(57)【要約】【課題】外径寸法が比較的大きい半溶融ビレットを短い加熱時間で得ることが可能な誘導加熱方法及び誘導加熱装置を提供する。【解決手段】常温のビレット２が、比較的高い周波数のコイル電流が流れる第１のコイル３による誘導加熱によって急速加熱され、該急速加熱によって半溶融状態に融解されたビレット２が、加圧部材４によって加圧されて耐火容器５の底部５ａに押圧されることにより、耐火容器５によって、半溶融状態のビレット２が拡径成形される。したがって、従来の誘導加熱方法で行われていたように、表層部を急速加熱した後、長い時間をかけて均熱加熱することで全体を半溶融状態とする必要がなく、外径寸法が比較的大きい均一に半溶融状態のビレット２を短い加熱時間で得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温のビレットを誘導加熱によって急速加熱し、該急速加熱によって半溶融状態に融解させたビレットを軸線方向に加圧して常温のビレットの外径寸法よりも大きい外径寸法に拡径し、該拡径させた半溶融状態のビレットを誘導加熱によって均熱加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項２】
常温のビレットを、直列に配置された複数個のコイルによって順次誘導加熱して段階的に半溶融状態に融解させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱方法。
【請求項３】
常温のビレットが急速加熱される第１の誘導加熱手段と、該第１の誘導加熱手段によって半溶融状態に融解されたビレットが、常温のビレットの外径寸法よりも大きい外径寸法に拡径される成形手段と、該成形手段によって拡径された半溶融状態のビレットが均熱加熱される第２の誘導加熱手段と、を具備することを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
前記成形手段は、有底円筒状に形成されてビレットの最終外径寸法に等しい内径寸法を有する耐火容器と、前記第１の誘導加熱手段によって半溶融状態に融解されたビレットが軸線方向に加圧されて前記耐火容器の底部に押圧される加圧手段と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記第１の誘導加熱手段は、前記耐火容器の内径寸法よりも小さい外径寸法に形成されて前記耐火容器に対して軸線方向へ移動可能なコイルによって構成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記第１の誘導加熱手段は、直列に配置された複数個のコイルによって構成され、各コイルによって常温のビレットが順次誘導加熱されて段階的に半溶融状態に融解されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱方法及び誘導加熱装置に関するもので、特に、固体のビレットを半溶融状態に加熱する誘導加熱方法及び誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱は、加熱効率が高く急速加熱が可能であると共に制御性が高く、且つ装置をコンパクトに構成できるので、鍛造加熱等に広く用いられる。例えば、特許文献１に記載のアルミニウムの射出成形方法では、高周波の交流電流が流れるコイル中にアルミニウム合金製のビレットを挿入してビレットにうず電流を生じさせることにより、当該ビレットが半溶融状態に誘導加熱される。この射出成形方法では、製品が比較的小型の部品である場合(成形重量が小さい場合)、外径寸法が比較的小さいビレットを選択することができるため、周波数を比較的高く設定して加熱時間を短く設定することができる。一方、製品が比較的大型の部品である場合(成形重量が大きい場合)、ビレットの扱いを容易にするために外径寸法が比較的大きく長さが短いビレットを選択すると、ビレットを均一に半溶融状態に加熱するためには、周波数を比較的低く設定して加熱時間を長く設定する必要があり、生産性が著しく低下する。そこで、外径寸法が比較的小さいビレットを選択すると、周波数を比較的高く設定して加熱時間を短くすることができるが、ビレットの長さが長くなるため、当該ビレットの扱いが困難になる。
【特許文献１】特開２００１-１９１１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、外径寸法が比較的大きい半溶融ビレットを短い加熱時間で得ることが可能な誘導加熱方法を提供することにある。
また、第２の目的は、外径寸法が比較的大きい半溶融ビレットを短い加熱時間で得ることが可能な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】
【０００４】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の誘導加熱方法は、常温のビレットを誘導加熱によって急速加熱し、該急速加熱によって半溶融状態に融解させたビレットを軸線方向に加圧して常温のビレットの外径寸法よりも大きい外径寸法に拡径し、該拡径させた半溶融状態のビレットを誘導加熱によって均熱加熱することを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の誘導加熱方法において、常温のビレットを、直列に配置された複数個のコイルによって順次誘導加熱して段階的に半溶融状態に融解させることを特徴とする。
【０００６】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の誘導加熱装置は、常温のビレットが急速加熱される第１の誘導加熱手段と、該第１の誘導加熱手段によって半溶融状態に融解されたビレットが、常温のビレットの外径寸法よりも大きい外径寸法に拡径される成形手段と、該成形手段によって拡径された半溶融状態のビレットが均熱加熱される第２の誘導加熱手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の誘導加熱装置において、成形手段は、有底円筒状に形成されてビレットの最終外径寸法に等しい内径寸法を有する耐火容器と、第１の誘導加熱手段によって半溶融状態に融解されたビレットが軸線方向に加圧されて耐火容器の底部に押圧される加圧手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の誘導加熱装置において、第１の誘導加熱手段は、耐火容器の内径寸法よりも小さい外径寸法に形成されて耐火容器に対して軸線方向へ移動可能なコイルによって構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５に記載の誘導加熱装置において、第１の誘導加熱手段は、直列に配置された複数個のコイルによって構成され、各コイルによって常温のビレットが順次誘導加熱されて段階的に半溶融状態に融解されることを特徴とする。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、常温のビレットが誘導加熱による急速加熱で半溶融状態に融解され、該半溶融状態のビレットが軸線方向に加圧される。これにより、常温のビレットに対してビレットが拡径され、外径寸法が比較的大きい半溶融状態のビレットが得られる。そして、得られた半溶融状態のビレットは誘導加熱による均熱加熱で保温或いは必要に応じて昇温される。
請求項２及び６に記載の発明では、常温のビレットが直列に配置された各コイルによって段階的に誘導加熱される。
請求項３に記載の発明では、常温のビレットは、第１の誘導加熱手段によって急速加熱で誘導加熱されて半溶融状態に融解される。そして、半溶融状態のビレットは、成形手段によって加圧されて拡径された後、第２の誘導加熱手段によって均熱加熱される。
請求項４に記載の発明では、半溶融状態のビレットは、加熱手段によって軸線方向に加圧されて耐火容器の底部に押圧される。これにより、ビレットは、先端部から基端部に向けて順次融解されて流動し、耐火容器によって成形され、最終外径寸法に形成される。
請求項５に記載の発明では、ビレットの融解の度合に応じてコイルを移動させることにより、ビレットが先端部から基端部へ向けて順次誘導加熱される。
【発明の効果】
【００１１】
外径寸法が比較的大きい半溶融ビレットを短い加熱時間で得ることが可能な誘導加熱方法及び誘導加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。本誘導加熱装置１は、図１に示されるように、常温で比較的小さい外径寸法d1のビレット２が、比較的高い周波数のコイル電流が流れる第１のコイル３(第１の誘導加熱手段)による誘導加熱によって急速加熱され、該急速加熱によって半溶融状態に融解されたビレット２が加圧部材４(加圧手段)によって加圧される。これにより、半溶融状態のビレット２は、耐火容器５(成形手段)の底部５aに押圧され、耐火容器５の内径寸法d2と等しい外径寸法d2の円柱形状に拡径成形される構造になっている。また、本誘導加熱装置１では、外径寸法d2(d2＞d1)に拡径成形された半溶融状態のビレット２が、比較的低い周波数のコイル電流が流れる第２のコイル６(第２の誘導加熱手段)による誘導加熱によって均熱加熱され、保温或いは必要に応じて昇温される構造になっている。なお、本実施形態において、均熱加熱とは、急速加熱に対して低い周波数のコイル電流によって、ビレット２全体を均一に誘導加熱することを意味する。
【００１３】
上記耐火容器５は、上記第２のコイル６の内側空間に設けられ、ビレット２の最終外径寸法(得ようとする半溶融状態のビレット２の外径寸法d2)に等しい内径寸法d2を有する有底円筒状に形成される。また、各コイル３,６は、電極材料によって形成されたソレノイド型のコイル(円筒コイル)であって、各高周波電源によって各コイル電流が供給される構造になっている。また、上記第１のコイル３は、耐火容器５の内径寸法d2よりも小さい外径寸法d3(d2＞d3)を有し、耐火容器５並びに第２のコイル６に対して同一軸線上に設けられる。そして、第１のコイル３は、所定の駆動機構によって駆動され、軸線上で移動及び位置決めされる構造になっている。また、上記加圧部材４は、第１のコイル３に対して同一軸線上に設けられ、ビレット２の基端部(図１における上側端部)を把持する把持機構を備える。そして、本誘導加熱装置１では、加圧部材４によって、第１のコイル３の軸線上に配置されたビレット２が軸線方向(図１における上下方向)へ加圧されることにより、ビレット２の先端部(図１における下側端部)が耐火容器５の底部５aに押圧される構造になっている。
【００１４】
また、本誘導加熱装置１では、第１のコイル３による誘導加熱によって、当該第１のコイル３の内側に挿入されたビレット２が、先端部から基端部に向けて順次急速加熱されて半溶融状態に融解され、該半溶融状態のビレット２が、上記加熱部材４によって加圧される構造になっている。これにより、ビレット２は、先端部から基端部に向けて順次半溶融状態に融解して流動し、最終的に、図３に示されるように、耐火容器５によって外径寸法がd2、長さがL2の半溶融状態のビレット２に成形される。なお、本誘導加熱装置１では、ビレット２の融解の度合(加圧部材４の移動距離)に応じて、第１のコイル３が上方(図２における上方向)へ移動される構造になっている。
【００１５】
次に、本誘導加熱方法を説明する。まず、初期位置(図１参照)に位置決めされた第１のコイル３(第１の誘導加熱手段)の内側に、基端部が加圧部材４によって把持された外径寸法d1の常温のビレット２の先端部側(図１における下側)が挿入される。この状態で、第１のコイル３に、高周波電源によって比較的高い周波数のコイル電流が供給されると、当該第１のコイル３による誘導加熱によって、ビレット２の先端部側が急速加熱されて半溶融状態に融解される。そして、加圧部材４(加圧手段)によってビレット２の基端部が軸線方向へ加圧されると、当該ビレット２の先端部が耐火容器５の底部５aに押圧される。これにより、図１に示されるように、半溶融状態に融解したビレット２が流動され、耐火容器５(成形手段)によって外径寸法d2(d2＞d1)に拡径成形される。そして、耐火容器５によって拡径成形された半溶融状態のビレット２は、高周波電源によって比較的低い周波数のコイル電流が供給される第２のコイル６(第２の誘導加熱手段)による誘導加熱によって均熱加熱され、保温或いは必要に応じて昇温される。
【００１６】
そして、拡径成形された半溶融状態のビレット２の長さL1(図２参照)が延長されるのに伴って加圧部材４が下方(図１及び図２における下方向)へ移動され、該加圧部材４の移動距離に応じて第１のコイル３が上方(図１及び図２における上方向)へ移動される。これにより、常温のビレット２は、第１のコイル３による誘導加熱によって、先端部から基端部へ向けて順次半溶融状態に融解されて流動し、耐火容器５によって外径寸法d2に拡径成形され、最終的に、図３に示されるように、外径寸法d2、長さL2の半溶融状態のビレット２が形成される。
【００１７】
この実施の形態では以下の効果を奏する。本誘導加熱方法では、常温のビレット２が、比較的高い周波数のコイル電流が流れる第１のコイル３(第１の誘導加熱手段)による誘導加熱によって急速加熱され、該急速加熱によって半溶融状態に融解されたビレット２が、加圧部材４(加圧手段)によって加圧されて耐火容器５(成形手段)の底部５aに押圧される。これにより、半溶融状態のビレット２が流動し、耐火容器５の内径寸法d2と等しい外径寸法d2の円柱形状に拡径成形される。また、拡径成形された半溶融状態のビレット２は、比較的低い周波数のコイル電流が流れる第２のコイル６(第２の誘導加熱手段)による誘導加熱によって均熱加熱され、保温、或いは必要に応じて昇温される。
【００１８】
したがって、本誘導加熱方法では、比較的小さい外径寸法d1のビレット２が急速加熱されて半溶融状態に融解され、該半溶融状態のビレット２が拡径成形されることにより、全体が均一に半溶融状態の、比較的大きい外径寸法d2のビレット２が得られるので、常温で最終形状(外径寸法d2)のビレット２を誘導加熱して半溶融状態にする従来の誘導加熱方法で行われていたように、表層部を急速加熱した後、長い時間をかけて均熱加熱することで全体を半溶融状態とする必要がなく、外径寸法が比較的大きい均一に半溶融状態のビレット２を短い加熱時間で得ることができる。
【００１９】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。本誘導加熱装置１では、常温のビレット２の基端部が、加圧部材４に構成した把持機構によって把持されるが、例えば、第１のコイル３と一体で移動するスリーブにビレット２を挿通させ、該スリーブによってビレット２を保持するように構成してもよい。
【００２０】
また、図４に示されるように、第１の誘導加熱手段を、複数個(ここでは２個)のコイル７,８を直列に配置して構成してもよい。この場合、比較的高い周波数が流されるコイル７による誘導加熱によって常温のビレット２の表層部を液相線近傍まで急速加熱し、該ビレット２を比較的低い周波数が流されるコイル８による誘導加熱によって均熱加熱することで、拡径成形が可能な全体が均一に半溶融状態のビレット２が得られる。これにより、常温のビレット２を１個のコイル３のみで半溶融状態にまで加熱する場合と比較して、より短い加熱時間で常温のビレット２を半溶融状態に均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本誘導加熱装置の概略構造を示す一部を断面で示した図であって、特に、加熱の初期の段階を示す図である。
【図２】本誘導加熱装置の概略構造を示す一部を断面で示した図であって、特に、加熱(拡径成形)の中途の段階を示す図である。
【図３】本誘干尊加熱装置の概略構造を示す一部を断面で示した図であって、特に、加熱の最終の段階(拡径成形が完了した状態)を示す図である。
【図４】誘導加熱装置の他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  誘導加熱装置、２  ビレット、３  第１のコイル(第１の誘導加熱手段)、４  加圧部材(加圧手段)、５  耐火容器(成形手段)、５a  底部(耐火容器)、６  第２のコイル(第２の誘導加熱手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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