(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】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】炉に備えられるワークの装入抽出装置
(51)【国際特許分類】
F27B 9/38 20060101AFI20231212BHJP
F27B 9/39 20060101ALI20231212BHJP
F27D 7/06 20060101ALI20231212BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20231212BHJP
B65G 31/04 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
F27B9/38
F27B9/39
F27D7/06 B
C21D1/00 117
B65G31/04
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022010254
(22)【出願日】2022-01-26
(65)【公開番号】P2023108934
(43)【公開日】2023-08-07
【審査請求日】2022-10-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000211123
【氏名又は名称】中外炉工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129791
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 真由美
(74)【代理人】
【識別番号】100144200
【弁理士】
【氏名又は名称】奥西 祐之
(74)【代理人】
【氏名又は名称】鈴木 知
(72)【発明者】
【氏名】横井 範之
(72)【発明者】
【氏名】佐野 駿平
【審査官】國方 康伸
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５７－０７９１１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／１９８９７７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ ９／００－ ９／４０
Ｂ６５Ｇ ３１／００－３１／０４
Ｃ２１Ｄ １／００
Ｆ２７Ｄ ７／００－１５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを、当該ワークの長手方向と直交する方向に向けて、炉内へ装入もしくは炉内から抽出する装置であって、ワークを炉内へ装入または炉内から抽出するために上記炉の内外を連通するように形成される炉開口部に、上下一対で設けられ、互いに密着するようにして回動される同一寸法のドラムと、
これら一対のドラムを同期させて互いに反対方向に回動させる駆動機構と、
これら一対のドラムに、これらドラムの回動中に互いに対向するいずれかの位置に同一の凹形状で、対で形成された凹部によって構成され、これらドラムの回動で開放されてワークを受け入れもしくは受け渡しし、これらドラムの回動で閉じられてワークを収容保持するための収容部とを備えたことを特徴とする炉に備えられるワークの装入抽出装置。
【請求項2】
前記各ドラムの径方向において、前記炉開口部と前記各ドラムとの間には、該ドラムの回動を許容しつつ炉内外をシールするシール機構が設けられることを特徴とする請求項１に記載の炉に備えられるワークの装入抽出装置。【請求項3】
前記駆動機構は、単一の駆動源と、該駆動源の回動駆動力をいずれか一方の前記ドラムに伝達する正転系と、該正転系と他方の前記ドラムとの間に設けられ、上記駆動源の回動駆動力を反対方向の回動駆動力にして該他方のドラムに伝達する反転系とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の炉に備えられるワークの装入抽出装置。【請求項4】
前記対の凹部からなる前記収容部の内側寸法は、該収容部の容積の殆どをワークが占めて、炉体内外を遮断するように、ワークの外形寸法よりも僅かに大きいことを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の炉に備えられるワークの装入抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、簡単な構成でありながら、炉内外を適切に遮断しつつ、ワークを炉内へ装入し、炉外へ抽出することが可能な炉に備えられるワークの装入抽出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
丸型鋼やパイプなどの長尺のワークを、当該ワークの長手方向と交差する短手方向に向けて、炉内へ装入もしくは炉内から抽出する装置を備えた炉として、例えば特許文献１～３が知られている。
【0003】
特許文献１の「ワークを熱加工する炉」は、ワークを熱加工する気流を吹き出すノズルが設けられた吹き出しフードを有するワークを熱加工する炉であって、種々の寸法のワークに、上記ノズルから吹き出す気流が所望の流速で吹き当たるように、該ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整する駆動機構を備え、ワークを搬送する搬送手段は、搬送面が上下方向への移動を伴う鉛直面内での矩形運動や円運動を行うウォーキングビーム式搬送手段であり、ワークは、上記ウォーキングビーム式搬送手段で上下動を伴って搬送され、前記駆動機構は、ワークの上下動タイミングに合わせて、ワークの動きの上下方向成分の上下速度と同じ上下速度で、ワークの上下ストローク量と同じ上下ストローク量で、前記ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を調整し、さらに、ワークの寸法に関する情報と上記ウォーキングビーム式搬送手段の上下動の制御値が入力される制御装置が備えられ、該制御装置は、前記駆動機構に接続されて、ワークの寸法に関する情報と制御値を出力してこれらに従って該駆動機構を駆動制御し、さらに、前記ノズルは、熱加工を行うゾーン内に、ワークが搬送される方向に複数配列され、前記駆動機構は、各ノズルと当該ノズルに面するワーク部分との間の距離を、複数のノズルそれぞれで個別に調整するように構成されている。
【0004】
特許文献２の「シール装置を備えた加熱炉の装入・抽出装置」は、材料の装入口および／又は抽出口に、周面の一部を軸線方向に凹設してポケット部を形成した回動自在な回動扉と同回動扉の外周の一部を被覆するケーシングとを配設し、同ケーシングは開口を有するとともに該開口内で進退自在なシール部材を挿設してなり、該シール部材はその周面に回動扉周面を圧接する第１圧接面と、ケーシングの開口内周を圧接する第２圧接面とを形成して構成されている。
【0005】
特許文献３の「シール装置を備えた加熱炉の装入・抽出装置」は、材料の装入口および／又は抽出口に回動自在に配置され周面の一部を軸線方向に凹設してポケット部を形成した回動扉と、炉外に揺動自在に配設され上記ポケット部が炉外側へ位置した時に同ポケット部の開口域を略閉塞可能なシール用フードとを有し、かつ加熱炉からの排ガスをシール用フード内へ噴出する噴出口を同シール用フードの近隣に設けて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第５７９５５６０号公報
【文献】特公昭６２－１６２４９号公報
【文献】特公昭６３－９５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されている炉では、ワークを装入し、また抽出する開口が開きっ放しであったり、扉が設けられている場合でも、ワークの通過中は開いているので、開口から外気が炉内に流入したり、また炉内の熱が炉外へ逸散してしまう。
【0008】
特許文献２では、ワークの通過中に外気を流通させないために、周面の一部を軸線方向に凹設することにより、材料(ワーク)を収容して移すためのポケット部を形成するようにした回動扉を備え、この回動扉を往復揺動することにより、材料を加熱炉内外へ装入または抽出するようにしているが、開口におけるシールは不完全なものであった。
【0009】
特許文献３では、このような回動扉のシール性を向上させるために、ポケット部が炉外側に位置したときに、当該ポケット部の開口域をほぼ閉塞可能なシール用フードを備え、かつ加熱炉からの排ガスをシール用フード内へ噴出するようにしている。
【0010】
しかしながら、このような構成では、炉外に、シール用フード、炉内から炉外のシール用フード側に排ガスを送る流路、並びに、排ガスを噴出する装置などを備えなければならず、構造が複雑であるという課題があった。
【0011】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、簡単な構成でありながら、炉内外を適切に遮断しつつ、ワークを炉内へ装入し、炉外へ抽出することが可能な炉に備えられるワークの装入抽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】
【0012】
本発明にかかる炉に備えられるワークの装入抽出装置は、ワークを、当該ワークの長手方向と交差する方向に向けて、炉内へ装入もしくは炉内から抽出する装置であって、ワークを炉内へ装入または炉内から抽出するために上記炉の内外を連通するように形成される炉開口部に、上下一対で設けられ、互いに密着するようにして回動される同一寸法のドラムと、これら一対のドラムを同期させて互いに反対方向に回動させる駆動機構と、これら一対のドラムに、これらドラムの回動中に互いに対向するいずれかの位置に同一の凹形状で、対で形成された凹部によって構成され、これらドラムの回動で開放されてワークを受け入れもしくは受け渡しし、これらドラムの回動で閉じられてワークを収容保持するための収容部とを備えたことを特徴とする。
【0013】
前記炉開口部と前記各ドラムとの間には、該ドラムの回動を許容しつつ炉内外をシールするシール機構が設けられることを特徴とする。
【0014】
前記駆動機構は、単一の駆動源と、該駆動源の回動駆動力をいずれか一方の前記ドラムに伝達する正転系と、該正転系と他方の前記ドラムとの間に設けられ、上記駆動源の回動駆動力を反対方向の回動駆動力にして該他方のドラムに伝達する反転系とからなることを特徴とする。
【0015】
前記対の凹部からなる前記収容部の内側寸法は、該収容部の容積の殆どをワークが占めて、炉体内外を遮断するように、ワークの外形寸法よりも僅かに大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明にかかる炉に備えられるワークの装入抽出装置にあっては、簡単な構成でありながら、炉内外を適切に遮断しつつ、ワークを炉内へ装入し、炉外へ抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明にかかる炉に備えられるワーク装入抽出装置の好適な一実施形態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明にかかる炉に備えられるワークの装入抽出装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
本実施形態に係る炉に備えられるワークの装入抽出装置は、例えば、ワークとして、所定方向に延びる長尺の丸型鋼やパイプを搬送方向へ搬送して熱処理するウォーキングビーム式などの加熱炉の炉開口部に備えられる。
【0020】
炉開口部は、炉体におけるワークの搬送方向両端部にそれぞれ設けられ、これら炉開口部からワークが炉内へ装入され、また炉外へ抽出される。
【0021】
炉としては、加熱処理する加熱炉に限ることなく、その他の処理炉であってもよいことはもちろんである。
【0022】
本実施形態においては、図１に示すように、ワークＷである丸型鋼は、長手方向が搬送方向と直交する方向に向けられ、長手方向と交差する方向（搬送方向）にほぼ水平な状態で、炉開口部２を介して、炉体１内に装入され、また炉体１内から抽出される。
【0023】
炉開口部２は、装入側では、ワークＷを炉体１内へ装入するために、炉体１の内外を連通するように形成される。
【0024】
抽出側では、ワークＷを炉体１外へ抽出するために炉体１の内外を連通するように形成される。
【0025】
以下の説明では、装入側の炉開口部２に設けられるワークの装入抽出装置３を例に挙げて説明する。抽出側であっても、その構成は同じであって、図１を左右に反転することで理解される。
【0026】
炉開口部２は、水平方向の幅が広い横長の矩形状に形成される。ワークの装入抽出装置３は、炉開口部２の上下を区画する上下の炉壁１ａ，１ｂの間に設けられ、炉開口部２の左右を区画する左右の炉壁（不図示）側に回動自在に支持された上下一対で２本の上ドラム４及び下ドラム５と、これら２本のドラム４、５を回動させる駆動機構６（図２参照）とを備えて構成される。
【0027】
２本のドラム４、５は、同一長さかつ同一直径で、同一寸法の中空円筒体状に形成される。
【0028】
これらドラム４，５は、それらの回動軸（以下、ドラム軸４ａ，５ａという）が搬送方向と直交する方向へ向けられて、ほぼ水平に配置される。ドラム４，５同士は、炉開口部２内に互いに平行に配置される。
【0029】
各ドラム４、５は、それらの周面４ｂ、５ｂが一箇所で密着するようにして、回動可能に設けられる。
【0030】
これらドラム４，５は、図２に示す駆動機構６により、互いに反対方向に同期して（同じ速度で）一方向に回動される。
【0031】
炉開口部２を形成する上方の炉壁１ａには、上ドラム４と対向する位置に、そしてまた、下方の炉壁１ｂには、下ドラム５と対向する位置に、これらドラム４，５の全長に亘ってそれらドラム４、５の周面４ｂ，５ｂに摺接して、炉体１内外をシールするシール機構としてシール材７が設けられる。
【0032】
シール機構は、例えば耐熱性の高いセラミックファイバー製のブロックをシール材７として、ドラム４，５の周面に当接させることで構成される。
【0033】
ドラム４，５は、シール材７に摺接しつつ回動される。シール材７により、上方の炉壁１ａと上ドラム４の周面４ｂとの間及び下方の炉壁１ｂと下ドラム５の周面５ｂとの間が、ドラム４，５の回動を許容しつつシールされる。
【0034】
これら一対のドラム４，５には、これらドラム４，５の回動中に互いに対向するいずれかの位置に、対で同一の凹形状の凹部４ｃ，５ｃが設けられる。
【0035】
すなわち、凹部４ｃ，５ｃは、各ドラム４，５の周面４ｂ，５ｂの周方向一箇所であって、同期して回動されるこれらドラム４，５の一回転の間に必ず一回、互いに対向し合う位置に設けられる。
【0036】
そしてこれら対をなす凹部４ｃ，５ｃは、ドラム４，５同士が同期して回動されることにより、その回動に従って互いに接離され、これら凹部４ｃ，５ｃが互いに離れていくことにより開放され、これら凹部４ｃ，５ｃが互いに接近していくことにより閉じられる収容部１１を構成する。
【0037】
この収容部１１は、開放されることでワークＷを受け入れ（装入側）もしくは受け渡し（抽出側）し、閉じられることでワークＷをその内部に収容保持するようになっている。
【0038】
凹部４ｃ、５ｃは、各ドラム４、５の中心側に向けて、すなわちドラム軸４ａ、５ａ側に凹ませて、かつワークＷの長手方向（ドラム軸方向）に沿わせて、長い溝状に形成される。
【0039】
凹部４ｃ、５ｃの凹形状は、同一形状であって、図示例では、ほぼ円弧状に形成されている。
【0040】
凹部４ｃ、５ｃのドラム長手方向の長さは、各ドラム４、５の全長よりも短く、各ドラム４、５の長手方向における凹部４ｃ，５ｃの両端部は、ドラム４，５の周面４ｂ，５ｂで区画されている。凹部４ｃ、５ｃは、それらの長さよりも長さが短いワークＷを受け取り収容する。
【0041】
図２には、ドラム４，５を回動する駆動機構６が示されている。２本のドラム軸４ａ、５ａの一端部側にそれぞれ設けられた一対のギア８，８と、一方のドラム軸５ａに直結される単一のモータ９とを備えている。
【0042】
一対のギア８，８は、ギア比１：１で互いに噛合されている。２本のドラム軸４ａ、５ａのうち、下ドラム５のドラム軸５ａには、モータ９の回転軸が直結されて正転系が構成される。
【0043】
また、下ドラム５を回動するモータ９の動力が、一対のギア８，８により、上ドラム４のドラム軸４ａに伝達され、上ドラム４を、下ドラム５と同期して反対方向に回動させる反転系が構成される。
【0044】
凹部４ｃ、５ｃの凹形状は、ワークＷの外周形状とほぼ同じであることが好ましい。凹部４ｃ，５ｃは、ワークＷを円滑に受け渡しできるように、ドラム４，５の周面４ｂ，５ｂ側でドラム周方向に沿う方向の幅が漸次広がる形状に形成されている。
【0045】
また、対をなす凹部４ｃ，５ｃで構成される収容部１１の内側寸法は、ワークＷの外形寸法（直径、長さ）よりも僅かに大きいことが望ましい。
【0046】
実用上、収容部１１の高さ方向の寸法が、当該高さ方向に沿うワークＷの高さ方向における最大高さ寸法の１．２倍以下であることが好ましい。
【0047】
具体的には、図１（ｃ）に示すように、凹部４ｃ、５ｃ同士が対向して収容部１１が閉じられたとき、ドラム４，５の回動が妨げられない隙間を残して、凹部４ｃ，５ｃで形成される収容部１１の空間内にワークＷがほぼ密接状態で収容保持されることが、外気の炉内への流入や炉内雰囲気の炉外への流出を少なくする上で、好ましい。
【0048】
次に、本実施形態に係る炉に備えられるワークの装入抽出装置の作用について説明する。まず、図１（ａ）に示すように、炉体１外から炉体１内にワークＷを装入する際には、下ドラム５が時計回りに回動し、上ドラム４が同期しつつ反時計回りに回動するように、２本のドラム４、５が駆動機構６で回転駆動される。
【0049】
下ドラム５は、凹部５ｃが炉体１の外から内へ向けて、下から上に移動する。上ドラム４は、凹部４ｃが炉体１の外から内へ向けて、上から下に移動する。
【0050】
このように凹部４ｃ，５ｃが移動していく際に、すなわち、開放されている収容部１１が閉じられていく際に、装入抽出装置３へワークＷが供給される。
【0051】
供給されたワークＷは、下ドラム５の凹部５ｃで受け取られ、引き続きドラム４、５が回動することにより、図１（ｂ）に示すように、ワークＷにおいて、下ドラム５の凹部５ｃから突出している上方部分が、上ドラム４の凹部４ｃに被われていく。
【0052】
さらにドラム４、５が回動すると、図１（ｃ）に示すように、収容部１１以外でドラム４，５の周面４ｂ，５ｂ同士が密着している状態で、ワークＷを収容保持している収容部１１が閉じられる。
【0053】
このとき、収容部１１では、上下の凹部４ｃ、５ｃ相互間がワークＷによって塞がれ、炉体１内外が遮断される。
【0054】
そして、さらにドラム４、５が回動していくと、ワークＷが下側の凹部５ｃに保持された状態で、収容部１１が次第に開放されていき、図１（ｄ）に示すように、凹部５ｃが下へ炉体１の内側に向けて移動することにより、ワークＷは、炉体１内に設けられている搬送部１０に受け渡しされる。
【0055】
その後、ドラム４、５は、再度、図１(ａ)に示す姿勢に復帰し、次のワークＷの供給を受けるようになっている。
【0056】
本実施形態の炉に備えられるワークの装入抽出装置３によれば、炉体１の内外を連通する炉開口部２に設けられて、ワークＷの搬送方向と交差する方向に沿うドラム軸４ａ，５ａ回りに回動する２本の上下ドラム４、５は、互いに周面４ｂ、５ｂを密着させつつ回動されるので、２本のドラム４、５の間に隙間は生じない。
【0057】
また、２本のドラム４、５に備えた凹部４ｃ，５ｃで構成されて開閉される収容部１１には、これら凹部４ｃ、５ｃが対向するとき、ワークＷが収容保持される。
【0058】
このため、ワークＷを受け入れ受け渡しする収容部１１にワークＷを収容保持しているときも、２本のドラム４、５の間に隙間が生じることがない。
【0059】
このように、凹部４ｃ、５ｃを設けた２本のドラム４、５を密着させて回転させるという簡単な構造で、ワークＷの装入及び抽出を行いながら、炉体１の内外を確実に遮断することができる。
【0060】
ドラム４，５を回転するだけの簡単な構造なので、炉開口部２を扉で開閉する構造とは異なり、ドラム４，５の回転速度を高めることによって、ワークＷの取扱量を増大することができる。
【0061】
また、炉体１の炉開口部２を区画する上下の炉壁１ａ，１ｂとドラム４，５との間には、ドラム４、５が摺接しつつ回動可能なシール材７が設けられているので、当該シール材７だけで、２本のドラム４、５が配置される炉開口部２を確実に気密にシールすることができる。
【0062】
また、２本のドラム４、５を同期させつつ反転させる駆動機構６は、単一のモータ９と一対のギア８，８により構成できるので、簡単な構成で２本のドラム４、５を容易にかつ確実に回動させることができる。
【0063】
また、対の凹部４ｃ，５ｃからなる収容部１１の内側寸法が、ワークＷの外形寸法よりも僅かに大きく形成されるので、凹部４ｃ、５ｃにワークＷを収容できずに、当該ワークＷが引っ掛かってドラム４，５の回転が止まってしまうようなこともない。
【0064】
また、収容部１１の容積の殆どをワークＷで占めるので、外気の流入量や炉内雰囲気の流出量を極力少なくすることができる。
【0065】
これにより、ワークＷの装入・抽出に際しても、炉体１の内外を確実に遮断することができる。
【0066】
図３には、上記実施形態の変形例が示されている。上記実施形態では、ワークＷとして、例えば丸型鋼を扱う場合について説明したが、ワークＷはこれに限られない。
【0067】
図３に示すように、ワークＷは、断面形状が矩形状をなす角型鋼などであっても構わない。
【0068】
この場合には、各ドラム４、５に設ける凹部４ｃ、５ｃは、矩形状のワークＷを円滑に受け渡しできるように、ドラム４，５の周面４ｂ，５ｂ側に向けて広がるように傾斜する傾斜面を備えるように形成される。
【0069】
上記実施形態では、モータ９をドラム軸５ａに直結した例について説明したが、これに限らず、モータ９とドラム軸５ａとの間に減速機構を設けて動力伝達するようにしてもよい。
【0070】
上記実施形態では、ギア８，８による動力伝達の場合を例示して説明したが、チェーン・スプロケット機構やプーリ・ベルト機構を介して、２本のドラム４，５を同期駆動してもよい。凹部４ｃ，５ｃの形状は、ワークＷの外形形態に合わせて適宜に設定すればよい。
【0071】
また、２本のドラム４，５を交換可能な構造とし、ワークＷの形状に合わせてその都度、当該ワークＷの形状に適した形状の凹部４ｃ、５ｃを有するドラム４，５に交換するようにしてもよい。
【0072】
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0073】
１ 炉体
１ａ 炉開口部上方の炉壁
１ｂ 炉開口部下方の炉壁
２ 炉開口部
３ 装入抽出装置
４ 上ドラム
４ａ ドラム軸
４ｂ 周面
４ｃ 凹部
５ 下ドラム
５ａ ドラム軸
５ｂ 周面
５ｃ 凹部
６ 駆動機構
７ シール材（シール機構）
８ ギア
９ モータ
１０ 搬送部
１１ 収容部
Ｗ ワーク
１ａ 炉開口部上方の炉壁
１ｂ 炉開口部下方の炉壁
２ 炉開口部
３ 装入抽出装置
４ 上ドラム
４ａ ドラム軸
４ｂ 周面
４ｃ 凹部
５ 下ドラム
５ａ ドラム軸
５ｂ 周面
５ｃ 凹部
６ 駆動機構
７ シール材（シール機構）
８ ギア
９ モータ
１０ 搬送部
１１ 収容部
Ｗ ワーク
【図1】
【図2】
【図3】