(57)【要約】【課題】誘導加熱炉の炉体内で加熱されるビレットの押圧力を殆ど必要としない誘導加熱炉を提供する。【解決手段】被加熱物が収容されて移送される円筒形空洞と、この空洞の周囲に巻かれたインダクタコイルを有する炉体と、円筒形空洞の底部に配置されて被加熱物を直接的に支持して移送するためのスキッドレールを有する誘導加熱炉において、炉体とスキッドレールを前下がりの傾斜角をもって支持しており、スキッドレールの傾斜角を、被加熱物がその自重によって移動せず、後続の被加熱物に押されて小さな力で移動する程度の角度に保持した。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物が収容されて移送される円筒形空洞と、この空洞を形成する断熱層内に巻かれたインダクタコイルを有する炉体と、前記円筒形空洞の底部に配置されて被加熱物を直接的に支持して移送するためのスキッドレールを有する誘導加熱炉において、
前記炉体とスキッドレールを前下がりの傾斜角をもって支持しており、前記スキッドレールの傾斜角を、被加熱物がその自重によって移動せず、後続の被加熱物に押されて移動する程度の角度に保持したことを特徴とする誘導加熱炉。
【請求項２】
前記スキッドレールに加振器を設け、被加熱物を移送時にこの加振器を作動して被加熱物を、その自重で前進させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱炉。
【請求項３】
誘導加熱装置の炉体を支持部材によって支持し、この支持部材に上下方向の高さを調節するための高さ調整装置を設けて炉体の傾斜角を調節可能したことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱炉。
【請求項４】
前記誘導加熱炉の円筒形空洞の中に支持されているスキッドレールの傾斜角を、直接あるいは間接的に調整する傾斜角調整装置を設け、前記スキッドレールの傾斜角を調整することで、被加熱物を移動させる力を低減することを特徴とする請求項１ないし３に記載の誘導加熱炉。
【請求項５】
誘導加熱炉の炉体、あるいはスキッドレールは、略下記条件の傾斜角で支持され、下記条件で運転されることを特徴としている。
（１）スキッドレールの傾斜角
・被加熱物とスキッドレールとの間の静摩擦係数：μｓ
・被加熱物の質量：ｗ
・スキッドレールを加振器によって加振させた時の被加熱物とスキッドレールの摩擦係数：μｍ
とした時、該スキッドレールに振動を与えない状態で、被加熱物が炉体内で停止する傾斜角（ｗｇｓｉｎθ＜ｗμｓ）に、前記スキッドレールを前下がりの傾斜に保持するように加熱炉を据付けられている。
（２）運転方法
炉体の内部に被加熱物が残留している段階で、前記スキッドレールを加振させ、被加熱物自体で前進して炉体より排出される傾斜角（ｗｇｓｉｎθ＞ｗμｍ）が形成されることを特徴とする誘導加熱炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱コイルの内部に被加熱材料であるビレットを供給し、このビレットを所定温度加熱し、これを鍛造工程に移送する誘導加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンのピストンロッド、クランクシャフト、各種歯車などの機械部品の鍛造工程においては、鍛造工程の直前にビレット（鋼塊など）を所定温度に加熱する必要がある。このビレットを加熱する装置として誘導加熱装置が使用されているが、この誘導加熱装置は、円筒状の炉体を水平に設置し、その内部に２本一対のスキッドレールを配置し、常温のビレットをスキッドレールの始端（入り口側）に供給し、これを炉体内を滑らせて移動させながらその間に所定の温度、例えば、１２５０℃程度に加熱した後、排出口より排出し、直ちに次の鍛造工程へ供給するようにしている。
【０００３】
前記のように誘導加熱装置の炉体においては、ビレットは常温から１２５０℃の高温まで誘導加熱され、その加熱に伴って硬度が次第に低下する。そしてこのビレットの輸送は、前部の位置にあるものを後部の位置にあるビレットが押して行うので、その輸送中のビレットの状態が問題となる。
【０００４】
つまり、炉体内のビレットは、供給口より常温で供給されるビレットによって次々と押されて移送されることが多いが、この輸送過程においては、ビレット同士が接触しているので、時には、高温に加熱された状態では２個あるいはそれ以上の複数のビレットが溶融して連結されて一体となる。このような連結ビレットは、簡単に分離できないので鍛造工程に供給することができず、当然、不適温材として不良品箱に排除されることになる。また、２個のビレットが押し合う力は、スキッドレールとビレットとの摩擦力にも関係し、更にビレット断面の表面状態が影響している。
【０００５】
さて、誘導加熱炉の主要部である炉体へのビレットの通常の供給手段は、シリンダー装置で長いプッシャー（金属棒）を押してビレットを炉体の中へ供給する方法、あるいは入り口側に設けたピンチローラでビレットを押し込む方法が多い。しかし、これらの手段による供給方法では、炉体内のスキッドレール上に、多数のビレットを直列的に支持・案内させて移送した場合は、前記のように複数のビレットの接触している端部が溶着するという危険性があり、ビレット供給上の本質的な問題であるが、現実にはこれを回避することができない。
【０００６】
別の問題は、ビレットの炉体への供給を停止する際に発生する。即ち、誘導加熱炉を停止する際には、炉体内に残留している“最後のビレット”を排出する必要があるが、この際には、前記シリンダ装置で長いプッシャーを炉体の中に押し込んで、残っているビレットを押し出さなければならない。しかも、このプッシャーの長さは炉体の全長程度の長尺のものが必要である。当然のことであるがピンチローラは、連続的にビレットを供給できても、最後のものは排出することはできない。
【０００７】
従って、この誘導加熱炉を主要部とする誘導加熱装置の場合には、炉体の長さと前記プッシャーの長さ、そしてプッシャーを移動させるためのシリンダ装置の長さを加えた長さが必要となり、その結果、誘導加熱装置全体としての据え付け面積はかなり長く、広い面積を必要としている。
【０００８】
また、前記のように従来の誘導加熱装置においては、全長が長くなる上に、そしてビレ
ット同士に大きな押圧力を作用させざるを得ないという本質的な問題があったのである。
【０００９】
そこで本発明者は、このビレットの供給装置ないし供給方法の欠点を解消する装置として、炉体の供給側に縦方向にガイド筒を立て、このガイド筒内にプッシャーを押し上げるように構成し、このガイド筒の中にビレットを一個ずつ積み上げながら収容し、これを次々に炉体の供給部に供給する縦型供給方法が試みたこともある。しかし、この装置の場合には長いガイド筒を電柱のように炉体の前に立てる必要があり、そのために上下方向に大きな空間を必要となる上に、そのガイド筒内へのビレットの供給装置を必要とする。
【００１０】
誘導加熱炉の炉体内にビレットを供給する方法に関して、下記の複数の特許文献（特許文献１、２、３など）が提案されているが、これらの発明に記載された装置においても、ビレット同士の押圧力を十分に低下させることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平２−３１４７０号公報
【特許文献２】特開昭５２−０４６８８３号公報
【特許文献３】実開昭６１−９４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１は、加熱炉内部に２本の支持レール４（特許文献記載の番号）と、その支持レール４の下方に形成された溝の中にウォーキングビーム１０を配置し、このウォーキングビーム１０を前後運動と上下運動とを組み合わせて支持レール４に支持されているビレット１を支持して間欠的に移送するように構成してビレット同士の溶着を防止するようにしたものである。
【００１３】
しかしこの発明の装置は、ウォーキングビーム１０とそれを駆動する駆動装置が複雑化し、故障の原因となる欠点がある。また、ビレットの形状や大きさが変わるごとに運転条件を調節しなければならないという問題もある。更に、加熱炉内にビレットが停滞したときの解決策が問題である。
【００１４】
特許文献２に記載された発明は、スキッドレール４にバイブレータ５，５１で振動を与えることによってビレット同士の溶着を防止するものである。この発明の装置の場合にも装置の構成が複雑での上にスキッドレール４とビレットとの間の摩擦力を考慮していないので、ビレットの円滑な移送が困難となる可能性がある。これも、前記と同様に加熱炉内にビレットが停滞したときの解決策を提案するものではない。
【００１５】
特許文献３に記載された発明は、表面に摩擦係数の小さい材料をラセン状に盛り、輸送時にビレットに回転を与えるようにしたスキッドレールを提供するものであるが、この発明も加熱炉内にビレットが停滞したときの解決策を提案するものではない。
【００１６】
以上のように、前記特許文献に記載された発明では、ビレット同士の溶着を防止する手段が記載されているが、いずれも抜本的な解決に至っていない。
【００１７】
本発明は、誘導加熱炉の炉体内におけるスキッドレール上にビレット案内させてビレットを移送する際のビレットの姿勢を変更することによって、ビレット同士が押し合う力を最小限度とし、しかも誘導加熱炉を停止する際に、炉体内に残留している最後のビレットをプッシャーを使用することなく、排出する方法を提供し、あわせて誘導加熱装置全体の長さや据付面積を低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る誘導加熱炉及びその運転方法は次のように構成されている。
１．被加熱物が収容されて移送される円筒形空洞と、この空洞を形成する断熱層内に巻かれたインダクタコイルを有する炉体と、前記円筒形空洞の底部に配置されて被加熱物を直接的に支持して移送するためのスキッドレールを有する誘導加熱炉において、
前記炉体とスキッドレールを前下がりの傾斜角をもって支持しており、前記スキッドレールの傾斜角を、被加熱物がその自重によって移動せず、後続の被加熱物に押されて移動する程度の角度に保持したことを特徴としている。
２．前記スキッドレールに加振器を設け、被加熱物を移送時にこの加振器を作動して被加熱物を、その自重で前進させるように構成したことを特徴としている。
３．誘導加熱装置の炉体を支持部材によって支持し、この支持部材に上下方向の高さを調節するための高さ調整装置を設けて炉体の傾斜角を調節可能したことを特徴としている。４．前記誘導加熱炉の円筒形空洞の中に支持されているスキッドレールの傾斜角を、直接あるいは間接的に調整する傾斜角調整装置を設け、前記スキッドレールの傾斜角を調整することで、被加熱物を移動させる力を低減することを特徴としている。
５．本発明に係る誘導加熱炉の運転方法は、次のように構成されている。
誘導加熱炉の炉体、あるいはスキッドレールは、略下記条件の傾斜角で支持され、下記条件で運転されることを特徴としている。
【００１９】
（１）スキッドレールの傾斜角
・被加熱物とスキッドレールとの間の静摩擦係数：μｓ
・被加熱物の質量：ｗ
・スキッドレールを加振器によって振動させた時の被加熱物とスキッドレールの摩擦係数：μｍ
とした時、このスキッドレールに振動を与えない状態で、被加熱物が炉体内で停止する傾斜角（ｗｇｓｉｎθ＜ｗμｓ）に、前記スキッドレールを前下がりの傾斜に保持するように加熱炉を据付けられている。
【００２０】
（２）運転方法
炉体の内部に被加熱物が残留している段階で、前記スキッドレールを加振させ、被加熱物自体で前進して炉体より排出される傾斜角（ｗｇｓｉｎθ＞ｗμｍ）が形成されることを特徴とする誘導加熱炉の運転方法。
【発明の効果】
【００２１】
誘導加熱炉の炉体を前下がりに傾斜させると共に、その内部に設けられたスキッドレールを、このスキッドレールに支持されている被加熱物（ビレット）が、自重で移動しない程度の傾斜角θで傾斜しているので、従来の装置のように被加熱物を大きな押し込む必要がない。従って、被加熱物同士が溶着するような欠点を回避することができる。
【００２２】
また、最終の被加熱物を炉体から排出する際には、スキッドレールを加振して、被加熱物の自重によって炉体から排出することができる。
【００２３】
従って、従来の誘導加熱装置において必要としていたプッシャーなどの移送装置を省略することが可能であり、装置全体の長さを短縮して小型化することができる。
【００２４】
また、強い押圧力で被加熱物を炉体内に押し込むことがないので、２個の被加熱物同士が溶着され、これが不適ビレットとなるようなことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ビレット加熱装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】誘導加熱炉の内部構造を示す正面図である。
【図３】ビレットの係止・移動機構の説明図である。
【図４】スキッドレールの構成の一例を示す斜視図である。
【図５】スキッドレールの角度調製機構の説明図である。
【図６】炉体の断面図である。
【図７】スキッドレールの傾斜角の調整機構を有する加熱装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、誘導加熱装置を構成する炉体と、その内部に設置されているスキッドレールを前下りに傾斜して支持させ、このスキッドレールに支持されている被加熱物であるビレットの質量に関係する摩擦力とその分力の関係を利用して自己で停止する力を発生させることである。
【００２７】
更に、このスキッドレールに加振力を与え、スキッドレールとビレットとの間の前記摩擦力に変化を与えて（低減させて）ビレットをその自重の分力で前進させ、自然に排出するように構成したことを特徴とするものである。
（誘導加熱装置の全体構成について）
図１は、複数の機器と本発明に係る加熱炉からなる、ビレットの誘導加熱装置１の全体構成を示す正面図である。ビレット（鋼塊）は、目的とする鍛造品を製造するための、所定寸法・形状に形成されており、これをラビットフイーダ２に供給し、そこでビレットｂの姿勢が整えられ、このラビットフィーダ２の上部に配置されている軸心送りコンベア３によってビレットｂを軸心方向に配列し、次いで、この軸心送りコンベア３に接続されている供給コンベア４（ストックゾーン・コンベア）に供給される。
【００２８】
そしてこのコンベア４の終端に配置されているピンチローラ５によってビレットｂの送り速度が制御されながら、後述する「傾斜角度」で傾斜して据付られている誘導加熱炉６の炉体６Ｘに供給される。
【００２９】
この誘導加熱炉６は、図６に示すように加熱炉６の中央に形成された円形空洞６ｅの底部に配置されている２本のスキッドレール７に支持させるようになっている。そしてこの誘導加熱炉６の排出口６ｃ側に排出ロール８と、出口シュート９が設けられている。前記誘導加熱炉６は、図２に示すように供給口６ｂ側を高く、排出口６ｃ側を低くなるように傾斜させて架台１７で支持されている。
【００３０】
図６及び図２に示すように誘導加熱炉６は、その断面において中央部の円形空洞６ａの底部に平行して２本のスキッドレール７が所定間隔を保持した状態（連結など）で配置されている。
【００３１】
図２は、誘導加熱炉６の内部構造を示しており、コイル箱１０内に形成されている耐熱性断熱層の内部に形成されている円形空洞６ａを囲んでインダクタコイル１１（水冷式高周波コイル）が配置され、また、ビレットｂの供給口６ｂ側に磁気シールド板１２が、排出口６ｃ側に炎防止板１３がそれぞれ設けられている。スキッドレール７上を滑りながら移送されるビレットｂに電磁力を作用させて常温から鋼材の鍛造適温の１２５０℃まで誘導加熱するようになっている。
【００３２】
誘導加熱炉６は、コイル箱１０の内部の耐熱性材料で構成されている炉筒１１ａの外面にインダクタコイル１１が螺旋状に巻かれ（この実施例では３個）、各コイル１１には配線１５が配線されて電源線１５ａを通じて高周波電流が供給されるようになっている。このコイル１１の通電によって、円筒形空洞６ａ内に磁場が発生し、この円筒形空洞６ａ内
を通過するビレットｂに磁気の作用で発生する渦電流によって所定の高温に加熱するようになっている。
【００３３】
図４は、スキッドレール７の形状の例を示しており、このスキッドレール７は、２本のパイプからなるレール体７ａ、７ｂを固定部材７ｃ、７ｄ、７ｅによって平行を保持されて固定されている。
【００３４】
そして、この固定部材７ｃに平行して中空状の冷却箱７ｆを連結し、パイプ７ｇを通じて冷却水ｗを供給してレール体７ａ、７ｂの内部に供給し、このレール体７ａ、７ｂを冷却し、その端部のパイプ７ｈ、７ｉより排出するよう構成している。
【００３５】
（スキッドレールの加振）
本発明においては、スキッドレール７に積極的に振動を与えることで、ビレットｂとの間の摩擦力を低減する点が重要である。そこで、レール体７ａ、７ｂの両端に振動子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を取り付けている。
【００３６】
そして、炉体６Ｘの中心部の円筒形空洞６ａの内部に残留しているビレットｂを排出する場合には、前記振動子Ｓに通電し、加振させてレール体７ａ、７ｂに振動を与えてビレットｂとレール体７ａ、７ｂとの間の摩擦力を低減させ、その結果としてビレットｂをその自重の分力を利用して滑らせて自動的に排出口６ｃより排出するようにしている。
（スキッドレール７の傾斜角θ）  
前記スキッドレール７の傾斜角θは、図３に示した角度θを意味しているが、この角度θは、次のように計算によって決定される。
【００３７】
ビレットｂ（ワーク）とスキッドレール７との間の摩擦係数を「μｓ」、ビレットｂの質量を「ｗ」とすると、「ｗｇｓｉｎθ＜ｗμｓ」となる傾き「θ」の範囲においては、ビレットｂは摩擦力によってスキッドレール７上に静止し、逆にその自重でスキッドレール７上を滑って落ちる（排出）ことはない。
【００３８】
一方、後述するように、スキッドレール７を振動子Ｓによって加振した時には、スキッドレール７とビレットｂの間の摩擦係数を「μｍ」とすると、「μｓ＞μｍ」の関係に変化し、この摩擦係数「μｍ」は、振動数や振幅の関数となる。
【００３９】
最終のビレットｂが炉体６Ｘ、つまり、インダクタコイル１１内にビレットｂが挿入された段階で、スキッドレール７に取り付けられた振動子Ｓ１〜Ｓ４によりスキッドレール７を加振すると、スキッドレール７とビレットｂとの摩擦力との関係は、「ｗｇｓｉｎθ＞ｗμｍ」となってビレットｂは、その加振による摩擦力の低減効果で自動的に炉体６Ｘより排出されることになる。
【００４０】
このことは、従来の誘導加熱装置のように、長いプッシュロッドやチェーンコンベア等の搬送手段を使用することなく、スキッドレール７上のビレットｂを自動排出することができるのである。
【００４１】
なお、スキッドレール７とビレットｂの接触面の状況によっては、完全な自動排出が出来ない場合も発生するので、その時には、作業員が引き出し棒などを使用して排出されないビレットｂを強制的に排出させなければならないが、その作業においてもビレットｂは簡単に移動するので、従来の装置のように、大きなトラブルとなるようなことはない。
【００４２】
図５は、スキッドレール７の調節手段の説明図であるが、レール４Ａ（図１のストックコンベア４に相当する）に連続させてスキッドレール７Ｘ（本来のスキッドレールに相当）を、脚部２０，２１で支持し、脚部２１側に高さ調節装置２２を配置しておくことによ
って、傾斜角度「θ」を微調整することができ、ビレットｂの動きに対応させてビレットｂの滑り具合を調節することが可能である。
【００４３】
図７は、図１に示したビレット加熱装置１の改造例であって、コンベア４の脚部４Ｂと誘導加熱炉６の脚部６Ａにそれぞれ高さ調節装置２２ａ、２２ｂを設けて加熱炉６の中に設置されているスキッドレール７の傾斜角「θ」を調節することができるようにした装置を示している。
【００４４】
本発明は、スキッドレール７を前下がりに傾斜させ、その傾斜角θをビレットｂが自然に滑り落ちない程度の角度に調整しておくことで、ビレットｂの自重の分力を前進力として利用しており、ビレットｂを炉体６Ｘの内部で前進させる力を最小限として、ビレットｂを後続のビレットｂで、溶着を発生しない程度の小さい力で押すことができ、従来の誘導加熱炉で発生していたような溶着の問題を解消することができる。
【００４５】
［発明の効果］
上述のように、本発明に係る誘導加熱炉は、被加熱物（ビレット）をその質量と、スキッドレールとの摩擦力で停止する程度にスキッドレールを傾斜させて配置し、このスキッドレールを加振することによって前進する力を発生させているので、プッシャーロッドやピンチロールによる押し込み装置と必要としない新規な誘導加熱装置を提供することができる。
【００４６】
また、従来の誘導加熱装置にも本発明に技術的思想を適用して装置を改造することで、溶着ビレットを発生することを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る誘導加熱炉は、各種の大きさ、鋼材に限らず、鍛造可能な材料からなるビレットの加熱に有効である。しかも加熱炉内でビレットに最小の押圧力しか作用しないので、端部同士が溶着して連結する溶着性のある材料のビレットの誘導加熱に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ビレット加熱装置
２  ラビットフィーダ
３  軸心送りコンベア
４  スットックゾーンコンベア
４Ａ  レール
５  ピンチローラ
６  誘導加熱炉
６ａ  円形空洞
６ｂ  供給口
６ｃ  排出口
６Ｘ  炉体
７  スキッドレール
７ａ  レール体
７ｂ  レール体
７ｃ  固定部材
７ｄ  冷却箱
７ｆ  冷却箱
７ｇ  パイプ
７Ｘ  スキッドレール
８  排出ロール
９  出口シュート
１０  コイル箱
１１  インダクタコイル
１１ａ  炉体
１２  炎防止板
１５  配線端子
１５ａ  端子締付機
２０  脚部
２１  脚部
２２  高さ調節装置
θ  スキッドレールの傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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