(57)【要約】【課題】熱間の被加工材から鍛造マニピュレータの把持治具への抜熱を低減することにより、熱間被加工材の表面温度低下にともなう鍛造時の局所的な変形量低下を抑制することが可能な鍛造マニピュレータ用の把持治具を提供する。【解決手段】本発明の把持治具２は、熱間鍛造に用いられる鍛造マニピュレータ１に用いられ且つ被加工材Ｗを把持可能なように開閉自在に配備された鍛造マニピュレータ用の把持治具であって、把持治具２における被加工材Ｗと接触する面に、被加工材Ｗとの接触面積が小さくなるように複数の突起部１０が備えられ、突起部１０が耐熱温度６００℃以上を有する耐熱材料からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間鍛造に用いられる鍛造マニピュレータに用いられ且つ被加工材を把持可能なように開閉自在に配備された鍛造マニピュレータ用の把持治具であって、
前記把持治具における前記被加工材と接触する面に、前記被加工材との接触面積が小さくなるように複数の突起部が備えられ、前記突起部が耐熱温度６００℃以上を有する耐熱材料からなる
ことを特徴とする鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項２】
前記突起部が半球状であることを特徴とする請求項１に記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項３】
前記突起部の表面に凹凸を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項４】
前記突起部は、ニッケル基合金、コバルト合金、超硬合金、セラミックス、金属間化合物のいずれか１つ以上から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項５】
前記突起部が、前記把持治具に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項６】
本体部と、前記本体部に取り付けられるプレート部とを有していて、前記プレート部に前記突起部が装着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項７】
前記プレート部と前記本体部とが対面する側において、前記プレート部と前記本体部が非接触とされることで空隙部が形成され、前記空隙部が前記突起部に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項８】
前記空隙部が、前記プレート部と前記本体部との少なくともいずれか一方に形成された凹部であることを特徴とする請求項７に記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【請求項９】
前記空隙部内に断熱材が配備されることを特徴とする請求項７又は８に記載の鍛造マニピュレータ用の把持治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造マニピュレータに用いられる被加工材の把持治具に関し、さらに詳しくは、熱間加工される被加工材の温度低下を低減できる鍛造マニピュレータに用いられる把持治具に関するものであり、特に、チタン合金やニッケル基合金などの難加工性金属材料の熱間鍛造に用いられる鍛造マニピュレータ用の把持治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、チタン合金やニッケル基合金などは、優れた機械的特性を有することから、航空機や車両など輸送機器のエンジン部材あるいは構造部材に用いられている。チタン合金やニッケル基合金は難加工性金属材料であり加工が難しいとされる被加工材である。このように難しい被加工材を用いて、上述した部材を鍛造品として製造するに際しては、一般に熱間鍛造が用いられる。
【０００３】
熱間鍛造は、予め所定の形状が形成された金型もしくは工具を用いて、高温状態に保持された被加工材に圧力を加えることで、被加工材を引き伸ばしたり圧縮したりするように変形させながら所定の形状に成形するものである。熱間鍛造を用いれば、被加工材の材料組織が緻密化および均質化し、耐衝撃破壊性など機械的特性に優れた鍛造品を得ることができる。
【０００４】
熱間鍛造においては、加熱炉等で高温に加熱された被加工材を搬送・把持するために、鍛造マニピュレータがしばしば使用される。一般に鍛造マニピュレータは、被加工材を把持する一対の把持治具（一対以上の把持治具を有することもある）と、把持治具を支持するアーム、把持治具およびアームを開閉する機構を有する駆動部などからなり、上述の把持治具の被加工材との接触面は、被加工材を確実に把持するために被加工材と面接触もしくは線接触する形状となっている。
【０００５】
しかしながら、チタン合金やニッケル基合金などの難加工性金属材料の熱間鍛造においては、高温に加熱された被加工材を上述の把持治具で把持した際に、被加工材から把持治具へ抜熱が生じることで、被加工材の表面温度が局部的に低下した箇所が発生する。抜熱により低温化した箇所は変形し難くなり、材料組織の緻密化および均質化が妨げられ、ひいては、鍛造品の超音波探傷検査におけるノイズ増大や機械的特性の低下に繋がる虞がある。
【０００６】
熱間鍛造に関連する技術として、特許文献１，２に開示されたものがある。
特許文献１は、 被鍛造材素材を潤滑剤で被覆する潤滑剤被覆工程と、前記潤滑剤被覆工程により潤滑剤が被覆された被鍛造材素材の少なくとも一部に、更に、金属製の被覆材を被覆して被鍛造材とする被鍛造材製造工程と、前記被鍛造材を熱間鍛造温度まで加熱して加熱材とする加熱工程と、前記加熱材を用いて熱間鍛造する熱間鍛造工程と、を含む熱間鍛造方法を開示する。
【０００７】
特許文献２は、Ｔｉ基合金からなる被鍛造材の把持治具を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２１０２８９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した特許文献１，２は、熱間鍛造に関連する技術を開示しているものの、本願が意図する問題を解決するに足りるものではない。
例えば、特許文献１に開示された技術の場合、被加工材に金属製の被覆材を被覆する工程と、鍛造後に被加工材から被覆材を除去する工程を有するものであり、鍛造品の寸法精度が低下する等の問題が生じる虞がある。そもそも、特許文献１の技術は、熱間の被加工材から鍛造マニピュレータの把持治具への抜熱を低減することに着目しておらず、抜熱に伴う不具合を解消できるものとはなっていない。
【００１０】
また、特許文献２に示された技術は、被加工材の温度低下抑制を目的とするものであるが、この技術を実際の現場で使用した場合、繰返し鍛造を行なうことで把持治具の温度が上昇すると、把持治具が変形または摩耗してしまい、頻繁な修理または交換が必要となる虞がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、熱間の被加工材から鍛造マニピュレータの把持治具への抜熱を低減することにより、熱間被加工材の表面温度低下にともなう鍛造時の局所的な変形量低下を抑制することが可能な鍛造マニピュレータ用の把持治具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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の鍛造マニピュレータ用の把持治具は、以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の鍛造マニピュレータ用の把持治具は、熱間鍛造に用いられる鍛造マニピュレータに用いられ且つ被加工材を把持可能なように開閉自在に配備された鍛造マニピュレータ用の把持治具であって、前記把持治具における前記被加工材と接触する面に、前記被加工材との接触面積が小さくなるように複数の突起部が備えられ、前記突起部が耐熱温度６００℃以上を有する耐熱材料からなることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記突起部が半球状であるとよい。
好ましくは、前記突起部の表面に凹凸を備えるとよい。
好ましくは、前記突起部は、ニッケル基合金、コバルト合金、超硬合金、セラミックス、金属間化合物のいずれか１つ以上から構成されるとよい。
好ましくは、前記突起部が、前記把持治具に対して着脱可能に取り付けられているとよい。
【００１３】
好ましくは、本体部と、前記本体部に取り付けられるプレート部とを有していて、前記プレート部に前記突起部が装着されているとよい。
好ましくは、前記プレート部と前記本体部とが対面する側において、前記プレート部と前記本体部が非接触とされることで空隙部が形成され、前記空隙部が前記突起部に対応する位置に形成されているとよい。
【００１４】
好ましくは、前記空隙部が、前記プレート部と前記本体部との少なくともいずれか一方に形成された凹部であるとよい。
好ましくは、前記空隙部内に断熱材が配備されるとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鍛造マニピュレータ用の把持治具を用いれば、熱間の被加工材からの抜熱を低減することにより、熱間被加工材の表面温度低下にともなう鍛造時の局所的な変形量低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】鍛造マニピュレータを模式的に示した図である。
【図２】一対の把持治具の一方側のみを示した図である。
【図３】図２の把持治具を、プレート部と本体部とに分割して示した図である。
【図４】図３の把持治具を裏側から見た図である。
【図５】突起部とプレート部と本体部との組み付け構造を示した断面図である。
【図６】突起部とプレート部と本体部との組み付け構造を示した断面図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る鍛造マニピュレータ用の把持治具について、図面に基づき詳しく説明する。
大型の鍛造品を鍛造するに際しては、被加工材Ｗを鍛造マニピュレータ１により把持し、プレス装置まで搬送したり、把持したまま鍛造を行うようにしている。
図１に示すように、鍛造マニピュレータ１は、鍛造加工に供する被加工材Ｗを挟持するための一対の把持治具２と、この把持治具２を支持するアーム３（支持体）と、把持治具２およびアーム３を開閉する駆動部（図示せず）と、駆動部が内蔵され且つ移動可能とされた台車（図示せず）とから構成されている。
【００１８】
図１に示すように、鍛造マニピュレータ１は、鍛造加工に供する被加工材Ｗを挟持するための一対の把持治具２と、この把持治具２を支持するアーム３（支持体）と、アーム３を駆動する駆動部１４と、アーム３及び駆動部１４が搭載され、移動可能とされた台車（図示せず）とから構成されている。
図１に示すように、一対の把持治具２は、アーム３を駆動することにより、互いに近接離反（開閉）するようになっている。この一対の把持治具２により、被加工材Ｗを挟み込むようにして保持可能としている。把持治具２の具体的な形状は、把持対象である被加工材Ｗの形状により、様々な形状を呈するものとなるが、本発明では、図２に示すように、側面視で「への字形状（ブーメラン形状）」を呈するものを例示している。
【００１９】
図３，４に示す如く、把持治具２は、への字形状とされた本体部４と、この本体部４に取り付けられる板状のプレート部５とから構成されている。
本体部４は、鍛造や機械加工で成形された部材であったり、鋼板を溶接するなどして構成された部材であり、プレート部５と接する本体底部６と、本体底部６の両端側から立設するように設けられた本体側壁部７とを有している。本体側壁部７には、前述したアーム３に取り付けられるための貫通孔が形成されており、この貫通孔に枢支軸８が貫通することで、一対の把持治具２の基端部が、アーム３に回動自在に取り付くようになっている。
【００２０】
本体底部６であって、プレート部５と向き合う面には、複数の凹部９が設けられている。この凹部９の詳細は後述する。
一方、本体底部６であって凹部９が形成された面には、プレート部５が覆い被さるように取り付けられる。このプレート部５は板状の部材である。このプレート部５には、複数の突起部１０が取り付けられている。突起部１０は、本体底部６とは反対側に突出するように設けられており、突起部１０の数や配置位置は、把持する被加工材Ｗの大きさや形状、重量に応じて最適な個数、大きさとされる。図２の場合、プレート部５の両縁部にそれぞれ８個、直線状に配備されている。突起部１０は、２個以上数十個以下であるとよい。
【００２１】
このようにして形成された把持治具２が一対用意され、互いに対面するように、言い換えれば、プレート部５がに設けられた突起部１０が対面するようにアーム３にて支持される。
本願発明の把持治具２は、上記した構造に加え、以下のような特徴的な構成を有している。
【００２２】
まず、前述した如く、把持治具２の被加工材Ｗと接触する面、言い換えれば、プレート部５の反本体部４側に設けられた突起部１０に関し、半球状（側面視で半円状）とされている。このように半球状とされることにより、突起部１０と被加工材Ｗとの接触面積が小さくなり、被加工材Ｗから把持治具２へ向けての熱伝達、言い換えれば、被加工材Ｗからの抜熱を可及的に少なくすることができる。
【００２３】
加えて、突起部１０自体が被加工材Ｗの熱に耐えるために、突起部１０は、耐熱温度が６００℃以上を有する耐熱材料から構成されている。具体的には、ニッケル基合金、コバルト合金、超硬合金、セラミックス、金属間化合物のいずれか１つ以上から構成される。
なお、突起部１０の頂部においては、表面に凹凸を備えるとよい。この凹凸が存在することで、一対の把持治具２により被加工材Ｗを強固に挟み込むことが可能となる（滑り止め効果）。
【００２４】
さて、上記した突起部１０は、プレート部５に溶接などで固着されていてもよいが、好ましくは、以下の構造で取り付けられるとよい。
図５に示す如く、まず、半球状とされた突起部１０の底部にはボルト部１１が立設されている。このボルト部１１は、プレート部５の所定位置に形成された貫通孔に挿入され、プレート部５の裏側からナット１２で締め付けられる。このように着脱可能な構造により、突起部１０はプレート部５に一体となるようになると共に、突起部１０が摩耗するなどして痛んだ際にも、交換を容易なものとすることができる。
【００２５】
一方、本体底部６には、一つ一つの突起部１０に対応する位置に凹部９が形成されており、プレート部５を本体部４に取り付けた後には、突起部１０のボルト部１１とそれを締め付けるナット１２は、凹部９内に収まるようになっている。突起部１０に設けられたボルト部１１とそれを締め付けるナット１２は、本体底部６の凹部９に対して非接触とされ、凹部９内に空隙部が存在することとなる。この凹部９内の空隙部により、被加工材Ｗからの把持治具２への抜熱が阻止される。
【００２６】
なお、上記の説明では、本体部４側に凹部９がある実施例を述べたが、プレート部５と本体部４の接触面で、少なくともどちらか一方に穴隙もしくは凹部を備えるとよい。また、プレート部５と本体部４の間に断熱材１３を備えるとなおよい。
図６には、突起部１０の取り付け構造の変形例が示してある。
この例では、図５と同様に、突起部１０がプレート部５の所定位置に、ボルトナット構造により取り付けられている。
【００２７】
一方、本体底部６には、全て乃至は複数の突起部１０を含むような広さの凹部９が形成されており、プレート部５を本体部４に取り付けた後には、突起部１０のボルト部１１とそれを締め付けるナット１２は、広範囲に形成された凹部９内に収まるようになっている。突起部１０のボルト部１１及びナット１２と凹部９とは非接触とされ、凹部９内に空隙部が形成されることとなる。この凹部９内の空隙部により、被加工材Ｗからの把持治具２への抜熱が阻止される。この凹部９内の空隙部に断熱レンガなどの断熱材１３が配設されることは非常に好ましい。
【００２８】
このような構造であっても、確実に被加工材Ｗからの抜熱を可及的に少なくすることができる。
以上述べた鍛造マニピュレータ用の把持治具２によれば、被加工材Ｗから把持治具２への抜熱が低減されることで、被加工材Ｗの表面温度低下にともなう鍛造時の局所的な変形量の低下が抑制され、ひいては、超音波探傷検査のノイズ増大や機械的特性の低下に繋がる材料組織の局部的な形成を抑制することができる。
【００２９】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００３０】
１    鍛造マニピュレータ
２    把持治具
３    アーム
４    本体部
５    プレート部
６    本体底部
７    本体側壁部
８    枢支軸
９    凹部
１０  突起部
１１  ボルト部
１２  ナット
１３  断熱材
１４  駆動部
Ｗ    被加工材
【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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【図６】
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