(57)【要約】【課題】金型への着脱が容易に行えることで作業者の負担を軽減し、効率良く金型を加熱することができると共に、様々な形状の金型に用いることができる金型用誘導加熱装置を提供する。【解決手段】金型６１において型開きする一方の型６２と他方の型６４との間に配置可能であり、内部を冷却水が流通するパイプが平板状に巻回されて構成された水冷コイル３２と、水冷コイル３２に高周波電流を流す電源部３８、水冷コイル３２との間で冷却水を循環させる循環ポンプ３４、水冷コイル３２から戻ってきた冷却水を冷却するための放熱器４１および冷却水を貯留する冷却水タンク４５が一体に設けられた操作ユニット５０と、電源部３８から水冷コイル３２へ高周波電流を供給する給電ケーブル４４と、操作ユニット５０と水冷コイル３２との間で冷却水を循環させる給水チューブ３５と、内部に給電ケーブル４４および給水チューブ３５を収納するフレキシブルチューブ５２とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用金型または鍛造用金型において型開きする一方の型と他方の型との間に配置可能であり、内部を冷却水が流通するパイプが平板状に巻回されて構成された水冷コイルと、
水冷コイルに高周波電流を流す電源部、水冷コイルとの間で冷却水を循環させる循環ポンプ、水冷コイルから戻ってきた冷却水を冷却するための放熱器、および冷却水を貯留する冷却水タンクが一体に設けられた操作ユニットと、
電源部から水冷コイルへ高周波電流を供給するために、電源部と水冷コイルとの間に接続された給電ケーブルと、
操作ユニットと水冷コイルとの間で冷却水を循環させるために、操作ユニットと水冷コイルとの間に接続された給水チューブと、
内部に給電ケーブルおよび給水チューブを収納するフレキシブルチューブとを具備することを特徴とする金型用誘導加熱装置。
【請求項２】
所定時間経過した後、自動的に前記電源部からの高周波電流の供給を停止させるタイマーが設けられていることを特徴とする請求項１記載の金型用誘導加熱装置。
【請求項３】
曜日ごとに前記電源部の起動時刻および停止時刻を設定可能なウイークリータイマーが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の金型用誘導加熱装置。
【請求項４】
金型の温度を測定する温度センサと、
操作者の操作により、任意の設定すべき温度を入力可能な入力スイッチと、
温度センサによって測定された金型の温度に基づいて、金型が入力スイッチによって設定された温度となり且つ設定された温度を維持するように電源部から供給する高周波電流量を自動的に調整する自動調整部とを具備することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の金型用誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用金型（ダイカスト用金型を含む）または鍛造用金型を電磁誘導によって加熱する誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属鋳造において金型が用いられる場合、注湯前に予め金型を３５０℃〜４００℃程度に加熱しておくことにより良好な鋳造が行える。
また、金属鍛造についても同様に、鍛造前に予め金型を所定温度にまで加熱しておくことが必要である。
【０００３】
そこで、金型を予熱する際の加熱装置として、誘導加熱により行う加熱装置が従来から知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１６７７４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すような装置の場合、金型の周囲に誘導コイルを配置するようにしているが、大型の金型であれば周囲に配置する誘導コイルもさらに大型にせざるをえず、装置全体が大型化してしまうという課題がある。また、予熱前の金型周囲への誘導コイルの装着および予熱終了後の金型周囲からの誘導コイルの取り外しは容易ではなく、作業者に大きな負担がかかる。
【０００６】
特許文献２に示すような装置では、磁性体と磁性体の周囲に円筒状に巻回した誘導コイルとを一対の金型の間に挟み込み、低周波電流を誘導コイルに流して磁性体から発生する磁力線によって誘導加熱を行うこととしている。
しかし、このように低周波電流による誘導加熱では、高周波電流による誘導加熱と比較して高温にさせにくいことから、金型を十分に加熱するために誘導コイルを金型の内壁面に密着させる必要がある。しかし、通常は金型の内壁面にはキャビティが形成されているので、完全に密着させることはできず、低周波電流による誘導加熱では金型の効率よい加熱が行えないという課題がある。
また、特許文献２に示されているような構成で誘導コイルを円筒状に巻回した場合では、中心側のコイルからの磁界によって外側のコイルに誘導電流が生じてしまい、誘導コイルそのものが加熱してしまうという課題もある。このような課題は、特許文献２にもあるように誘導コイル自体を冷却水が流通するパイプで構成することによって解決できるはずであるが、そもそも低周波電流による誘導加熱では過熱となるまでの温度が生じないにもかかわらず冷却装置が必要になるため余計な装備が必要となってしまう。
【０００７】
また、上記の特許文献１および特許文献２の双方の加熱装置に共通する課題として、ここのような加熱装置は所定の金型に専用の加熱装置となってしまい、様々な金型に用いることができないという課題がある。すなわち、上述してきた従来の加熱装置では金型の形状に合わせて誘導コイルの形状が決定されるので専用品となってしまい、金型ごとに別個の加熱装置が必要となるので、設備投資のために多大なコストがかかってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、金型への着脱が容易に行えることで作業者の負担を軽減し、効率良く金型を加熱することができると共に、様々な形状の金型に用いることができる金型用誘導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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明の金型用誘導加熱装置によれば、鋳造用金型または鍛造用金型において型開きする一方の型と他方の型との間に配置可能であり、内部を冷却水が流通するパイプが平板状に巻回されて構成された水冷コイルと、水冷コイルに高周波電流を流す電源部、水冷コイルとの間で冷却水を循環させる循環ポンプ、水冷コイルから戻ってきた冷却水を冷却するための放熱器、および冷却水を貯留する冷却水タンクが一体に設けられた操作ユニットと、電源部から水冷コイルへ高周波電流を供給するために、電源部と水冷コイルとの間に接続された給電ケーブルと、操作ユニットと水冷コイルとの間で冷却水を循環させるために、操作ユニットと水冷コイルとの間に接続された給水チューブと、内部に給電ケーブルおよび給水チューブを収納するフレキシブルチューブとを具備することを特徴としている。
この構成では、誘導磁界を発生させるコイルを平板状の水冷コイルとすることで、コイル自体の過熱を防止でき、しかも平板状であるから一方の型と他方の型との間に配置しやすい。水冷コイルは高周波電流によって誘導磁界を発生させるので、特に金型の内壁面に接触していなくても十分に金型を加熱することができ、また接触したとしても金型がジュール熱により発熱するだけであるので特に問題はない。すなわち、金型の内壁面に接触させなくてもよく、単に金型の型の間に収納させておくだけで良いので、特定の金型だけではなく、様々な金型に使用することができる。また、操作ユニットと水冷コイルとの間はフレキシブルチューブが設けられているので、給電ケーブルおよび給水チューブの保護ができる。
【００１０】
また、所定時間経過した後、自動的に前記電源部からの高周波電流の供給を停止させるタイマーが設けられていることを特徴としてもよい。
さらに、曜日ごとに前記電源部の起動時刻および停止時刻を設定可能なウイークリータイマーが設けられていることを特徴としてもよい。
【００１１】
なお、金型の温度を測定する温度センサと、操作者の操作により、任意の設定すべき温度を入力可能な入力スイッチと、温度センサによって測定された金型の温度に基づいて、金型が入力スイッチによって設定された温度となり且つ設定された温度を維持するように電源部から供給する高周波電流量を自動的に調整する自動調整部とを具備することを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる金型用誘導加熱装置によれば、金型への着脱が非常に容易となり作業者の負担軽減を図れる。また、どのような形状の金型に対して用いることができるので、加熱装置を金型ごとに用意する必要がなく、コスト的にも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に金型用誘導加熱装置の全体構成を示す。
金型用誘導加熱装置３０は、内部を冷却水が流通するパイプを巻回して形成した水冷コイル３２を具備している。水冷コイル３２は、渦巻き状に巻回されており、ほぼ平板状に形成されている。
【００１４】
金型用誘導加熱装置３０には、水冷コイル３２内を流通して加熱された冷却水を冷却するために、放熱器４１が設けられている。放熱器４１は、冷却水が流通する熱伝導性の良い流通管（図示せず）と、流通管の周囲に配置され外気と熱交換する熱交換用フィン（図示せず）によって構成される。また、熱交換用フィンに向けて風を送る送風用のファン４３を設けるようにすれば強制的に熱交換されるので好適である。
【００１５】
金型用誘導加熱装置３０には、放熱器４１によって放熱させられた冷却水を一時貯留する冷却水タンク４５が設けられている。また、冷却水タンク４５から水冷コイル３２へ冷却水を送り込むために、循環ポンプ３４が設けられている。
そして、循環ポンプ３４と水冷コイル３２の一方の端部３６との間、および放熱器と水冷コイル３２の他方の端部との間には、それぞれ給水チューブ３５が連結されている。
給水チューブ３５は、冷却水を循環ポンプ３４から水冷コイル３２へ送り込む送り管３５ａと、水冷コイル３２から放熱器４１へ戻ってくる冷却水が流通する戻り管３５ｂとから成る。
送り管３５ａと戻り管３５ｂは、それぞれ自由に曲げることができる樹脂製のチューブを採用するとよいが、特に樹脂製に限定するものではない。
【００１６】
冷却水は、循環ポンプ３４から送り管３５ａを経て水冷コイル３２の一方の端部３６へ供給され、水冷コイル３２内を流通したのち、水冷コイル３２の他方の端部３７から戻り管３５ｂへ流通する。冷却水は、戻り管３５ｂから放熱器４１へ導入され、水冷コイル３２内で上昇した温度を放熱器４１で放熱し、冷却される。放熱器４１で冷却された冷却水は、冷却水タンク４５で貯留された後、循環ポンプ３４のポンプ動作によって水冷コイル３２へ送り出され、水冷コイル３２との間を循環する。
【００１７】
金型用誘導加熱装置３０には、水冷コイル３２に高周波電流を供給するための電源部３８が設けられている。
具体的な回路構成を図２に示す。
電源部３８は、商用電源から電力供給を受ける入力部４０と、高周波インバータ４２とから構成されており、高周波インバータ４２が、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電力を数十ｋＨｚ程度の高周波電力として出力する。入力部４０に入力する商用電力としては、３相２００Ｖであっても単相２００Ｖ（もしくは単相１００Ｖ）であってもよい。
電源部３８から水冷コイル３２へは給電ケーブル４４が延びており、給電ケーブル４４が水冷コイル３２へ高周波電力を供給する。
【００１８】
また、電源部３８には、タイマー４６を設けるとよい。タイマー４６は高周波インバータ４２を制御し、高周波電力を水冷コイル３２に所定時間供給した後に自動的に供給を遮断するように設けられている。
また、上述のような通常のタイマー４６の他に、電源部３８にウイークリータイマー５１を設けてもよい。ウイークリータイマー５１は、曜日ごとに起動時刻および停止時刻を設定することができ、曜日ごとに作業者が設定した起動時刻になると自動的に高周波電力を出力するように高周波インバータ４２を制御し、作業者が設定した停止時刻になると自動的に高周波電力の出力を停止するように高周波インバータ４２を制御する。
【００１９】
さらに、電源部３８には、高周波インバータ４２を制御して水冷コイル３２に供給する高周波電力の電流量を調整するための操作スイッチ４８が設けられているとよい。操作スイッチ４８は、作業者が操作可能に設けられているものであればどのような形態であってもよく、押しボタン式であってもボリューム式であってもよい。
水冷コイル３２に流れる高周波電流の電流量が大きくなるほど金型の発熱量は増える。したがって、作業者は金型の温度を測定しつつ操作スイッチ４８を操作することにより、金型を適正な温度とするように制御することができる。
【００２０】
また、金型の温度を測定するための温度センサ５３を設けるとよい。温度センサ５３は、金型の所定位置に設けられるようにし、温度センサ５３によって測定された温度は表示部５５に表示される。
表示部５５は、液晶画面等から構成され、電源部３８または電源部３８の近傍に設けられる。
【００２１】
また、図３に示すように、作業者が手動で温度調整するのではなく、作業者が設定した温度に自動的に調整する自動調整部５７を電源部３８に設けるようにしてもよい。また、自動調整部５７には、作業者が設定温度を入力するための入力スイッチ５９を設ける。
自動調整部５７は、ＣＰＵやメモリ等（図示せず）から構成され、入力スイッチ５９から入力された設定温度をメモリに記憶する。そして、自動調整部５７のＣＰＵが、温度センサ５３によって測定された金型の温度と記憶された設定温度とを比較し、測定された金型の温度が設定温度に一致するように高周波インバータ４２を制御する。
【００２２】
なお、循環ポンプ３４、放熱器４１、冷却水タンク４５および電源部３８は一体のケース内に配置され、操作ユニット５０として設けられている。
したがって、作業者は、金型用誘導加熱装置３０を移動させるときは、操作ユニット５０および水冷コイル３２だけを手で持って持ち運ぶことができ、携帯性に優れる。
【００２３】
給電ケーブル４４と給水チューブ３５は、破損等の防止のため、フレキシブルチューブ５２内に収納される。フレキシブルチューブ５２は、自由に曲げることができる。
フレキシブルチューブ５２としてはどのような形状であってもよい。
なお、フレキシブルチューブ５２としては、曲げ状態を維持できるような構成のものであってもよい。
【００２４】
次に、図４に、水冷コイル３２と給水チューブ３５および給電ケーブル４４との接続について示す。
なお、水冷コイル３２と給水チューブ３５および給電ケーブル４４との接続部分には、カバー５４が取り付けられており、接続続分が外部に露出しないように設けられている。
給水チューブ３５の送り管３５ａは、接続金具５６を介して水冷コイル３２の一方の端部３６に接続されている。また、給水チューブ３５の戻り管３５ｂも、接続金具５６を介して水冷コイル３２の他方の端部３７に接続されている。
【００２５】
２つの接続金具５６には、それぞれ板状体がＬ字状に折り曲げられて形成された金属製の接続部材５８が設けられている。接続部材５８の操作ユニット５０側の端部には、給電ケーブル４４の端部が接続されている。
２本の給電ケーブル４４のそれぞれの水冷コイル側の端部には、接続端子６０が設けられている。接続端子６０には、給電ケーブル４４と電気的に接続された金属製の先端部がねじ６１等によってＬ字状の接続部材５８に接続されている。
このように、水冷コイル３２を加熱する高周波電流は、給電ケーブル４４から接続端子６０と接続部材５８と接続金具５６とを経て水冷コイル３２に給電される。
【００２６】
次に、図５に鋳造用の金型内に水冷コイル３２を配置したところを示す。
ここで示す金型６１は、例として金属鋳造用の金型６１であり、相対的に接離動する上型６２と下型６４とから構成されている。ただし、金型６１の湯口や湯道については省略して図示している。
金型６１の上型６２と下型６４の対向する対向面のそれぞれには、溶融金属が流し込まれて所定形状の製品を形作るための凹凸部６６、６７が形成されている。
【００２７】
水冷コイル３２は、上型６２と下型６４とが型開きした状態で上型６２と下型６４との間に配置される。このとき、水冷コイル３２は渦巻き状に巻回されており、平面部分が上型６２および下型６４の対向面に平行となるように配置される。また、水冷コイル３２は、金型６１に接触していても接触していなくてもどちらでもよい。
そして、高周波電流が水冷コイル３２に流されると、水冷コイル３２は誘導磁界を生じさせ、金型６１の上型６２および下型６４のそれぞれには、誘導磁界による渦電流が生じる。この渦電流によって、上型６２および下型６４が加熱される。
【００２８】
続いて図６に、水平方向に型開きする鋳造用の金型内に水冷コイルを設置する場合の説明図を示す。
ここで示す金型６９は、水平方向に相対的に接離動する左型７０と右型７１とから構成されているが、湯口や湯道については省略して図示している。また、金型用誘導加熱装置３０の操作ユニットについても図示を省略している。
金型６９の左型７０と右型７１の対向する対向面のそれぞれには、溶融金属が流し込まれて所定形状の製品を形作るための凹凸部７２、７３が形成されている。
【００２９】
水冷コイル３２は、左型７０と右型７１とが型開きした状態で左型７０と右型７１との間に配置される。
ここで示す水冷コイル３２は、カバー５４から突出しているパイプの直線部分７４とコイルを形成している渦巻き部分とが直交するように、パイプの直線部分７４の所定箇所７６が直角に曲げられて構成されている。このような構成により、水冷コイル３２の渦巻き状に巻回された平面部分が、左型７０および右型７１の対向面に平行となるように配置した場合に、直角に曲げられた箇所７６よりもカバー５４側のパイプの直線部分７４が、金型６９の上面に載置されることとなり、水冷コイル３２の渦巻き部分が確実に金型６９内に配置されるよう位置決めされる。
また、水冷コイル３２は、金型６９の左型７０または右型７１の対向面に接触していても接触していなくてもどちらでもよい。
【００３０】
なお、上述した実施形態では、鋳造用金型を加熱する場合について説明したが、本発明としては鍛造用金型を加熱する場合に適用させてもよい。
【００３１】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の金型用誘導加熱装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】電源部の回路構成を示すブロック図である。
【図３】自動調整部を備えた電源部の回路構成を示すブロック図である。
【図４】水冷コイルと給電ケーブルおよび給水チューブとの接続構造を示す説明図である。
【図５】金型用誘導加熱装置を上下方向に型開きする金型内に配置させたところを示す説明図である。
【図６】金型用誘導加熱装置を水平方向に型開きする金型内に配置させたところを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
３０  金型用誘導加熱装置
３２  水冷コイル
３４  循環ポンプ
３５ａ  送り管
３５ｂ  戻り管
３５  給水チューブ
３６  一方の端部
３７  他方の端部
３８  電源部
４０  入力部
４１  放熱器
４２  高周波インバータ
４３  ファン
４４  給電ケーブル
４５  冷却水タンク
４６  タイマー
４８  操作スイッチ
５０  操作ユニット
５１  ウイークリータイマー
５２  フレキシブルチューブ
５３  温度センサ
５４  カバー
５５  表示部
５６  接続金具
５７  自動調整部
５８  接続部材
５９  入力スイッチ
６０  接続端子
６１  金型
６２  上型
６４  下型
６６，６７  凹凸部
６９  金型
７０  左型
７１  右型
７２，７３  凹凸部
７４  パイプの直線部分
７６  直角に曲げた箇所
【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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