(57)【要約】【課題】操業効率を低下させることなくワーク支持部材の変位を熱間状態で簡易かつ正確に検知してワークの出し入れに支障を生じるのを未然に防止できる回転炉のワーク支持部の変位検出装置を提供する。【解決手段】筒状の炉体１の内周面に沿って加熱ヒータ１３が設けられ、炉体１の中心軸に沿って配設された回転する支持棒４５にワーク支持部材３が設けられており、周方向の一か所に設けた開口１１Ａ〜１１ＣよりワークＷがワーク支持部材３上に載置されるとともに、周回したワーク支持部材３上から開口１１Ａ〜１１Ｃを経てワークＷが取り出される回転炉において、周回毎のワーク支持部材３の画像を取得する撮像手段５１Ａ〜５１Ｃと、当該撮像手段５１Ａ〜５１Ｃで取得された周回前の画像に対する周回後の画像の変位を算出する演算処理装置５２とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の炉体の内周面に沿って加熱手段が設けられ、前記炉体の中心軸に沿って配設された回転軸にワーク支持部材が設けられており、周方向の少なくとも一か所に設けた開口よりワークが前記ワーク支持部材上に載置されるとともに、周回した前記ワーク支持部材上から開口を経て前記ワークが取り出される回転炉において、周回毎の前記ワーク支持部材の画像を取得する撮像手段と、当該撮像手段で取得された炉運転初期の画像に対する所定期間経過後の画像の変位を算出する演算手段とを備える回転炉のワーク支持部材の変位検出装置。
【請求項２】
前記演算手段による変位の算出を位相限定相関法によって行う請求項１に記載のワーク支持部材の変位検出装置。
【請求項３】
前記ワーク支持部材へのワークの載置および前記ワーク支持部材からのワークの取り出しをロボットアームで行う請求項１又は２に記載のワーク支持部材の変位検出装置。
【請求項４】
前記ワーク支持部材はそれぞれ互いに周方向へ分離されて複数設けられている請求項１ないし３のいずれか一つに記載のワーク支持部材の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転炉のワーク支持部の変位検出装置に関し、特に円筒状の縦型炉体の中心軸周りに旋回するワークを、炉体内周壁に設置したヒータによって加熱する構造の回転炉のワーク支持部の変位検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転炉として特許文献１には、円筒状の炉体の中心軸に沿って回転軸を立設し、回転軸の軸方向、すなわち上下方向へ間隔をおいて多数の棚板を設置して、炉体の周方向の一か所に設けた開口を経て棚板上にワークを出し入れできるようにし、ワークが炉体内で一周する間に炉体の内周壁に設けたヒータでワークを加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３２３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記回転炉はコンベア炉に比してコンパクトかつ簡易な構造にでき、また均一な炉内温度分布が容易に得られるという特徴を有しているが、開口を経て炉内の棚板上にワークを出し入れするのにロボットハンドを使用した場合に、棚板自体あるいは回転軸が熱ストレスによる経年変化によって変位して棚板がロボットの位置決め範囲から外れるとワークの出し入れに支障をきたすという問題があった。特に棚板に代えてワークを個別に支持する支持金物を使用した場合には、熱ストレス等によって支持金物毎に変位し易く、円滑な操業のために定期的な管理が重要であった。
【０００５】
従来は支持金物の変位をレベル測定器やレーザポインタ、定尺等を使用して測定しているが、測定誤差が生じやすいとともに支持金物全数を測定するのに多大の工数を要するという問題があった。また、熱間では測定できないため、支持金物の変位チェックのために回転炉の操業を停止する必要があり、操業効率が低下するという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決するもので、操業効率を低下させることなくワーク支持部材の変位を熱間状態で簡易かつ正確に検知してワークの出し入れに支障を生じるのを未然に防止できる回転炉のワーク支持部の変位検出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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明では、筒状の炉体（１）の内周面に沿って加熱手段（１３）が設けられ、前記炉体（１）の中心軸に沿って配設された回転軸（４５）にワーク支持部材（３）が設けられており、周方向の一か所に設けた開口（１１Ａ〜１１Ｃ）よりワーク（Ｗ）が前記ワーク支持部材（３）上に載置されるとともに、周回した前記ワーク支持部材（３）上から開口（１１Ａ〜１１Ｃ）を経て前記ワーク（Ｗ）が取り出される回転炉において、周回毎の前記ワーク支持部材（３）の画像を取得する撮像手段（５１Ａ〜５１Ｃ）と、当該撮像手段（５１Ａ〜５１Ｃ）で取得された炉運転初期の画像に対する所定期間経過後の画像の変位を算出する演算手段（５２）とを備える。
【０００８】
本第１発明においては、撮像手段によって得られた炉運転初期のワーク支持部材の画像に対する所定期間経過後のワーク支持部材の画像の変位を算出することでワーク支持部材の変位を検出しているから、従来のようにレベル測定器等を使用した煩雑な手間を要しないとともに、操業中の熱間でも変位を検出できるから、操業効率の低下も回避することができる。
【０００９】
本第２発明では、前記演算手段による変位の算出を位相限定相関法によって行う。
【００１０】
本第２発明によれば、位相限定相関法を使用することによってワーク支持部材の変位を高精度に検出することができる。
【００１１】
本第３発明では、前記ワーク支持部材（３）へのワーク（Ｗ）の載置および前記ワーク支持部材（３）からのワーク（Ｗ）の取り出しをロボットアーム（２）で行う。
【００１２】
ロボットアームを使用することによってワークの装入および取出しを簡易に行うことができる。
【００１３】
本第４発明では、前記ワーク支持部材（３）はそれぞれ互いに周方向へ分離されて複数設けられている。
【００１４】
本第４発明によれば、ワーク支持部材が個別に配置されているため、取得される撮像画像も、分離されたワーク支持部材個々のものとなる。そのため、このような分離されたワーク支持部材の個々の変位検出を効率的に行うことができる。
【００１５】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の回転炉のワーク支持部の変位検出装置によれば、操業効率を低下させることなくワーク支持部材の変位を熱間状態で簡易かつ正確に検知してワークの出し入れに支障を生じるのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示す、回転炉の全体斜視図である。
【図２】回転炉の垂直断面図である。
【図３】回転炉の水平断面図である。
【図４】本発明と従来方法の変位検出結果を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００１９】
図１には回転炉の外観を示す。回転炉は円筒状の炉体１を備えており、炉体１の周方向の一か所に上下方向へ三つの矩形開口１１Ａ〜１１Ｃが設けられて、シリンダ駆動の開閉扉１２によって開閉されるようになっている。そして、上記各開口１１Ａ〜１１Ｃに対応する炉体の外方位置にロボットアーム２が位置し、当該ロボットアーム２によって後述するようなワークＷが、上記開口１１Ａ〜１１Ｃを経て炉内のワーク支持部材３（図２、図３参照）上に載置されるとともに、周回したワーク支持部材３上から各開口１１Ａ〜１１Ｃを経て炉外へ取り出される。
【００２０】
図２には回転炉の垂直断面図を示し、図３にはその水平断面図を示す。図２において、回転炉の炉体１は所定厚の断熱材で内壁が構成されており、内壁に沿って開口１１Ａ〜１１Ｂの設置部を除いた内周面に加熱手段たる加熱ヒータ１３（図２）が設置されている。回転炉の炉床は外周部が固定炉床１４、内周部が回転炉床１５となっており、回転炉床１５の下面は炉体１の中心下方に位置する支持軸４１によって支持されている。また、回転炉床１５の上面には炉体１の中心を上下方向へ延びる回転軸たる支持棒４５の下端が埋設固定されており、支持棒４５の上端は回転炉の頂壁１６を上方へ貫通してここで軸受部材１７に支持されている。
【００２１】
支持軸４１の下端には歯車４２が装着されており、当該歯車４２は駆動モータ４３の出力軸に装着された歯車４４に噛合している。これにより、駆動モータ４３によって回転炉床１５が炉体中心で回転させられる。回転炉床１５上には支持棒４２を囲むように当該支持棒４２を中心にして円筒状（図３）の架台３１が立設されており、架台３１の外周には各開口１１Ａ〜１１Ｃに対応させて上中下各一対のグループをなして全体で六段のワーク支持部材３が設けられている。
【００２２】
各段のワーク支持部材３はそれぞれ互いに周方向へ分離されて複数（本実施形態では１６個。図３）設けられている。各ワーク支持部材３は厚肉の細長板体の基体３２を有し、基体３２はその基端が架台３１の外周面に固着されて全体が水平外方へ延びている。基体３２の上面にはリング状のワークＷの下辺部に沿った凹所３３が形成されている。そして、凹所３３を形成した部分の基体両側にガイド片３４が立設されている。
【００２３】
このようなワーク支持部材３は熱間処理の間の自身の熱ストレス変形や支持棒４２の偏心等によってロボットアーム２に教示されている初期位置から変位する。したがって、ワーク支持部材３の変位がロボットアームの位置決め範囲を越えないように常に管理する必要がある。
【００２４】
リング状のワークＷはロボットアーム２によって垂直姿勢で、開閉扉１２が開放された開口１１Ａ〜１１Ｃより炉内へ挿入され、予め教示されたワーク支持部材３の位置へワークＷが搬送されて左右のガイド片３４間の基体凹所３３内へ挿置される（図２の鎖線）。周回してこの間に所定温度へ加熱されたワークＷは再び開閉扉１２が開放された開口１１Ａ〜１１Ｃを経て、所定位置に戻ったワーク支持部材３上から取り出される。なお、図３中の符号  １８は開閉扉１２を開閉駆動する空圧シリンダである。
【００２５】
図２において、各開口１１Ａ〜１１Ｃに対応させて開閉扉１２開放時に炉内のワーク支持部材３を撮影できる撮像手段たるカメラ５１Ａ〜５１Ｃが設けられており、カメラ５１Ａ〜５１Ｃの出力は演算手段としての演算処理装置（パソコン）５２に入力している。カメラ５１Ａ〜５１Ｃは開閉扉１２が開放される毎に、炉内を周回して再び開口１１Ａ〜１１Ｃに至ったワーク支持部材３を撮像する。そして周回毎にワーク支持部材３をその先端方向から見た画像が得られ、これら画像は演算処理装置５２に入力されて、炉運転初期の画像と所定期間経過後（例えば１か月後）の画像について位相限定相関法による画像処理がなされる。
【００２６】
位相限定相関法は画像の振幅スペクトルを１に正規化して相関をとるもので（例えば社団法人電子通信学会  信学技報CAS2001-11）、位相限定画像には、画像の輪郭に関する情報が多く含まれている。そこで、周回前と周回後のワーク支持部材３の各画像について、それぞれ正規化された位相限定画像を得、両位相限定画像の相互相関を演算することによってサブピクセル単位の画像の位置ずれ、すなわち周回前と周回後のワーク支持部材３の変位をｍｍ単位の正確さで測定することができる。
【００２７】
図４には中段の一周１６個の各ワーク支持部材（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）について熱間での変位を、本発明の方法（図４の線ｘ）とレベル測定器等を使用した従来の方法（図４の線ｙ）で測定したものを示す。図より明らかなように、周方向のいずれの位置にあるワーク支持部材３についてもその測定された変位は良く一致している。なお、従来の方法は温度上昇後の炉内を常温に戻して測定した。また、本発明の方法では、ピクセルで得られる演算値をｍｍに換算した。なお、図４の測定結果はワーク支持部材３の周方向（水平方向）の変位を示したものであるが、垂直方向（上下方向）の変位についても同様に測定可能である。
【００２８】
以上のように、本実施形態の変位検出装置によれば、周回前と周回後のワーク支持部材３の画像を取得して、これら画像に対して位相限定相関演算を施すことによって、ワーク支持部材３の変位を熱間状態で簡易かつ正確に検知することができる。そしてワーク支持部材３の変位がロボットアーム２の位置決め範囲を超えた場合には警報が発せられて修理等の必要な対策を取ることを促す。
【００２９】
なお、カメラ５１Ａ〜５１Ｃは各開口１１Ａ〜１１Ｃに対して上記実施形態に示すようにそれぞれ設置しても良いし、一台のカメラをロボットアーム２に取り付けて各開口１１Ａ〜１１Ｃに対し共用するようにしても良い。
また、画像変位の演算は必ずしも位相限定相関法による必要はないが、位相限定相関法によれば高精度な変位検出が可能である。
ワークの装入や取出しはロボットアームによる必要はなく、専用装置でも良い。
ワーク支持部材の形状構造等は上記実施形態のものには限られない。
【符号の説明】
【００３０】
１…炉体、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…開口、１３…加熱ヒータ（加熱手段）２…ロボットアーム、３…ワーク支持部材、４５…支持棒（回転軸）、５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ…カメラ（撮像手段）、５２…演算処理装置（演算手段）、Ｗ…ワーク。
【図１】
2019078497.tif 000003
【図２】
2019078497.tif 000004
【図３】
2019078497.tif 000005
【図４】
2019078497.tif 000006