JPS647125B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生産ラインにおける連続誘導加熱装
置の温度制御方法、さらに詳しく言えば、被加熱
材料の変更に伴う誘導加熱コイルのシフトを容易
に行なえるようにしたコイルシフト形誘導加熱装
置の温度制御方法およびその装置に関する。

（従来の技術） 一般に、連続誘導加熱装置の温度制御方法は、
第４図および第５図に示すように、まず所定長さ
の誘導加熱コイル１内壁に形成された耐火壁２内
の空間中に、被加熱材料３を送りローラ４によつ
て送り込む。

次に、誘導加熱コイル１内に発生する磁界によ
り、被加熱材料に誘導電流を発生させ、この誘導
電流によつて被加熱材料を加熱する。この加熱時
に被加熱材料の送り速度およびその加熱電圧を制
御して材料に一定の投入電力を加えるようにして
いる。

この装置の温度制御方法では、生産ラインにお
ける決めらた工程時間内に所定の投入電力を加え
るため、後工程の切断・プレス等の工程時間に合
わせるとともに、被加熱材料の径および切断重量
の大小により、加熱電圧のレベルが決定される。

この加熱電圧の制御による温度管理は比較的容
易に行なわれるが、被加熱材料は加熱中、周囲に
熱を奪われることにより、絶えず冷却されエネル
ギーを損失している。

この損失エネルギーの大部分は、被加熱材料か
ら耐火壁内面への熱輻射損失であり、加熱開始
時、すなわち、耐火壁が常温のときには、放射損
失が大きく、加熱開始後の時間の経過に応じて耐
火壁は被加熱材料により熱せられ、放射損失は次
第に小さくなり、定常状態で一定値に落着くこと
になつている。

第６図に示す曲線５が、この経緯を示してお
り、耐火壁の熱の吸収が大となり温度が上昇する
に従い、被加熱材料からのエネルギー損失は小さ
くなり、やがて一定の時間t₀になるエネルギー損
失は、ほぼ一定のe₀の値に落着き定常状態とな
る。

この結果、加熱開始時には加熱不足が起こる。
これを是正するため、誘導加熱コイルの内壁温度
が熱的に飽和するまでの過渡状態に対し、被加熱
材料の送り速度を遅くして、投入電力の補正をす
る必要が生じる。

この投入電力の補正は、第７図に示すように、
加熱休止した後に加熱再開するとき、誘導加熱コ
イルの休止時間によつて材料の送り速度をm₁〜
m₄のいずれかを選択するようになつている。

ところで、近年被加熱材料の変更に伴なう誘導
加熱コイルの変更を容易に短時間で行なえるよう
に、被加熱材料に対する特性及びその形状の違つ
た誘導加熱コイルを複数組設置し適宜シフトでき
るコイルシフト形誘導加熱装置が利用されてい
る。

このコイルシフト形誘導加熱装置は、たとえば
第２図に示す２組の誘電子コイルを有しており、
１Ａは被加熱材料３を加熱すべき位置にセツトさ
れた加熱ラインの誘導加熱コイルであり、１Ｂは
異なつた被加熱材料を加熱するために、待機して
いる待機ラインの誘導加熱コイルである。

このコイルシフト形誘導加熱装置の温度制御方
法においても、誘導加熱コイルの内壁温度が熱的
に飽和するまでの過渡状態に対し、送り速度を制
御し、投入電力を補正する必要がある。

第３図には２組の誘導加熱コイルの夫々に適用
される加熱材料の送り速度特性が示されており、
m_1A〜m_3Aは誘導加熱コイル１Ａが加熱休止した
後に加熱再開する場合の送り速度曲線であり、
m_4Aは耐火物が室温の状態から加熱開始した場合
の被加熱材料の送り速度曲線である。

m_1B〜m_4Bは上記と同様に誘導加熱コイル１Ｂ
による各送り速度曲線である。またt₁およびt₃は
誘導加熱コイル１Ａ又は誘導加熱コイル１Ｂによ
る被加熱材料の加熱を停止する時期であり、t₂は
誘導加熱コイル１Ｂの加熱開始時期を示してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のコイルシフト形加熱装置
の温度制御方法では、加熱ライン又は待機ライン
にセツトされた誘導加熱コイルに対し、その休止
時間を計数するタイマは１組しかなく、厳密に各
ラインにおける誘導加熱コイルの休止時間を計数
することができないため、加熱再開時の投入電力
の補正に利用される送り速度曲線の適切な選択を
行なうことが難しかつた。

この結果、被加熱材料を均一な所定温度に加熱
できなくなり、後工程に不都合を生ずるという問
題があつた。

上記問題点を解消するため、本発明は誘導加熱
コイル毎に、その加熱休止時間を正確に計数し、
その値によつて加熱ラインにセツトされる誘導加
熱コイルの適正な送り速度、投入電力を得るよう
にしたコイルシフト形誘導加熱装置の温度制御方
法およびその装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明の温度制
御方法は被加熱材料に誘導電流を誘起させること
により被加熱材料の加熱を行なう加熱ラインと加
熱を休止する待機ラインとの何れか一方の位置を
とる複数の誘導加熱コイルのそれぞれの加熱休止
時間を計数し、この計数値に応じて加熱開始時に
おける被加熱材料と誘導加熱コイルとの相対速度
を決定することにより温度補正を行なうことを特
徴としている。

第２の発明は第１の発明を実施すための装置で
あつて、加熱ラインと待機ラインとの何れか一方
の位置をとる複数の誘導加熱コイルと、該コイル
と被加熱材料とを相対移動させる送り駆動制御手
段と、前記誘導加熱コイルの数に応じて設けら
れ、それぞれのコイルの加熱休止時間を計数する
タイマと、該タイマの計数値に応じて誘導加熱コ
イルの送り速度曲線を決定し、前記送り駆動手段
にその速度曲線に沿う送り速度を出力する出力制
御部とを設けたものである。

（作用） 誘導加熱コイルにおいて、定常状態で被加熱材
料が一定の加熱温度となるような一定の電力で加
熱を始めると加熱開始時、すなわち、耐火物が定
常となるまでの冷えた状態では、材料は定常状態
に比較して余分な放射損失があるため、被加熱材
料の温度が低くなり所期の加熱効果が得られな
い。

しかし、加熱および待機ラインにおける誘導加
熱コイルの各々にタイマを設けて、その加熱休止
時間を計数することにすれば、加熱開始前におけ
る誘導加熱コイルの加熱状態が把握でき、温度管
理が正確となる。

更に、そのタイマの計数値に基づいて最適な加
熱開始時の送り速度曲線を送り速度曲線出力装置
で決定すると、その送り速度曲線に沿う最適な送
り速度が送り駆動制御手段によつて出力される。

この結果、加熱開始時には、被加熱材料の送り
速度がきわめて細く制御されるので、加熱電圧制
御のみでは適正な温度制御が得られなかつた加熱
開始時の温度不足を解消して、後工程への不敵温
材の供給をなくすことができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例のコイルシフト形誘導加熱装置は、第
２図に示す従来例の加熱装置本体Ａと同様であ
る。

即ち、加熱ラインに設置された誘導加熱コイル
１Ａと、待機ラインに設置された誘導加熱コイル
１Ｂが並列して配置されており、相互に加熱およ
び待機ラインに移動可能となつている。

この誘導加熱コイル１Ａ，１Ｂは被加熱材料３
の径により、適合する加熱コイルのいずれかが、
加熱ラインにセツトされるので、ここでは、誘導
加熱コイル１Ａが被加熱材料３に見合うものとさ
れている。４は送りローラで送り駆動制御手段５
（第１図参照）としての送りモータ制御部（CB）
６とモータ（Ｍ）７により、駆動制御され、この
送り制御手段５を含む後述する温度制御装置８に
よつて、所定の送り速度で被加熱材料３を送るよ
うになつている。９は誘導加熱コイル１Ａの待機
ラインを示す。

このような装置において、所定の誘導加熱コイ
ル１Ａ，１Ｂを使用し、その誘導加熱コイルによ
つて加熱される被加熱材料３に投入されるべき電
力が適正に行なわれると、被加熱材料３は所定温
度に加熱されて後工程に送られる。被加熱材料３
が所定温度に加熱されるためには、材料の加熱開
始時における送り速度制御を適切に行なう必要が
ある。

そこで、本発明の要部である温度制御装置８
は、第１図に示すように、送り駆動制御手段５と
誘導加熱コイル１Ａ用の加熱休止時間計数タイマ
（T_A）１０および送り速度曲線出力装置
（STCA）１１と、誘導加熱コイル１Ｂ用の加熱
休止時間計数タイマ（T_B）１２および送り速度
曲線出力装置（STC_B）１３と、加熱制御部１４
とからなつている。

タイマ１０，１２には、夫々の誘導加熱コイル
１Ａ，１Ｂの加熱休止時に加熱制御部１４から計
数開始指令が出力される。

また、加熱ラインにいずれかの誘導加熱コイル
がセツトされた後の加熱開始時には、加熱制御部
１４からその誘導加熱コイルに相応する出力装置
１１又は出力装置１３に送り速度制御信号の出力
指示を与えるようになつている。

送り速度信号の出力指示を与えられたいずれか
の出力装置１１，１３は、該当する休止時間計数
タイマ１０，１２の計数値を読んで送り速度曲線
を決定し、送り速度制御信号を送りモータ制御部
６に出力する。

出力装置１１，１３が該当するタイマ１０，１
２の計数値を読んだ後、出力装置１１，１３は、
タイマ１０，１２の計数値をリセツトする。送り
モータ制御部６は、加熱制御部１４からの運転開
始指令および出力装置１１，１３の送り制御信号
にもとづいて被加熱材料送りモータ７を速度制御
しながら運転する。

次に、上記温度制御装置による本実施例の作業
方法を説明する。

コイルシフト形誘導加熱装置において、まず、
被加熱材料３の径に合つた誘導加熱コイル１Ａを
加熱ラインにセツトする。この誘導加熱コイル１
Ａ内に被加熱材料３が送りローラ４により挿入さ
れる。

なお、加熱装置制御部１４からセツトされた誘
導加熱コイル１Ａの加熱停止時点にタイマ１０に
計数開始指令が出力されており、加熱開始状態前
まで加熱休止時間が計数されている。

加熱開始時には、加熱装置制御部１４から加熱
ラインにある誘導加熱コイル１Ａ用の送り速度曲
線出力装置１１へ送り速度制御信号の出力指示が
なされる。送り速度信号の出力指示を与えられた
出力装置１１は該当する休止時間計数タイマ１０
の計数値を読み込んで、最適の送り速度曲線を決
定する。

送り速度曲線を決定した出力装置１１から、送
り駆動制御手段５に送り速度制御信号が出力さ
れ、これにより被加熱材料３は適切な送り速度曲
線に沿つた速度で誘導加熱コイル１Ａ内を移動し
て、所定温度に加熱された状態で後工程へ送ら
れ、切断、鍛造プレス等の作業が生産ラインの工
程時間に合わせて行なわれる。

なお、加熱電圧のレベルは上記工程時間、加工
物の径、切断重量によつてあらかじわ決められて
いることは勿論である。

また、被加熱材料の径の変更により、加熱ライ
ンの誘導加熱コイル１Ａを待機ライン９に移動
し、それまで待機ラインにある誘導加熱コイル１
Ｂを今度は加熱ラインに移動させて、必要とする
誘導加熱コイルをセツトさせることができる。

したがつて、被加熱材料の大きさに応じた誘導
加熱コイルを随時使用して、加熱開始時の投入電
力の温度制御補正が被加熱材料の送り速度をきめ
細く変えることにより行なうことができる。

本実施例においては被加熱材料が送りローラに
よつて移動するように構成されているが、逆に誘
導加熱コイル側を移動させることもできる。

（効果） 本発明は以上説明したことから明らかなよう
に、コイルシフト形誘導加熱装置において、各ラ
インに設置される誘導加熱コイルの加熱休止時間
を正確に計数し、その計数値によつて被加熱材料
の最適な送り速度となる送り速度曲線を決定し
て、その曲線に追従した送り速度により、きめ細
な温度制御を行なうので、加熱開始時の不均一な
加熱温度を改善でき、後工程に送られる最終製品
の品質向上および無駄材の減少が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の送り速度制御の
ブロツク図、第２図はコイルシフト形誘導加熱装
置の平面図、第３図は第２図における被加熱材料
の送り速度特性図、第４図は連続誘導加熱装置の
正面図、第５図は第４図の縦断面図、第６図は第
４図の加熱開始時における放出エネルギー特性
図、第７図は第４図の被加熱材料の送り速度特性
図である。 １Ａ，１Ｂ…誘導加熱コイル、３…被加熱材
料、５…送り駆動制御手段、８…温度制御装置、
１０，１２…タイマ、１１，１３…送り速度曲線
出力装置出力制御部、１４…加熱制御部出力制御
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加熱材料に誘導電流を誘起させることによ
   り被加熱材料の加熱を行なう加熱ラインと加熱を
   休止する待機ラインとの何れか一方の位置をとる
   複数の誘導加熱コイルのそれぞれの加熱休止時間
   を計数し、 この計数値に応じて加熱開始時における被加熱
   材料と誘導加熱コイルとの相対速度を決定するこ
   とにより温度補正を行なうコイルシフト形誘導加
   熱装置の温度制御方法。 ２ 加熱ラインと待機ラインとの何れか一方の位
   置をとる複数の誘導加熱コイルと、該コイルと被
   加熱材料とを相対移動させる送り駆動制御手段
   と、 前記誘導加熱コイルの数に応じて設けられ、そ
   れぞれのコイルの加熱休止時間を計数するタイマ
   と、 該タイマの計数値に応じて誘導加熱コイルの送
   り速度曲線を決定し、前記送り駆動手段にその速
   度曲線に沿う送り速度を出力する出力制御部と、
   を具備してなるコイルシフト形誘導加熱装置の温
   度制御装置。