JPH044937A

JPH044937A - 連続熱間鍛造方法及び装置

Info

Publication number: JPH044937A
Application number: JP2106854A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Sato; 登志美佐藤; Haruo Sasa; 佐々　晴夫; Shinobu Watanabe; 忍渡辺; Yoichi Kawada; 川田　陽一; Fumikatsu Kumada; 熊田　文勝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2778802B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は鍛造−貫ラインにおける、被加工物の供給、位
置決め、加熱、鍛造、切断の一連した工程を連続して行
う連続熱間鍛造方法及び装置並びに加熱方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の一般的な熱間鍛造方法の１つとして、鍛造前の被
加工物の長さを製品寸法に合せて決定し、被加工物を別
位置にて加熱した後移動させ、それを作業員によりマニ
ピュレータに固定する段取りを行い、鍛造装置により鍛
造する方法がある。

また、熱間鍛造装置としては、特開昭４８−１３２５４
号公報に記載のように、互いに平行に支持された反対方
向に駆動する圧延ロールを複数組タンデムに配列し、長
尺素材をこれら圧延ロールに連続的に通して複数段に鍛
造すると同時に、圧延ロールの回転で長尺素材を送給す
るようにしたものが知られており、熱間鍛造装置に用い
るマニピュレータとしては、特開昭５６−１４４８３９
号公報に記載のように、マニピュレータ本体の中央に貫
通した中空穴を開け、長尺素材を鍛造するに際して長尺
素材をこの中空穴に通し、鍛造機に近い位置て長尺素材
をマニピュレータのクランプ部で把持するようにしたも
のか知られている。

さらに、熱間鍛造装置に用いる加熱装置として公知のも
のには、特開昭６１−２１２４３９号公報に記載のよう
に、長尺素材の進行方向の複数箇所に複数個の加熱コイ
ルを配置し、これら加熱コイルに印加する電圧を制御す
ることにより長尺素材を搬送しながら所定温度に加熱す
るようにしたものがある。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術はいずれも、製品寸法に応
じた長尺の被加工物、即ち、定尺の被加工物を連続的に
供給し、連続的に加熱、鍛造、切断、搬送する連続熱間
鍛造を実現可能とするものではなく、上記一般的な鍛造
方法や特開昭４８−１３２５４号公報及び特開昭５６−
１４４８３９号公報に記載の従来技術では、被加工物を
別位置にて加熱した後それをマニピュレータに固定して
鍛造を行うことになり、被加工物の供給から製品の搬送
までのタクト、即ち、１個の製品を作るのに要する時間
と労力が大となる問題があった。

また、上記一般的な鍛造方法や特開昭５６−１４４８３
９号公報に記載の従来技術では、被加工物をマニピュレ
ータで把持して鍛造する際、１つの被加工物から複数個
の製品を鍛造する点についての配慮がされておらず、材
料歩留まりの点で問題かあった。また、特開昭４８−１
３２５４号公報に記載の従来技術では、長尺素材を複数
組の圧延ロールに連続的に通して鍛造する方式であるた
め、製品の形状か同しである大量生産には適しているか
、形状か個々に変わる多種少量生産には適用が困難であ
り、また形状的に大きな製品の加工も困難であるという
問題があった。

さらに、特開昭６１−２１２４３９号公報に記載の加熱
装置は、複数個の加熱コイルを使用して移動する被加工
物を段階的に加熱して行くものなので、被加工物を所定
長さに亘ってかつ内部も含めて同一温度に均一に加熱す
ることはできず、また、加熱範囲に合せて加熱コイルの
長さまたは加熱コイルの個数を変えなければならないと
いう問題があった。

本発明の目的は、被加工物を連続的に供給し、加熱、鍛
造、切断、搬送することを可能とし、製品が得られるま
でのタクトを縮少できる連続熱間鍛造方法及び装置を提
供することである。

本発明の他の目的は、被加工物を連続的に供給し、加熱
、鍛造、切断、搬送することを可能とすると共に、大量
生産及び多種少量生産のいずれにも適した連続熱間鍛造
装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、定尺の被加工物を連続的に
供給し、加熱、鍛造、切断、搬送することを可能としか
つ材料歩留まりを向上できる連続熱間鍛造方法及び装置
を提供することである。

本発明のまたさらに他の目的は、多品種な製品寸法に対
しても被加工物の加熱範囲の変化に応じて所望の長さ範
囲を同じ１つの加熱コイルで断面内を含め均一に加熱す
ることができる熱間鍛造における加熱方法を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、被加工物を
所定の位置まで前方に移動させて供給する被加工物の供
給装置と、前記供給装置により供給された被加工物を把
持するクランプ装置を備えた、少なくとも前記被加工物
の移動方向に移動可能な第１のマニピュレータと、前記
クランプ装置により把持された被加工物を加熱する、少
なくとも前記被加工物の移動方向に交差する方向に移動
可能な加熱装置と、前記加熱装置により加熱された被加
工物を荘意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置と
、前記鍛造・切断装置により鍛造され、切断された製品
を受け取り、搬出する搬送装置とを有することを特徴と
する連続熱間鍛造装置が提供される。

また本発明によれば、上記連続熱間鍛造装置において、
前記鍛造・切断装置は、前記被加工物を任意形状に鍛造
する複数組の鍛造金型及び被加工物を切断する１組の切
断型と、前記鍛造金型及び切断型を担持する旋回可能な
タレット手段とを有し、前記タレット手段の旋回により
前記鍛造金型の自動割り出しと前記切断型の選択を行う
構成としたものが提供される。

また本発明によれば、上記連続熱間鍛造装置において、
前記鍛造・切断装置の被加工物搬入側に近接配置され、
該鍛造・切断装置に近接した位置で前記被加工物を把持
して前記第１のマニピュレータのクランプ装置か被加工
物を持ち代えることを可能とする被加工物拘束装置をさ
らに有するものが提供される。

好ましくは、前記第１のマニピュレータは前記被加工物
の移動方向を含む直交３軸方向に移動可能であり、前記
クランプ部は前記被加工物の移動方向の軸線を中心とし
て回転可能である。

また好ましくは、前記第１のマニピュレータは中心に貫
通した中空穴を有し、前記被加工物は前記供給装置の供
給によりこの中空穴に挿入され、前記クランプ装置はこ
の中空穴を通過した被加工物の突き出し部分を把持する
構成となっている。

また好ましくは、前記第１のマニピュレータのクランプ
装置は、シリンダケーシングと、前記シリンダケーシン
グに対して基端を枢動可能に支持された複数のクランプ
爪と、前記クランプ爪の基端に設けられた突部が係合す
る環状のカム面を有し、前記シリンダケーシングに対す
る軸方向の移動により前記クランプ爪を前記突部とカム
面さのカム作用により駆動する環状のコマ部材と、前記
シリンダケーシングに軸方向に摺動可能に設けられ、前
記コマ部材をシリンダケーシングに対して軸方向に駆動
するピストン手段とを有している。

また好ましくは、前記第１のマニピュレータは、前記ク
ランプ装置を含むハンドリング部と、前記ハンドリング
部を前記被加工物の移動方向の軸線を中心として回転さ
せる回転駆動部とを含み、前記ハンドリング部と回転駆
動部とはダンパー手段を介して連結されている。

また好ましくは、前記鍛造・切断装置の被加工物搬出側
に配置され、前記鍛造・切断装置により前記被加工物を
切断するききに該被加工物を把持し、切断後製品を前記
搬送装置に移動する第２のマニピュレータをさらに有し
ている。

また上記目的を達成するため、本発明によれば、被加工
物が通過可能な貫通した中空穴を有す〜る本体及び前記
中空穴を通過した被加工物を把持するクランプ装置を備
えた、少なくとも被加工物の移動方向に移動可能なマニ
ピュレータと、少なくとも前記被加工物の移動方向に交
差する方向に移動可能な加熱コイルと、被加工物を任意
形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置とを用いた連
続熱間鍛造方法において、被加工物を前記マニピュレー
タの中空穴を通して供給し、前記クランプ装置より製品
寸法に必要な長さ突き出した位置で該クランプ装置によ
り被加工物を把持し、前記加熱コイル及びマニピュレー
タを動かして加熱コイルを被加工物の周囲に位置決めし
、誘導加熱を利用した均一加熱を行った後、前記加熱コ
イル及びマニピュレータをそれぞれ動かして加熱コイル
を前記被加工物の移動経路の外に戻し、前記鍛造・切断
装置により前記加熱された被加工物を鍛造後、同じ装置
で直ちに切断し、その切断した製品を搬出することを特
徴とする連続熱間鍛造方法か提供される。

また本発明によれば、上記連続熱間鍛造方法において、
前記鍛造・切断装置による被加工物の切断後、前記鍛造
・切断装置の被加工物搬入側の該鍛造・切断装置に近接
した位置で被加工物拘束装置により残りの被加工物を把
持し、前記第１のマニピュレータのクランプ装置を開放
後、該第１のマニピュレータを後退させ、前記クランプ
装置により被加工物を再度把持した後、前記被加工物拘
束装置を開放、し、前記クランプ装置の被加工物の持ち
変えを行うものか提供される。

さらに上記目的を達成するため、本発明によれば、被加
工物の周囲に加熱コイルを位置決めして被加工物を部分
加熱し、被加工物の軸方向の表面温度を検出して加熱部
分の表面温度の勾配に比例した速度で被加工物を移動さ
せ、被加工物の全長の表面温度を設定温度範囲内に均一
に加熱すると共に、被加工物の端面の温度分布を検出し
、少なくともこれにより得られた温度分布データを前記
加熱コイルの加熱パワー及び移動速度にフィードバック
してこれらを制御し、前記被加工物の端面の中心部分が
前記設定温度範囲内に達するまで被加工物を往復動させ
、被加工物全体を均一に加熱゛することを特徴とする加
熱方法が提供される。

〔作用〕

以−ヒのように構成した本発明においては、被加工物を
所定の位置まで前方に移動させる供給装置を設けること
により、第１のマニピュレータに対して所定の位置に被
加工物を供給することが可能となり、第１のマニピュレ
ータを少なくとも被加工物の移動方向に移動可能としか
つ加熱装置をそれに交差する方向に移動可能とすること
により、加熱装置を第１のマニピュレータの動作に干渉
しない位置から移動させて被加工物の加熱位置に位置決
めした後、第１のマニピュレータにより被加工物を加熱
位置に移動させ、加熱を実施することが可能となると共
に、その加熱した被加工物を鍛造・切断装置に対して所
定の位置に供給することが可能となる。また、被加工物
を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置を設け
ることにより、第１のマニピュレータで把持された加熱
された被加工物を鍛造後、同じ装置で直ちに切断するこ
とが可能となる。これにより、被加工物の供給、加熱、
鍛造、切断、搬送を連続的に行うことが可能となり、製
品に至るまでのタクトが縮少する。

また、第１のマニピュレータを少なくとも被加工物の移
動方向に移動可能としかつ加熱装置をそれに交差する方
向に移動可能とすることにより、被加工物の任意の部分
を部分加熱しかつ被加工物の加熱範囲の変化に応じて所
望の長さ範囲を１つの加熱装置で加熱することが可能と
なり、また、−度加熱したものの再加熱も容易に実施す
ることかでき、加熱された被加工物の温度の低下を極力
抑制することができる。

第１のマニピュレータに貫通した中空穴を設けることに
より、被加工物を第１のマニピュレータの後端より中空
穴に挿入し、クランプ装置の中心を通過させてその突き
出し部分をクランプ装置で把持することが可能となり、
これにより被加工物の連続供給が容易となる。

また、第１のマニピュレータを直交３軸方向に移動可能
とすることにより、被加工物の加熱−１鍛造位置の変更
及び鍛造・切断装置の鍛造金型の位置及び形状に対応し
た被加工物の位置決めが可能となり、各種形状の鍛造へ
の対応が可能きなる。

また、鍛造・切断装置を旋回可能なタレット手段を有す
る構造とし、これに複数組の鍛造金型及び１組の切断型
を担持させることにより、鍛造金型の自動割り出しが可
能となり、これにより大量生産は勿論、多種少量生産も
可能となる。また鍛造後、切断型も速やかに選択できる
ので、鍛造工程の一層の時間短縮と、切断型の寿命延長
に有効である。

さらに、鍛造・切断装置の被加工物搬入側に被加工物拘
束装置を近接配置することにより、鍛造・切断装置によ
る被加工物の切断後、鍛造・切断装置に近接した位置で
残りの被加工物を把持することが可能となり、これによ
り第１のマニピュレータのクランプ装置を開放して後退
させ、クランプ装置で被加工物を再度把持し、被加工物
を持ち代えることができる。このため、１つの定尺の被
加工物から複数個の製品を鍛造することが可能となり、
材料歩留まりを向上できる。

また、被加工物の軸方向の表面温度及び端面の温度分布
を検出して加熱コイルの加熱パワー及び移動速度を制御
し、端面の中心部分か設定温度範囲内に達するまで被加
工物を往復動させることにより、被加工物の所望の長さ
範囲に亘って１つの加熱コイルで断面内を含め均一に加
熱することか可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例による連続熱間鍛造装置を第１
図〜第８図により説明する。

第１図において、本実施例の連続熱間鍛造装置は、定尺
の被加工物１を所定の位置まで前方に移動して供給する
被加工物の供給装置２と、供給された被加工物１を把持
するクランプ装置３を備えた第１のマニピュレータ４と
、クランプ装置３により把持された被加工物１を加熱す
る加熱装置５と、加熱装置５により加熱された被加工物
１を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置６と
、その鍛造され、切断された製品７（第２図参照）を受
け取り、搬出する搬送装置８と、鍛造・切断装置６の被
加工物搬出側で被加工物１を切断するときにそれを把持
し、切断後の製品７を搬送装置８に移動する第１のマニ
ピュレータ４と同様な第２のマニピュレータ９とを備え
ている。また、鍛造・切断装置６の被加工物搬入側には
、鍛造・切断装置６に近接した位置で被加工物１を把持
して第１のマニピュレータ４による被加工物１の持ち代
えを可能とする被加工物拘束装置１０か配置されている
。

被加工物１は、本実施例では例えば材質か１３０「鋼の
定尺の丸棒であり、これを鍛造して得られる製品７は例
えば第２図に示すような両端で３次元的に形状か変化す
るタービン羽根である。

供給装置２は固定ベース１１と可動ブロック１２とを有
し、可動ブロック１２は固定ベース１１上に敷設された
レール１３上を被加工物１の供給方向、即ち、第１図に
示す直交座標のＸ方向に所定の位置まで移動可能である
。可動ブロック１２上は被加工物１をクランプするため
のチャック１４を有し、供給装置２の脇には複数個の被
加工物１を傾斜面上に保持し、それを１個づつチャック
１４に送り込む送給台１５が置かれている。チャック１
４に被加工物１が送り込まれるとチャック１４は被加工
物１をクランプし、可動ブロック１２が固定ベース１１
上をＸ軸方向に移動することにより被加工物１は所定の
位置まで供給される。

第１のマニピュレータ４は、鍛造ライン上に敷設された
レール１６上を被加工物１の移動方向、即ち、Ｘ軸方向
に移動可能な可動ベース１７と、可動ベース１７上に敷
設されたレール１８上を被加工物１の移動方向に直交す
る方向、即ち、Ｙ軸方向に移動可能な断面Ｕ字形の可動
ブロック１９と、可動ブロック１９の内面に対向して敷
設されたレール２０上を垂直方向、即ち、Ｚ軸方向に移
動可能な、上述のクランプ装置３を備えたマニピュレー
タ本体２１とを有し、マニピュレータ本体２１には供給
された被加工物１が通過する貫通した中空穴２２が設け
られている。

マニピュレータ本体２１の詳細構造を第３−図に示す。

マニピュレータ本体２１は回転駆動部２３ハンドリング
部２４とを有し、ハンドリング部２４にクランプ装置３
か設けられている。

回転駆動部２３は可動ブロック１９のレール２０に係合
する外側ブロック２５と、外側ブロック２５内に位置す
る回転可能な内輪軸２６とを有し、内輪軸２６に上述の
中空穴２２の一部２２Ａが形成されている。内輪軸２６
の外周にはキー２７を介して歯車２８が固定され、この
歯車２８にピニオン２９か噛み合っている。ピニオン２
９は軸３０を有し、軸３０はスペーサ３１により隔置さ
れた軸受３２．３３を介して外側ブロック２５に回転自
在に支持され、外側ブロック２５の外側てカップリング
３４を介して電動モータ３５に連結されている。電動モ
ータ３５はブラケット３６により外側ブロック２５に取
り付けられている。電動モータ３５を駆動するとピニオ
ン２９が回転し、歯車２８を介して内輪軸２６が回転す
る。これにより内輪軸２６は被加工物１の移動方向に平
行な軸心、即ち、Ｃ軸を中心として回転駆動される。

内輪軸２６の中空穴２２Ａの入口には被加工物１の寸法
に適合した交換可能なガイドリング３７が装着され、被
加工物１が中空穴２２Ａ内をＸ方向に移動するとき又は
回転するとき被加工物１を案内し、中空穴２２Ａ内での
かしり現象を防止している。また、これにより被加工物
の水平度も確保される。

ハンドリング部２４は、クランプ装置３の構成部材とし
て、中空穴２２の残りの部分２２Ｂを形成するシリンダ
ケーシング３８と、シリンダケーシング３８に往復動可
能に嵌装された環状ピストン３９と、シリンダケーシン
グ３８に取り付けられ、油圧給排孔４０，４１を有する
固定リング４２と、固定リング４２に取り付けられ、シ
リンダケーシング３８が形成するシリンダ室の一端を閉
じる端板４３と、端板４３に固定された上下１対の支持
アーム４４と、支持アーム４４に設けられたピン４５を
中心として基端を枢動可能支持された上下１対のクラン
プ爪４６と、環状ピストン３９の外側延長部３９Ａ上に
取り付けられた環状のコマ部材４７とを有し、クランプ
爪４６の基端には突部４８が設けられ、コマ部材４７に
は突部４８が当接する環状のカム面４９が形成されてい
る。

固定リング４２の油圧給排孔４０より油圧を供給すると
環状ピストン３９は図示左方に移動し、コマ部材４７と
突部４８のカム作用によりピン４５を中心にしてクラン
プ爪４６が時計回りに回転し、被加工物１を上下から挾
み込む形でクランプする。

また、油圧を油圧給排孔４１より供給することにより被
加工物はアンクランプされる。

シリンダケーシング３８は皿ばねとコイルばねとの組み
合わせからなる機械的ダンパー５０を介して回転駆動部
２３の内輪軸２６に連結されている。これにより上述し
たように電動モータ３５を駆動するとシリンダケーシン
グ３８が回転し、クランプ装置３がＣ軸を中心として回
転駆動される。

また、クランプ装置３で把持した被加工物１を鍛造する
とき、鍛造の衝撃はダンパー５０により吸収され、回転
駆動部２３には伝わらない。これにより被加工物１の鍛
造中であっても内輪軸２６の円滑な回転が可能であり、
被加工物１を回転しながら鍛造することができる。

第１図に戻り、加熱装置５は固定ベース６０と、固定ベ
ース６０上に敷設されたレール６１上をＸ軸方向に移動
可能な可動ベース６２と、可動ベース６２上に敷設され
たレール６３上をＹ軸方向に移動可能なスタンド６４と
、スタンド６４上に敷設されたレール６５上をＸ軸方向
に移動可能なボルダ６６と、ホルダ６６の先端に装着さ
れた高周波加熱を行う加熱コイル６７とを有している。

可動ベース６２及びホルダ６６をそれぞれ動がしてＸ軸
方向及びＸ軸方向の位置を調整した状態でスタンド６４
をＹ軸方向に移動することにより、加熱コイル６７は第
４図に示すように、第１のマニピュレータ４の動作に干
渉しない被加工物１の移動経路の外側の位置から第１の
マニピュレータ４と鍛造・切断装置６との間に向がって
移動し、被加工物１の移動経路に整合する加熱位置に位
置決めされる。また、スタンド６４を反対方向に移動す
ることにより加熱コイル６７は元の外側位装置に戻され
る。

また加熱装置５は、第５図に示すように、加熱コイル６
７の中央部分の外側に設置され、被加工物１の軸方向の
表面温度を検出する放射温度計６８と、被加工物１の端
面に対向して設置され、被加工物１の端面の温度分布を
検出する広域温度測定器６９とを有し、これらセンサに
より得られるデータを用いて加熱コイル６７の加熱パワ
ー及び移動速度が最適の値に制御される。放射温度計６
８はホルダ６６に取り付けられ、広域温度測定器６９は
Ｘ軸方向に直交する方向に移動可能な逃げ機構を構成す
る位置決め装置７０を介して鍛造・切断装置６に装着さ
れている。

再び第１図に戻り、鍛造・切断装置６は、フレーム７１
と、フレーム７１の開口内をＹ軸方向に相互に反対方向
に摺動可能なスライドテーブル７２ａ、７２ｂと、各ス
ライドテーブル７２ａ、７２ｂに軸受を介して回転可能
に支持された八角形をしたタレット治具−７３ａ、７３
ｂと、フレーム７１の外側の両側面に設けられ、スライ
ドテーブル７２ａ、７２ｂをそれぞれ同期して駆動する
油圧シリンダ７４ａ、７４ｂとを有し、タレット治具７
３ａ、７３ｂの八角形の各平坦面には、第６図に示すよ
うに、製品形状に応じた鍛造用の７組の多種金型７５ａ
、７５ｂと、被加工物１を切断する鋭利な先端形状を持
つ１組の切断型７６ａ。

７６ｂとが取り付けられている。

タレット治具７３ａ、７３ｂの回転軸は図示しない電動
モータに連結され、その電導モータを駆動することによ
りタレット治具７３ａ、７３ｂが回転し、７組の金型７
５ａ、７５ｂの任意の１組又は切断型７６ａ、７６ｂが
対向する作動位置に動かされる。これにより、鍛造用金
型７５ａ、７５ｂの自動割り出しが速やかに行われ、油
圧シリンダ７４ａ、７４ｂを駆動することにより被加工
物１は所望の形状に鍛造される。また、鍛造後、切断型
７６ａ、７６ｂは自動的に選択され、第７図に示すよう
に油圧シリンダ油圧シリンダ７４ａ。

７４ｂの力で剪断加工により切断して行く。なおこのと
き、被加工物１の先端は第２のマニピュレータ９により
把持される。

搬送装置８は、鍛造・切断装置６で鍛造され切断され、
第２のマニピュレータ９により搬送された製品７を受け
取るコンベア８０を有し、コンベア８０で受け取った製
品７は収納箱８１に自動的に収納される。

第２のマニピュレータ９の構成は第１のマニピュレータ
４と実質的に同じであり、説明は省略する。ただし、以
下の説明において、第２のマニピュレータ９の構成部材
は第１のマニピュレータ４の同じ構成部材に付した参照
符号に添字ａを付して表現するものとする。

被加工物拘束装置１０は、鍛造・切断装置６のフレーム
７１の被加工物搬入側端面上部に装着された取り付は板
８２と、取り付は板８２に敷設されたレール８３上をＺ
軸方向に昇降可能なりランプ装置８４とを有し、通常は
クランプ装置８４は被加工物１の進行に障害とならない
上方位置にあり、マニピュレータ４のクランプ装置３に
よる被加工物１の持ち代えのときに下降し、被加工物１
を把持する。なお、図示はしないが、上述した広域温度
測定器６９の位置決め装Ｗ７０もこのフレーム７１の被
加工物搬入側端面上部に装着されている。

次に、以上の連続熱間鍛造装置による鍛造方法の典型例
を第８図に示す鍛造フローを用いて説明する。

まず、供給装置２のチャック１４に被加工物１をクラン
プした状態で可動ブロック１２をＸ軸方向に前進させ、
被加工物１を第１のマニピュレータ４の中空穴２２に挿
入し、被加工物１の先端がクランプ装置３より製品７の
寸法に必要な長さ突き出した位置で停止する（手順１）
。次いで、クランプ装置３で被加工物１をクランプしく
手順２）、加熱装置５のスタンド６４をＹ軸方向に移動
し、加熱コイル６７を被加工物１の移動経路内の加熱位
置に位置決めする（手順３）。この後、第１のマニピュ
レータ４をＸ軸方向に前進させ、加熱コイル６７の中に
被加工物１を挿入しく手順４）、加熱コイル６７を適宜
移動して高周波加熱を−する（手順５）。このとき、放
射温度計６８と広域温度測定器６９とから得られるデー
タを用いて、後述する方法により加熱コイル６７の加熱
パワー及び移動速度を制御し、被加工物１の断面内まで
設定温度に均一に加熱することが好ましい。

被加工物１の加熱が終了すると、第１のマニピュレータ
４をＸ軸方向に後退して被加工物ｌを加熱コイル６７か
ら外しく手順６）、加熱装置５のスタンド６４をＹ軸方
向に後退して加熱コイル６７を被加工物１の移動経路の
外に出す（手順７）。

次いで、第１のマニピュレータ４をＸ軸方向に前進させ
、被加工物１を鍛造・切断装置６による鍛造位置に移動
させ、油圧シリンダ７４ａ、７４ｂを駆動して鍛造を行
う（手順８）。このとき、鍛造・切断装置６のタレット
治具７３ａ、７３を適宜回転させ、多種金型７５ａ、７
５ｂの１組を順次自動的に選択しながら、第１のマニピ
ュレータ４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＣ軸回
りの位置を制御し、選択された金型７５ａ、７５ｂに適
合する位置に被加工物１を位置決めする。これにより、
製品７が第２図に示すような比較的複雑な形状も精度良
く鍛造できる。なお、このとき、第２のマニピュレータ
９のクランプ装（ｔ３ａて被加工物１の先端を把持し、
被加工物１に捩じりを加えるなど、第２のマニピュレー
タ９を補助的に併用してもよく、これにより製品７に更
に複雑な形状を与えることができる。また、この鍛造中
に加熱温度が低下した場合は、第１のマニピュレータ４
を適宜Ｘ軸方向に後退させ、上述した手順３〜手順７を
繰り返して被加工物１の再加熱を行うこともできる。

被加工物１の鍛造が完了すると、第２のマニピュレータ
９をＸ軸方向に前進させ、そのクランプ装置３ａで被加
工物１の先端を把持しく手順９）、同時に鍛造・切断装
置６ではタレット治具７３ａ。

７３ｂを回転して切断型７６ａ、７６ｂを自動的に選択
し、油圧シリンダ７４ａ、７４ｂの力により被加工物１
を切断する（手順１０）。被加工物１の切断後は、第２
のマニピュレータ９をＸ軸方向に後退させ、切断により
得られた製品７が搬送装置８のコンベア８０上に来ると
クランプ装置３ａを解放してコンベア８０上に製品７を
乗せ、収納箱８１に自動的に収納する（手順１１）。

以上のように被加工物１がらの１個の製品７が鍛造され
、搬出されると、第１のマニピュレータ４はＸ軸方向に
少し後退しく手順１２）、被加工物拘束装置１０のクラ
ンプ装置８３をＺ軸方向に下降させ、被加工物１を把持
する（手順１３）。

次いで、第２のマニピュレータ４のクランプ装置３の把
持を解放し、第２のマニピュレータ４ヲＸ軸方向に後退
して手順１と同様に被加工物１の突き出し長さを確保し
く手順１４）、被加工物１をクランプ装置３で再びクラ
ンプすると共に、被加工物拘束装置１０のクランプ装置
８３をアンクランフスる（手順１５）。次いで、第１の
マニピュレータ４をＸ軸方向に更に後退させ（手順１６
）、上述の手順３に戻り、手順３〜手順１１を繰り返し
、被加工物１の加熱、鍛造、切断、及び製品の搬送を連
続的に行う。被加工物１の長さにまだ余裕があれば、更
に上記手順１２〜手順１１を繰り返し、次の製品を鍛造
して搬出する。これにより１つの定尺の被加工物から複
数個の製品が鍛造され、材料歩留まりが向上する。

以上のように本実施例によれば、被加工物の供給、加熱
、鍛造、切断、搬送を連続的に行うことができ、被加工
物の供給から製品の搬送までのタクトを縮小できる。ま
た、旋回可能なタレット治具７３ａ、７３ｂに多種金型
７５ａ、７５ｂを担持し、自動割り出しを可能としたの
で、大量生産は勿論、多種少量生産にも対応できる。ま
た、タレット治具７．３ａ、７３ｂに切断型７６ａ、７
６ｂも取り付けたので、鍛造後、切断型の選択が速やか
に行え、連続鍛造に有利であるばかりでなく、加熱され
た被加工物を切断するので切断型の寿命も延長できる。

さらに、切断型を使用した切断方法を採用することによ
り装置のコンパクト化が図れ、安全性も向上する。

また、第１のマニピュレータ４のクランプ装置３をＸ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能でＣ軸回りに回転可能とし
たので、上述した多種金型７−．５ａ。

７５ｂのそれぞれの位置及び形状に応じた被加工物の位
置決めが可能となり、各種形状への鍛造が可能となる。

さらに、１つの定尺の被加工物から複数個の製品が鍛造
され、材料歩留まりか向上する。

次に、上述した鍛造方法において、第８図に示す手順５
の加熱方法に用いて好適な実施例を第５図及び第９図に
より説明する。

第５図において、定尺寸法の被加工物１をクランプ装置
３により、製品寸法に合せた均一加熱必要長さＬｌに余
裕代を加えた長さを突き出した状態で把持し、マニピュ
レータ４を移動させ高周波加熱コイル６７内に挿入する
。加熱コイル６７の長さしを一定とし、加熱位置に位置
決め後固定した状態で加熱を行なう。このとき、均一加
熱必要長さＬｌが加熱コイル６７の均熱領域ｌより長い
場合は、均一加熱必要長さＬｌの全長を均一な温度に加
熱することは難しい。即ち、加熱コイル６７の長手方向
の温度分布は第９図に示すように加熱コイル６７の両端
部が低下している。この加熱温度勾配は、加熱コイル６
７の出力調整を変化させても一定であり、影響は少ない
。このため本実施例では、前述したように、被加工物１
の軸方向の表面温度を検出する放射温度計６８と被加工
物１の端面の温度分布を検出する広域温度測定器６９と
を用いて加熱コイル６７の加熱パワー及び移動速度を制
御し、被加工物１の断面内まで設定温度に均一に加熱す
るものである。

まず、被加工物１をクランプ装置３によりクランプ後、
加熱コイル６７に挿入し、第９図に示す■の位置で加熱
を開始する。このとき、均一加熱必要長さＬｌに対して
加熱コイル６７の均熱領域ｌの長さが短いため、均熱領
域ｌの範囲が先に温度上昇する。この温度上昇は放射温
度計６８により測定され、最大加熱温度Ｔ１になるまで
加熱される。この加熱はフルパワーで行われる。均熱領
域ｌが最大加熱温度Ｔ１に達すると、被加工物１を軸方
向の表面温度勾配に比例した速度で第７図の■の位置ま
で連続的に移動させ、均一加熱必要長さＬｌの全長を最
大加熱温度Ｔ１と最低加熱温度Ｔ２との間の設定温度範
囲に加熱する。同時に広域温度測定器２１で被加工物１
の端面の温度分布を測定し、好ましくは被加工物の材質
及び形状をパラメータにしながら、表面温度か最大加熱
温度Ｔ１以上にならないように加熱パワー及び移動速度
を制御し、第９図の■から■の位置に移動させる。以下
、端面の中心部分が設定温度範囲に達するまで被加工物
を往復動させ、同し動作を繰り返す。被加工物の形状、
材質か変化する場合は、その材質、形状のパラメータを
考慮したプログラムで加熱パワー及び移動速度を制御す
る。なお、被加工物の形状及び材質に代え、端面温度の
時間的変化を検出し、これを用いてもよい。

以上のように、本実施例の加熱方法によれば、被加工物
１を加熱コイル７６で部分加熱すると共にクランプ装置
３をＸ軸方向に移動するので、１つの加熱コイルで所望
の長さ範囲を加熱することが可能であり、また、被加工
物１の軸方向の表面温度と端面の温度分布を検出して加
熱コイル６７の加熱パワー及び移動速度を制御するので
、被加工物の断面内まで均一に加熱することが可能であ
り、これにより、多品種な製品寸法に対しても被加工物
の加熱範囲の変化に応じて所望の長さ範囲を同じ１つの
加熱コイルで内部まで均一に加熱することができる。

次に、本実施例の連続熱間鍛造装置を用いた４タイプの
鍛造工程について第１０図により説明する。

第１０図において、タイプ■は、被加工物の供給、位置
決め、加熱を行なった後、温度比較を行ない、ＯＫであ
れば予備鍛造を行なう。次に再度加熱を行ない最終鍛造
を実施する。このタイプ■の工程は、１回の加熱で鍛造
が完了できない場合に適用するものである。タイプ■の
工程は、１回の加熱範囲だけでは製品の長さ寸法に満た
ないため、再度位置を移動させて加熱鍛造を行なう場合
に適用する。タイプ■の工程は、１回の加熱、鍛造を行
なう場合に適用する。タイプ■の工程は、タイプ■■を
合せた場合に適用する。

以上のように、本実施例の連続熱間鍛造装置を用いれば
、タイプ■■の加熱式加熱鍛造及びタイプ■■の加熱式
局部順次鍛造のいずれも可能であり、かつそれぞれにお
いて予備鍛造及び最終鍛造を行う鍛造工程が可能である
。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。

被加工物の供給装置、被加工物の移動経路方向に移動可
能な第１のマニピュレータ、それに交差する方向に移動
可能な加熱装置、被加工物を任意形状に鍛造しかつ切断
する鍛造・切断装置、及び搬送装置を設けたので、被加
工物の供給、加熱、鍛造、切断、搬送を連続的に行うこ
とが可能となり、被加工物から製品を得るまでのタクト
を縮小できる。また、第１のマニピュレータ及び加熱装
置を移動し位置決めすることにより、被加工物の所望の
長さ範囲を１つの加熱コイルで加熱することが可能とな
り、かつ鍛造工程中に被加工物をつかみ代えすることな
く被加工物の再加熱も可能である。さらに、鍛造完了後
の切断においても、第１のマニピュレータのクランプ装
置でクランプした状態で任意の位置を切断でき、材料歩
留りの向上、切断をするための治工具類の寿命向上、更
には安全性においても効果がある。

第１のマニピュレータのクランプ装置を直交３軸方向に
移動可能としかつ被加工物の移動経路方向の軸線を中心
として回転可能としたので、被加工物の加熱、鍛造位置
の位置の変更及び鍛造・切断装置の鍛造金型の位置及び
形状に対応した被加工物の位置決めが可能となり、各種
形状の鍛造への対応が可能となる。

鍛造・切断装置を旋回可能なタレット手段を有する構造
とし、これに複数組の鍛造金型及び１組の切断型を担持
させたので、鍛造金型の自動割り出しが可能となり、こ
れにより大量生産は勿論、多種少量生産も可能となる。

また鍛造後、切断型も速やか選択でき、鍛造工程の一層
の時間短縮と切断型の寿命延長が可能である。

鍛造・切断装置の被加工物搬入側に被加工物拘束装置を
近接配置したので、鍛造・切断装置による被加工物の切
断後、第１のマニピュレータのクランプ装置による被加
工物の持ち代えが可能となり、１つの定尺の被加工物か
ら複数個の製品を鍛造し、材料歩留まりを一層向上でき
る。

被加工物の軸方向の表面温度及び端面の温度分布を検出
し、加熱コイルの加熱パワー及び移動速度を制御し、端
面の中心部分が設定温度範囲内に達するまで被加工物を
往復動させるので、被加工物の所望の長さ範囲に亘って
１つの加熱コイルで内部まで均一に加熱することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による連続熱間鍛造装置の全
体を示す斜視図であり、第２図はその装置により鍛造さ
れる製品の一例を示す図であり、第３図は本実施例に用
いられるマニピュレータの部分縦断面図であり、第４図
は加熱コイルの駆動レイアウト図であり、第５図は加熱
時の加熱コイルと被加工物の位置関係を示す図であり、
第６図は鍛造・切断装置の要部の正面図であり、第７図
は鍛造後の被加工物の形状及び切断状況を示す図であり
、第８図は本実施例による連続熱間鍛造方法の鍛造フロ
ーを示す図であり、第９図は本発明の一実施例による加
熱方法を示す図であり、第１０図は第１図の鍛造装置を
用いた鍛造工程を示すフローチャートである。符号の説明１・・・被加工物２・・・供給装置３・・・クランプ装置４・・・第１のマニピュレータ５・・・加熱装置６・・・鍛造・切断装置７・・・製品８・・・搬送装置９・・・第２のマニピュレータ１０・・・被加工物拘束装置２２・・・中空穴２３・・・回転駆動部２４・・・ハンドリング部３８・・・シリンダケーシング３９・・・環状ピストン４５・・・ピン４６・・・クランプ爪４７・・・コマ部材４８・・・突部５０・・・ダンパー６７・・・加熱コイル６８・・・放射温度計６９・・・広域温度測定器７３ａ、７３ｂ・・・タレット治具７５ａ、７５ｂ・・・鍛造金型７６ａ、７６ｂ−・−切断型出願人　　株式会社　日立製作所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被加工物を所定の位置まで前方に移動させて供給
する被加工物の供給装置と、前記供給装置により供給さ
れた被加工物を把持するクランプ装置を備えた、少なく
とも前記被加工物の移動方向に移動可能な第１のマニピ
ュレータと、前記クランプ装置により把持された被加工
物を加熱する、少なくとも前記被加工物の移動方向に交
差する方向に移動可能な加熱装置と、前記加熱装置によ
り加熱された被加工物を任意形状に鍛造しかつ切断する
鍛造・切断装置と、前記鍛造・切断装置により鍛造され
、切断された製品を受け取り、搬出する搬送装置とを有
することを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（２）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
鍛造・切断装置は、前記被加工物を任意形状に鍛造する
複数組の鍛造金型及び被加工物を切断する１組の切断型
と、前記鍛造金型及び切断型を担持する旋回可能なタレ
ット手段とを有し、前記タレット手段の旋回により前記
鍛造金型の自動割り出しと前記切断型の選択を行うこと
を特徴とする連続熱間鍛造装置。
（３）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
第１のマニピュレータは前記被加工物の移動方向を含む
直交３軸方向に移動可能であり、前記クランプ部は前記
被加工物の移動方向の軸線を中心として回転可能である
ことを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（４）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
第１のマニピュレータは中心に貫通した中空穴を有し、
前記被加工物は前記供給装置の供給によりこの中空穴に
挿入され、前記クランプ装置はこの中空穴を通過した被
加工物の突き出し部分を把持することを特徴とする連続
熱間鍛造装置。
（５）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
第１のマニピュレータのクランプ装置は、シリンダケー
シングと、前記シリンダケーシングに対して基端を枢動
可能に支持された複数のクランプ爪と、前記クランプ爪
の基端に設けられた突部が係合する環状のカム面を有し
、前記シリンダケーシングに対する軸方向の移動により
前記クランプ爪を前記突部とカム面とのカム作用により
駆動する環状のコマ部材と、前記シリンダケーシングに
軸方向に摺動可能に設けられ、前記コマ部材をシリンダ
ケーシングに対して軸方向に駆動するピストン手段とを
有することを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（６）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
第１のマニピュレータは、前記クランプ装置を含むハン
ドリング部と、前記ハンドリング部を前記被加工物の移
動方向の軸線を中心として回転させる回転駆動部とを含
み、前記ハンドリング部と回転駆動部とをダンパー手段
を介して連結したことを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（７）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
鍛造・切断装置の被加工物搬入側に近接配置され、該鍛
造・切断装置に近接した位置で前記被加工物を把持して
前記第１のマニピュレータのクランプ装置が被加工物を
持ち代えることを可能とする被加工物拘束装置をさらに
有することを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（８）請求項１記載の連続熱間鍛造装置において、前記
鍛造・切断装置の被加工物搬出側に配置され、前記鍛造
・切断装置により前記被加工物を切断するときに該被加
工物を把持し、切断後製品を前記搬送装置に移動する第
２のマニピュレータをさらに有することを特徴とする連
続熱間鍛造装置。
（９）被加工物が通過可能な貫通した中空穴を有する本
体及び前記中空穴を通過した被加工物を把持するクラン
プ装置を備えた、少なくとも被加工物の移動方向に移動
可能なマニピュレータと、少なくとも前記被加工物の移
動方向に交差する方向に移動可能な加熱コイルと、被加
工物を任意形状に鍛造しかつ切断する鍛造・切断装置と
を用いた連続熱間鍛造方法において、被加工物を前記マニピュレータの中空穴を通して供給し
、前記クランプ装置より製品寸法に必要な長さ突き出し
た位置で該クランプ装置により被加工物を把持し、前記
加熱コイル及びマニピュレータをそれぞれ動かして加熱
コイルを被加工物の周囲に位置決めし、誘導加熱を利用
した均一加熱を行った後、前記加熱コイル及びマニピュ
レータをそれぞれ動かして加熱コイルを前記被加工物の
移動経路の外に戻し、前記鍛造・切断装置により前記加
熱された被加工物を鍛造後、同じ装置で直ちに切断し、
その切断した製品を搬出することを特徴とする連続熱間
鍛造方法。
（１０）請求項９記載の連続熱間鍛造方法において、前
記鍛造・切断装置による被加工物の切断後、前記鍛造・
切断装置の被加工物搬入側の該鍛造・切断装置に近接し
た位置で被加工物拘束装置により残りの被加工物を把持
し、前記第１のマニピュレータのクランプ装置を開放後
、該第１のマニピュレータを後退させ、前記クランプ装
置により被加工物を再度把持した後、前記被加工物拘束
装置を開放し、前記クランプ装置の被加工物の持ち代え
を行うことを特徴とする連続熱間鍛造装置。
（１１）被加工物の周囲に加熱コイルを位置決めして被
加工物を部分加熱し、被加工物の軸方向の表面温度を検
出して加熱部分の表面温度の勾配に比例した速度で被加
工物を移動させ、被加工物の全長の表面温度を設定温度
範囲内に均一に加熱すると共に、被加工物の端面の温度
分布を検出し、少なくともこれにより得られた温度分布
データを前記加熱コイルの加熱パワー及び移動速度にフ
ィードバックしてこれらを制御し、前記被加工物の端面
の中心部分が前記設定温度範囲内に達するまで被加工物
を往復動させ、被加工物全体を均一に加熱することを特
徴とする加熱方法。