ図示し、上金型１３Ｂは図示を省略している。また、ロール成形機１３についても、安全性を確保する観点から、バーヒータ１１と同様に、ロール成形機用安全柵１５（安全柵）により囲まれている。
【００４６】
そして、プレス成形工程Ｓ１３において、鋼材８をプレス成形装置１６によりプレス成形してクランクシャフトＣを得る。プレス成形装置１６は、図示はしないが、荒型、仕上げ型、及びトリミング型が図１の紙面上左から順に配置されている。プレス成形装置１６内に搬送された鋼材８は、左から順に荒成形、仕上げ成形、及びトリミング成形されて熱間鍛造成形品としてのクランクシャフトＣが完成する。その後、クランクシャフトＣは、その軸部に高周波焼入れ、浸炭、窒化(タフトライド)が施されて、エンジン部品として供される。
【００４７】
＜鋼材＞
クランクシャフトＣは、高強度が求められることから、その材料である鋼材８としては、例えば特殊鋼、炭素鋼、特殊鋳鉄などの丸棒等が使用される。
【００４８】
＜酸化スケール＞
鋼材８は、バーヒータ１１により加熱されると、その表面が酸化されて酸化物を生じる。この酸化物は、クランクシャフトＣの製造工程中に次第に成長して嵩高くなり、やがて酸化スケール５として剥がれ落ちる。酸化スケール５は、バーヒータ１１周辺、ロール成形機１３周辺、及びプレス成形装置１６周辺で剥離・脱落する。特に、ロール成形機１３の周辺において、バーヒータ１１により加熱された直後及びロール成形後の鋼材８から高温の酸化スケール５が大量に剥離・脱落する。
【００４９】
酸化スケール５は、鋼材８の成分の酸化物からなり、磁性成分を含む。磁性成分は、具体的には例えば四酸化三鉄、酸化第一鉄、酸化第二鉄等であり、特に主成分として四酸化三鉄である。例えば、四酸化三鉄は、キュリー温度を超える温度では常磁性を示す一方、キュリー温度以下にまで冷却されると強磁性を示すことが知られている。なお、四酸化三鉄のキュリー温度は１１３１℃である。
【００５０】
＜酸化スケールの回収装置＞
本実施形態に係る酸化スケール５の回収装置１（酸化スケールの回収装置）の構成を、図１及び図３〜図７に示す。酸化スケール５の回収装置１は、クランクシャフトＣの製造工程中、特にロール成形工程Ｓ１２において、高温に加熱された鋼材８から生じる酸化スケール５を回収するためのものである。酸化スケール５の回収装置１は、図１に示すように、シュート２（案内手段）と、マグネットコンベヤ３（搬送手段）と、回収箱４（収容部）とを備えている。以下、各構成について詳述する。
【００５１】
−シュート−
シュート２は、鋼材８から剥がれ落ちる酸化スケール５を案内するためのものである。
【００５２】
シュート２は、図３、図４及び図６に示すように、傾斜部２１と、収集部２２とを備える。
【００５３】
傾斜部２１は、図３及び図４に示すように、その上端部がロール成形機１３の上金型１３Ｂと下金型１３Ａに挟まれた鋼材８の下方に配置されている。そして、下方に向かって傾斜する通路を形成している。
【００５４】
収集部２２は、図３及び図６に示すように、傾斜部２１の下端部が挿入された開口部２２１を備えるとともに、当該開口部２２１から下側に向かって徐々に狭くなるように構成されている。そして、開口部２２１の下方には桟２２２が形成されている。
【００５５】
鋼材８から剥がれ落ちた酸化スケール５は、図３に示すように、シュート２の傾斜部２１を通じて、収集部２２の桟２２１の間から桟２２１の下側に集められる。桟２２１の下側には、図３に示すようにマグネットコンベヤ３の基端部３Ａが配置されており、桟２２１の間から落ちた酸化スケール５は、図５に示すように、基端部３Ａの後述する載置面３１Ａ上に載置される。
【００５６】
シュート２の形状及び構成は、特に限定されるものではなく、鋼材８から剥がれ落ちる酸化スケール５が床等にこぼれることなく、載置面３１Ａ上に載置されるように構成されていればどのような形状及び構成であってもよい。具体的には例えば、傾斜部２１と収集部２２とが一体に構成されていてもよい。シュート２の材質は、高温の酸化スケール５が案内されるため、安全性の観点から、ステンレス鋼などの金属製とすることができる。
【００５７】
−マグネットコンベヤ−
マグネットコンベヤ３は、酸化スケール５を搬送するためのものである。
【００５８】
マグネットコンベヤ３は、図３に示すように、シュート２の収集部２２の下端部の下方に配置された平坦な基端部３Ａと、この基端部３Ａから上方に向かって延設されて基端部３Ａに載置された酸化スケール５を搬送する搬送部３Ｂと、この搬送部３Ｂに連続して設けられた終端部３Ｃとを備えている。そして、基端部３Ａ、搬送部３Ｂ、及び終端部３Ｃは、それぞれ酸化スケール５が載置される載置面３１Ａ、酸化スケール５が搬送される搬送面３１Ｂ、及び終端面３１Ｃを備えている。
【００５９】
また、マグネットコンベヤ３は、図３に示すように、コンベヤ本体３０と、コンベヤ本体の上側に配置されたステンレス部材３１とを備えている。
【００６０】
ステンレス部材３１は、長尺状の部材であり、コンベヤ本体３０の全体に亘って連続するように配置されて酸化スケール５の搬送路３１Ｚ（ステンレス板）を形成している。そして、搬送路３１Ｚは、上述の載置面３１Ａ、搬送面３１Ｂ、及び終端面３１Ｃを形成している。なお、図３及び図５に示すように、搬送路３１Ｚの載置面３１Ａは水平に設けられている。また、終端面３１Ｃは、搬送面３１Ｂから回収箱４に向かって垂直下方に延設されている。
【００６１】
ステンレス部材３１には、図３に示すように、長手方向の両側に沿って、一対のガード部３１Ｄが設けられている。ガード部３１Ｄと搬送路３１Ｚとの接合部３１Ｅは耐熱性シーラントによりシールされている。これにより、酸化スケール５は、ステンレス部材３１上から側方にこぼれないようになっている。
【００６２】
コンベヤ本体３０は、図３〜図７に示すように、基端部３Ａから終端部３Ｃに亘って、ステンレス部材３１の下側に沿うように配置されている。コンベヤ本体３０は、本体ケース３０Ａと、本体ケース３０Ａ中に配置されたローラ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ（以下、ローラ３４と総称することがある）と、これらローラ３４に掛けられた一対のチェーン３３と、一対のチェーン３３に取り付けられた複数の磁石３２（磁界発生手段）と、ローラ３４Ｃに取り付けられた駆動用モータ３５とを備えている。
【００６３】
図５に示すように、コンベヤ本体３０は、駆動用モータ３５が駆動することにより、ローラ３４が矢印３４Ｄの方向に回転し、一対のチェーン３３が矢印３４Ｄの方向に駆動される。そうして、一対のチェーン３３に取り付けられた複数の磁石３２が、一対のチェーン３３の動きに伴って矢印３４Ｄの方向に移動する。そうして、磁石３２は、載置面３１Ａの裏側から搬送面３１Ｂの裏側に亘って移動する。また、磁石３２は、前記載置面３１Ａの裏側から前記搬送面の裏側を通って終端部３Ｃ、すなわち終端面３１Ｃの上端にまで到達する。その後、一対のチェーン３３がローラ３４Ｃの回転に伴って矢印３４Ｄの方向に回転することにより、磁石３２は、ローラ３４Ｂ及びローラ３４Ｃに向かって戻るように移動し、やがて載置面３１Ａの裏側に戻るように構成されている。すなわち、図５に示すように、磁石３２は、終端部３Ｃの終端面３１Ｃの上端から下端にかけて、終端面３１Ｃの裏側から徐々に離れるように構成されている。
【００６４】
なお、コンベヤ本体３０は、駆動用モータ３５を常時駆動させておくことにより、常にチェーン３３が駆動されて、磁石３２が連続的に矢印３４Ｄの方向に移動するようになっている。換言すると、磁石３２は、載置面３１Ａの裏側から搬送面３１Ｂの裏側を通って載置面３１Ａの裏側に戻る動作を連続的に行うように構成されている。
【００６５】
なお、マグネットコンベヤ３の磁石３２、マグネットコンベヤ３の配置、及びマグネットコンベヤ３のその他の構成については、後述する酸化スケール５の回収方法の説明を行った後に詳述する。
【００６６】
−回収箱−
回収箱４は、基端部３Ａから搬送部３Ｂを介して終端部３Ｃに搬送された酸化スケール５を収容するためのものであり、図３、及び図５〜図７に示すように、マグネットコンベヤ３の終端部３Ｃ側、すなわち終端部３Ｃの下方に配置されている。回収箱４の材質は、特に限定されるものではないが、例えば鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属製とすることができる。回収箱４の形状は、図３及び図５に示すように、台車形状のものであってもよいし、箱形状や缶形状のものであってもよい。
【００６７】
＜酸化スケールの回収方法＞
図８に示すように、本実施形態に係る酸化スケール５の回収装置１を用いた酸化スケール５の回収方法は、酸化スケール５の案内工程Ｓ１と、吸着工程Ｓ２と、搬送工程Ｓ３と、収容工程Ｓ４とを備えている。
【００６８】
−案内工程及び吸着工程−
案内工程Ｓ１では、シュート２により鋼材８から剥がれ落ちる酸化スケール５をマグネットコンベヤ３の基端部３Ａに設けられた載置面３１Ａ上に案内する。
【００６９】
そして、吸着工程Ｓ２では、載置面３１Ａ上に案内された酸化スケール５を、載置面３１Ａの裏側に配置された磁石３２により磁化させて、載置面３１Ａ上に吸着させる。
【００７０】
酸化スケール５は、約１２００℃に加熱された鋼材８から剥がれ落ちた直後の状態（図５中符号５Ａで示す）では非常に高温状態である。そして、案内工程Ｓ１において、シュート２により案内され、吸着工程Ｓ２において載置面３１Ａ上に載置された状態（図５中符号５Ｂで示す）では、約６００℃程度にまで自然冷却される。すなわち、酸化スケール５に含まれる磁性成分としての四酸化三鉄のキュリー温度（１１３１℃）以下の温度にまで自然冷却される。四酸化三鉄のような磁性成分は、キュリー温度を超える温度では常磁性体であるため磁石３２により磁化されないが、キュリー温度以下にまで冷却されると強磁性を示し磁石３２により磁化される。そうして、酸化スケール５は、四酸化三鉄が磁石３２によって磁化されることにより、載置面３１Ａ上に磁石３２の磁力によって吸着される。特に、載置面３１Ａは、平坦な基端部３Ａに水平に設けられているため、高温の酸化スケール５が載置面３１Ａ上に留まり、十分冷却された後に磁化されて搬送面３１Ｂに送られる。
【００７１】
−搬送工程−
次に、搬送工程Ｓ３では、載置面３１Ａ上に吸着された酸化スケール５は、磁石３２が載置面３１Ａの裏側から搬送面３１Ｂの裏側を通って前記終端部３Ｃにまで移動するのに伴い、搬送面３１Ｂ上を滑り上がるように移動して、載置面３１Ａ上から終端部３Ｃまで搬送される。
【００７２】
ここで、図５に示すように、終端部３Ｃ近傍まで搬送された状態（図５中符号５Ｃで示す）では、酸化スケール５の温度は約１００℃程度にまで低下している。これは、装置周辺に存在する例えばグリス等の引火点（２００℃〜３００℃）より低い温度である。従って、本実施形態に係る酸化スケール５の回収装置１及び回収方法によれば、鋼材８から剥がれ落ちる高温の酸化スケール５を飛散させることなく自然に収集し、十分に自然冷却させつつ搬送することができる。
【００７３】
−収容工程−
そして、磁石３２は、上述のごとく、終端面３１Ｃの裏側から徐々に離れるように構成されているから、収容工程Ｓ４において、酸化スケール５は、終端部３Ｃに搬送されたときに、磁石３２による磁力が次第に弱くなり、終端面３１Ｃ上から離れて回収箱４内に落下して収容される。本構成によれば、終端部３Ｃまで搬送された酸化スケール５を、重力を利用して自然に回収箱４内に回収することができるので、酸化スケール５の飛散を抑えて安全に回収することができる。
【００７４】
なお、マグネットコンベヤ３は、上述のごとく、駆動用モータ３５を常時駆動させておくことにより、磁石３２が常に載置面３１Ａの裏側から搬送面３１Ｂの裏側に移動するように構成されているから、酸化スケール５の搬送を連続的に行うことができるので、効率的に回収作業を行うことができる。そして、回収箱４が酸化スケール５で満たされたときに、新しい回収箱４に交換するだけで酸化スケール５の回収作業を完了することができるので、回収作業の手間を低減させることができる。
【００７５】
＜マグネットコンベヤの磁石について＞
マグネットコンベヤ３の磁石３２は、酸化スケール５の磁性成分を磁化させて、その磁力により載置面３１Ａ上に酸化スケール５を吸着させる役割を有する。磁石３２は、高温の酸化スケール５が搬送路３１からこぼれ落ちないように搬送路３１上に強く吸着させる観点から、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石が好ましく、特に好ましくはネオジム磁石である。
【００７６】
磁石３２の形状は、図３及び図５に示すように、短冊状であり、複数の磁石３２がマグネットコンベヤ３の搬送方向に並んで配置されている。磁石３２の形状は、短冊状に限定されるものではなく、円板状、棒状などの他の形状であってもよい。磁石３２の大きさは、特に限定されるものではないが、例えば幅１０ｃｍ、長さ５０ｃｍ、厚さ５ｃｍとすることができる。また、磁石３２の個数は、特に限定されるものではないが、酸化スケール５を確実にステンレス板３１上に吸着させる観点から、隣接する磁石３２間の距離が例えば１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下となるように構成することができる。なお、一定の大きさの磁石を並べる構成の代わりに、シート状の磁石をベルト状に構成したもの等を用いてもよい。
【００７７】
＜マグネットコンベヤの配置について＞
シュート２及びマグネットコンベヤ３の基端部３Ａは、図１及び図５に示すように、ロール成形機用安全柵１５の内側に配置されている。そして、マグネットコンベヤ３の終端部３Ｃ及び回収箱４は、ロール成形機用安全柵１５の外側に配置されている。本構成によれば、ロール成形機用安全柵１５の内側に立ち入ることなく、ロール成形機用安全柵１５の内側から外側まで酸化スケール５を運び出すことができるので、酸化スケール５の回収作業の安全性を確保することができる。
【００７８】
＜マグネットコンベヤのその他の構成について＞
載置面３１Ａは、酸化スケール５を十分に自然冷却させる観点から、例えば長さ１ｍ程度、搬送面は長さ２ｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではなく、装置構成に応じて適宜短く又は長く構成してもよい。
【００７９】
また、搬送路３１の幅は、例えば０．５ｍとすることができるが、特に限定されるものではなく、装置構成に応じて適宜広く又は狭く構成してもよい。
【００８０】
搬送部３Ｂの勾配は、酸化スケール５が搬送面３１Ｂ上からこぼれ落ちることなく効率的に搬送する観点から、地面からの角度が好ましくは２０度以上６０度以下、より好ましくは３０度以上５０度以下とすることができるが、装置構成に応じて適宜小さく又は大きくしてもよい。
【００８１】
磁石３２の進行速度は、酸化スケール５を強く吸着させるとともに効率的に搬送させる観点から、好ましくは１ｃｍ／秒以上３０ｃｍ／秒以下、より好ましくは５ｃｍ／秒以上２５ｃｍ／秒以下、特に１０ｃｍ／秒以上２０ｃｍ／秒以下とすることができるが、装置構成に応じて適宜早く又は遅くしてもよい。
【００８２】
（実施形態２）
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８３】
実施形態１において、酸化スケール５の回収装置１は、ロール成形機１３によるロール成形工程Ｓ１２で生じる酸化スケール５を回収するために、ロール成形機１３周辺に設けられている構成であったが、当該構成に代えて、又は当該構成に加えて、バーヒータ１１及び／又はプレス成形装置１６の周辺に設置して、加熱工程Ｓ１１及び／又はプレス成形工程Ｓ１３で生じる酸化スケール５の回収に用いる構成としてもよい。
【００８４】
（その他の実施形態）
実施形態１，２では、熱間鍛造成形品としてクランクシャフトＣについて述べたが、熱間鍛造成形品は、クランクシャフトＣに限定されるものではなく、例えばコネクティングロッド、カムシャフト等であってもよい。また、自動車エンジンに限らず、自動車のミッション部品、サスペンション部品等や、航空機や船舶等の内燃機関の各種部品、その他熱間鍛造法を用いて製造される製品の製造工程における酸化スケールの回収作業において、本開示の技術を好ましく適用することができる。また、熱間鍛造成形品の材料としての鋼材８は、熱間鍛造成形品の仕様等により適宜変更することができる。
【００８５】
実施形態１，２では、磁界発生手段としての磁石３２は、永久磁石が好ましいことを述べたが、磁界発生手段としての磁石３２は、永久磁石に限らず、電磁石、無冷媒の超電導磁石等の磁石を採用することもできる。また、磁界発生手段としてコイル等の他の構成を採用することもできる。なお、永久磁石以外の構成を採用する場合は、配線の取り回しや熱の影響への配慮が必要となり得る。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、高温の酸化スケールの飛散を抑えて防火・防災面における安全性を確保しつつ、できる限り手間のかからない方法で自動回収する方法、及びその装置をもたらすことができるので、極めて有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１    回収装置 
２    シュート（案内手段）
２１    傾斜部
２２    収集部
３    マグネットコンベヤ（搬送手段）
３Ａ    基端部
３Ｂ    搬送部
３Ｃ    終端部
３１    搬送路（ステンレス板）
３１Ａ    載置面
３１Ｂ    搬送面
３１Ｃ    終端面
３２    磁石（磁界発生手段）
４    回収箱（収容部）
５    酸化スケール
８    鋼材（材料）
１１    バーヒータ
１２    バーヒータ用安全柵
１３    ロール成形機
１３Ａ    下金型
１３Ｂ    上金型
１４    支持棒
１５    ロール成形機用安全柵（安全柵）
１６    プレス成形装置
Ｃ    クランクシャフト（熱間鍛造成形品）
Ｓ１    案内工程
Ｓ２    吸着工程
Ｓ３    搬送工程
Ｓ４    収容工程
Ｓ１１    加熱工程
Ｓ１２    ロール成形工程
Ｓ１３    プレス成形工程
【図１】
2018034163.tif 000003
【図２】
2018034163.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018034163.tif 000008
【図７】
2018034163.tif 000009
【図８】
2018034163.tif 000010