特許 7110526 ベルト巻上装置及びメッシュベルト式連続焼結炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】ベルト巻上装置及びメッシュベルト式連続焼結炉

(51)【国際特許分類】

   F27B 9/24 20060101AFI20220726BHJP

   B65G 23/04 20060101ALI20220726BHJP

   B65G 23/26 20060101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

F27B9/24 E

B65G23/04 C

B65G23/26 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019562742

(86)(22)【出願日】2018-09-07

(86)【国際出願番号】 JP2018033242

(87)【国際公開番号】W WO2019130669

(87)【国際公開日】2019-07-04

【審査請求日】2021-02-22

(31)【優先権主張番号】P 2017255110

(32)【優先日】2017-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】593016411

【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西井 強

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－３１０９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００９２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０３２３１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－０２２４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３３８３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ ９／００ － ９／４０

Ｂ６５Ｇ ２３／０４

Ｂ６５Ｇ ２３／２６

Ｂ６５Ｇ １５／００ －１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メッシュベルト式連続焼結炉の駆動プーリーを走行した後に下方に垂れ下がるメッシュベルトを、上方に巻き上げるためのベルト巻上装置であって、
前記メッシュベルトの内側の面と当接する従動ローラと、
前記従動ローラの回転軸と平行な回転軸を有し、当該従動ローラとの間に前記メッシュベルトを挟んで、その回転により当該メッシュベルトを上方に送り出す駆動ローラと
を備えており、
前記駆動ローラは、前記メッシュベルトを送り出す方向の回転だけを許容するラチェット機構を有する、ベルト巻上装置。

【請求項2】

前記従動ローラの回転軸に対する前記駆動ローラの回転軸の平行性を保ちつつ、当該駆動ローラが、従動ローラに対して接近する方向及び離間する方向に移動するのをガイドするガイド機構を有する、請求項１に記載のベルト巻上装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のベルト巻上装置を備えた、メッシュベルト式連続焼結炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はベルト巻上装置及びメッシュベルト式連続焼結炉に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄紛等の金属粉末を加圧成形した成形体を焼結して得られる焼結体が、自動車用部品や一般機械用部品等に用いられている。かかる焼結体は、メッシュベルトを用いたメッシュベルト式連続焼結炉を用いて製造することができる。

【0003】

図６は、一般的なメッシュベルト式連続焼結炉（以下、単に「焼結炉」ともいう）１００の断面説明図である。この焼結炉１００は、金属で作製された横断面がドーム形状のマッフルからなる炉本体部１０１と、この炉本体部１０１内を走行する無端のメッシュベルト１０２とを備えている。メッシュベルト１０２の上に加熱対象であるワークＷが載置される。炉本体部１０１は、入口側（図６において左側）から出口側に向けて順に脱ガスゾーン１０３、焼結ゾーン１０４、及び冷却ゾーン１０５を有している。メッシュベルト１０２は、炉本体部１０１の入口側に設けられた駆動プーリー１０６及び出口側に設けられた従動プーリー１０７に張架されている。メッシュベルト１０２は、駆動プーリー１０６を、図示しないモータで駆動させることにより引張応力が作用した状態で炉本体部１０１内を走行する。焼結ゾーン１０４において、例えば１１００～１２００℃程度の高温にさらされたメッシュベルト１０２は、冷却ゾーン１０５を出るときには１００℃程度の温度に冷却されている。なお、図６において参照符号１０８はメッシュベルト１０２の走行時の抵抗を低減させるために床面上に配設された搬送ローラであり、参照符号１０９は伸びたメッシュベルト１０２を収容するためのピットである。

【0004】

メッシュベルト１０２は、熱間強度が高く耐熱性を有する、例えばＳＵＳ３１０やＳＵＳ３１６等のステンレス鋼で作製されているが、引張応力が作用し、且つ、前記のように温度変化が大きな環境下で使用されるので、高温クリープにより比較的短期間で大きな伸びが生じる。例えば、全長約５０ｍのメッシュベルトの場合、２週間で約１ｍの伸びが生じることがある。このため、焼結炉１００ではメッシュベルト１０２の伸びを定期的に点検し、所定の伸びが生じるたびにメッシュベルト１０２を切断して繋ぎ合わせるというメンテナンスを行っている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

メッシュベルト１０２は金属製であり、例えば幅１００ｃｍのメッシュベルト１０２の場合、約２０ｋｇ／ｍと非常に重く、かかるメッシュベルト１０２を切断して繋ぎ合わせるという作業は重労働であり、危険を伴う作業である。また、ピット１０９内に収容されている伸びたメッシュベルト部分を人力で引き上げる作業を伴うため、メンテナンスに時間がかかっていた。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安全且つ手軽に短時間でメッシュベルトの巻上作業を行うことができるベルト巻上装置及びメッシュベルト式連続焼結炉を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るベルト巻上装置は、メッシュベルト式連続焼結炉における当該メッシュベルトを巻き上げるためのベルト巻上装置であって、
前記メッシュベルトの内側の面と当接する従動ローラと、
前記従動ローラの回転軸と平行な回転軸を有し、当該従動ローラとの間に前記メッシュベルトを挟んで、その回転により当該メッシュベルトを送り出す駆動ローラと
を備えており、
前記駆動ローラは、前記メッシュベルトを送り出す方向の回転だけを許容するラチェット機構を有する。

【発明の効果】

【0008】

上記発明によれば、安全且つ手軽に短時間でメッシュベルトの巻上作業を行うことができることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のベルト巻上装置により巻き上げられるメッシュベルトを備えたメッシュベルト式連続焼結炉の一例の説明図である。

【図2】本発明のベルト巻上装置の一実施形態の斜視説明図である。

【図3】駆動ローラと従動ローラとの関係を説明する図である。

【図4】ガイド機構の説明図である。

【図5】移動プレートの側部の断面説明図である。

【図6】従来のメッシュベルト式連続焼結炉の一例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係るベルト巻上装置は、
（１）メッシュベルト式連続焼結炉における当該メッシュベルトを巻き上げるためのベルト巻上装置であって、
前記メッシュベルトの内側の面と当接する従動ローラと、
前記従動ローラの回転軸と平行な回転軸を有し、当該従動ローラとの間に前記メッシュベルトを挟んで、その回転により当該メッシュベルトを送り出す駆動ローラと
を備えており、
前記駆動ローラは、前記メッシュベルトを送り出す方向の回転だけを許容するラチェット機構を有する。

【0011】

本態様に係るベルト巻上装置では、駆動ローラを回転させることにより当該駆動ローラと従動ローラとの間に挟まれたメッシュベルトを送り出すことができる。駆動ローラはハンドル等を利用して簡便に且つ短時間で回転させることができ、また、本態様に係るベルト巻上装置では、当該駆動ローラがメッシュベルトを送り出す方向の回転だけを許容するラチェット機構を有しているので、巻き上げたメッシュベルトの重量によって駆動ローラが逆回転することがなく安全に巻上作業を行うことができる。

【0012】

（２）上記（１）のベルト巻上装置において、前記従動ローラの回転軸に対する前記駆動ローラの回転軸の平行性を保ちつつ、当該駆動ローラを、従動ローラに対して接近する方向及び離間する方向にガイドするガイド機構を有することが望ましい。この場合、ガイド機構を用いることで、簡便に、駆動ローラをメッシュベルトに当接させた状態（この状態で駆動ローラを回転させることでメッシュベルトを巻き上げることができる）と、メッシュベルトから離反した状態とをとらせることができる。

【0013】

（３）本発明の他の態様に係るメッシュベルト式連続焼結炉は、上記（１）又は（２）のベルト巻上装置を備えている。

【0014】

〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、本発明のベルト巻上装置及びメッシュベルト式連続焼結炉を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、本発明のベルト巻上装置により巻き上げられるメッシュベルトを備えたメッシュベルト式連続焼結炉の一例の説明図であり、図２は、本発明の一実施形態に係るベルト巻上装置の斜視説明図である。

【0015】

焼結炉１は、金属等で作製された横断面がドーム形状のマッフルからなる炉本体部２と、この炉本体部２内を走行する無端のメッシュベルト３とを備えている。メッシュベルト３は、熱間強度が高く耐熱性を有する、例えばＳＵＳ３１０やＳＵＳ３１６等のステンレス鋼で作製されている。メッシュベルト３の上に鉄紛等の金属粉末を加圧成形して得られる成形体からなるワークＷが載置される。

【0016】

炉本体部２は、入口側（図１において左側）から出口側に向けて順に脱ガスゾーン４、焼結ゾーン５、及び冷却ゾーン６を有している。メッシュベルト３は、炉本体部２の入口側に設けられた駆動プーリー７及び出口側に設けられた従動プーリー８に張架されている。メッシュベルト３は、駆動プーリー７を、当該駆動プーリー７の近傍に設けられた図示しないモータで駆動させることにより引張応力が作用した状態で炉本体部２内を走行する。

【0017】

脱ガスゾーン４において、ワークＷはガスバーナーや電気ヒータ等の加熱手段により、例えば６５０～７５０℃程度に加熱される。ワークＷは脱ガスゾーン４を通過する間に、金属粉末を加圧成形する際に用いられたステアリン酸亜鉛や金属石けん等のろう状の潤滑剤成分が熱分解されて除去される。

【0018】

脱ガスゾーン４を通過したワークＷは、続く焼結ゾーン５で所定の焼結温度（例えば、１１００～１２００℃程度）に加熱される。加熱は、焼結ゾーン５内に設けられた、例えばニクロムやカンタル等の発熱体を用いて行うことができる。また、焼結に際して、焼結ゾーン５内に窒素ガス、変性ガス等の雰囲気ガスが導入される。

【0019】

焼結ゾーン５を通過したワークＷは、続く冷却ゾーン６において、炉本体部２に設けられたウォータージャケット（図示せず）等の冷却手段により、例えば９００～１００℃程度まで冷却される。冷却ゾーン６を通過して焼結処理が完了したワークＷは、炉本体部２の排出口９から排出され、続く工程に移動させるために回収される。

【0020】

炉本体部２の下方の床面上には複数の搬送ローラ１０が敷設されており、当該炉本体部２の排出口９を出て、従動プーリー８を経由したメッシュベルト３は、この搬送ローラ１０の上を走行して駆動プーリー７に戻る。

【0021】

炉本体部２の入口手前の床にはピット１１が設けられている。このピット１１は、高温クリープにより伸びたメッシュベルト３を収容するためのスペースである。交換された直後のメッシュベルト３は、図１において、２点鎖線で示される状態であるが、焼結炉１を稼働させるにつれて、少しずつ実線で示されているように下方に垂れ下がる。この垂れ下がりがひどくなり、メッシュベルト３がピット１１の底面１１ａに達すると、メッシュベルト３が変形し正常な走行をすることができなくなるので、事前にメッシュベルト３のメンテナンス（切断作業及び繋ぎ作業）を行う必要がある。駆動プーリー８を通過したメッシュベルト３は、複数のガイドローラ１２によりガイドされて入口１３から炉内に導かれる。

【0022】

焼結炉１は、メッシュベルト３を巻き上げるための、本実施形態に係るベルト巻上装置２０を備えており、このベルト巻上装置２０は、図２に示されるように、炉本体部２の入口１３のやや上流側であって、ピット１１の上方に設けられる。ベルト巻上装置２０は、従動ローラ２１と、駆動ローラ２２と、ラチェット機構２３と、ガイド機構２４とを備えている。

【0023】

従動ローラ２１は、図３に示されるように、メッシュベルト３の内側の面３ａと当接しており、駆動ローラ２２と協働して当該メッシュベルト３を炉本体部２側に送り出す。本実施形態では、複数のガイドローラ１２のうちの１本が従動ローラ２１としても機能している。

【0024】

駆動ローラ２２は、従動ローラ２１の回転軸と平行な回転軸２２ａを有しており、当該従動ローラ２１との間にメッシュベルト３を挟んで、その回転によりメッシュベルト３をピット１１から引き上げて炉本体部２側に送り出す。駆動ローラ２２の回転軸２２ａの一端側はラチェット機構２３に接続されている。駆動ローラ２２は、例えば鉄等の金属で作製された回転軸２２ａの周囲にゴム（ＮＢＲ）が被覆された構成を備えている。

【0025】

ラチェット機構２３は炉本体部２の入口１２側に設けられた金属製の架台２５の上方に配設されている。ラチェット機構２３は架台２５に固定されてはおらず、駆動ローラ２２とともに移動できるように当該架台２５の上面２５ａから離間した状態にある。ラチェット機構２３の取付けプレート５０の下部ベース５０ａは、架台２５の上面２５ａから離間した状態で当該上面２５ａに固定された押さえ板５１の下面に当接するか又は当該下面からわずかに離間するように配設されている。ラチェット機構２３は、駆動ローラ２２がメッシュベルト３を送り出す方向Ｄ（図３参照）の回転だけを許容し、万一、自重によってメッシュベルト３が下方（ピット１１に向かう方向）にずり下がろうとしても、ラチェット機構２３により駆動ローラ２２の回転がロックされるので、かかるずり下がりは防止される。したがって、安全に巻上作業を行うことができる。ラチェット機構２３としては、公知の構成のものを用いることができる。

【0026】

ラチェット機構２３を貫通した駆動ローラ２２の回転軸２２ａに、当該回転軸２２ａを回転させるためのハンドル２６が取り付けられている。このハンドル２６を回転させることで駆動ローラ２２を回転させ、従動ローラ２１との間に挟み込んだメッシュベルト３を巻き上げる、又は、送り出すことができる。

【0027】

本実施形態では、駆動ローラ２２の両端にガイド機構２４が設けられている。ガイド機構２４は、従動ローラ２１の回転軸に対する駆動ローラ２２の平行性を保ちつつ、当該駆動ローラ２２が、従動ローラに対して接近する方向及び離間する方向に移動するのをガイドする役割を果たす。ガイド機構２４は、図４に示されるように、架台２５の上に取り付けられた支持体２８にボルト２９で固定されており、ブロック体３０と、ねじ部３１と、ハンドル部３２と、移動プレート３３と、ガイドプレート３４とを備えている。

【0028】

ブロック体３０は、長手方向の中央付近にねじ孔３５が形成されている。このねじ孔３５にねじ部３１が螺合されている。ねじ部３１の一端には当該ねじ部３１をまわすためのハンドル部３２が取り付けられている。ねじ部３１の他端には短円柱形状の当接体３６が固定されている。

【0029】

ガイドプレート３４は、架台２５の上に取り付けられた支持体２８にボルト２９で固定されている。ガイドプレート３４は上ガイド３７、下ガイド３８及び中央プレート３９を備えている。上ガイド３７は中央プレート３９の上縁に設けられており、下ガイド３８は中央プレート３９の下縁に設けられている。上ガイド３７及び下ガイド３８は、いずれも断面Ｌ字状の部材からなっており、上ガイド３７は、下方が開放された溝を形成するように、下ガイド３８は、上方が開放された溝を形成するように、中央プレート３９に設けられている。

【0030】

中央プレート３９は長方形状を呈しており、長手方向に沿って矩形状の開口４０を有している。開口４０は、少なくとも駆動ローラ２２の回転軸２２ａが通過し得る大きさを有している。

【0031】

移動プレート３３は矩形状の一対の板体からなっており、駆動ローラ２２の回転軸２２ａが貫通し得る大きさの孔４１を有している。各板体の上縁部には第１屈曲部４２が形成されており、下縁部には当該第１屈曲部４２と同じ方向に屈曲する第２屈曲部４３が形成されている。両屈曲部により溝が形成されるように、一対の板体が互いに固定される。２つの第１屈曲部４２により形成される溝によって上ガイド３７の壁３７ａがすきまを有した状態で挟み込まれ、２つの第２屈曲部４３によって下ガイド３８の壁３８ａがすきまを有した状態で挟み込まれる。したがって、移動プレート３３は、上ガイド３７及び下ガイド３８の長手方向に沿って当該両ガイドにガイドされつつ移動可能である。

【0032】

図４～５に示されるように、移動プレート３３を構成する一対の板体それぞれのハンドル部３２側の側部の上下方向中央付近には断面半円状の受け部４４が形成されており、両受け部４４により形成される短円筒部内をねじ部３１が挿通している。

【0033】

ねじ部３１の先端の当接体３６は当該ねじ部３１に固定されており、ねじ部３１の回転とともに回転する。当接体３６は、移動プレート３３のハンドル部３２寄りの箇所に形成された開口４５内に位置している。ねじ部３１はブロック体３０に形成されたねじ孔３５に螺合されているので、ハンドル部３２を操作してねじ部３１を回転させると当接体３６はねじ部３１とともに当該ねじ部３１の軸方向に沿って前後に移動する。ねじ部３１を前方に移動させると、やがてねじ部３１の先端の当接体３６が前記移動プレート３３の開口４５の縁部に当接する。そして、さらにねじ部３１を前方に移動させると駆動ローラ２２は当接体３６に押されて従動ローラ２１側に移動し、当該従動ローラ２１との間にメッシュベルト３を挟み込む。その後、負荷に抗してハンドル部３２を回転させることでメッシュベルト３を駆動ローラ２２と従動ローラ２１との間にしっかりと挟み込むことができる。この状態でハンドル２６を回すことで、メッシュベルト３を簡単に巻き上げることができる。本実施形態におけるガイド機構２４は、前記のように駆動ローラ２２と従動ローラ２１との間にメッシュベルト３を挟み込んだ状態では、メッシュベルト３が駆動ローラ２２により送り出される方向と逆の方向に自重で滑り落ちない程度に当該駆動ローラ２２とメッシュベルト３との間に摩擦力を発生させることができる。

【0034】

ハンドル２６を回す前に、駆動ローラ２２よりも下流側（炉本体部２の入口１２側）の箇所でメッシュベルト３を切断しておく必要がある。ハンドル部３２の操作は２人の作業員で行うこともできるし、また、１人の作業員が両ハンドル部３２を交互に操作して駆動ローラ２２を移動させることもできる。

【0035】

所定長さのメッシュベルト３の巻上が完了すると、巻き上げたメッシュベルト部分を切断して取り除き、残ったメッシュベルトの端部と、巻上前に切断したメッシュベルトの端部とを繋ぎ合わせる。また、従動ローラ２１側に移動させていた駆動ローラ２２を当該従動ローラ２１から離れる方向に移動させる。その際、ねじ部３１の先端の当接体３６は後退時に両受け部４４により形成される短円筒体に当接するので、さらにハンドル２６を操作することで従動ローラ２１側に移動していた移動プレート３３とともに駆動ローラ２２を従動ローラ２１から離すことができる。これにより、メッシュベルトのメンテナンスが終了する。

【0036】

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、メッシュベルト上に載置され焼結炉内で焼結されるワークとして鉄紛等の金属粉末を加圧成形した成形体を例示しているが、例えばセラミック等の他の物質を焼結対象とすることができる。
また、前述した実施形態では、駆動ローラをメッシュベルトの外側に配置し、従動ローラをメッシュベルトの内側に配置しているが、ローラの配置はこの逆でもよい。すなわち、駆動ローラをメッシュベルトの内側に配置し、従動ローラをメッシュベルトの外側に配置することもできる。

【符号の説明】

【0037】

１ ： 焼結炉
２ ： 炉本体部
３ ： メッシュベルト
４ ： 脱ガスゾーン
５ ： 焼結ゾーン
６ ： 冷却ゾーン
７ ： 駆動プーリー
８ ： 従動プーリー
９ ： 排出口
１０ ： 搬送ローラ
１１ ： ピット
１１ａ： 底面
１２ ： 入口
１３ ： ステージ
２０ ： ベルト巻上装置
２１ ： 従動ローラ
２２ ： 駆動ローラ
２２ａ： 回転軸
２３ ： ラチェット機構
２４ ： ガイド機構
２５ ： 架台
２６ ： ハンドル
２８ ： 支持柱
２９ ： ボルト
３０ ： ブロック体
３１ ： ねじ部
３２ ： ハンドル部
３３ ： 移動プレート
３４ ： ガイドプレート
３５ ： ねじ孔
３６ ： 当接体
３７ ： 上ガイド
３８ ： 下ガイド
３９ ： 中央プレート
４０ ： 開口
４１ ： 孔
４２ ： 第１屈曲部
４３ ： 第２屈曲部
４４ ： 受け部
４５ ： 開口
５０ ： 取付プレート
５０ａ： ベース部
５１ ： 押さえ板
１００ ： 連続焼結炉
１０１ ： 炉本体部
１０２ ： メッシュベルト
１０３ ： 脱ガスゾーン
１０４ ： 焼結ゾーン
１０５ ： 冷却ゾーン
１０６ ： 駆動プーリー
１０７ ： 従動プーリー
Ｗ ： ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】