JP2012066272A - 加熱ヘッド、加熱ヘッド制御方法及び加熱ヘッド制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ヘッドの構造が仕様によって異なっていても、金属板の曲がりに高周波加熱コイルの表面を倣わせるための倣い機構の仕様を異なるものとすることが不要となされた曲げ加工装置の加熱ヘッドを提供する。
【解決手段】高周波誘導加熱により金属板１０１を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドであって、金属板１０１の表面を誘導加熱する高周波加熱コイル１と、高周波加熱コイル１の周囲に配置された少なくとも３個の距離センサ３，４，５と、これら距離センサ３，４，５による計測結果に基づいて加熱ヘッドの傾きを制御する制御手段とを備え、制御手段は、各距離センサ３，４，５による計測結果ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）に基づいて、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とを平行に維持させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波誘導加熱により鋼板等の金属板を曲げる曲げ加工装置に用いられる加熱ヘッド、この加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御方法及び加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御プログラムに関する。

従来、高周波誘導加熱により、鋼板等の金属板を曲げる曲げ加工装置が提案されている。このような曲げ加工装置は、特許文献１に記載されているように、例えば、金属板を載置して支持する金属板載置部と、この金属板載置部を跨いで走行する門型台車と、この門型台車に支持された加熱ヘッドとを備えている。この曲げ加工装置は、船舶で使用されるような大型の鋼材の曲げ加工を行う装置である。

加熱ヘッドは、門型台車の横梁により、この横梁の長手方向に移動可能に支持され、また、上下方向に移動可能に支持されている。加熱ヘッドは、特許文献２に記載されているように、金属板載置部にセットされた金属板の表面に対向させる高周波加熱コイル及び冷却配管を備えて構成されている。

この加熱ヘッドは、曲げ加工過程で生じる金属板の曲がりに対して、高周波加熱コイルの表面を倣わせる必要がある。加熱ヘッドとしては、高周波加熱コイルの表面を金属板に倣わせるため、高周波加熱コイルの周囲に金属板の表面に当接するボールプランジャを複数配置し、これらボールプランジャにより、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面との間隔が一定に保持されるようにしたものが提案されている。このような加熱ヘッドは、金属板の表面に沿って、円滑な移動を行うことができる。

特開平１１―９０５３８号公報 特開平１１−９７１６５号公報

ところで、前述のような加熱ヘッドにおいて、高周波加熱コイルの表面を金属板の曲がりに倣わせるには、前述のように機械的な倣い機構を用いて倣わせることが考えられる。しかし、加熱ヘッドの構造は、仕様によって大きく異なり、例えば、整合トランスのサイズや、重量、ケーブル径などが大きく異なったものとなる。

このように、加熱ヘッドの構造が仕様に応じて異なったものとなると、機械的な倣い機構の仕様も加熱ヘッドの仕様に合わせて異なるものとする必要があり、設計上の自由度が損なわれ、また、加熱ヘッド全体の重量が増加するといった問題がある。

そこで、本発明は、前述した実情に鑑みて提案されるものであって、加熱ヘッドの構造が仕様によって異なっていても、金属板の曲がりに高周波加熱コイルの表面を倣わせるための倣い機構の仕様を異なるものとすることが不要となされた加熱ヘッド、加熱ヘッド制御方法及び加熱ヘッド制御プログラムを提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
曲げ加工装置により支持され高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドであって、加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、高周波加熱コイルの周囲に配置され該高周波加熱コイルの表面と金属板の表面との間の距離をそれぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、各距離センサによる計測結果に基づいて加熱ヘッドの傾きを制御する制御手段とを備え、制御手段は、各距離センサによる計測結果に基づいて、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面とを平行に維持させることを特徴とするものである。

〔構成２〕
曲げ加工装置により支持され高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御方法であって、加熱ヘッドは、加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、高周波加熱コイルの周囲に配置され該高周波加熱コイルの表面と金属板の表面との間の距離をそれぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、この加熱ヘッドの傾きを制御する制御機構とを備えており、制御機構により、各距離センサによる計測結果に基づいて加熱ヘッドの傾きを制御して、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面とを平行に維持させることを特徴とするものである。

〔構成３〕
曲げ加工装置により支持され高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御プログラムであって、加熱ヘッドは、加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、高周波加熱コイルの周囲に配置され該高周波加熱コイルの表面と金属板の表面との間の距離をそれぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、この加熱ヘッドの傾きを制御する制御機構とを備えており、制御機構により、各距離センサによる計測結果に基づいて加熱ヘッドの傾きを制御して、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面とを平行に維持させることを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係る加熱ヘッドにおいては、制御手段により、各距離センサによる計測結果に基づいて、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面とを平行に維持させるので、加熱コイルの構造が仕様の違いによって異なっていても、従来の機械的な倣い機構に比較して、倣い機構の仕様を異ならせる必要がなく、汎用的に種々の加熱ヘッドとして構成することができる。

構成２を有する本発明に係る加熱ヘッド制御プログラムにおいては、制御機構により、各距離センサによる計測結果に基づいて、高周波加熱コイルの表面と金属板の表面とを平行に維持させるので、加熱コイルの構造が仕様の違いによって異なっていても、従来の機械的な倣い機構に比較して、倣い機構の仕様を異ならせる必要がなく、汎用的に種々の加熱ヘッドに適用することができる。

すなわち、本発明は、加熱ヘッドの構造が仕様によって異なっていても、金属板の曲がりに高周波加熱コイルの表面を倣わせるための倣い機構の仕様を異なるものとすることが不要となされた加熱ヘッド、加熱ヘッド制御方法及び加熱ヘッド制御プログラムを提供することができるものである。

本発明に係る加熱ヘッドの構成を示す要部斜視図である。 本発明に係る加熱ヘッド制御プログラムにおける処理手順を示すフローチャートである。 本発明に係る加熱ヘッドにおける座標系を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明に係る加熱ヘッドは、曲げ加工装置のヘッド支持部に装着され、この曲げ加工装置によって支持されて使用される。曲げ加工装置は、高周波誘導加熱により、鋼板等の金属板を曲げる装置である。

このような曲げ加工装置は、例えば、金属板を載置して支持する金属板載置部と、この金属板載置部を跨いで走行する門型台車と、この門型台車に支持された加熱ヘッドとを備えている。

加熱ヘッドは、門型台車の横梁により、この横梁の長手方向に移動可能に支持され、また、上下方向に移動可能に支持される。

図１は、本発明に係る加熱ヘッドの構成を示す要部斜視図である。

この加熱ヘッドは、図１に示すように、加熱対象となる金属板１０１の表面に対向される高周波加熱コイル１を備えている。この実施の形態においては、高周波加熱コイル１は、円形のコイルとして構成されている。また、この加熱ヘッドは、整合トランス、給電ケーブル及び冷却配管等を備えて構成されている。

この加熱ヘッドは、曲げ加工装置により、金属板載置部に搬入されてセットされた金属板１０１上の所定部位に順次移動されて、その部位毎に金属板１０１の加熱冷却を繰り返して、曲げ加工を施し、金属板１０１の所定部位を所定形状に湾曲させる。

この加熱ヘッドは、曲げ加工過程で生じる金属板１０１の湾曲に対して、高周波加熱コイル１の表面を倣わせるようになっている。すなわち、この加熱ヘッドは、この加熱ヘッドの傾きを制御するための図示しない制御機構を備えている。この制御機構は、図示しない制御手段により制御されて動作する。

そして、この加熱ヘッドにおいては、高周波加熱コイル１の周囲には、３個の位置決めピン（ボールローラ）６，７，８が配置されている。これら位置決めピン６，７，８は、それぞれの先端部により決定される平面が、高周波加熱コイル１の表面に対して平行な平面となるように配置されている。すなわち、これら位置決めピン６，７，８の先端部が金属板１０１の表面に当接しているときには、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とが平行となるようになっている。

また、この加熱ヘッドは、高周波加熱コイル１の周囲に、少なくとも３個の距離センサ３，４，５を備えている。これら距離センサ３，４，５としては、例えば、接触式センサ（マイクロスイッチ等）を用いることができる。距離センサ３，４，５として接触式センサを用いた場合には、この接触式センサがオフからオンとなったときに、この接触式センサから金属板１０１の表面までの距離が所定の距離になったことが検知できる。

各接触式センサの高さ位置を、高周波加熱コイル１の表面に対して等しい高さとしておけば、各接触式センサが同時にオフからオンとなったときには、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とが平行となっていることが検知できる。

なお、距離センサ３，４，５としては、接触式センサに限られず、光センサ、超音波センサ、または、磁気センサなど、種々のセンサを用いることができ、その個数も、３個に限られず、４個以上としてもよい。

そして、この加熱ヘッドにおいては、制御手段は、各距離センサ３，４，５による計測結果に基づいて、制御機構を介して、加熱ヘッドの傾きを制御して、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とを平行に維持させる制御を行う。このような制御手段による制御は、この制御手段が、本発明に係る加熱ヘッド制御プログラムを実行することにより、本発明に係る加熱ヘッド制御方法を実施することによって行われる。

図２は、本発明に係る加熱ヘッド制御プログラムにおける処理手順を示すフローチャートである。

この加熱ヘッド制御プログラムを実行する制御手段は、図２に示すように、ステップｓｔ１で動作を開始すると、ステップｓｔ２に進み、変数ｉを１に設定し、ステップｓｔ３に進む。ステップｓｔ３では、変数ｉを１だけ増やして（ｉ＝ｉ＋１）、ステップｓｔ４に進む。ステップｓｔ４では、ｉが所定の数ｎよりも大きい場合には、ステップｓｔ１９に進み、警告（ユーザアラーム）を発して処理を終了し、ｉが所定の数ｎよりも大きくない場合には、ステップｓｔ５に進む。変数ｉは、加熱ヘッドの制御を試行した回数を示し、所定の数ｎは、それ以上の回数試行を繰り返しても、制御が成功しないと考えられる回数を示す。

ステップｓｔ５では、第１乃至第３の距離センサ３，４，５からの出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）が全てオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）が全てオンであれば、ステップｓｔ６に進み、処理を終了する。この場合、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とは、平行になっていると判別される。出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）のいずれかがオフであれば、ステップｓｔ７に進む。

ステップｓｔ７では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第１及び第３の出力ＤＩ（３），ＤＩ（５）の両方がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（３），ＤＩ（５）の両方がオンであれば、ステップｓｔ８に進み、出力ＤＩ（３），ＤＩ（５）のいずれかがオフであれば、ステップｓｔ９に進む。

ステップｓｔ８では、制御手段は、加熱ヘッドを−Ｙ方向（Ｙ軸回りに−方向）に所定角度回転させ、加熱ヘッドの傾きを変えて、ステップｓｔ３に戻る。この−Ｙ方向は、図３に示すように、第２の距離センサ４を金属板１０１に接近させ、第２の距離センサ４からの出力ＤＩ（４）をオンにする方向である。

ステップｓｔ９では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第２及び第３の出力ＤＩ（４），ＤＩ（５）の両方がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（４），ＤＩ（５）の両方がオンであれば、ステップｓｔ１４に進み、出力ＤＩ（４），ＤＩ（５）のいずれかがオフであれば、ステップｓｔ１０に進む。

ステップｓｔ１４では、制御手段は、加熱ヘッドを＋Ｙ方向（Ｙ軸回りに＋方向）に所定角度回転させ、加熱ヘッドの傾きを変えて、ステップｓｔ３に戻る。この＋Ｙ方向は、図３に示すように、第１及び第３の距離センサ３，５を金属板１０１に接近させ、第１及び第３の距離センサ３，５からの出力ＤＩ（３），ＤＩ（５）をオンにする方向である。

ステップｓｔ１０では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第１及び第２の出力ＤＩ（１），ＤＩ（２）の両方がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（１），ＤＩ（２）の両方がオンであれば、ステップｓｔ１４に進み、出力ＤＩ（１），ＤＩ（２）のいずれかがオフであれば、ステップｓｔ１１に進む。

ステップｓｔ１１では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第１の出力ＤＩ（１）がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（１）がオンであれば、ステップｓｔ１２に進み、出力ＤＩ（１）がオフであれば、ステップｓｔ１３に進む。

ステップｓｔ１２では、制御手段は、加熱ヘッドを−Ｘ方向（Ｘ軸回りに−方向）に所定角度回転させ、加熱ヘッドの傾きを変えて、ステップｓｔ３に戻る。この−Ｘ方向は、図３に示すように、第３の距離センサ５を金属板１０１に接近させ、第３の距離センサ５からの出力ＤＩ（５）をオンにする方向である。

ステップｓｔ１３では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第２の出力ＤＩ（２）がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（２）がオンであれば、ステップｓｔ１４に進み、出力ＤＩ（２）がオフであれば、ステップｓｔ１５に進む。

ステップｓｔ１５では、３個の距離センサ３，４，５のうちの第３の出力ＤＩ（３）がオンであるか否かを判別する。出力ＤＩ（３）がオンであれば、ステップｓｔ１６に進み、出力ＤＩ（３）がオフであれば、ステップｓｔ１７に進む。

ステップｓｔ１６では、制御手段は、加熱ヘッドを＋Ｘ方向（Ｘ軸回りに＋方向）に所定角度回転させ、加熱ヘッドの傾きを変えて、ステップｓｔ３に戻る。この＋Ｘ方向は、図３に示すように、第１の距離センサ３を金属板１０１に接近させ、第１の距離センサ３からの出力ＤＩ（３）をオンにする方向である。

ステップｓｔ１７では、第１乃至第３の距離センサ３，４，５からの出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）が全てオフであるか否かを判別する。出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）が全てオフであれば、ステップｓｔ１８に進む。なお、このステップｓｔ１７に至ったときには、出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）は全てオフとなっている。

ステップｓｔ１８では、制御手段は、加熱ヘッドを＋Ｚ方向に所定角度移動させ、ステップｓｔ３に戻る。この＋Ｚ方向は、図３に示すように、加熱ヘッドを金属板１０１に接近させる方向である。

このような処理を、最大でｎ回繰り返すことにより、ステップｓｔ５において、第１乃至第３の距離センサ３，４，５からの出力ＤＩ（３），ＤＩ（４），ＤＩ（５）が全てオンとなり、ステップｓｔ６に進んで、処理が終了される。このとき、高周波加熱コイル１の表面と金属板１０１の表面とは、平行になっている。

本発明は、高周波誘導加熱により鋼板等の金属板を曲げる曲げ加工装置に用いられる加熱ヘッドに適用され、また、この加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御方法及び加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御プログラムに適用される。

１ 高周波加熱コイル
３，４，５ 距離センサ
６，７，８ 位置決めピン

Claims (3)

1. 曲げ加工装置により支持され、高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドであって、
   加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、
   前記高周波加熱コイルの周囲に配置され、該高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面との間の距離を、それぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、
   前記各距離センサによる計測結果に基づいて、この加熱ヘッドの傾きを制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記各距離センサによる計測結果に基づいて、前記高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面とを平行に維持させる
   ことを特徴とする加熱ヘッド。
2. 曲げ加工装置により支持され高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御方法であって、
   前記加熱ヘッドは、加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、前記高周波加熱コイルの周囲に配置され該高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面との間の距離をそれぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、この加熱ヘッドの傾きを制御する制御機構とを備えており、
   前記制御機構により、前記各距離センサによる計測結果に基づいて前記加熱ヘッドの傾きを制御して、前記高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面とを平行に維持させる
   ことを特徴とする加熱ヘッド制御方法。
3. 曲げ加工装置により支持され高周波誘導加熱により金属板を曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッドの傾きを制御する加熱ヘッド制御プログラムであって、
   前記加熱ヘッドは、加熱対象となる金属板の表面を誘導加熱する高周波加熱コイルと、前記高周波加熱コイルの周囲に配置され該高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面との間の距離をそれぞれが設置された位置において計測する少なくとも３個の距離センサと、この加熱ヘッドの傾きを制御する制御機構とを備えており、
   前記制御機構により、前記各距離センサによる計測結果に基づいて前記加熱ヘッドの傾きを制御して、前記高周波加熱コイルの表面と前記金属板の表面とを平行に維持させる
   ことを特徴とする加熱ヘッド制御プログラム。

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