JP2010125516A

JP2010125516A - 保温スリーブ

Info

Publication number: JP2010125516A
Application number: JP2008306422A
Authority: JP
Inventors: Yuya Segawa; 憂也瀬川; Noriyuki Ueno; 紀幸上野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: JP5434055B2

Abstract

【課題】半溶融温度まで誘導加熱された被加工金属を鍛造装置などの次工程に搬送する際に、当該被加工金属の保温性を向上させることが可能な保温スリーブを提供する。
【解決手段】保温スリーブ１は、アルミビレットを半溶融温度まで誘導加熱した後に、保温状態で搬送する際に用いられ、中空円筒状に形成され、セラミックスを主成分とし、前記アルミビレットを収容可能な内筒１１と、内筒１１の外周側を覆い、Ｔｉを主成分とする外筒１２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱された被加工金属を保温しながら搬送する際に用いられる保温スリーブに関する。

加熱された金属を搬送する技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の技術は、半溶融温度まで加熱したビレット（半溶融ビレット）を支持台から搬送バケットにすくい取り、そして鍛造装置へ搬送するものである。この技術は、半溶融ビレットを鍛造装置へ搬送する際、搬送バケットを用いることにより搬送時間を短縮しようとするものである。

しかし、特許文献１に記載の技術を用いて半溶融ビレットを搬送する時、半溶融ビレットは、外部に露出して常温の外気に接触している状態にある。したがって、外気へ放熱して温度が低下しやすく、保温性が悪化するという問題を有する。
特開平５−２６１４６８号公報

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、半溶融温度まで誘導加熱された被加工金属を鍛造装置などの次工程に搬送する際に、当該被加工金属の保温性を向上させることが可能な保温スリーブを提供する。

請求項１に記載の保温スリーブは、被加工金属を半溶融温度まで誘導加熱した後に、保温状態で搬送する際に用いられる保温スリーブであって、中空円筒状に形成され、セラミックスを主成分とし、前記被加工金属を収容可能な内筒と、前記内筒の外周側を覆い、Ｔｉを主成分とする外筒と、を備える。

請求項２に記載の保温スリーブは、前記内筒と前記外筒との間に介装される断熱層を備える。

請求項３に記載の保温スリーブは、前記内筒の外周面に沿って巻回されるコイルと、
前記コイルと前記外筒との間に介装される絶縁体と、を備え、前記搬送時に前記コイルに交流電流が供給される。

請求項４に記載の保温スリーブは、前記内筒の内部に前記被加工金属を収納した状態で、前記被加工金属に対する誘導加熱が行われ、誘導加熱後に前記被加工金属を収納したまま、前記外筒が掴持されて搬送される。

本発明は、半溶融温度まで誘導加熱された被加工金属を鍛造装置などの次工程に搬送する際に、当該被加工金属の保温性を向上させることが可能であるという効果を奏する。

［第一実施形態］
以下に、本発明に係る保温スリーブの第一実施形態である保温スリーブ１について、図面を参照して説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、保温スリーブ１は、半溶融アルミビレット１０を内部に収納して保温する部材である。保温スリーブ１が半溶融アルミビレット１０を内部に収納した状態で搬送されることにより、半溶融アルミビレット１０が保温された状態で搬送される。
半溶融アルミビレット１０は、被加工金属であるアルミビレットが高周波誘導加熱（誘導加熱）されて、半溶融状態（固相と液相とが混在した状態）になったものであり、半溶融状態にあるアルミビレットの温度（約６００℃程度）を本実施形態における「被加工金属の半溶融温度」とする。
アルミビレットは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を円柱状に形成し、所定の長さに切断したものである。

保温スリーブ１は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、内筒１１、および外筒１２を備える。

内筒１１は、半溶融アルミビレット１０を内部（内筒１１の内周面で囲まれる空間）に収納し保温する部材であり、中空円筒状に形成され、その両端に円形の開口部である収納口１１ａ・１１ａが形成されている。また、内筒１１は、絶縁性セラミックスを主成分とする、いわゆるセラミックス製の部材である。
なお、内筒１１の内周面の径は半溶融アルミビレット１０の外径より大きく設定されており、収納口１１ａ・１１ａから内筒１１の内部にアルミビレットを収容可能としている。

外筒１２は、保温スリーブ１の強度（つまり、保温スリーブ１に加えられる外力に対する強度）を確保する部材であり、中空円筒状に形成され、内筒１１の外周面に沿って配置されており、内筒１１の外周側を覆っている。
外筒１２の内周面の径は内筒１１の外周面の径と同一に設定されており、焼きばめ等により内筒１１の外周に密着した状態で固定されている。また、外筒１２は、Ｔｉ（チタン）を主成分とする、いわゆるチタン製の部材である。

このように保温スリーブ１は、内筒１１および外筒１２からなる二層構造に形成されている。

次に、保温スリーブ１の内部（内筒１１の内部）に収容したアルミビレットを半溶融温度になるまで（つまり、半溶融アルミビレット１０になるまで）誘導加熱し、誘導加熱後の半溶融アルミビレット１０を、保温スリーブ１を用いて鍛造装置（不図示）まで搬送するときの手順について説明する。
まず、アルミビレットを、内筒１１の内部に収納口１１ａを通じて収納した後、誘導加熱装置（不図示）により保温スリーブ１とともに誘導加熱する。そして、前記誘導加熱装置によりアルミビレットが半溶融温度まで上昇して半溶融アルミビレット１０になると、前記誘導加熱装置による誘導加熱を停止する。その後、ロボットハンド等の搬送装置が保温スリーブ１の外筒１２の外周１２ａを掴持し、保温スリーブ１を前記鍛造装置まで搬送する。
これにより、半溶融アルミビレット１０が、内筒１１の内部に収納された状態で、保温スリーブ１とともに搬送される。なお、保温スリーブ１は内筒１１の収納口１１ａ・１１ａのそれぞれの中心を結ぶ中心線１１ｂが水平になる姿勢で前記搬送装置により搬送され、これにより半溶融アルミビレット１０が重力の作用で収納口１１ａ・１１ａから抜け落ちることが防止可能となっている。
前記搬送装置による搬送後、半溶融アルミビレット１０は、前記鍛造装置で加圧成形されて所定形状の製品に加工される。

以上のように構成することで、半溶融アルミビレット１０の搬送時には、半溶融アルミビレット１０は内筒１１の内部に収納され、保温スリーブ１に覆われた状態となる。これにより、搬送時の半溶融アルミビレット１０においては、その外周面の常温の（半溶融温度と比べ非常に低い温度である）外気との接触が抑制され、外気への放熱による半溶融アルミビレット１０の温度低下（温度分布のバラツキ）を抑制することが可能である。
したがって、保温スリーブ１における半溶融アルミビレット１０の保温性・温度均一性を向上させることが可能であり、ひいては、前記鍛造装置による加圧成形を精度良く行うことができ、製品の品質を向上させることが可能である。

また、半溶融アルミビレット１０の搬送時、半溶融アルミビレット１０は保温スリーブ１の内筒１１に接触した状態にある。しかし、セラミックス製の内筒１１は、比較的熱伝導率が低く、保温性に優れている。これにより、半溶融アルミビレット１０における内筒１１との接触部（より厳密には、半溶融アルミビレット１０外周部であって、内筒１１と接触する部分）を通じて半溶融アルミビレット１０の熱が内筒１１に奪われる現象を抑制することが可能であり、半溶融アルミビレット１０の温度低下を抑制することが可能である。
したがって、保温スリーブ１における半溶融アルミビレット１０の保温性を向上させることが可能である。

また、アルミビレットの誘導加熱時、アルミビレットのみならず保温スリーブ１も同様に加熱される。これにより、半溶融アルミビレット１０の搬送開始時、保温スリーブ１の内筒１１が熱を持った状態となる。
したがって、半溶融アルミビレット１０の搬送時、常温の内筒１１の内部に収納して搬送するときに比べ、半溶融アルミビレット１０の熱が内筒１１に奪われる現象を抑制することが可能であり、保温スリーブ１における半溶融アルミビレット１０の保温性を向上させることが可能である。

また、Ｔｉ製の外筒１２は、セラミックス製の内筒１１に比べて強度に優れる。これにより、半溶融アルミビレット１０の搬送時、外筒１２の外周１２ａが前記搬送装置に掴持されて直接外力を受けるが、この外力に対する耐久性を確保することが可能である。
したがって、外筒１２が前記搬送装置に掴持されることにより圧壊される現象を抑制することが可能であり、保温スリーブ１を半溶融アルミビレット１０の搬送に繰り返し用いることが可能であり、保温スリーブ１における半溶融アルミビレット１０の搬送性を向上させることが可能である。

また、半溶融アルミビレット１０の搬送時には、半溶融アルミビレット１０を内筒１１の内部に収納し、保温スリーブ１を前記搬送装置により把持して搬送するように構成しているので、半溶融アルミビレット１０が前記搬送装置に直接掴持されることがない。したがって、例えば半溶融アルミビレット１０が誘導加熱時の熱により掴持されにくい形状に変形していたとしても、この変形に影響されずに搬送することが可能である。
これにより、保温スリーブ１における半溶融アルミビレット１０の搬送性を向上させることが可能である。

また、外筒１２はＴｉを主成分としており、Ａｌを主成分とするアルミビレットに比べて透磁率の低い材質からなるため、誘導加熱時にアルミビレットの方が外筒１２に比べて昇温しやすくなるよう構成されている。
これにより、アルミビレットの誘導加熱時には、アルミビレットのみならず外筒１２も誘導加熱されるが、アルミビレットを確実に半溶融温度まで昇温させて半溶融アルミビレット１０にすることが可能である。

［第二実施形態］
以下に、本発明に係る保温スリーブの第二実施形態である保温スリーブ２について、図面を参照して説明する。

図２に示すように、保温スリーブ２は、内筒１１、外筒１２および断熱層１３を備える。つまり、保温スリーブ２は、第一実施形態に係る保温スリーブ１に加えて断熱層１３を備える構成である。このため、保温スリーブ１と同様の部材に対しては同一符号を付し、詳細な説明およびそれに付随する効果等の記載は省略する。

断熱層１３は、内筒１１の脱熱を防止する部材であり、内筒１１と外筒１２との間に介装されている。断熱層１３としては、ガラスウール等の断熱材（耐火性があり熱を通しにくいもの）の層や、空気層が用いられる。

以上のように構成することで、保温スリーブ２を用いた半溶融アルミビレット１０の搬送時に、内筒１１の熱が外筒１２側に流出する現象が断熱層１３により抑制され、内筒１１の温度低下が抑制される。これにより、半溶融アルミビレット１０の外周部が内筒１１に接触した際に、半溶融アルミビレット１０から内筒１１側に熱が流れ出る現象が抑制され、当該外周部の温度低下を抑制することが可能である。
したがって、保温スリーブ２における半溶融アルミビレット１０の保温性・温度均一性を向上させることが可能である。

［第三実施形態］
以下に、本発明に係る保温スリーブの第三実施形態である保温スリーブ３について、図面を参照して説明する。

図３に示すように、保温スリーブ３は、内筒１１、外筒１２、コイル１４、および絶縁体１５を備える。つまり、保温スリーブ３は、第一実施形態に係る保温スリーブ１に加えてコイル１４および絶縁体１５を備える構成である。このため、保温スリーブ１と同様の部材に対しては同一符号を付し、詳細な説明およびそれに付随する効果等の記載は省略する。

コイル１４は、内筒１１を保温するものであり、内筒１１の外周面に沿って螺旋状に巻回されている。コイル１４にはコイル電源（不図示）が接続されており、前記コイル電源からコイル１４に交流電流を供給可能に構成されている。なお、前記コイル電源は、前記誘導加熱装置に用いられる電源とは異なるものである。

絶縁体１５は、内筒１１から外筒１２への脱熱を防止するとともに、コイル１４と外筒１２との間の導電を遮断する部材であり、内筒１１の外周に巻回されるコイル１４と外筒１２との間に介装されている。絶縁体１５は、耐火セラミックス、シリカガラス等、内筒１１に対して十分な耐熱性を有する部材からなる。

以上のように構成することで、保温スリーブ３を用いた半溶融アルミビレット１０の搬送時、前記コイル電源を用いてコイル１４に通電し続けることが可能である。これにより、コイル１４自体が発熱し、このときのコイル１４自体の熱で内筒１１が保温されて温度低下することを抑制される。これにより、半溶融アルミビレット１０の外周部が内筒１１に接触した際に、半溶融アルミビレット１０から内筒１１側に熱が流れ出る現象が抑制され、当該外周部の温度低下を抑制することが可能である。
したがって、半溶融アルミビレット１０の保温性・温度均一性を向上させることが可能である。なお、コイル１４を４００℃以上に加熱し、内筒１１が４００℃以下にならないよう保温することが好ましい。

また、前記誘導加熱装置によるアルミビレットの誘導加熱前にコイル１４に通電し、このときにコイル１４自体から発生する熱で内筒１１を加熱して予め熱を持った状態にしておく。そして、この熱せられた状態の内筒１１の内部にアルミビレットを収納し、前記誘導加熱装置により誘導加熱してもよい。このように構成すると、アルミビレットの誘導加熱時、内筒１１はアルミビレットの熱を奪うが、内筒１１自体が予め熱を持った状態でアルミビレットの誘導加熱が開始されるので、誘導加熱されるアルミビレットと内筒１１との温度差が比較的小さくなり、内筒１１の奪う熱量が比較的少なくなる。
したがって、保温スリーブ３を用いた場合、アルミビレットを比較的短時間、かつ、低消費電力で半溶融温度まで昇温させて半溶融アルミビレット１０にすることができ、効率的に加熱することが可能である。

本発明に係る保温スリーブの第一実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。本発明に係る保温スリーブの第二実施形態の断面図を示す図である。本発明に係る保温スリーブの第三実施形態の断面図を示す図である。

符号の説明

１、２、３保温スリーブ
１０半溶融アルミビレット
１１内筒
１２外筒
１３断熱層
１４コイル
１５絶縁体

Claims

被加工金属を半溶融温度まで誘導加熱した後に、保温状態で搬送する際に用いられる保温スリーブであって、
中空円筒状に形成され、セラミックスを主成分とし、前記被加工金属を収容可能な内筒と、
前記内筒の外周側を覆い、Ｔｉを主成分とする外筒と、
を備える保温スリーブ。
前記内筒と前記外筒との間に介装される断熱層を備える請求項１に記載の保温スリーブ。
前記内筒の外周面に沿って巻回されるコイルと、
前記コイルと前記外筒との間に介装される絶縁体と、
を備え、
前記搬送時に前記コイルに交流電流が供給される請求項１に記載の保温スリーブ。
前記内筒の内部に前記被加工金属を収納した状態で、前記被加工金属に対する誘導加熱が行われ、
誘導加熱後に前記被加工金属を収納したまま、前記外筒が掴持されて搬送される請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の保温スリーブ。