JP3892380B2 - 誘導加熱炉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビレット等の被加熱物を加熱コイルを用いて誘導加熱する誘導加熱炉に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、加熱炉本体の内側に備えられた被加熱物を、この加熱炉本体に設けられた加熱コイルにより加熱する誘導加熱炉がある（たとえば、特許文献１参照）。
この誘導加熱炉は、断面円形状の炉芯管を有し、この炉芯管内壁面に備えられた２本の溝には被加熱物を支持するセラミックレールが埋め込まれている。
被加熱物を効率良く加熱するには、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とをあわせる必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−１０３０２４号公報（第２〜第３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘導加熱炉を用いて大きさの異なる被加熱物の加熱を行えることが望まれるが、特許文献１ではセラミックレールが炉内壁面に固定されているので、大きさの異なる被加熱物の加熱を行うと、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とがずれてしまうために均一に加熱されないことがあった。
そこで、この課題を解決するために大きさの異なるセラミックレールに交換することが考えられるが、セラミックレールを交換する場合、セラミックはそれ自体が破損しやすいので取り扱いを慎重にせざるを得ず作業が煩雑であった。
また、炉芯管の内面に溝が形成されているので、この炉芯管を成形するための特別な型を用意する必要があり製造コストの上昇につながっていた。
【０００５】
本発明の目的は、様々な大きさの被加熱物の均一加熱を可能とし、レール交換作業を効率的に行え、製造コストの低下を図ることができる誘導加熱炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導加熱炉は、略円筒状に形成された加熱炉本体と、前記加熱炉本体に設けられた加熱コイルと、前記加熱炉本体の内側に設けられ、かつ、被加熱物を支持するレール部材と、このレール部材を支持するレール部材支持部とを備え、前記加熱コイルにより前記被加熱物を加熱する誘導加熱炉であって、前記レール部材は、前記被加熱物を受けるセラミック製のレール本体と、前記レール本体を支持する金属製のレール受け部材とを備え、前記レール受け部材は、前記レール本体を支持するレール支持部と、前記レール支持部を冷却する冷却部と、この冷却部を挟んで前記レール支持部と対向する位置に設けられた放熱部と、を備え、前記放熱部は、前記レール支持部と同形状または異形状の脚部を有する構造であることを特徴とする。
この発明によれば、被加熱物を支持するレール部材はレール部材支持部で支持されているため加熱炉本体に固定されておらず、また、このレール部材はセラミック製のレール本体を金属製のレール受け部材が支持する構成となっている。
したがって、レール部材を交換するときには破損しやすいレール本体ではなく金属製のレール受け部材を持ちながら交換することができるので、レール交換作業を効率的に行うことができる。
加熱炉本体にレール部材を固定するための溝を設ける必要がないので、加熱炉を容易に製造することができる。
したがって、製造コストの低下を図ることができる。
被加熱物の大きさに応じてレール部材を選択することにより、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とを合わせることができる。
したがって、様々な大きさの被加熱物の均一加熱が可能である。
また、金属製のレール支持部に冷却部を備えることにより、このレール支持部の温度上昇を防ぐことができるので、加熱炉本体内の熱によるレール支持部の変形を抑えることができる。
さらに、冷却部はレール受け部材の中心に備えられているので、レール受け部材の温度分布は冷却部を中心に対称となっている。
したがって、レール受け部材の温度分布が非対称になることにより生じる、レール受け部材の変形を抑えることができる。
【０００７】
本発明では、前記加熱コイルと前記レール部材とは、前記加熱コイルの軸心と直交する平面内で相対移動可能とされていることが望ましい。
この発明によれば、被加熱物の大きさに応じて、加熱コイルとレール部材とを加熱コイルの軸心と直交する平面内で相対移動させることができる。
したがって、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とを合わせることができるので、様々な大きさの被加熱物の均一加熱が可能である。
【００１０】
本発明では、前記レール支持部は、前記レール本体と対向する面が開口された断面コ字状に成形されていることが望ましい。
この発明によれば、レール支持部がレール本体と対向する面が開口された断面コ字状に成形されているので、レール本体を３つの面もしくは線で支持することができる。
したがって、レール本体の位置ずれ、および、レール支持部からの落下を防止することができる。
また、開口部が備えられているので、レール本体を容易に交換することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の誘導加熱炉４を含んで構成されたビレット高周波加熱装置１の全体図が示されている。
このビレット高周波加熱装置１は、被加熱物であるビレットＷ（図２，３参照）を搭載する搭載部２と、搭載部２から供給されるビレットＷを受け入れる受入部３と、受入部３から供給されるビレットＷを加熱するための加熱部４１を有する誘導加熱炉４と、この誘導加熱炉４により加熱されたビレットＷの温度分布を更に均一に近づけるための電気炉８０を有する均熱炉８と、誘導加熱炉４および均熱炉８により加熱されたビレットＷを次のラインに搬送する払出部９とを備えている。
加熱部４１は５つの加熱部４１Ａ〜４１Ｅを有し、これら加熱部４１Ａ〜４１Ｅは受入部３に近い位置から均熱炉８に向かって加熱部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅの順番に直列に配置されている。
【００１３】
図２には、誘導加熱炉４が示されている。
誘導加熱炉４は、ビレットＷを加熱する加熱部４１を有するビレットヒータ４０と、このビレットヒータ４０の加熱部４１を昇降させる昇降装置５０と、この昇降装置５０を介してビレットヒータ４０を支持する架台６０と、誘導加熱炉４内でビレットＷを搬送するための搬送駆動装置７０とを備えている。
加熱部４１は、断熱材で形成された箱形のケーシング４８内に固定されている。
【００１４】
加熱部４１Ａ〜４１Ｅには、耐火セメントで形成された略円筒状を有する加熱炉本体４２と、この加熱炉本体４２の周囲に設けられた加熱コイル４３と、ビレットＷを加熱炉本体４２内で支持するレール部材としての一対のスキッドレール４４と、ビレットＷを搬送するときにビレットＷを支持する一対の可動レール４５とが備えられている。
各加熱部４１Ａ〜４１Ｅに備えられたそれぞれの加熱炉本体４２は、それぞれの軸心が一直線となるように、ケーシング４８に固定されている。
【００１５】
スキッドレール４４は、ビレットＷを受けるレール本体としてのセラミックレール４４１と、このセラミックレール４４１を支持するレール受け部材としてのトレイ型レール受け４４２と、このトレイ型レール受け４４２を支持するレール部材支持部としてのスキッドレール支持部４４３とを備えている。
セラミックレール４４１およびトレイ型レール受け４４２は、図３に示すように、それらの両端が加熱炉本体４２の端面から突出されており、この突出された両端がスキッドレール支持部４４３により支持されている。
セラミックレール４４１は、図４に示すように、断面略正方形を有する略直方体に形成された複数の短尺セラミック体４４４を有し、この短尺セラミック体４４４は、ビレットＷと接触する同形状の４つの接触面４４４Ａを備えている。
【００１６】
トレイ型レール受け４４２は、セラミックレール４４１を支持するレール支持部としてのトレイ部４４２Ａと、このトレイ部４４２Ａを冷却する冷却部としての水冷パイプ４４２Ｂと、この水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置に設けられた放熱部としての脚部４４２Ｃと、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの開口部の口開きを抑える口開き防止部材としての開き止め板４４２Ｄとを備えている。
トレイ部４４２Ａ、水冷パイプ４４２Ｂ、脚部４４２Ｃはステンレスから一体成形されている。
トレイ部４４２Ａは、セラミックレール４４１と対向する面が開口された断面コ字状に形成されており、その内側には、セラミックレール４４１を構成する複数の短尺セラミック体４４４が嵌合されている。
水冷パイプ４４２Ｂの内部には冷却水が供給されている。
脚部４４２Ｃは、トレイ部４４２Ａと同形状の断面コ字状を有しており、その開口部は図４における下側に備えられている。
【００１７】
可動レール４５は、ビレットＷを搬送するときに、このビレットＷを支持する２本のビレット支持レール４５１と、これらビレット支持レール４５１を支持する支持アーム４５２と、この支持アーム４５２と搬送駆動装置７０とを連結する連結部材４５３とを備えている。
ビレット支持レール４５１は、図３に示すように、その両端が加熱炉本体４２の端面から突出されている。
支持アーム４５２は、その開口部がビレットＷと対向するように備えられたコ字状に形成されており、その両端においてビレット支持レール４５１の両端を支持している。
ビレット支持レール４５１、支持アーム４５２、連結部材４５３はステンレスから形成されている。
搬送駆動装置７０は、ビレット支持レール４５１を昇降および前進後退させる機構を有する。
図２において、昇降装置５０は、図示しないモータと連結された回転軸５１１が備えられた昇降駆動部５１と、下端が結合部材５３を介してケーシング４８と連結されている連結棒５２とを備えている。
これら昇降駆動部５１および連結棒５２は、加熱部４１を昇降させるボールねじ送り機構を構成している。
【００１８】
ビレット高周波加熱装置１を用いて、四角柱状のビレットＷ１を加熱する手順について説明する。
図２に示すように、ビレットＷ１を均一に加熱するために、昇降装置５０により、加熱部４１に備えられた加熱コイル４３をスキッドレール４４に対して昇降させ、加熱コイル４３とビレットＷ１の軸心を合わせたあと、搭載部２にビレットＷ１を搭載し加熱を開始する。
その後、搭載部２に搭載されたビレットＷ１は、図示しない搬送装置により、受入部３を経由されて誘導加熱炉４に搬送される。
誘導加熱炉４に搬送されたビレットＷ１は、スキッドレール４４により支持されている。
このとき、原点位置にある可動レール４５は、スキッドレール４４よりも低い位置に備えられているので、ビレットＷ１とは接触していない。
【００１９】
ビレットＷ１を誘導加熱炉４内で搬送するときには、搬送駆動装置７０により可動レール４５に備えられたビレット支持レール４５１がスキッドレール４４よりも高い位置まで上昇されることにより、ビレット支持レール４５１がスキッドレール４４に載置されているビレットＷ１をスキッドレール４４から持ち上げ支持する。
可動レール４５は、加熱部４１Ｂ方向に移動されることにより、ビレット支持レール４５１に支持されたビレットＷ１を加熱部４１Ｂ方向に搬送する。
可動レール４５は、ビレット支持レール４５１がスキッドレール４４よりも低い位置まで下降されることにより、ビレット支持レール４５１に支持されているビレットＷ１をスキッドレール４４に載置する。
可動レール４５は、搭載部２方向に移動されることにより、原点位置に戻る。
以上の工程が繰り返されることにより、誘導加熱炉４内に搬送されたビレットＷ１は、可動レール４５および搬送駆動装置７０により搬送されながら加熱部４１Ａ〜４１Ｅにおいて加熱される。
【００２０】
誘導加熱炉４により加熱されたビレットＷ１は、均熱炉８に搬送される。
均熱炉８に搬送されたビレットＷ１は、この均熱炉８に備えられた電気炉８０で加熱されることにより、さらに温度分布が均一に近づけられる。
均熱炉８により加熱されたビレットＷ１は、図示しない搬送装置により払出部９に搬送され、この払出部９により次のラインに搬送される。
【００２１】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
本実施形態の誘導加熱炉４は、ビレットＷを加熱炉本体４２内で支持するスキッドレール４４は加熱炉本体４２に固定されておらず、また、このスキッドレール４４はセラミック製のセラミックレール４４１をステンレス製のトレイ型レール受け４４２が支持する構成となっている。
したがって、スキッドレール４４を交換するときには破損しやすいセラミックレール４４１ではなくステンレス製のトレイ型レール受け４４２を持ちながら交換することができるので、レール交換作業を効率的に行うことができ、また、スケールの除去を容易に行うことができる。
セラミックレール４４１は、複数の短尺セラミック体４４４から構成されているので、劣化が生じた場合には交換が必要な短尺セラミック体４４４のみを交換すればよい。
したがって、交換部品を最小限に抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
加熱炉本体４２にスキッドレール４４を固定するための溝を設ける必要がないので、加熱炉本体４２を容易に作製することができ、製造コストの低下を図ることができる。
【００２２】
加熱部４１に備えられた加熱コイル４３とスキッドレール４４とを、加熱コイル４３の軸心と直交する平面内で相対移動させる構成としたので、ビレットＷの大きさに応じて、加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせることができる。
特に、本実施形態では昇降装置５０を備えたので、ビレットＷの大きさに応じて、容易に加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせることができる。
したがって、様々な大きさのビレットＷの均一加熱が可能である。
たとえば、図２に示すように実線で示すビレットＷ１をラインに流したあと、点線で示すこのビレットＷ１よりも大きいビレットＷ２をラインに流す場合、点線で示すように昇降装置５０を用いて加熱コイル４３をスキッドレール４４に対して上昇させることにより、加熱コイル４３とビレットＷ２の軸心を容易に合わせることができる。
【００２３】
トレイ型レール受け４４２は、セラミックレール４４１を支持するトレイ部４４２Ａと、このトレイ部４４２Ａを冷却する水冷パイプ４４２Ｂとを備えたので、トレイ部４４２Ａの温度上昇を防ぐことができる。
したがって、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの変形を抑えることができる。
水冷パイプ４４２Ｂを挟んで、トレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａと同形状の脚部４４２Ｃを備えたので、水冷パイプ４４２Ｂは、トレイ部４４２Ａと脚部４４２Ｃの両方を冷却することになる。
したがって、トレイ型レール受け４４２の温度分布は水冷パイプ４４２Ｂを中心に対称となるので、その温度分布が非対称になることにより生じる、トレイ型レール受け４４２の変形を抑えることができる。
トレイ部４４２Ａが破損もしくは劣化した場合には、このトレイ部４４２Ａと脚部４４２Ｃの配置を入れ替えることにより、脚部４４２Ｃをトレイ部として代用できるので、トレイ型レール受け４４２の長寿命化を実現することができる。
【００２４】
トレイ部４４２Ａは、セラミックレール４４１と対向する面が開口された断面コ字状に成形されているので、セラミックレール４４１を３つの面で支持することができる。
したがって、セラミックレール４４１の位置ずれ、および、トレイ部４４２Ａからの落下を防止することができる。
また、開口部が備えられているので、セラミックレール４４１とトレイ型レール受け４４２との着脱を容易に行うことができる。
トレイ部４４２Ａの開口部における口開きを防止する開き止め板４４２Ｄを備えたので、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの口開きを防止することができる。
【００２５】
ビレットＷと接触するレール本体を、セラミックで形成されたセラミックレール４４１としたので、ビレットＷにおけるビレットＷとセラミックレール４４１の接触部と非接触部との温度差を小さくすることができる。
セラミックレール４４１は、複数の短尺セラミック体４４４から構成されているので、この短尺セラミック体４４４を直列に並べることにより長いラインにも対応することができる。
短尺セラミック体４４４は、同形状の４つの接触面４４４Ａを備えており、ある接触面４４４ＡがビレットＷとの間で発生する化学反応や破損などで使用不可能になっても、他の３つの接触面４４４Ａを使用することができるので、セラミックレール４４１の長寿命化を実現することができ、かつ、コストダウンを図ることができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、加熱部４１を５分割（加熱部４１Ａ〜４１Ｅ）にしたが、４分割以下にしてもよいし、６分割以上にしてもよい。
セラミックレール４４１とトレイ型レール受け４４２をそれぞれの加熱部４１Ａ〜４１Ｅに備えたが、加熱部４１Ａ〜４１Ｅを貫通する１本のセラミックレール４４１および／またはトレイ型レール受け４４２としてもよい。
【００２７】
前記実施形態では、断面形状が略正方形に形成されたセラミックレール４４１と、このセラミックレール４４１と嵌合するようにその断面形状が形成されたトレイ部４４２Ａとを備えた構成としたが、たとえば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、断面形状が円形に形成されたセラミックレール４６１、三角形に形成されたセラミックレール４６２，六角形に形成されたセラミックレール４６３と、それぞれのセラミックレール４６１，４６２，４６３と嵌合するようにその断面形状が形成されたトレイ部４７１Ａ，４７２Ａ，４７３Ａとを備えた構成としても良い。
要は、セラミックレールに、ビレットＷと接触する部分が備えられており、かつ、このセラミックレールがトレイ部に嵌合されたときに、セラミックレールの位置ずれ、もしくは、落下を防止できる構成ならばそれぞれの形状は問われない。
【００２８】
トレイ型レール受け４４２を、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａと同形状の脚部４４２Ｃが備えられた構成としたが、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａとは異なる形状、たとえば図６（Ａ）に示すようにハ字状の脚部４７４Ｃが備えられた構成、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向しない位置、たとえば図６（Ｂ）に示すように水冷パイプ４４２Ｂの底面と同一平面上に脚部４７５Ｃが備えられた構成としてもよい。トレイ型レール受け４４２を、トレイ部４４２Ａ、水冷パイプ４４２Ｂ、脚部４４２Ｃの一体成形としたが、図６（Ｃ）に示すように、水冷パイプ４４２Ｂにトレイ部４４２Ａおよび脚部４４２Ｃを溶接等の接合手段により接合した構成としてもよい。
【００２９】
ビレットＷの均一加熱を実現するために、加熱部４１に備えられた加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせる手段としての昇降装置５０を備えたが、セラミックレール４４１、トレイ型レール受け４４２、スキッドレール支持部４４３のうち、少なくとも１つの形状および／または配置を変えることにより、加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせてもよい。
昇降装置５０をボールねじ送り機構を有する構成としたが、空気圧式もしくは油圧式シリンダ、ラックピニオン式駆動機構、ソレノイド等の電磁的駆動機構等を有する構成としてもよい。
要は、昇降装置５０に連結された加熱部４１を昇降させることができる機構であれば、その構成は問われない。
【００３０】
誘導加熱炉４の後工程に均熱炉８を設けたが、この均熱炉８は設けられていなくてもよい。
ただし、前記実施形態の方が、ビレットＷの温度分布を更に均一に近づけることができるという効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る誘導加熱炉によれば様々な大きさの被加熱物の均一加熱を可能とし、レール交換作業を効率的に行え、製造コストの低下を図ることができる誘導加熱炉を提供することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るビレット高周波加熱装置の平面図。
【図２】前記実施形態における誘導加熱炉の正面図。
【図３】前記実施形態における加熱部の斜視図。
【図４】前記実施形態におけるスキッドレールの斜視図。
【図５】前記実施形態におけるスキッドレールの変形例を示す斜視図。
【図６】前記実施形態におけるトレイ型レール受けの変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
４ 誘導加熱炉
４２ 加熱炉本体
４３ 加熱コイル
４４ スキッドレール（レール部材）
４４１ セラミックレール（レール本体）
４４２ トレイ型レール受け（レール受け部材）
４４２Ａ トレイ部（レール支持部）
４４２Ｂ 水冷パイプ（冷却部）
４４２Ｃ 脚部（放熱部）
４４２Ｄ 開き止め板（口開き防止部材）
Ｗ ビレット（被加熱物）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビレット等の被加熱物を加熱コイルを用いて誘導加熱する誘導加熱炉に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、加熱炉本体の内側に備えられた被加熱物を、この加熱炉本体に設けられた加熱コイルにより加熱する誘導加熱炉がある（たとえば、特許文献１参照）。
この誘導加熱炉は、断面円形状の炉芯管を有し、この炉芯管内壁面に備えられた２本の溝には被加熱物を支持するセラミックレールが埋め込まれている。
被加熱物を効率良く加熱するには、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とをあわせる必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−１０３０２４号公報（第２〜第３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘導加熱炉を用いて大きさの異なる被加熱物の加熱を行えることが望まれるが、特許文献１ではセラミックレールが炉内壁面に固定されているので、大きさの異なる被加熱物の加熱を行うと、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とがずれてしまうために均一に加熱されないことがあった。
そこで、この課題を解決するために大きさの異なるセラミックレールに交換することが考えられるが、セラミックレールを交換する場合、セラミックはそれ自体が破損しやすいので取り扱いを慎重にせざるを得ず作業が煩雑であった。
また、炉芯管の内面に溝が形成されているので、この炉芯管を成形するための特別な型を用意する必要があり製造コストの上昇につながっていた。
【０００５】
本発明の目的は、様々な大きさの被加熱物の均一加熱を可能とし、レール交換作業を効率的に行え、製造コストの低下を図ることができる誘導加熱炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導加熱炉は、略円筒状に形成された加熱炉本体と、前記加熱炉本体に設けられた加熱コイルと、前記加熱炉本体の内側に設けられ、かつ、被加熱物を支持するレール部材と、このレール部材を支持するレール部材支持部とを備え、前記加熱コイルにより前記被加熱物を加熱する誘導加熱炉であって、前記レール部材は、前記被加熱物を受けるセラミック製のレール本体と、前記レール本体を支持する金属製のレール受け部材とを備え、前記レール受け部材は、前記レール本体を支持するレール支持部と、前記レール支持部を冷却する冷却部と、この冷却部を挟んで前記レール支持部と対向する位置に設けられた放熱部と、を備え、前記放熱部は、前記レール支持部と同形状または異形状の脚部を有する構造であることを特徴とする。
この発明によれば、被加熱物を支持するレール部材はレール部材支持部で支持されているため加熱炉本体に固定されておらず、また、このレール部材はセラミック製のレール本体を金属製のレール受け部材が支持する構成となっている。
したがって、レール部材を交換するときには破損しやすいレール本体ではなく金属製のレール受け部材を持ちながら交換することができるので、レール交換作業を効率的に行うことができる。
加熱炉本体にレール部材を固定するための溝を設ける必要がないので、加熱炉を容易に製造することができる。
したがって、製造コストの低下を図ることができる。
被加熱物の大きさに応じてレール部材を選択することにより、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とを合わせることができる。
したがって、様々な大きさの被加熱物の均一加熱が可能である。
また、金属製のレール支持部に冷却部を備えることにより、このレール支持部の温度上昇を防ぐことができるので、加熱炉本体内の熱によるレール支持部の変形を抑えることができる。
さらに、冷却部はレール受け部材の中心に備えられているので、レール受け部材の温度分布は冷却部を中心に対称となっている。
したがって、レール受け部材の温度分布が非対称になることにより生じる、レール受け部材の変形を抑えることができる。
【０００７】
本発明では、前記加熱コイルと前記レール部材とは、前記加熱コイルの軸心と直交する平面内で相対移動可能とされていることが望ましい。
この発明によれば、被加熱物の大きさに応じて、加熱コイルとレール部材とを加熱コイルの軸心と直交する平面内で相対移動させることができる。
したがって、加熱コイルの軸心と被加熱物の中心または軸心とを合わせることができるので、様々な大きさの被加熱物の均一加熱が可能である。
【００１０】
本発明では、前記レール支持部は、前記レール本体と対向する面が開口された断面コ字状に成形されていることが望ましい。
この発明によれば、レール支持部がレール本体と対向する面が開口された断面コ字状に成形されているので、レール本体を３つの面もしくは線で支持することができる。
したがって、レール本体の位置ずれ、および、レール支持部からの落下を防止することができる。
また、開口部が備えられているので、レール本体を容易に交換することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の誘導加熱炉４を含んで構成されたビレット高周波加熱装置１の全体図が示されている。
このビレット高周波加熱装置１は、被加熱物であるビレットＷ（図２，３参照）を搭載する搭載部２と、搭載部２から供給されるビレットＷを受け入れる受入部３と、受入部３から供給されるビレットＷを加熱するための加熱部４１を有する誘導加熱炉４と、この誘導加熱炉４により加熱されたビレットＷの温度分布を更に均一に近づけるための電気炉８０を有する均熱炉８と、誘導加熱炉４および均熱炉８により加熱されたビレットＷを次のラインに搬送する払出部９とを備えている。
加熱部４１は５つの加熱部４１Ａ〜４１Ｅを有し、これら加熱部４１Ａ〜４１Ｅは受入部３に近い位置から均熱炉８に向かって加熱部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅの順番に直列に配置されている。
【００１３】
図２には、誘導加熱炉４が示されている。
誘導加熱炉４は、ビレットＷを加熱する加熱部４１を有するビレットヒータ４０と、このビレットヒータ４０の加熱部４１を昇降させる昇降装置５０と、この昇降装置５０を介してビレットヒータ４０を支持する架台６０と、誘導加熱炉４内でビレットＷを搬送するための搬送駆動装置７０とを備えている。
加熱部４１は、断熱材で形成された箱形のケーシング４８内に固定されている。
【００１４】
加熱部４１Ａ〜４１Ｅには、耐火セメントで形成された略円筒状を有する加熱炉本体４２と、この加熱炉本体４２の周囲に設けられた加熱コイル４３と、ビレットＷを加熱炉本体４２内で支持するレール部材としての一対のスキッドレール４４と、ビレットＷを搬送するときにビレットＷを支持する一対の可動レール４５とが備えられている。
各加熱部４１Ａ〜４１Ｅに備えられたそれぞれの加熱炉本体４２は、それぞれの軸心が一直線となるように、ケーシング４８に固定されている。
【００１５】
スキッドレール４４は、ビレットＷを受けるレール本体としてのセラミックレール４４１と、このセラミックレール４４１を支持するレール受け部材としてのトレイ型レール受け４４２と、このトレイ型レール受け４４２を支持するレール部材支持部としてのスキッドレール支持部４４３とを備えている。
セラミックレール４４１およびトレイ型レール受け４４２は、図３に示すように、それらの両端が加熱炉本体４２の端面から突出されており、この突出された両端がスキッドレール支持部４４３により支持されている。
セラミックレール４４１は、図４に示すように、断面略正方形を有する略直方体に形成された複数の短尺セラミック体４４４を有し、この短尺セラミック体４４４は、ビレットＷと接触する同形状の４つの接触面４４４Ａを備えている。
【００１６】
トレイ型レール受け４４２は、セラミックレール４４１を支持するレール支持部としてのトレイ部４４２Ａと、このトレイ部４４２Ａを冷却する冷却部としての水冷パイプ４４２Ｂと、この水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置に設けられた放熱部としての脚部４４２Ｃと、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの開口部の口開きを抑える口開き防止部材としての開き止め板４４２Ｄとを備えている。
トレイ部４４２Ａ、水冷パイプ４４２Ｂ、脚部４４２Ｃはステンレスから一体成形されている。
トレイ部４４２Ａは、セラミックレール４４１と対向する面が開口された断面コ字状に形成されており、その内側には、セラミックレール４４１を構成する複数の短尺セラミック体４４４が嵌合されている。
水冷パイプ４４２Ｂの内部には冷却水が供給されている。
脚部４４２Ｃは、トレイ部４４２Ａと同形状の断面コ字状を有しており、その開口部は図４における下側に備えられている。
【００１７】
可動レール４５は、ビレットＷを搬送するときに、このビレットＷを支持する２本のビレット支持レール４５１と、これらビレット支持レール４５１を支持する支持アーム４５２と、この支持アーム４５２と搬送駆動装置７０とを連結する連結部材４５３とを備えている。
ビレット支持レール４５１は、図３に示すように、その両端が加熱炉本体４２の端面から突出されている。
支持アーム４５２は、その開口部がビレットＷと対向するように備えられたコ字状に形成されており、その両端においてビレット支持レール４５１の両端を支持している。
ビレット支持レール４５１、支持アーム４５２、連結部材４５３はステンレスから形成されている。
搬送駆動装置７０は、ビレット支持レール４５１を昇降および前進後退させる機構を有する。
図２において、昇降装置５０は、図示しないモータと連結された回転軸５１１が備えられた昇降駆動部５１と、下端が結合部材５３を介してケーシング４８と連結されている連結棒５２とを備えている。
これら昇降駆動部５１および連結棒５２は、加熱部４１を昇降させるボールねじ送り機構を構成している。
【００１８】
ビレット高周波加熱装置１を用いて、四角柱状のビレットＷ１を加熱する手順について説明する。
図２に示すように、ビレットＷ１を均一に加熱するために、昇降装置５０により、加熱部４１に備えられた加熱コイル４３をスキッドレール４４に対して昇降させ、加熱コイル４３とビレットＷ１の軸心を合わせたあと、搭載部２にビレットＷ１を搭載し加熱を開始する。
その後、搭載部２に搭載されたビレットＷ１は、図示しない搬送装置により、受入部３を経由されて誘導加熱炉４に搬送される。
誘導加熱炉４に搬送されたビレットＷ１は、スキッドレール４４により支持されている。
このとき、原点位置にある可動レール４５は、スキッドレール４４よりも低い位置に備えられているので、ビレットＷ１とは接触していない。
【００１９】
ビレットＷ１を誘導加熱炉４内で搬送するときには、搬送駆動装置７０により可動レール４５に備えられたビレット支持レール４５１がスキッドレール４４よりも高い位置まで上昇されることにより、ビレット支持レール４５１がスキッドレール４４に載置されているビレットＷ１をスキッドレール４４から持ち上げ支持する。
可動レール４５は、加熱部４１Ｂ方向に移動されることにより、ビレット支持レール４５１に支持されたビレットＷ１を加熱部４１Ｂ方向に搬送する。
可動レール４５は、ビレット支持レール４５１がスキッドレール４４よりも低い位置まで下降されることにより、ビレット支持レール４５１に支持されているビレットＷ１をスキッドレール４４に載置する。
可動レール４５は、搭載部２方向に移動されることにより、原点位置に戻る。
以上の工程が繰り返されることにより、誘導加熱炉４内に搬送されたビレットＷ１は、可動レール４５および搬送駆動装置７０により搬送されながら加熱部４１Ａ〜４１Ｅにおいて加熱される。
【００２０】
誘導加熱炉４により加熱されたビレットＷ１は、均熱炉８に搬送される。
均熱炉８に搬送されたビレットＷ１は、この均熱炉８に備えられた電気炉８０で加熱されることにより、さらに温度分布が均一に近づけられる。
均熱炉８により加熱されたビレットＷ１は、図示しない搬送装置により払出部９に搬送され、この払出部９により次のラインに搬送される。
【００２１】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
本実施形態の誘導加熱炉４は、ビレットＷを加熱炉本体４２内で支持するスキッドレール４４は加熱炉本体４２に固定されておらず、また、このスキッドレール４４はセラミック製のセラミックレール４４１をステンレス製のトレイ型レール受け４４２が支持する構成となっている。
したがって、スキッドレール４４を交換するときには破損しやすいセラミックレール４４１ではなくステンレス製のトレイ型レール受け４４２を持ちながら交換することができるので、レール交換作業を効率的に行うことができ、また、スケールの除去を容易に行うことができる。
セラミックレール４４１は、複数の短尺セラミック体４４４から構成されているので、劣化が生じた場合には交換が必要な短尺セラミック体４４４のみを交換すればよい。
したがって、交換部品を最小限に抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
加熱炉本体４２にスキッドレール４４を固定するための溝を設ける必要がないので、加熱炉本体４２を容易に作製することができ、製造コストの低下を図ることができる。
【００２２】
加熱部４１に備えられた加熱コイル４３とスキッドレール４４とを、加熱コイル４３の軸心と直交する平面内で相対移動させる構成としたので、ビレットＷの大きさに応じて、加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせることができる。
特に、本実施形態では昇降装置５０を備えたので、ビレットＷの大きさに応じて、容易に加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせることができる。
したがって、様々な大きさのビレットＷの均一加熱が可能である。
たとえば、図２に示すように実線で示すビレットＷ１をラインに流したあと、点線で示すこのビレットＷ１よりも大きいビレットＷ２をラインに流す場合、点線で示すように昇降装置５０を用いて加熱コイル４３をスキッドレール４４に対して上昇させることにより、加熱コイル４３とビレットＷ２の軸心を容易に合わせることができる。
【００２３】
トレイ型レール受け４４２は、セラミックレール４４１を支持するトレイ部４４２Ａと、このトレイ部４４２Ａを冷却する水冷パイプ４４２Ｂとを備えたので、トレイ部４４２Ａの温度上昇を防ぐことができる。
したがって、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの変形を抑えることができる。
水冷パイプ４４２Ｂを挟んで、トレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａと同形状の脚部４４２Ｃを備えたので、水冷パイプ４４２Ｂは、トレイ部４４２Ａと脚部４４２Ｃの両方を冷却することになる。
したがって、トレイ型レール受け４４２の温度分布は水冷パイプ４４２Ｂを中心に対称となるので、その温度分布が非対称になることにより生じる、トレイ型レール受け４４２の変形を抑えることができる。
トレイ部４４２Ａが破損もしくは劣化した場合には、このトレイ部４４２Ａと脚部４４２Ｃの配置を入れ替えることにより、脚部４４２Ｃをトレイ部として代用できるので、トレイ型レール受け４４２の長寿命化を実現することができる。
【００２４】
トレイ部４４２Ａは、セラミックレール４４１と対向する面が開口された断面コ字状に成形されているので、セラミックレール４４１を３つの面で支持することができる。
したがって、セラミックレール４４１の位置ずれ、および、トレイ部４４２Ａからの落下を防止することができる。
また、開口部が備えられているので、セラミックレール４４１とトレイ型レール受け４４２との着脱を容易に行うことができる。
トレイ部４４２Ａの開口部における口開きを防止する開き止め板４４２Ｄを備えたので、加熱部４１内の熱によるトレイ部４４２Ａの口開きを防止することができる。
【００２５】
ビレットＷと接触するレール本体を、セラミックで形成されたセラミックレール４４１としたので、ビレットＷにおけるビレットＷとセラミックレール４４１の接触部と非接触部との温度差を小さくすることができる。
セラミックレール４４１は、複数の短尺セラミック体４４４から構成されているので、この短尺セラミック体４４４を直列に並べることにより長いラインにも対応することができる。
短尺セラミック体４４４は、同形状の４つの接触面４４４Ａを備えており、ある接触面４４４ＡがビレットＷとの間で発生する化学反応や破損などで使用不可能になっても、他の３つの接触面４４４Ａを使用することができるので、セラミックレール４４１の長寿命化を実現することができ、かつ、コストダウンを図ることができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、加熱部４１を５分割（加熱部４１Ａ〜４１Ｅ）にしたが、４分割以下にしてもよいし、６分割以上にしてもよい。
セラミックレール４４１とトレイ型レール受け４４２をそれぞれの加熱部４１Ａ〜４１Ｅに備えたが、加熱部４１Ａ〜４１Ｅを貫通する１本のセラミックレール４４１および／またはトレイ型レール受け４４２としてもよい。
【００２７】
前記実施形態では、断面形状が略正方形に形成されたセラミックレール４４１と、このセラミックレール４４１と嵌合するようにその断面形状が形成されたトレイ部４４２Ａとを備えた構成としたが、たとえば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、断面形状が円形に形成されたセラミックレール４６１、三角形に形成されたセラミックレール４６２，六角形に形成されたセラミックレール４６３と、それぞれのセラミックレール４６１，４６２，４６３と嵌合するようにその断面形状が形成されたトレイ部４７１Ａ，４７２Ａ，４７３Ａとを備えた構成としても良い。
要は、セラミックレールに、ビレットＷと接触する部分が備えられており、かつ、このセラミックレールがトレイ部に嵌合されたときに、セラミックレールの位置ずれ、もしくは、落下を防止できる構成ならばそれぞれの形状は問われない。
【００２８】
トレイ型レール受け４４２を、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａと同形状の脚部４４２Ｃが備えられた構成としたが、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向する位置にトレイ部４４２Ａとは異なる形状、たとえば図６（Ａ）に示すようにハ字状の脚部４７４Ｃが備えられた構成、水冷パイプ４４２Ｂを挟んでトレイ部４４２Ａと対向しない位置、たとえば図６（Ｂ）に示すように水冷パイプ４４２Ｂの底面と同一平面上に脚部４７５Ｃが備えられた構成としてもよい。トレイ型レール受け４４２を、トレイ部４４２Ａ、水冷パイプ４４２Ｂ、脚部４４２Ｃの一体成形としたが、図６（Ｃ）に示すように、水冷パイプ４４２Ｂにトレイ部４４２Ａおよび脚部４４２Ｃを溶接等の接合手段により接合した構成としてもよい。
【００２９】
ビレットＷの均一加熱を実現するために、加熱部４１に備えられた加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせる手段としての昇降装置５０を備えたが、セラミックレール４４１、トレイ型レール受け４４２、スキッドレール支持部４４３のうち、少なくとも１つの形状および／または配置を変えることにより、加熱コイル４３の軸心とビレットＷの中心または軸心とを合わせてもよい。
昇降装置５０をボールねじ送り機構を有する構成としたが、空気圧式もしくは油圧式シリンダ、ラックピニオン式駆動機構、ソレノイド等の電磁的駆動機構等を有する構成としてもよい。
要は、昇降装置５０に連結された加熱部４１を昇降させることができる機構であれば、その構成は問われない。
【００３０】
誘導加熱炉４の後工程に均熱炉８を設けたが、この均熱炉８は設けられていなくてもよい。
ただし、前記実施形態の方が、ビレットＷの温度分布を更に均一に近づけることができるという効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る誘導加熱炉によれば様々な大きさの被加熱物の均一加熱を可能とし、レール交換作業を効率的に行え、製造コストの低下を図ることができる誘導加熱炉を提供することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るビレット高周波加熱装置の平面図。
【図２】前記実施形態における誘導加熱炉の正面図。
【図３】前記実施形態における加熱部の斜視図。
【図４】前記実施形態におけるスキッドレールの斜視図。
【図５】前記実施形態におけるスキッドレールの変形例を示す斜視図。
【図６】前記実施形態におけるトレイ型レール受けの変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
４ 誘導加熱炉
４２ 加熱炉本体
４３ 加熱コイル
４４ スキッドレール（レール部材）
４４１ セラミックレール（レール本体）
４４２ トレイ型レール受け（レール受け部材）
４４２Ａ トレイ部（レール支持部）
４４２Ｂ 水冷パイプ（冷却部）
４４２Ｃ 脚部（放熱部）
４４２Ｄ 開き止め板（口開き防止部材）
Ｗ ビレット（被加熱物）
Claims (3)
- 略円筒状に形成された加熱炉本体と、前記加熱炉本体に設けられた加熱コイルと、前記加熱炉本体の内側に設けられ、かつ、被加熱物を支持するレール部材と、このレール部材を支持するレール部材支持部とを備え、前記加熱コイルにより前記被加熱物を加熱する誘導加熱炉であって、
前記レール部材は、前記被加熱物を受けるセラミック製のレール本体と、
前記レール本体を支持する金属製のレール受け部材と、
を備え、
前記レール受け部材は、前記レール本体を支持するレール支持部と、
前記レール支持部を冷却する冷却部と、
この冷却部を挟んで前記レール支持部と対向する位置に設けられた放熱部と、を備え、
前記放熱部は、前記レール支持部と同形状または異形状の脚部を有する構造である、
ことを特徴とする誘導加熱炉。 - 請求項１に記載の誘導加熱炉において、
前記加熱コイルと前記レール部材とは、前記加熱コイルの軸心と直交する平面内で相対移動可能とされている、
ことを特徴とする誘導加熱炉。 - 請求項１または２に記載の誘導加熱炉において、
前記レール支持部は、前記レール本体と対向する面が開口された断面コ字状に成形されていること、
を特徴とする誘導加熱炉。
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