JP4015482B2 - 歪除去装置の加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶における船体溶接部等に生じる歪の除去に適用され、鋼材の表面と所定間隙を存して設置され高周波電流が通電される加熱コイルにより該鋼材に誘導電流による熱を発生せしめて鋼材の変形部近傍を加熱することにより歪を除去する歪除去装置の加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の船体等、主として鋼板の溶接体において、溶接歪をを除去する手段として、ガスバーナーを用い、該ガスバーナーからのアルゴンガス等の高温ガスにより変形部近傍を加熱し、該鋼材の変形を修正する手段が多く用いられている。
しかしながら、かかるガスバーナーを用いて高温ガスにより変形部及びその近傍を加熱する手段にあっては、歪の除去作業自体は簡単な反面、溶接ビード部等の変形部及びその近傍をガス加熱するため、入熱量の調整が困難であり、また歪の除去を作業者の経験的要素等の人為的要素を加えて行うため、鋼材が目標形状になるように歪を確実に除去するのは実質的に不可能である、という問題点を有している。
【０００３】
かかる問題点に対処する手段として、高周波誘導加熱を応用した歪取り装置が提案されている。
図４は、特開平１１−１７００８１号にて提案されている高周波誘導加熱歪取り装置の概略構成を示す外観側面図である。
図において、０１０は後述する構成を備えた加熱装置で、モータ０１７により鋼板２０上を走行せしめられる走行台車０１１に搭載されている。０１５は該走行台車０１１の車輪である。
前記加熱装置０１０において、０１２は図示しない電源からの電流を増幅する増幅トランスである。
また、０１３は前記鋼板２０の表面に所定の間隙を存して配置された加熱コイルで、フェライトコア０１８にコイル０１３を水平方向に（コイル０１３の下面側が鋼板２０の表面と平行になるように）巻回して構成され、前記増幅トランス０１２にて増幅された高周波電流が通電される。
【０００４】
かかる高周波誘導加熱歪取り装置において、前記走行台車０１１を鋼板２０上を溶接ビードに沿って走行させ、図示しない電源から供給される電流を増幅トランス０１２にて大電流値の高周波電流に増幅する。そして、該高周波電流を前記加熱コイル０１３に通電することにより、該加熱コイル０１３に近接された鋼板２０に誘導電流（渦電流）が発生し、該誘導電流に伴うジュール熱により鋼板２０の溶接部近傍を加熱し、該部の歪を除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鋼板の表面と所定間隙を存して配置された加熱コイルに高周波電流を通電して該鋼板に誘導電流による熱を発生せしめる加熱装置を備えた高周波誘導加熱歪取り装置においては、加熱コイルによる加熱部位を歪の発生部に効率的に入熱して歪を確実に除去することが要求される。
このためには、高周波電流の電流値を適正値に制御するとともに加熱コイルと鋼板の表面との間隙を適正間隙に調整することは必須であるが、これに加えて加熱コイルの鋼板の加熱部に対する水平方向位置つまり鋼板の加熱部からの距離を該鋼板の板厚や走行台車の走行速度に応じて適正に調整することを要する。
【０００６】
しかしながら、図４に示される高周波誘導加熱歪取り装置にあっては、フェライトコア０１８に加熱コイル０１３を該加熱コイル０１３の巻回下面側が鋼板２０の表面と平行になるように巻回し、該加熱コイル０１３の巻回中心を隅肉溶接される垂直な鋼板の板厚中心に合わせて設定し溶接ビードに沿って移動させるようになっているため、該加熱コイル０１３の鋼板２０の加熱部つまり溶接ビード部に対する水平方向位置は前記設定位置に一元的に決まってしまう。
【０００７】
従って、かかる従来技術にあっては、鋼板２０加熱部つまり溶接ビード部に対する加熱コイル０１３の水平方向位置を、鋼板の板厚や走行台車の走行速度つまり加熱コイル０１３の移動速度に応じて、随時最適な位置に調整するのは不可能となり、このため過大加熱によって加熱コイル０１３に焼損が発生し、あるいは加熱不足により目標とする溶接部の歪取りがなされない、
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、鋼材の板厚や加熱コイルの移動速度等に対応して加熱部に対する加熱コイルの水平方向位置を調整可能として、加熱コイルによる過大加熱や加熱不足及びこれらに伴う不具合の発生を回避し、加熱コイルによって加熱部に効率的に入熱し目標とする加熱部の歪取りを確実になし得る歪除去装置の加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、電源からの高周波電流を増幅トランスにて増幅して鋼材の表面に近接して配設された加熱コイルに通電し、前記鋼材に誘導電流による発熱を生起して該加熱コイルに対面する鋼材の変形部とその近傍部位を加熱することにより該鋼材の変形歪を除去するように構成された歪除去装置の加熱装置において、
前記加熱コイルは、加熱コイルの幅を変化せしめる間隔で以って対をなして配置された電導体からなる２個の棒状部と、該棒状部の端部を結合する絶縁体からなる接続部と、該接続部に巻回されて前記２個の棒状部を電気的に接続するコイルとを組み合わせた２股状体にて構成されてなり、
前記接続部に長さが異なる複数の接続部を用意しておき、該複数の接続部の選択により前記鋼材の板厚や前記加熱コイルの移動速度に対応して、前記変形部に対する前記加熱コイルの幅が最適になるような加熱コイルを選出することを特徴とする歪除去装置の加熱装置を提案する。
【００１１】
かかる発明によれば、加熱コイルを、電導体からなり対をなす２個の棒状部を平行間隔で以って配置し、外周にコイルが巻回された絶縁体からなる接続部により結合した２股状体にて構成し、一方側の棒状部から接続部を経て他方側の棒状部へと通電するようにしたので、該接続部の長さを変えて棒状部間の間隔が異なるようにした複数種類の加熱コイルを簡単に製作することができ、かかる複数種類の加熱コイルを準備しておいて、鋼板溶接の場合には溶接部（加熱部）の前記鋼材の板厚や前記加熱コイルの移動速度つまり走行台車の走行速度に応じて、溶接部と加熱コイルとの水平方向の位置が最適になるような加熱コイルを選出して用い、溶接部及びその近傍の加熱を行うことができる。
【００１２】
従ってかかる発明によれば、従来技術のように、加熱コイルの鋼材加熱部に対する水平方向位置が一元的に決まってしまうことなく、該加熱コイルの水平方向位置を鋼材の板厚や加熱コイルの移動速度等に対応して自由に調整することが可能となる。
これにより、加熱コイルの鋼材加熱部に対する水平方向位置の不適正に伴う加熱コイルによる過大加熱や加熱不足及びこれらによる不具合の発生を回避することができ、加熱コイルによって加熱部に効率的に入熱し目標とする加熱部の歪取りを確実になすことができる。
【００１３】
請求項１において、好ましくは請求項２、３のように構成するのがよい。
即ち請求項２においては、前記加熱コイルは、可撓性を有する電導体により構成されてなる。
このように構成すれば、対をなす２個の棒状部及び該棒状部を先端部にて結合する接続部を可撓性を有する電導体にて構成したので、鋼板溶接の場合に溶接部の鋼板板厚に対応させる等、必要に応じて可撓性を有する棒状部及び接続部を変形させることにより、対をなす棒状部間の距離つまり加熱コイルの幅を所要の最適幅に微調整することが可能となる。
【００１４】
また、請求項３においては、前記加熱コイルは、内部に冷却水通路が形成された中空体からなる。
このように構成すれば、加熱コイルの内部に通路断面積の大きな連続した冷却水通路を形成でき、加熱コイルが大型化しても該加熱コイルを均一かつ十分に冷却することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
図１（Ａ）は本発明の参考例に係る加熱コイルの外環斜視図、（Ｂ）加熱コイル使用時を示す（Ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。図２は本発明の実施例に係る加熱コイルの外環斜視図である。図３は本発明に係る加熱装置を備えた鋼材の高周波誘導加熱歪取り装置の側面構成図である。
【００１７】
本発明に係る加熱装置を備えた鋼材の高周波誘導加熱歪取り装置を示す図３おいて、２０は溶接が施された鋼板、１１は該鋼板２０上を溶接ビードに沿って走行可能にされた走行台車である。
１６は該走行台車１１の外郭を構成する台車本体で、内部に電源１７が装着されている。１５は該台車本体１６の前後下部に回転自在に４個取り付けられた車輪である。車輪１５は、磁力により常時前記鋼板２０の表面に接触しながら転動して該走行台車１１を走行せしめるマグネット機構にて構成されている。
【００１８】
１は前記台車本体１６内に該台車本体１６とは独立して上下動可能に設けられた内部支持部材である。該内部支持部材１は、上部に水平に設けられた水平部材３の前後端部から垂直下方に伸びる垂直部材３ａとを結合した側面形状が略門形状に形成され、前後の垂直部材７の下部には前記鋼板２０の表面を転動可能なガイドローラ４が回転自在に取り付けられている。
２は前記台車本体１６の上部内面と前記内部支持部材１の水平部材３の上面との間に介装された皿ばねあるいはコイルばねからなるばねで、該台車本体１６の上部内面により、前記ばね２の背部を前記内部支持部材１側に押圧している。前記内部支持部材１の高さは、前記ばね２の押圧作用により一定値Ｈに保持されている。
また、該内部支持部材１の前後端部はスラスト面１４にて前記台車本体１６の前後内面と当接されており、該内部支持部材１は前記車輪１５の回転による台車本体１６の前後移動に従い、前記ガイドローラ４を介して鋼板２０の表面を前後移動可能となっている。
【００１９】
前記内部支持部材１の水平部材３下部には前記電源１７から導線６を介して供給される電流を増幅する増幅トランス１２が固着され、さらに該増幅トランス１２の下部には該増幅トランス１２にて増幅された大電流が導線６を介して通電される加熱コイル１３がコイル支持部材５を介して固着されている。
さらに、該加熱コイル１３の下面と前記鋼板２０の表面との間は、該加熱コイル１３に高周波電流を通電して該鋼板２０に誘導電流に伴う発熱を生起させるための間隙Ｃが形成されている。
【００２０】
本発明は図３に示される鋼材の高周波誘導加熱歪取り装置における加熱装置１０を構成する加熱コイル１３の改良に係るものである。
加熱コイル１３の参考例を示す図１（Ａ）（Ｂ）において、該加熱コイル１３は、所定の間隔Ｂで以って対をなして配置された２個の棒状部１３ｆ、１３ｆと該棒状部１３ｆの端部を結合する接続部１３ｅとにより一体の２股状体にて構成され、銅材等の軟質である程度の可撓性を有する電導体からなる。
【００２１】
２股状体からなる該加熱コイル１３は長手方向適所において所定角度（９０°が好ましい）にて上方に屈曲され、図３に示すように、上端部側を前記内部支持部材１の垂直部材７に固定され、接続部１３ｅ寄りの上面を前記コイル支持部材５に固定されている。
また、前記加熱コイル１３は、前記棒状部１３ｆ、１３ｆの内部及び接続部１３ｅの内部を連通して冷却水通路１３ａが形成された中空体体に構成されている。
【００２２】
かかる加熱コイル１３において、前記棒状部１３ｆ、１３ｆの間隔Ｂは、図１（Ｂ）に示すように、該加熱コイル１３の下面と前記鋼板２０の表面との間隙Ｃを勘案するとともに、鋼板２０に隅肉溶接される垂直な鋼板２０の板厚ｔに応じて、溶接部２０ｃに対する加熱コイル１３の水平方向位置が過大加熱あるいは加熱不足を起こさない最適位置になるように設定する。
具体的には、前記最適位置近傍であって前記間隔Ｂが異なる加熱コイル１３を数種類準備しておき、前記鋼板２０の板厚ｔに応じあるいは前記加熱コイルの移動速度に応じて間隔Ｂが最適の加熱コイル１３を選出して組み込む。
【００２３】
かかる構成からなる高周波誘導加熱歪取り装置による溶接歪除去作業時において、前記電源１７から供給される電流は導線６を介して前記増幅トランス１２に供給され、該増幅トランス１２において大電流値の高周波電流に増幅されて導線６を介して前記加熱コイル１３に通電される。そして、該加熱コイル１３に流れる高周波電流により該加熱コイル１３に間隙Ｃを存して近接された鋼板２０に誘導電流（渦電流）が発生し、該誘導電流に伴うジュール熱により鋼板２０の溶接部近傍を加熱して該部の歪を除去する。
【００２４】
かかる実施例によれば、前記加熱コイル１３を、対をなす２個の電導体からなる棒状部１３ｆ、１３ｆを所定の間隔Ｂで以って配置し、該棒状部１３ｆ、１３ｆの端部を電導体からなる接続部１３ｅにより結合して一体形成された２股状体にて構成し、一方側の棒状部１３ｆから接続部１３ｅを経て他方側の棒状部１３ｆへと通電するようにしたので、前記のように、該接続部１３ｅの長さを変えて前記棒状部１３ｆ間の間隔Ｂが異なるようにした複数種類の加熱コイル１３を簡単に製作することができ、かかる複数種類の加熱コイル１３を準備しておいて、鋼板２０の溶接部２０ｃの鋼板板厚ｔあるいは加熱コイル１３の移動速度つまり前記走行台車１１の走行速度に応じて、溶接部２０ｃと加熱コイル１３との水平方向位置が最適になるような加熱コイル１３を選出して用い、該溶接部２０ｃ及びその近傍の加熱を行うことができる。
【００２５】
また、前記加熱コイル１３は、銅材等の軟質である程度可撓性を有する電導体により構成されているため、鋼板２０の溶接部２０ｃの鋼板板厚ｔに対応させる等、必要に応じて可撓性を有する棒状部１３ｆ及び接続部１３ｅを変形させることにより、対をなす棒状部１３ｆ間の距離Ｂつまり加熱コイル１３の幅を所要の最適幅に微調整することが可能となる。
【００２６】
また、前記加熱コイル１３は、前記棒状部１３ｆ、１３ｆの内部及び接続部１３ｅの内部を連通して冷却水通路１３ａが形成された中空体体に構成されているので、加熱コイル１３の内部に通路断面積の大きな連続した冷却水通路を形成でき、加熱コイル１３が大型化しても該加熱コイル１３を均一かつ十分に冷却することができる。
【００２７】
次に、図２に示す加熱コイル１３の実施例においては、前記加熱コイルを、２個の棒状部１３ｂ、１３ｂを可撓性を有する電導体である銅管で構成し、該棒状部１３ｂ、１３ｂの端部を絶縁体からなる接続部１３ｃにより結合して２股状体に構成している。１３ｄは前記接続部１３ｃの外周に巻回されて前記２個の棒状部１３ｂ、１３ｂを電気的に接続するコイルである。
尚、図示を省略したが、前記棒状部１３ｂ、１３ｂを、前記参考例と同様に、長手方向適所において所定角度（９０°が好ましい）にて上方に屈曲し、図３に示すように、上端部側を前記内部支持部材１の垂直部材７に固定し、接続部１３ｃ寄りの上面を前記コイル支持部材５に固定するように構成することができる。
【００２８】
かかる実施例によれば、前記参考例と同様な作用、効果を奏するのに加えて、前記棒状部１３ｂ、１３ｂと別体の接続部１３ｃの長さを変化させるのみで対をなす棒状部１３ｂ間の間隔Ｂつまり加熱コイル１３の幅を変化せしめることができ、長さが異なる複数の接続部１３ｃを準備しておけば、鋼板２０の溶接部２０ｃの鋼板板厚ｔあるいは加熱コイル１３の移動速度に応じて、前記間隔Ｂが最適な加熱コイル１３を容易に組み替えできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、加熱コイルを、電導体からなり所定の間隔で以って配置された２個の棒状部の端部を接続部により結合して２股状体にて構成し、一方側の棒状部から接続部を経て他方側の棒状部へと通電するようにしたので、該接続部の長さを変えて棒状部間の間隔が異なるようにした複数種類の加熱コイルを簡単に製作することができ、かかる複数種類の加熱コイルを準備しておいて、鋼板溶接の場合には溶接部の鋼板板厚あるいは加熱コイルの移動速度つまり走行台車の走行速度に応じて、溶接部と加熱コイルとの水平方向の位置が最適になるような加熱コイルを選出して用い、溶接部及びその近傍の加熱を行うことができる。
【００３０】
従って、該加熱コイルの水平方向位置を鋼材の板厚や加熱コイルの移動速度等に対応して自由に調整することが可能となり、これにより、加熱コイルの鋼材加熱部に対する水平方向位置の不適正に伴う加熱コイルによる過大加熱や加熱不足及びこれらによる不具合の発生を回避することができ、加熱コイルによって加熱部に効率的に入熱し目標とする加熱部の歪取りを確実になすことができる。
【００３１】
また、請求項２のように構成すれば、対をなす２個の棒状部及び該棒状部を先端部にて結合する接続部を可撓性を有する電導体にて構成したので、鋼板溶接の場合に溶接部の鋼板板厚に対応させる等、必要に応じて可撓性を有する棒状部及び接続部を変形させることにより、対をなす棒状部間の距離つまり加熱コイルの幅を所要の最適幅に微調整することが可能となる。
【００３２】
さらに、請求項３のように構成すれば、加熱コイルの内部に通路断面積の大きな連続した冷却水通路を形成でき、加熱コイルが大型化しても該加熱コイルを均一かつ十分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の参考例に係る加熱コイルの外環斜視図、（Ｂ）加熱コイル使用時を示す（Ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。
【図２】 本発明の実施例に係る加熱コイルの外環斜視図である。
【図３】 本発明に係る加熱装置を備えた鋼材の高周波誘導加熱歪取り装置の側面構成図である。
【図４】 従来技術に係る高周波誘導加熱歪取り装置の概略構成を示す外観側面図である。

Claims (3)

1. 電源からの高周波電流を増幅トランスにて増幅して鋼材の表面に近接して配設された加熱コイルに通電し、前記鋼材に誘導電流による発熱を生起して該加熱コイルに対面する鋼材の変形部とその近傍部位を加熱することにより該鋼材の変形歪を除去するように構成された歪除去装置の加熱装置において、
   前記加熱コイルは、加熱コイルの幅を変化せしめる間隔で以って対をなして配置された電導体からなる２個の棒状部と、該棒状部の端部を結合する絶縁体からなる接続部と、該接続部に巻回されて前記２個の棒状部を電気的に接続するコイルとを組み合わせた２股状体にて構成されてなり、
   前記接続部に長さが異なる複数の接続部を用意しておき、該複数の接続部の選択により前記鋼材の板厚や前記加熱コイルの移動速度に対応して、前記変形部に対する前記加熱コイルの幅が最適になるような加熱コイルを選出することを特徴とする歪除去装置の加熱装置。
2. 前記加熱コイルは、可撓性を有する電導体により構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の歪除去装置の加熱装置。
3. 前記加熱コイルは、内部に冷却水通路が形成された中空体からなることを特徴とする請求項１に記載の歪除去装置の加熱装置。

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