(57)【要約】【課題】  円柱状ビレット１３、特に重量及び直径の大きい円柱状ビレット１３を加熱する鍛造用ビレット誘導加熱方法及び装置において、誘導加熱装置１内のビレット搬送路に発生する摺動傷を抑制し、ビレット１３同士の拡散接合を抑制する誘導加熱方法及び装置を提供することを目的とする。【解決手段】  誘導加熱コイル２４を内蔵したビレットヒータ１８の内部に上り勾配の搬送路を配置し、円柱状の被加熱体（例えば円柱状ビレット１３）を前記ビレットヒータ１８に対して横向きに供給し、前記ビレット１３を横向きに整列状態で自転させながら入口より出口に向けて前進させ加熱する。【選択図】図１
2009233706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイルを内蔵したビレットヒータの内部に上り勾配の搬送路を配置し、円柱状の被加熱体を前記ビレットヒータに対して横向きに供給し、前記被加熱体を横向きに整列状態で自転させながら入口より出口に向けて前進させ加熱することを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項２】
前記被加熱体が前記ビレットヒータ内を転動するように押し込まれ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】
誘導加熱コイルを内蔵したビレットヒータの内部に上り勾配の搬送路を配置し、前記搬送路に円柱状の被加熱体が自転しながら横方向に移動可能とする案内板を設置し、前記案内板上に前記被加熱体を自転させながら逐次供給する供給装置を前記ビレットヒータ入口に設置したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
前記案内板を前記円柱状の被加熱体の搬送方向に対して上り勾配で、円柱状の被加熱体が前記供給装置側に自転して戻る角度に設置した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】
前記供給装置により前記円柱状の被加熱体が前記誘導加熱コイル内に押し出される長さを、前記被加熱体の直径以下とならないように構成した供給装置を具備したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動車部品、ボルト、ナット等の鍛造ラインにおける鍛造前誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品、ボルト、ナット等の鍛造ラインにおいて、鍛造前に材料である円柱状ビレットを事前に加熱する必要がある。通常円筒状ビレットを加熱する際は、図７に示すように、電源２５に接続された、ソレノイドタイプの誘導加熱コイル２４内に耐磨耗性の高いレール１２等を配置し、円柱状ビレット１３をビレット供給装置である供給ローラ２３により連続的に押し出していくことで、誘導加熱装置２内にビレット１３を供給し、軸方向に摺動しながら加熱する。すなわち、ビレット１３は、後から連続的に供給されるビレット１３により、押されながら誘導加熱装置２内を移動していく。この加熱方法は、誘導加熱コイル２４と円筒状ビレット１３の磁気結合もよく、非常に高効率な加熱方法である。
【０００３】
また、ビレット１３を加熱する際に、ビレット１３内の温度分布が均一になるように加熱することが、鍛造品における不良品の発生を抑える上で重要な課題となっている。図７に記載の方法では、円柱状ビレット１３の向きは一定のまま、誘導加熱装置２内を通過するため、ビレット上面と下面において加熱ムラが発生してしまう問題があった。
【０００４】
この問題を解決する方法が考案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の方法によると、図４に示すように、円柱状ビレット１３、ビレット供給装置である供給ローラ２３により、誘導加熱装置２内に連続的に供給されていく。ここで、加熱のムラが出ないように、すなわちビレット内の温度分布を均一にするために、ビレットを搬送方向に対して垂直な方向に回転させるための、円柱状の回転ローラ２２を具備している。また、誘導加熱装置２内に導かれたビレット１３は円柱状の搬送ローラ２１の作用とともに、供給ローラ２３から連続的に供給されるビレット１３に押されて、誘導加熱装置２内を搬送されていく。
【０００５】
図５（Ａ）に、前記回転ローラ２２と搬送ローラ２１の側面拡大図、図５（Ｂ）に平面拡大図を示した。図に示された矢印は、回転ローラ２２及び搬送ローラ２１の回転方向を示している。
【０００６】
図６は前記誘導加熱装置２から押し出されるビレット１３の正面図を示している。
【０００７】
上記の方法により、誘導加熱装置２内で加熱される円柱状ビレット１３は均一に加熱されることとなり、加熱ムラにより発生する鋳造品の不良を抑制することができる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１２９６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図７に記載の方法では、加熱ムラが出ることに加え、ビレット１３の直径が８０ｍｍを超える太いもので、単重の大きいものになってくると、レール１２との摩擦が大きくなり、レール１２に発生する摺動傷及びレール１２の短寿命が問題となる。
【０００９】
さらに、ビレット１３は供給ローラ２３により、連続的に供給されるビレット１３により押されながら、誘導加熱装置２内を搬送されるため、隣り合うビレットの接触面にかかる力が大きくなる。そのため、ビレット１３同士が拡散接合現象により接合してしまう問題が多発する。このビレット１３同士の接合により、鍛造に向かない不良ビレットが発生するため、鍛造品生産における歩留が下がってしまう。
【００１０】
また、特許文献１に記載の方法では、前述と同様の問題が発生し、さらに、誘導加熱装置２内に搬送ローラ２１及び回転ローラ２２を設置するため、装置内の温度を高く設定することができない。ローラの材質にもよるが、例えば加熱対象であるビレット１３がアルミニウムの場合は、融点が約６６０℃となるため、特許文献１に記載の方法は適用可能と考えられる。
【００１１】
しかし、加熱対象のビレット１３が鉄の場合は、鍛造温度が約１２５０℃と非常に高温となるため、このような高温条件下での使用に耐えるローラを設置することは困難となる。
【００１２】
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、円柱状ビレット、特に重量及び直径の大きい円柱状ビレットを加熱する鍛造用ビレット誘導加熱方法及び装置において、誘導加熱装置内のビレット搬送路に発生する摺動傷を抑制し、ビレット１３同士の拡散接合を抑制する誘導加熱方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る誘導加熱方法は、誘導加熱コイル２４を内蔵したビレットヒータ１８の内部に上り勾配の搬送路を配置し、円柱状の被加熱体（例えば円柱状ビレット１３）を前記ビレットヒータ１８に対して横向きに供給し、前記ビレット１３を横向きに整列状態で自転させながら入口より出口に向けて前進させ加熱することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明に係る誘導加熱方法は、前記ビレット１３が衝撃を与えられ前記ビレットヒータ１８内を転動するように押し込まれることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明に係る誘導加熱装置は、誘導加熱コイル２４を内蔵したビレットヒータ１８の内部に上り勾配の搬送路を配置し、前記搬送路に円柱状のビレット１３が自転しながら横方向に移動可能とする案内板を設置し、前記案内板上に前記ビレット１３を自転させながら逐次供給する供給装置１１を前記ビレットヒータ入口に設置したことを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記案内板は例えばレール状の搬送レール１２や、板状の搬送板を耐熱材料で形成したものが用いられる。また、前記供給装置１１は、例えばビレット１３を押圧するプッシャー体１６が摺動可能に駆動装置１７に設置され、形成されたものが用いられる。
【００１７】
請求項４に記載の発明に係る誘導加熱装置は、前記誘導加熱コイル内の案内板を前記円柱状のビレット１３の搬送方向に対して上り勾配で、円柱状のビレット１３が前記供給装置１１側に自転して戻る角度に設置したことを特徴とする。望ましくは前記案内板を、設置角度が０度から１５度の範囲の上り勾配に設置するとよい。
【００１８】
請求項５に記載の発明に係る誘導加熱装置は、前記供給装置１１により前記円柱状のビレット１３が前記案内板に押し出される長さを、前記ビレット１３の直径以下とならないように構成した供給装置１１を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の誘導加熱方法により円柱状ビレット１３、特に直径が８０ｍｍを超える大型の円柱状ビレット１３において、搬送レール１２上を転がりながら搬送されるため、搬送レール１２に発生する摺動傷を抑制し、さらに、ビレット１３の転がりにより、ビレット１３同士の接触する位置は変化し続けるため、拡散接合現象によるビレット１３同士の接合を抑制することが可能となる。
【００２０】
搬送レール１２の摺動傷発生を抑制することで、誘導加熱装置１のメンテナンスコストが下がり、鍛造品をより安価に生産することが可能となる。また、ビレット１３同士の接合を抑制することで、不良ビレットの発生量が減少するため、生産効率が上がり、さらには、より高品質な鍛造品を生産することが可能となった。
【００２１】
搬送レール１２をビレット１３の搬送方向に上り勾配としたことで、ビレット１３はビレットヒータ１８内に充填された状態で搬送されるため、十分な加熱時間を得ることが可能となっている。
【００２２】
ビレット１３をビレットヒータ１８内に供給する供給装置１１を、プッシャー体１６と駆動装置１７から構成されるプッシャー式としたことで、ビレット１３は打ち出されるようにビレットヒータ１８内に転がりながら供給されるようになった。
【００２３】
さらに、プッシャー体１６による押し出し量をビレット１３の直径よりも大きくしたことで、上り勾配の搬送レール１２を上り、ビレット１３は、重力により転がりながら搬送レール１２の供給側に落下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の誘導加熱装置１に、円柱状ビレット１３が供給される時の概略図を示している。本発明の誘導加熱装置１は、ビレット１３の搬送路である搬送レール１２に巻装するように配置された誘導加熱コイル２４を有したビレットヒータ１８を備えており、誘導加熱コイル２４に通電するための電源２５が接続されている。
【００２５】
また、ビレット１３をビレットヒータ１８内に供給するための供給装置１１は、ビレット１３を回転させながら押し出すプッシャー体１６に、前記プッシャー体１６を駆動させるための駆動装置１７を具備している。
【００２６】
さらに、誘導加熱装置１は、ビレット１３の搬送路が水平面１４に対して、設置角度１５を持つように設置されている。
【００２７】
以下に本発明の誘導加熱装置１による、円柱状ビレット１３を加熱する工程を説明する。
円柱状ビレット１３は、転がり方向が搬送方向と一致した状態で、プッシャー体１６の前方に１個１個、順に供給され、駆動装置１７により押し出されたプッシャー体１６により、転がりながら上り勾配の搬送レール１２上を上っていく。
【００２８】
通常、ビレット１３は、加熱時に供給装置１１により連続的にビレットヒータ１８内に供給されるため、ビレットヒータ１８内には複数のビレット１３が充填されていることになる。そのため、プッシャー体１６の押し出しにより、ビレットヒータ１８内の複数個のビレット１３が回転しながら、搬送レール１２を上っていく。
【００２９】
そして、最もビレットヒータ１８の排出口に近いビレット１３は押し出されて、図示しない鍛造用の加工装置に供給される。
【００３０】
基本的には、プッシャー体１６の１回の摺動で、ビレット１３は１個、ビレットヒータ１８内に供給され、同時に１個、排出される。ただし、ビレット１３の加熱時間や時間当たりの処理量の関係等から、ビレット１３の供給及び排出の個数は変更することが可能である。
【００３１】
図２はビレットヒータ１８内に充填されている、排出口に最も近いビレット１３が押し出された時点の様子を示している。図３は排出口から排出されるビレット１３の正面図を示している。排出口に最も近いビレット１３は転がりながら、図示しない鍛造用の加工装置に供給されるが、残りのビレット１３は搬送レール１２の斜面を重力により下方に転がっていき、ビレットヒータ１８の供給側では、新たなビレット１３が供給される。
【００３２】
ここで、図示しない搬送装置により、供給装置１１に新たなビレット１３が逐次供給されるが、この時、ビレットヒータ１８内に供給されたビレット１３が、搬送レール１２の勾配により供給装置１１まで戻らないように、逆流防止機構２６が設けられている。本実施例では、逆流防止機構２６は搬送レール１２に設けた段差としたが、ただ搬送レール１２上に瘤状物を設ける等、他にも多くの方法があり図２に示した機構に限らない。
【００３３】
上記の工程を繰り返すことで、ビレット１３は搬送レール１２を上る前転と、下る後転を繰り返しながら、徐々に搬送方向である搬送レール１２の上方に運ばれていく。この時、ビレット１３は、前転又は後転の回転運動を繰り返し行っているため、隣接するビレット１３や搬送レール１２との接触箇所は変化するため、摺動傷や拡散接合現象の発生が抑制されている。
【００３４】
特に、ビレット１３の押し出し長さをビレット１３の直径よりも大きくすることで、ビレットヒータ１８の排出口付近に、ビレット１３が停滞しなくなる。そのため、放熱によりビレット１３の温度が低下し、鍛造品の品質が低下することが少なくなる。すなわち、ビレット１３は常にビレットヒータ１８内で、鍛造に最適な温度に制御され、温度低下による鍛造品の品質低下を引き起こす原因を解消することを可能とした。
【００３５】
また、プッシャー体１６によるビレット１３の押し出し長さを、ビレット１３の直径以上とすることで、ビレット１３を搬送方向に対して後転運動させることが可能となる。例えば、ビレット１３の押し出し長さをビレット直径に対して２倍とすると、ビレットヒータ１８内の複数個のビレット１３は、搬送レール１２の上り勾配を、ビレット直径に対して２倍の長さ、前転しながら上ることになる。
【００３６】
ビレットヒータ１８の排出口に最も近いビレット１３は排出され、図示しない鍛造用の加工装置に運ばれるが、残るビレットヒータ１８内の複数のビレット１３は、搬送レール１２の傾斜を、自重によりビレットヒータ１８供給口側である下方に後転していく。ここで、供給側には新たなビレット１３が供給されるが、供給されるビレット１３は１個であり、ビレットヒータ１８内の複数個のビレット１３には、さらにビレット１個分の降下スペースがあることになる。つまり、ビレットヒータ１８内のビレット１３は、ビレット２個分の長さを前転しながら搬送レール１２の勾配を上り、ビレット１個分の長さを後転しながら搬送レール１２を転がり落ちることとなる。
【００３７】
ビレット１３の押し出し長さをビレット直径と等しい長さとしても、ビレットヒータ１８内の複数個のビレット１３は、前転しながら搬送されるため、拡散接合現象の発生を抑制することは可能であるが、打ち出し長さをビレット直径よりも大きい長さとすることで、ビレットヒータ１８内のビレット１３が後転運動を行うことになり、より拡散接合現象の発生を抑制することを可能としている。
【００３８】
また、ビレット１３に前転、後転運動をさせながら搬送するために、搬送レール１２は水平面に対して設置角度１５を持つように構成する必要がある。この設置角度１５はビレット１３の直径、重量及び材質、ビレットヒータ１８内における搬送路の長さ、ビレット１３と案内板との摩擦係数等により最適となる値は異なるが、少なくともビレット１３が自転して供給装置１１側に戻る角度の上り勾配であって、概ね１５度よりも小さい値とすることが望ましい。
【００３９】
設置角度１５を小さくするとビレット１３と下部案内板との摩擦抵抗が、隣り合うビレット１３同士の摩擦抵抗に対し、大きくなる為、ビレット移動時の自転力が大きくなり、ビレット１３同士の接触箇所が変わること、及び接触箇所における圧力も低減することから、拡散接合現象の抑制効果が向上する。
【００４０】
しかしながら、ビレット１３の後転運動時に必要な転がり時間が、ビレット１３の排出サイクル以下になるよう設計される必要があるため、設置角度１５について下限が存在する。即ち、ビレット１３の排出がｔ秒毎に行われている場合、後転運動の時間はｔ秒以下となるように設計する必要があり、設置角度１５を小さくしすぎると後転運動の時間が長くなるため、設置角度１５の下限が存在することになる。
【００４１】
以上より、設置角度１５は、誘導加熱装置１の搬送路の長さや加熱速度、及びビレット１３の直径、重量、材質、ビレット１３と案内板との摩擦係数等から最適な値を決定され、最適な設置角度１５により高効率な誘導加熱装置１を設計することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の誘導加熱方法及び装置は、特に直径が８０ｍｍを超える太い、又は単重が大きいビレット１３を加熱する際、従来の加熱方法に比べて、搬送レール１２の摺動傷の抑制及び拡散接合の抑制に顕著な効果を発揮する。
【００４３】
以上、本発明の誘導加熱方法及び装置により、円柱状ビレット１３、特に重量及び直径の大きい円柱状ビレット１３の加熱において、誘導加熱装置１内のビレット搬送路に発生する摺動傷を抑制し、ビレット１３同士の拡散接合を抑制することが可能となり、より高効率な円柱状ビレット１３の誘導加熱を実現し、鍛造品の高品質化、低コスト化を実現した。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の誘導加熱装置の概略図である。
【図２】本発明の誘導加熱装置の概略図である。
【図３】本発明の誘導加熱装置の正面概略図である。
【図４】従来型の誘導加熱装置の概略図である。
【図５】従来型の誘導加熱装置の搬送ローラ及び回転ローラ付近の拡大図である。
【図６】従来型の誘導加熱装置の正面概略図である。
【図７】従来型の誘導加熱装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１     誘導加熱装置
１１   供給装置
１２   搬送レール
１３   ビレット
１４   水平面
１５   設置角度
１６   プッシャー体
１７   駆動装置
１８   ビレットヒータ
２４   誘導加熱コイル
２５   電源
２６   逆流防止機構
【図１】
2009233706.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009233706.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009233706.tif 000008
【図７】
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