(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミ製のエンジンブロックと一体に成形された鉄製のスリーブに関し、スリーブを短時間で均等に加熱し、且つ加熱炉の不要なスリーブ加熱装置を提供する。【解決手段】スリーブ加熱装置３は、高周波電流が供給される直線状の導体４を備え、導体４を金属製のスリーブ１に遊挿させることで、誘導電流を発生させてスリーブ１を加熱する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流が供給される直線状の導体を備え、前記導体を金属製のスリーブに遊挿させることで、誘導電流を発生させて前記スリーブを加熱することを特徴とするスリーブ加熱装置。
【請求項２】
少なくとも三本設けられる前記導体を、上部電極と下部電極とに二分割して、前記上部電極と前記下部電極との何れか一方を前記スリーブを通して他方に対して接離可能に設けると共に、隣接する前記上部電極の基端同士と隣接する前記下部電極の基端同士とを互い違いに電気的接続して、前記上部電極と前記下部電極とが当接した状態で各導体が直列に接続されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスリーブ加熱装置。
【請求項３】
前記導体がパイプ材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスリーブ加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のスリーブを加熱するスリーブ加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からアルミ製のエンジンブロックと一体に成形された鉄製のスリーブを、エンジンブロックから取り出すには、エンジンブロックを予熱した後、渦巻き状コイルによる誘導加熱、或いはヒーターによる加熱を行うことが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のような渦巻き状コイルを用いた誘導加熱では、スリーブやエンジンブロック全体を均一に加熱させるためには、コイルの形状が大きく影響するという問題があった。また、ヒーターによる加熱では、エンジンブロックを所定の温度まで加熱するには時間を要することや、加熱炉を必要とするといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解消し、スリーブを短時間で均等に加熱でき、且つ加熱炉の不要なスリーブ加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の構成は、高周波電流が供給される直線状の導体を備え、前記導体を金属製のスリーブに遊挿させることで、誘導電流を発生させて前記スリーブを加熱することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加え、少なくとも三本設けられる前記導体を、上部電極と下部電極とに二分割して、前記上部電極と前記下部電極との何れか一方を前記スリーブを通して他方に対して接離可能に設けると共に、隣接する前記上部電極の基端同士と隣接する前記下部電極の基端同士とを互い違いに電気的接続して、前記上部電極と前記下部電極とが当接した状態で各導体が直列に接続されるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明に加え、前記導体がパイプ材であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スリーブを短時間で均等に加熱することが可能である。また、加熱炉が不要であることから、設備の小型化が可能である。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明に加え、複数のスリーブが挿嵌されたエンジンブロックにおいては、各スリーブを短時間で均等に加熱することも可能である。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明に加え、内部に冷却水を供給することが可能で、導体自体の溶解を防止して高温度での加熱が可能である。また、導体を長時間使用することや、繰り返して使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スリーブ加熱装置の構成図である。
【図２】スリーブ加熱装置による加熱工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
初めに、図１に示すように、スリーブ加熱装置３は、スリーブ１が挿嵌されたエンジンブロック２に対してスリーブ１内に棒状の導体４を挿入した後、この導体４に電流を流すことでスリーブ１に誘導電流を発生させて、スリーブ１を加熱するものである。
このスリーブ加熱装置３は、導体４の一方である下部電極１２を、矢印が示す垂直方向に移動する垂直軸方向移動機構１０と、導体４の他方である上部電極２５を、矢印が示す水平方向に移動する水平方向移動機構２０と、ドア３２を垂直方向に開閉するドア機構３０と、エンジンブロック２を載置・固定するステージ１１とで構成される。
【００１５】
このうち、垂直軸方向移動機構１０には、垂直方向に伸縮可能なシリンダ１８が配置されており、このシリンダ１８のシャフト１７先端には、Ｌ字状のアングル１６を介してベース１３が取り付けられ、シャフト１７の伸縮により、レールガイド１５上をベース１３が上下に移動する構成である。
このベース１３上には、下部電極１２の端部の一方を挿入し、ベース１３から下方へ突出した部分を通電プレート１４で固定することで下部電極１２を起立する構成となっている。また、ステージ１１内には、図２（ａ）に示すように、下部電極１２ａ，１２ｂ・・を挿通可能とする孔１８ａ，１８ｂ・・が穿設されている。
【００１６】
次に、水平方向移動機構２０には、水平方向に伸縮可能なシリンダ２１が配置され、このシリンダ２１のシャフト２２先端には、Ｌ字状のアングル２３を介してベース２４が取り付けられ、シャフト２２の伸縮により、レールガイド２６上をベース２４が左右に移動する構成である。
このベース２４のスリーブ１側には、上部電極２５（２５ａ〜２５ｄ）端部が突出した状態で通電プレート２８によって固定されている。一方、上部電極２５の反対側端部には、電源盤（図示せず）とを繋ぐ電源ケーブル２７が接続されている。
【００１７】
他にも、ドア機構３０は、矢印が示す垂直方向に伸縮可能なシリンダ３１が配置され、このシリンダ３１のシャフト３２先端には、Ｌ字状のアングル３３を介して安全カバー３４が取り付けられている。
また、スリーブ加熱装置３の隣には、スリーブ加熱装置３内にスリーブ１を移動するロボットアーム機構５０が配置されており、このロボットアーム機構５０には、スリーブ１を先端部で保持可能とするアーム５１が備えられている。
【００１８】
このようにして構成されたスリーブ加熱装置３によるスリーブ１の加熱は、以下のように行われる。
先ず始めに、スリーブ加熱装置３内にスリーブ１が挿嵌されたエンジンブロック２を載置するため、図１に示す状態から安全カバー３４を降下させる。この場合、シリンダ３１のシャフト３２が、シリンダ３１内に収納されることで、シャフト３２先端に取り付けたアングル３３を介して安全カバー３４が下降することとなる。
その後、ロボットアーム機構５０のアーム５１によって、エンジンブロック２をステージ１１上に載置した後、シャフト３２が上方に延びることで安全カバー３４が上昇し、スリーブ１の加熱中にアーム５１がスリーブ加熱装置３内へ入ることを防止する。
【００１９】
次に、シリンダ２１によって、シャフト２２が図１において水平方向の矢印が示す右方向へ向かって延びると、レールガイド２６上を通電プレート２４が移動する。この場合、上部電極２５が、下部電極１２の軸の中心（スリーブ１開口部の真上の位置）まで移動して停止する。
【００２０】
その後、シリンダ１８によって、シャフト１７が図１において垂直方向の矢印が示す上方向へ向かって収納されると、シャフト１７先端に取り付けたアングル１６を介してベース１３がレールガイド１５上を上昇する。
この時、ベース１３上に端部を固定した下部電極１２（１２ａ〜１２ｄ）も、図２（ａ）に示す位置より上昇することから、スリーブ１（１ａ〜１ｄ）内へ挿入されることとなる。更にベース１３が上昇すると、図２（ｂ）に示すように、下部電極１２の先端が上部電極２５（２５ａ〜２５ｄ）に当接する位置まで上昇して停止する。
【００２１】
この時、上部電極２５ａに下部電極１２ａが当接することから、上部電極２５ａから下部電極１２ａへの通電が可能となる。同様に、下部電極１２ｂから上部電極２５ｂや、上部電極２５ｃから下部電極１２ｃへ、下部電極１２ｄから上部電極２５ｄへも、通電が可能となる。
また、下部電極１２ａと下部電極１２ｂとは、通電プレート１４ａを介してそれぞれの端部を一緒に固定していることから、下部電極１２ａ，１２ｂ間での通電が可能であり、同様に上部電極２５ｂと上部電極２５ｃとにおいても、通電プレート２８ｂを介してそれぞれの端部を一緒に固定していることから、上部電極２５ｂ，２５ｃ間での通電も可能である。
このようにして、上部電極２５ａから上部電極２５ｂまでの導体間と、下部電極１２ｂから下部電極１２ｃまでの導体間とを、互いに電気的接続をすることとなる。同様に、上部電極２５ｃから上部電極２５ｄまでの導体間においても、電気的接続をすることとなる。
【００２２】
このようにして、図２（ｂ）に示すように、導体同士を直列に電気的接続をした後、電源盤（図示せず）から電源ケーブル２７ａに高周波電流を供給すると、高周波電流が電源ケーブル２７ａを通して上部電極２５ａから下部電極１２ａへと流れた後、下部電極１２ａから通電プレート１４ａを経由して下部電極１２ｂへと流れる。
その後、高周波電流は、下部電極１２ｂから上部電極２５ｂへ流れた後、上部電極２５ｂから通電プレート２８ｂを経由して上部電極２５ｃへと流れる。そして、上部電極２５ｃ以降も同様に、高周波電流が上部電極２５と下部電極１２との間を経由し、電源ケーブル２７ｂから電源盤側へと流れる。
【００２３】
その結果、高周波電流が上部電極２５と下部電極１２との間を流れると、導体４（４ａ〜４ｄ）に磁束が発生することとなる。
ここで、鉄製のスリーブ１は、比透磁率：μsが１００〜１０００であるのに対し、アルミ製のエンジンブロック２では、比透磁率が１であることから、比透磁率の差が約１００倍以上であるため、磁気の殆どはスリーブ１に遮断されてスリーブ１内を流れることとなる。この磁束は、高周波電流が電極の軸方向に流れることから、電極の周方向へ均等に発生することとなり、スリーブ１の軸方向に誘導電流が発生して加熱が行われる。また、これに対してスリーブ１の周方向への加熱は、高周波電流の供給が安定していることから均一に行われる。
【００２４】
このようにして、導体４に高周波電流を供給すると、スリーブ１に誘導電流が発生することでスリーブ１の加熱が行われ、スリーブ１の温度が上昇する。そして、エンジンブロック２には、このスリーブ１が挿嵌されていることから、スリーブ１で発生した熱（ジュール熱）がエンジンブロック２に伝熱し、エンジンブロック２も加熱される。
その後、スリーブ１とエンジンブロック２との温度が上昇すると、鉄の溶融温度が１５００℃以上であるのに対し、アルミの溶融温度は約６５０℃であることから、鉄製のスリーブ１が、アルミ製のエンジンブロック２より先に溶融することはなく、エンジンブロック２の方が先に溶融するので、エンジンブロック２のスリーブ１近辺から溶融が開始することとなる。このようにして、温度センサ（図示せず）でスリーブ１の加熱が予め設定した温度まで到達したことを測定すると、高周波電流の供給を停止して加熱が終了する。
また、上部電極２５と下部電極１２とは、熱伝導率が高い銅製のパイプ材であることから、内部に冷却水を供給することで導体４自体の溶解を防止する構造である（図示せず）。
【００２５】
次に、シリンダ１８によって、シャフト１７が下方向へ延び、ベース１３がレールガイド１５上を下降して上部電極２５が図２（ａ）に示す位置まで移動する。
その後、シリンダ２１によって、シャフト２２が左方向へ向かって収納されると、通電プレート２４がレールガイド２６上を移動し、図１に示す位置まで下部電極１２が移動することとなる。
【００２６】
次に、図１に示す位置までシリンダ３１のシャフト３２が下方へ収納されると、シャフト３２先端に取り付けたアングル３３を介して安全カバー３４が下降する。その後、ロボットアーム機構５０によって、エンジンブロック２をステージ１１上から取り出すことで、スリーブ加熱装置３によるスリーブ１の加熱が終了する。
この時、エンジンブロック２は、誘導電流の加熱でスリーブ１近辺から溶融し始めていることから、エンジンブロック２内に挿嵌されたスリーブ１のみを抜き取り、スリーブ１とエンジンブロック２との分離が行われる。
【００２７】
上記の如く、スリーブ加熱装置３は、高周波電流が供給される直線状の導体４を備え、導体４を金属製のスリーブ１に遊挿させることで、誘導電流を発生させてスリーブ１を加熱することにより、スリーブ１を短時間で均等に加熱することが可能である。また、加熱炉が不要であることから、設備の小型化が可能である。
【００２８】
また、少なくとも三本設けられる導体４，４・・を、上部電極２５と下部電極１２とに二分割して、上部電極２５と下部電極１２との何れか一方をスリーブ１を通して他方に対して接離可能に設けると共に、隣接する上部電極２５の基端同士と隣接する下部電極１２の基端同士とを互い違いに電気的接続して、上部電極２５と下部電極１２とが当接した状態で各導体４が直列に接続されるようにしたことにより、複数のスリーブ１，１・・が挿嵌されたエンジンブロック２においては、各スリーブ１を短時間で均等に加熱することも可能である。
【００２９】
他にも、導体４がパイプ材であることにより、内部に冷却水を供給することが可能で、導体４自体の溶解を防止して高温度での加熱が可能である。また、導体４を長時間使用することや、繰り返して使用することが可能である。
【００３０】
なお、本発明のスリーブ加熱装置３の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、電極や通電プレートの形状・配置等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更することができる。
【００３１】
例えば、上部電極２５と下部電極１２とは、必ずしも銅製である必要はなく、高周波電流を流して誘導電流を発生し、スリーブ１を加熱させるものであれば他の材質に変更しても良く、適宜変更可能である。加えて、通電プレート１４や通電プレート２８を、銅製や他の材質に変更しても良く、更に内部に冷却水を供給可能な構成としても良い。
【００３２】
他にも、スリーブ加熱装置３によるスリーブ１の加熱は、エンジンブロック２のスリーブ１近辺が溶融した状態で終了させるだけでなく、エンジンブロック２全体が溶融し、スリーブ１のみが残る状態で終了させても良く、適宜変更可能である。
【００３３】
更に、加熱温度が所定温度に到達すると、高周波電流の供給を停止して加熱を終了させるだけでなく、一定の加熱時間が経過したところで高周波電流の供給を停止しても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１・・スリーブ、２・・エンジンブロック、３・・スリーブ加熱装置、４・・導体、１０・・垂直軸方向移動機構、１１・・ステージ、１２・・下部電極、１３・・ベース、１４・・通電プレート、１５・・レールガイド、１６・・アングル、１７・・シャフト、１８・・シリンダ、２０・・水平方向移動機構、２１・・シリンダ、２２・・シャフト、２３・・アングル、２４・・ベース、２５・・上部電極、２６・・レールガイド、２７・・電源ケーブル、２８・・通電プレート、３０・・ドア機構、３１・・シリンダ、３２・・シャフト、３３・・アングル、３４・・安全カバー、５０・・ロボットアーム機構、５１・・アーム。
【図１】
2014072143.tif 000003
【図２】
2014072143.tif 000004