JP4797736B2

JP4797736B2 - ビレット材の加熱装置および加熱方法

Info

Publication number: JP4797736B2
Application number: JP2006084225A
Authority: JP
Inventors: 武廣安; 明彦池田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007253224A

Description

本発明は、鍛造装置に送り込むビレット材を設定温度に加熱する加熱炉を備え、特に、鍛造装置が一時的に停止した後にバイパス材を発生させることなくビレット材を加熱するようにしたビレット材の加熱装置および加熱方法に関する。

鍛造装置としてのプレス機にビレット材を送り込む際に、そのビレット材を電磁誘導加熱式の加熱炉（インダクションヒータ）で設定温度に加熱するようになっており、従来ではその加熱炉を直列に複数配置して、それら複数の加熱炉に複数のビレット材を直列に並べて順次通過させるようになっている。この場合、ビレット材は入り口側の加熱炉から徐々に加熱されて、出口側の加熱炉で最終的に設定温度（鍛造加工するに最適なビレット材の温度）となるように加熱される（例えば、特許文献１参照）。
特公平６−６５１１８号公報

しかしながら、かかる従来のビレット材の加熱装置では、鍛造プレス機や付帯設備に軽微な故障が発生してラインが一時的に停止した場合、ビレット材の送り込みは一時停止されることになる。また、一時停止中は、ビレット材の加熱も一時停止することとなるが、加熱装置内の複数のビレット材は温度低下してしまい、再稼働時も通常稼働時の装置内温度を再現できず、バイパス材として鍛造プレス機にかけることなく加熱炉から排出（払い出し）しなければならない。

或いは、加熱装置は稼働し続けビレット材をパイパス専用ラインに送り続ける方法もあるが、この場合、再稼働時のタイムロスは少なくなるが、バイパス材は多く発生してしまうこととなる。また、再稼働時までの加熱炉の熱量が無駄となって、多大なエネルギーロスが発生してしまう。

そこで、本発明は、鍛造装置が一時的に停止した場合でも、再稼働時に無駄にビレット材を払い出す必要がなく、再稼働した鍛造装置に所定温度としたビレット材を送り込むことができるビレット材の加熱装置および加熱方法を提供するものである。

本発明は、鍛造装置に送り込むビレット材の供給経路に、それぞれ単一のビレット材を収納して所定のサイクルタイムで設定温度に加熱する複数の加熱炉を並列に設け、それら複数の加熱炉から設定温度に加熱されたビレット材を順次鍛造装置に送り込むビレット材の加熱装置であって、鍛造装置が一時的に停止された時に、各加熱炉内のビレット材の加熱を抑制するビレット材過加熱防止手段と、鍛造装置が再稼働された時に、各加熱炉内に存在するビレット材の温度を測定するビレット材温度測定手段と、測定された温度が高い順から前記鍛造装置に送り込むビレット材の順序を決定する手段と、最も温度の高いビレット材が設定温度に達するための加熱時間を予測し、その予測時間を基に他のビレット材を所定のサイクルタイムで順に設定温度に加熱する炉内熱量設定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、鍛造装置が一時的に停止された時に、ビレット材過加熱防止手段によってビレット材の加熱が抑制され、その後、鍛造装置が再稼働された時に、ビレット材温度測定手段で各加熱炉内のビレット材の温度を測定し、測定された温度が高い順から鍛造装置に送り込むビレット材の順序を決定し、炉内熱量設定手段では最も温度の高いビレット材が設定温度に達するための加熱時間を予測して、その予測時間を基に他のビレット材を所定のサイクルタイムで順に設定温度に加熱するようにしたので、鍛造装置が再稼働された際に、ビレット材過加熱防止手段によって加熱が抑制された状態にあるビレット材の加熱が再開されることになる。

従って、鍛造装置の再稼働に伴ってビレット材が加熱再開された際に、並列に設けた複数の加熱炉内のビレット材の温度をひとつづつ個別に制御できるため、無駄となるバイパス材の発生を無くすことが可能となり、ひいては、エネルギーロスを最小限に抑えることができる。

そのとき、前記ビレット材温度測定手段および上記炉内熱量設定手段を設けたことによって、それぞれの加熱炉内のビレット材を設定温度に加熱するための熱量が最小で済み、かつ、最短時間で設定温度まで上昇させることができるため、鍛造装置の再稼働時のビレット材の送り込みを迅速に行うことができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は本発明にかかるビレット材の加熱装置の一実施形態を示し、図１は加熱装置を用いた鍛造装置の概略構成図、図２は加熱装置を温度制御するための流れを示す説明図、図３は鍛造装置が一時停止された際に複数の加熱装置を温度制御するタイムチャートである。

本実施形態のビレット材の加熱装置１は、図１に示すように鍛造装置としての鍛造プレス機２にビレット材Ｂを送り込む供給経路Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）に設けられ、その加熱装置１は加熱炉としての複数（本実施形態では４個）の第１〜第４インダクションヒータ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを備えている。

複数のインダクションヒータ３ａ〜３ｄは、それぞれ単一のビレット材Ｂを収納して電磁誘導加熱するようになっており、それらインダクションヒータ３ａ〜３ｄは供給経路Ｓの終端部（鍛造プレス機２への入り口部分）にそれぞれ並列に配置されている。

従って、前記供給経路Ｓはそれぞれのインダクションヒータ３ａ〜３ｄを終端とする複数列の分岐経路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が設けられ、各分岐経路Ｓ１〜Ｓ４にそれぞれ複数のビレット材Ｂが直列に整列されて待機し、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄからビレット材Ｂが鍛造プレス機２に送り込まれた後、後続のレット材Ｂが１つづつ空となったインダクションヒータ３ａ〜３ｄに送られる。各インダクションヒータ３ａ〜３ｄでは、ビレット材Ｂを設定温度（ビレット材を鍛造するのに最適な温度、例えば１２５０゜Ｃ）に加熱した後に鍛造プレス機２に送り込むようになっている。

このとき、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄは、所定のサイクルタイムＴでビレット材Ｂを順に前記設定温度に加熱するようになっており、本実施形態では第１インダクションヒータ３ａから第４インダクションヒータ３ｄへと一定の時間Ｔ間隔をもってビレット材Ｂを順次加熱し、そして、前記設定温度に到達した順にビレット材Ｂが１つづつ鍛造プレス機２に送り込まれる。

ここで、本実施形態の加熱装置１では、図１に示すように鍛造プレス機２が一時的に停止された時に、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄ内のビレット材Ｂの加熱を抑制するビレット材過加熱防止手段１０と、鍛造プレス機２が再稼働された時に、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄ内に存在するビレット材Ｂの温度を測定するビレット材温度測定手段１１と、最も温度の高いビレット材Ｂが前記設定温度に達するための加熱時間を予測し、その予測時間を基に他のビレット材Ｂを所定のサイクルタイムで順に前記設定温度に加熱する炉内熱量設定手段１２と、を設けてある。

そして、前記加熱装置１を用いたビレット材の加熱方法では、鍛造プレス機２が一時的に停止された後に再稼働された時に、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄ内に存在するビレット材Ｂのうち、最も温度の高いビレット材Ｂが設定温度に達するための加熱時間を予測し、その予測した時間を基に他のビレット材Ｂが所定のサイクルタイムＴで順に設定温度に達するように加熱する。

前記ビレット材過加熱防止手段１０、前記ビレット材温度測定手段１１および前記炉内熱量設定手段１２は、図示を省略する制御装置で制御されており、前記鍛造プレス機２が一時的に停止された場合に、図２に示す如きビレット材Ｂの温度制御を実行するようになっている。

以下、図２の温度制御の流れを図３のタイムチャートを参照しつつ説明すると、まず、図３に示すように第１〜第４インダクションヒータ３ａ〜３ｄによって、それぞれに収納したビレット材Ｂを第１〜第４の順に所定のサイクルタイム（ビレット材を鍛造した後、次のビレット材が鍛造されるまでの間の時間）Ｔで加熱する途中、Ｐ１時点で鍛造プレス機２が一時停止した場合、図２のステップＳ１では鍛造プレス機２の停止情報が入力される。

すると、次のステップＳ２ではビレット材過加熱防止手段１０が働いてインダクションヒータ３ａ〜３ｄの保温設定を起動する。この場合、本実施形態の保温設定では、ビレット材Ｂを一定温度αに保持するようになっており、ビレット材Ｂの温度が前記一定温度αよりも高い場合（図３中第１・第２インダクションヒータ３ａ，３ｂ）は、その高くなったインダクションヒータ３ａ，３ｂの電源をオフにする一方、ビレット材Ｂの温度が一定温度αよりも低い場合（図３中第３・第４インダクションヒータ３ｃ，３ｄ）は電源を継続してオンにしておく。

従って、第３・第４インダクションヒータ３ｃ，３ｄでは、鍛造プレス機２の一時停止後もビレット材Ｂの温度（インダクションヒータ内温度）が前記一定温度αに達するまで加熱が継続される。

そして、ステップＳ３で鍛造プレス機２が再稼働（図３中Ｐ２位置）された情報が入力されると、ステップＳ４ではビレット材温度測定手段１１が働いて各インダクションヒータ３ａ〜３ｄの温度、つまり、それらインダクションヒータ３ａ〜３ｄ内のビレット材Ｂの温度を測定して、次のステップＳ５では鍛造プレス機２に送り込むビレット材Ｂの順序（ビレット材Ｂの温度が高い順）を決定する。

次に、ステップＳ６では炉内熱量設定手段１２が働き、図３に示すようにインダクションヒータ３ａ〜３ｄのうち最も温度の高いビレット材Ｂ（第１インダクションヒータ３ａ）が、通常の駆動電圧をもって設定温度（１２５０゜Ｃ）に達するための加熱時間Ｔｆを予測し、その予測時間Ｔｆから他のビレット材Ｂを所定のサイクルタイムＴで設定温度（１２５０゜Ｃ）に加熱するための電圧Ｖ１〜Ｖ４（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４）をそれぞれ演算する。

このように、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄの駆動電圧が決定されると、図２のステップＳ７では、それらインダクションヒータ３ａ〜３ｄを決定された駆動電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて再起動する。

すると、図３に示すように第１インダクションヒータ３ａ内温度が最も早く立ち上がって、Ｐ３位置で設定温度（１２５０゜Ｃ）に到達し、この時点で第１インダクションヒータ３ａ内のビレット材Ｂが鍛造プレス機２に送り込まれる。

他のインダクションヒータ３ｂ〜３ｄは、これらの順に大きくなった温度の立ち上がり傾きをもって加熱され、第２インダクションヒータ３ｂ内のビレット材Ｂは、第１インダクションヒータ３ａから所定のサイクルタイムＴの後に設定温度（１２５０゜Ｃ）に到達して鍛造プレス機２に送り込まれ、以下、同様にして第３インダクションヒータ３ｃ内のビレット材Ｂおよび第４インダクションヒータ３ｄ内のビレット材Ｂが順に所定のサイクルタイムＴ後に設定温度（１２５０゜Ｃ）に到達して鍛造プレス機２に送り込まれる。

勿論、このように鍛造プレス機２の一時停止後に、各インダクションヒータ３ａ〜３ｄの温度制御が一巡した後は、それぞれのインダクションヒータ３ａ〜３ｄは通常の駆動電圧Ｖをもって加熱されることになり、このときの温度の立ち上がり傾きは全てのインダクションヒータ３ａ〜３ｄで一定となる。

以上の構成により本実施形態のビレット材Ｂの加熱装置１および加熱方法によれば、並列に設けた複数のインダクションヒータ３ａ〜３ｄにはそれぞれ単一のビレット材Ｂのみが収納されて、それぞれのビレット材Ｂは所定のサイクルタイムＴで設定温度に加熱されるようになっており、鍛造プレス機２が一時的に停止された時にビレット材過加熱防止手段１０によってビレット材Ｂの加熱が抑制される。

その後、鍛造プレス機２が再稼働された時に、ビレット材温度測定手段１１で測定した各インダクションヒータ３ａ〜３ｄ内のビレット材Ｂの温度に基づいて、炉内熱量設定手段１２では最も温度の高いビレット材Ｂが設定温度に達するための加熱時間Ｔｆを予測して、その予測時間Ｔｆを基に他のビレット材Ｂを所定のサイクルタイムＴで順に設定温度に加熱するようにしたので、鍛造プレス機２が再稼働された際に、ビレット材過加熱防止手段１０によって加熱が抑制された状態にあるビレット材Ｂの加熱が再開されて、複数のインダクションヒータ３ａ〜３ｄ内のビレット材Ｂの温度をひとつづつ個別に制御できるため、無駄となるバイパス材の発生を無くすことが可能となり、ひいては、エネルギーロスを最小限に抑えることができる。

そのとき、前記ビレット材温度測定手段１１および上記炉内熱量設定手段１２を設けたことによって、それぞれのインダクションヒータ３ａ〜３ｄ内のビレット材Ｂを設定温度に加熱するための熱量が最小で済み、かつ、最短時間で設定温度まで上昇させることができるため、鍛造プレス機２の再稼働時のビレット材Ｂの送り込みを迅速に行うことができる。

尚、前記ビレット材温度測定手段１１では、ビレット材Ｂの温度を測定するようにしたが、これに限ることなくインダクションヒータ３ａ〜３ｂ内の温度も測定して、それぞれの加熱条件を加味させることにより、より精度の良い温度制御が可能となる。

また、本実施形態のビレット材過加熱防止手段１０では、鍛造プレス機２が一時停止された際に、各インダクションヒータ３ａ〜３ｂ内のビレット材Ｂを一定温度αに保持するようにしたが、これに限ることなくインダクションヒータ３ａ〜３ｄ内に存在するビレット材Ｂの鍛造プレス機２が一時停止された時の温度を、鍛造プレス機２が再稼働されるまで維持する構成とすることができる。

このように、ビレット材Ｂの鍛造プレス機２が一時停止された時の温度を、鍛造プレス機２が再稼働されるまで維持することにより、例えば、図３中破線で示すように、第１インダクションヒータ３ａおよび第２インダクションヒータ３ｂでは一定温度αまで温度降下することなく、鍛造プレス機２の再稼働時にビレット材Ｂを設定温度（１２５０゜Ｃ）までより迅速に立ち上げることができる。

ところで、本発明は前記実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

本発明の一実施形態における加熱装置を用いた鍛造装置の概略構成図である。本発明の一実施形態における加熱装置を温度制御するための処理を示す説明図である。本発明の一実施形態における鍛造装置が一時停止された際に複数の加熱装置を温度制御するタイムチャートである。

符号の説明

１加熱装置
２鍛造プレス機（鍛造装置）
３ａ〜３ｄ第１〜第４インダクションヒータ（加熱炉）
１０ビレット材過加熱防止手段
１１ビレット材温度測定手段
１２炉内熱量設定手段
Ｂビレット材
Ｓ供給経路

Claims

鍛造装置に送り込むビレット材の供給経路に、それぞれ単一のビレット材を収納して所定のサイクルタイムで設定温度に加熱する複数の加熱炉を並列に設け、それら複数の加熱炉から設定温度に加熱されたビレット材を順次鍛造装置に送り込むビレット材の加熱装置であって、
前記鍛造装置が一時的に停止された時に、前記各加熱炉内のビレット材の加熱を抑制するビレット材過加熱防止手段と、
前記鍛造装置が再稼働された時に、前記各加熱炉内に存在するビレット材の温度を測定するビレット材温度測定手段と、
測定された温度が高い順から前記鍛造装置に送り込むビレット材の順序を決定する手段と、
最も温度の高いビレット材が前記設定温度に達するための加熱時間を予測し、その予測時間を基に他のビレット材を所定のサイクルタイムで順に前記設定温度に加熱する炉内熱量設定手段とを備えた
ことを特徴とするビレット材の加熱装置。
請求項１に記載のビレット材の加熱装置であって、
前記ビレット材過加熱防止手段は、前記加熱炉内に存在するビレット材の鍛造装置が一時停止された時の温度を、前記鍛造装置が再稼働されるまで維持する
ことを特徴とするビレット材の加熱装置。
鍛造装置に送り込むビレット材の供給経路に、それぞれ単一のビレット材を収納して所定のサイクルタイムで設定温度に加熱する複数の加熱炉を並列に設け、それら複数の加熱炉から設定温度に加熱されたビレット材を順次鍛造装置に送り込むビレット材の加熱方法であって、
前記鍛造装置が一時的に停止された後に再稼働された時に、前記各加熱炉内に存在するビレット材の温度を測定し、測定された温度が高い順から前記鍛造装置に送り込むビレット材の順序を決定した後、最も温度の高いビレット材が前記設定温度に達するための加熱時間を予測し、その予測した時間を基に他のビレット材が所定のサイクルタイムで順に前記設定温度に達するように加熱する
ことを特徴とするビレット材の加熱方法。
請求項３に記載のビレット材の加熱方法であって、
前記鍛造装置が再稼働された時に、前記各加熱炉内の温度を測定する
ことを特徴とするビレット材の加熱方法。
請求項３または請求項４に記載のビレット材の加熱方法であって、
前記加熱炉内に存在するビレット材の前記鍛造装置が一時停止された時の温度を、該鍛造装置が再稼働されるまで維持する
ことを特徴とするビレット材の加熱方法。