JPH09192774A - ビレットヒータ用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素材を加熱して熱間加工を連続的に行う場合
に、寸法不良、異材の混入を排除して金型の破損などの
事故を防止する誘導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。 【解決手段】 被加工素材（Ｗ）を搬送する搬送装置
（１１）と、該搬送装置の進行路上に設けられた被加工
素材の幅または径を測定する径測定手段（３１）と、長
さを測定する長さ測定手段（３２）と、材質を検出する
材質検出手段（３３）と、該被加工素材（Ｗ）を分級排
出する排出装置（１３）と、前記各測定手段（３１、３
２）と検出手段（３３）の信号を受けて前記搬送装置
（１１）と排出装置（１３）を制御する制御手段（４
０）とを備える。

Description

【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、本発明の誘導加熱または抵抗加熱によるビレットヒ
ータ用測定装置は、被加工素材を搬送する搬送装置と、
該搬送装置の進行路上に設けられた被加工素材の幅また
は径を測定する径測定手段と、長さを測定する長さ測定
手段と、材質を検出する材質検出手段と、該被加工素材
を分級排出する排出装置と、前記各測定手段と検出手段
の信号を受けて前記搬送装置と排出装置を制御する制御
手段とを備えたものである。

【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は、被加工素材が自重に
より断面内側の移動ラインを滑動移動するような角度を
設けて配設されたＶ字型断面をなす供給樋を備えた搬送
装置と、該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、前記素材の移
動ラインに沿って設けられた素材の径及び長さを測定す
る径及び長さ測定手段と素材の材質を検出する材質検出
手段と、前記供給樋の下端に設けられた規格値外の素材
を前記移動ラインの外に排出する排出装置と、素材の
径、長さ及び材質の規格値を記憶し該記憶値と前記径及
び長さ測定手段及び前記材質検出手段から導入される信
号値とを比較する比較部と前記各センサ及び各測定・検
出手段の信号を受けて前記搬送装置及び排出装置を駆動
する制御部とを有する制御手段を備えたものである。本
構成により、前記効果を有するビレットヒータ用測定装
置が簡易に達成できる。

【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過電
流式センサから構成と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、前記過電流
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２
５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２
８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の下端面１２ａ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型過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３
３は図３に示すような緩衝装置３４を介してシリンダ３
５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３
８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バネで構成したが、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３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（Ｓ
Ｔ２）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）。

【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（ＳＴ１
０）。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３
５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４
３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Ｗ
１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Ｗ
２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（Ｓ
Ｔ２）、ワークが満検出センサ２３の位置にくると（Ｓ
Ｔ３）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
定装置によれば、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、材質検出手段は過電流式センサか
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、過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）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工素材を搬送する搬送装置と、該搬
   送装置の進行路上に設けられた被加工素材の幅または径
   を測定する径測定手段と、長さを測定する長さ測定手段
   と、材質を検出する材質検出手段と、該被加工素材を分
   級排出する排出装置と、前記各測定手段と検出手段の信
   号を受けて前記搬送装置と排出装置を制御する制御手段
   とを備えた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。
2. 【請求項２】 被加工素材が自重により断面内側の移動
   ラインを滑動移動するような角度を設けて配設されたＶ
   字型断面をなす供給樋を備えた搬送装置と、該供給樋に
   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、前記素材の移動ラインに沿って設
   けられた素材の径及び長さを測定する径及び長さ測定手
   段と素材の材質を検出する材質検出手段と、前記供給樋
   の下端に設けられた規格値外の素材を前記移動ラインの
   外に排出する排出装置と、素材の径、長さ及び材質の規
   格値を記憶し該記憶値と前記径及び長さ測定手段及び前
   記材質検出手段から導入される信号値とを比較する比較
   部と前記各センサ及び各測定・検出手段の信号を受けて
   前記搬送装置及び排出装置を駆動する制御部とを有する
   制御手段を備えた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。
3. 【請求項３】 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過電流式
   センサから構成され、該過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または２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。