JP2009090305A - 誘導加熱方式ビレットヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】ビレットヒータの誘導加熱コイル内で、先行するビレットの後端と次に続くビレットの前端とが溶着した状態が発生し、その状態で誘導加熱コイル内から送り出されてきたとしても、次の工程たる鍛造工程に導入される前に、自動的に該溶着した状態を解くことができ、その結果、加熱済みのビレットの全数を確実に１個１個分離した状態で、次の鍛造工程に送ることを可能にする誘導加熱方式ビレットヒータを提供する。
【解決手段】誘導加熱コイル２の出口近傍に、溶着棒状ビレットが進行することによって溶着棒状ビレットの先端部が接触し、接触による反力で溶着したビレット３Ａと３Ｂが分離するように配置されたビレット出口ガイド６を設けてなる誘導加熱方式ビレットヒータ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱方式ビレットヒータに関する。

従来、自動車の金属部品などは鍛造により製造されることが多くあり、その鍛造直前の金属材料は、誘導加熱方式のビレットヒータ内に、所定長さの金属ビレット（金属の棒状体。以下、「ビレット」という）として導入されて、例えば、１２５０℃前後などの鍛造に必要な高温度まで加熱される。

この加熱は、一般に、所望の鍛造製品に応じた定尺（所定長さ）のビレットの一個一個を、直列状に整列させた状態で、連続的に順次に誘電加熱方式のビレットヒータ内に導入して行われる。ビレットヒータの長さは、ビレットがその表面温度と中心温度とがほぼ同一の温度になるまでの加熱処理が行われるに足りる処理長（処理時間）をとれるまでの十分な長さで構成される。

個々のビレットの寸法は、特に限定されるものではなく、所望の鍛造製品の形状寸法に対応しても変わるものであるが、一般的には、短いものでは５０ｍｍ程度のものから、長いものでは２００ｍｍ程度、場合によっては５００ｍｍ程度の長さのもの、さらにはそれを超えるレベルのものもある。

これらビレットは、通常は、ビレットヒータへの導入直前まではコンベアに載置されて搬送されてきて、該コンベアの出口部付近で、駆動する一対のピンチローラ機構を通過することによりビレットヒータ内に送り出され、ビレットヒータ内にては、後から送り出されてくるビレットにより順次に押されることによって誘導加熱コイル内に延在して設置された案内レール上を案内されて進行しながら、誘導加熱によって加熱される。

このように、一般に、ビレットヒータ内では、加熱ビレットは積極搬送されるものではなく、ピンチローラ機構により順次に後から送られてくる加熱ビレットに押されて進むものである。

したがって、前記の１２５０℃前後などの鍛造に必要な高温度まで加熱されるという加熱条件のもとで、先行する加熱ビレットの後端面部と後に続く加熱ビレットの前端面部どおしが溶着した状態でヒータ出口から出てくることがある。

そうした溶着した状態で出てきたビレットは、そのままの長い状態で鍛造機に送り込まれた場合、鍛造機の運転を停止する必要が生じたり、あるいは、所望したとおりの鍛造品を製造することができず、生産性の低下などの問題を招くものであった。

このような観点から、溶着したビレットがそのままの長い状態で鍛造機に送り込まれるを防止することを目的に、溶着したビレットを分離させる方法などについて具体的提案がされている（特許文献１−４参照）。

しかし、特許文献１の提案においては、誘導加熱コイルのビレット出口側において、ビレット送り方向の前方側に押えローラ、該押えローラから所定だけ離れた後方側に偏心ローラを設け、押えローラの下方への回動と偏心ローラの上方押上げとの動作を同期させて作動するようにして、ビレツト間の溶着を切り離すように構成した誘導加熱コイルにおけるビレット溶着切り離し機構が提案されているが、押さえローラと偏心ローラの位置によりビレットの寸法によっては分離させることができない場合があり、特に長さが５０ｍｍ前後程度の短いビレットには対応が不可能であると考えられるものであった。

また、特許文献２の提案においては、溶着したビレットの前端を検知して該溶着ビレットの進行方向に対して垂直方向から該溶着ビレットの前端を抑えて溶着状態にあるビレットを分離させるものであるが、極めて大がかりな装置となることを避けられず、また、被加熱ビレットの所定長さによっては機能しないと考えられるものであった。

また、特許文献３に記載されている提案は、ビレットヒータを出て後、いわゆる傾斜シューター内で、先行する被加熱ビレット側が下向き状態でストッパに当接して停止し、その状態でビレット側面方向から力を加えて溶着ビレットを分離するというものであって、傾斜シュートへの自然落下にまで至らない状況である通常のビレット溶着の場合や、特に長さが５０ｍｍ前後程度の短いビレットには対応が不可能であると考えられるものであった。

また、特許文献４の提案においては、溶着したビレットと溶着していないビレットを仕分けることを行うだけに止まり、溶着したビレットはラインから除外されて廃棄されるなどの処理をされることになり、ビレット材の収率や鍛造製品コスト、生産管理の点等では、さらに改善が望まれるものであった。
実公昭５３−１０４０５号公報 実公昭６２−３３０００号公報 特開２０００−２６３１８５号公報 特開平４−３４８８７号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、ビレットヒータの誘導加熱コイル内で、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端とが溶着した状態が発生し、その状態で誘導加熱コイル内から送り出されてきたとしても、次の工程たる鍛造工程に導入される前に、自動的に該溶着した状態を解くことができ、その結果、加熱済みのビレットの全数を確実に１個１個分離した状態で、次の鍛造工程に送ることを可能にする誘導加熱方式ビレットヒータを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の誘導加熱方式ビレットヒータは、以下の（１）の構成からなるものである。
（１）有限長さのビレットの複数を、該ビレットの長さ方向に直列した連続的な状態で誘導加熱コイル内を通過させ該ビレットを加熱する誘導加熱方式ビレットヒータにおいて、前記誘導加熱コイルの出口近傍に、該誘導加熱コイル内から、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端とが溶着した状態の溶着棒状ビレットが送り出されてきたときに、該溶着棒状ビレットが進行することによって該溶着棒状ビレットの先端部が接触し、該接触による反力で前記溶着したビレットＡとＢが分離するように配置されたビレット出口ガイドを設けてなることを特徴とする誘導加熱方式ビレットヒータ。

またかかる本発明の誘導加熱方式ビレットヒータにおいて、より具体的に好ましくは、以下の（２）〜（４）の具体的構成からなるものである。
（２）前記ビレット出口ガイドが、前記溶着棒状ビレットが進行する方向に従って下降している下向き傾斜型の形状のものであり、前記反力が、溶着棒状ビレットを上方から抑える方向に作用するようにされてなることを特徴とする上記（１）記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。
（３）前記ビレット出口ガイドが、互いに平行に配された２本の棒状のガイドであることを特徴とする上記（２）記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。
（４）誘導加熱コイルの出口を出たビレットがその自重で自然落下する滑り台式のシュートガイドレールが、前記誘導加熱コイルの出口部の下方に設けられていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。

請求項１にかかる本発明の誘導加熱方式ビレットヒータによれば、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端とが溶着した状態でビレットヒータ内から送り出されてくる溶着棒状ビレットがあれば、確実に、それらビレットＡ、Ｂを分離させて、次の鍛造工程に送り出すことができる誘導加熱方式ビレットヒータを提供することができる。

また、請求項２〜４のいずれかにかかる本発明によれば、上述した請求項１にかかる本発明の効果を良好に有しつつ、加熱済みのビレットを、より確実に１個１個が分離された状態で後工程たる鍛造工程に送り出すことができる誘導加熱方式ビレットヒータを提供することができる。

以下、図面などを参照しながら、更に詳しく本発明の誘導加熱方式ビレットヒータについて、説明する。

本発明の誘導加熱方式ビレットヒータは、有限長さのビレットの複数を、該ビレットの長さ方向に直列した連続的な状態で誘導加熱コイル内を通過させ該ビレットを加熱する誘導加熱方式ビレットヒータにおいて、前記誘導加熱コイルの出口近傍に、該誘導加熱コイル内から、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端とが溶着した状態の溶着棒状ビレットが送り出されてきたときに、該溶着棒状ビレットが進行することによって該溶着棒状ビレットの先端部が接触し、該接触による反力で前記溶着したビレットＡとＢが分離するように配置されたビレット出口ガイドを設けてなることを特徴とするものである。

図１は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータの構造の要部をモデル的に説明する側面概略断面図である。

図２は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータの構造の要部をさらに拡大してモデル的に説明する側面概略断面図である。

図３は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータに用いられるビレット出口ガイド周辺の構造をモデル的に説明する概略横断面図である。

これら図で示すように、複数の有限長さのビレット３は、該ビレット３の長さ方向に直列した連続的な状態で、誘導加熱方式ビレットヒータ１の誘導加熱コイル２内を通過させられて、次工程である鍛造工程に必要な高温度まで昇温される。

誘導加熱コイル２内では高温度になるために、コンベアなどの搬送装置は使用に耐え難く一般に使用されないものであり、ビレット３は、内部に水などの冷却媒体が循環されている固定式のパイプからなるガイドレール４上を、後から続くビレットにより押されることにより進むようにされているのが通常である。すなわち、誘導加熱コイルの入り口部には、コイル内に加熱前のビレットを次から次へと把持して送り込む駆動式ピンチローラ（図示せず）が設けられているものである。

このような加熱方式であると、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端は互いに接触しながら、かつ加熱・昇温されながら進むことになる。

このような状態のもとで、ビレット３は、所定の長さのままの１個の独立した、特に、前後ビレットどおしで溶着が生じていないもののときには、後続のビレットにより押されて誘導コイル２を出た後は、例えば、該ビレット３の自重により出口シュートガイドレール５上を、滑り台方式により自然落下していく。そして、鍛造機導入部１０を通り、次のプロセスである鍛造工程に送られていくものである。このような自重による自然落下は、次のビレット３のときも同様であり、次から次へと昇温された１個１個のビレット３は次工程に送られていく。

一方、先行しているビレット３Ａの後端面が、それに続くビレット３Ｂの先端面と溶着状態が発生している場合には、ビレット３（３Ａ）はその自重により自然落下することができず、次のビレット３（３Ｂ）の進行に伴い、コイル内の搬送時の高さ位置を保持したまま、水平方向にそのまま進行していく。

本発明の誘導加熱方式ビレットヒータでは、その進行していく先の線上の適宜な位置に、該溶着棒状ビレットの先端部が接触し、該接触による反力で前記溶着したビレットＡとＢが分離するように、配置されたビレット出口ガイド６を設けておくものである。

溶着棒状ビレットとビレット出口ガイド６の接触は、該溶着棒状ビレットが後ろから押されて、そのままの方向で前方に押し出されてくることにより、自動的にその先端がビレット出口ガイド６に接触することによりなされるものである。

該ビレット出口ガイド６の形状は、進行してくる溶着ビレットが自ら接触してくることにより、該溶着ビレットに反力を与えることができるものであればよく、特に限定されない。ただし、前述のように、自然落下により次工程に送るようにしている場合には、該ビレット出口ガイド６の形状は、図１〜図３に示しているような、溶着棒状ビレットが進行する方向に従って下降している下向き傾斜型の形状であって、前述した反力が、溶着棒状ビレットを上方から抑える方向に作用するようにされているものが好ましい。

さらに、好ましくは、図３に示したように、ビレット出口ガイド６は、互いに平行に配された２本の棒状のガイドであることが好ましく、このような形態のものを使用すると、溶着が解かれて分離されたビレットが、分離時に反動で跳ねるような挙動をしたとしても、出口シュートガイドレール５上から外れて落下することなどなく、通常の溶着などの生じていないビレットと同様に、スムーズに自然落下により鍛造機導入部１０に送られることができる。ビレット出口ガイド６は、前述したように、互いに平行に配された２本の棒状のガイドであることが好ましく、特に、断面が円形ないしは楕円形であって、その直径（楕円形の場合は、長径）が、好ましくは１０ｍｍ〜２５ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあるものである。材質は、特に限定されるものではないが、ステンレス鋼などが好ましい。また、下流側に行くにつれて、その径が漸増するようにして、下流側に進んで行くに従い、撓みにくくされていて、分離させる反力が大きくなるように構成されていてもよい。そのような構成にすると、溶着のレベルに多少の相違があっても、装置的に無理なく確実に分離させることができるようになる。さらに、２本の棒状ガイドの間隔が溶着ビレットの進行につれて広がることがないように、２本の棒状ガイドの間を結ぶ板状あるいは棒状などの渡り部材（図示せず）が適宜に設けられていてもよい。

図３において、７はカウンタウェイト、８はヒンジの支点であり、９は分離されたビレット（３Ａ）であり、１１は耐火セメント製過路、１２は耐火セメント製通路出口、１３はビレット出口ガイドアームであり、ヒンジの支点８と係合しているものである。

出口シュートガイドレール５は、各図に示したように、誘導加熱コイル２内のガイドレールの延長線上に形成されているとよい。

図４は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータに用いられるビレット出口ガイド周辺の構造をアームやバランスウェイトとの関係について模式的に示した概略斜視図である。

本発明の装置は、ビレットの長さや径が、小さいときあるいは大きいときのいずれにでも使用することができる。

すなわち、まだ、昇温状態にあるビレットは、本来、その溶着の強さは、コツンとビレット出口ガイド６にぶつかる程度の反力で簡単に分離されてしまう程度のものであって、通常の場合は、本発明にかかる上述したビレット出口ガイド６を使用することにより本発明の課題を良好に解決できる。

なお、被加熱ビレット３は、一種の鍛造品の生産ロットでは、すべて同一サイズ（長さ、径）のビレットを使用するものなので、そのロットで使用されるビレットの規定サイズに合わせて、ビレット出口ガイド６との接触位置や反力の大きさを適宜に調節して設定することが、より確実正確に溶着ビレットを分離させる上で好ましい。

具体的には、図１〜図４に示したように、カウンタウェイト７を適宜に調節して反力自体の大きさやビレットとの接触位置を調整すること、および／またはビレット出口アーム１３の形状を変えたりビレット出口ガイド６の傾きの程度（形状）を変えること、および／またはヒンジの支点の反力の強弱の変更などにより、接触位置および／または反力の大きさを調整できる。

ビレット出口ガイド６の設置位置（接触位置）に関して、コイル内ガイドレール４の最終端位置からの距離Ｌ（図２）で説明をすると、溶着していないビレット３が送り出されてきたときには、ビレット出口ガイド６に接触する位置まで到達する前に、自重による自然落下で出口シュートガイドレール５上を滑り落ちることができるような距離をおいてビレット出口ガイド６を設置する位置（衝突する位置）を調整することがよい。

具体的には、溶着していないビレット３の長さの１／２を超える距離の位置から、該溶着していないビレット３の長さの２倍よりも小さい範囲になるようにすることが、溶着しているビレットに限ってビレット出口ガイド６が作用することになるので好ましいものである。
すなわち、下記の（ａ）式の範囲内とすることがよい。
（規定のビレット長さの１／２）＜Ｌ＜（規定のビレット長さ） ……式（ａ）

これは、Ｌが、規定のビレット３の長さの１／２を超える距離であれば、重心の位置がコイル内ガイドレール４からの支えを失って自然落下することとなるので、また、規定のビレットの長さを超えると、溶着した２個のビレットがそのまま分離されない状態で自然落下してしまい送られるケースが発生し得るので好ましくないことによる。

本発明者らの各種検討によれば、より好ましくは、下記の（ｂ）式の範囲内とすることであり、それほど広いというわけではない。
（規定のビレット長さ×０．６）≦Ｌ≦（規定のビレット長さ×０．８）……式（ｂ）

また、ビレット出口ガイド６は、図２に２点鎖線で描いたように、アーム１３との組合せ構造によって、ビレットとの接触により多少撓むことができる構造としてもよい。その方が、バネとしての反発力が良好に作用し、被加熱ビレットの寸法（長さ、径）ごとに対応して定められるべき該ビレット出口ガイド設置位置の好ましい範囲をより広くできるとともに、押さえつける力を安定して効果的にもたらし得るからである。すなわち、そのような構造のビレット出口ガイドを採用すると、被加熱ビレットの規定サイズがロットごとに多少変更されても、該出口ガイドの設置位置をそのたびに変更すること等なく、対応できるなどの利点がある。

本発明の誘導加熱方式ビレットヒータにおいて、誘導加熱コイルの出口付近における耐火セメント製通路出口１２は、耐火セメント製過路１１の延長として形成されていてよいものであるが、溶着ビレットがビレット出口ガイド６に接触して分離されたときに、その後端部が上方に跳ね上がってもよいように、ある程度、通路内部空間を広くしておくことも重要であり、図２はそのような構造をモデル的に示したものである。

図１は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータの構造の要部をモデル的に説明する側面概略断面図である。 図２は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータの構造の要部をさらに拡大してモデル的に説明する側面概略断面図である。 図３は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータに用いられるビレット出口ガイド周辺の構造をモデル的に説明する概略横断面図である。 図４は、本発明の誘導加熱方式ビレットヒータに用いられるビレット出口ガイド周辺の構造をアームやバランスウェイトとの関係について模式的に示した概略斜視図である。

符号の説明

１ 誘導加熱方式ビレットヒータ
２ 誘導加熱コイル
３ ビレット
４ コイル内ガイドレール
５ 出口シュートガイドレール
６ ビレット出口ガイド
７ カウンタウェイト
８ ヒンジの支点
９ 被分離ビレット
１０ 鍛造機導入部
１１ 耐火セメント製過路
１２ 耐火セメント製通路出口
１３ ビレット出口ガイドアーム
Ｌ コイル内ガイドレール４の最終端位置とビレット出口ガイド６の設置位置（接触点位置）の距離

Claims (4)

1. 有限長さのビレットの複数を、該ビレットの長さ方向に直列した連続的な状態で誘導加熱コイル内を通過させ該ビレットを加熱する誘導加熱方式ビレットヒータにおいて、前記誘導加熱コイルの出口近傍に、該誘導加熱コイル内から、先行するビレットＡの後端と次に続くビレットＢの前端とが溶着した状態の溶着棒状ビレットが送り出されてきたときに、該溶着棒状ビレットが進行することによって該溶着棒状ビレットの先端部が接触し、該接触による反力で前記溶着したビレットＡとＢが分離するように配置されたビレット出口ガイドを設けてなることを特徴とする誘導加熱方式ビレットヒータ。
2. 前記ビレット出口ガイドが、前記溶着棒状ビレットが進行する方向に従って下降している下向き傾斜型の形状のものであり、前記反力が、溶着棒状ビレットを上方から抑える方向に作用するようにされてなることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。
3. 前記ビレット出口ガイドが、互いに平行に配された２本の棒状のガイドであることを特徴とする請求項２記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。
4. 誘導加熱コイルの出口を出たビレットがその自重で自然落下する滑り台式のシュートガイドレールが、前記誘導加熱コイルの出口部の下方に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱方式ビレットヒータ。

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