JPH1147907A - 金属製ビレットの固相率判定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属製ビレットの固相率の良否を、効率的かつ
正確に判定するとともに、生産性を有効に向上させるこ
とを可能にする。 【解決手段】固相率判定装置１０は、ビレット１４の誘
導加熱前後の重量を検出する重量測定器３０と、この検
出された誘導加熱前後の重量差を前記ビレット１４の溶
け落ち量の測定値Ｓとして得る演算手段３２と、前記測
定値Ｓが所定の固相率における溶け落ち量の基準範囲内
にあるか否かを判断する判定手段３４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、誘導加熱装置を介
して加熱された金属製ビレットが所定の固相率に加熱さ
れたか否かを判定する金属製ビレットの固相率判定方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、金属予備成形品（以下、金属
製ビレットという）を加熱装置を介して半凝固状態に加
熱した後、この金属製ビレットを前記半凝固状態に維持
して成形装置により成形作業を行って、所定の金属成形
品を成形する方法が知られている。

【０００３】この種の方法に使用される加熱装置は、例
えば、特公平２−７７４８号公報に開示されているよう
に、回転可能なテーブル上の周囲に絶縁された一連の台
を設けた載置装置の上方に、ビレットに対応して複数個
の誘導加熱器を配置しており、この誘導加熱器は、前記
テーブルの回転により前記ビレットが誘導加熱器の位置
に導かれたとき、側面が支えられることなしに立ってい
る状態のビレットのエンタルピーを該ビレットが部分半
固体状態になる水準まで順次上昇せしめるように構成さ
れている。

【０００４】ところで、上記の加熱装置から取り出され
たビレットは、成形装置により所定の成形作業が行われ
る。このため、成形装置を介して高品質な成形品を得る
には、ビレットを所定の加熱状態、すなわち、所定の固
相率に維持する必要がある。そこで、加熱終了後のビレ
ットが所定の固相率に維持されているか否かを検出する
ために、従来から種々の作業が行われている。

【０００５】例えば、加熱完了後のビレットを任意に抜
き取り、このビレットをナイフ等で切断して加熱状態の
良否を判断する方法（以下、第１方法という）や、量産
前に予めビレットに熱電対を挿入しておき、この熱電対
から得られた温度測定結果に基づいて加熱条件を決定す
る方法（以下、第２方法という）や、オペレータの目視
によりビレットの倒れや変形からこのビレットの加熱状
態を判断する方法（以下、第３方法という）等が採用さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第１方法では、ビレットを抜き取り検査するために、気
温や水温等の外気要因に対してオンラインでフィードバ
ックすることが不可能となり、製品品質を安定的に維持
することが困難となってしまう。また、上記の第２方法
では、量産前に予め条件を決定しているため、量産時に
定量的な条件管理を行うことが不可能となってしまう。
さらにまた、上記の第３方法では、ビレットの倒れや変
形を確認するために、生産工程を停止させる場合があ
り、生産性が著しく阻害されるという問題が指摘されて
いる。

【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、ビレットの加熱状態を簡単かつ確実に検出するこ
とができ、製品品質を安定的に維持するとともに、生産
性の向上が可能な金属製ビレットの固相率判定方法およ
び装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る金属製ビレットの固相率判定方法お
よび装置では、金属製ビレットの誘導加熱前後の重量を
検出し、その重量差を前記金属製ビレットの溶け落ち量
の測定値として得る。次いで、この測定値が所定の固相
率における溶け落ち量の基準範囲内にあると判断された
とき、金属製ビレットが所定の固相率に加熱されたと判
定する。このため、誘導加熱後の金属製ビレットが所定
の固相率に加熱されたか否かを、リアルタイムで簡単か
つ確実に検出することができる。

【０００９】また、ビレットを誘導加熱装置に対して搬
入および搬出する搬送手段に、この金属製ビレットの誘
導加熱前後の重量を検出する重量検出手段が設けられて
いる。従って、金属製ビレットの搬送途上でこの金属製
ビレットの加熱状態の良否が判定され、作業全体の効率
化および簡素化が図られる。その際、搬送手段は、断熱
材を介して金属製ビレットを保持している。これによ
り、金属製ビレットの温度低下を有効に阻止し、所定の
固相率を有した前記金属製ビレットを次工程である成形
装置に搬送することができ、製品品質を一層向上させる
ことが可能になる。

【００１０】さらにまた、加熱された金属製ビレットの
測定値が、基準範囲外であると判断されると、誘導加熱
装置の駆動条件が変更される。このため、成形品の不良
発生率を低減することができ、金属製ビレットの加熱状
態を一層安定化することが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る金属製ビレットの固相率判定装置１０を組み込む
加熱ライン１２の概略構成説明図である。

【００１２】加熱ライン１２は、金属製、例えば、アル
ミニウム製ビレット１４を断熱材（例えば、セラミック
ス）１５で保持して搬送する搬送ロボット（搬送手段）
１６と、この搬送ロボット１６を介して搬入および搬出
される前記ビレット１４を誘導加熱するための誘導加熱
装置１８と、前記搬送ロボット１６および前記誘導加熱
装置１８を駆動制御するＣＰＵ（制御手段）２０とを備
えている。

【００１３】誘導加熱装置１８は、ビレット１４を立位
姿勢で載置する台座２２と、この台座２２上に載置され
た前記ビレット１４を囲繞するとともに昇降自在な誘導
加熱用コイル２４と、前記ビレット１４の上端部を押圧
保持自在な押さえ部材２６とを備え、前記コイル２４
は、電源を内蔵する制御器２８に接続されている。制御
器２８は、コイル２４に低周波から高周波の電流を供給
自在である。

【００１４】固相率判定装置１０は、ビレット１４の誘
導加熱前後の重量を検出する重量測定器（重量検出手
段）３０と、この重量測定器３０により検出された誘導
加熱前後の重量差を前記ビレット１４の溶け落ち量の測
定値として得る演算手段３２と、前記測定値が所定の固
相率における溶け落ち量の基準範囲内にあるか否かを判
断する判定手段３４とを備える。

【００１５】演算手段３２および判定手段３４は、ＣＰ
Ｕ２０の機能に含まれており、この判定手段３４は、実
際上、３ｉｎｃｈ×１５５ｍｍのビレット１４を用いる
際に、所定の固相率における溶け落ち量の基準範囲内を
１００ｇ〜２００ｇに設定しており、測定値が１００ｇ
以下や２００ｇ以上であれば、不良と判断する。固相率
としては、３２％〜４９％の範囲内である。

【００１６】このように構成される第１の実施形態に係
る固相率判定装置１０の動作について、加熱ライン１２
との関連で、図２に示すフローチャートに基づいて以下
に説明する。

【００１７】先ず、搬送ロボット１６が、断熱材１５を
介してビレット１４を保持し、このビレット１４を重量
測定器３０に搬送する。重量測定器３０では、加熱前の
ビレット１４の重量Ｗ１が測定され、その測定データが
ＣＰＵ２０に送られる（ステップＳ１）。

【００１８】次いで、搬送ロボット１６は、ビレット１
４を重量測定器３０から誘導加熱装置１８に移送し、こ
のビレット１４を台座２２上に載置する。誘導加熱装置
１８では、コイル２４および押さえ部材２６が下降さ
れ、台座２２上のビレット１４をこのコイル２４で囲繞
するとともに、前記押さえ部材２６が前記ビレット１４
を台座２２側に押圧保持する。この状態で、制御器２８
が駆動されてコイル２４に電流が流れることにより、ビ
レット１４が誘導加熱される（ステップＳ２）。

【００１９】誘導加熱装置１８によるビレット１４の誘
導加熱処理が終了した後、コイル２４および押さえ部材
２６が上昇されるとともに、搬送ロボット１６が、加熱
後の前記ビレット１４を保持して重量測定器３０に搬送
する。重量測定器３０では、加熱後のビレット１４の重
量Ｗ２が測定され、その測定データがＣＰＵ２０に送ら
れる（ステップＳ３）。

【００２０】ＣＰＵ２０では、演算手段３２により加熱
前の重量Ｗ１と加熱後の重量Ｗ２との重量差がビレット
１４の溶け落ち量の測定値Ｓとして得られ（ステップＳ
４）、この測定値Ｓが判定手段３４を介して所定の固相
率における溶け落ち量の基準範囲内にあるか否かが判断
される（ステップＳ５）。ここで、測定値Ｓが基準範囲
内、すなわち、１００ｇ〜２００ｇの範囲内にあると判
断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ビレット１４
が所定の固相率に加熱されたと判定され、このビレット
１４が図示しない成形装置に送られる。

【００２１】一方、測定値Ｓが基準範囲外であると判断
されると（ステップＳ５中、ＮＯ）、ステップＳ６に進
んでＮＧ処理が施される。具体的には、ビレット１４が
廃棄されたり、このビレット１４が、再度、誘導加熱装
置１８による加熱処理に移行される。さらに、ステップ
Ｓ７に進み、制御器２８による加熱条件（駆動条件）が
変更される。具体的には、制御器２８の出力電圧および
加熱時間等の制御条件が変更されることになる。

【００２２】この場合、第１の実施形態では、ビレット
１４の加熱前後における重量Ｗ１、Ｗ２を検出し、その
重量差から前記ビレット１４の溶け落ち量の測定値Ｓが
算出され、この測定値Ｓが、予め設定された溶け落ち量
の基準範囲と比較されることにより、該ビレット１４の
固相率の良否が判定される。

【００２３】このため、各ビレット１４毎に、リアルタ
イムでそれぞれの固相率の良否を正確かつ容易に検出す
ることができ、前記ビレット１４を用いて行われる成形
作業が高品質に遂行されて、製品品質のばらつきを有効
に押さえることが可能になるという効果が得られる。し
かも、加熱ライン１２の運転を停止させる必要がなく、
所望の固相率を有するビレット１４を効率的に送り出す
ことができ、生産性を大幅に向上させることができる。

【００２４】さらにまた、加熱後のビレット１４が所定
の固相率を有しない場合には、ＣＰＵ２０が制御器２８
の加熱条件をオンラインで変更することが可能になり、
製品品質の安定化が図られる。その際、演算手段３２に
より、順次、検出される測定値Ｓが減少傾向にある場合
には、ビレット１４の加熱温度が低いと判断する一方、
この測定値Ｓが増加傾向にある場合には、前記ビレット
１４の加熱温度が高いと判断する。そこで、ＣＰＵ２０
により制御器２８の出力電圧および加熱時間等を補正す
ることにより、所定の固相率を有するビレット１４を効
率的にかつ安定して得ることが可能になる。

【００２５】図３は、本発明の第２の実施形態に係る金
属製ビレットの固相率判定装置５０を組み込む加熱ライ
ン１２の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態
に係る固相率判定装置１０と同一の構成要素には同一の
参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００２６】この固相率判定装置５０は、搬送ロボット
（搬送手段）５２を備えるとともに、この搬送ロボット
５２には、該搬送ロボット５２に保持されたビレット１
４の誘導加熱前後の重量を検出するために重量測定器
（重量検出手段）５４が装着される。搬送ロボット５２
は、ビレット１４を把持するためにセラミックス等の断
熱材５６を備えている。

【００２７】このように構成される固相率判定装置５０
では、先ず、加熱前のビレット１４が、搬送ロボット５
２の断熱材５６に把持された状態で誘導加熱装置１８側
に移送される際、この搬送ロボット５２に装着された重
量測定器５４が前記加熱前のビレット１４の重量を検出
する。次いで、ビレット１４が、搬送ロボット５２を介
して誘導加熱装置１８を構成する台座２２上に載置され
ると、この搬送ロボット５２が前記台座２２から離間す
るとともに、コイル２４および押さえ部材２６が下降
し、制御器２８を介して前記コイル２４に電流が供給さ
れる。これにより、ビレット１４が誘導加熱される。

【００２８】そこで、台座２２上に載置されている加熱
後のビレット１４は、搬送ロボット５２に把持されて図
示しない成形装置側に移送されるとともに、この移送途
上で、重量測定器５４を介して前記加熱後のビレット１
４の重量が測定される。

【００２９】ＣＰＵ２０の演算手段３２では、ビレット
１４の加熱前後における重量に基づいて前記ビレット１
４の溶け落ち量の測定値Ｓが演算され、判定手段３４で
この測定値Ｓが所定の固相率における溶け落ち量の基準
範囲内にあるか否かが判断される。そして、測定値Ｓが
所定の固相率における溶け落ち量の基準範囲内にあると
判断されると、前記ビレット１４が所定の固相率に加熱
されたと判定される。

【００３０】このように、第２の実施形態では、各ビレ
ット１４毎に加熱前後の重量を測定してこのビレット１
４の固相率を判定しているため、第１の実施形態と同様
の効果が得られる。さらに、第２の実施形態では、搬送
ロボット５２に重量測定器５４が装着されており、この
搬送ロボット５２でビレット１４を誘導加熱装置１８に
対して搬入および搬出する途上で、該ビレット１４の加
熱前後の重量が測定される。従って、ビレット１４の固
相率の良否が一層迅速かつ容易に判定可能になるととも
に、省力化および省人化が容易に遂行可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る金属製ビレ
ットの固相率判定方法および装置では、金属製ビレット
の誘導加熱前後の重量を検出し、その重量差が所定の固
相率における溶け落ち量の基準範囲内にあるか否かを判
断し、前記金属製ビレットの固相率の良否を判定する。
このため、各金属製ビレット毎に所定の固相率であるか
否かを容易かつ確実に判定することができ、製品品質に
ばらつきを生ずることがなく、高品質の製品を効率的か
つ容易に得ることが可能になる。しかも、金属製ビレッ
トの固相率を判定する際にラインを停止させる必要がな
いため、生産性を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る金属製ビレット
の固相率判定装置を組み込む加熱ラインの概略構成説明
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る金属製ビレット
の固相率判定方法を説明するフローチャートである。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る金属製ビレット
の固相率判定装置を組み込む加熱ラインの概略構成説明
図である。

【符号の説明】 １０、５０…金属製ビレットの固相率判定装置 １２…加熱ライン １４…ビレット １５、５６…断熱材 １６、５２…搬送
ロボット １８…誘導加熱装置 ２０…ＣＰＵ ２４…コイル ２８…制御器 ３０、５４…重量測定器 ３２…演算手段 ３４…判定手段

フロントページの続き (72)発明者 大和田 賢治 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 溝上 清信 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製ビレットを搬送手段を介し誘導加熱
   装置に対して搬入および搬出するとともに、前記誘導加
   熱装置により前記金属製ビレットを加熱する際、前記金
   属製ビレットが所定の固相率に加熱されたか否かを判定
   する金属製ビレットの固相率判定方法であって、 前記金属製ビレットの誘導加熱前の重量を検出する工程
   と、 前記金属製ビレットの誘導加熱後の重量を検出する工程
   と、 前記検出された誘導加熱前後の重量差を、前記金属製ビ
   レットの溶け落ち量の測定値として得る工程と、 前記測定値が、所定の固相率における溶け落ち量の基準
   範囲内にあるか否かを判断し、該測定値が前記基準範囲
   内にあると判断されたとき、前記金属製ビレットが所定
   の固相率に加熱されたと判定する工程と、 を有することを特徴とする金属製ビレットの固相率判定
   方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の固相率判定方法において、
   前記搬送手段で前記金属製ビレットを保持する際に、前
   記搬送手段に設けられた重量検出手段により前記金属製
   ビレットの誘導加熱前後の重量を検出することを特徴と
   する金属製ビレットの固相率判定方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の固相率判定方法に
   おいて、前記搬送手段は、断熱材を介して前記金属製ビ
   レットを保持することを特徴とする金属製ビレットの固
   相率判定方法。
4. 【請求項４】請求項１記載の固相率判定方法において、
   前記測定値が前記基準範囲外であると判断されたとき、
   前記誘導加熱装置の駆動条件を変更する工程を有するこ
   とを特徴とする金属製ビレットの固相率判定方法。
5. 【請求項５】金属製ビレットを搬送手段を介し誘導加熱
   装置に対して搬入および搬出するとともに、前記誘導加
   熱装置により前記金属製ビレットを加熱する際、前記金
   属製ビレットが所定の固相率に加熱されたか否かを判定
   する金属製ビレットの固相率判定装置であって、 前記金属製ビレットの誘導加熱前後の重量を検出する重
   量検出手段と、 前記検出された誘導加熱前後の重量差を、前記金属製ビ
   レットの溶け落ち量の測定値として得る演算手段と、 前記測定値が、所定の固相率における溶け落ち量の基準
   範囲内にあるか否かを判断する判定手段と、 を備えることを特徴とする金属製ビレットの固相率判定
   装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の固相率判定装置において、
   前記搬送手段には、該搬送手段に保持された前記金属製
   ビレットの誘導加熱前後の重量を検出するために、前記
   重量検出手段が装着されることを特徴とする金属製ビレ
   ットの固相率判定装置。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の固相率判定装置に
   おいて、前記搬送手段は、前記金属製ビレットを保持す
   るための断熱材を備えることを特徴とする金属製ビレッ
   トの固相率判定装置。
8. 【請求項８】請求項５記載の固相率判定装置において、
   前記測定値が前記基準範囲外であると判断されたとき、
   前記誘導加熱装置の駆動条件を変更する制御手段を備え
   ることを特徴とする金属製ビレットの固相率判定装置。